Transcript หากจะมีการใช้ ED95 ในประเทศไทย คุณภาพเชื้อเพลิงควรระวังเรื่องใด

Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
หากจะมีการใช้ ED95 ในประเทศไทย
คุณภาพเชือ
้ เพลิงควรระวังเรือ
่ งใด?
รศ.ดร. วีระศักดิ ์ อุดมกิจเดชา
ผู้อานวยการศูนยเทคโนโลยี
โลหะและวัสดุแหงชาติ
์
่
ฝ่ายควบคุมคุณภาพเชือ
้ เพลิง
โครงการสาธิตการใช้รถโดยสารขนาดใหญที
้ เพลิง
่ ใ่ ช้เอทานอลเป็ นเชือ
KMUTT Energy Forum ครัง้ ที่ 6
“รถโดยสารประจาทางของไทย ควรใช้พลังงานทดแทนอยางไร?”
่
วันศุกรที
์ ่ 5 เมษายน 2556
เวลา 10.30 - 12.00 น.
ประเด็นการศึ กษาและวิธก
ี าร
ทดลอง
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
• ประเด็น
– คุณสมบัตข
ิ องเอทานอลในสวีเดนแตกตางจากเอทา
่
นอลทีใ่ ช้เป็ นเชือ
้ เพลิงในประเทศไทย จะใช้แบบ
ไหน?
– สารเติมแตงต
าเขาตลอดไหม?
มีตวั เทียบเคียง
่ องน
้
้
หรือไม?
่
– ภูมอ
ิ ากาศของไทยทีร่ อนชื
น
้ จะส่งผลตอการใช
้
่
้งาน
ED95 หรือไม?
่
• วิธก
ี ารทดลอง
– เปรียบเทียบคุณสมบัตข
ิ องเอทานอลระหวางสวี
เดนและไทย
่
– ศึ กษาความเป็ นไปได้
 ในการนาเอทานอลไรน
้ ้า (anhydrous ethanol 99.5%) ทดแทนเอทานอลมีน้า
(hydrous ethanol 95%) มาผลิตเป็ นเชือ
้ เพลิง ED95
Scania vs. DOEB specification for
ethanol fuel base
Additional requirement
Properties
Total alcohol
Other alcohol than
ethanol
Density at 15 C
Flash point
Acidity (calculated as
acetic acid)
Dry residue
unit
% m/m
% v/v
% m/m
% v/v
kg/m3
C
% m/m
mg/L
mg/kg
% m/m
Water content
% v/v
Aldehydes calculated as
% m/m
acetic acid
mg/kg
Sulphur content
% m/m
methanol
% v/v
mg/100 mL
Solvent washed gum
mg/L
Inorganic chloride
mg/kg
mg/kg
Copper
808
814
10
0.005
max
min
max
max
65
4.5
7.4
max
max
0.0025
10
0.5
S/cm
mg/L
mg/kg
mg/kg
max
max
max
Appearance
Phosphorus
Sulphates
Total contamination
2
max
max
max
max
max
max
min
max
max
pHe
Electrical conductivity
< or >
min
min
max
max
min
max
min
Scania
(2010-10-25)
92.4
1
0.1
5
bright and clear, no
visible impurities
0.2
4
24
test method
EN 15721
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus Different values
DOEB 2005
test method
99
EC 2870, Appendix 2 Method B
2
EC 2870, Method III
30
ASTM D1613
0.3
ASTM E203
0.5
5
20
EC 2870, Method III
ASTM D381
ASTM D512
EN 15721
EN ISO 12185
EN 3679
EN 15491
EN 15691
EN 15489, EN-ISO 12937,
EN 15692
ISO 1388-4
EN 15485, EN 15486
EN 15721
EN 15484 or EN 15492
EN 15488
DIN 51627-4 or prEN 15938
EN 15487
EN 15492
EN 12662
0.07
6.5
9
5
clear, not cloud, no
spearation and no colloid
ASTM D1688
ASTM D6423
ASTM D1125
สารเติมแตงที
่ ก
ี ารใช้และทดสอบ
่ ม
ในอดีตถึงปัจจุบน
ั
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
• ชนิดของสารเติมแตง่
–
–
