หากจะมีการใช้ ED95 ในประเทศไทย คุณภาพเชื้อเพลิง ควรระวังเรื่องใด ?

หากจะมีการใช้ ED95 ในประเทศไทยคุณภาพเชื้อเพลิงควรระวังเรื่องใด? รศ.ดร. วีระศักดิ์ อุดมกิจเดชา ผู้อำนวยการศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ ฝ่ายควบคุมคุณภาพเชื้อเพลิง โครงการสาธิตการใช้รถโดยสารขนาดใหญ่ที่ใช้เอทานอลเป็นเชื้อเพลิง KMUTT Energy Forum ครั้งที่ 6 “รถโดยสารประจำทางของไทย ควรใช้พลังงานทดแทนอย่างไร?” วันศุกร์ที่ 5 เมษายน 2556 เวลา 10.30 - 12.00 น.

ประเด็นการศึกษาและวิธีการทดลองประเด็นการศึกษาและวิธีการทดลอง • ประเด็น • คุณสมบัติของเอทานอลในสวีเดนแตกต่างจากเอทานอลที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในประเทศไทย จะใช้แบบไหน? • สารเติมแต่งต้องนำเข้าตลอดไหม? มีตัวเทียบเคียงหรือไม่? • ภูมิอากาศของไทยที่ร้อนชื้น จะส่งผลต่อการใช้งาน ED95 หรือไม่? • วิธีการทดลอง • เปรียบเทียบคุณสมบัติของเอทานอลระหว่างสวีเดนและไทย • ศึกษาความเป็นไปได้ • ในการนำเอทานอลไร้น้ำ (anhydrous ethanol 99.5%) ทดแทนเอทานอลมีน้ำ (hydrous ethanol 95%) มาผลิตเป็นเชื้อเพลิง ED95 • ในการใช้สารเติมแต่งชนิดอื่น • ทดสอบคุณสมบัติเชื้อเพลิง ED95 ระหว่างการใช้งาน (shelf-life testing)

Different values Additional requirement Scania vs. DOEB specification for ethanol fuel base

สารเติมแต่งที่มีการใช้และทดสอบในอดีตถึงปัจจุบัน • ชนิดของสารเติมแต่ง • Glycerol ethoxylate [1] • Polyethylene glycol [2-3] • Diethyl ether [4] • Isopropyl nitrate [2] • Bio-diesel (Methyl ester) [5] • การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของสารเติมแต่ง • คุณสมบัติที่ใช้ benchmark • ผลของการใช้เอทานอล 99.5% vs. 95% • ผลของ shelf-life/storage [1] SEKAB BioFuels & Chamicals AB, “Safety Data Sheet – Addtive ED95” [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 E95/S/5/L • ตัวแปร • 3 ชนิดสารเติมแต่ง • Commercial Sekab (S), • Glycerol Ethoxylate (GE) • Fatty Acid Methyl Ester (FAME) • เฉพาะสารเติมแต่งเทียบเคียง (GE & FAME) ปรับเปลี่ยน 3 สัดส่วน • Glycerol Ethoxylate (GE): 5, 10 และ 15% • Fatty Acid Methyl Ester (FAME): 15, 20 และ 25% • สำหรับสารเติมแต่งเชิงพาณิชย์ (S) ใช้สัดส่วนตามที่แนะนำ • ทดลองใช้เอทานอลไร้น้ำ (anhydrous ethanol) มาผสม • เก็บตัวอย่างจากสถานีจ่าย (Fuel station: F) • เก็บตัวอย่างจากในห้องปฏิบัติการ (Laboratory: L) • ติดตามวัดคุณสมบัติ 4 ตัว • ค่าความหนาแน่น : มีผลต่อการกระจายตัวของเชื้อเพลิงที่ฉีดในกระบอกสูบ • ค่าน้ำ : เพื่อดูผลของความชื้นในบรรยากาศ หากเชื้อเพลิงมีค่าน้ำเพิ่มขึ้น อาจจะทำให้เสื่อมสภาพได้ • ค่าความเป็นกรด : เพื่อป้องกันปัญหาการกัดกร่อนในวัสดุที่สัมผัสเชื้อเพลิงได้ • ค่าการนำไฟฟ้า : เป็นการวัดสารประกอบนินทรีย์ (ทั้ง cation & anion) ที่เกิดจากการเสื่อมสภาพของเชื้อเพลิง ซึ่งสารเหล่านี้บางตัวมีคุณสมบัติกัดกร่อน

กรณีทดสอบ และมาตรฐานการวัด conductivity density water acidity

Ethanol & additives Week 0 Week 10

S: SEKAB GE: Glycerol Ethoxylate ME: BDF ผลการวัด (0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 สัปดาห์) Density Water content etOH diesel etOH 99.5% etOH 99.5% etOH etOH Acidity Conductivity

