يتم استخدام العديد من مخاليط وقود الإيثانول الشائعة حول العالم. استخدام الإيثانول الصافي المائي أو اللامائي في محركات الاحتراق الداخلي (ICEs) ممكن فقط إذا تم تصميم أو تعديل المحركات لهذا الغرض ، واستخدامها فقط في السيارات والشاحنات الخفيفة والدراجات النارية. يمكن مزج الإيثانول المائي مع البنزين (البنزين) لاستخدامه في محركات البنزين ، ولكن مع محتوى الإيثانول المرتفع فقط بعد التعديلات البسيطة للمحرك.
تحتوي مخاليط وقود الإيثانول على أرقام “E” التي تصف النسبة المئوية من وقود الإيثانول في الخليط من حيث الحجم ، على سبيل المثال ، E85 هو 85٪ إيثانول لا مائي و 15٪ بنزين. مزيج من الإيثانول المنخفض ، من E5 إلى E25 ، على الرغم من أن الاستخدام الأكثر شيوعًا للمصطلح يشير إلى مزيج E10.
تستخدم مزيج من E10 أو أقل في أكثر من 20 دولة حول العالم ، بقيادة الولايات المتحدة ، حيث يمثل الإيثانول 10٪ من إمدادات وقود البنزين الأمريكي في عام 2011. تم استخدام الخلائط من E20 إلى E25 في البرازيل منذ أواخر السبعينيات. . يستخدم E85 عادة في الولايات المتحدة وأوروبا لمركبات الوقود المرنة. يستخدم الإيثانول المائي أو E100 في مركبات الإيثانول البرازيلية الأنيقة والمركبات الخفيفة ذات الوقود المرن والسائل المائي E15 المسمى HE15 لسيارات البنزين الحديثة في هولندا.
E10 أو أقل
يمكن استخدام E10 ، وهو خليط وقود مكون من 10٪ إيثانول لا مائي و 90٪ من البنزين يطلق عليه الغازولين في بعض الأحيان ، في محركات الاحتراق الداخلي لمعظم السيارات الحديثة والمركبات الخفيفة دون الحاجة إلى أي تعديل على المحرك أو نظام الوقود. عادة ما يتم تصنيف خلطات E10 على أنها 2 إلى 3 أرقام أوكتان أعلى من البنزين العادي ويتم اعتمادها للاستخدام في جميع السيارات الأمريكية الجديدة ، ويتم تفويضها في بعض المناطق للانبعاثات ولأسباب أخرى. تم استخدام مزيج E10 وخليط محتوى الإيثانول المنخفض في العديد من البلدان ، وكان استخدامه مدفوعًا بشكل أساسي بالعديد من حالات نقص الطاقة العالمية التي حدثت منذ أزمة النفط عام 1973.
وتشمل الخلطات المشتركة الأخرى E5 و E7. هذه التركيزات آمنة بشكل عام للمحركات الحديثة التي يجب أن تعمل على البنزين النقي. اعتبارا من عام 2006 ، صدرت ولايات لدمج الإيثانول الأحيائي في وقود المركبات في 36 ولاية / مقاطعة على الأقل و 17 دولة على المستوى الوطني ، حيث تتطلب معظم الولايات مزيجا من 10 إلى 15 ٪ من الإيثانول بالبنزين.
أحد مقاييس الوقود البديل في الولايات المتحدة هو “غالون البنزين المكافئ” (GEG). في عام 2002 ، استخدمت الولايات المتحدة كوقود للسيارات ، والإيثانول يساوي 137،000 تيراجول (TJ) ، وهو ما يعادل طاقة 1.13 مليار جالون أمريكي (4.3 مليار لتر) من البنزين. كان هذا أقل من 1٪ من إجمالي الوقود المستخدم في ذلك العام.
تعتبر E10 وغيرها من خلطات الإيثانول مفيدة في تقليل اعتماد الولايات المتحدة على النفط الأجنبي ، ويمكنها تقليل انبعاثات أول أكسيد الكربون بنسبة 20 إلى 30٪ في الظروف المناسبة. على الرغم من أن E10 لا يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون بنسبة 2٪ على البنزين العادي ، فإنه يمكن أن يسبب زيادات في الانبعاثات التبخيرية وبعض الملوثات اعتمادًا على عوامل مثل عمر السيارة والظروف الجوية. ووفقًا لوزارة الطاقة الفلبينية ، فإن استخدام ما لا يزيد عن 10٪ من مزيج الإيثانول والبنزين لا يضر بأنظمة الوقود الخاصة بالسيارات. بشكل عام ، لا يُنصح باستخدام بنزين السيارات المحتوي على الكحول (الإيثانول أو الميثانول) في الطائرات.
E15
E15 يحتوي على 15 ٪ من الإيثانول و 85 ٪ من البنزين. هذا هو عموما أعلى نسبة من الإيثانول إلى البنزين التي من الممكن استخدامها في المركبات التي أوصت بها بعض شركات تصنيع السيارات لتشغيلها على E10 في الولايات المتحدة. هذا يرجع إلى hydrophilia الإيثانول وقوة المذيب.
