น ้ามันดีเซลชีวภาพสังเคราะห์ · - Bio diesel...
Transcript of น ้ามันดีเซลชีวภาพสังเคราะห์ · - Bio diesel...
1
น ามนดเซลชวภาพสงเคราะห(Bio-Hydrogenated Diesel: BHD)
ธระ ประสงคจนทร
บรษท โตโยตา มอเตอร ประเทศไทย จ ากด
วนท 1 สงหาคม 2556
การใช BHD ในรถยนต
2
ขาวพลงงาน
ทมา: หนงสอพมพประชาชาตธรกจ
3
หวขอการน าเสนอ
1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย2. รถยนต สงแวดลอม และพลงงาน3. การพฒนารถยนตและเชอเพลงตามนโยบายของภาครฐ4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ 4.1 FAME
4.2 BHD5. โครงการความรวมมอวจยและพฒนาน ามนดเซลสงเคราะหจากพชน ามน 6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ7. ราง Spec. BHD
4
Toyota’s facilities in Thailand
1. Toyota’s initiatives in Thailand1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย
5
Sales and product volume
1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย
6
Toyota Global Vision
1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย
7
Government
Auto Industries Fuel Suppliers
Environment
ProtectionEnergy
Conservation
CO2 ReductionClean Air
For The Sustainable Mobility
2. รถยนต สงแวดลอม และพลงงาน
เปาหมาย WIN WIN WIN ของผบรโภค – ภาครฐ – ผผลต (รถยนต, เชอเพลง)
8
ทมา: IEA (International Energy Agency)
Right Time, Right Place, Right Vehicle
ทศทางการพฒนารถยนตการพฒนารถยนตในปจจบนและอนาคต
ประเทศไทย
2. รถยนต สงแวดลอม และพลงงาน
8
9
Euro1
Euro2
Euro3
HC
NOxCO123
0.5
0.5
1.0
0 1.0
PM
0.05
0.10
0.15
VEEGR
OC
EM
VE
EM
OC
CREGR
EM
(g/km)
CR
OC
EGREM
S<50 ppm
S<350 ppm
S<500 ppm
Emission Control Level and Corresponding Systems
Emission Reg. Stringency ส าหรบรถยนตนงดเซล
Euro4
3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐ
10
แผน เปาหมายนโยบาย หนวยงานรบผดชอบ
แผนอนรกษพลงงานทดแทนและพลงงานทางเลอก 25% ใน 10 ป พ.ศ. 2555-2564: AEDP
ใชพลงงานทดแทน 25% ของการใชพลงงานทงหมดภายในป พ.ศ. 2564 โดยมเปาหมายการใชเชอเพลงชวภาพเพอทดแทนน ามน 44% ดงน:- เอทานอล 9 ลล/วน- ไบโอดเซล 5.97 ลล/วน- เชอเพลงใหมทดแทนดเซล 3 ลล/วน
พพ.
แผนอนรกษพลงงาน 20 ป พ.ศ. 2554-2573: EEDP
ลดการใชพลงงานขนสดทายลง 20% ในป พ.ศ. 2573 เทยบกบป 2553 (~30,000 ktoe)
สนพ.
แผนพฒนาก าลงผลตไฟฟาของประเทศ พ.ศ. 2555-2573: PDP
ใหมการเตรยมการผลตและน าเขาไฟฟาใชอยางเพยงพอในแตละป ภายใตขอบขายของนโยบายดานพลงงานของกระทรวงพลงงานทก าหนดไวในแผน AEDP และ EEDP
สนพ.
แผนแมบทพลงงาน 20 ป พ.ศ. 2554-2573
- ความมนคงทางพลงงาน- สงคมยอมรบและเปนมตรกบสงแวดลอม
สนพ.
