Το μέλλον των πετρελαιοκινητήρων γίνεται όλο και πιο αβέβαιο

του Θοδωρή Λιάγκα

Το πετρέλαιο αποτελεί αναμφίβολα ένα από τα πιο διαδεδομένα καύσιμα και βάση για πολλές μορφές ενέργειας. Τι είναι αυτό που κάνει τους πετρελαιοκινητήρες ξεχωριστούς και ποια η πραγματικότητα;

Τα επίπεδα απορρόφησης πετρελαίου από τους καταναλωτές σε όλο τον κόσμο είναι ιδιαίτερα υψηλά με κύρια παραδείγματα αυτά στον τομέα των μεταφορών. Κατά βάση οι πετρελαιοκινητήρες προσφέρουν καλύτερη οικονομία καυσίμου και ροπή στρέψης σε σύγκριση με τους κινητήρες βενζίνης. Ιδιαίτερα δημοφιλές στην Ευρώπη, το πετρέλαιο δημιούργησε μια ισχυρή καταναλωτική βάση τόσο σε μικρά αυτοκίνητα, ΙΧ και γενικά χαμηλού κυβισμού οχήματα όσο και σε οχήματα υψηλού κυβισμού, όπως φορτηγά, λεωφορεία, νταλίκες.

Παρ 'όλα αυτά, φαίνεται πως οι ημέρες του πετρελαίου είναι αριθμημένες. Γιατί συμβαίνει όμως αυτό και ποιες είναι οι πιθανές εναλλακτικές λύσεις σε περίπτωση αντικατάστασης του πετρελαίου;

Πολλά τα πλεονεκτήματα, πολλά και τα μειονεκτήματα όμως.

Πρόκειται ουσιαστικά για καύσιμο υδρογονανθράκων με αρκετά πλεονεκτήματα έναντι της βενζίνης. Έχει υψηλότερη ογκομετρική πυκνότητα ενέργειας από τη βενζίνη και χάρη στη χαμηλή μεταβλητότητα του, ο πετρελαιοκινητήρας μπορεί να λειτουργεί με σημαντικά υψηλότερες αναλογίες συμπίεσης χωρίς να υπάρχει κίνδυνος έκρηξης. Αυτά τα οφέλη επιτρέπουν στους κινητήρες diesel να παράγουν σημαντικά μεγαλύτερη ροπή από ό, τι οι βενζινοκινητήρες παρόμοιου μεγέθους και μπορούν να προσφέρουν κέρδη οικονομίας καυσίμου άνω του 15%.

Από την άλλη μεριά, το πετρέλαιο παρουσιάζει σαφώς και κάποια αρκετά σημαντικά μειονεκτήματα. Οι κινητήρες diesel είναι συνήθως «φτωχοί» όσον αφορά την αναλογία ισχύος/βάρους, καθώς ο υψηλός λόγος συμπίεσης και η ροπή τους απαιτούν βαρύτερα υλικά για την κατασκευή τους. Το σημαντικότερο πρόβλημα του πετρελαιοκινητήρα, ωστόσο, είναι οι εκπομπές του. Παρά την αυξημένη απόδοση καυσίμου, η παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα από έναν κινητήρα diesel είναι συχνά πολύ χειρότερη από αυτή ενός συγκρίσιμου κινητήρα βενζίνης. Επιπλέον, η «κακή» καύση του πετρελαιοκινητήρα οδηγεί στην παραγωγή υψηλών επιπέδων οξειδίων του αζώτου (NOx), τα οποία έχουν σημαντικές αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Παράλληλα ελλοχεύει ο κίνδυνος μόλυνσης από σωματίδια, τα οποία είναι υπεύθυνα για αναπνευστικά προβλήματα στους ανθρώπους. Οι κινητήρες diesel κατατάσσονται σημαντικά χειρότεροι σε σχέση με τους κινητήρες βενζίνης στις παραπάνω περιπτώσεις. Έπειτα από αποτελέσματα μελετών αλλά και ακτιβιστικές ενέργειες έχουν αρχίσει να υπάρχουν αμφιβολίες για την κατασκευή πετρελαιοκινητήρων. Ήδη μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες, όπως η Toyota, κατασκευάζουν αποκλειστικά βενζινοκινητήρες ή υβριδικά αυτοκίνητα, τα οποία παρατηρείται ότι γίνονται όλο και πιο διαδεδομένα, δίνοντας άμεσο τέλος στους κινητήρες καύσης diesel.

