تحليل فني- اقتصادي استفاده از سوخت بيوديزل درموتور ديزل به كمك داده هاي آزمايشگاهي

Techno-economic analysis of a diesel engine fuelled with biodiesel based on experimental data

بيوديزل يك سوخت تجديدپذير بوده كه از روغن هاي گياهي و يا حيواني قابل توليد است. مهمترين ويژگي استفاده از سوخت بيوديزل قابليت اين سوخت در كاهش آلاينده هاي خروجي موتور است. در ساليان اخير مطالعات زيادي در ارتباط با فرآيند توليد بيوديزل و عملكرد و آلايندگي هاي آن انجام شده است، اما در اين تحقيقات غالباً هيچ‌گونه توجهي به ارزيابي اقتصادي استفاده از بيوديزل در موتور نشده است. در اين مطالعه بعد از آزمايش درصدهاي مختلف تركيب سوخت بيوديزل با ديزل روي يك موتور 4 سيلندر پرخوران، داده هاي مورد نياز استخراج، و با استفاده از اين داده ها واكنش احتراق تعيين گرديد. سپس به كمك واكنش احتراق نرخ جرمي هر يك از آلاينده ها به‌دست آمد. ارزيابي اقتصادي با در نظر گرفتن هزينه‌هاي اجتماعي آلاينده‌ها، هزينه سوخت ورودي و هزينه افت توان موتور انجام گرديد. با توجه به قيمت پايين سوخت ديزل در ايران نتايج كلي تحقيق بدون در نظر گرفتن قيمت سوخت ورودي به‌دست آمد. ارزيابي فني نيز با در نظر گرفتن نتايج مربوط به عملكرد موتور انجام گرديد. نتايج به‌دست آمده حاكي از آن بود كه استفاده از دو تركيب 10 و 15 درصد حجمي بيوديزل- ديزل (B10 و B15) علاوه بر اين‌كه داراي صرفه اقتصادي نسبت به ديزل خالص مي باشند، داراي مشخصه هاي عملكردي مطلوبي هم هستند. در اين دو تركيب افت توان بسيار ناچيز بوده و همچنين بيشترين بازده حرارتي هم در همين دو تركيب مشاهده شد. چنان‌چه فقط هزينه اجتماعي آلاينده ها در نظر گرفته شود، همه تركيبات بيوديزل از ديزل خالص با صرفه تر مي باشند.

Biodiesel is a renewable fuel that can be produced from vegetable or animal oil. The main benefit of using biodiesel is its capacity to lower exhaust emissions compared to diesel fuel. Over the last few years, numerous studies have been performed on biodiesel production and its effect on engine performance and emissions. However, in those studies no attention has been paid to economic analysis of biodiesel usage in engines. In this investigation, various mixtures of biodiesel and diesel fuel have been tested on a four cylinder turbocharged diesel engine. The combustion reaction was determined by using the experimental data. Then, the mass flow rate of each exhaust emission was calculated using combustion reaction. The economic analysis was performed considering social cost of emissions, inlet fuel cost and the cost of engine power loss. Because of low diesel fuel price in Iran, the results were determined by ignoring the inlet fuel cost. The technical analysis was also performed considering the engine performance results. The results showed that the 10% and 15% biodiesel-diesel blends (B10 and B15) were more affordable than diesel fuel. The performance results of engine were also acceptable in these blends. The power loss was slight and the highest thermal efficiency was also observed in these blends. All biodiesel blends were more affordable than diesel in the economic analysis of the emissions.