Περίληψη
Μελέτη
Η ομογενοποίηση με βάση τη σπηλαίωση είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για τη βελτίωση της σταθερότητας και της απόδοσης του καυσίμου .Με τη δημιουργία έντονων μικροφυσαλίδων που καταρρέουν βίαια, η σπηλαίωση προωθεί τόσο τη φυσική ανάμειξη όσο και την ήπια χημική ενεργοποίηση, βελτιώνοντας τη ρεολογία, τη διασπορά και τη συμπεριφορά καύσης. Η παρούσα μελέτη αξιολογεί τις επιδράσεις της σπηλαίωσης σε μίγματα HFO-βιοντίζελ-γλυκερίνης, αξιολογώντας την πυκνότητα, το ιξώδες, την περιεκτικότητα σε θείο και μέταλλα, τη θερμογόνο δύναμη, το σχηματισμό ιζημάτων και την απόδοση του κινητήρα.
Ο Πίνακας 1 συνοψίζει τις συγκριτικές φυσικές και χημικές ιδιότητες των τριών κύριων συστατικών καυσίμου που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη: HFO 380, βιοντίζελ (FAME) και γλυκερίνη. Το HFO 380 χρησιμεύει ως βασική αναφορά, ενώ το βιοντίζελ και η γλυκερίνη λειτουργούν ως ανανεώσιμα, χωρίς θείο συστατικά ανάμειξης. Οι αντίθετες πυκνότητες,ιξώδες και περιεκτικότητες σε οξυγόνο τους είναι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά του μείγματος κατά την ομογενοποίηση και την καύση. Η κατανόηση αυτών των βασικών ιδιοτήτων παρέχει τη βάση για την αξιολόγηση της απόδοσης της επεξεργασίας σπηλαίωσης της RAPTECH στη βελτίωση της ομοιομορφίας, της σταθερότητας και της συνολικής ποιότητας του καυσίμου.
Πίνακας 1: Συγκριτικές ιδιότητες καυσίμου του HFO 380, του βιοντίζελ (FAME) και της γλυκερίνης.
2. Υλικά και μέθοδοι
3. Αποτελέσματα και συζήτηση
3.1 Φυσικές ιδιότητες και ρεολογία
Σχήμα 1: Πυκνότητα μίγματος καυσίμων σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία
Όσον αφορά τη βαρύτητα API, που παρουσιάζεται στο Σχήμα 2, η χαμηλότερη τιμή παρατηρείται για το καθαρό HFO 380, αντανακλώντας τη σχετικά υψηλή πυκνότητά του. Όταν το HFO αναμιγνύεται με τη χρήση σπηλαίωσης, η βαρύτητα API αυξάνεται ελαφρώς, υποδεικνύοντας μια μέτρια μείωση της πυκνότητας. Μια πιο έντονη επίδραση παρατηρείται όταν προστίθεται 20% βιοντίζελ με ανάμειξη με το χέρι, καθώς το βιοντίζελ έχει σημαντικά χαμηλότερη πυκνότητα από το HFO, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της βαρύτητας API. Το υψηλότερο βάρος API επιτυγχάνεται με HFO που περιέχει 20% βιοντίζελ επεξεργασμένο με σπηλαίωση. Στην περίπτωση αυτή, η διαφορά μεταξύ της ανάμειξης με το χέρι και της ανάμειξης με σπηλαίωση είναι σχετικά μικρή, αλλά η διαδικασία σπηλαίωσης εξακολουθεί να παρέχει πρόσθετη βελτίωση της βαρύτητας API πέρα από την επίδραση του βιοντίζελ από μόνο του.
Σχήμα 2: °API Gravity για το μείγμα καυσίμων που μελετήθηκε
Σχήμα 3: Κινηματικό ιξώδες μίγματος καυσίμων σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία
3.2 Χημικές ιδιότητες και αναβάθμιση καυσίμων
Σχήμα 4: Περιεκτικότητα σε θείο για το μείγμα καυσίμων που μελετήθηκε
Σχήµα 5: Περιεκτικότητα σε βανάδιο, πυρίτιο και αργίλιο για τα µελετηθέντα µείγµατα καυσίµων
Σχήμα 6: Καθαρή θερμογόνος δύναμη που μελετήθηκε Μείγμα καυσίμων
Σχήμα 7: Σημείο ανάφλεξης για μελετημένο μείγμα καυσίμων
Σχήμα 8: Σημείο ροής για το μελετηθέν μείγμα καυσίμων
3.3 Ιζήματα, τέφρα και υπολείμματα άνθρακα
Σχήμα 9: Ολικά ιζήματα (% μάζας) για το μελετηθέν μείγμα καυσίμων
Σχήμα 10: Δυναμικό ολικών ιζημάτων (%μάζας) για το μείγμα καυσίμων που μελετήθηκαν
Αυτή η σηµαντική βελτίωση υποδηλώνει σηµαντικά υψηλότερη σταθερότητα του καυσίµου και σηµαντικά χαµηλότερο κίνδυνο σχηµατισµού ιλύος κατά την αποθήκευση και τη λειτουργία του κινητήρα. Γνωρίζοντας, ότι ο σχηματισμός ιλύος στον εφοδιασμό πλοίων με καύσιμα παραμένει μια επίμονη επιχειρησιακή και κανονιστική πρόκληση με σημαντικές οικονομικές συνέπειες.
Στην πραγματικότητα, ο ρυθμός σχηματισμού ιλύος εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης του καυσίμου, των συνθηκών αποθήκευσης και των πρακτικών χειρισμού. Η επιχειρησιακή εμπειρία και η καθοδήγηση του ΙΜΟ δείχνουν ότι ο σχηματισμός ιλύος κατά τον καθαρισμό και την αποθήκευση καυσίμων κυμαίνεται συνήθως από 1-3% κατ' όγκο του καταναλισκόμενου HFO, αν και αυτό αναφέρεται σε υπολείμματα διαχωριστών/δεξαμενών και δεν πρέπει να εξομοιώνεται άμεσα με την προδιαγραφή ιζήματοςISO 8217.
Για ένα σκάφος που αποθηκεύει 1.000 τόνους HFO 380:
Πίνακας 2. Οικονομικός αντίκτυπος του σχηματισμού ιλύος από HFO380
Για ένα σκάφος που καταναλώνει 20.000 τόνους HFO ετησίως, αυτό αντιστοιχεί σε εξοικονόμηση καυσίμων περίπου 20-200 τόνους ετησίως ή περίπου 10.000-100.000 USD ετησίως (με βάση μια τιμή αναφοράς 500 USD/t). Υψηλότερες τιμές καυσίμων ή μεγαλύτερη κατανάλωση θα αύξανε αναλογικά την εξοικονόμηση αυτή.