نتيجة لقانون استقلال الطاقة والأمن لعام 2007 ، الذي ينص على زيادة في أنواع الوقود المتجدد لقطاع النقل ، بدأت وزارة الطاقة الأمريكية تقييمًا لجدوى استخدام مزيج إيثانول وسيطة في أسطول المركبات الحالي كطريقة للسماح استهلاك أعلى من وقود الإيثانول. أجرى المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) اختبارات لتقييم الآثار المحتملة لخلطات الإيثانول المتوسطة على المركبات القديمة والمحركات الأخرى. في تقرير أولي صدر في أكتوبر 2008 ، عرضت NREL نتائج التقييمات الأولى لتأثيرات E10 ، E15 و E20 للبنزين على انبعاثات العادم والتبخر ، والمحفز ومتانة المحرك ، وقابلية قيادة السيارة ، وقابلية تشغيل المحرك ، والمركبة والمحرك المواد. ولم يجد هذا التقرير الأولي أن أيًا من السيارات عرضت ضوء مؤشر عطلًا نتيجة لمزيج الإيثانول المستخدم ؛ لم تلاحظ أي أعراض تسرب فلتر الوقود. لم يلاحظ أي مشاكل في البدء البارد عند ظروف المختبر على حرارة 24 درجة مئوية (75 درجة فهرنهايت) و 10 درجات مئوية (50 درجة فهرنهايت) ؛ وكما هو متوقع ، تتكيف تكنولوجيا الكمبيوتر المتاحة في المركبات النموذجية الحديثة مع الأوكتان الأعلى ، مما يتسبب في انخفاض الانبعاثات بقدرة حصانية أكبر وفي بعض الحالات يكون الاقتصاد في استهلاك الوقود أكبر.
في مارس 2009 ، طلبت مجموعة ضغط من صناعة الإيثانول ، Growth Energy ، رسمياً وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) للسماح بزيادة محتوى الإيثانول في البنزين إلى 15٪ من 10٪. وشملت المنظمات التي تقوم بمثل هذه الدراسات إدارة الطاقة ، ودولة مينيسوتا ، ورابطة الوقود المتجدد ، ومعهد روتشستر للتكنولوجيا ، ومركز مينيسوتا لأبحاث السيارات ، وجامعة ستوكهولم في السويد.
في أكتوبر 2010 ، منحت وكالة حماية البيئة تنازلاً للسماح بما يصل إلى 15٪ من الإيثانول المخلوط بالبنزين ليتم بيعه فقط للسيارات والشاحنات الخفيفة ذات طراز عام 2007 أو ما بعده ، وهو ما يمثل حوالي 15٪ من المركبات على الطرق الأمريكية. في يناير 2011 ، تم توسيع التنازل ليسمح باستخدام E15 لتشمل طراز عام 2001 من خلال سيارات الركاب لعام 2006. قررت وكالة حماية البيئة أيضًا عدم منح أي تنازل لاستخدام E15 في أي دراجات نارية أو مركبات للخدمة الشاقة أو محركات غير تابعة للطائرات لأن بيانات الاختبار الحالية لا تدعم هذا التنازل. ووفقًا لرابطة الوقود المتجدد ، فإن التنازلات من طراز E15 تغطي الآن 62٪ من المركبات على الطريق في الولايات المتحدة ، وتقدر مجموعة الإيثانول ما إذا كانت جميع السيارات والشاحنات البيك آبية الأحدث عام 2001 تستخدم E15 ، فسيكون الجدار الخلطي النظري لاستخدام الإيثانول ما يقرب من 17.5 مليار جالون (66.2 مليار لتر) سنوياً. كانت وكالة حماية البيئة ما زالت تدرس ما إذا كانت السيارات القديمة قادرة على تحمل مزيج الإيثانول بنسبة 15٪.
يصرح تنازل وكالة حماية البيئة عن بيع E15 فقط من 15 سبتمبر إلى 31 مايو من خرطوم أسود وخرطوم أصفر لمركبات الوقود المرنة فقط من 1 يونيو إلى 14 سبتمبر. وتجنب التجار بناء البنية التحتية بسبب المتطلبات التنظيمية المكلفة التي خلقت حاجز عملي للإستغلال التجاري للمزج الأعلى. معظم محطات الوقود لا تحتوي على مضخات كافية لتقديم المزيج الجديد ، وعدد قليل من المضخات الحالية معتمدة على الاستغناء عن E15 ، ولا تتوفر أي خزانات مخصصة لتخزين E15. كذلك ، يجب تغيير بعض اللوائح الفيدرالية والولائية قبل أن يتم بيع E15 بشكل قانوني. وتعتبر الرابطة الوطنية لمتاجر التجزئة ، التي تمثل معظم تجار التجزئة للبنزين ، أن إمكانية الطلب الفعلي على E15 صغيرة ، “لأن صناعة السيارات لا تحتضن الوقود ولا تقوم بتعديل ضماناتها أو توصياتها الخاصة بنوع الوقود”. أحد الحلول الممكنة لحواجز البنية التحتية هو تقديم مضخات الخلاط التي تسمح للمستهلكين بإدارة القرص لتحديد مستوى الإيثانول ، مما يسمح لأصحاب السيارات ذات الوقود المرن بشراء وقود E85.
