Barang yang mudah menguap untuk truk berat

Barang yang mudah menguap untuk truk berat


Newswise – Mengoperasikan armada truk adalah bisnis yang sulit. Lupakan romansa pengemudi truk; Persaingan yang kuat dan tekanan harga tinggi adalah nama permainannya. Peraturan lingkungan yang semakin ketat yang bertujuan untuk menurunkan emisi CO2 dan nilai gas buang yang ketat, terutama yang berkaitan dengan nitrogen oksida (NOX), akan semakin meningkatkan tekanan pada industri di tahun-tahun mendatang. Jika operator truk tidak bergantung pada teknologi terbaru, mereka harus khawatir akan adanya peningkatan tol atau kerugian pajak di banyak negara.

Banyak produsen dan operator kendaraan komersial sekarang sedang mempertimbangkan sistem powertrain alternatif untuk meningkatkan kinerja lingkungan armada mereka. Namun, penggerak listrik hampir tidak cocok untuk kendaraan komersial dalam operasi jarak jauh: Baterai akan terlalu berat, waktu pengisian terlalu lama dan daya pengisian yang diperlukan terlalu tinggi untuk penggunaan kompetitif. Hidrogen dapat mengatasi masalah ini: Pada September 2020, truk sel bahan bakar Hyundai pertama dalam operasi uji komersial di Swiss. Gas alam sintetis dari kelebihan listrik hijau juga sedang diselidiki: Mulai 2021, truk gas alam pertama akan diisi bahan bakar di demonstran mobilitas Empa, pindah. Tetapi ada alternatif lain yang cocok untuk transportasi jarak jauh dan yang membutuhkan pemeriksaan lebih dekat: dimetil eter atau DME, singkatnya.

Infrastruktur yang menguntungkan, pembakaran bersih

DME diproduksi dalam skala beberapa puluh ribu ton per tahun. Bahan kimia tersebut digunakan sebagai propelan dalam kaleng semprot dan berfungsi sebagai komponen refrigeran dalam sistem pendingin. DME juga banyak digunakan sebagai produk antara dalam industri kimia. Keunggulannya adalah dapat diproduksi dengan biaya rendah dan hampir bebas kerugian dari metanol, yang pada gilirannya dapat diproduksi dengan murah menggunakan listrik dari energi matahari dan angin. Dengan demikian DME menawarkan kesempatan untuk membuat truk menjadi netral CO2.

Keunggulan lainnya: DME memiliki sifat yang mirip dengan Liquefied Petroleum Gas (LPG). Tidak seperti hidrogen, ia dapat diangkut dan disimpan dalam tangki standar di bawah tekanan rendah dalam bentuk cair. Teknologi stasiun pengisian bahan bakar LPG, dan juga untuk DME, tidak mahal, dikenal di seluruh dunia dan telah digunakan selama beberapa dekade. Terlebih lagi, karena DME mengandung oksigen yang terikat secara kimiawi, zat tersebut terbakar sangat bersih dan dengan sedikit pembentukan jelaga.

Pengujian pada mesin truk yang dimodifikasi

Sudah ada uji coba dengan DME sebagai bahan bakar di masa lalu: Volvo Trucks telah melakukan uji coba lapangan dengan truk eksperimental yang didukung oleh DME di Swedia dan AS sejak 2013. Di Jerman, sebuah proyek penelitian yang dikoordinasikan oleh Ford Research and Innovation Center Aachen telah berjalan sejak 2016. Mesin telah dipasang dan diuji di Ford Mondeo.

Empa, bersama dengan FPT Motorenforschung AG Arbon, Politechnico di Milano, pabrikan pelumas Motorex dan mitra lainnya, kini akan memperluas pengetahuan yang diperoleh sejauh ini. Sejak awal Juli 2020, mesin uji telah beroperasi pada dinamometer di Laboratorium Teknologi Powertrains Otomotif Empa. Para ilmuwan bermaksud untuk memberikan data yang baik tentang proses pembakaran, efisiensi dan dampak lingkungan dari DME di sektor kendaraan komersial.

“Kami sudah mengetahui mesin ini dengan sangat baik,” kata pemimpin proyek Patrik Soltic. “Blok mesin ini berasal dari mesin kendaraan komersial Cursor 11 yang diproduksi oleh FPT Industrial dan telah melayani kami selama lima tahun dalam berbagai proyek penelitian. Selama beberapa bulan terakhir, kami telah mengubahnya menjadi DME bersama dengan mitra kami, FPT.” Ini tidak mudah: Berbeda dengan diesel, DME yang sangat mudah menguap hampir tidak memiliki kualitas pelumas, yang akan dengan cepat menghancurkan pompa bertekanan tinggi dari sistem injeksi common rail.