3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐนโยบาย / แผนพลงงานของกระทรวงพลงงาน
11
Source: DEDE
3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐ
แผนพฒนาพลงงานทดแทนและพลงงานทางเลอก 25% ใน 10 ป (พ.ศ. 2555-2564) [Alternative Energy Development Plan: AEDP 2012-2021)]
12
การลดการน าเขาน ามนดบตองลดการผลตแกสโซลนและดเซลในสดสวนทเหมาะสม
3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐ
เชอเพลงชวภาพทดแทนน ามนดบ 44% ไดอยางไร?
0
20
40
60
80
100
2008 2021 2008 2021
แกสโซลน ดเซล
Pro
jecte
d D
em
and, M
L/D
เอทานอล
5.97 ลล/วน
9 ลล/วน
เชอเพลงใหมทดแทนดเซล25 ลล/วน
~ 44%
~ 44%
ไบโอดเซล
12
13
ภาครฐ ผผลตรถยนต ผผลตเชอเพลง และนกวชาการ ตองรวมมอกนพฒนา
เชอเพลงชวภาพส าหรบรถยนต
Fatty Acid Methyl Ester
Bio-Hydrogenated Diesel
การผลตเชอเพลงชวภาพ
3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐ
14
3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐแนวทางการสงเสรมการผลตและใชไบโอดเซลปรมาณ 5.97 ลานลตร/วน
ทมา: สนพ.
15
BTL BHD
สาหราย
น ามนปาลม
ไมโตเรว
สบด า
3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐแนวทางการสงเสรมการผลตและใชเชอเพลงใหมทดแทนดเซลปรมาณ 25 ลานลตร/วน
16
รถไบโอดเซล
• มการพฒนาน ามนไบโอดเซลใหใชกบรถยนตดเซลทกรน ทงเกาและใหม• เนองจากโครงสรางโมเลกลของ ไบโอดเซลสามารถพฒนาใหเหมอนน ามนดเซลได
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพการพฒนาเชอเพลงชวภาพในประเทศไทย
17
Fatty Acid Methyl EsterFAME
HVO
BTL
Fischer Tropsch
Gasification
Hydrotreated Vegetable Oil
Biomass to Liquid
3 HC CO-O-CH33 HC CO-O-CH3
3 HC CH33 HC CH3Hydrotreated
Trans-esterification
Double bond in the molecular
⇒ Poor oxidation stability
Vegetable Oils
Rapeseed
Palm
Agricultural and forestry
residues
High Cetane, Less-Aroma, Less-Sulfur
Good oxidation stabilitycharacteristics
FAME (Fatty Acid Methyl Ester)
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
18
Vegetable Oils
Animal Fats
CnH2n+2 CnH2n+2
1st Generation
<FAME>
Now
Feedstock
2nd Generation
<BHD>
2007 onwardsDiesel
Now
Vegetable Oils
Animal FatsCrude Oils
ProcessHydrotreating
(in refinery)
Hydrotreating
(in refinery)Transesterification
Finished
Product
Biodiesel
(FAME)
Renewable/Bio-
Hydrogenated Diesel
(BHD)Diesel
Chemical
Composition R-C-O-R’
=O
With same composition and highly selective range of hydrocarbons, BHD is
widely accepted by OEMs for its compatibility with existing vehicles.
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
19
Potential of Jatropha Project in Thailand: Toyota Supports Jatropha Bio-diesel in 2006
โครงการสบด า (Jatropha)
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
20
As an automotive fuel, FAME shows much better characteristics than
raw vegetable or animal oil which have bigger molecular weight
ใชผสมกบดเซล ≤ 5% (B5)
FAME (Fatty Acid Methyl Ester)
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
21
Difference in raw material & impacts of refining process
Easy to produce
sludge
Easy to
form wax
Easy to
oxidize
Remaining
methanol,
water,
metals etc
Remaining glycerides by
insufficient refining
Residue of
agricultural
chemicals
Quality after blending
- Bio diesel is mixture of several types of FAMEs
- Characteristics of FAME depend on raw materials and refining process
- Both FAME to be blended and base diesel fuel affects quality of FAME blended
diesel fuel
FAME (Fatty Acid Methyl Ester)
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
22
B100 Technical Issue
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
23
– Acid Value
– Methanol
– Oxidation Stability
– Poly unsaturated fatty acidmethyl ester content
– Ester content
– Tri-glyceride
– Mono-glyceride
– Di-glyseride
– Glycerine
– Solid foreign material
– Water
– Cold performance
– Metals
– Phosphorous
Damage on Fuel line parts
metal corrosion, rubber swell
etc.
