Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing.
Francisc Popescu
Combustibili, lubrifianti simateriale pentruautovehicule
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Biocombustibili
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
BIOETANOLInstalatiile de producere a etanolului din porumb pot fi clasificate in douatipuri:
-Procesare umeda (wet milling) – de capacitate mare si produc pe langaetanol mai multe produse secundare valoroase, cum ar fi siropul deglucoza, dextroza, fructoza, etc;
-Procesare uscata (dry milling) – de capacitate mica si produc exclusivetanol.
Instalatiile de producere a etanolului din porumb sunt mari consumatoare de energie, atattermica cat si electrica, in mare pentru a obtine ~ 1 litri etanol se consuma ~ 2.5 kWt (termic) si~ 0.5 kWh (electric).
S-au efectuat numeroase studii privind eficienta energetica aproducerii de etanol din porumb, unele prezentand unrandament negativ, altele un randament pozitiv …
Un studiu recent efectuat de Argonne National Laboratorysugereaza ca etanolul produce cu ~ 35% mai multa energiedecat este necesar pentru al produce.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Sunggyu Lee, cap.10 - Handbook of Alternative Fuel Technology, 2007, Taylor & Francis Group
Schema tipica a proceslului de producere a etanolului din porumb
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Chimia procesului
Majoritatea plantelor sunt formate in principal din biomasalinocelulozica. La randul ei, aceasta este formata in principal din celuloza, hemiceluloza (in principal xiloza) si lignin, toate bogate in zaharuri.
Practic, procesul de obtinerea etanolului din porumbconsta in extragereazaharurilor din celuloza sihemiceluloza, intr-o formapropice fermentarii intr-unalcool.
Privind stoichiometric, 1mol de glucoza produce 2 moli etanol si 2 moli CO2.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Schema unui fermentator Alfa-Laval
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
BIODIESEL
Reacţia generală de transesterificare:
RCOOR’ + R’’OH RCOOR’’ +R’OH
Mecanismul de transesterificare a grăsimilor/uleiurilor în bază de catalizator acid
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Avantajele utilizării Biodiesel-ului este evident, aşa cumrezultă şi din studiile efectuate de USA NationalBiodiesel Board, U.S. Environmental Protection Agency(EPA) under the Clean Air Act Section 211(b), sintetizateîn tabelul de mai jos.
AVERAGE BIODIESEL EMISSIONS COMPARED TO CONVENTIONAL DIESEL, ACCORDING TO EPA
Emission Type B100 B20
Regulated
Total Unburned Hydrocarbons -67% -20%
Carbon Monoxide -48% -12%
Particulate Matter -47% -12%
Nox +10% +2%
Non-Regulated
Sulfates -100% -20%*
PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)** -80% -13%
nPAH (nitrated PAH’s)** -90% -50%
Ozone potential of speciated HC -50% -10%
În condiţiile în caare flota urbană este compusă din apriximativ 25 % autovehiculeechipate cu motoare diesel, reducerea impactului acestora prin folosirea biodiesel-uluica şi combustibil este evidentă.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu: esterificare trioleinei (ulei de soia):
Trioleina este o trigliceridă în care toate cele trei lanţuri de acid gras sunt de acid oleic.
Pentru a calcula masa moleculară a trioleinei se numără numărul de atomi de carbon din moleculă şi se multiplică cu 12.011, masa moleculară a carbonului. Făcând acelaşi lucru şi pentru hidrogen (104 x 1.00797) şi oxigen (6 x 16.000) vom obţine masa moleculară a trioleinei de 855.46 [g/mol].
Astfel, un mol de trioleină cântăreşte 885.46 g, trei moli de metanol cântăresc 96.12 g, 3 moli de biodiesel889.50 g şi un mol de glicerină cântăreşte 92.10 g. Reacţia prezentată mai sus este una ideală, în carereactanţi se combină între ei în proporţie de 100%. În realitate însă în urma reacţiilor rămân reziduuri careconduc la reacţii incomplete. Din această cauză reacţia se „ajută” prin introducerea de reactanţi în exces, deobicei adăugându-se între 60 şi 100 % mai mult metanol decât cel necesar teoretic desfăşurării reacţie detransesterificare.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Reacţia de transesterificare a trioleinei cu un exces de 100 % (XS) metanol
Făcând bilanţul masic, reacţia de transesterificare cu adaos 100 % de metanol pentru 100 [kg] ulei devine:
La reacţia de transesterificare se adaugă un catalizator, de obicei hidroxid de sodiu (sau o altă substanţă
puternic bazică), pentru a asigura viteza reacţiei. Catalizatorul se introduce în proporţie de aproximativ 1 % din
masa uleiului iar la finalul reacţiei se va regăsi în mare parte combinat în glicerol.
