Nhiên liệu xăng E5 (Xăng pha 5% cồn)

GIỚI THIỆU CHUNG
I.KHÁI QUÁT VỀ NHIÊN LIỆU XĂNG E5
 Nhiên

liệu sinh học là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc từ
động thực vật. Nhiên liệu này có thể chế xuất từ chất béo của động thực vật như mỡ
động vật, dầu dừa...; từ ngũ cốc như lúa mỳ, khoai, ngô, đậu tương...; từ chất thải
trong nông nghiệp như rơm rạ, chất thải chăn nuôi...; từ sản phẩm thải trong công
nghiệp như mùn cưa, gỗ thải...

 Xăng

sinh học là hỗn hợp của xăng truyền thống và cồn sinh học (bioethanol) được
sử dụng cho các loại động cơ xăng đốt trong như xe ô tô và xe gắn máy.

 Nguyên
 Cồn

liệu chính để sản xuất cồn sinh học tại Việt Nam hiện nay là sắn lát khô.

sinh học trong hỗn hợp nhiên liệu sinh học được sử dụng như một chất chứa oxy
thay thế cho các hợp chất pha vào xăng trước đây như chì hay ete. cồn sinh học
được sản xuất từ quá trình lên men tinh bột, mật rỉ đường và các phế phẩm nông
nghiệp khác


II.TÌNH HÌNH SỬ DỤNG TẠI VIỆT NAM


 Xăng E5 cho xe ô tô nhưng chưa đưa vào được thị trường. Tháng 9/2008 Cơng ty cổ

phần hóa dầu và nhiên liệu sinh học dầu khí( PVB) cung cấp xăng E5 sản xuất từ
ethanol sinh học nhập khẩu từ Brazil cho 50 taxi ở Hà Nội nhưng sau đó bị đình chỉ vì
Việt Nam chưa có tiêu chuẩn xăng sinh học.Việc tỏ chức trồng ngun liệu khơng có sự
tham gia chỉ đạo của các cơ quan quản lý nhà nước nên cũng chưa mang lại kết quả. 


Ngày 20/11/2007, Thủ Tướng Chính Phủ đã chính thức phê duyệt “Đề án phát triển
nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025”, trong đó đưa ra mục tiêu
đến 2010 sản xuất 100.000 tấn xăng E5/năm và 50.000 tấn B5/năm, đảm bảo 0,4%
nhu cầu nhiên liệu cả nước và đến năm 2025 sẽ có sản lượng hai loại sản phẩm này đủ
đáp ứng 5% nhu cầu thị trường nội địa. Đề án cũng đưa ra 6 giải pháp quan trọng
nhằm phát triển năng lượng sinh học và kiến lập thị trường để đưa ngành này từng
bước hội nhập với thế giới.


Để
thực
hiện chiến lược
này,
PetroVietNam dự kiến từ 2011 đến 2015
sẽ đưa 3 nhà máy ethanol sinh học ở
Quảng Ngãi, Phú Thọ, Bình Phước vào
hoạt động với tổng cơng suất 230.000
tấn/năm và từ sản phẩm này sẽ pha
thành nhiên liệu E5-E10, đáp ứng
khoảng 20% tổng nhu cầu tiêu thụ xăng
sinh học cả nước. Từ năm 2008 đến nay
Việt Nam đã có 4 dự án sản xuất
ethanol sinh học từ sắn lát hoặc rỉ
đường để trộn với xăng thành gasohol.

Mẻ cồn đầu tiên của Công ty cổ phần
Đồng Xanh (Quảng Nam) đạt 120.000
lit/ngày đã ra lị vào tháng 10/2009,
góp phần đưa tổng sản lượng cồn của
Việt Nam trong năm này đạt 50 triệu
lit/năm. Tuy nhiên giá cồn trên thị
trường trong nước đã tăng từ 5000
đồng/lit năm 2001 lên 13.000 đồng/lit
năm 2010, trở thành cao hơn giá bán


