v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng diesel sinh học tại Việt Nam
Đề tài độc lập cấp nhà nước: Đánh giá hiện trạng công nghệ sản xuất và thử nghiệm hiện trường nhiên liệu sinh học (diesel sinh học) từ mỡ cá nhằm góp phần xây dựng tiêu
22
chuẩn Việt Nam về Diesel sinh học Việt Nam.
Công trình nghiên cứu có sự tham gia của các đơn vị như: Viện hóa học công nghiệp Việt Nam; Công ty CP Phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏ; Viện Cơ khí động lực trường Đại học Bách khoa Hà Nội; Trung tâm tiêu chuẩn chất lượng Việt Nam.
Công trình đã hoàn thiện công nghệ sản xuất diesel sinh học từ mỡ cá basa và thử nghiệm công nghệ sản xuất trên quy mô công nghiệp; nghiên cứu công nghệ pha chế B5; phân tích đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật của B5; thử nghiệm trên băng thử, thử nghiệm hiện trường trên xe ô tô thí nghiệm và thử nghiệm đại trà.
Sản phẩm B5 sau khi sản xuất thử nghiệm trên quy mô công nghiệp được tiến hành thử nghiệm đối chứng và thử nghiệm bền (sau 150 giờ và sau 300 giờ) trên động cơ D243 tại phòng thí nghiệm thuộc Viện Cơ khí động lực. Ngoài ra, sản phẩm c ng được tiến hành thử nghiệm hiện trường đối với các xe Ford Transit, Hyundai Country và Hyundai Porter.
Các kết quả thử nghiệm thu về phản ánh đúng theo những kết quả đã được công bố trên thế giới về loại nhiên liệu B5. Cụ thể:
Kết quả trước khi chạy bền: Động cơ D243-Di khi chạy bằng nhiên liệu B5 so với khi chạy bằng nhiên liệu diesel thông thường ở 100% tải thì công suất tăng trung bình 1,33%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm trung bình là 1,39% và được thể hiện trên hình 1.9.
Hình 1.9. Kết quả thử nghiệm đối chứng về công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu theo đường đặc tính tốc độ 100% tải đối với động cơ D243 trướcthử nghiệm bền
Các chất độc hại như CO, HC, PM khi thử nghiệm đối chứng theo quy trình thử của tiêu chuẩn ECE R49 lần lượt giảm 5,63%, 6,32%, 5,01% còn NOX tăng 3,29% và được thể hiện trên hình 1.10.
Kết quả sau khi chạy bền 150h và 300h: Động cơ D243-Di khi chạy bằng nhiên liệu B5 so với khi chạy bằng nhiên liệu diesel thông thường ở 100% tải sau 150h và 300h, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ lần lượt thay đổi như sau: Công suất động cơ sau 150h
255 260 265 270 275 280 285 290 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Su ất ti êu th ụ nh iên li ệu , FC(g /k W .h ) Cô ng s uất P(k W ) Tốc độ động cơ (v/ph) P-Di P-B5 FC-Di FC-B5
23
tăng trung bình là 0,8% và sau 300h thì giảm trung bình là 1,62%. Suất tiêu hao nhiên liệu tăng trung bình là 0,7% và 1,64%. Các chất phát thải độc hại như CO, HC, PM khi thử nghiệm đối chứng theo quy trình thử của tiêu chuẩn ECE R49 lần lượt thay đổi như CO tăng 1,01% và 1,45%, HC giảm 6,41% và 3,24%, PM tăng 1,85% và 5,43%, NOX giảm 4,42% và 6,59%.
Hình 1.10. Kết quả thử nghiệm đối chứng theo chu trình ECE R49 trên động cơ D243
Tổng hợp lại, ta thấy sự khác biệt nhỏ về chiều hướng thay đổi công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ. Theo đó, công suất động cơ tăng 3,01%, còn suất tiêu thụ nhiên liệu lại giảm 3,17%. Sự không thống nhất về kết quả thử nghiệm này c ng đã được một số nghiên cứu trên thế giới đề cập đến khi vận hành với nhiên liệu diesel sinh học B5. Tức là, công suất và suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ khi vận hành với B5 thay đổi không theo quy luật và diễn biến trong một giới hạn bé.
Đề tài chủ yếu nghiên cứu thực nghiệm với tỷ lệ pha trộn diesel sinh học ở mức thấp (5%) và c ng chưa được tính toán lý thuyết bằng mô hình mô phỏng . Do đó, cần phải tiếp tục nghiên cứu lý thuyết bằng mô hình mô phỏng và với tỷ lệ pha trộn diesel sinh học cao hơn nữa.