Πρέπει να σηµειωθεί ότι οι εκτιµήσεις αυτές λαµβάνουν υπόψη µόνο την άµεση απώλεια της αξίας των καυσίµων. Στην πράξη, το κόστος της διαχείρισης της ιλύος είναι συχνά υψηλότερο λόγω της υποχρεωτικής διάθεσης σύμφωνα με το παράρτημα Ι της MARPOL, των τελών παραλαβής στα λιμάνια και των απαιτήσεων χειρισμού της ιλύος, τα οποία μπορεί να υπερβαίνουν σημαντικά το απλό κόστος του χαμένου καυσίμου.
Συνδυάζοντας τη συστηματική διαχείριση των καυσίμων με την προηγμένη ομογενοποίηση με βάση τη σπηλαίωση, οι φορείς εκμετάλλευσης μπορούν:
Σχήμα 11: Περιεκτικότητα σε τέφρα (% μάζας) για το μελετηθέν μείγμα καυσίμων.
Η μείωση του υπολείμματος άνθρακα από καθαρό HFO σεHFO-20% βιοντίζελ, που απεικονίζεται στο Σχήμα 12, οφείλεται κυρίως στην τοποθέτηση βαρέων, αρωματικών υδρογονανθράκων με ελαφρύτερους, οξυγονωμένους εστέρες λιπαρών οξέων του βιοντίζελ. Η πρόσθετη μείωση που παρατηρείται για το μείγμα HFO-10% βιοντίζελ-5% γλυκερίνη οφείλεται στην πλούσια σε οξυγόνο σύνθεση της γλυκερίνης, η οποία προάγει την πληρέστερη θερμική αποσύνθεση και περιορίζει το σχηματισμό πυρίμαχων καταλοίπων. Μια µικρή αύξηση κατά 3% περίπου των υπολειµµάτων άνθρακα µε την κατεργασία σπηλαίωσης του βιοντίζελ HFO-20% αποδίδεται στην ενισχυµένη ενεργοποίηση της θερµικής αποσύνθεσης που προκαλείται από την έντονη ανάδευση που δηµιουργείται κατά τη διάρκεια της σπηλαίωσης σε σύγκριση µε την ανάµειξη µε το χέρι. Οι τροποποιήσεις αυτές βελτιώνουν την απόδοση της καύσης, μειώνουν την αιθάλη και τις επικαθίσεις στους κινητήρες και διευκολύνουν την ομαλότερη διαχείριση του καυσίμου κατά τη διάρκεια των εργασιών δεξαμενισμού και αποθήκευσης.
Σχήµα 12: Υπολείµµατα άνθρακα (% µάζας) για το µελετηθέν µείγµα καυσίµων.
3.4 Καύση και απόδοση του κινητήρα
Τα μίγματα HFO-FAME που παράγονται με τη χρήση σπηλαίωσης δοκιμάστηκαν και αξιολογήθηκαν ως προς την απόδοση σε έναν τετράχρονο ναυτικό κινητήρα ντίζελ, σε σύγκριση με τα συμβατικά (χονδρόκοκκα) παραγόμενα μίγματα HFO-FAME. Οι έρευνες διεξήχθησαν σε πλήρη δοκιμαστήριο κινητήρα που παρείχε η FVTR GmbH, βασισμένο σε κινητήρα Caterpillar MaK 6M20. Τα ακόλουθα σημεία συνοψίζουν τα κύρια αποτελέσματα της δοκιμής:
3.5 Σύνοψη των βελτιώσεων καυσίμου και καύσης - "CaviFlow® Performance Gains"
Σε αυτό το στάδιο, οι συνολικές επιδράσεις της επεξεργασίας σπηλαίωσης της RAPTECH στις ιδιότητες του καυσίμου, στις επιδόσεις καύσης και στη λειτουργική αποδοτικότητα μπορούν να συνοψιστούν ως εξής. Τα δεδομένα επιβεβαιώνουν μετρήσιμα φυσικά, χημικά και οικονομικά πλεονεκτήματα για τα καύσιμα που έχουν υποστεί επεξεργασία σπηλαίωσης σε σύγκριση με τα συμβατικά αναμεμειγμένα καύσιμα.
Πίνακας 3. Βασικά κέρδη επιδόσεων με την επεξεργασία με σπηλαίωση CaviFlow®
Πίνακας 4. Εκτιμώμενος ετήσιος οικονομικός αντίκτυπος της βελτιστοποίησης καυσίμου με βάση τη σπηλαίωση
Υποθέτοντας ένα σενάριο περίπτωσης ενός δεξαμενόπλοιου με 50 000 DWT που λειτουργεί με συστατικό FAME περίπου 20 %, υπάρχει μείωση του καθαρού συντελεστή εκπομπών CO₂ από 3,114 t CO₂ / t καυσίμου για καθαρό HFO σε 2,856 t CO₂ / t καυσίμου, όταν λαμβάνονται υπόψη τα οφέλη απόδοσης της τεχνολογίας σπηλαίωσης της RAPTECH. Αυτό αντιστοιχεί σε συνολική εξοικονόμηση CO₂ περίπου 1,548 t ετησίως, η οποία ουσιαστικά αναβαθμίζει την αξιολόγηση CII του πλοίου από C σε B. Ο εκτιμώμενος οικονομικός και περιβαλλοντικός αντίκτυπος αυτών των βελτιώσεων συνοψίζεται στον Πίνακα 4, υπογραμμίζοντας τα συνδυασμένα πλεονεκτήματα όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση, τη μείωση των εκπομπών και την εξοικονόμηση λειτουργικού κόστους.
Αυτές οι ενοποιημένες βελτιώσεις επιβεβαιώνουν ότι η επεξεργασία σπηλαίωσης βελτιώνει αποτελεσματικά τη συνολική απόδοση των αναμεμειγμένων ναυτιλιακών καυσίμων - βελτιώνοντας την ενεργειακή απόδοση, τη λειτουργική αξιοπιστία και την περιβαλλοντική συμμόρφωση.
4. Συμπέρασμα
Η ομογενοποίηση με υποβοήθηση σπηλαίωσης επιδεικνύει σαφές δυναμικό για τη βελτίωση τόσο των φυσικών όσο και των χημικών ιδιοτήτων των μικτών καυσίμων - στην παρούσα μελέτη, μίγματα HFO, βιοντίζελ και γλυκερίνης.