Pump failure sticking
adhesive material
Filter plugging
→ Engine stop by stopping
fuel supply
Hard start @Low temperature
Deterioration after
treatment system
Worsen exhaust gas
คณสมบตของ FAME ทมผลกระทบตอรถยนตEstimated Trouble Properties to be remarked
ทมา: JAMA presentation on year 2008
การใชน ามนไบโอดเซลในรถยนต
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
24
ตวอยางน ามนและตวกรองน ามน
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
25
แนวทางการผสม FAME และ BHD กบน ามนดเซล
FAME 5%
year
Introduce low-
concentration FAME
Commercialize
hydro cracking
BHD
% Blending Ratio
5
10
15
20
เมอ Supply ของวตถดบมมากพอกใช BHD ผสมกบ B5 (FAME 5%)
(CURRENT TECHNOLOGY)
(New Technology)
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
26
Higher Cetane number1
Lower Cloud Point2
No Polyaromatics3
No Oxygen4
No Sulfur5
and…6
Better Fuel Quality
Source: NExBTL & PTT RTI Analysis
BHD Diesel
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
แนวทางการผสม FAME และ BHD กบน ามนดเซล
27
0
2
4
6
8
10
12
FAME BHD
Acid
no.
mg・K
OH
/g
Before acceleration test
After acceleration test
10.4
0.26 0.06
Acceleration test conditions:
115℃, 16hrs, O2blow
The hydrofined diesel offers much better stability than FAME
0.00
Conventional
Diesel Fuel
0.070.00
Incre
asin
g
de
gra
da
tion
Before test After test Before test After test Before test After test
Much Better Oxidation Stability
4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ
28
Oil and FatBio-Hydrogenated
Diesel (BHD)BHDxx
HydrotreatingBlending
Property similar to
GTL used in Premium Diesel
Future Technology (BHD: Bio-Hydrogenated Diesel) Up to ~B20
Hydrogen
BHD Features :
Higher Cetane
Value
More complete
combustion
MOU Signing Ceremony BHD Features
Sulphur-Free
Low pollution
โครงการวจย BHD ในประเทศไทย
5. โครงการความรวมมอวจยและพฒนาน ามนดเซลสงเคราะหจากพชน ามน
29
Engine & Injection System Evaluation
5. โครงการความรวมมอวจยและพฒนาน ามนดเซลสงเคราะหจากพชน ามน
No significant difference on Engine performance,
functions and durability.
Higher BHD Lower smoke
BHD 20% is the highest within MOE density spec.
30
5. โครงการความรวมมอวจยและพฒนาน ามนดเซลสงเคราะหจากพชน ามน
Vehicle Evaluation
No significant difference among Target fuels
diesel, BHD 20, BHD 20 + B5, B5 (PME)
During 100,000 km
Still meet Euro 4 Emission standard
No significant difference on Drive-ability,
Fuel economy and Vehicle performance.
31
5. โครงการความรวมมอวจยและพฒนาน ามนดเซลสงเคราะหจากพชน ามน
Conclusion
BHD Blended Fuel:
20% BHD + 5% FAME + 75% Diesel is the highest BHD ratio
to meet the current Thailand fuel specification.
Engine & Injection System Evaluation:
No sign of part failure nor significant difference after test
comparing “20% BHD + 5% PME + 75% diesel” with “5% PME
+ 95% Diesel”.
Vehicle Evaluation:
For 100,000 km accumulation, the “20% BHD + 5% PME +
75% Diesel” fuel can be achieved without any abnormality,
while the emission and performance still meet Euro 4 and 2%
specification after running.