Densităţile reactanţilor sunt:
Trioleină: 0.8988 [kg/l]
Metanol: 0.7914 [kg/l]
Metil oleat (Biodiesel): 0.8739 [kg/l]
Glicerol: 1.2613 [kg/l]
De acestea este nevoie dacă dorim să facem bilanţul volumic al reacţiei de transesterificare. Astfel, pentru
100 litrii de ulei vom avea:
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Cerinţe de calitate pentru biodiesel
Proprietatea Metoda Limita Unitatea
Temperatura de
aprindereD 93 130 min ° C
Apă şi sedimente D 2709 0.050 max. %
Vâscozitate cinematică,
40 ° CD 445 1.9 – 6.0 mm2/s
Cenuşă sulfurică D 874 0.020 max. %
Sulf total D 5453 0.05 max. %
Coroziunea cuprului D 130 Nr. 3 max.
Cifra cetanică D 613 47 min
Reziduul de carbon D 4530 0.050 max. %
Aciditate D 664 0.80 max. mg KOH/g
Glicerol liber D 6584 0.020 %
Glicerol total D 6584 0.240 %
Fosfor D 4951 0.0010 %
Punct de distilare în
vacuumD 1160
360 °C max. la
90% distilatº C
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
BIODIESEL DIN ALGE
Nevoia de a descoperii resurse alternative, care să îmbogăţească resursele clasice
de obţinere a biodiselului (uleiuri vegetale şi grăsimi animale) dar şi criza ţiţeiului din anii
`70 la implicarea politicului şi a organizaţiilor guvernamentale din întreaga lume în
efortul global de găsire a unor resurse cât mai bogate de materie primă pentru
producerea de biocombustibili regenerabili.
Primele cercetări cu privire la posibilitatea de a utiliza anumite specii de alge ca şi
materie primă pentru producerea de biodiesel prin transesterificare a aparţinut italienilor
(încă din 1972) însă popularizarea acestei resurse a fost făcută de Departamentul de
Energie al Statelor Unite ale Americi, prin Departamentul de Dezvoltare de Combustibili
(U.S. Department of Energy’s Office of Fuels Development) care între 1978 şi 1996 a
finanţat un program special, numit Aquatic Species Progam sau ASP al cărui singur
scop era găsirea unor specii de alge cu conţinut lipidic bogat şi care să poată fi crescute
în iazuri iar procedeele de colectare şi transesterificare aplicabile să fie economic
sustenabile.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Practic, microalgele sunt o remarcabilă uzină biologică capabilă să preia deşeul
CO2 (energie zero) şi să-l convertească într-o formă pură de energie, ulei natural.
Această abilitate specială a microalgelor, de a prelua CO2 de tip deşeu (spre exemplu
evacuat de termocentrale) şi de al convertii în proporţie de până la 90% într-o formă
utilizabilă de energie le conferă un avantaj major în faţa altor forme biologice de resurse
energetice regenerabile.
Acest concept energetic a primit şi o denumire în anii `80, „the quads mentality”,
mentalitatea quad, unde quad este prescurtarea în engleză a „quadrillion Btus” adică o
unitate de energie reprezentând 1015 Btu de energie.
Practic, studiile dezvoltate de Departamentul de Energie al S.U.A a arăt că dacă s-
ar crea ferme de alge pe o suprafaţă de 200000 hectare din suprafaţa S.U.A (adică sub
0.1% din terenul disponibil în S.U.A) s-ar putea obţine un quad de energie (1015 Btu).