Τα βασικά παρατηρούμενα οφέλη περιλαμβάνουν:
Τα ευρήματα αυτά καταδεικνύουν ότι η ομογενοποίηση με σπηλαίωση μπορεί να χρησιμεύσει ως μια κλιμακούμενη, ενεργειακά αποδοτική και περιβαλλοντικά συμβατή διαδικασία για την αναβάθμιση και τη σταθεροποίηση των αναμεμειγμένων ναυτιλιακών καυσίμων. Η συνέχιση της έρευνας σχετικά µε τους µηχανισµούς της χηµικής τροποποίησης που προκαλείται από τη σπηλαίωση και τη µακροπρόθεσµη απόδοση του κινητήρα θα υποστηρίξει περαιτέρω την ενσωµάτωσή της σε βιώσιµα συστήµατα δεξαµενισµού και επεξεργασίας καυσίµων.
Συγγραφείς: Oleg Verechshagin | Nishith Reddy Cherukuru | RAPTECH Eberswalde GmbH
Αναφορές
1. Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός (ΙΜΟ). IMO 2020Sulfur Cap Regulation. IMO, Λονδίνο, 2020.
2. ISO 8217:2017. Specifications of Marine Fuels.International Organization for Standardization, Geneva, 2017.
3. EN 14214. Μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων (FAME) για καύσιμα βιοντίζελ - Απαιτήσεις και μέθοδοι δοκιμής. Ευρωπαϊκή Επιτροπή Τυποποίησης, Βρυξέλλες, 2012.
4. Raptech GmbH. Τεχνολογία ανάμειξης με σπηλαίωση CaviFlow®: Τεχνικό φυλλάδιο. Raptech, 2024.
5. FVTR GmbH. Full Engine Test Report - CaterpillarMaK 6M20, μίγματα HFO-Biodiesel-Glycerin. FVTR, 2025.
6. K. Kiran et al., Fuel Stabilization and EmissionReduction in Marine Applications Using Biodiesel Blends, Energy Fuels,2020, 34, 987-998.
- Η παρούσα μελέτη αξιολογεί την επίδραση της ομογενοποίησης σπηλαίωσης στο βαρύ μαζούτ (HFO 380) και στα μείγματά του με βιοντίζελ και γλυκερίνη για θαλάσσιες εφαρμογές. Το HFO, το HFO-20% βιοντίζελ (B20) και το HFO-10% βιοντίζελ-5% γλυκερίνη (B10G5) συγκρίθηκαν υπό συμβατική χειροκίνητη ανάμειξη και επεξεργασία με σπηλαίωση.
- Η σπηλαίωση βελτίωσε σημαντικά διάφορες ιδιότητες του καυσίμου, συμπεριλαμβανομένου του ιξώδους (μείωση έως 19%), της περιεκτικότητας σε θείο (μείωση 1,5-19%) και των μεταλλικών ρύπων (μείωση έως33%), διατηρώντας παράλληλα συγκρίσιμη θερμαντική αξία. Οι δοκιμές σε πλήρη κλίμακα κινητήρα σε έναν Caterpillar MaK 6M20 επιβεβαίωσαν τη βελτιωμένη σταθερότητα της καύσης, τις μειωμένες απαιτήσεις προθέρμανσης, τη μικρή εξοικονόμηση καυσίμου (~1%) και τα συνεπή προφίλ εκπομπών.
- Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι η σπηλαίωση προάγει την αποτελεσματική ανάμειξη και ομογενοποίηση, διευκολύνει το χειρισμό της ιλύος και του υπολειμματικού νερού και προκαλεί ήπια (ρυθμιζόμενη) in situ χημική ενεργοποίηση. Συνολικά, η επεξεργασία με βάση τη σπηλαίωση παρουσιάζει μια πρακτική πορεία προς την καθαρότερη, αποδοτικότερη και βιώσιμη χρήση των αναμεμειγμένων καυσίμων θαλάσσης.
- Η ναυτιλιακή βιομηχανία δέχεται αυξανόμενες πιέσεις για τη μείωση των εκπομπών και τη βελτίωση της αποδοτικότητας των καυσίμων, λόγω του ανώτατου ορίου θείου του ΙΜΟ για το 2020, των κανονισμών για την ένταση του διοξειδίου του άνθρακα και της αυξανόμενης χρήσης εναλλακτικών καυσίμων. Το βαρύ μαζούτ (HFO) εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε ενέργεια, αλλά η ανάμειξη με ανανεώσιμα συστατικά, όπως το βιοντίζελ και η γλυκερίνη, είναι απαραίτητη για την τήρηση των περιβαλλοντικών κανονισμών και τη βελτίωση των χαρακτηριστικών καύσης.
Μελέτη
Η ομογενοποίηση με βάση τη σπηλαίωση είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για τη βελτίωση της σταθερότητας και της απόδοσης του καυσίμου .Με τη δημιουργία έντονων μικροφυσαλίδων που καταρρέουν βίαια, η σπηλαίωση προωθεί τόσο τη φυσική ανάμειξη όσο και την ήπια χημική ενεργοποίηση, βελτιώνοντας τη ρεολογία, τη διασπορά και τη συμπεριφορά καύσης. Η παρούσα μελέτη αξιολογεί τις επιδράσεις της σπηλαίωσης σε μίγματα HFO-βιοντίζελ-γλυκερίνης, αξιολογώντας την πυκνότητα, το ιξώδες, την περιεκτικότητα σε θείο και μέταλλα, τη θερμογόνο δύναμη, το σχηματισμό ιζημάτων και την απόδοση του κινητήρα.
Ο Πίνακας 1 συνοψίζει τις συγκριτικές φυσικές και χημικές ιδιότητες των τριών κύριων συστατικών καυσίμου που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη: HFO 380, βιοντίζελ (FAME) και γλυκερίνη. Το HFO 380 χρησιμεύει ως βασική αναφορά, ενώ το βιοντίζελ και η γλυκερίνη λειτουργούν ως ανανεώσιμα, χωρίς θείο συστατικά ανάμειξης. Οι αντίθετες πυκνότητες,ιξώδες και περιεκτικότητες σε οξυγόνο τους είναι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά του μείγματος κατά την ομογενοποίηση και την καύση. Η κατανόηση αυτών των βασικών ιδιοτήτων παρέχει τη βάση για την αξιολόγηση της απόδοσης της επεξεργασίας σπηλαίωσης της RAPTECH στη βελτίωση της ομοιομορφίας, της σταθερότητας και της συνολικής ποιότητας του καυσίμου.