32
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
Toyota x Nippon Oil BHD Development Demonstration in Japan
Demonstration in Tokyo
33
Tokyo Metropolitan Project- GTL, HVO Fuel & Diesel - Hybrid bus field test-
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
15 Feb. 2011
Toyota Motor Corp.
Higashi-fuji Technical Centre
34
• โครงการรวมระหวาง MLIT (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) • วตถประสงค: เพอประเมนผลกระทบของคณสมบตน ามนตอระบบเชอเพลง• รถทดสอบ: รถโดยสารไฮบรดเครองยนต 7.7 ลตร (production model) (modification of ECU are adjusted by using GTL80%+HVO20% fuel as low density) • ระยะเวลา: 1 ก.ค. – 23 ธ.ค. 2553 (6 เดอน)
Tokyo Metropolitan Project (GTL, HVO Fuel & Diesel-Hybrid bus field test)
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
35
Demonstration experiment
Hybrid bus used for public transportation services was examined
with FTD & HVO fuels for 6 months.
Small change execution of ECU software. (fuel density
correction)
No dissatisfaction for driverability in this trial
Accumulation mileage : ~ 12,000km/ 6 months
No deterioration of exhaust emissions
Material compatibility
No fuel leakage observed (3, 6 months check)
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
Tokyo Metropolitan Project (GTL, HVO Fuel & Diesel-Hybrid bus field test)
Field Demonstration Results
36
Toyota Motor Corporation
Effects of Hydrotreated Vegetable Oil
(HVO) on Engine Performance
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
37
Engine Specifications
TOYOTA 2AD-FHV
Cylinder Arrangement In-line 4 Cylinder
Displacement(cm3) 2231
Bore × Stroke(mm) 86 × 96
Max. Power(kW/rpm) 130/3600
Max. Torque(Nm/rpm) 400/2000~2600
Fuel Injection SystemCommon Rail,
Piezo Injector
Induction SystemVN Turbocharger with
Intercooler
Compression Ratio 15.7:1
Test Vehicle and Engine System
Base Model TOYOTA Avensis
Engine 2AD-FHV
Transmission 6MT
Inertia Weight 1590 kg
After-treatment System None / DPNR
2AD-FHV
Test VehicleEuro5
Effects of Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) on Engine Performance
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
38
Unit HVO* Diesel(EN590)
Viscosity (40°C) mm2/s 2.99 2.68(2.0-4.5)
Density (15°C) kg/m3 779.9 835.7(820-845)
Heating value MJ/kg 43.7 42.9
Cetane number - 88.2 53(>51)
Aromatics vol% 0 19.7(polyarom<11)
Paraffin vol% 100 -
Sulfur ppm 3 6(<10)
H/C ratio - 2.14 1.88
Cloud point °C -12 -14
*NExBTL supplied by Neste Oil
150
200
250
300
350
400
0 25 50 75 100
Distillation [%]T
em
pe
ratu
re [°C
]Distillation [%]
Tem
pera
ture
[℃
]
HVO
Diesel fuel
400
150
200
250
300
350
0 50 75 10025
Distillation
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศEffects of Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) on Engine Performance
Test Fuel Properties
39
8.5
9
9.5
10
10.5
1500 2000 2500 3000 3500 4000
Engine speed [rpm]
BS
EC
[M
J/k
Wh
]
Engine Speed [rpm]
HVO
Diesel fuel
BS
EC
[M
J/k
Wh]
1500 2500 3000 35001000 4000
9.0
9.5
10.0
10.5
8.5
BSEC: Break specific energy consumption
250
300
350
400
450
To
rqu
e [N
-m]
0
20
40
60
80
100
