Serwis pod patronatem magazynu
Przy tankowaniu paliwa myślimy przede wszystkim o jego cenie, a przecież to, co lejemy do baku, ma kluczowe znaczenie dla działania silnika. Co warto wiedzieć na temat rodzajów i właściwości paliw i jakie są obecne trendy oraz wymagania w tej dziedzinie?
Benzyna, olej napędowy, LPG, gaz ziemny, biopaliwo, paliwo syntetyczne, wodór, nafta, a nawet zwykły olej roślinny – silniki spalinowe zasilane mogą być niezwykle szeroką gamą paliw. Nie oznacza to jednak, że mamy w tym zakresie dowolność. Wręcz przeciwnie, konkretne jednostki napędowe mają ścisłe wymagania dotyczące parametrów paliwa. Niekiedy wystarczą niewielkie odchyłki od wymaganych norm, by doprowadzić do zniszczenia silnika.
Paliwa o konkretnych oznaczeniach muszą mieć więc określone cechy i przeznaczenie. Za poszczególnymi znaczkami na dystrybutorach kryją się zatem produkty o odpowiednich parametrach. Przyjrzyjmy się temu zagadnieniu nieco dokładniej.
Najpopularniejszy typ paliwa dla silników benzynowych... z pewnym zastrzeżeniem dotyczącym nazwy, do którego dotrzemy w dalszej części. Na razie skoncentrujmy się na bardziej istotnej kwestii zawartej w tym terminie, czyli Pb 95.
Pb to symbol chemiczny pierwiastka – ołowiu. W przypadku benzyny Pb oznacza to, że... go w paliwie nie ma (w istotnych ilościach). Konkretnie chodzi o czteroetylek ołowiu, stosowany kiedyś w benzynach ołowiowych (czyli etylinach). Produkcję tego rodzaju paliwa zakończono w Polsce w 2005 roku, od 2021 r. obowiązuje jego zakaz stosowania na całym świecie. Było silnie toksyczne, wpływało na zwiększone ryzyko chorób serca, raka czy udaru mózgu.
Związki ołowiu były środkiem na ochronę zaworów i ich gniazd oraz ograniczenie spalania stukowego – wybuchowego, bez kontroli nad procesem, co prowadzi do znacznego wzrostu temperatury i ciśnienia w komorze spalania. Ma to destrukcyjne działanie na konstrukcję silnika, zjawisko znacznie ogranicza jego trwałość, w ogóle nie powinno do niego dochodzić.
Zamiast ołowiu stosuje się teraz bezpieczniejsze dodatki antystukowe. Miarą odporności benzyny na spalanie stukowe jest jego liczba oktanowa. „95” z nazwy to właśnie ona.
Teraz trochę techniki: liczbę oktanową ustala się poprzez porównanie parametrów pracy specjalnego, testowego silnika zasilanego analizowaną benzyną i paliwem uzyskanym przez zmieszanie izooktanu i heptanu. Te dwa ostatnie związki podobnie jak benzyna są węglowodorami, analizując ich spalanie odkryto, że pierwszy spala się najlepiej (przypisano mu liczbę oktanową 100), a drugi najgorzej (liczba oktanowa 0). W przypadku benzyny 95 odpowiada to mieszaninie o zawartości 95 proc. izooktanu.
Jak łatwo się domyślić, chodzi o liczbę oktanową 98. Po co się ją stosuje, skoro od razu widzimy, że jest odczuwalnie droższa? Czasami trzeba. Zwykle wymagają jej silniki mocno wysilone, często po przeróbkach. Rośnie wtedy ryzyko wystąpienia spalania stukowego, należy więc stosować bardziej odporne na to paliwo. W przypadku silników fabrycznych wymagających benzyny 98 stosowanie benzyny 95 oznaczać będzie pewne pogorszenie osiągów, silnik skoryguje ustawienia zapłonu. W jednostkach przystosowanych do spalania paliwa 95 przejście na droższą benzynę nic nie da – w szczególności podniesienia mocy. Przeciwnie, takie paliwo spala się „wolniej”, co minimalnie obniża wręcz parametry silnika.
Podstawowe paliwo do silników Diesla. Podobnie jak klasyczna benzyna pochodzi z rafinacji ropy naftowej, i podobnie jak w przypadku benzyny są w tym zakresie pewne niuanse, o których za chwilę.
Ze względu na sposób zapłonu mieszanki olejowo-powietrznej w silnikach, który ma charakter nie iskrowy, lecz temperaturowy (samozapłon), nie występuje problem niekontrolowanego spalania paliwa (tzw. stukania, spalania stukowego). Stąd ustalanie liczby oktanowej dla olejów nie ma sensu.