| Parameter | Μονάδα | HFO 380 (ISO 8217:2017) | Βιοντίζελ (FAME, EN 14214) | Γλυκερίνη (ακατέργαστη/διυλισμένη) |
|---|---|---|---|---|
| Πυκνότητα στους 15°C | kg/m³ | Μέγιστο 991 | 860-900 | 1,260-1,270 |
| Κινηματικό ιξώδες στους 50°C | mm²/s | Μέγιστο 380 | 4-6 | ~1.200 (στους 40°C) |
| Περιεκτικότητα σε θείο | % (m/m) | Μέγιστο 3.50 | <0.001 | 0 |
| Περιεκτικότητα σε τέφρα | % (m/m) | Μέγιστο 0,15 | <0.02 | <0.01 |
| Σημείο ροής | °C | Μέγιστο 30 | -5 έως +15 | ~18 |
| Σημείο ανάφλεξης | °C | Ελάχιστο 60 | >120 | >160 |
| Συνολικό δυναμικό ιζημάτων | % (m/m) | Μέγιστο 0,10 | - | - |
| Ολικό ίζημα Υπάρχον | % (m/m) | Μέγιστο 0,10 | - | - |
| Ακαθάριστη θερμογόνος αξία | MJ/kg | 41.5-42.5 | 39-40 | ~16 |
| Καθαρή θερμογόνος δύναμη | MJ/kg | 40-41 | 37-38 | ~14-15 |
| Περιεκτικότητα σε οξυγόνο | % (m/m) | ~0 | 10-12 | ~52 |
| Υπολείμματα άνθρακα (CCR) | % (m/m) | ~15 | <0.05 | <0.01 |
Πίνακας 1: Συγκριτικές ιδιότητες καυσίμου του HFO 380, του βιοντίζελ (FAME) και της γλυκερίνης.
2. Υλικά και μέθοδοι
- Καύσιμα: HFO 380, βιοντίζελ (FAME), γλυκερίνη
- Μείγματα: HFO, HFO-20% βιοντίζελ (B20), HFO-10% βιοντίζελ-5% γλυκερίνη (B10G5).
- Ανάμειξη: Συμβατική ανάμειξη με το χέρι (HB/Coarse) και ανάμειξη με τη βοήθεια σπηλαίωσης (CF) με το σύστημα CaviFlow® της RAPTECH.
- Αναλύσεις: Πυκνότητα, βαρύτητα API, κινηματικό ιξώδες, θείο, μέταλλα, θερμογόνος δύναμη, σημείο ανάφλεξης, σημείο ροής, ολικά υπάρχοντα ιζήματα (TSE), ολικό δυναμικό ιζημάτων (TSP), περιεκτικότητα σε τέφρα και κατάλοιπα άνθρακα, μετρούμενα στο Bureau Veritas.
- Δοκιμή κινητήρα: FVTR GmbH, πάγκος δοκιμών ναυτικού ντίζελ πλήρους κλίμακας (Caterpillar MaK 6M20). Καταγράφηκαν οι επιδόσεις, οι εκπομπές, ο χρόνος καύσης και η κατανάλωση καυσίμου.
3. Αποτελέσματα και συζήτηση
3.1 Φυσικές ιδιότητες και ρεολογία
- Πυκνότητα και βαρύτητα API: Καθώς το βιοντίζελ (860-900 kg/m³ στους 15 °C) έχει χαμηλότερη πυκνότητα από το HFO 380 και αμφότερα είναι λιγότερο πυκνά από τη γλυκερίνη (1264 kg/m³ στους 15 °C), στο Σχήμα 1 απεικονίζεται η μείωση της πυκνότητας όταν προστίθεται βιοντίζελ στο HFO 380 και η αντίστοιχη αύξηση όταν προστίθεται γλυκερίνη. Αναδεικνύει επίσης το πλεονέκτημα της χρήσης της τεχνολογίας σπηλαίωσης έναντι της τυπικής ανάμειξης με το χέρι, επιτυγχάνοντας πρόσθετη μείωση της πυκνότητας κατά περίπου 0,3%.
Σχήμα 1: Πυκνότητα μίγματος καυσίμων σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία
Όσον αφορά τη βαρύτητα API, που παρουσιάζεται στο Σχήμα 2, η χαμηλότερη τιμή παρατηρείται για το καθαρό HFO 380, αντανακλώντας τη σχετικά υψηλή πυκνότητά του. Όταν το HFO αναμιγνύεται με τη χρήση σπηλαίωσης, η βαρύτητα API αυξάνεται ελαφρώς, υποδεικνύοντας μια μέτρια μείωση της πυκνότητας. Μια πιο έντονη επίδραση παρατηρείται όταν προστίθεται 20% βιοντίζελ με ανάμειξη με το χέρι, καθώς το βιοντίζελ έχει σημαντικά χαμηλότερη πυκνότητα από το HFO, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της βαρύτητας API. Το υψηλότερο βάρος API επιτυγχάνεται με HFO που περιέχει 20% βιοντίζελ επεξεργασμένο με σπηλαίωση. Στην περίπτωση αυτή, η διαφορά μεταξύ της ανάμειξης με το χέρι και της ανάμειξης με σπηλαίωση είναι σχετικά μικρή, αλλά η διαδικασία σπηλαίωσης εξακολουθεί να παρέχει πρόσθετη βελτίωση της βαρύτητας API πέρα από την επίδραση του βιοντίζελ από μόνο του.
Σχήμα 2: °API Gravity για το μείγμα καυσίμων που μελετήθηκε
- Ιξώδες: Το Σχήμα 3 παρουσιάζει μια παρόμοια τάση για το κινηματικό ιξώδες, αναδεικνύοντας τις διαφορές μεταξύ του HFO 380 και των μειγμάτων του με βιοντίζελ και γλυκερίνη. Ειδικότερα, το HFO με 20% βιοντίζελ επεξεργασμένο με σπηλαίωση επιτυγχάνει έως και 19% μείωση του ιξώδους σε σύγκριση με την ανάμειξη με το χέρι. Από πρακτική άποψη, αυτή η μείωση του ιξώδους και της πυκνότητας μπορεί να αποδοθεί στη διπλή δράση της σπηλαίωσης - την έντονη ικανότητα ανάμιξης που αναμειγνύει αποτελεσματικά καύσιμα διαφορετικής προέλευσης και την ισχυρή επίδραση ομογενοποίησης που σταθεροποιεί το μείγμα και βελτιώνει τα ρεολογικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά καύσης. Μαζί, αυτοί οι μηχανισμοί διευκολύνουν την ευκολότερη άντληση, μειώνουν την ενεργειακή ζήτηση για προθέρμανση κατά περίπου 6% και ενισχύουν τον ψεκασμό του καυσίμου, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση της καύσης και μειώνοντας τον σχηματισμό αιθάλης και άκαυστων υδρογονανθράκων.