1500 2000 2500 3000 3500 4000
Engine speed [rpm]
Inje
ctio
n q
ua
ntity
[m
m3
/st]
HVO
Diesel fuel
HV
ODiesel fuel
Torq
ue [
N-m
]
Engine Speed [rpm]
Inje
ction Q
uantity
[mm
3/s
t]
1500 2500 3000 35001000 4000
20
40
80
60
100
0
300
350
40
0
450
0
No effects of density were found for spray
Decreasing of full load torque was not obtained
(Injection quantity increased and same torque
was obtained)
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
Engine Full load performance
Effects of Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) on Engine Performance
40
Low density of HVO Lower volumetric fuel
consumption
Littlie effect on calorimetric fuel consumption
High HC ratio of HVO Lower CO2
Vehicle Fuel consumption
6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ
*NEDC test
144
146
148
150
152
154
Diesel Fuel HVO
156
CO
2[g
/km
]
0.52
0.40
0.42
0.44
0.46
0.48
0.50
Fuel C
onsum
ption
[km
/MJ]
Fuel C
onsum
ption
[L/1
00km
]
5.0
5.2
5.4
5.6
5.8
6.0
6.2
Diesel Fuel
HVO
Without Catalyst
HVO
Effects of Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) on Engine Performance
41
7. ราง Spec. BHD
Property Unit CWA 15940
(Limits Class A)
Diesel
(EN590)
ref) ASTM xx
(Syn-Paraffinic)
Cetane number - min 70 51 70
Density at 15℃ kg/m3 770 – 800 820 – 845 770 - 800
Total aromatics %(m/m) max 1.0 - 2.0
Polycyclic aromatics %(m/m) max 0.1 11 0.1
Total Olefin %(m/m) max - - 0.1
Sulfur mg/kg max 5.0 10 5.0
Flash point ℃ Min 55 ←
Carbon residue (10% distillation) %(m/m) max 0.3 ←
Ash %(m/m) max 0.01 ←
Water %(m/m) max 200 ←
Total contamination mg/kg max 24 max 25 mg/L
Copper strip corrosion (3h at 50℃) rating class 1
Oxidation stability g/m3 max 25 ←
Oxidation stability h min - 20 -
Lubricity at 60℃ μm max 460 520
Viscosity at 40℃ mm2/s 2.00 - 4.50 1.9 - 4.1
Distillation T95 ℃ max 360 -
T90 ℃ - 282 - 338
CP/CFPP ℃ Depend on climate temp. ←
Dis
cu
ss
ion
ite
ms
Sp
ec
s s
ho
uld
be
dis
cu
ss
ed
Paraffinic (GTL & HVO) diesel from synthesis or Hydrotreatment
42
It is recommended that CWA 15940 is the base of specification.
Modification might be necessary for Thai-BHD, because CWA 15940
is a standard that includes not only HVO but GTL.
BHD is expected to meet with the specs of “Cetane number, density,
Total aromatics, Olefin, Sulfur “. If BHD contains olefin, it should be
restricted to less than 0.1%.
Distillation T95 will be able to lower than 360 ℃ because T95 of
BHD becomes about 300℃.
CP of BHD should be a low temperature more enough than ambient
temperature, if you consider use of neat BHD. (Recommendation of
CP is 15 ℃ lower than lowest ambient temperature of Thailand)
Comments
7. ราง Spec. BHD
43
• รถในปจจบนสามารถใช BHD ไดในสดสวนทมากขนโดยไมมผลกระทบในทางลบ
• BHD มคณสมบตทดเหมอนกบน ามนดเซล ทงน ยงมคณสมบตทดกวา FAME มาก
• BHD มตนทนใกลเคยงกนกบ FAME
• BHD มสมรรถนะทางดาน Emission Euro 4 และ Euro 5 ทดกวา รวมไปถงการลด CO2 ดวย
• มการจดจ าหนายและระบบขนสงแบบเดยวกบน ามนดเซลในปจจบน
ขอสรป
44
สดทาย
ในอนาคต “นโยบายทเกยวของกบพลงงานและสงแวดลอม”
ใชกลยทธ WIN-WIN-WIN ระหวางผใช ภาครฐและผผลต
เพอการพฒนาทยงยนและเพอลกหลานเราในอนาคต