–
–
–
Glycerol ethoxylate [1]
Polyethylene glycol [2-3]
Diethyl ether [4]
Isopropyl nitrate [2]
Bio-diesel (Methyl ester) [5]
• การเปรียบเทียบประสิ ทธิภาพของสารเติมแตง่
– คุณสมบัตท
ิ ใี่ ช้ benchmark
– ผลของการใช้เอทานอล 99.5% vs. 95%
[1] SEKAB
BioFuels shelf-life/storage
& Chamicals AB, “Safety Data Sheet – Addtive ED95”
– ผลของ
[2] Simonsen, H., Chomiak, J., 1995, “Testing and Evaluation of Ignition Improvers for Ethanol use
in a DI Diesel Engine”
[3] Haupt, D. 2004, “Investigating the Potential to Obtain Low Emissions from a Diesel Engine
Running on Ethanol”
[4] Brent B., 1997, “Diethyl Ether (DEE) as a Renewable Diesel Fuel
[5] Nord, K., Haupt, D., 2008, “Statistical Evaluation of Rapeseed Methyl Ester as Ignition Improver
in a Diesel Engine”
4
กรณีทดสอบ และมาตรฐานการวัด
• ตัวแปร
– 3 ชนิดสารเติมแตง่
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
E95/S/5/L
 Commercial Sekab (S),
 Glycerol Ethoxylate (GE)
 Fatty Acid Methyl Ester (FAME)
– เฉพาะสารเติมแตงเที
่ น 3 สั ดส่วน
่ ยบเคียง (GE & FAME) ปรับเปลีย
 Glycerol Ethoxylate (GE): 5, 10 และ 15%
 Fatty Acid Methyl Ester (FAME): 15, 20 และ 25%
– สาหรับสารเติมแตงเชิ
่ นะนา
่ งพาณิชย ์ (S) ใช้สั ดส่วนตามทีแ
 ทดลองใช้เอทานอลไรน
้ ้า (anhydrous ethanol) มาผสม
 เก็บตัวอยางจากสถานี
จาย
(Fuel station: F)
่
่
 เก็บตัวอยางจากในห
ั ก
ิ าร (Laboratory: L)
่
้องปฏิบต
• ติดตามวัดคุณสมบัต ิ 4 ตัว
– คาความหนาแน
วของเชือ
้ เพลิงทีฉ
่ ีดในกระบอกสูบ
่
่ น : มีผลตอการกระจายตั
่
– คาน
่ ดูผลของความชืน
้ ในบรรยากาศ หากเชือ
้ เพลิงมีคาน
่ ขึน
้
่ ้า : เพือ
่ ้าเพิม
อาจจะทาให้เสื่ อมสภาพได้
– คาความเป็
นกรด : เพือ
่ ป้องกันปัญหาการกัดกรอนในวั
สดุทส
ี่ ั มผัสเชือ
้ เพลิง
่
่
ได้
– คาการน
าไฟฟ้า : เป็ นการวัดสารประกอบนินทรีย ์ (ทัง้ cation & anion)
่
กรณีทดสอบ และมาตรฐานการวัด
No
1
Name
E95/S/5/L
Composition
E95% + Sekab
Ratio (by vol.)
90:10
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
Place
Lab
Field
2
E95/S/5/F
E95% + Sekab
90:10
(เก็บจากสถานีจ่าย)
3
E99.5/S/5/L
E99.5% + Sekab
90:10
Lab
4
E95/G/5/L
E95% + GE
95 : 5
Lab
5
E95/G/10/L
E95% + GE
90 :10
Lab
6
E95/G/15/L
E95% + GE
85 : 15
Lab
7
E95/ME/15/L
E95% + FAME
85 : 15
Lab
8
E95/ME/20/L
E95% + FAME
80 : 20
Lab
9
E95/ME/25/L
E95% + FAME
75 : 25
Lab
Properties
Unit
Standard
Density
g/cc
ASTM D4052
(digital density meter)
water content
% w/w
ASTM E203
Acidity (calculated as
acetic acid)
% w/w
ASTM D1613
conductivity
uS/cm
ASTM D1125
acidity
conductivity
density
water
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
Week 0
Week 10
Ethanol & additives
S: SEKAB
ผลการวัด