Pengoperasian tanpa aditif bahan bakar

Para peneliti ingin menjalankan mesin uji mereka dengan DME murni, tanpa menggunakan aditif pelumas, seperti yang telah dilakukan pada proyek-proyek sebelumnya. Bekerja sama dengan pemasok utama Eropa, pompa rel umum berpelumas oli baru telah dikembangkan. Selain itu, katup dan sisipan dudukan katup diubah menjadi bahan yang sesuai untuk DME. Kompresor yang digerakkan secara elektrik untuk resirkulasi gas buang yang tepat juga digunakan. Terakhir, ruang bakar dan rasio kompresi dari mesin diesel sebelumnya juga telah dimodifikasi. Bentuk baru ruang bakar dikembangkan dengan bantuan simulasi matematika di Politechnico di Milano. Proyek penelitian ini dibiayai bersama oleh Kantor Energi Federal Swiss (FOEN).

Operasi jalan raya simulasi

“Sekarang kami ingin mengetahui mesin dengan bahan bakar baru,” kata Soltic. Para peneliti memulai dengan gaya mengemudi beban sedang yang umum dilakukan di jalan raya, di mana mesin harus menghasilkan daya 100 kW. “Kemudian kami memodifikasi waktu dan tekanan injeksi, antara lain, dan melihat nilai emisi gas buang dan konsumsi bahan bakar.” Hasil pertama sangat menjanjikan. Mesin eksperimental berjalan stabil di semua rentang beban mesin, praktis tidak menghasilkan partikel jelaga dan nilai NOx yang jauh lebih rendah daripada diesel. Hal ini menghasilkan sistem aftertreatment gas buang yang jauh lebih kompak dan hemat biaya, bahkan untuk batas emisi polutan yang sangat ketat di masa mendatang.

Keuntungan besar dari operasi DME, kata Soltic, adalah peluang untuk mentransfer sebagian besar gas buang ke pengisian berikutnya di dalam silinder. Ini dilakukan melalui apa yang disebut resirkulasi gas buang (EGR). Teknologi ini memungkinkan untuk menghemat banyak NOx, yang meringankan beban pada sistem pemurnian gas buang di belakang mesin dan memungkinkan batas yang lebih ketat di masa depan dapat dipenuhi dengan mudah. Dengan diesel fosil, tingkat resirkulasi gas buang yang tinggi menyebabkan emisi partikel yang lebih tinggi, tidak demikian halnya dengan DME.

Selama tahap pengujian, peneliti Empa berulang kali mengambil sampel oli mesin untuk melacak reaksi kimia. Hasilnya diteruskan ke mitra proyek Motorex yang menggunakan data tersebut untuk mengembangkan oli mesin baru yang secara khusus diadaptasi untuk operasi DME. Riset bersama di antara para pesaing

“Kami saat ini masih dalam tahap pra-kompetitif penelitian kami,” jelas Soltic. Hasil dari proyek ini sebagian dipublikasikan dan dibahas bersama di antara para pesaing di industri kendaraan. Platform untuk diskusi ini adalah “Asosiasi DME Internasional” yang didirikan pada tahun 2001, yang saat ini memiliki 50 anggota dari sains dan industri. “Tetapi pada tahap tertentu di masa depan, setiap orang ingin menyimpan hasil mereka untuk diri mereka sendiri,” kata peneliti Empa. “Pada titik itu, sangat penting bagi kami untuk memiliki pemahaman yang baik tentang teknologi agar dapat terus memberikan masukan yang berharga sebagai partner riset untuk industri”.

—————————–

Bahan bakar dari eco-factory

Dimethyl ether (DME), bahan bakar ramah lingkungan untuk mesin pengapian kompresi, dapat diproduksi dari hidrogen dan CO2. Jika hidrogen diproduksi dengan energi terbarukan dan CO2 ditangkap dari atmosfer, truk dapat dikendarai hampir tanpa emisi gas rumah kaca.

Peneliti Empa Andreas Borgschulte dan timnya sedang menyelidiki proses kimia yang menghasilkan DME seefisien mungkin. Metode katalisis dengan bantuan serapan dianggap sangat menjanjikan: Dua bahan awal berupa gas, hidrogen dan CO2, perlu bersentuhan dengan partikel tembaga aktif untuk memulai reaksi kimia untuk membentuk metanol atau DME. Air terbentuk sebagai produk sampingan. Jika air dikeluarkan dari campuran reaksi, kesetimbangan kimiawi bergeser ke arah produk. Dengan kata lain: Hanya dengan demikian metanol dan DME dalam jumlah besar yang diinginkan dapat diproduksi. Untuk menghilangkan air, peneliti Empa menggunakan zeolit, mineral penyerap air.

Dalam percobaan laboratorium, tim Borgschulte menemukan bahwa, pada suhu tertentu, CO2 dan hidrogen terutama menghasilkan DME, hanya dengan sedikit metanol. “Produksi DME menggunakan metode ini oleh karena itu secara teoritis layak,” kata Borgschulte, menambahkan: “Sayangnya, saat ini prosesnya belum terlalu efisien.” Langkah selanjutnya adalah menyempurnakan proses kimia dan mengembangkan fasilitas produksi yang sesuai. Hanya dengan demikian kita dapat menilai apakah produksi DME menggunakan katalisis yang dibantu serapan kompetitif secara ekonomi. Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan Universitas Zurich sebagai bagian dari proyek LightChEC.


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author