Σχήμα 3: Κινηματικό ιξώδες μίγματος καυσίμων σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία
3.2 Χημικές ιδιότητες και αναβάθμιση καυσίμων
- Μείωση του θείου: Καθώς το βιοντίζελ και η γλυκερίνη δεν περιέχουν θείο, το Σχήμα 4 δείχνει την αναμενόμενη μείωση της περιεκτικότητας σε θείο μεταξύ του καθαρού HFO και των μειγμάτων του με βιοντίζελ και γλυκερίνη. Η μερική χημική ενεργοποίηση που προκαλείται από τη σπηλαίωση - ιδιαίτερα με τη γλυκερίνη να δρα ως φορέας οξυγόνου - μπορεί να εξηγήσει τις πρόσθετες μειώσεις που παρατηρήθηκαν: περίπου 1,5% μεταξύ των καυσίμων HFO-20% βιοντίζελ που αναμείχθηκαν με το χέρι και των καυσίμων HFO-20% βιοντίζελ που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με σπηλαίωση και περίπου 19% μεταξύ του βιοντίζελ HFO-20% και των μειγμάτων HFO-20% βιοντίζελ-5% γλυκερίνης που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με σπηλαίωση. Αυτό αποδεικνύει ότι η σπηλαίωση όχι μόνο παρέχει ισχυρή ανάμειξη διαφορετικών τύπων καυσίμων και ισχυρή ομογενοποίηση, αλλά βοηθά επίσης στην αναβάθμιση των καυσίμων, προωθώντας την ήπια in situ ρυθμιζόμενη χημική τροποποίηση των συστατικών του καυσίμου.
Σχήμα 4: Περιεκτικότητα σε θείο για το μείγμα καυσίμων που μελετήθηκε
- Μεταλλικές προσμίξεις (Cat Fines): Το Σχήμα 5 δείχνει ότι η ενισχυμένη φυσική διασπορά και οι μερικοί χημικοί μετασχηματισμοί που προκαλούνται από τη σπηλαίωση μπορούν να εξηγήσουν την παρατηρούμενη μείωση των Cat Fines - μικροσκοπικών σωματιδίων του χρησιμοποιημένου καταλύτη, που αποτελούνται κυρίως από οξείδια του πυριτίου και του αργιλίου και συνήθως υπάρχουν σε υπολειμματικά καύσιμα όπως το βαρύ μαζούτ (HFO). Παρατηρήθηκε μείωση έως και 33% μεταξύ των καυσίμων που αναμείχθηκαν με το χέρι και των καυσίμων που αναμείχθηκαν με σπηλαίωση και έως και 50% μεταξύ του μη επεξεργασμένου HFO και του HFO που περιείχε 10% βιοντίζελ και 5% γλυκερίνη μετά την επεξεργασία με σπηλαίωση. Αυτή η μείωση υποδηλώνει ότι η σπηλαίωση προάγει τη λεπτότερη διασπορά και ενδεχομένως τη μερική τροποποίηση ή τον κατακερματισμό της επιφάνειας αυτών των καταλυτικών υπολειμμάτων, οδηγώντας σε βελτιωμένη ομοιογένεια του καυσίμου και ενδεχομένως σε χαμηλότερους κινδύνους φθοράς από τριβή στα συστήματα χειρισμού καυσίμων.
Σχήµα 5: Περιεκτικότητα σε βανάδιο, πυρίτιο και αργίλιο για τα µελετηθέντα µείγµατα καυσίµων
- Θερµογόνος δύναµη: Δεδομένου ότι η θερμογόνος δύναμη του HFO είναι υψηλότερη από εκείνη του βιοντίζελ και της γλυκερίνης, η προσθήκη βιοντίζελ και γλυκερίνης οδηγεί σε μείωση της καθαρής θερμογόνου δύναμης. Η μερική ενίσχυση της αντιδραστικότητας του καυσίμου μέσω της κατεργασίας σπηλαίωσης θα μπορούσε να εξηγήσει την πρόσθετη μείωση περίπου 0,2% που παρατηρείται μεταξύ των καυσίμων που αναμειγνύονται με το χέρι και των καυσίμων που αναμειγνύονται με σπηλαίωση, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6. Αυτή η μικρή μείωση αντισταθμίζεται στην πράξη από τη βελτιωμένη απόδοση της καύσης, την καθαρότερη καύση και τη σταθερότερη συμπεριφορά ανάφλεξης - όλα ευεργετικά για την απόδοση των ναυτικών κινητήρων και τον έλεγχο των εκπομπών.
Σχήμα 6: Καθαρή θερμογόνος δύναμη που μελετήθηκε Μείγμα καυσίμων
- Σημείο ανάφλεξης: Ομοίως, δεδομένου ότι το σημείο ανάφλεξης του HFO είναι σημαντικά χαμηλότερο από εκείνο του βιοντίζελ, η προσθήκη βιοντίζελ αυξάνει το σημείο ανάφλεξης του μείγματος. Ωστόσο, η έντονη ομογενοποίηση που επιτυγχάνεται μέσω της κατεργασίας σπηλαίωσης έχει ως αποτέλεσμα σημαντική μείωση του σημείου ανάφλεξης κατά περίπου 20% σε σύγκριση με το καύσιμο που αναμειγνύεται με το χέρι, όπως φαίνεται στο Σχήμα 7. Η μείωση αυτή αντανακλά μια πιο ομοιόμορφη κατανομή των ελαφρύτερων κλασμάτων εντός του μίγματος, η οποία μπορεί να διευκολύνει το χειρισμό του καυσίμου και την εξάτμιση κατά την εκκίνηση του κινητήρα, χωρίς να διακυβεύονται τα περιθώρια ασφαλείας στις εργασίες δεξαμενισμού.
Σχήμα 7: Σημείο ανάφλεξης για μελετημένο μείγμα καυσίμων
- Σημείο ροής: Ομοίως, καθώς το σημείο ροής του HFO είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό του βιοντίζελ, η προσθήκη βιοντίζελ μειώνει το σημείο ροής, βελτιώνοντας τις ιδιότητες ροής σε χαμηλές θερμοκρασίες και μειώνοντας τις απαιτήσεις προθέρμανσης κατά τη μεταφορά και την έγχυση. Δεν παρατηρείται αξιοσημείωτη επίδραση της επεξεργασίας σπηλαίωσης στο σημείο ροής σε σύγκριση με το καύσιμο που αναμειγνύεται με το χέρι (Σχήμα 8), υποδεικνύοντας ότι η σπηλαίωση επηρεάζει κυρίως τη μικροδομή και την αντιδραστικότητα παρά τις μεταβάσεις φάσης χύδην.