في يونيو / حزيران 2011 ، أصدرت وكالة حماية البيئة ، بالتعاون مع لجنة التجارة الفيدرالية ، حكمها النهائي بشأن ملصق التحذير E15 المطلوب عرضه في جميع موزعات الوقود E15 في الولايات المتحدة لإعلام المستهلكين بما يمكن للمركبات وما لا تستطيع المركبات والمعدات استخدامه مزيج E15. واشتكى كل من تحالف مصنعي السيارات والرابطة الوطنية للبتروكيماويات وعمال المصافي من أن الاعتماد فقط على بطاقة التحذير هذه لا يكفي لحماية المستهلكين من الاضطراب. في يوليو 2012 ، أصبحت محطة التزود بالوقود في لورنس ، كانزاس أول محطة في الولايات المتحدة لبيع مزيج E15. يتم بيع الوقود من خلال مضخة الخلاط التي تسمح للعملاء بالاختيار بين E10 أو E15 أو E30 أو E85 ، مع بيع هذه المزيجات الأخيرة فقط لمركبات الوقود المرنة. اعتبارا من يونيو 2013 ، هناك حوالي 24 محطة وقود تبيع E15 من أصل 180،000 محطة عبر الولايات المتحدة
في ديسمبر 2010 ، قامت عدة مجموعات ، بما في ذلك تحالف شركات صناعة السيارات ، ومعهد البترول الأمريكي ، ورابطة شركات صناعة السيارات الدولية ، والجمعية الوطنية لمصنعي البحرية ، ومعهد معدات الطاقة في الهواء الطلق ، وجمعية مصنعي البقالة ، برفع دعوى ضد وكالة حماية البيئة في محكمة استئناف الولايات المتحدة لمقاطعة دائرة كولومبيا. جادل المدعون بأن وكالة حماية البيئة لا تملك سلطة إصدار “تنازل جزئي” يغطي بعض السيارات وليس غيرها. ومن بين الحجج الأخرى ، جادلت المجموعات بأن مزيج الإيثانول الأعلى ليس مشكلة فقط للسيارات ، ولكن أيضًا لمضخات الوقود وخزانات تحت الأرض لم تصمم للخليط E15. وقد قيل أيضا أن ارتفاع الإيثانول قد ساهم في القفزة الكبيرة في أسعار الذرة في السنوات الأخيرة. في أغسطس 2012 ، رفضت محكمة الاستئناف الاتحادية الدعوى ضد وكالة حماية البيئة. ألقيت القضية لأسباب فنية ، حيث قضت المحكمة بأن المجموعات لم يكن لديها وضع قانوني لتحدي قرار وكالة حماية البيئة إصدار التنازل عن E15. في يونيو / حزيران 2013 ، رفضت المحكمة العليا الأمريكية الاستماع إلى استئناف من مجموعات صناعية معارضة لحكم وكالة حماية البيئة حول E15 ، والسماح بصدور قرار محكمة الاستئناف الفيدرالية لعام 2012.
اعتبارًا من نوفمبر 2012 ، لم يتم التصريح بمبيعات E15 في كاليفورنيا ، ووفقًا لمجلس كاليفورنيا للموارد الجوية (CARB) ، لا يزال المزيج في انتظار الموافقة ، وفي بيان عام قالت الوكالة “سيستغرق الأمر عدة سنوات حتى تكتمل اختبار السيارة وتطوير القواعد اللازمة لإدخال وقود نقل جديد في سوق كاليفورنيا “.
ووفقًا لدراسة استقصائية أجرتها جمعية السيارات الأمريكية (AAA) في عام 2012 ، فإن 12 مليونًا فقط من أصل أكثر من 240 مليون مركبة خفيفة على الطرق الأمريكية في عام 2012 تمت الموافقة عليها من قِبل الشركات المصنعة متوافقة تمامًا مع البنزين E15. ووفقا للرابطة ، فإن BMW ، و Chrysler ، و Nissan ، و Toyota ، و Volkswagen حذروا من أن ضماناتهم لن تغطي الضرر المرتبط بـ E15. على الرغم من الجدل ، من أجل التكيف مع لوائح وكالة حماية البيئة ، يمكن استخدام سيارات موديل 2012 و 2013 المصنعة من قبل جنرال موتورز وقود يحتوي على ما يصل إلى 15 في المائة من الإيثانول ، كما هو موضح في أدلة مالكي المركبات. ومع ذلك ، حذرت شركة صناعة السيارات من أنه بالنسبة إلى طرازات عام 2011 أو السيارات السابقة ، فإنها “توصي بقوة أن يقوم عملاء جنرال موتورز بالرجوع إلى أدلة المالكين الخاصة بهم لتحديد الوقود المناسب لمركباتهم.” كما تقوم شركة فورد للسيارات بتصنيع جميع سياراتها المتوافقة مع معايير E15 لعام 2013 ، بما في ذلك الأجهزة الكهربائية الهجينة والمركبات المزودة بمحركات Ecoboost. كما تم اعتماد بورشه التي تم إنشاؤها منذ عام 2001 من قبل الشركة المصنعة لاستخدام E15. أعلنت فولكس فاجن أنه بالنسبة لعام 2014 ، فإن التشكيلة الكاملة لها ستكون E15 قادرة. أعلنت شركة فيات كرايسلر للسيارات في أغسطس 2015 أن جميع طرازات العام 2016 كرايسلر / فيات وجيب ودودج ورام ستكون متوافقة مع طراز E15.
في نوفمبر 2013 ، فتحت وكالة حماية البيئة للتعليق العام اقتراحها لخفض كمية الإيثانول المطلوبة في إمدادات البنزين الأمريكية كما هو منصوص عليه في قانون استقلال الطاقة والأمن لعام 2007. وأشارت الوكالة إلى مشاكل مع زيادة مزيج الإيثانول أعلى من 10 ٪. يشير هذا الحد ، المعروف باسم “جدار المزج” ، إلى الصعوبة العملية في دمج كميات متزايدة من الإيثانول في تزويد وقود النقل بأحجام تفوق تلك التي حققتها بيع كل البنزين تقريباً مثل E10.
hE15
تم إدخال 15٪ من الإيثانول المائي و 85٪ من مزيج البنزين ، hE15 ، في محطات الغاز العامة في هولندا منذ عام 2008. تحدد مواصفات وقود الإيثانول في جميع أنحاء العالم تقليديًا استخدام الإيثانول اللامائي (أقل من 1٪ ماء) لمزج البنزين. وينتج عن ذلك تكاليف إضافية واستخدام الطاقة والتأثيرات البيئية المرتبطة بخطوة المعالجة الإضافية المطلوبة لتجفيف الإيثانول المائي الناتج عن طريق التقطير (3.5-4.9 بالحجم٪ من الماء) للوفاء بمواصفات الإيثانول اللامائية الحالية. يكشف اكتشاف براءة اختراع أن الإيثانول المائي يمكن استخدامه بفعالية في معظم تطبيقات مزج الإيثانول / البنزين.