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu de ciclu al algelor
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu: ferma de microalge, verticala, in folie de plastic
http://electrictreehouse.com/algae-biodiesel-extracting-oil-from-algae/
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu: ferma de microalge, in tuburi (sticla, plastic, fibre)
http://www.smartplanet.com/blog/smart-takes/algae-based-biofuel-can-have-4x-carbon-footprint-of-petro-diesel-study-says/9708
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu: ferma de microalge, clasica, in iaz
http://algaeforbiofuels.com/algae-waste-water-treatment-biofuel-production/
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Craig Venter's Synthetic Genomics
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Combustibili fosili sunt hidrocarburi (substanţe alcătuitedin hidrogen şi carbon) formate din rămăşiţele fosilizateale plantelor şi animalelor, care, precum ne spune şidenumirea de "combustibili", degajă o mare cantitatede energie prin ardere.Cărbunii sunt roci sedimentare, având culori carevariază de la negru la brun. Cărbunii s-au format prindescompunerea anaerobă a resturilor vegetale,provenite din ere geologice îndepărtate. După moarteaplantelor, rămăşiţele acestora, ajunse pe fundulmlaştinilor (mediu anaerob), sunt descompuse în lipsaaerului de către microorganisme anaerobe. După operioadă scurtă şi o serie de procese anaerobe, dinaceste resturi vegetale se formează un cărbuneinferior, numit turbă.
De-a lungul timpului, peste acest cărbune se depunstraturi noi de sedimente, astfel acesta fiind supus un presiuni şi temperaturi din ce în ce mai mari. În funcţiede presiunea la care a fost supusă turba şi vechimeasa, cărbunele format poate fi cărbune brun, lignit, antracit sau huilă.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Petrolul este o hidrocarbură, formată prin descompunerea anaerobă asubstanţelor organice de origine animală, rezultate ca urmare a marilorextincţii, care au avut loc în ere geologice îndepărtate. Procesul de formareal petrolului este asemănător cu cel prin care se formează şi cărbunele,diferă doar prin faptul că substanţele organice din care se formează suntde origine animală şi nu vegetală ca şi în cazul cărbunelui. Petrolul s-aformat în special pe fundurile mărilor şi oceanelor dar nu numai. De obicei,petrolul este însoţit în zăcământ de gaze de asociaţie, care îl împing lasuprafaţă la deschiderea zăcământului.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Gazele naturale sunt gaze care se găsesc în zăcăminte aflate la adâncimimari în scoarţa terestră. Principalul constituent al gazelor naturale estemetanul, însoţit de alte gaze cu o structură asemănătoare.
Gazele iau naştere prin procese asemănătoare cu cele prin care ia naşterepetrolul, pe care îl însoţesc frecvent. Se formează prin descompunereaanorganică a diferitelor resturi vegetale şi animale.
Gazul natural este un amestecputernic inflamabil, de regulăinsipid şi indoor cu otemperatura de aprindere decirca 600˚. Este un gaz maiusor decat aerul. Cea mai mareparte a gazelor naturale s-auformat în urma cu 15 până la600 milioane de ani,
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Puţin despre energia solara …
Energia solara este energia obţinuta din radiaţia solara care ajunge
la suprafaţa pamantului.
Sistemele energetice solare pot fi clasificate in:
-sisteme energetice mici, utilizate la alimentarea cu energie (electrica si/sau calorica) alocuinţelor individuale, autovehicule, echipamente electronice
-sisteme energetice mari, utilizate la alimentarea cu energie (electrica si/sau calorica) agrupurilor de locuinţe sau unitati industriale
Pe măsura ce radiaţia solara trece prin atmosfera este absorbita, reflectata si imprastiata demoleculele de aer, vapori de apa, particule, poluanţi, etc. Aceasta se numeşte radiaţie difuza.Partea din radiatia solara care ajunge pe pamant fara sa fie absorbita, reflectata si imprastiata senumeşte radiaţie directa. Suma celor doua se numeşte radiaţie globala. Condiţiile atmosfericepot reduce radiaţia globala cu pana la 10% in zilele cu cer senin si uscat si cu pana la 100% inzilele noroase si cu umiditate mare.
Radiatia solara se exprima in kWh/m2 daca se utilizeaza laproducerea de energie electrica si in BTU/ft2 (J/m2) daca seutilizeaza la producerea de energie calorica
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Celule fotovoltaice
Celulele fotovoltaice convertesc radiatia solara in energie electrica. Se mainumesc celule solare.