Σχήμα 8: Σημείο ροής για το μελετηθέν μείγμα καυσίμων
3.3 Ιζήματα, τέφρα και υπολείμματα άνθρακα
- Καθίζηση: Η μείωση των ολικών ιζημάτων που υπάρχουν (TSE) κατά περίπου 33% που παρατηρήθηκε κατά την ανάμειξη HFO με βιοντίζελ (Σχήμα 9) αποδίδεται κυρίως στην αμφίφιλη φύση του βιοντίζελ, η οποία σταθεροποιεί τα ασφάλτενα μέσω πολικών αλληλεπιδράσεων και βελτιώνει την ομοιογένεια και το ιξώδες του καυσίμου, αποτρέποντας έτσι τη συσσωμάτωση και την καθίζηση. Επιπρόσθετη µείωση κατά περίπου 33% του TSE επιτυγχάνεται µέσω της οµογενοποίησης του µείγµατος HFO-βιοντίζελ µε σπηλαίωση σε σύγκριση µε την ανάµειξη µε το χέρι.
Σχήμα 9: Ολικά ιζήματα (% μάζας) για το μελετηθέν μείγμα καυσίμων
- Η σημαντική μείωση του συνολικού δυναμικού ιζημάτων (TSP) κατά περίπου 60% που παρατηρείται κατά την ανάμειξη HFO με βιοντίζελ (Σχήμα 10) αποδίδεται επίσης κυρίως στην αμφίφιλη φύση του βιοντίζελ, η οποία σταθεροποιεί τα ασφάλτενα μέσω πολικών αλληλεπιδράσεων και ενισχύει την ομοιομορφία και τις ιδιότητες ροής του καυσίμου, ελαχιστοποιώντας έτσι τη συσσωμάτωση και το σχηματισμό ιζημάτων. Μια περαιτέρω μείωση κατά περίπου 25% στην TSP επιτυγχάνεται μέσω της ομογενοποίησης του μίγματος HFO-βιοντίζελ με σπηλαίωση σε σύγκριση με την ανάμειξη με το χέρι.
Σχήμα 10: Δυναμικό ολικών ιζημάτων (%μάζας) για το μείγμα καυσίμων που μελετήθηκαν
Αυτή η σηµαντική βελτίωση υποδηλώνει σηµαντικά υψηλότερη σταθερότητα του καυσίµου και σηµαντικά χαµηλότερο κίνδυνο σχηµατισµού ιλύος κατά την αποθήκευση και τη λειτουργία του κινητήρα. Γνωρίζοντας, ότι ο σχηματισμός ιλύος στον εφοδιασμό πλοίων με καύσιμα παραμένει μια επίμονη επιχειρησιακή και κανονιστική πρόκληση με σημαντικές οικονομικές συνέπειες.
Στην πραγματικότητα, ο ρυθμός σχηματισμού ιλύος εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης του καυσίμου, των συνθηκών αποθήκευσης και των πρακτικών χειρισμού. Η επιχειρησιακή εμπειρία και η καθοδήγηση του ΙΜΟ δείχνουν ότι ο σχηματισμός ιλύος κατά τον καθαρισμό και την αποθήκευση καυσίμων κυμαίνεται συνήθως από 1-3% κατ' όγκο του καταναλισκόμενου HFO, αν και αυτό αναφέρεται σε υπολείμματα διαχωριστών/δεξαμενών και δεν πρέπει να εξομοιώνεται άμεσα με την προδιαγραφή ιζήματοςISO 8217.
Για ένα σκάφος που αποθηκεύει 1.000 τόνους HFO 380:
| Σενάριο | Μάζα ιλύος (t) | Όγκος σφαίρας (m³) | Απώλεια κόστους καυσίμου @ $500/t |
|---|---|---|---|
| Χαμηλή εκτιμώμενη τιμή (1% κατ' όγκο) | 9.5 | ≈ 10 | 4.750 |
| Εκτιμώμενη υψηλή περιεκτικότητα (3% κατ' όγκο) | 28.5 | ≈ 30 | 14.250 |
Πίνακας 2. Οικονομικός αντίκτυπος του σχηματισμού ιλύος από HFO380
Για ένα σκάφος που καταναλώνει 20.000 τόνους HFO ετησίως, αυτό αντιστοιχεί σε εξοικονόμηση καυσίμων περίπου 20-200 τόνους ετησίως ή περίπου 10.000-100.000 USD ετησίως (με βάση μια τιμή αναφοράς 500 USD/t). Υψηλότερες τιμές καυσίμων ή μεγαλύτερη κατανάλωση θα αύξανε αναλογικά την εξοικονόμηση αυτή.
Πρέπει να σηµειωθεί ότι οι εκτιµήσεις αυτές λαµβάνουν υπόψη µόνο την άµεση απώλεια της αξίας των καυσίµων. Στην πράξη, το κόστος της διαχείρισης της ιλύος είναι συχνά υψηλότερο λόγω της υποχρεωτικής διάθεσης σύμφωνα με το παράρτημα Ι της MARPOL, των τελών παραλαβής στα λιμάνια και των απαιτήσεων χειρισμού της ιλύος, τα οποία μπορεί να υπερβαίνουν σημαντικά το απλό κόστος του χαμένου καυσίμου.
Συνδυάζοντας τη συστηματική διαχείριση των καυσίμων με την προηγμένη ομογενοποίηση με βάση τη σπηλαίωση, οι φορείς εκμετάλλευσης μπορούν:
- Να διατηρούν τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του καυσίμου
- Να μειώσουν τη συντήρηση, το χρόνο διακοπής λειτουργίας και το κόστος διάθεσης
- Να βελτιώσουν τη χρήση του καυσίμου, την αξιοπιστία του κινητήρα και την επιχειρησιακή ασφάλεια
- Να διασφαλίζουν τη συμμόρφωση με το παράρτημα Ι της MARPOL, μειώνοντας παράλληλα τους περιβαλλοντικούς κινδύνους.
- Υπολείμματα τέφρας και άνθρακα: Δεδομένου ότι το βιοντίζελ δεν περιέχει τέφρα, το Σχήμα 11 δείχνει την αναμενόμενη μείωση της περιεκτικότητας σε τέφρα κατά την ανάμειξή του με καθαρό HFO. Η σπηλαίωση ενισχύει περαιτέρω αυτό το αποτέλεσμα προωθώντας τη λεπτότερη διασπορά και τον μερικό επιφανειακό κατακερματισμό των σωματιδίων τέφρας, με αποτέλεσμα μια πρόσθετη μείωση περίπου 4% στο μείγμα HFO-βιοντίζελ. Η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε τέφρα συμβάλλει στην καθαρότερη αποθήκευση και χειρισμό, μειώνει τη ρύπανση σε αγωγούς και δεξαμενές κατά τη διάρκεια της δεξαμενισμού και υποστηρίζει την αποδοτικότερη καύση με λιγότερο σχηματισμό σωματιδίων στους κινητήρες.