وفقًا لمواصفات ANP البرازيلية ، يحتوي الإيثانول المائي على 4.9٪ من الماء. في hE15 ، قد يصل هذا إلى 0.74 بالحجم٪ من الماء في الخليط الكلي. كشفت الأدلة العلمية اليابانية والألمانية أن الماء مثبط للتآكل بواسطة الإيثانول.
تظهر التجارب أن الماء في وقود الإيثانول يثبط التآكل الجاف. في 10000 جزء في المليون من الماء في التجارب E50 من قبل JARI و 3500 جزء في المليون من الماء في تجارب E20 بواسطة TU دارمشتات توقف تآكل الكحول / ألكوكسيد. في وقود الإيثانول هذا يشبه 20000 جزء في المليون أو 2 في المائة في حالة JARI و 5 x 3500 = 17500 جزء في المليون من 1.75٪ في حالة TU دارمشتات. تتماشى هذه الملاحظات مع حقيقة أن الإيثانول المائي معروف بأنه أقل تآكلًا من الإيثانول اللامائي. ستكون آلية التفاعل هي نفسها في الخلطات المنخفضة والمتوسطة. عندما يكون هناك ما يكفي من الماء في الوقود ، سوف يتفاعل الألومنيوم بشكل مفضل مع الماء لإنتاج أكسيد الألومنيوم ، وإصلاح طبقة أكسيد الألومنيوم الواقية ، وهذا هو السبب في توقف التآكل. لا تصنع كحولات الألومنيوم / ألكوكسيد طبقة أكسيد محكمة ، وهذا هو السبب في استمرار التآكل. وبعبارة أخرى ، الماء ضروري لإصلاح الثقوب في طبقة الأكسيد. بناءً على النتائج اليابانية / الألمانية ، يُقترح حاليًا ما لا يقل عن 2٪ بالحجم٪ أو 2.52٪ m / m من المياه في مراجعة مواصفات الإيثانول المائي لمزج البنزين عند مستويات E10 +. لحقن الماء تأثيرات إيجابية إضافية على أداء المحرك (الكفاءة الديناميكية الحرارية) ويقلل من انبعاثات CO2 الكلية.
وبشكل عام ، من المتوقع أن يساهم الانتقال من الإيثانول المائي إلى المائي في مزج البنزين في تحقيق مساهمة كبيرة في تنافسية تكلفة الإيثانول ، وتوازن طاقة صافي دورة الوقود ، ونوعية الهواء ، وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
يتم اختيار مستوى المزج أعلى من 10٪ (V / V) من منظور فني (السلامة) وتمييز المنتج في أوروبا عن البنزين العادي الخالي من الرصاص لأسباب تتعلق بالضرائب وضوح العميل. وقد أظهرت الاختبارات على نطاق صغير أن العديد من المركبات ذات أنواع المحركات الحديثة يمكن أن تعمل بسلاسة على مزيج الإيثانول المائي هذا. ولا تؤدي سيناريوهات الخزانات المختلطة التي تمزج مع إيثانول لا مائي عند مستوى 5٪ أو 10٪ إلى فصل الطور. بما أن تجنب الخلط مع E0 ، ولا سيما في درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، في الأنظمة اللوجيستية والمحركات غير مستحسن ، يتم تقديم مواصفات منفصلة للاستخدام الخاضع للرقابة في اتفاقية هولندا التقنية NTA 8115. إن NTA 8115 مكتوب لتطبيق عالمي في التداول و مزج الوقود.
E20 ، E25
يحتوي E20 على 20 ٪ من الإيثانول و 80 ٪ من البنزين ، في حين يحتوي E25 على 25 ٪ من الإيثانول. وقد استخدمت هذه الخلطات على نطاق واسع في البرازيل منذ أواخر السبعينيات. كرد على أزمة النفط عام 1973 ، جعلت الحكومة البرازيلية مزيجا من وقود الإيثانول بالبنزين ، وتتراوح بين 10 ٪ إلى 22 ٪ من عام 1976 حتى عام 1992. وبسبب هذا الحد الأدنى من مزيج البنزين الإلزامي ، لم يعد البنزين الصافي (E0) تباع في البرازيل. تم إصدار قانون فيدرالي في أكتوبر 1993 لإنشاء مزيج إلزامي من 22٪ إيثانول لا مائي (E22) في البلد بأكمله. كما سمح هذا القانون للمدير التنفيذي بتحديد نسب مختلفة من الإيثانول داخل حدود مسبقة ، ومنذ عام 2003 ، تم تثبيت هذه الحدود بحد أقصى 25٪ (E25) والحد الأدنى 20٪ (E20) من حيث الحجم. ومنذ ذلك الحين ، حددت الحكومة النسبة المئوية في مزيج الإيثانول وفقًا لنتائج حصاد قصب السكر وإنتاج الإيثانول من قصب السكر ، مما أدى إلى اختلافات في المزج حتى في نفس العام.
منذ 1 يوليو 2007 ، تم ضبط المزيج الإجباري عند 25٪ من الإيثانول اللامائي (E25) بموجب مرسوم تنفيذي ، وكان هذا هو مزيج البنزين القياسي الذي يباع في جميع أنحاء البرازيل معظم الوقت اعتبارًا من عام 2011. ومع ذلك ، نقص الإمدادات وارتفاع أسعار وقود الإيثانول الناتج ، في عام 2010 ، فرضت الحكومة تخفيض مؤقت للمزيج لمدة 90 يومًا من E25 إلى E20 بدءًا من 1 فبراير 2010. ومع ارتفاع الأسعار فجأة مرة أخرى بسبب نقص الإمدادات الذي حدث مرة أخرى بين عام 2010 مواسم الحصاد لعام 2011 ، يجب استيراد بعض الإيثانول من الولايات المتحدة ، وفي أبريل 2011 ، خفضت الحكومة الحد الأدنى من الخلط الإلزامي إلى 18٪ ، تاركة نطاق الخلط الإلزامي بين E18 و E25.