Kluczowym parametrem dla tych paliw jest natomiast zdolność do szybkiego samozapłonu pod wpływem wysokiej temperatury, której miarą jest liczba cetanowa. Wyznaczana jest na podobnej zasadzie, tylko przy użyciu innych paliw wzorcowych.
W Polsce minimalna liczba cetanowa dla oleju napędowego wynosi 51, to wartość wystarczająca dla każdego silnika wysokoprężnego do ekonomicznej, stabilnej pracy. Nie podaje się jej na dystrybutorach – pod tym względem ON jest uniwersalny dla diesla niezależnie od wysilenia czy konstrukcji jednostki.
Skroplony gaz ziemny (po angielsku Liquefied Petroleum Gas, skąd skrót LPG) jest mieszaniną propanu i butanu o różnych proporcjach, najczęściej z niewielką zawartością innych alkanów. To alternatywne, tańsze paliwo do zasilania silników benzynowych (choć są także instalacje dotryskujące LPG do silników wysokoprężnych). Polska jest jednym ze światowych liderów jego wykorzystania: mamy około 3,5 miliona aut z instalacjami gazowymi.
Liczba oktanowa LPG wynosi 90-120. Proces spalania przebiega dłużej, więc komora spalania, zawory i gniazda zaworowe są dłużej wystawione na działanie wysokiej temperatury, co w niektórych silnikach powoduje podwyższone zużycie zaworów i gniazd zaworowych.
Oczywiście wymagana jest dodatkowa instalacja zasilania gazem, dostosowana do silnika – od prostych zestawów mieszalnikowych do jednostek gaźnikowych po układy wtrysku bezpośredniego LPG w fazie ciekłej.
CNG czyli Compressed Natural Gas, czyli sprężony gaz ziemny – i to do wysokiego ciśnienia 20-25 MPa (dla porównania – zawór bezpieczeństwa w butli LPG otwiera się przy 2,7 MPa) – może być stosowany do zasilania jednostek benzynowych i (uzupełniająco) wysokoprężnych. Wymaga jednak stosowania instalacji odpornej na te bardzo wysokie ciśnienia, co podnosi cenę montażu.
Rekompensatą są niższe koszty – szacunkowo przejechanie 100 km przeciętnym autem osobowym to wydatek ok. 25 zł. W praktyce w Polsce na CNG jeżdżą jednak najczęściej niektóre autobusy miejskie.
Formą paliwa CNG jest LNG, czyli skroplony gaz ziemny. Konieczne jest jednak stosowanie zbiorników kriogenicznych – jeszcze droższych od tych na CNG. Obecnie LNG to rozwiązanie dla autobusów lub ciężarówek, bo nie ma butli do aut osobowych.
Wodór jest najczęściej występującym pierwiastkiem chemicznym we Wszechświecie i jednym z najczęściej spotykanych pierwiastków na Ziemi. Istnieje jednak mały problem: jest wysoce reaktywny, dlatego w przyrodzie występuje w postaci związanej. Trzeba go więc jakoś odzyskać, a obecnie wykonuje się to najczęściej w procesach, którym towarzyszy emisja CO2, tak zupełnie zielono zatem nie jest.
Wodór może być jednak naturalną ekologiczną alternatywą zarówno dla paliw kopalnych, jak i energii elektrycznej. Tankowanie wodoru, czy to do samochodu napędzanego ogniwem paliwowym (czyli takiego, który wodór wykorzystuje do wytworzenia prądu; rozwiązanie obecnie wiodące), czy też do spalania wodoru we w miarę normalnym silniku spalinowym – jest o wiele szybsze od ładowania baterii.
Na początku materiału poczyniliśmy zastrzeżenie dotyczące nazwy benzyny Pb 95. Formalnie bowiem zniknęła onq z rynku. Od 1 stycznia 2024 została zastąpiona (w skrócie) przez benzynę E10: czyli Pb 95 z zawartością etanolu (czystego spirytusu) do 10 proc. Nie jest to absolutna nowość, wcześniej dostępne były paliwa E5 z 5-proc. domieszką alkoholu (i traktowano je jak zwykłe paliwo Pb 95, paliwa typu E5 o wyższych liczbach oktanowych ciągle są dostępne). W innych krajach są też paliwa typu E85, do pojazdów flex-fuel. Co więcej, po modyfikacjach silniki benzynowe mogą być zasilane czystym alkoholem (E100).