Σχήμα 11: Περιεκτικότητα σε τέφρα (% μάζας) για το μελετηθέν μείγμα καυσίμων.
Η μείωση του υπολείμματος άνθρακα από καθαρό HFO σεHFO-20% βιοντίζελ, που απεικονίζεται στο Σχήμα 12, οφείλεται κυρίως στην τοποθέτηση βαρέων, αρωματικών υδρογονανθράκων με ελαφρύτερους, οξυγονωμένους εστέρες λιπαρών οξέων του βιοντίζελ. Η πρόσθετη μείωση που παρατηρείται για το μείγμα HFO-10% βιοντίζελ-5% γλυκερίνη οφείλεται στην πλούσια σε οξυγόνο σύνθεση της γλυκερίνης, η οποία προάγει την πληρέστερη θερμική αποσύνθεση και περιορίζει το σχηματισμό πυρίμαχων καταλοίπων. Μια µικρή αύξηση κατά 3% περίπου των υπολειµµάτων άνθρακα µε την κατεργασία σπηλαίωσης του βιοντίζελ HFO-20% αποδίδεται στην ενισχυµένη ενεργοποίηση της θερµικής αποσύνθεσης που προκαλείται από την έντονη ανάδευση που δηµιουργείται κατά τη διάρκεια της σπηλαίωσης σε σύγκριση µε την ανάµειξη µε το χέρι. Οι τροποποιήσεις αυτές βελτιώνουν την απόδοση της καύσης, μειώνουν την αιθάλη και τις επικαθίσεις στους κινητήρες και διευκολύνουν την ομαλότερη διαχείριση του καυσίμου κατά τη διάρκεια των εργασιών δεξαμενισμού και αποθήκευσης.
Σχήµα 12: Υπολείµµατα άνθρακα (% µάζας) για το µελετηθέν µείγµα καυσίµων.
3.4 Καύση και απόδοση του κινητήρα
Τα μίγματα HFO-FAME που παράγονται με τη χρήση σπηλαίωσης δοκιμάστηκαν και αξιολογήθηκαν ως προς την απόδοση σε έναν τετράχρονο ναυτικό κινητήρα ντίζελ, σε σύγκριση με τα συμβατικά (χονδρόκοκκα) παραγόμενα μίγματα HFO-FAME. Οι έρευνες διεξήχθησαν σε πλήρη δοκιμαστήριο κινητήρα που παρείχε η FVTR GmbH, βασισμένο σε κινητήρα Caterpillar MaK 6M20. Τα ακόλουθα σημεία συνοψίζουν τα κύρια αποτελέσματα της δοκιμής:
- Ιξώδες και προθέρμανση: Μειωμένη θερμοκρασία έγχυσης (>6 K) μείωσε την ενεργειακή ζήτηση προθέρμανσης
- Χρονισμός καύσης: Ελαφρώς νωρίτερα έναρξη και λήξη της καύσης, ελαφρώς μικρότερη διάρκεια, που οδηγεί σε μικρή εξοικονόμηση καυσίμου (~1%) και ελαφρώς υψηλότερα NOx λόγω της περιεκτικότητας σε οξυγόνο
- Εκπομπές: Το μίγμα HFO-FAME που έχει υποστεί επεξεργασία σπηλαίωσης αποδεικνύει σαφή πρακτικά πλεονεκτήματα στη λειτουργία των ναυτικών κινητήρων. Το χαμηλότερο ιξώδες του μειώνει τις ενεργειακές απαιτήσεις προθέρμανσης, διευκολύνει τον ψεκασμό και συμβάλλει σε μικρά οφέλη στην κατανάλωση καυσίμου. Η καύση παραµένει σταθερή και αξιόπιστη, µε εκποµπές σε µεγάλο βαθµό συγκρίσιµες µε τις εκποµπές συµβατικών µιγµάτων, εκτός από την αναµενόµενη µικρή αύξηση των NOx λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε οξυγόνο. Τα αποτελέσµατα αυτά δείχνουν ότι η ανάµειξη µε βάση τη σπηλαίωση όχι µόνο βελτιώνει τα ρεολογικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά καύσης των καυσίµων HFO-FAME, αλλά και υποστηρίζει ασφαλέστερη, αποδοτικότερη και πιο αξιόπιστη τροφοδοσία και απόδοση του κινητήρα σε πρακτικές ναυτιλιακές εφαρµογές.
3.5 Σύνοψη των βελτιώσεων καυσίμου και καύσης - "CaviFlow® Performance Gains"
Σε αυτό το στάδιο, οι συνολικές επιδράσεις της επεξεργασίας σπηλαίωσης της RAPTECH στις ιδιότητες του καυσίμου, στις επιδόσεις καύσης και στη λειτουργική αποδοτικότητα μπορούν να συνοψιστούν ως εξής. Τα δεδομένα επιβεβαιώνουν μετρήσιμα φυσικά, χημικά και οικονομικά πλεονεκτήματα για τα καύσιμα που έχουν υποστεί επεξεργασία σπηλαίωσης σε σύγκριση με τα συμβατικά αναμεμειγμένα καύσιμα.