لقد قامت جميع شركات السيارات البرازيلية بتكييف محركات البنزين الخاصة بها لتعمل بسلاسة مع هذه المجموعة من المخاليط ، وبالتالي ، تم بناء جميع المركبات التي تعمل بالبنزين لتشغيلها مع خلطات من E20 إلى E25 ، والتي يحددها القانون المحلي على أنها “نوع جازولين عادي C”. قد تعمل بعض المركبات بشكل صحيح مع تركيزات أقل من الإيثانول ، ولكن مع بعض الاستثناءات القليلة ، فهي غير قادرة على تشغيل بسلاسة مع البنزين النقي ، والذي يسبب طرق المحرك ، كما أظهرت المركبات التي تسافر إلى دول أمريكا الجنوبية المجاورة. وكانت المركبات التي تعمل بالوقود المرن ، والتي يمكن تشغيلها على أي نوع من أنواع البنزين E20-E25 حتى 100٪ من الإيثانول المائي (E100 أو الإيثانول المائي) ، متاحة أولاً في منتصف عام 2003. في يوليو 2008 ، 86٪ من جميع السيارات الخفيفة الجديدة التي تم بيعها في البرازيل كانت وقودًا مرنًا ، ولم تبني سوى اثنين من شركات تصنيع السيارات طرازات بمحرك وقود مرن محسّن للعمل مع البنزين النقي (E0): رينو مع موديلات كليو ، سيمبول ، لوجان ، سانديرو وميغان ، وفيات مع سيينا Tetrafuel.
طرحت تايلاند E20 في عام 2008 ، ولكن نقص إمدادات الإيثانول بحلول منتصف عام 2008 تسبب في تأخير في توسيع شبكة محطات التزويد بالوقود E20 في البلاد. بحلول منتصف عام 2010 ، كانت 161 محطة وقود تبيع E20 ، وارتفعت المبيعات بنسبة 80٪ منذ أبريل 2009. ويعود النمو السريع في الطلب على E20 لأن معظم طرازات السيارات التي تم إطلاقها منذ عام 2009 كانت متوافقة مع E20 ، ومن المتوقع أن تنمو مبيعات E20 بشكل أسرع مرة أخرى ، بدأت شركات صناعة السيارات المحلية في إنتاج سيارات صغيرة ، متوافقة مع E20 ، وفعالة في استهلاك الوقود. وتشجع الحكومة التايلاندية استخدام الإيثانول من خلال الإعانات ، حيث يكلف الإيثانول أربعة باهت للتر الواحد أكثر من البنزين.
يفرض قانون الولاية المعتمد في ولاية مينيسوتا في عام 2005 أن يتألف الإيثانول من 20٪ من جميع البنزين الذي يتم بيعه في هذه الولاية الأمريكية بداية من عام 2013. وقد أجريت اختبارات ناجحة لتحديد الأداء تحت E20 بالمركبات الحالية ومعدات توزيع الوقود المصممة لـ E10. ومع ذلك ، تم تأجيل هذه الولاية في وقت لاحق إلى عام 2015 ، ولم يتم تفعيلها أبداً لأن وكالة حماية البيئة الفيدرالية لم تسمح بعد باستخدام E20 كبديل للبنزين.
خلصت دراسة أجرتها BP ونشرتها في سبتمبر 2013 ، إلى أن استخدام الوقود الحيوي المتقدم في المملكة المتحدة ، وخاصة الإيثانول السليلوزي E20 ، هو وسيلة أكثر فعالية من حيث التكلفة لخفض الانبعاثات من استخدام المركبات الكهربائية (PEVs) في الجدول الزمني إلى 2030. وجدت الدراسة أيضا أن استخدام مزيج أعلى من الوقود الحيوي مكمل للمركبات الكهربائية الهجينة (HEVs) والهجين في المكونات (PHEVs). تستطيع المركبات الكهربائية للبطاريات (BEVs) توفير مدخرات قوية من ثاني أكسيد الكربون بشبكة كهربائية مسببة الكربوهيدرات ، ولكن من المتوقع أن يكون لها تكاليف أعلى بكثير من مركبات محرك الاحتراق الداخلي والسيارات الهجينة حتى عام 2030 ، حيث من المتوقع أن تكون هذه النماذج الأكثر شعبية بحلول عام 2030. ووفقًا للدراسة ، فإن مزيجًا من E20 في HEV في عام 2030 يمكن أن يحقق وفورات انبعاثات بنسبة 10٪ مقارنةً بـ HEV الذي يتم تشغيله على E5 ، وذلك مقابل علاوة تكلفة وقود سنوية تبلغ 13 جنيهًا إسترلينيًا مقارنة بتكلفة سنوية تبلغ 195 جنيهًا إسترلينيًا لكل -سيارة كهربائية.
E70 ، E75
يحتوي E70 على 70 ٪ من الإيثانول و 30 ٪ من البنزين ، في حين أن E75 يحتوي على 75 ٪ من الإيثانول. تستخدم هذه الخلطات الشتوية في الولايات المتحدة والسويد لمركبات E85 للوقود المرن أثناء الطقس البارد ، ولكنها لا تزال تباع في المضخة التي تحمل علامة E85. إن التخفيض الموسمي لمحتوى الإيثانول إلى مزيج شتاء E85 مهم لتجنب مشاكل البدء البارد في درجات الحرارة المنخفضة.