Fenomenul a fost descoperit in 1839 de Edmond Becquerel, insa procesul afost inteles pe deplin abia dupa un secol. Practic, radiatia solara poate fireflectata, absorbita sau pur si simplu sa treaca prin materialul celulei, insadoar radiatia absorbita produce curent electric. Energia radiatie absorbiteeste transferata electronilor din atomii materialului celulei, un materialsemiconductor. Cu acest aport energetic electronii “scapa” din atomcreand un camp electric (curect) intr-un circuit.
Practic, o celula fotovoltaica este formata dindoua materiale semiconductoare alaturate,unul cu abundenta de legaturi libere intreatomi (P-type) si celalalt cu abundenta deelectroni (N-type).
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Pentru realizarea contactelor se utilizeaza (cel mai frecvent) SnO2
In mod uzual, stratul de acoperire antireflexiese realizeaza din SiO. O tehnica moderna deacoperire este cea chimica, prin crearea deforme geometrice (piramide) pe suprafatacelulei care au rolul de a capta radiatia (altfelreflectata) si a o trimite in metrialulsemiconductor.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Concentratoare solare:
-lineare
-parabolice
-turn
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
300 MW
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Puţin despre energia eoliana …Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din putereavântului. La sfârșitul anului 2006, capacitatea mondială a generatoareloreoliene era de 73904 MW, acestea producând ceva mai mult de 1% dinnecesarul mondial de energie electrică.Deși încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritateațărilor, producția energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 și2006, ajungându-se ca, în unele țări, ponderea energiei eoliene înconsumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania(8%), Germania (6%).
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Puţin despre energia hidro …Primele centrale hidroelectrice apar in plin triumf al aburului si alfebrei pentru perfectionarea motoarelor cu combustie interna. Eleau fost construite in Marea Britanie (1881) si apoi in SUA (1895).Dupa aceste reusite tarile care care atinsesera un grad suficient deavansat al industrializarii si care dispuneau de locuri in care seputeau construi baraje, in special ca alternativa la combustibilii fosiliau gasit atractiva constructia de centrale hidroelectrice. Motivelesunt evidente: se elimina folosirea carbunelui, combustibil cu efectenocive atat asupra sanatatii cat si asupra mediului inconjurator si nuin ultimul rand energia hidro constituie o sursa ieftina de energie.Proliferarea surselor de energie pe seama centralelor hidroelectrice afost privita, de toate tarile care aveau privilegiul natural de a o puteafolosi, ca o parte fundamentala a valului viitorului.
E = mgh
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Energia valurilor
In oprerare din 1966, prima si cea mai mare din lume, in Franta, pe un estuar
Energia ce poate fi captata prin exploatarea energiei potentiale rezultatedin deplasarea pe verticala a masei de apa la diferite niveluri sau a energiei cinetice datorate curentilor de maree. Energia mareelor rezultadin fortele gravitationale ale Soarelui si Lunii, precum si ca urmare a rotatiei terestre
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Biomasa este partea biodegradabilă a produselor, deșeurilor și reziduurilor din agricultură,inclusiv substanțele vegetale și animale, silvicultură și industriile conexe, precum și parteabiodegradabilă a deșeurilor industriale și urbane. (Definiție cuprinsă în Hotărârea nr. 1844 din2005 privind promovarea utilizării biocarburanților și a altor carburanți regenerabili pentrutransport).Biomasa reprezintă resursa regenerabilă cea mai abundentă de pe planetă. Aceasta includeabsolut toată materia organică produsă prin procesele metabolice ale organismelor vii. Biomasaeste prima formă de energie utilizată de om, odată cu descoperirea focului.
Puţin despre energia biomasa …
Forme de valorificare energetică a biomasei (biocarburanți):- Arderea directă cu generare de energie termică.- Arderea prin piroliză, cu generare de singaz (CO + H2).- Fermentarea, cu generare de biogaz (CH4) sau bioetanol (CH3-CH2-OH)- în cazul fermentării
produșilor zaharați; biogazul se poate arde direct, iar bioetanolul, în amestec cu benzina, poatefi utilizat în motoarele cu combustie internă.- Transformarea chimică a biomasei de tip ulei vegetal prin tratare cu un alcool și generare deesteri, de exemplu metil esteri (biodiesel) și glicerol. În etapa următoare, biodieselul purificat sepoate arde în motoarele diesel.- Degradarea enzimatică a biomasei cu obținere de etanol sau biodiesel. Celuloza poate fidegradată enzimatic la monomerii săi, derivați glucidici, care pot fi ulterior fermentați la etanol.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Biomasa lemnoasa
Suprafata totala acoperita cu paduri – 6,22 milioane hectare
Volumul total de lemn – 1,6 miliarde mc;
Cresterea anuala a padurilor 33.000.000 mc/an;
Potential exploatabil – 20.000.000 – 22.000.000 mc/an
Specii de paduri:
• 31% - conifere (molid, brad, pin Scot, zada, brad Douglas);
• 30% - fag;
• 19% - stejar;
• 14% - diverse specii tari (carpen, frasin, artar, cires, etc);
• 6% - diverse specii moi (tei, plop, salcie, etc).