Η πορεία του πετρελαιοκινητήρα

Το diesel ξεκίνησε περίφημα και η χρήση-κατανάλωση του εκτοξεύθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 2000, όπου οι αυτοκινητοβιομηχανίες βελτίωσαν σημαντικά την οικονομία καυσίμου. Αλλά ας εξετάσουμε τα γεγονότα λίγο από την αρχή. Το πρόβλημα των NOx μπορεί να επιλυθεί με τη χρήση επιλεκτικής καταλυτικής μείωσης, αλλά αυτό σηματοδοτεί ολοένα και αυξανόμενο κόστος για τους κατασκευαστές και την απόδοση που ιδανικά θα επιθυμούσε ο οδηγός.

Διαταραχή στην παγκόσμια αγορά παρατηρήθηκε, όταν έρευνες που έγιναν, αποκάλυψαν ότι πολλά οχήματα από την Volkswagen Auto Group σκανδαλωδώς ξεπέρασαν το επιτρεπόμενο όριο εκπομπών. Μεταξύ άλλων, τα αυτοκίνητα βρέθηκαν με διαφορετικά μίγματα καυσίμου/αέρα και καταλύτη καθαρισμού NOx, διαφορετικό από αυτό των συνθηκών δοκιμής, παρέχοντας περισσότερη ισχύ, αλλά φυσικά σε βάρος δραματικά αυξημένων εκπομπών. Ξαφνικά, εκατοντάδες χιλιάδες πετρελαιοκίνητα οχήματα της εν λόγω εταιρίας υποβλήθηκαν σε ανακλήσεις και εξαγορές. Τα ανακληθέντα οχήματα υποβλήθηκαν σε τροποποιήσεις στο λογισμικό διαχείρισης κινητήρα, γεγονός που βελτίωσε τις εκπομπές με κόστος οικονομίας και απόδοσης. Σχεδόν σε μια μέρα, ο αγοραστής έμαθε ουσιαστικά ότι το diesel δεν ήταν το οικολογικό καύσιμο για το οποίο προοριζόταν. Οι πετρελαιοκινητήρες θεωρήθηκαν ξαφνικά «βρώμικοι» και χαρακτηρίστηκαν ως ρυπογόνα οχήματα στο κέντρο ενός μεγάλου διεθνούς σκανδάλου.

Οι αυτοκινητοβιομηχανίες ασχολούνται ακόμα με την εικόνα του πετρελαίου, η οποία παραμένει ακόμα τσαλακωμένη. Κράτη, όπως η Γαλλία και η Αγγλία, είναι ήδη σε τροχιά για να απαγορεύσουν τα πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα από τους δρόμους, ενώ στη Γερμανία προσφέρουν οικονομικά κίνητρα για να ενθαρρύνουν τους ιδιοκτήτες των οχημάτων με υψηλό αριθμό ρύπων να αλλάξουν τα αυτοκίνητά τους με νέα, περισσότερο φιλικά προς το περιβάλλον οχήματα.

Φυσικά και υπάρχουν λύσεις στο πρόβλημα, όμως είναι αρκετές για να βελτιώσουν το πρόβλημα;

