Avem balegă destulă pentru o mulţime de cai putere!

Motoarele noastre cu ardere internă în automobile şi camioane emit dioxid de carbon, impacientând nenumărate feluri de ecologişti, exaltaţi şi vânători de senzaţie sau de voturi. Doar că dioxidul de carbon este emis, în cantităţi anuale comparabile cu cel emis de vaci, de balene sau de oameni!

E adevărat, motoarele cu ardere mai emit şi câteva urme de particule, mai puţine decât cele desprinse din cauciucurile maşinii, dar şi oxizi de azot, mai puţini decât cei generaţi de fulgere – dar toate aceste emisii sunt acum cu mult sub normele legale cele mai stricte, având în atmosferă concentraţii nevătămătoare pentru floră şi faună, după cum dovedesc nenumărate studii ştiinţifice actuale.  

Dar carbofobii învrăjbiţi, cu falanga lor de electro-exaltaţi, vor neapărat să fie eliminate motoarele termice de pe lume, la fel ca şi centralele nucleare, pe cărbune sau gaze naturale, care, culmea, le asigură acum curentul pe care îl venerează!

Şi totuşi, în loc să ardem cărbune sau gaz pentru a hrăni curatele motoare electrice, putem arde altceva, foarte digerabil pentru atmosferă, în motoarele termice!

Facem motoare bio! Vaca se hrăneşte cu iarbă şi nutreţuri care sunt generate pe baza fotosintezei, consumând dioxid de carbon. Din dejecţiile vacilor se poate obţine, prin tehnologii eficiente, biogaz!

Un exemplu grăitor: în oraşul Seini, în Maramureş, a fost dată în folosinţă, în noiembrie 2016, o staţie ultramodernă de biogaz, în care din 55 de tone de deşeuri animaliere pe zi se obţin 370 de kilowatt-ore energie electrică, ceea ce înseamnă de 4 ori mai mult decât are nevoie oraşul. Deci ar rămâne destul şi pentru vehiculele comunale şi private ale oraşului! În general, asemenea instalaţii de transformare a deşeurilor animaliere, alimentare şi agricole, dar şi de plante energetice, deşeuri industriale şi nămoluri sunt folosite pentru a obţine energie electrică şi termică, dar şi îngrăşăminte. De ce nu şi combustibil ecologic pentru motoarele noastre? Pentru că nu le place vânzătorilor de benzină şi motorină, care întorc pe dos bazele ştiinţifice şi sfidează realităţile economice în lupta lor cu alternativele de care avem atâta nevoie pentru protecţia climei terestre?

Automobile şi camioane ultramoderne, funcţionând cu gaz natural, biogaz sau amestecuri ale acestora – structura chimică fiind unică, metan – sunt comercializate de mulţi producători de marcă: VW, Seat, Skoda, Audi, FIAT, Scania, Iveco, MAN, Volvo.

Acceptarea vehiculelor pe bază de gaz natural (fosil) pe piaţa europeană lasă, totuşi, încă de dorit, cu toate că are mult mai multe avantaje decât dezavantaje. Piaţa italiană are, cu o proporţie de 2,2%, cel mai mare parc de maşini cu gaz natural din Europa (2019) - 885.000 de automobile CNG (Compressed Natural Gas – gaz natural comprimat), cu o reţea de 857 de staţii de alimentare.

Lumea preferă însă, dacă e vorba de gaze, automobilele pe bază de LPG (Liquefied Petroleum Gas – autogaz), un amestec de propan şi butan, rezultat din rafinarea petrolului, care poate fi stocat la bord mai uşor, în stare lichidă, la o presiune de numai 10 bari (densitate: 0,5 kg/l), faţă de metan, care, stocat la 200 de bari, rămâne tot în stare gazoasă (densitate: 0,141 kg/l). Spre comparaţie, benzina are, la presiune şi temperatură atmosferică, în stare lichidă, o densitate de 0,72-0,78 kg/l). Presiunea mai mică de stocare înseamnă un preţ mai mic al instalaţiei de autogaz, iar densitatea mai mare asigură o rază de acţiune mai mare, puterea calorică a autogazului şi a metanului fiind aproape identică.