في الولايات المتحدة ، ينطبق هذا الانخفاض الموسمي لمحتوى الإيثانول على E70 فقط في المناطق الباردة ، حيث تنخفض درجات الحرارة إلى أقل من 32 درجة فهرنهايت (0 مئوية) خلال فصل الشتاء. في Wyoming على سبيل المثال ، يتم بيع E70 كـ E85 من أكتوبر إلى مايو. في السويد ، تستخدم جميع سيارات E85 المرنة بالوقود مزيجًا شتاءً من E75. تم تقديم هذا المزيج منذ شتاء 2006-2007 ويستخدم E75 من نوفمبر حتى مارس.
بالنسبة لدرجات الحرارة التي تقل عن -15 درجة مئوية (5 درجة فهرنهايت) ، تتطلب جميع العربات المرنة E85 سخان كتلة المحرك لتجنب مشاكل بدء التشغيل البارد. يوصى باستخدام هذا الجهاز أيضًا في مركبات البنزين عندما تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون -23 درجة مئوية (−9 درجة فهرنهايت). خيار آخر عندما يتوقع الطقس البارد القارس هو إضافة المزيد من البنزين النقي في الخزان ، وبالتالي تقليل محتوى الإيثانول تحت مزيج الشتاء E70 ، أو ببساطة عدم استخدام E85 خلال فترات درجات الحرارة المنخفضة.
E85
إن E85 ، وهو خليط من 85٪ إيثانول و 15٪ بنزين ، هو عمومًا أعلى خليط وقود إيثانول موجود في الولايات المتحدة والعديد من الدول الأوروبية ، خاصة في السويد ، حيث أن هذا المزيج هو الوقود القياسي لمركبات الوقود المرنة. يحتوي هذا المزيج على تصنيف الأوكتان 94-97 ، وهو أقل بكثير من الإيثانول النقي ، ولكنه لا يزال أعلى من البنزين العادي (87-93 أوكتان ، حسب البلد).
تم تعيين الحد 85 ٪ في محتوى الإيثانول للحد من انبعاثات الإيثانول في درجات حرارة منخفضة وتجنب مشاكل بدء الباردة أثناء الطقس البارد ، في درجات حرارة أقل من 11 درجة مئوية (52 درجة فهرنهايت). يستخدم مزيد من الانخفاض في محتوى الإيثانول خلال فصل الشتاء في المناطق التي تقل فيها درجات الحرارة عن 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) ويسمى هذا المزيج الشتاء E85 ، حيث لا يزال يتم بيع الوقود تحت العلامة E85. تم تكليف مزيج شتاء من E70 في بعض المناطق في الولايات المتحدة ، بينما تفرض السويد E75. بعض المناطق في الولايات المتحدة تسمح الآن E51 (51 ٪ من الإيثانول ، 49 ٪ من البنزين) ليتم بيعها في E85 في أشهر الشتاء.
اعتبارا من أكتوبر 2010 ، كان ما يقرب من 3000 مضخة وقود E85 في أوروبا ، بقيادة السويد مع 1699 محطة تعبئة. يوجد في الولايات المتحدة 3،354 مضخة وقود E85 عامة في 2،154 مدينة بحلول أغسطس 2014 ، معظمها يتركز في الغرب الأوسط.
قدمت تايلند الوقود E85 بحلول نهاية عام 2008 ، وبحلول منتصف عام 2010 ، لم تكن هناك سوى أربع محطات تعبئة E85 ، مع خطط للتوسع إلى 15 محطة بحلول عام 2012.
ومن القيود الرئيسية التي تعيق مبيعات المركبات المرنة E85 أو الوقود مع E85 ، البنية التحتية المحدودة المتاحة لبيع E85 للجمهور ، حيث بحلول عام 2014 فقط 2 في المئة من محطات وقود السيارات عرضت E85 ، ارتفاعا من حوالي 1 في المئة في عام 2011. اعتبارا من نوفمبر عام 2015 ، لم يكن هناك سوى 3،218 محطة لتزويد وقود البنزين لبيع E85 للجمهور في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، في حين أن حوالي 156،000 من منافذ بيع وقود السيارات بالتجزئة لا تقدم مزيج E85. نما عدد E85 من 1،229 في عام 2007 إلى 2،442 في عام 2011 ، لكنه زاد بنسبة 7 ٪ فقط من عام 2011 إلى عام 2013 ، عندما بلغ المجموع 2625. هناك تركيز كبير لمحطات E85 في ولايات Corn Belt ، واعتبارًا من نوفمبر 2015 ، الولاية الرئيسية هي مينيسوتا مع 274 محطة ، تليها ميشيغان مع 231 ، إلينوي مع 225 ، أيوا مع 204 ، إنديانا مع 188 ، تكساس مع 181 ، ويسكونسن مع 152 ، وأوهايو مع 126. فقط ثمانية ولايات ليس لديها E85 المتاحة للجمهور ، ألاسكا ، ديلاوير ، هاواي ، مونتانا ، مين ، نيو هامبشاير ، رود ايلاند ، وفيرمونت. إن العائق الرئيسي للتوسع السريع في توافر E85 هو أنها تتطلب صهاريج تخزين مخصصة في محطات التعبئة ، بتكلفة تقديرية تبلغ 60،000 دولار أمريكي لكل خزان مخصص للإيثانول. وخلصت دراسة أجرتها وزارة الطاقة الأمريكية إلى أنه يمكن تحويل كل محطة خدمة في أمريكا للتعامل مع E85 بتكلفة من 3.4 مليار إلى 10.1 مليار دولار.
