Syntetická paliva

Šance pro evropskou dopravu?

S postupující elektrifikací automobilové dopravy se stále více objevují hlasy, že cestou může být i využití obnovitelných nebo nízkouhlíkatých kapalných paliv, které by byly využitelné ve spalovacích motorech. To by mohlo prodloužit zákaz výroby automobilů s tímto typem pohonu i po roce 2035.

Tlak evropského automobilového průmyslu na zmírnění klimatických požadavků EU už přinesl první výsledky. Europoslanci schválili změny emisních norem CO₂ pro nové osobní automobily a dodávky, které automobilkám poskytnou více času na splnění emisních cílů. Nově by automobilky měly vykazovat plnění cílů za tříleté období, nikoli za každý rok. Výrobci automobilů se tak podle Evropské komise vyhnou placení pokut za nesplnění emisních cílů už letos. Návrh navazuje na strategický dialog o budoucnosti automobilového průmyslu, který zahájila předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyenová na konci ledna.

Podpora syntetických paliv

Automobilový průmysl je iniciativní i v jiném směru. Podpořil například projekt Tour d' Europe, kde zástupci petrolejářského a automobilového průmyslu při zastávkách v jednotlivých členských zemích EU představují potenciál kapalných obnovitelných nebo nízkouhlíkatých paliv při dosahování cíle klimatické neutrality do roku 2050.

Tour d'Europe chce podle organizátorů ukázat, že obnovitelná kapalná paliva jsou v Evropě již dnes dostupná a použitelná v běžném provozu - jak ve veřejné dopravě, tak u soukromých vozidel. Jejich výhodou je možnost okamžitého nasazení ve stávající infrastruktuře bez potřeby výměny aut nebo výstavby nových nabíjecích stanic.

"Dlouhodobě tvrdíme, že jsme pro technologickou neutralitu. Na evropské úrovni proto v rámci tzv. Aliance na obranu konkurenceschopnosti prosazujeme zásadně větší volnost v plnění emisních cílů," uvedl na akci ministr Kupka. Podle něj by přísná orientace pouze na elektrická vozidla mohla vést ke zdražení mobility, zániku pracovních míst v autoprůmyslu a omezení výběru pro zákazníky.

Iniciativa upozorňuje, že využití obnovitelných paliv, například tzv. pokročilých biopaliv nebo syntetických e-paliv, může být efektivním nástrojem pro snižování emisí i v krátkodobém horizontu. Tyto látky lze často míchat se současnými palivy nebo zcela nahradit tradiční naftu a benzin, a to bez potřeby technických úprav vozidla.

"Chceme ukázat, že obnovitelná kapalná paliva mohou být okamžitým, rychlým a dostupným řešením, které umožní všem Evropanům zapojit se do energetické transformace," uvedl generální ředitel Čepro Jan Duspěva.

Základní poselství Tour d'Europe je jasné: bez technologické otevřenosti Evropa riskuje, že si uzavře cestu k rychlejším a dostupnějším cestám dekarbonizace. "Flotila aut se spalovacími motory je v Evropě velká a je třeba hledat i jiné možnosti než masivní obměnu aut. Potřebujeme dát šanci všem řešením, která fungují, a nechat rozhodnutí na kombinaci vědy, trhu a skutečných dopadů na životní prostředí," shrnul na závěr ministr Kupka s tím, že nemá nic proti elektromobilitě.

Řešením může být biometan

Podle rektora Vysoké školy chemicko-technologická Milana Pospíšila Česku nakonec nezbude nic jiného než vsadit i na syntetická paliva. "Počet elektromobilů pod jeden milion vozidel významně neovlivní udržitelnost dopravy v Česku. Aby země splnila parametry vyžadované EU pro dekarbonizaci, hlavní tíha bude muset ležet na kapalných pohonných hmotách," uvedl pro web Zdopravy.cz Pospíšil.

Česko má od Evropské komise stanoveny dva cíle a může si vybrat, který z nich splní. Buď v dopravě nahradí 13,8 % spotřeby obnovitelnými zdroji energie, nebo uspoří 27,6 % skleníkových plynů. K prvnímu cíli by se Česko lépe přiblížilo masivním nasazením bio LPG či CNG v dopravě, vysoký potenciál má využití biometanu ze zemědělství. K druhému pak rozsáhlou elektrifikací všech složek dopravy, ovšem za předpokladu, že půjde z velké části o zelenou elektřinu.

VŠCHT k tomu vytvořila kalkulačku, která ukazuje, co vše se musí stát, aby bylo splnění cílů reálné. "Náš výpočet říká, že lze ambiciózní plány Evropské komise v udržitelnosti dopravy splnit, ale za poměrně drastických podmínek změny složení vozového parku a změny distribuovaných pohonných hmot na trhu," říká profesor Pospíšil.

