Audi e‑fuels – syntetyczne paliwa przyszłości według Audi

Audi angażuje się w projekt polegający na produkcji paliw neutralnych względem CO2 pozyskiwanych metodą syntetyczną. E-benzyna, e-diesel i e-gaz to nie paliwa kopalne, lecz wytwarzane głównie z wody i dwutlenku węgla przy użyciu "zielonej" energii elektrycznej i światła słonecznego.

To najnowsze osiągnięcie Audi i jego partnera, firmy Global Bioenergies S.A. Partner technologiczny Audi zajmuje się m. in. produkcją izobutylenu, będącego podstawowym surowcem, z którego w formie gazowej przy pomocy wodoru powstaje izooktan w stanie płynnym, który jest głównym i w zasadzie jedynym składnikiem e-benzyny.

Izooktan z kolei produkuje Centrum Procesów Chemiczno-Biotechnologicznych Fraunhofer. Kopalniana ropa naftowa jest tu zupełnie nie potrzebna. Celem na przyszłość firmy Global Bioenergies jest takie zmodyfikowanie procesu produkcji izobutylenu, by do jego wytwarzania nie była potrzebna biomasa, a jedynie woda, wodór, CO2 i światło.

E-benzyna charakteryzuje się liczbą oktanową ROZ 100 oraz nie zawiera siarki i benzenu. Dzięki temu proces spalania jest bardzo czysty. Dzięki wysokiej liczbie oktanowej pozwala na znaczne podniesienie stopnia sprężania, co z kolei poprawi wydajność silników benzynowych.

Dzięki temu możliwe będzie zastosowanie systemu spalania HCCI (homogeneus charge compression ignitron), czyli spalania mieszanki jednorodnej. Tę technologię wykorzystuje już w pewnych warunkach w swoich silnikach SKYACTIV-G Mazda.

Nieco starszym, bo zaprezentowanym miesiąc wcześniej paliwem syntetycznym Audi jest e-diesel, który powstał w Dreźnie, we współpracy z takimi partnerami jak firmy Climeworks i sunfire. Podstawowymi surowcami są tu woda, dwutlenek węgla i prąd.

W procesie elektrolizy woda jest podgrzewana do temperatury 800 stopni Celsjusza i zmieniona w parę rozkłada się na wodór i tlen. Następnie wodór w reaktorach syntezy reaguje z dwutlenkiem węgla w dwóch procesach chemicznych, przeprowadzanych w temperaturze 220 stopni Celsjusza, pod ciśnieniem 25 barów.

Wynikiem tego procesu jest ciecz energetyczna o nazwie Blue Crude składająca się z długołańcuchowych związków węglowodorowych. Ciecz tą uszlachetnia się w procesie rafineryjnym aż do uzyskania produktu końcowego jakim jest Audi e-diesel. E-diesel nie zawiera siarki i aromatów oraz charakteryzuje się wysoką liczbą cetanową. Na chwilę obecną można go mieszać z tradycyjnym olejem napędowym, a wkrótce będzie samodzielnym paliwem.

To paliwo jest już dostępne dla klientów korzystających z Audi A3 Sportback g-tron i specjalnych kart paliwowych. Przy zakupie tego modelu Audi klient decyduje się na określoną dostawę e-gazu, który powstaje w niemieckim miasteczku Werlte, a podstawowymi surowcami są woda i dwutlenek węgla. Audi A3 g-tron z silnikiem 1.4 TFSI może być zasilany e-gazem, ale też tradycyjnym gazem ziemnym, biometanem oraz benzyną.

Proces produkcji e-gazu opiera się o elektrolizę, mającą rozłożyć wodę na tlen i wodór. Wykorzystuje się do tego tylko i wyłącznie tzw. zielonej energii elektrycznej. W kolejnej fazie produkcji następuje metanizacja. W wyniku reakcji dwutlenku węgla z tlenem powstaje syntetyczny metan. Pod względem struktury chemicznej jest niemal identyczny z tradycyjnym gazem ziemnym. Ważnym elementem produkcji e-gazu jest to, że w fabryce przetwarza się rocznie ok. 3000 ton CO2, a produktami ubocznymi jest woda i tlen.

Wytwórnia e-gazu w dolnosaksońskim Werlte powstała przy współpracy Audi z przedsiębiorstwem zajmującym się budową instalacji technicznych ETOGAS GmbH oraz partnerem projektu MT-BioMethan GmbH.

Audi już na początku 2014 roku przeprowadziło testy e-paliw w specjalnym silniku, częściowo zbudowanym z kwarcowego szkła, dzięki czemu można obserwować cały proces spalania mieszanki. Testy potwierdziły, że wolne od zanieczyszczeń w przeciwieństwie do paliw kopalnych i jednocześnie stabilne e-paliwa nie zawierające olefinów i aromatów podczas spalania wydzielają mniej szkodliwych substancji. Dzięki e-paliwom łatwiejsze jest uzyskanie wysokiej jakości mieszanki w komorze spalania oraz niskiej emisji spalin.

Paliwa Audi e-fuels są określane jako neutralne względem CO2, co oznacza, że dwutlenek węgla, który jest produktem ubocznym spalania e-paliw jest jednocześnie surowcem używanym do produkcji tychże paliw. Ponadto, dzięki czystszym spalinom emitowanym przez silniki zasilane e-paliwami mniejsza jest również emisja CO2 do atmosfery.

Jednak w rzeczywistości e-paliwa nie są całkowicie neutralne względem CO2, gdyż musiałoby to oznaczać, że emisja CO2 przez silnik i fabrykę wytwarzającą e-paliwa musiałaby się równać ilości CO2 zużytego do procesu produkcji określonej ilości zużytego paliwa.

W uproszczeniu: Audi A3 Sportback g-tron zużywa średnio 3,5 kg e-gazu na 100 km. Przy emisji 95 g CO2/km oznacza to, że przejechanie 100 km wiąże się z emisją 9,5 kg CO2. A zatem samochód byłby całkowicie neutralny względem CO2 gdyby do produkcji 3,5 kg e-gazu zużyto minimum 9,5 kg CO2 bez jego emisji. W praktyce Audi A3 g-tron jedynie przez pierwsze 15 tys. km jest całkowicie neutralne względem CO2.

Warto tu wspomnieć, że względem CO2 nie są neutralne nawet wbrew powszechnie stosowanemu marketingowi nawet pojazdy elektryczne, gdyż przy produkcji i dystrybucji prądu, którym są zasilane również emitowany jest dwutlenek węgla do atmosfery.