ED95
ED95 يعين مزيجا من 95 ٪ من الإيثانول و 5 ٪ محسن الاشتعال. يتم استخدامه في محركات الديزل المعدلة حيث يتم استخدام الضغط العالي لإشعال الوقود ، بدلا من تشغيل محركات البنزين ، حيث يتم استخدام شمعات الإشعال. تم تطوير هذا الوقود من قبل منتج الإيثانول السويدي SEKAB. بسبب ارتفاع درجات حرارة الاشتعال النقي ، فإن إضافة محسن الاشتعال ضروري لعملية محرك الديزل الناجحة. محرك ديزل يعمل على الإيثانول لديه أيضا نسبة ضغط أعلى ونظام وقود معدّل.
وقد استخدم هذا الوقود بنجاح في العديد من حافلات سكانيا السويدية منذ عام 1985 ، والتي أنتجت حوالي 700 حافلة إيثانول ، وأكثر من 600 منها إلى المدن السويدية ، ومؤخرًا كما قدمت حافلات الإيثانول للخدمة التجارية في بريطانيا العظمى وإسبانيا وإيطاليا. وبلجيكا والنرويج. اعتبارا من يونيو 2010 ستكهولم لديها أكبر أسطول للحافلات إيثانول ED95 في العالم.
اعتبارا من عام 2010 ، كان محرك ED95 السويدي في جيله الثالث وقد امتثل بالفعل لمعايير الانبعاثات Euro 5 ، دون أي نوع من المعالجة اللاحقة لغازات العادم. كما تم اعتماد محرك يعمل بالإيثانول كمركبة محسنة بيئيًا (EEV) في بلدية ستوكهولم. لا يزال قانون EEV لا يوجد لديه تاريخ لدخول حيز التنفيذ في أوروبا وأكثر صرامة من معيار Euro 5.
أصبحت نوتنغهام أول مدينة في إنجلترا تعمل في خدمة حافلات منتظمة مع مركبات تعمل بالوقود الإيثانول. دخلت ثلاث حافلات ED95 ذات السطح الواحد الخدمة المنتظمة في المدينة في مارس 2008. بعد فترة وجيزة ، قدمت ريدينج حافلات ED95 ذات السطح المزدوج.
تحت رعاية مشروع BioEthanol for Sustainable Transport ، كان أكثر من 138 حافلة إيثانول إيثان 95 جزءًا من تجربة مظاهرة في أربع مدن ، ثلاثة في أوروبا ، وواحدة في البرازيل ، بين عامي 2006 و 2009. ما مجموعه 127 حافلة ED95 تعمل في ستوكهولم ، خمس حافلات تعمل في مدريد ، وثلاثة في لا سبيتسيا ، وواحدة في البرازيل. في البرازيل ، تم تقديم أول حافلة من نوع سكانيا ED95 مع محرك ديزل معدّل كخدمة تجريبية في مدينة ساو باولو في ديسمبر 2007 ، ومنذ نوفمبر 2009 ، كانت هناك حافلتان ED95 في الخدمة العادية. استمر المشروع التجريبي البرازيلي لمدة ثلاث سنوات وتم رصد الأداء والانبعاثات من قبل المركز الوطني المرجعي للكتلة الحيوية (CENBIO – البرتغالية: Centro Nacional de Referência em Biomassa) في Universidade de São Paulo.
في نوفمبر 2010 ، وقعت حكومة مدينة ساو باولو اتفاقية مع UNICA ، و Cosan ، و Scania و Viação Metropolitana ، مشغل الحافلات المحلية ، لتقديم أسطول من 50 حافلة ED95 تعمل بالطاقة الإيثانول بحلول مايو 2011. تقوم Scania بتصنيع محرك الحافلة و الشاسيه في مصنعها الواقع في ساو برناردو دو كامبو ، ساو باولو ، باستخدام نفس التكنولوجيا والوقود مثل حافلات ED95 التي تعمل بالفعل في ستوكهولم. جسم الحافلة هو CAIO البرازيلي. تم تسليم أول حافلات تعمل بالإيثانول في مايو 2011 ، وستبدأ الحافلات الـ50 الخدمة المنتظمة في يونيو 2011 في المنطقة الجنوبية من ساو باولو. كانت تكلفة الباصات 50 ED95 تبلغ 20 مليون ريال برازيلي (12.3 مليون دولار أمريكي) وبسبب ارتفاع تكلفة وقود ED95 وانخفاض محتوى الطاقة من الإيثانول مقارنة بالديزل ، إحدى الشركات المشاركة في اتفاقية التعاون ، Raísen (مشروع مشترك بين رويال داتش شل وكوسان) ، تزود البلدية بالوقود بنسبة 70٪ من سعر السوق العادي للديزل العادي.
E100
E100 هو وقود الإيثانول النقي. تم استخدام الإيثانول المائي المستقيم كوقود للسيارات على نطاق واسع في البرازيل منذ أواخر السبعينات من القرن الماضي في مركبات الإيثانول الأنيقة ومؤخرًا لمركبات الوقود المرنة. يتم تقطير وقود الإيثانول المستخدم في البرازيل بالقرب من خليط الأيزوتروب من الإيثانول بنسبة 95.63٪ و 4.37٪ من الماء (بالوزن) وهو ما يقرب من 3.5٪ من الماء من حيث الحجم. و azeotrope هو أعلى تركيز من الإيثانول التي يمكن تحقيقها عن طريق التقطير التجزيئي البسيط. يبلغ الحد الأقصى لتركيز المياه وفقًا لمواصفات ANP 4.9 بالمائة (حوالي 6.1٪ بالوزن) لا يتم اعتماد التسمية E في البرازيل ، ولكن يمكن وضع علامة على الإيثانول المائي كـ E100 ، مما يعني أنه لا يحتوي على أي بنزين ، لأن محتوى الماء ليس مادة مضافة ، بل هي رواسب من عملية التقطير. ومع ذلك ، يسمى الإيثانول المائي المستقيم أيضاً E95 من قبل بعض المؤلفين.