Důrazná elektrifikace by znamenala motivovat zákazníky, aby nakoupili právě elektromobily, nejenom pro osobní, individuální, ale i veřejnou, osobní i nákladní dopravu. To ale podle Pospíšila na splnění cílů stále ještě nebude stačit. "Bude zapotřebí mít ještě velký podíl alternativních obnovitelných složek i v kapalných palivech," vysvětlil Pospíšil.

A musí jít o kapalná paliva vyšších generací, nikoliv ta současná. "Ideálně by se měl podporovat bioplyn, respektive biometan. Česko má v současné době velkou kapacitu bioplynových stanic, které zatím vyrábějí v rámci kogenerace elektrickou energii, ale až vyprší pobídky a dotace, dala by se kapacita stanic poměrně jednoduše s malými náklady transformovat na výrobu biometanu a na biometan se dá jezdit," uvedl Pospíšil.

V rámci kapalných pohonných hmot by nemělo být na českém trhu problematické získat v dostatečném množství FAME (bionafta) nebo HVO (syntetická nafta) pro výrobu nafty B7/B10, tedy se sedmi či desetiprocentním podílem bio či syntetické složky. Problém však může být spíš výroba biopaliv za rozumnou cenu. "Protože když se do litru nafty přidá pět procent biopaliv té nejvyšší kvality, tak se to projeví nárůstem ceny třeba o pět korun na litr," uzavřel Pospíšil.

Naděje jménem HVO

Kapalným obnovitelným palivem za rozumnou cenu by mohl být takzvaný hydrogenovaný rostlinný olej neboli HVO (Hydrotreated Vegetable Oil). Pod označením HVO 100 se začíná objevovat i na tuzemských čerpacích stanicích. Petrolejáři v něm vidí naději, která by mohla prodloužit život spalovacím motorům.

HVO 100, tj. hydrogenovaný rostlinný olej ve 100 % čistotě, se vyrábí čistě z obnovitelných zdrojů, nejčastěji z rostlinných olejů a odpadních produktů z potravinářského průmyslu a pohostinství, včetně upotřebeného kuchyňského oleje s využitím chemického procesu hydrogenace. Palivo HVO v Evropě nabízí už více než 1000 čerpacích stanic, v Česku ho aktuálně najdeme u 15 benzinek. Nově HVO 100 diesel začala prodávat také tuzemská největší síť čerpaček Orlen, která spustila pilotní prodej na stanici v Rokycanech.

Hlavním důvodem, proč přibývá stanic prodávajících HVO 100, je snaha o snížení emisí skleníkových plynů. Společnost Orlen Unipetrol, která provozuje síť čerpacích stanic Orlen v Česku, ostatně tvrdí, že HVO má potenciál snížit emise CO2 až o 90 % ve srovnání s běžnými fosilními palivy.

Skutečný celkový dopad na emise ovšem závisí na způsobu a zdrojích výroby tohoto paliva. Pokud je HVO vyrobeno z rostlinného oleje, který byl pěstován právě za účelem výroby paliva, započítávají se do finální emisní stopy veškeré činnosti související s jeho vznikem. Přesto lze proti fosilnímu palivu podle Orlen Unipetrol dosáhnout výrazné úspory emisí skleníkových plynů o 60 až 65 % (ekvivalentní CO2).

V případě využití použitých rostlinných olejů či tuků, jakožto odpadní hmoty, lze ale dosáhnout úspory emisí CO2 90 až 95 % v porovnání s palivem ropného původu. Hydrogenovaný rostlinný olej se jako palivo může uplatnit v mnoha způsobech dopravy - kromě osobních a nákladních automobilů nebo autobusů se s ním počítá například i v dopravě železniční.

V automobilech má proti naftě ropného původu několik výhod, které souvisejí zejména s vyšším cetanovým číslem přes 70 jednotek. Cetanové číslo určuje kvalitu spalování nafty. Čím vyšší je, tím naftě po vstříknutí do válce trvá kratší dobu, než se odpaří a začne hořet. Právě vyšší cetanové číslo zaručuje vyšší výkon, účinnost a točivý moment motoru, hladší a tišší chod, zlepšuje studené starty, má pozitivní vliv na spotřebu a zajišťuje méně emisí při spalování. Běžná nafta ropného původu bez aditiv má cetanové číslo 51 jednotek.

HVO 100 také díky vysoké chemické čistotě chrání motory a filtry, má lepší nízkoteplotní vlastnosti a při jeho použití celkově dochází k nižší tvorbě usazenin. Zajímavé také je, že HVO nepodléhá biologickému rozkladu a je vhodné pro dlouhodobé skladování.