Στην προσπάθεια για φιλικές προς το περιβάλλον μηχανές diesel παρατηρήθηκαν κάποιες επιπλοκές. Στην εύρεση νέων αυστηρότερων προδιαγραφών για τις εκπομπές ενός κινητήρα diesel, οι αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν εφαρμόσει νέες τεχνολογίες, παρόμοιες με την εισαγωγή καταλυτικών μετατροπέων σε βενζινοκινητήρες. Πολλά οχήματα διαθέτουν τώρα ένα φίλτρο σωματιδίων diesel (DPF) για να βοηθήσουν στη μείωση των εκροών σωματιδίων. Αυτά τοποθετούνται στην εξάτμιση και συλλαμβάνουν τα σωματίδια από τη διαδικασία καύσης. Με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα φίλτρα αρχίζουν να φράσσονται με αιθάλη, αυξάνοντας τη συγκέντρωσή τους στο σύστημα εξάτμισης και μειώνοντας την απόδοση του κινητήρα. Όταν συμβεί αυτό, το φίλτρο πρέπει να «καθαρισθεί» και ακολουθείται μια διαδικασία στην οποία η θερμοκρασία των καυσαερίων αυξάνεται ώστε να καεί η αιθάλη. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί παθητικά κατά τη διάρκεια μεγάλης ταχύτητας οδήγησης, οδηγώντας για παράδειγμα σε αυτοκινητόδρομο με 3η σχέση και 90km/h για απόσταση ίση των 10km (οδηγίες κατασκευαστή Toyota). Η διαδικασία αυτή αναφέρεται ως ενεργή αναγέννηση, όπου εισάγεται επιπλέον καύσιμο στο καυσαέριο ή ο κινητήρας λειτουργεί σε υψηλές στροφές ενώ είναι σταθερός για κάποιο χρονικό διάστημα. Σε αστικά περιβάλλοντα τα αυτοκίνητα οδηγούνται όμως σε συχνή στάση και εκκίνηση με αποτέλεσμα να συσσωρεύονται πολλά σωματίδια στην εξάτμιση μιας και το όχημα λειτουργεί σε λιγότερο από 2.000 στροφές τις περισσότερες ώρες χρήσης. Συνεπώς για κάποιον που κινείται αποκλειστικά εντός πόλεως, τα φίλτρα DPF έχουν αποδειχθεί προβληματικά στην πράξη. Ειδικά για πολλούς που ζουν σε περιοχές μεγάλων πόλεων (Αθήνα, Θεσσαλονίκη) με υψηλή κίνηση, η χρήση DPF σε πετρελαιοκίνητους κινητήρες είναι ανέφικτοι, καθώς ο κινητήρας αναγκάζεται να εκτελεί τακτικά ενεργούς κύκλους αναγέννησης για να αντισταθμίσει την έλλειψη μιλίων οδικής κυκλοφορίας. Δυστυχώς λόγω της έλλειψης ορθής επικοινωνίας από τους αντιπροσώπους, πολλοί ιδιοκτήτες αγνοούν πλήρως αυτό το ζήτημα των σύγχρονων αυτοκινήτων diesel, με τελικό αποτέλεσμα φραγμένα DPF.

Η πραγματικότητα

Παρά τα ελαττώματά του, το diesel εξακολουθεί να έχει τους φανατικούς οπαδούς του. Οι οδηγοί αυτοί λατρεύουν τη δύναμη της ροπής ενός ισχυρού πετρελαιοκινητήρα. Οδηγοί βαρέων οχημάτων αλλά και οδηγοί που διανύουν πολλά μίλια δεν αλλάζουν τον πετρελαιοκινητήρα, όχι μόνο για την εξοικονόμηση χρημάτων αλλά και τη δυνατότητα υψηλής ροπής στρέψης που προσφέρουν.

Το μέλλον του diesel βρίσκεται σε κίνδυνο. Η ώθηση για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα φαίνεται να επηρεάζει όλα τα ορυκτά καύσιμα. Ωστόσο, το diesel, με την υψηλή παραγωγή ΝΟx, σωματιδίων και CO2, φαίνεται να αποτελεί την απαρχή ενός τέλους για πολλά ακόμα ρυπογόνα ορυκτά καύσιμα. Οι προσπάθειες για τον καθαρισμό των κινητήρων diesel έχουν οδηγήσει σε μη αξιόπιστα αποτελέσματα για τους κατασκευαστικές εταιρίες αυτοκινήτων. Με τα ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα να κερδίζουν γρήγορα σημαντικό μερίδιο αγοράς, αλλά και εναλλακτικές λύσεις, όπως το υδρογόνο να ανταγωνίζονται το diesel ως καύσιμη ύλη, το μέλλον του τελευταίου δείχνει όλο και πιο αβέβαιο. Ήδη ευρωπαϊκές και ασιατικές χώρες σχεδιάζουν να καταργήσουν πλήρως τα πετρελαιοκίνητα οχήματα.

Εν κατακλείδι, σε ένα ήδη επιβαρυμένο περιβάλλον, με εκατοντάδες οικολογικές καταστροφές ανά τον χρόνο και με τους νόμους περί προστασίας του περιβάλλοντος να γίνονται όλο και πιο αυστηροί, οι αυτοκινητοβιομηχανίες δεν φαίνονται πρόθυμες να κάνουν τις απαραίτητες επενδύσεις για να ωθήσουν την τεχνολογία νέων εξελιγμένων κινητήρων diesel, αναζητώντας έτσι νέες τεχνικές και μεθόδους με στόχο αφενός την υψηλή απόδοση και αφετέρου την προστασία του περιβάλλοντος.