كانت أول سيارة تجارية قادرة على العمل على الإيثانول النقي هي طراز فورد تي ، الذي تم إنتاجه من عام 1908 وحتى عام 1927. وقد تم تجهيزه بمكربن مع نفاثات قابلة للضبط ، مما يسمح باستخدام البنزين أو الإيثانول ، أو مزيج من الاثنين معا. في ذلك الوقت ، قدمت شركات تصنيع السيارات الأخرى محركات لاستخدام وقود الإيثانول. بعد ذلك ، وكاستجابة لأزمات الطاقة لعامي 1973 و 1979 ، تم إطلاق أول سيارة حديثة قادرة على الجري مع الإيثانول المائي النقي (E100) في السوق البرازيلية ، فيات 147 ، بعد اختبارها مع العديد من النماذج التي طورتها الشركات الفرعية البرازيلية فيات ، فولكسفاغن ، جنرال موتورز وفورد. اعتبارا من سبتمبر 2012 ، كان هناك 1.1 مليون سيارة نظيفة من الإيثانول لا تزال قيد الاستخدام في البرازيل. منذ عام 2003 ، تستطيع مركبات الوقود المرن البرازيلية الأحدث تشغيلها على الإيثانول المائي النقي (E100) أو مزجها مع أي مزيج من E20 إلى E27،5 بنزين (خليط مخلوط بالإيثانول لا مائي) ، وهو المزيج الإجباري الوطني. اعتبارا من سبتمبر 2012 ، كانت هناك 17.1 مليون مركبة وقود مرنة تعمل على الطرق البرازيلية.
يفرض E100 وجود قيود على التشغيل العادي للمركبة ، حيث أن ضغط التبخر السفلي للإيثانول (مقارنة بالبنزين) يسبب مشاكل عند بدء التشغيل البارد للمحرك عند درجات حرارة أقل من 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت). ولهذا السبب ، تم بناء كل من مركبات الإيثانول و E100 للوقود المرن مع خزان إضافي صغير للبنزين داخل مقصورة المحرك للمساعدة في بدء تشغيل المحرك عندما يكون البرد عن طريق حقن البنزين في البداية. بمجرد البدء ، يتم تشغيل المحرك مرة أخرى إلى الإيثانول. تم تطوير محرك محسن للوقود المرن لإزالة الحاجة إلى خزان الغاز الثانوي عن طريق تدفئة وقود الإيثانول أثناء البدء ، والسماح لها بالبدء عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى -5 درجة مئوية (23 درجة فهرنهايت) ، وهو أقل درجة حرارة متوقعة في أي مكان في الأراضي البرازيلية. كان بولو E-Flex ، الذي تم إطلاقه في مارس 2009 ، هو أول طراز للوقود المرن بدون خزان إضافي للبداية الباردة. تم تطوير نظام التسخين ، الذي أطلق عليه Flex Start ، من قبل Robert Bosch GmbH.
لقد طورت شركات صناعة السيارات السويدية محركات قادرة على إنتاج الإيثانول لسيارة ساب Aero X BioPower 100 Concept E100 الجديدة ، مع محرك V6 الذي يتم تشغيله بالكامل بواسطة الإيثانول الحيوي E100 ، والإصدار المحدود من Koenigsegg CCXR ، نسخة من CCX تم تحويلها لاستخدام E85 أو E100 ، فضلا عن البنزين القياسي 98 أوكتان ، وهي حاليا أسرع وأقوى سيارة تعمل بالوقود المرن مع محرك V8 مزدوج الشحن تنتج 1018 حصانا عند تشغيل الوقود الحيوي ، بالمقارنة مع 806 حصان على 91 أونكتان من البنزين الخالي من الرصاص.
إن الكفاءة العالية للوقود من E100 (مقارنة بالميثانول) في سيارات السباق ذات الأداء العالي نتج عن سباق Indianapolis 500 في عامي 2007 و 2008 يجري على الإيثانول بنسبة 100٪ من الوقود.
استخدام القيود
تعديلات على المحركات
يقتصر استخدام مزيج الإيثانول في مركبات البنزين التقليدية على الخلائط المنخفضة ، حيث أن الإيثانول مادة أكالة ويمكن أن تؤدي إلى تدهور بعض المواد في المحرك ونظام الوقود. كما يجب تعديل المحرك للحصول على نسبة ضغط أعلى مقارنة بمحرك بنزين نقي للاستفادة من محتوى الأكسجين العالي في الإيثانول ، مما يسمح بتحسين كفاءة استهلاك الوقود وخفض انبعاثات العادم.
عيوب أخرى
تشمل عيوب وقود الإيثانول عند استخدامه في المحركات المصممة حصريًا للبنزين تقليل المسافة المقطوعة بالوقود ، تآكل المعدن ، تدهور مكونات أنظمة الوقود البلاستيكية والمطاطية ، أنظمة الوقود المسدودة ، حاقنات الوقود ، المكربن ، تفريغ خزانات الوقود المركبة ، تراكم الورنيش على المحرك أجزاء ، مكونات محرك داخلية تالفة أو مدمرة ، امتصاص الماء ، فصل طور الوقود ، وحياة تخزين الوقود المختصرة. العديد من شركات السيارات ، البحرية ، الدراجات النارية ، معدات الحديقة ، المولدات ، وغيرها من الشركات المصنعة لمحركات الاحتراق الداخلي قامت بإصدار التحذيرات والاحتياطات حول استخدام الغازولين الممزوج بالإيثانول من أي نوع في محركاتها ،وحظرت إدارة الطيران الفيدرالية وشركات تصنيع محركات الطائرات الكبرى استخدام غازولين السيارات المخلوطة بالإيثانول في الطائرات الخفيفة بسبب مشاكل السلامة من نظام الوقود وتلف المحرك.