Moderní naftové automobily bývají na palivo HVO 100 diesel homologovány. Pokud je na víčku od nádrže symbol XTL, daný vůz je s HVO 100 kompatibilní. Navíc je palivo neomezeně mísitelné se standardní naftou, takže není nutné řešit, zda nádrž zcela vyjezdit či nikoliv.

Horší dostupnost, horší mazivost a vyšší cena

Kromě horší dostupnosti má ale HVO 100 proti standardní naftě ropného původu ještě jednu nevýhodu - je o něco dražší. Cena se u různých provozovatelů čerpacích stanic liší, ale obecně je HVO 100 zhruba o pětinu vyšší než u běžné nafty, která nyní stojí zhruba 33,20 Kč za litr. Cenový rozdíl by se však měl postupem času zmenšovat.

Dalším problémem je, že rostlinná paliva, stejně jako běžná biopaliva, mají výrazně nižší obsah mazacích složek. To může při vysokém podílu těchto složek v palivu způsobit problém s nedostatečnou mazivostí, což je náročné současné vznětové motory s přímým vstřikováním pod vysokým tlakem.

Tento problém však lze řešit pomocí aditiv. V případě těchto paliv je klíčové používat taková aditiva, která obsahují vysoký podíl mazacích látek. Otázkou zůstává, jak účinně si současná aditiva poradí s případnými usazeninami v motoru, které vznikají při spalování HVO.

Další potencionální problém může být tuhnutí při vysokých mrazech, jelikož na to v současné chvíli neexistují aditiva.  Odolnost HVO vůči tuhnutí za silného mrazu je často nedostatečná, v tuto chvíli je zatím velkým otazníkem a ukáže až praxe. Pokud výrobce tuto vlastnost nevyřeší přímo při výrobě a rafinaci paliva, žádná dostupná aditiva nejsou schopna zajistit ochranu proti zamrzání.

HVO používá i Škoda Auto

HVO letos na jaře začala používat jako prvotní náplň do dieselových modelů sjíždějících z výrobní linky i Škoda Auto. Používá ji i pro tankování nákladních aut zajišťujících logistiku v rámci automobilky. Syntetickou naftu automobilce dodává státní podnik Čepro.

Podle Václava Louly, odborného mluvčího petrolejářské asociace ČAPPO, v období po roce 2030 pod tlakem evropské legislativy snižování emisí a zvyšování podílu OZE mohou přicházet k využití další paliva.  Novým pilířem po roce 2030 se dle jeho názoru mohou stát i syntetická paliva z CO₂ a vodíku (zachytávání CO₂ z atmosféry +výroba vodíku z OZE a konverze syntézními procesy na uhlovodíky, e-benzin, e - nafta, syntetický metan) jako palivo pro spalovací motory a pro vybrané druhy dopravy především dálkové, letecké a technologické v zemědělství a stavebnictví.

"Existují i další zajímavé rozpracované projekty - využití lignocelulózové hmoty, dále pyrolýza plastů atd.  Cílem petrolejářského oboru by se měla stát nízko uhlíkatá kapalná paliva a uhlíkově neutrální syntetická paliva. Vedle toho je potřeba vzít do úvahy i nástup alternativních pohonů, neropného původu zkapalněná forma LNG, elektromobilita a vodík. Je velkou otázkou, jaký podíl se podaří zajistit z obnovitelných zdrojů (bio odpadů) tedy bio CNG, bio LPG, vodík z OZE a elektřina z OZE," shrnuje Václav Loula.

Jako možné palivo lze zmínit i odpadní plasty. "Ve své podstatě je to však tak trochu marná cesta. Jde o to, že z odpadních plastů se vyrábí kapalina, která se využije v rafinerii, kde se z ní dá vyrobit palivo. Problémem jsou však předpisy, které nařizují, že takto vyrobená kapalina se musí využít k materiálovému, nikoliv energetickému účelu," deklaruje Ivan Indráček. šéf Unie nezávislých petrolejářů. Technologicky tedy možnost výroby existuje, ale z pohledu potřeby umět vykázat snížené emise to smysluplné není. Kapalina z plastových odpadů tak bude zřejmě používána opět k výrobě plastů.

Záchrana spalovacích motorů od Toyoty?

S dalším nízkoemisním palivem přicházejí společnosti Toyota a Chevron, které společně vyvíjejí nový typ paliva s nízkými emisemi, které během svého životního cyklu produkuje o 40 % méně CO₂ než tradiční benzin vyráběný z ropy. A co víc, tankovat ho mohou dnešní i starší vozy.

Toyota říká, že její nový "nízkoemisní benzin" je alternativní palivo, které mohou prakticky ihned začít používat současné hybridy, plug-in hybridy, ale i ryze benzinová auta. Japonská značka na projektu spolupracuje s firmou Chevron od roku 2021. "Toyota je připravena stále intenzivněji spolupracovat s dalšími průmyslovými odvětvími. Masové používání nízkoemisního benzinu umožní skutečné snížení emisí u všech benzinových aut," uvedl programový manažer Toyoty Mark McCarthy.