Autogazul este şi rămâne însă un combustibil fosil, a cărui emisie de dioxid de carbon prin ardere nu poate fi recuperată. Metanul obţinut din deşeuri animaliere, alimentare şi agricole, sau din plante energetice, asigură însă reciclarea respectivelor emisii!

Chiar şi cu gaz natural fosil emisia de dioxid de carbon a unui motor este cu 20-25% mai mică decât a unui motor pe benzină la aceiaşi parametri (randament/putere/cilindree), datorită raportului mai mic dintre atomii de carbon şi cei de hidrogen din moleculele combustibilului, după cum am menţionat în articolul Un Diesel nu expira mai mult dioxid de carbon pe an decât un om. Emisia de oxizi de azot este numai de 4-5% din cea a unui motor Diesel modern, care este deja mult sub normele internaţionale, iar cea de particule este, la arderea unui gaz, inexistentă, făcând inutilă folosirea unui filtru.

În lupta cu emisiile de dioxid de carbon, oxizi de azot şi particule, constructorii de automobile au redeclanşat ofensiva motoarelor cu gaz (CNG), în pofida pieţei europene încă reticente. Marile pieţe există însă: Iran, China, Pakistan, fiecare cu peste 4 milioane de vehicule CNG, urmate de Afganistan, India, Brazilia, fiecare cu peste două milioane de asemenea maşini.

Gazul metan, chiar comprimat la 200 de bari, are, cum a fost menţionat mai sus, doar o cincime din densitatea benzinei. Un rezervor de 5 ori mai mare – pentru a ajunge la aceeaşi rază de acţiune - ar fi o inepţie, automobilul fiind destinat, de fapt, pasagerilor şi bagajelor lor. Şi aşa s-a ajuns la un compromis, adică la automobilul bivalent, cu un rezervor de gaz cu dimensiuni acceptabile, care permite o rază de acţiune în jur de 400 de kilometri, şi cu un rezervor de benzină, ca rezervă. Condiţia de bază, care este îndeplinită fără probleme, este aplicabilitatea motorului, fără modificări, pentru ambii combustibili (chiar dacă metanolul ar suporta un raport de comprimare mai înalt, pentru îmbunătăţirea randamentului termic). Fiecare dintre cei doi combustibili dispune de un circuit de injecţie separat, între rezervor şi injectoare.

Automobile bivalente, cu rezervoare de gaz metan şi benzină, pentru acelaşi motor cu aprindere prin scânteie

Injector pentru benzină şi injector pentru gaz metan, plasate unul după celălalt, în tubul de admisie al unui cilindru dintr-un motor cu aprindere prin scânteie

Câteva exemple de modele de automobile cu CNG ale acestui an: Skoda Skala G-Tec (66kW/90CP); Audi A3 Sportback 30-g-tron, (96 kW/131CP), 3,5 kg CNG/100 km, emisie CO2 95 g/km, VW Golf cu acelaşi motor; Fiat Panda 0,9 8V, TwinAir Natural Power, (52 kW/70CP), 3,6 kg CNG/100 km, emisie CO2 97 g/km; Seat Ibiza 1,0 TGI (66kW/90 CP), 3,3 kg CNG/100 km, emisie CO2 92 g/km, Seat Arona cu acelaşi motor – toate aceste modele îndeplinind norma de poluare cea mai avansată - Euro 6d TEMP-EVAP.

Automobile bivalente CNG/benzină pentru mic şi mare

Deosebit de promiţătoare este dezvoltarea tehnicilor cu biogaz lichefiat, LNG (Liquefied Natural Gas) aplicate iniţial în nave maritime şi, mai nou, în camioane, preţul fiind prea ridicat pentru implementarea în automobile. Prin răcire la minus 161-164°C, la presiune atmosferică, metanul îşi schimbă starea de agregare din gaz în lichid, avantajul fiind contracţia volumului la 6% din cel iniţial. În comparaţie cu gazul comprimat la 200 bar (CNG), volumul gazului lichefiat (LNG) scade de peste 3 ori, ceea ce permite diminuarea volumului rezervoarelor la bord, respectiv mărirea cantităţii de combustibil stocat.