III.TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA XĂNG SINH HỌC
 Xăng sinh học trong tiếng Anh được gọi là gasohol hoặc biogasoline để
phân biệt với gasoline (xăng thông thường), được tạo ra bằng cách phối
trộn cồn sinh học ethanol khan (anhydrous ethanol) với xăng thông
thường theo một tỉ lệ nhất định, trong đó xăng E5 gồm 5% ethanol và 95%
xăng thơng thường, cịn xăng E10 có 10% ethanol. Xăng sinh học từ E5
đến E25 được gọi là hỗn hợp ethanol thấp, từ E30 đến E85 là hỗn hợp
ethanol cao. E100 là Ethanol nguyên chất sau khi sản xuất
 Gọi là xăng sinh học vì cồn sinh học ethanol (cịn gọi là rượu ngũ cốc hay
rượu ethyl, rượu êtylic, cơng thức hóa học là C2H5OH) dùng để phối trộn
xăng được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ
như tinh bột, cellulose, lignocellulose, thường là từ các loại ngũ cốc như
ngơ, lúa mì, đậu tương hoặc từ vỏ cây, bã mía,...


 Ethanol được trộn vào xăng có vai trị như một loại phụ gia nhiên liệu
pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol hay chì hoặc các phụ gia
khác được trộn vào xăng để tăng chỉ số octane và giúp động cơ có thể
hoạt động được tốt hơn, bền hơn. Xăng được nén ở trong xi-lanh động

cơ xe ô tô và xe máy trước khi đốt, xăng càng được nén mạnh thì động
cơ càng dễ đạt cơng suất cao, tuy nhiên nếu nén mạnh quá mà chưa
kịp đốt thì xăng có thể tự kích nổ và bốc cháy, gây hại cho động cơ. Chỉ
số octane (RON - Research Octane Number) vừa giúp nén xăng tốt hơn
vừa giúp tăng khả năng chống tự kích nổ của xăng, do đó ngành cơng
tìmvới
kiếm
gia để
gia bản
tăngthân
chỉ số
 nghiệp
Ethanol xăng
khơngln
giống
các các
phụ phụ
gia khác
ở chỗ
nó octane
có thể cho
xăng.
được xem như một loại nhiên liệu, với chỉ số octane lên tới 109
(xăng thông thường chưa trộn phụ gia có chỉ số octane khoảng 70,
xăng A92 có RON là 92), về lý thuyết có thể thay thế hồn tồn
xăng thơng thường, tuy nhiên động cơ phải được thiết kế phù hợp
với loại nhiên liệu này. Tên gọi gasohol cũng dùng để chỉ xăng pha
cồn tỉ lệ thấp và không phải là nhiên liệu thay thế. Các hỗn hợp từ
E85 trở lên mới được coi là nhiên liệu thay thế.

Hiện tại, xăng sinh học có tỉ lệ ethanol
cao nhất là 85%. Các loại xe có thể sử
dụng xăng E85 được gọi là flex fuel
vehicles (FFVs) – xe nhiên liệu hỗn hợp,
hoặc có thể gọi là ơ tơ nhiên liệu hỗn hợp
do các động cơ loại này thường thấy trên
ô tơ. Những cảm biến và chương trình đặc
biệt trong máy tính của động cơ sẽ kiểm
sốt lượng cồn trong nhiên liệu và điều
chỉnh tỉ lệ phun nhiên liệu sao cho phù
hợp. Xe này có thể chạy các loại xăng từ
E5-E85, ngoại trừ các thay đổi trong hệ
thống động cơ và cách xử lý nhiên liệu thì
xe này khơng khác gì các xe chạy xăng
thơng thường khác. Dịng xe chạy xăng
ethanol thuần túy (neat ethanol vehicle)
E100 hoặc ethanol chưa khan nước cũng
có, nhưng hiếm hơn


ỨNG DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG
Động cơ sử dụng xăng e5 có cấu tạo và nguyên lý làm việc giống như
động cơ truyền thống mà không cần phải cải tiến động cơ
I. HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ XĂNG E5 SỬ DỤNG BỘ CHẾ HÒA KHI
Nguyên lý hoạt động của bộ chế hồ khí
được thể hiện trên hình. Nó bao gồm
một buồng chứa xăng thường gọi là
buồng phao, các đường dẫn xăng và

các đường dẫn khí, họng khuyếch tán
và các van điều khiển (bướm ga, bướm
khí).Bộ phận cơ bản của bộ chế hồ khí
là họng khuyếch tán (cịn gọi là buồng
hồ khí), nó cấu tạo như một đoạn ống
bị thắt lại ở đoạn giữa (venturi). Chính
ở đoạn này người ta bố trí ống phun
của đường xăng chính.