GE: Glycerol Ethoxylate
Density
ME: BDF
(0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
สั ปดาห)์
Water content
Fuel monitoring (Density)
Fuel monitoring (Water Content)
0.90
10.00
E95/S/5/L
9.00
E95/S/5/L
0.88
E95/S/5/F
8.00
E95/S/5/F
E99.5/S/5/L
Density [g/cc]
0.87
E95/G/5/L
0.86
E95/G/10/L
diesel
0.85
0.84
0.83
E95/G/15/L
E95/ME/15/L
E95/ME/20/L
E95/ME/25/L
0.82
diesel
0.81
Water Content [%w/w]
0.89
7.00
etOH
6.00
E95/G/5/L
E95/G/10/L
5.00
E95/G/15/L
4.00
E95/ME/15/L
E95/ME/20/L
etOH 99.5%
3.00
2.00
E95/ME/25/L
etOH b4 blend
1.00
0.80
0.00
0
2
4
6
8
10
12
0
wks
2
4
6
8
10
12
wks
Fuel monitoring (Conductivity)
Fuel monitoring (Acidiity)
10.00
0.009
E95/S/5/L
0.008
E95/S/5/F
etOH 99.5%
0.007
0.006
E99.5/S/5/L
E95/G/5/L
E95/G/10/L
0.005
etOH
0.004
0.003
E95/G/15/L
E95/ME/15/L
E95/ME/20/L
E95/ME/25/L
0.002
etOH b4 blend
Conductivity [uS/cm]
0.010
Acidity [%w/w]
E99.5/S/5/L
9.00
E95/S/5/L
8.00
E99.5/S/5/L
7.00
E95/G/5/L
E95/G/10/L
6.00
E95/G/15/L
5.00
E95/ME/15/L
etOH
4.00
3.00
E95/ME/20/L
E95/ME/25/L
2.00
etOH b4 blend
1.00
0.001
0.00
0.000
0
2
4
6
8
wks
Acidity
10
12
0
2
4
6
8
wks
Conductivity
10
12
S: SEKAB
ผลการวัด
GE: Glycerol Ethoxylate
Density
ME: BDF
(0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
สั ปดาห)์
Water content
Fuel monitoring (Density)
Fuel monitoring (Water Content)
0.90
10.00
E95/S/5/L
9.00
E95/S/5/L
0.88
E95/S/5/F
8.00
E95/S/5/F
E99.5/S/5/L
Density [g/cc]
0.87
E95/G/5/L
0.86
E95/G/10/L
diesel
0.85
0.84
0.83
E95/G/15/L
E95/ME/15/L
E95/ME/20/L
E95/ME/25/L
0.82
diesel
0.81
Water Content [%w/w]
0.89
7.00
etOH
6.00
2
4
6
wks
8
10
12
E95/G/10/L
E95/G/15/L
4.00
E95/ME/15/L
E95/ME/20/L
etOH 99.5%
3.00
2.00
E95/ME/25/L
etOH b4 blend
0.00
0
E95/G/5/L
5.00
1.00
0.80
E99.5/S/5/L
0
2
4
6
8
10
12
wks
• คาความหนาแน
่
่ น (density) และคาน
่ ้า (water
content) อยูในเกณฑ
ที
่ อมรับไดตลอด
10
่
์ ย
้
สั ปดาห ์ ยกเวนตั
ใ่ ช้เอทานอลไรน
้ วอยางที
่
้ ้า
(99.5% anhydrous ethanol) ทีม
่ ค
ี าน
่ ้าตา่ มาก
• เอทานอลทัง้ ทีม
่ น
ี ้า (95% hydrous ethanol)
และไมมี
่ น้า (99.5% anhydrous ethanol) ไมมี
่
S: SEKAB
ผลการวัด
GE: Glycerol Ethoxylate
ME: BDF
(0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
สั ปดาห)์
• คาความเป็
นกรด (acidity)
่
อยูในเกณฑ
ที
่ อมรับได้
่
์ ย
ยกเวน
ใ่ ช้เอทา
้ ตัวอยางที
่
นอลไรน
้ ้า (99.5%
anhydrous ethanol) ทีม
่ ค
ี า่
เกินเกณฑมาเล็
กน้อย
์
• คาการน
าไฟฟ้า (electrical
่
conductivity)
Fuel monitoring (Acidiity)
10.00
0.010
E95/S/5/L
0.008
E95/S/5/F
etOH 99.5%
Acidity [%w/w]
0.007
0.006
E99.5/S/5/L
E95/G/5/L
E95/G/10/L
0.005
etOH
