Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Försök med att driva motorer på rapsoljebaserade bränslen har varit aktuella sedan början på 1980-talet. Trots kraftigt minskad miljöbelastning i form av koldioxidutsläpp och i flera fall även möjlighet till ekonomisk vinning är användningen i lantbruket låg. Anledningarna till den låga användningen är troligen rädsla för problem i bränslesystem och motorer samt okunskap angående användning. Uppsatsens mål har varit att sammanställa fördelar och eventuella nackdelar vid användning av ren RME, RME 100, som bränsle i lantbruket.
På den svenska marknaden finns det två stora aktörer inom produktion av RME. Storskaligheten har inneburit att man har kunnat få fram produkter som är betydligt bättre än vad standarden kräver. De största skillnaden mot standarden är att vatteninnehållet är betydligt lägre.
Jämfört med diesel är RME något mer trögflytande och innehåller lite mindre energi. Koldioxidutsläppen kan minska med upp till 66 % vid byte från diesel som bränsle och även utsläppen av koloxid och kolväten minskar. Utsläppen av kväveoxider ökar något vid användning av RME.
Eftersom RME innehåller mindre energi än diesel minskar motoreffekten något. Om inte motorn belastas fullt så kan ett något större gaspådrag kompensera detta, dock med lite högre bränsleförbrukning som följd. Vid effektmätningar av traktorer på Uddetorpskolan var variationerna stora. Traktorerna tappade mellan 1 % och 18 % motoreffekt vid RME-drift jämfört med diesel.
Många av traktortillverkarna som finns representerade på den svenska marknaden har genom tiderna haft modeller som är godkända för upp till 100 % RME-drift. I många fall skall oljebytesintervallet halveras för att garantierna skall fortsätta att gälla. I vissa fall skall även ett extra bränslefilter monteras. Av traktorer som säljs nya nu finns det några modeller med motorer från Deutz som är godkända för drift på ren RME. Jämfört med drift på diesel skall dessa motorer enligt tillverkaren ha ca 5 % lägre motoreffekt eller lika mycket högre bränsleförbrukning jämfört med dieselbränslet som används i Sverige.
Vid lagring av RME är det viktigt att den inte utsätts för direkt solljus eller kondensbildning. Solljus verkar nerbrytande och kondens innebär att vatteninnehållet ökar och då ökar risken för bakterietillväxt. Med vinteradditiv fryser RME vid ca -25˚C. För att få en motor att starta vid sträng kyla kan det krävas vissa extra åtgärder, t.ex. motorvärmare, men är möjligt ned till -25 ˚C.
För att kunna göra teoretiska beräkningar av ekonomin i att byta från diesel till RME valdes fyra fiktiva typgårdar av olika karaktär. Tre växtodlingsgårdar av olika storlek och en mjölkgård utan växtodling. Det som påverkade resultatet till stor del var naturligtvis prisskillnaden mellan RME och diesel som vid beräkningarnas genomförande var 1 kr/l. Eftersom lägre motoreffekt kan leda till lägre kapacitet uppstod en kostnad för extra arbete som blev hög för vissa maskiner. Kostnad för en extra lagringstank till RME:n var också en stor post. Resultatet av beräkningarna visar att ingen av gårdarna med dagens prisnivåer skulle göra ekonomisk vinst av att byta bränsle. Miljönyttan skulle däremot bli stor och koldioxid-utsläppen skulle minska markant. I de ursprungliga beräkningarna belastas RME-drift med en hög kostnad för lagring då det antagits att en extra lagringstank behövs. Om man istället utnyttjar på gårdarna befintlig lagring får mjölkgården ett positivt ekonomiskt netto för byte vid dagens prisnivåer. Den medelstora växtodlingsgården når break-even vid prisskillnaden 1,65 kr/l.
De maskiner som passar bäst att drivas av RME sett ur ekonomiska aspekter är de där bränsleförbrukningen är en stor del av maskinkostnaden. Dessa maskiner har stor potential att ”tjäna pengar” på prisskillnaden mellan RME och diesel och det kostar inte så mycket att ersätta eventuell tappad kapacitet med några timmars extra arbete.
För att få lite inspel av praktisk användning gjordes också två intervjuer med två gårdar med erfarenhet av RME. Man kan konstatera att båda dessa gårdar har positiva erfarenheter. Ingen av gårdarna har drabbats av stillestånd eller haveri på någon maskin som kan kopplas till bränslebytet.
