Beschrijving techniek
Proces/deelproces:
Verbranden van vloeibare hernieuwbare brandstoffen
Beschrijving: (bron: http://www.btgworld.com/2005/html/news/documents/BTG-FactsheetDieselmotor_20-02-2007.pdf)
Een zuigermotor werkt volgens het principe van zelfontbranding; onder hoge druk (> 200 bar) wordt een brandstof dermate warm dat zelfontbranding ontstaat. Het grootste verschil met de gasmotor is dat er geen aparte ontsteking nodig is; daarentegen is er wel altijd een apart inspuitmechanisme nodig (in de vorm van een hogedruk-inspuitpomp) of bij de wat modernere motoren onder zeer hoge druk via injectoren.
Viertaktdieselmotoren werken volgens hetzelfde principe als viertaktgasmotoren:
- Een inlaatslag, waarbij de zuiger naar beneden gaat en door de geopende inlaatklep lucht wordt aangezogen, dus geen brandstof/lucht mengsel.
- Een compressieslag (zuiger omhoog), waarbij de lucht wordt samengedrukt (gecomprimeerd). De compressieverhouding is zeer hoog waardoor de lucht heet genoeg wordt om de brandstof spontaan te laten ontbranden. Aan het einde van de compressieslag (kleinste volume) wordt de brandstof ingespoten.
- Een arbeidsslag (zuiger weer omlaag): de zuiger wordt door de ontstane verbrandingsdruk omlaag geduwd.
- Een uitlaatslag (zuiger omhoog): de uitlaatgassen ontsnappen door de uitlaatklep, geholpen door de omhooggaande zuiger.
Omdat elke op- of neergaande beweging van de zuiger een slag genoemd wordt, is dit dus een vierslag - of viertaktmotor. In een tweetaktmotor is er een arbeidsslag en uitlaatslag; het binnenkomende verse mengsel zal de uitlaatgassen verdrijven.
In stationair draaiende motoren waarmee warmte en/of elektriciteit wordt opgewerkt, kan diesel worden vervangen door dierlijke en/of plantaardige vetten en oliën of door biodiesel.
Dit is bewezen technologie, de aanpassingen die hiervoor nodig zijn aan de motoren zijn
relatief klein. Dieselmotoren kunnen ook als dual-fuel mode opereren (diesel-gas
mengsel) waarbij een klein deel diesel (ca. 20%) benodigd blijft voor de ontsteking. Een
illustratie over de werking van de dieselmotor is te vinden op:
http://www.walburgcollege.nl/vakken/natuurkunde/ntnujava/diesel_nl/diesel_nl.html .
Toepassingsgebied
De dieselmotor wordt wereldwijd in grote aantallen toegepast in met name de auto industrie, maar ook voor stationaire doeleinden. Door de jaren heen is de dieselmotor steeds verder ontwikkeld en door de seriematige productie zijn de kosten lager dan bij andere opkomende technologieën zoals ORC en Stirling motoren. Andere voordelen zijn:
- grote mogelijke range van capaciteiten (50 kW tot enkele MW)
- regelbaar vermogen
- robuuster dan gasmotoren en iets hoger rendement vanwege de hogere compressieverhouding
- zowel mobiel als stationair toepasbaar
- ideaal voor zelfaandrijvende applicaties waar snelle verandering van vermogen is vereist
- ‘dual fuel’ bedrijf mogelijk vanaf een minimum aandeel olie voor ontsteking tot maximaal vermogen met 100% dieselolie
Dieselmotoren kennen een aantal nadelen die overeenkomen met gasmotoren, zoals onderhoud, emissies, geluid. Belangrijk verschil is echter de hogere uitstoot van roetdeeltjes en NOx welke nadelig zijn voor de volksgezondheid.
Milieuvoordeel
Een dieselmotor heeft ten opzichte van een benzinemotor meer schadelijke emissie van roetdeeltjes en stikstofoxiden. Roetfilters vangen de roetdeeltjes op en verbranden die bij verzadiging bij hoge temperatuur. Biodiesel bevat normaliter geen zwavel en dus zal de vorming van SOx achterwege blijven in vergelijking met fossiele diesel.
Het rendement van een dieselmotor is hoger dan van een benzinemotor, daarom is het brandstofverbruik bij gelijkblijvende prestaties lager, en daarmee ook de emissie van koolstofdioxide. Naar verwachting zal de combinatie van biodiesel en hoog rendement verbranding de dieselmotor in de toekomst een belangrijke plaats geven in het terugdringen van milieubezwaren van de automobiel. Voor stationaire micro-WKK toepassing zal de dieselmotor waarschijnlijk geen grote rol spelen.
Financiële aspecten
Kosten zijn gelijk aan een gewone diesel installatie, tussen de 500 en 1400 € per kWe.