Khi động cơ hoạt động, (bướm ga và bướm
khí đều mở) khơng khí bị hút vào từ phía
trên, đi qua họng khuyếch tán. Tại đây, do
tiết diện lưu thông bị thu hẹp lại, tốc độ của
dịng khí tăng lên làm áp suất giảm xuống
tạo độ chân không hút nhiên liệu từ trong
buồng phao qua đường xăng chính và phun
ra dưới dạng tia. Như vậy, xăng bị phun vào
dịng khí có tốc độ cao, hồ trộn với khơng
khí và bay hơi để tạo thành hỗn hợp khí
cháy. Tuy nhiên, do thời gian tạo hỗn hợp ở
đây quá ngắn nên vẫn còn một lượng xăng
nhất định chưa kịp bay hơi. Để tạo được hỗn
hợp khí cháy hồn chỉnh thì cần phải tạo
điều kiện tốt để lượng xăng còn lại này bay
hơi nốt trước khi bugi phát tia lửa điện (sử
dụng xăng dễ bay hơi, xấy nóng xăng và
khí nạp, tạo mặt thống và áp suất thấp
trên đường ống hút để các giọt nhiên liệu

Chế độ khởi động . Khi khởi động
động cơ ở trạng thái nguội, điều kiện
tạo hỗn hợp khí cháy khó khăn hơn
nhiều. Thứ nhất là vì lúc này, trục khuỷu
động cơ quay với tốc độ rất chậm (~
100 v/ph) bởi vậy độ chân không trong
họng khuyếch tán rất nhỏ. các bướm ga
và bướm khí đều đóng và vì vậy mà độ
chân khơng trong bộ chế hồ khí lúc
này rất lớn mặc dù số vòng quay của
động cơ là rất nhỏ. Xăng được hút qua
cả đường xăng chính và đường xăng
khơng tải, trong khi đó khơng khí chỉ
được đi qua gíclơ khí của đường khơng
tải và qua một van nhỏ trên bướm khí.
Nhờ đó mà hỗn hợp khí cháy cấp vào
các xi lanh


Chế độ không tải Ở chế độ này, chỉ cần
cấp một lượng xăng rất nhỏ đủ để duy trì
cho động cơ hoạt động ổn định với số
vòng quay thấp nhất. Lúc này, bướm ga
gần như đóng hồn tồn cho nên ở phía
trên bướm ga độ chân khơng hầu như
khơng cịn nữa và vì vậy đường xăng
chính khơng hoạt động. Ngược lại, phía
dưới bướm ga độ chân khơng lại rất lớn
và tại đây người ta bố trí lỗ phun của

đường xăng không tải. Xăng được phun ra
từ đường xăng không tải


Chế độ tồn tải. Đường xăng chính được
thiết kế theo chế độ tiết kiệm nhiên liệu,
nó ln ln cấp hỗn hợp loãng ( > 1)
cho động cơ. Do vậy, khi cần phát huy
hết cơng suất của động cơ thì cần phải có
đường xăng bổ xung để tạo hỗn hợp cháy
đủ đậm đặc đáp ứng cho yêu cầu tải ở
chế độ này. Đường xăng bổ xung này (còn
được gọi là đường xăng làm giàu hỗn hợp
cháy) bao gồm một van thường được
đóng chặt bởi lị xo, một giclơ và một
đường dẫn tới hồ vào đường xăng chính.


Chế độ mở bướm ga đột ngột. Khi
bướm ga mở đột ngột, lượng khơng khí đi
qua họng khuyếch tán cũng đột ngột tăng
theo, nhưng lượng xăng cấp qua đường
xăng chính lại tăng chậm hơn, do quán
tính của chất lỏng cũng như sức cản thuỷ
lực trong đường dẫn. Vì vậy hỗn hợp khí
cháy trở nên rất lỗng và làm tụt hẳn
cơng suất của động cơ, thậm chí có thể
gây dừng máy. Để tránh hiện tượng này
và đảm bảo cho động cơ có thể tăng cơng
suất kịp theo tốc độ mở của bướm ga, bộ

