Diesel på rapsolie: det gennembrud, der kan ryste markedet for elbiler?

Et seriøst videnskabeligt projekt bag en overraskende idé

Det lyder måske som noget, der er udtænkt i en garage – men bag ideen ligger et ambitiøst forskningsprojekt. Et hold fra RUDN-universitetet har demonstreret, at en dieselmotor med de rette modifikationer kan forbrænde vegetabilsk olie effektivt, reducere udstødningsemissioner og forbruge mindre brændstof end tidligere forsøg med biobrændstoffer. Det rejser et naturligt spørgsmål: kan sådanne løsninger på længere sigt udfordre elbilernes voksende position?

Hvad er tricket bag den modificerede dieselmotor

En dieselmotor er designet til konventionel mineralolie. Rapsolie har helt andre egenskaber – den er tykkere, mindre flygtig og atomiserer dårligere i forbrændingskammeret. I praksis betyder det ujævn motordrift, højere brændstofforbrug og mere synlig røg fra udstødningsrøret.

Ingeniørerne bag Lomonosov-projektet og RUDN-universitetet valgte ikke at kæmpe mod selve biobrændstofsidéen, men derimod mod den måde, brændstoffet tilføres på. De undersøgte, hvordan motoren opfører sig med ren rapsolie sammenlignet med konventionel diesel, og forbedrede derefter det element, der gennem årtier har voldt størst besvær i sådanne eksperimenter: indsprøjtningsprocessen.

Nøglen ligger ikke i selve biobrændstoffet, men i præcis tilpasning af indsprøjtning, dyssegeometri og blandingsforhold – så motoren behandler vegetabilsk olie som sit naturlige brændstof.

Det største problem: at tæmme vegetabilsk olie

Tanken om at bruge rapsolie direkte, uden at omdanne den til klassisk biodiesel, har længe tiltrukket sig interesse fra både forskere og landmænd. Teoretisk set kan den produceres lokalt – på en mark ved siden af en gård eller et biogasanlæg. I praksis viste det sig langt vanskeligere.

Hvorfor motorer ikke bryder sig om rå vegetabilsk olie

Når vegetabilsk olie anvendes i en traditionel dieselmotor, opstår de samme problemer hver gang:

• dårligere atomisering af brændstoffet i cylinderen,
• øget specifikt brændstofforbrug,
• højere emission af sodpartikler og forureningsstoffer,
• startproblemer ved lave temperaturer,
• hurtigere slid på injektorer og aflejringer på ventiler.

RUDN-holdet satte derfor systematiske tests i gang. De sammenlignede den samme motors adfærd med to typer brændstof:

Forsøgene identificerede præcist de svage punkter ved rå vegetabilsk olie i brændstofsystemet og forbrændingskammeret. Først på det grundlag projekterede ingeniørerne en pakke af forbedringer.

Hvad blev konkret ændret i motoren

Det mest interessante ved denne historie er, at der ikke er tale om at bygge en fuldstændig ny motor. Forskerne modificerede de dele af dieselmotoren, der styrer dosering og atomisering af brændstoffet.

Præcisionsindsprøjtning og ny dyssegeometri

De primære ændringer omfattede:

• justering af indsprøjtningsvinklen,
• finjustering af indsprøjtningstryk og -tidspunkt,
• ændring af kanalgeometrien i injektordyssen,
• tilpasning af brændstofsystemet til brændstoffets højere viskositet,
• udvælgelse af de rette blandingsforhold for biobrændstoffer.

Med de korrekte indstillinger begyndte motoren at forbrænde rapsolie på en måde, der nærmer sig den kendte oplevelse fra kørsel på almindelig dieselolie. Forskellen i ydelse og driftskultur blev mindre, og brændstofforbruget holdt op med at stige dramatisk.

Tilpasning af indsprøjtningsvinklen og dysseformen sikrede bedre atomisering, mere effektiv blanding med luft og fuldstændig forbrænding – hvilket reducerer røgudvikling og effekttab.

Hvad betyder det for miljøet

Det, der interesserer politikere og miljøforkæmpere mest, er ikke selve det tekniske trick, men effekten på emissioner og energiregnskabet. Her dukker de mest interessante konklusioner op.