0.004
0.003
E95/G/15/L
E95/ME/15/L
E95/ME/20/L
E95/ME/25/L
0.002
etOH b4 blend
9.00
Conductivity [uS/cm]
0.009
8.00
7.00
6.00
– ของตัวอยางที
ใ่ ช้สารเติมแตง่
่
เทียบเคียง (GE & ME) มีคาต
่ า่
อยูในเกณฑ
ที
่ อมรับได้
่
์ ย
– ของตัวอยางที
ใ่ ช้สารเติมแตง่
่
Sekab มีคาสู
้ หลังจาก
่ งขึน
สั ปดาหที
่ 6
ทัง้ E95
& E99.5
monitoring
(Conductivity)
์ Fuel
อาจเป็ นเพราะการเสื่ อมสภาพ
Both
E99.5้เกิด
ของสารเติ
มแตE95
งที
่ &อให
่ ก
่
สารประกอบอนินทรีย ์
E95/S/5/L
E99.5/S/5/L
E95/G/5/L
E95/G/10/L
E95/G/15/L
5.00
E95/ME/15/L
etOH
4.00
3.00
E95/ME/20/L
E95/ME/25/L
2.00
etOH b4 blend
1.00
0.001
0.00
0.000
0
2
4
6
8
wks
Acidity
10
12
0
2
4
6
8
wks
Conductivity
10
12
ข้อสรุปฝ่ายควบคุมคุณภาพเชือ
้ เพลิง
(1)
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
• คุณภาพเชือ
้ เพลิง ED95 ระหวางการใช
่
้งาน (shelf-life
testing)
– คาความหนาแน
่
่ น (density) และ คาน
่ ้า (water content) อยูใน
่
เกณฑที
่ อมรับไดในระยะเวลาการเก็
บ 10 สั ปดาห ์
้
์ ย
– คาความเป็
นกรด (acidity) อยูในเกณฑ
ที
่ อมรับได้ ยกเวน
่
่
้
์ ย
ตัวอยางที
ใ่ ช้เอทานอลไรน
่ ี
่
้ ้า (99.5% anhydrous ethanol) ทีม
คาเกิ
กน้อย
่ นเกณฑมาเล็
์
– คาการน
าไฟฟ้า (electrical conductivity) ของตัวอยางที
ใ่ ช้
่
่
สารเติมแตง่ Sekab มีคาสู
้ หลังจากสั ปดาหที
่ งขึน
์ ่ 6 ทัง้ E95
& E99.5 อาจเป็ นเพราะการเสื่ อมสภาพของสารเติมแตงที
่ ่
กอให
่
้เกิดสารประกอบ อนินทรีย ์
• ศึ กษาความเป็ นไปไดในการใช
้
้
– สารเติมแตงเที
่ ผลิตเชือ
้ เพลิง ED95
่ ยบเคียงเพือ
 สารเติมแตง่ GE และ ME มีความเป็ นไปไดในการน
ามาใช้ แตต
จารณา
้
่ องพิ
้
ปัจจัยอืน
่ ควบคูกน
ั ไป
ข้อสรุปฝ่ายควบคุมคุณภาพเชือ
้ เพลิง
(2)
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
• อยางไรก็
ตามเกณฑที
่
่
์ ใ่ ช้เปรียบเทียบเป็ น specs เอทานอลกอนผสม
สารเติมแตง่ ทีท
่ าง Scania แนะนา (ยังไมมี
่ spec ของ
finished fuel ED95)
• จากการใช้รถ ED95 มากวา่ 20 ปี ในสวีเดน ทางบริษท
ั Scania
ไมแนะน
าให้ใช้เอทานอลไรน
่
้ ้า (anhydrous ethanol) เพราะ
– เอทานอล 99.5% ส่งผลให้เกิดฟองอากาศในปั๊มเชือ
้ เพลิง
– เอทานอล 99.5% ส่งผลให้เกิด coatings and deposits ในระบบเชือ
้ เพลิง
– เอทานอล 99.5% ส่งผลให้อุณหภูมก
ิ ารเผาไหมสู
้ ซึง่ ทาให้เกิด NOx
้ งขึน
มากขึน
้
• หากมีการใช้ ED95 ในประเทศ ควรคานึงถึง
– การเสื่ อมสภาพของสารเติมแตง่ Sekab ตอสภาพภู
มอ
ิ ากาศในประเทศ ที่
่
อาจทาให้เกิดสารประกอบอนินทรีย ์ ซึง่ ทาให้คาการน
าไฟฟ้า (conductivity)
่
สูงขึน
้ หลังจากสั ปดาหที
์ ่ 6
– การกาหนดมาตรฐาน ethanol base และ/หรือ finished fuel ED95 ที่
สอดคลองกั
บสภาวะการใช้งานในประเทศ
้
– กรอบระยะเวลาในการเก็บเชือ
้ เพลิงทีเ่ หมาะสม เพือ
่ ป้องกันการเสื่ อมสภาพ
Demonstration of Thailand’s
First Ethanol Bus
จบการนาเสนอ