chế hồ khí được trang bị một bơm gia
tốc


II. XĂNG E5 SỬ DỤNG TRÊN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ



 Hệ thống phun xăng điện tử rất phức tạp và gồm nhiều bộ phận hợp
thành. Ta có thể chia EFI ra thành 3 hệ thống nhỏ: hệ thống điều khiển
điện tử, hệ thống nhiên liệu và hệ thống nạp khí. Ngun lý hoạt
động của hệ thống có thể được thể hiện dưới dạng sơ đồ khối như trên
hình
Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh gạt qua bình lọc nhiêu
liệu để lọc sách các tạp chất sau đó tới bộ giảm rung, bộ phận này có nhiệm vụ hấp
thụ các dao động nhỏ của nhiên liệu sự phun nhiện liệu gây ra. Sau đó qua ống
phân phối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất của
dòng nhiên liệu và giữ cho nó ln ổn định. Tiếp đến nhiên liệu được đưa tới vòi
phun dưới sự điều khiển của ECU vòi phun sẽ mở ra nhiên liệu được phun vào
buồng cháy để động cơ hoạt động. nhiên liệu thừa sẽ được đưa theo đường hồi trở
về bình nhiên liệu. Các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào ống nạp tùy theo các tín
hiệu phun của ECU. Các tín hiệu phun của ECU sẽ được quyết định sau khi nó
nhận được các tín hiệu từ các cảm biến và nhiên liệu sẽ được ECU điều chỉnh phù
hợp với tình trạng hoạt động của động cơ.


Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển điện tử là đảm bảo hỗn hợp khí
cháy có tỷ lệ lý tưởng (15:1). Bộ phận chính của hệ thống điều khiển
điện tử là bộ Điều khiển trung tâm (ECU), nó nhận thơng tin từ các
cảm biến (nhiệt độ nước, nhiệt độ khí nạp, vị trí bướm ga, tín hiệu khởi

động và cảm biến ơ xy) cùng với tín hiệu đánh lửa và thơng tin từ bộ
phận đo lượng khí nạp. Sau khi xử lý các tín hiệu thu được ECU sẽ phát
tín hiệu điều khiển vịi phun (thơng tin về thời điểm phun và lượng
phun). Nhờ đó mà lượng nhiên liệu phun vào ln ln tỷ lệ với lượng
khí
Hệ nạp.
thống nạp khí bắt đầu từ một bộ lọc khí, sau khi đi qua nó khơng
khí được lọc sạch và được dẫn qua một bộ đo lưu lượng khí nạp (lưu
lượng kế hoặc cảm biến đo lưu lượng) rồi đi qua bướm ga, đi tiếp tới
buồng khí và đi vào cụm ống nạp của động cơ. Tại đây, nhiên liệu được
phun vào, hoà trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp rồi được hút vào
các xi lanh


Hệ thống nhiên liệu bao gồm một bơm điện, nó hút xăng từ thùng
chứa và đẩy vào hệ thống qua một bầu lọc. Như vậy, khi động cơ hoạt
động, trong đường ống phân phối nhiên liệu tới các vòi phun luôn luôn
thường trực một áp suất khôg đổi (khoảng 2,5  3 kG/cm2), đây cũng
chính là áp suất phun. Khi nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU, van
điện mở và nhiên liệu được phun vào trong đường ống nạp. Để giữ áp
suất ổn định trên đường ống nhiên liệu cấp tới các vịi phun, người ta bố
trí một van điều áp. Ngồi ra đường ống nhiên liệu cịn được nối tới vịi
phun khởi động nguội bố trí trong buồng khí nạp. Tín hiệu điều khiển
vịi phun này được lấy từ công tắc báo khởi động nguội. Công tắc này
đặt trong áo nước của xi lanh và đóng, mở tuỳ theo nhiệt độ nước.