Puterea calorifica medie reziduuri rezultate din silvicultura – 10500 kJ/kg
(2500 kcal/kg)
Puterea calorifica medie reziduuri rezultate din industria de prelucrare a
lemnului – 14900 kJ/kg (3550 kcal/kg)
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Reacţia generală de transesterificare:
RCOOR’ + R’’OH RCOOR’’ +R’OH
Mecanismul de transesterificare a grăsimilor/uleiurilor în bază de catalizator acid
Biodiesel…
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
BIODIESEL DIN ALGE
Nevoia de a descoperii resurse alternative, care să îmbogăţească resursele clasice
de obţinere a biodiselului (uleiuri vegetale şi grăsimi animale) dar şi criza ţiţeiului din anii
`70 la implicarea politicului şi a organizaţiilor guvernamentale din întreaga lume în
efortul global de găsire a unor resurse cât mai bogate de materie primă pentru
producerea de biocombustibili regenerabili.
Primele cercetări cu privire la posibilitatea de a utiliza anumite specii de alge ca şi
materie primă pentru producerea de biodiesel prin transesterificare a aparţinut italienilor
(încă din 1972) însă popularizarea acestei resurse a fost făcută de Departamentul de
Energie al Statelor Unite ale Americi, prin Departamentul de Dezvoltare de Combustibili
(U.S. Department of Energy’s Office of Fuels Development) care între 1978 şi 1996 a
finanţat un program special, numit Aquatic Species Progam sau ASP al cărui singur
scop era găsirea unor specii de alge cu conţinut lipidic bogat şi care să poată fi crescute
în iazuri iar procedeele de colectare şi transesterificare aplicabile să fie economic
sustenabile.
Practic, microalgele sunt o remarcabilă uzină biologică capabilă să preia deşeul CO2 (energiezero) şi să-l convertească într-o formă pură de energie, ulei natural. Această abilitate specială amicroalgelor, de a prelua CO2 de tip deşeu (spre exemplu evacuat de termocentrale) şi de alconvertii în proporţie de până la 90% într-o formă utilizabilă de energie le conferă un avantajmajor în faţa altor forme biologice de resurse energetice regenerabile.
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu de ciclu al algelor
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu: ferma de microalge, verticala, in folie de plastic
http://electrictreehouse.com/algae-biodiesel-extracting-oil-from-algae/
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu: ferma de microalge, in tuburi (sticla, plastic, fibre)
http://www.smartplanet.com/blog/smart-takes/algae-based-biofuel-can-have-4x-carbon-footprint-of-petro-diesel-study-says/9708
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Exemplu: ferma de microalge, clasica, in iaz
http://algaeforbiofuels.com/algae-waste-water-treatment-biofuel-production/
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Procedeele utilizate pentru obţinerea căldurii se bazează în general pe transformarea energieichimice a combustibililor în cadrul proceselor de ardere.Studiul termodinamic al arderii presupune aprecierea posibilităţii de desfăşurare a proceselor deardere pe baza energiei reactanţilor şi stabilirea produselor finale, fără a se realiza o analiză acineticii arderii, prin urmărirea mecanismului reacţiei chimice, a fazelor care o compun şi avitezei de desfăşurare a acesteia.În funcţie de starea de agregare, combustibilii se clasifică în trei grupe mari: solizi, lichizi şi gazoşi
În esenţă un combustibil se compune din masa combustibilă, formată din componentele activecare participă la procesul de ardere şi balastul, reprezentat din compuşii care nu iau parte laacest proces.