Co zmieniło wprowadzenie paliwa E10? Zwykle nic. Paliwo to ma jednak większe właściwości rozpuszczające, odpowiednio muszą być do niego przystosowane np. uszczelki. Nie zawsze są, dlatego nie każde auto może być zasilane paliwem E10 przez dłuższy czas. Można to sprawdzić np. w rządowej wyszukiwarce e10.klimat.gov.pl. Jak pisaliśmy wcześniej, na stacjach zwykle dostępne jest ciągle paliwo E5, tylko 98-oktanowe.
Tak jak w benzynach stosuje się dodatek etanolu, tak w olejach napędowych biododatki – pochodne tłuszczy roślinnych czy zwierzęcych. B7 oznacza zwykły olej napędowy z wymaganą przepisami domieszką 7 proc. metyloestru FAME, B10 to biopaliwo z 10-procentową zawartością biokomponentu. Taki dodatek zwiększa wrażliwość paliwa na niskie temperatury, mniejsze są też zdolności smarne.
XTL to dla odmiany paliwo wyprodukowane w 100 procentach z innych źródeł niż ropa naftowa, takich jak węgiel, biomasa czy odpady komunalne.
Informacje na temat paliw, do jakich przystosowane są auta, umieszczone są zwykle na klapce paliwa (ewentualnie w instrukcji obsługi). Nic się nie stanie, jeśli sporadycznie zatankujemy paliwo o większej zawartości biokomponentów, problemy robią się przy długotrwałym stosowaniu.
Na stacji możemy pomyłko zatankować benzynę do diesla. Jeśli jest to kilka litrów – dolejmy ON do pełna i po sprawie. Jeśli zatankowaliśmy cały bak, trzeba wypompować paliwo i przeczyścić układ.
Na rynku dostępne są tzw. paliwa premium (np. Orlen Verva, BP Ultimate, Shell V-Power). Reklamowane są przede wszystkim jako produkty usuwające brud i ograniczające powstawanie osadów, kiedyś podkreślano też poprawę osiągów czy zwiększenie zasięgu (choć dziś już o tym ciszej). Na pewno są droższe, ale trudno w zwykłych warunkach wyczuć ich przewagę.
W opinii wielu osób paliwa na zachodzie Europy (a szczególnie w Niemczech) zapewniają lepsze osiągi auta i poprawiają pracę silnika. Swego czasu sprawdzaliśmy ten mit. Ani parametry na hamowni, ani zużycie paliwa i osiągi mierzone na profesjonalnym torze testowym tego nie dowiodły.
Niskie temperatury praktycznie nie mają wpływu na benzynę (choć etanol potrafi absorbować wodę z otoczenia, co na mrozie może sprzyjać tworzeniu korków lodowych w układzie). W ON wytrącają się parafiny, które blokują przepływ paliwa. W LPG maleje zdolność mieszaniny do odparowania, a ciśnienie par gazu może być za niskie do przepływu do parownika.
Czy w Portugalii do diesla właściwa będzie gasolina czy gasoleo? A jakim autem podjechać pod dystrybutor z napisem „kurşunsuz” w Turcji? I co oznacza „polttoöljy” na stacji w Finlandii?
Paliwa syntetyczne otrzymuje się w efekcie reakcji chemicznych, bez udziału ropy naftowej. Może być wykorzystywane w konwencjonalnych silnikach bez konieczności wykonywania w nich żadnych przeróbek. Można je także przechowywać, przewozić czy tankować jak każde inne.
W Ameryce stosuje się inny sposób mierzenia liczby oktanowej (procedura DON, a nie RON) – u nas porównywalny wynik jest o 4-5 oktanów wyższy.
Może i w przyszłości nie będziemy naszych aut tankować, ale je ładować, lecz nim do tego dojdzie, upłynie jeszcze mnóstwo czasu. Z paliwami silnikowymi szybko się zatem nie rozstaniemy.
Obecnie panuje trend do zwiększania udziału biokomponentów, choć z punktu widzenia właściwości paliw łatwiej wskazać na problemy niż korzyści: nie wszystkie silniki mogą bez problemu być zasilane na dłuższą metę benzyną czy olejem napędowym z wysokim udziałem biododatków, pogarszają się własności kaloryczne paliwa.
Sprzyja to też wzrostowi cen żywności – produkowanie etanolu czy rzepaku na cele energetyczne wypiera zasoby przydatne dla ludzi i zwierząt. Ale rolnicy są pewnie z takiego obrotu spraw zadowoleni.