Færre giftige udstødningsgasser og mindre råolieafhængighed

Ifølge forsøgsbeskrivelserne udledte en velindstillet motor på rapsolie færre giftige bestanddele i udstødningsgasserne, herunder nitrogenoxider og kulilte. Det er desuden vigtigt at huske:

• den CO₂, der udledes ved forbrænding af biobrændstof, vender delvist tilbage i kredsløbet, fordi den tidligere blev optaget af planterne,
• rapsolie kan produceres lokalt, hvilket reducerer behovet for råolieimport,
• landbrugsmaskiner og byggemaskiner er de områder, hvor elektrificering skrider langsomst frem.

Der åbner sig altså en mulighed for, at en del af de tunge anvendelser, som er svære at elektrificere, kan overgå til brændstoffer af vegetabilsk oprindelse – uden at hele flåden skal udskiftes til dyre nye konstruktioner.

Er dette reel konkurrence for elbiler

Det relevante spørgsmål er, om den slags opfindelser kan betyde begyndelsen på slutningen for elbiler. Svaret er ikke så enkelt, som bilmediernes overskrifter gerne vil have det til.

Hvor rapsolie har fordele over batteriet

Der er segmenter, hvor en velindstillet biodieselbil vil være meget attraktiv:

• landbrugsmaskiner, der arbejder langt fra elnettet,
• ældre lastbiler og busser, som kan moderniseres i stedet for at blive udskiftet,
• flåder i lande med dårligt udbygget ladeinfrastruktur,
• specialudstyr, der opererer under ekstreme forhold.

I sådanne anvendelser er opladning af store batterier logistisk besværlig eller voldsomt urentabel, mens opbevaring af flydende brændstof simpelthen er nemmere.

Hvor elbilen stadig vinder

Personbiler i store byer er en helt anden historie. Mange kommuner ønsker at begrænse eller helt udfase dieselkøretøjer. Elbiler tiltrækker sig opmærksomhed med:

• ingen lokale udstødningsgasser i myldretidstrafikken,
• stille drift i tæt bebyggelse,
• billigere drift ved typisk bykørsel,
• mulighed for opladning hjemme eller ved boligblokken.

Selv hvis en del dieselmotorer skifter til rapsolie, ændrer det ikke det faktum, at lovgivningen i mange europæiske bycentre i stigende grad favoriserer elbiler og plug-in-hybrider.

Hvordan kan drivmiddellandskabet se ud om få år

RUDN-forskningen peger snarere på en retning: fremtidens transport vil ikke handle om én enkelt løsning. I stedet for "enten elbil eller diesel" er der udsigt til et teknologisk mix, hvor forskellige sektorer vælger det, der bedst betaler sig.

I byerne vil antallet af elbiler vokse, mens marker og byggepladser kan drives af moderniserede dieselmotorer på rapsolie eller andre biobrændstoffer.

Et sådant scenarie mindsker presset for en lynhurtig udskiftning af hele den tunge køretøjsflåde. Det giver også åndedræt til lande, der ikke er klar til masseudbredelse af ladestandere, men som råder over et stort landbrugsgrundlag og selv kan producere biobrændstoffer.

Hvad denne teknologi betyder for den almindelige bilist

Ejeren af en typisk kompaktbil fra en dansk forhandler vil ikke inden for overskuelig fremtid kunne tanke ren rapsolie på en tankstation. Foran en sådan forandring ligger regulatoriske, skattemæssige og tekniske hindringer. Det vigtigste er noget andet: det er nu bevist, at en dieselmotor med gennemtænkte modifikationer kan køre på fuldstændig vegetabilsk brændstof – uden katastrofale konsekvenser for ydelsen.

For flådeejere, landmænd og transportvirksomheder er det et signal om, at dieselmotoren ikke nødvendigvis behøver at forsvinde, men kan gennemgå en transformation. I stedet for udelukkende at investere i nye tunge elbiler kan en del aktører overveje at modernisere eksisterende motorer og skifte til lokalt produceret biobrændstof.

Denne retning indebærer naturligvis risici: en utilstrækkeligt forberedt motor, der fodres med vegetabilsk olie, slides hurtigere ned, og selve rapsen vil konkurrere med fødevareafgrøder om dyrkningsarealet. På den anden side kan bedre udnyttelse af landbrugsaffald og energiafgrøder mindske presset på fødevaremarkedet.

For forbrugeren på lang sigt tæller ét element mest: større mangfoldighed af drivmiddelteknologier betyder større chance for priskonkurrence. Elbiler, hybrider, brint og raffinerede biobrændstoffer vil alle konkurrere om bilistens gunst – og den konkurrence kan accelerere udviklingen inden for samtlige teknologier, mens forskning som den fra RUDN-universitetet blot vil blive mere udbredt.