La general, elementele chimice din care este format un combustibil solid sau lichid sunt carbonul(c), hidrogenul (h), sulful (s), azotul (n), oxigenul (o), umiditatea (w) şi cenuşa (a). Suma acestorparticipaţii trebuie să îndeplinească condiţia de normare astfel:
1awonshc
CALCULUL ARDERII COMBUSTIBILILOR
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Puterea calorică a unui combustibil, notată cu H, reprezintă căldura degajată prin ardereaperfectă a unităţii de cantitate de combustibil, raportată la o temperatură de referinţă. Pentrucombustibilii lichizi şi solizi, puterea calorică se exprimă în kJ/kg, iar pentru combustibilii gazoşi,în kJ/m3
În funcţie de starea de agregare, în care se evacuează apa produsă prin ardere, se
definesc:
-puterea calorică superioară (Hs), în care caz apa este evacuată în stare lichidă;
-puterea calorică inferioară (Hi), în care caz apa este evacuată în stare de vapori.
Relaţia dintre cele două puteri calorice este :
)wh9(rHH si [kJ/kg]
unde 9h + w reprezintă cantitatea de apă rezultată prin oxidarea hidrogenului, plus umiditatea de combustibil; iar r reprezintă căldura de vaporizare
-pentru combustibili solizi şi lichizi
w2510s92508
oh120120c33900H i
[kJ/kg]
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Calculul Arderii. Exemple.
Compoziţia volumetrică a gazului natural utilizat în reţeaua municipiului Timişoara este:
Metan
(CH4)c = 0.9905
Etan (C2H6)c = 0.00144
Propan (C3H8)c = 0,00025
Izo – butan
N – butan(C4H10)c = 0.00012
Izo – pentan
N – pentan(C5H12)c = 0.00005
Azot (N2)c = 0-00663
Oxigen (O2)c = 0.00042
Dioxid de carbon (CO2)c = 0.00054
având puterea calorifică inferioară: Hi = 37000 kJ/m3N Pentru calculul arderii
combustibililor gazoşi sau folosit relaţiile stoichiometrice de mai jos
212510483624min 85.655.32 OHCHCHCHCCHO
21.0
minmin
OL
2125104836242 5432 COHCHCHCHCCHVCO
125104836242 65432 HCHCHCHCCHV OH
min22
21.0
79.0ONV N
22 NCOgu VVV
OHgugt VVV 2
OH
aOHOH
dLVV
2
min22
1000
min)1( LVV gugu
OHgugt VVV 2
VN2 = V°N2 + 0.79·( - 1)·Lmin
Presupunând că se arde 1 m3N de
combustibil şi alegând = 1.15 [-], rezultă:
Omin = 1.98805 m3N/m3N
Lmin = 9.4669 m3N/m3N
VCO2 = 0.9954 m3N/m3N
V°H2O = 1.98722 m3N/m3N
V°N2 = 7.48548 m3N/m3N
V°gu = 8.48088 m3N/m3N
V°gt = 10.4681 m3N/m3N
VH2O = 2.07552 m3N/m3N
VN2 = 8.60731 m3N/m3N
Vgu = 9.90092 m3N/m3N
Vgt = 10.5564 m3N/m3N
Suport curs “Combustibili, Lubrifianti si material pentru autovehicule”, an III-AR Conf.dr.ing. Francisc Popescu
Calculul Arderii. Exemple.
În acest calcul s-a considerat un combustibil solid (ex. lemn) având următoarea
compoziţie elementară:
C = 44.01 %
H = 5,47 %
O = 40.83 %
N = 2.02 %
Ai = 1,67 %
Wt = 6 %
Puterea calorifică inferioară a fost calculată cu relaţia:
kgkcalWSO
HCH ti /5.3632251092508
12012033900
83
12
41.21min
SOHCO
21.0
minmin
OL
CVCO 12
41.222
min2
21.0
79.0
28
41.22ONV N
OH
a
tOH
dLWHV
2
min2
1000245.1205.11
OHgugt VVV 2
Presupunând că se arde 1 m3N de combustibil şi alegând = 1.15 [-], rezultă:
Omin = 0.8443 m3N/kg
Lmin = 4.0204 m3N/kg
VCO2 = 0.8217 m3N/kg
V°N2 = 3.1843 m3N/kg
V°gu = 4.006 m3N/kg
V°H2O = 0.7492 m3N/kg
V°gt = 4.006 m3N/kg