ƯU ĐIỂM CỦA XĂNG E5 SO VỚI NHIÊN
LIỆU HÓA THẠCH
 Trị số oc-tan cao: Do cồn sinh học đơn chất có trị số oc-tan cao (RON =

109) nên khi pha vào xăng nguyên chất sẽ giúp tăng trị số oc-tan cho hỗn
hợp nhiên liệu. Đối với quá trình đốt cháy nhiên liệu của động cơ xe khi
chúng ta vận hành, chính trị số oc-tan này giúp làm tăng hiệu suất cháy,
giảm hiện tượng kích nổ, làm cho động cơ vận hành êm hơn và tăng tuổi
thọ cho động cơ
 Giảm phát thải khí CO và hidro cacbon (HC): trong các kết quả nghiên
cứu của phịng thí nghiệm động cơ đốt trong, động cơ sử dụng xăng sinh
học E5 tạo ra rất ít khí thải CO và HC, ít hơn hẳn các loại xăng thông
dụng như A92 và A95 tới 20%. Chính vì vậy, xăng sinh học có thể được
coi là thân thiện với môi trường. Với hàm lượng ôxy cao hơn xăng thơng
dụng, q trình cháy trong động cơ diễn ra triệt để hơn, tăng công suất,
giảm tiêu hao nhiên liệu, và là cơ sở tạo ra ít khí thải độc hại CO và HC.
 


 Thân thiện với môi trường và khả năng tái sinh: Vì xăng sinh học là loại nhiên liệu
được chế xuất từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật nên nó là sản phẩm hồn
tồn thân thiện với mơi trường và các nhiên liệu này hồn tồn có khả năng tái sinh.
 Giảm sự lệ thuộc vào năng lượng hóa thạch: Sử dụng xăng sinh học sẽ giảm sự lệ
thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch, bổ sung nguồn nhiên liệu thiếu hụt, giảm
lượng xăng dầu nhập khẩu, đảm bảo an ninh năng lượng. Ước tính, nếu Việt Nam sử
dụng toàn bộ xăng E5 trong năm 2012 sẽ giảm nhập khẩu gần 300.000m3 xăng,
tương đương với khoảng 200 triệu USD.
 Phát triển kinh tế xã hội địa phương: Sử dụng xăng sinh học giúp đóng góp vào phát
triển kinh tế - xã hội của các cộng đồng địa phương và các ngành kinh tế đang phát
triển do nhu cầu thu mua nguyên liệu thô cho sản xuất xăng sinh học tạo ra việc làm
mới và thu nhập cho nông dân.


NHƯỢC ĐIỂM CỦA XĂNG E5 SO VỚI

NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH
 Tăng phát thải CO2 và NOx: như đã nói, quá trình cháy khi sử dụng xăng sinh
học được cải thiện, dẫn tới một hậu quả không mong muốn là sự tăng hàm
lượng CO2 do tăng lượng nhiên liệu được đốt cháy hồn tồn. Tuy nhiên, có giả
thiết cho rằng nếu xét đến chu trình kín của CO2 có kể đến phần CO2 được hấp
thụ bởi các loại cây nguyên liệu để chế tạo ethanol thì tổng lượng CO 2 gây hiệu
ứng nhà kính khi sử dụng xăng sinh học sẽ giảm xuống so với xăng truyền thống.
hậu quả khác là sự tăng phát thải khí NO .
 Một
Giá thành cao: Việc sản xuất và kinh doanhx NLSH tại Việt Nam đang ở giai
đoạn khởi đầu nên giá thành sản xuất còn cao và phụ thuộc rất nhiều vào giá
nguyên liệu đầu vào của nông dân. Các doanh nghiệp tiên phong sản xuất,
phân phối xăng sinh học chưa có mạng lưới phân phối ổn định, quy mơ kinh
doanh nhỏ nên các chi phí liên quan đến sản xuất và kinh doanh đều lớn


 Cạnh tranh giữa an ninh năng lượng và an ninh lương thực: các quốc gia đang
đầu tư mạnh vào việc sản xuất nhiên liệu sinh học thay thế nguồn dầu lửa đang ngày
một khan hiếm và giá cả tăng cao. Người ta đã tính được rằng, để lấp đầy khoảng
thiếu hụt xăng dầu từ năm 2001 đến 2007, tổng sản lượng ethanol trên toàn thế giới
đã tăng gấp 3 lần từ 18,5 tỷ lít lên đến 60 tỷ lít. Tương tự, tổng sản lượng dầu diesel
sinh học đã tăng gần gấp 10 lần từ 1 tỷ lít lên đến hơn 9 tỷ lít. Sự mâu thuẫn và cạnh
tranh giữa sản xuất năng lượng ethanol với nhu cầu ngũ cốc, cây lương thực, thực
phẩm đang diễn ra quyết liệt.