Slutsatserna som framkommit av arbetet blev följande:
•Merkostnader för byte till RME är: effektförlust (ca 5 %), lagring, ökat underhåll ochomställning av fordon.
•Hyra av en extra lagringstank och kapacitetsförluster är de två största kostnaderna vidbyte av bränsle.
•Vid en prisskillnad på 1,65 kronor/liter är det lönsamt att byta till RME som bränsle påett medelstort eller större lantbruk om man kan använda befintlig lagring.
•Maskiner där bränslet utgör en stor del av maskinkostnaden har bäst netto i att byta bränsle.

Experiments with rapeseed oil based fuels has been present since the early 80s. Even with sharply reduced environmental impact in terms of carbon dioxide emissions and in many cases also the possibility of financial gain is the use in agriculture low.
The reasons for the low use is probably fear of trouble in the fuel system and engines as well as ignorance in use. The essay's aim has been to compile the advantages and possible disadvantages of the use of RME (Rape methyl esters) as a fuel in agriculture.
In the Swedish market there are two major companies in the production of RME. Large factories has meant that it has been possible to develop products which are far better than what the standard requires. The biggest difference from the standard is that the water content is much lower.
Compared with diesel is RME slightly more viscous and contain little less energy. Carbon dioxide emissions can be reduced by up to 66% when switching from diesel fuel and emissions of carbon monoxide and hydrocarbons are also reduced. Emissions of nitrogen oxides increases slightly when using RME.
Since RME contains less energy than diesel reduces engine power slightly. If the engine is not fully loaded is it possible to contain with the same capacity. That will get higher fuel consumption as a result. At power measurements of tractors on Uddetorpskolan was large differences found out. The tractors lost between 1% and 18% power with RME compared to diesel.
Many tractor manufacturers who are represented on the Swedish market has had models that are approved for up to 100% RME. In many cases the oil change interval has to be halved and in some cases even an extra fuel filter has to be mounted. Of tractors sold new now there are some models with engines from Deutz approved for operation on pure RME. Compared to operating on diesel these engines have about 5% less power or as much higher fuel consumption compared to diesel according to the manufacturer.
When storing RME is it important that it is not exposed to direct sunlight or condensation. Sunlight starts degradation and condensation means that the water content increases and then increases the risk of bacterial growth. With winter additive freezes RME at about -25°C. To get the engine to start in very cold conditions it may require some extra workarounds but it is possible down to -25°C.
In order to make theoretical calculations of the economy in switching from diesel to RME four fictitious farms with different character was made up. Three crop production farms with different sizes and a dairy farm. What affected the result was of course the price difference between RME and diesel fuel. In the calculation was the difference SEK 1 / litre. Since the lower engine power can lead to lower capacity aroused a cost for extra work that was high for certain machines. Cost of an additional storage tank to the RME was also a great cost.
The results of the calculations show that none of the farms with current price levels would make economic gain from switching fuels. The environmental benefit, however, would be great and carbon dioxide emissions would decrease significantly.
In the original estimates affected RME operation with a high cost for storage. That is because it is assumed that an additional storage tank is needed. If it instead is possible to use an already existing storage makes a big difference. The dairy farm would under these conditions make profit in switching fuel at current price levels. The medium-sized arable farm would reach break-even at the price difference SEK 1.65 / litre.
The machines best suited to be driven by RME seen from economic aspects are those where fuel consumption is a large part of the total machine cost. These machines have great potential to make money on the price difference between RME and diesel and it does not cost much to replace lower capacity by a few hours of extra work.
There were made two interviews with farms with experience of RME. Both of these farms have positive experiences from using RME as fuel. None of the farms have had failures of any machine because of the change of fuel.
The conclusions that emerged from the work of the thesis was the following:
•Additional costs for changing to the RME are: loss of capacity, storage, increasedmaintenance and conversion of vehicles.
•The two largest costs from changing fuel are rental costs from hiring an additionaltank and costs from capacity losses.
•At a price difference of SEK 1.65 / litre is it profitable to switch to RME as a fuel in amedium or large farms if one can use existing storage.
•Machines where the fuel represents a large part of the machine cost has the best net in changing fuel.