Při výrobě nového benzinu se používají primárně obnovitelné suroviny. Přes 50 % složení tvoří biopalivo ze zemědělských produktů a rostlinného a živočišného odpadu. Popularizace paliv na bázi obnovitelných surovin umožní podle Toyoty dekarbonizaci dopravy, aniž by muselo docházet k radikálním krokům. V praxi to znamená, že nové palivo nejenže můžete tankovat do starších aut, ale nebude vyžadovat ani žádné další zásahy v infrastruktuře. Jinými slovy, pracovat se s ním bude jako se současným benzinem, jen za svůj životní cyklus vyprodukuje skoro o polovinu méně emisí. Toyota se jako jedna z mála značek soustředí nejen na nová, ale i již existující starší auta. I proto by "eko" palivo mohlo být ideálním prostředkem ke snížení emisí, pokud tedy nebude příliš drahé.

Bosh sází na elektřinu

Do roku 2035 bude polovina nových vozů na světě elektrická. Je přesvědčen Pavel Roman, vedoucí korporátní komunikace Bosch Group v ČR a SR.

Věříte, že výroba spalovacích motorů bude v EU zachována i po roce 2035?

Samotná výroba spalovacích motorů po roce 2035 není ve směrnici EU zakázána a řeší se v ní prodej vozů s nadlimitními emisemi skleníkových plynů. U nově prodávaných vozidel po roce 2035 však dosud nejsou úplně jasné měřící metody a kalkulace pro tyto limity emisí (tank to wheel nebo well to wheel).

Ve srovnání s elektrickými pohony se podíl spalovacích motorů bude v dlouhodobém horizontu celosvětově snižovat, ale ty zůstanou důležitou součástí mixu pohonných jednotek. V jiných regionech světa, jako je Čína a USA, nebylo vydáno žádné regulační rozhodnutí o postupném vyřazování spalovacích motorů v osobních automobilech.

Pro Bosch je v současné době nejpravděpodobnějším scénářem, že do roku 2030 bude na celém světě jedno ze tří nových vozidel čistě elektrické; v Evropě bude tento podíl dvoutřetinový. Očekáváme, že do roku 2035 bude polovina všech nových vozidel na celém světě a všechna nová vozidla v Evropě elektrická.

Bosch přistupuje ke všem řešením mobility vždy z pozice technologické neutrality. Nabízí výrobcům automobilů na celém světě širokou škálu řešení pohonů pro udržitelnou a klimaticky neutrální mobilitu - od spalovacích motorů přes hybridní pohony až po elektrické na bázi baterií nebo vodíkových článků. V poslední době Bosch usilovně pracujeme na motoru s přímým spalováním vodíku, který bude alternativou dekarbonizace provozu speciálních strojů mimo silnici - v zemědělství, stavebnictví, důlním průmyslu atd.

Nakolik k tomu mohou přispět syntetická paliva?

Bosch věří, že používání obnovitelných paliv je naprosto nezbytné pro případy, kdy je obtížné nebo nemožné elektrifikovat vozidlo a také pro vozidla ve stávajícím vozovém parku po celém světě. Syntetická paliva jsou důležitým doplňkem a alternativním řešením hnacího ústrojí vedle palivových článků nebo vodíkových motorů, zejména pro segment užitkových vozidel.

 Které syntetické palivo považujete za nejperspektivnější a proč?

Bosch podporuje syntetická paliva, která lze použít v dnešních motorech (ať už vyráběná za pomoci obnovitelných zdrojů elektřiny nebo na bio bázi). Může je používat obrovské množství již existujících osobních a nákladních automobilů, lze je míchat a zákazníci se mohou vědomě rozhodnout, co budou doplňovat. Není zde žádný problém s kompatibilitou se staršími motory. Příkladem je již HVO100 pro dieselové motory.

Mohou syntetická paliva uškodit motorům starších aut?

Použití alternativních paliv musí být schváleno výrobci vozidel. Pokud tato paliva splňují stávající normy, mnoho výrobců (OEM) již schválilo jejich použití i pro starší motory. V případě E85 a B100 je pro benzínové a dieselové motory nutná úprava motoru. Pro vozidla s "flex-fuel" taková úprava u E85 není nutná.

Jaké další problémy mohou syntetická paliva přinést?

Obnovitelná paliva pomáhají dosahovat klimatických cílů. Pokud je použití schváleno výrobcem automobilu, nedochází k žádnému negativnímu vlivu na životnost vozidla. V závislosti na národních daňových systémech mohou být tato paliva dražší než konvenční paliva.

Autor: Alena Adámková, Zdroj: Petrol magazín