Scania a introdus pe piaţă, în 2019, un camion cu motor de 410 CP/2.000 Nm, modificat dintr-un motor Diesel într-unul cu bujii, alimentat cu LNG, cu o autonomie de până la 1.000 de kilometri, numai cu modulul de tracţiune, fără remorcă. IVECO oferă camioane cu acelaşi tip de motor, de 460 CP, funcţionând cu LNG, raza de acţiune fiind tot de 1.000 de kilometri. În Olanda, compania „Bio-LNG- Euronet” construieşte pentru Scania şi Iveco o unitate de producţie de biogas lichefiat, care va alimenta o reţea cu multe puncte de alimentare în Europa.

Iar compania Volvo a ajuns la concluzia că motoarele cu LNG sunt o alternativă interesantă la motoarele Diesel cu motorină cu care îşi echipa camioanele până acum. Dar, în cazul Volvo, Diesel rămâne Diesel, pentru a putea beneficia de randamentul termic superior celora ale motoarelor cu aprindere prin scânteie. Autoaprinderea este posibilă, în acest caz, printr-o injecţie pilot, cu o foarte mică doză de motorină, înaintea injecţiei principale de biogas (LNG). Acest principiu a fost adoptat anterior la motoare de nave maritime de către Wärtsila şi B&W/MAN, după cum a fost descris în articolul Diesel, salvatorul climei terestre.

Camioanele Volvo funcţionând cu LPG după acest principiu sunt oferite cu două variante de motor – 420 CP şi 460 CP, aşadar cu aceleaşi puteri ca motoarele Diesel iniţiale.

Camion Scania funcţionând cu biogaz lichefiat, cu autonomie de până la 1000 km

România constituie un teren ideal pentru implementarea vehiculelor funcţionând cu biogaz, fie sub presiune, în stare gazoasă (CNG), la automobile, fie la temperatură foarte joasă, în stare lichidă, cu izolare criogenică la bord (LNG), în cazul camioanelor mari.

Conform datelor pe care le am la dispoziţie dintr-un raport riguros documentat, producţia de biogaz obţinut din dejecţiile animaliere poate atinge în România cote deosebit de mari. În anul 2013 existau în România 2,2 milioane de vaci, 11,3 milioane de oi şi capre, 4,1 milioane de porci, 70 de milioane de păsări şi 605 mii de cai. O vacă românească are, în medie, 344 kg, o oaie 24, un porc 110, o găină 2, un cal 412 kg.

Considerând numărul total de animale şi producţia zilnică de bălegar sau găinaţ a unui animal dintr-una din rasele menţionate, vacile sunt campioane naţionale la această categorie, având un potenţial de producţie de biogaz capabil de a asigura o energie anuală de 5.054.035 megawatt-ore, respectiv o putere instalată de 269 megawatt.

Urmează porcii (2.587.230 MWh/138MW), oile şi caprele (2.464.308 MWh/131 MW), păsările (2.189.146 MWh/116 MW), iar, la urmă, caii (1.806.500 MWh/96 MW). Să nu uităm însă, caii ne oferă şi valenţele lor de cai-putere la tracţiune.

Este vorba, aşadar, despre un potenţial energetic de peste 14.000.000 MWh pe an. Conform studiului amintit, acest potenţial ar putea fi valorificat în România, în mod realist din punct de vedere tehnic şi economic, în proporţie de 50%.

Un automobil cu motor pe benzină, care parcurge anual 15.000 de kilometri, cu un consum mediu de 7 litri/100 km (conform statisticilor europene referitoare la distanţe şi consum), are nevoie de 9 MWh (puterea calorifică a benzinei: 42,7 MJ/kg: densitate: 0,736 kg/l). Aşadar, ca bază de comparaţie, utilizarea ideală a biogazului cu potenţialul energetic menţionat ar fi suficientă pentru propulsia a peste un million şi jumătate de automobile – transformarea acestui potenţial în proporţie de 50% fiind încă foarte profitabilă:

Unul din 6 automobile din România ar putea funcţiona pe bază de bălegar şi găinaţ produse în propriul judeţ!

Staţiile de biogaz pentru autovehicule, pe lângă marile ferme de păsări sau bovine din România, ar constitui un aport esenţial la menţinerea unui sănătos echilibru biologic şi ecologic!

Reacţiile celor care prosperă de pe urma petrolului şi a gazelor, manifestate în multe forme, nu sunt de neglijat, dar perspectivele merită lupta!