| Parameter | Βελτίωση | Επίδραση |
|---|---|---|
| Ιξώδες @ 50 °C | ↓ ≈ 13 % | Ευκολότερη άντληση, μειωμένη ζήτηση ενέργειας προθέρμανσης |
| Ειδική κατανάλωση καυσίμου πετρελαίου (SFOC) | ↓ ≈ 1 % | Ενισχυμένη απόδοση καύσης, μικρή εξοικονόμηση καυσίμου |
| Σχηματισμός ιλύος (1-3 % v/v τυπικά) | ↓ ≈ 99 % (ουσιαστικά εξαλείφεται) | Καθαρότερα φίλτρα, χωρίς υπερφόρτωση του διαχωριστή, σταθερή και συνεχής λειτουργία |
| Συνολική απόδοση καυσίμου προς ισχύ | ↑ ≈ 4 % (εξοικονόμηση καυσίμου) | Ισοδυναμεί με ≈ 1,2 τόνους/ημέρα για ένα δεξαμενόπλοιο 50.000 DWT |
| Λειτουργία κινητήρα | Σταθερή καύση με ελάχιστη αύξηση του NOₓ | Αξιόπιστη και συνεπής απόδοση |
| Περιβαλλοντικές επιπτώσεις | Χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ιζήματα, τέφρα και θείο | Καθαρότερη καύση, ευκολότερη συμμόρφωση με τα πρότυπα IMO/MARPOL |
Πίνακας 3. Βασικά κέρδη επιδόσεων με την επεξεργασία με σπηλαίωση CaviFlow®
| Περιοχή εξοικονόμησης | Ετήσιος αντίκτυπος (€) | Βάση / Επεξήγηση |
|---|---|---|
| Αποδοτικότητα καυσίμου (~4 %) | € 200 000 - 250 000 | 4 % του κόστους των καυσίμων |
| ΣΕΔΕ της ΕΕ / Εξοικονόμηση CO₂ | € 108 000 - 110 000 | 1.548 t × 70 € (εκτιμώμενο) / t CO₂ |
| Συμμόρφωση & Χάρτη Premium | € 50 000 - 200 000 | Καλύτερες τιμές ναύλωσης |
| Λειτουργική αποδοτικότητα & συντήρηση | € 20 000 - 40 000 | Καθαρότερη καύση → λιγότερη φθορά του κινητήρα |
| Εξοικονόμηση ενέργειας καθαριστή/θερμαντήρα | € 5 000 - 10 000 | Χαμηλότερο ιξώδες → μειωμένο φορτίο |
| Συνολική δυνητική εξοικονόμηση | ≈ € 380 000 - 600 000 ανά πλοίο / έτος | Εξαιρουμένων των μεταβολών των τιμών των καυσίμων |
Πίνακας 4. Εκτιμώμενος ετήσιος οικονομικός αντίκτυπος της βελτιστοποίησης καυσίμου με βάση τη σπηλαίωση
Υποθέτοντας ένα σενάριο περίπτωσης ενός δεξαμενόπλοιου με 50 000 DWT που λειτουργεί με συστατικό FAME περίπου 20 %, υπάρχει μείωση του καθαρού συντελεστή εκπομπών CO₂ από 3,114 t CO₂ / t καυσίμου για καθαρό HFO σε 2,856 t CO₂ / t καυσίμου, όταν λαμβάνονται υπόψη τα οφέλη απόδοσης της τεχνολογίας σπηλαίωσης της RAPTECH. Αυτό αντιστοιχεί σε συνολική εξοικονόμηση CO₂ περίπου 1,548 t ετησίως, η οποία ουσιαστικά αναβαθμίζει την αξιολόγηση CII του πλοίου από C σε B. Ο εκτιμώμενος οικονομικός και περιβαλλοντικός αντίκτυπος αυτών των βελτιώσεων συνοψίζεται στον Πίνακα 4, υπογραμμίζοντας τα συνδυασμένα πλεονεκτήματα όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση, τη μείωση των εκπομπών και την εξοικονόμηση λειτουργικού κόστους.
Αυτές οι ενοποιημένες βελτιώσεις επιβεβαιώνουν ότι η επεξεργασία σπηλαίωσης βελτιώνει αποτελεσματικά τη συνολική απόδοση των αναμεμειγμένων ναυτιλιακών καυσίμων - βελτιώνοντας την ενεργειακή απόδοση, τη λειτουργική αξιοπιστία και την περιβαλλοντική συμμόρφωση.
4. Συμπέρασμα
Η ομογενοποίηση με υποβοήθηση σπηλαίωσης επιδεικνύει σαφές δυναμικό για τη βελτίωση τόσο των φυσικών όσο και των χημικών ιδιοτήτων των μικτών καυσίμων - στην παρούσα μελέτη, μίγματα HFO, βιοντίζελ και γλυκερίνης.
Τα βασικά παρατηρούμενα οφέλη περιλαμβάνουν:
- Βελτιωμένη ανάμειξη και ομοιομορφία, συμπεριλαμβανομένης της αποτελεσματικής διασποράς της ιλύος και του υπολειμματικού νερού, με αποτέλεσμα μειωμένο ιξώδες και ευκολότερο χειρισμό του καυσίμου.
- Μερική (ρυθμιζόμενη) επιτόπια χημική ενεργοποίηση που οδηγεί σε μετρήσιμες μειώσεις θείου, τέφρας και μεταλλικών ρύπων, καθώς και σε μικρότερο σχηματισμό ιζήματος.
- Σταθερή συµπεριφορά καύσης µε µικρή εξοικονόµηση καυσίµου (~1%) και µικρή µόνο αύξηση των ΝΟₓ λόγω υψηλότερης περιεκτικότητας σε οξυγόνο.
- Μειωμένες απαιτήσεις λειτουργίας και συντήρησης, συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας προθέρμανσης και της διαχείρισης της λάσπης
Τα ευρήματα αυτά καταδεικνύουν ότι η ομογενοποίηση με σπηλαίωση μπορεί να χρησιμεύσει ως μια κλιμακούμενη, ενεργειακά αποδοτική και περιβαλλοντικά συμβατή διαδικασία για την αναβάθμιση και τη σταθεροποίηση των αναμεμειγμένων ναυτιλιακών καυσίμων. Η συνέχιση της έρευνας σχετικά µε τους µηχανισµούς της χηµικής τροποποίησης που προκαλείται από τη σπηλαίωση και τη µακροπρόθεσµη απόδοση του κινητήρα θα υποστηρίξει περαιτέρω την ενσωµάτωσή της σε βιώσιµα συστήµατα δεξαµενισµού και επεξεργασίας καυσίµων.
Συγγραφείς: Oleg Verechshagin | Nishith Reddy Cherukuru | RAPTECH Eberswalde GmbH
Αναφορές
1. Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός (ΙΜΟ). IMO 2020Sulfur Cap Regulation. IMO, Λονδίνο, 2020.
2. ISO 8217:2017. Specifications of Marine Fuels.International Organization for Standardization, Geneva, 2017.
3. EN 14214. Μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων (FAME) για καύσιμα βιοντίζελ - Απαιτήσεις και μέθοδοι δοκιμής. Ευρωπαϊκή Επιτροπή Τυποποίησης, Βρυξέλλες, 2012.
4. Raptech GmbH. Τεχνολογία ανάμειξης με σπηλαίωση CaviFlow®: Τεχνικό φυλλάδιο. Raptech, 2024.
5. FVTR GmbH. Full Engine Test Report - CaterpillarMaK 6M20, μίγματα HFO-Biodiesel-Glycerin. FVTR, 2025.
6. K. Kiran et al., Fuel Stabilization and EmissionReduction in Marine Applications Using Biodiesel Blends, Energy Fuels,2020, 34, 987-998.