Luận án tiến s của tác giả Phùng Minh Lộc [7], Nghiên cứu tỷ lệ pha trộn hợp lý giữa dầu dừa và dầu diesel dùng làm nhiên liệu cho động cơ Diesel nhằm cải thiện các chỉ tiêu kinh tế và môi trường đã được hoàn thành vào năm 2013. Kết quả về chỉ tiêu kinh tế cho thấy, không thay đổi nhiều khi sử dụng hỗn hợp B15. Ở chế độ tải trên 70%, suất tiêu hao nhiên liệu, hiệu suất nhiệt động cơ tương đương thậm chí tốt hơn khi sử dụng nhiên liệu diesel truyền thống. Kết quả phân tích khí thải cho thấy việc sử dụng nhiên liệu hỗn hợp dầu thực vật giúp giảm sự phát thải NOx, độ mờ khói (K%) trong động cơ. Tại chế độ tải 20% và 80%, hỗn hợp B15 giảm nồng độ phát thải NOx lần lượt là 22,5 và 21,4% so với nhiên liệu diesel. Độ mờ khói động cơ giảm nhiều khi động cơ hoạt động tại chế độ tải trên 80%. Kết quả thử nghiệm quá trình cháy cho thấy hỗn hợp B15 có đặc tính cháy tương tự nhiên liệu diesel truyền thống.
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Bi ến th iên các th àn h ph ần p hát th ải (% ) HC Nox CO PM
24
Luận án chưa đánh giá ảnh hưởng của các thông số đầu vào (áp suất phun, góc phun sớm), do đó vấn đề này cần tiếp tục nghiên cứu và với tỷ lệ pha trộn diesel sinh học cao hơn và từ nhiều nguồn khác nhau.
Đề tài cấp bộ của tác giả Nguyễn Hoàng V và các cộng sự [8], “Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu diesel sinh học (B10 và B20) cho phương tiện cơ giới quân sự” c ng đã được hoàn thành cuối năm 2013. Đề tài đã nghiên cứu một cách bài bản về tính tương thích, sự ảnh hưởng của diesel sinh học (cụ thể là B10 và B20) đến quá trình phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và hình thành các chất ô nhiễm đến động cơ. Tuy nhiên, đối tượng nghiên cứu là động cơ lắp trên phương tiện cơ giới quân sự có những đặc thù riêng, nên chưa thể đánh giá chính xác đến các động cơ lắp trên các phương tiện khác nhau. Do đó, cần tiếp tục nghiên cứu trên các đối tượng khác và với tỷ lệ diesel sinh học cao hơn.
Đề tài cấp bộ của tác giả Đặng Văn Uy và các cộng sự [11], “Nghiên cứu giải pháp công nghệ và chế tạo thử nghiệm hệ thống thiết bị chuyển đổi động cơ diesel tàu thủy cỡ vừa và nhỏ sang sử dụng hỗn hợp dầu thực vật – dầu diesel” đã hoàn thành vào năm 2013.
Đề tài đã nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ nguyên chất – nhiên liệu DO với các tỷ lệ khác nhau (B5, B10, B15, B20) cho động diesel thủy đặt tại phòng thí nghiệm và các động cơ diesel lai chân vịt đặt trên tàu thủy cho thấy sự cần thiết phải bổ sung thiết bị hòa trộn nhiên liệu vào hệ thống nhiên liệu và không cần đến bất kỳ sự thay đổi nào khác. Mặt khác, kết quả cho thấy với tỷ lệ pha trộn 15% mà không gây bất kỳ trở ngại nào. Tuy nhiên, với đặc thù động cơ diesel lắp trên tàu thủy là có công suất lớn và vòng quay trung bình hoặc thấp, vậy nên nhiên liệu được sử dụng có yêu cầu chất lượng không cao. Đối với các động cơ lắp trên phương tiện giao thông đường bộ cần phải được tiếp tục nghiên cứu khi sử dụng nhiên liệu diesel sinh học với các nguồn gốc khác.
C ng trong năm 2013, đề tài cấp bộ của tác giả Nguyễn Hồng Phúc và các công sự được hoàn thành [12], “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để chuyển đổi nồi hơi tàu thủy sang sử dụng hỗn hợp dầu thực vật – dầu DO”. Kết quả cho thấy, nhiên liệu hỗn hợp với
tỷ lệ trộn 7% đến 15% dầu thực vật trong dầu DO hoàn toàn đạt yêu cầu và sử dụng làm nhiên liệu cho nồi hơi tàu thủy. Do đó, cần tiếp tục nghiên cứu nâng cao tỷ lệ pha trộn.
Tóm lại, các nghiên cứu trong nước về diesel sinh học được sản xuất tại Việt Nam mới chỉ dừng ở tỷ lệ còn thấp và phân tán với một số nguồn nguyên liệu khác nhau. Trong khi đó, chúng ta có nguồn nguyên liệu với lợi thế rất lớn là mỡ cá do chúng ta đã có thể chủ động tất cả các khâu. Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của diesel sinh học nguồn gốc từ mỡ cá sẽ là trọng tâm trong luận án này. Tuy nhiên, để có một sự đánh giá một cách khách quan giữa các nguồn nguyên liệu sản xuất trong nước, luận án c ng tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng từ một số nguồn nguyên liệu khác nhau đến động cơ diesel.