S: SEKAB GE: Glycerol Ethoxylate ME: BDF ผลการวัด (0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 สัปดาห์) Density Water content • ค่าความหนาแน่น (density) และค่าน้ำ (water content) อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ตลอด 10 สัปดาห์ ยกเว้นตัวอย่างที่ใช้เอทานอลไร้น้ำ (99.5% anhydrous ethanol)ที่มีค่าน้ำต่ำมาก • เอทานอลทั้งที่มีน้ำ (95% hydrous ethanol) และไม่มีน้ำ (99.5% anhydrous ethanol) ไม่มีปัญหาเรื่องการดูดซับความชื้นในอากาศ etOH diesel etOH 99.5%

ค่าความเป็นกรด (acidity) อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ยกเว้น ตัวอย่างที่ใช้เอทานอลไร้น้ำ (99.5% anhydrous ethanol)ที่มีค่าเกินเกณฑ์มาเล็กน้อย ค่าการนำไฟฟ้า (electrical conductivity) ของตัวอย่างที่ใช้สารเติมแต่งเทียบเคียง (GE & ME) มีค่าต่ำ อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ ของตัวอย่างที่ใช้สารเติมแต่ง Sekab มีค่าสูงขึ้นหลังจากสัปดาห์ที่ 6ทั้ง E95 & E99.5 อาจเป็นเพราะการเสื่อมสภาพของสารเติมแต่งที่ก่อให้เกิดสารประกอบอนินทรีย์ S: SEKAB GE: Glycerol Ethoxylate ME: BDF ผลการวัด (0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 สัปดาห์) Both E95 & E99.5 etOH 99.5% etOH etOH Acidity Conductivity

ข้อสรุปฝ่ายควบคุมคุณภาพเชื้อเพลิง (1) • คุณภาพเชื้อเพลิง ED95 ระหว่างการใช้งาน (shelf-life testing) • ค่าความหนาแน่น (density) และค่าน้ำ (water content) อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ในระยะเวลาการเก็บ 10 สัปดาห์ • ค่าความเป็นกรด (acidity) อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ยกเว้นตัวอย่างที่ใช้เอทานอลไร้น้ำ (99.5% anhydrous ethanol) ที่มีค่าเกินเกณฑ์มาเล็กน้อย • ค่าการนำไฟฟ้า (electrical conductivity) ของตัวอย่างที่ใช้สารเติมแต่ง Sekab มีค่าสูงขึ้นหลังจากสัปดาห์ที่ 6 ทั้ง E95 & E99.5 อาจเป็นเพราะการเสื่อมสภาพของสารเติมแต่งที่ก่อให้เกิดสารประกอบ อนินทรีย์ • ศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ • สารเติมแต่งเทียบเคียงเพื่อผลิตเชื้อเพลิง ED95 • สารเติมแต่ง GE และ ME มีความเป็นไปได้ในการนำมาใช้ แต่ต้องพิจารณาปัจจัยอื่นควบคู่กันไป • เอทานอลไร้น้ำ (99.5%) ทดแทนเอทานอลมีน้ำ (95%) ในการผลิตเชื้อเพลิง ED95 สามารถทำได้แต่ • อาจทำให้ค่าความเป็นกรด (acidity) สูงกว่าเกณฑ์เล็กน้อย • อาจทำให้ค่าการนำไฟฟ้า (conductivity) สูงขึ้นหลังจากสัปดาห์ที่ 6

ข้อสรุปฝ่ายควบคุมคุณภาพเชื้อเพลิง (2) • อย่างไรก็ตามเกณฑ์ที่ใช้เปรียบเทียบเป็น specs เอทานอลก่อนผสมสารเติมแต่ง ที่ทาง Scania แนะนำ (ยังไม่มี spec ของ finished fuel ED95) • จากการใช้รถ ED95 มากว่า 20 ปีในสวีเดน ทางบริษัท Scania ไม่แนะนำให้ใช้เอทานอลไร้น้ำ(anhydrous ethanol) เพราะ • เอทานอล 99.5% ส่งผลให้เกิดฟองอากาศในปั๊มเชื้อเพลิง • เอทานอล 99.5% ส่งผลให้เกิด coatings and deposits ในระบบเชื้อเพลิง • เอทานอล 99.5% ส่งผลให้อุณหภูมิการเผาไหม้สูงขึ้น ซึ่งทำให้เกิด NOx มากขึ้น • หากมีการใช้ ED95 ในประเทศ ควรคำนึงถึง • การเสื่อมสภาพของสารเติมแต่ง Sekab ต่อสภาพภูมิอากาศในประเทศ ที่อาจทำให้เกิดสารประกอบอนินทรีย์ ซึ่งทำให้ค่าการนำไฟฟ้า (conductivity) สูงขึ้นหลังจากสัปดาห์ที่ 6 • การกำหนดมาตรฐาน ethanol base และ/หรือ finished fuel ED95 ที่สอดคล้องกับสภาวะการใช้งานในประเทศ • กรอบระยะเวลาในการเก็บเชื้อเพลิงที่เหมาะสม เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพ

จบการนำเสนอ

หากจะมีการใช้ ED95 ในประเทศไทย คุณภาพเชื้อเพลิง ควรระวังเรื่องใด ?