Biologiset polttoaineet moottoripyörässä Takaisin etusivulle


Tätä osa-aluetta, muun muassa korvaavien polttoaineiden osalta, on käsitelty hyvin vähän niin harrastajien piirissä että poliitikkojen tai viranomaisten toimesta. Vaikkakin nykyinen poliittinen johto ei pidä biopolttoaineiden käyttöä kannatettavana, ainakaan toistaiseksi, tulee asia lähemmän tarkastelun alle ennemmin tai myöhemmin. Arvattavasti kuitenkin niin että yksi ajoneuvoryhmä, kaksipyöräiset, unohdetaan. Siksi pyrinkin nyt ottamaan hieman etuottoa aiheeseen.


Vaihtoehdot

Moottoripyörän rakenteesta johtuen, ja mikäli pitäydytään kuitenkin nykyisen moottoritekniikan puitteissa, voidaan vaihtoehdoista hylätä kaasumaisessa muodossa olevat polttoaineet suuren tilantarpeensa vuoksi. Nesteytettyjen kaasujen käytölle on olemassa parempia säilöntämenetelmiä mutta painesäiliöiden turvallisuus aiheuttanee hankaluuksia onnettomuustilanteessa. Kiinteistä polttoaineista ei liene toistaiseksi kunnollista sovellutusta mp käyttöön. Vaikka ratkaisuja on aiemmin aiheesta esitetty. Tarvitaan kuitenkin perä- tai sivuvaunu polttoaineen ja –laitteiston kuljettamiseen. Akkujen sekä polttokennotekniikan kehittyessä on tietysti sähkökäyttö mahdollista mutta se tarvitsee aivan oman voimantuottojärjestelmän syrjäyttämään polttomoottorin.

Toistaiseksi selkeämmäksi vaihtoehdoksi jää suhteellisten korkeiden lämpöarvojen omaavien polttonesteiden käyttö. Joitakin dieselkäyttöisiä moottoripyöriä on markkinoilla satunnaisesti näkynyt mutta niiden kehitystyö ei ole tuonut, ainakaan toistaiseksi, esille nykymotoristia tyydyttävää ratkaisua joten voinemme hylätä biodieselin vaihtoehtona.

Tunnetuista polttoainevaihtoehdoista jäljelle jäävät alkoholit, mm etanoli ja metanoli. Metanolia on käytetty moottoripolttoaineena jo pitkään, erityisesti kilpailutoiminnassa. Se on yksi varteenotettava vaihtoehto, vaikkakin jossain määrin myrkyllinen. Hieman alhaisemman lämpöarvon omaava etanoli, siis aivan se sama aine jota käytetään yleisesti juomasekoituksissa antamaan niille halutun maun ja ominaisuudet, sopii myöskin korvaavaksi polttoaineeksi ja on vähemmän myrkyllinen kuin bensiini. Sen hajoamistuotteet eivät kuormita luontoa merkittävästi varsinkaan nykyisiin fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna.


Käyttökokemuksia

Pari vuotta sitten Nesteen ja ST1:sen huoltoasemilla tankanneet saivat 95E-bensiinin mukana 3-5% etanolia sekoitettuna bensiiniin. Kokeilu tehtiin silloin valtoin veroavustuksella pudottamalla etanolin veroa siten että myydyn polttoaineen lopullinen hinta oli sama kuin ilmankin etanolia.

Tämä laaja kokeilu osoitti että nykyinen ajoneuvokalusto sietää ilman muutoksia miedon seossuhteen. Tätä runsaammin bensiiniin sekoitettuna etanolilla on syövyttäviä vaikutuksia. Erityisesti kumimateriaalit eli pääosin polttoainejärjestelmien tiivisteet ovat vaikutukselle alttiita. On kuitenkin yleisesti saatavilla tiivistemateriaalia joka kestää myös etanolin haitalliset vaikutukset.

Naapurimaassamme Ruotsissa on alkoholikäyttöisten ajoneuvojen osuus kasvanut verotuksen muutosten suosiollisella avustuksella todella laajaksi. Puhutaan jo kymmenistä tuhansista 85% etanoli-bensiini seoksella kulkevista autoista. Moottoripyöristä ei sielläkään puhuta mitään. Huhut tosin kertovat että etanoli-bensiiniseoksella kulkevilla autoilla olisi kovilla pakkasilla ongelmia. Lienee motoristiajattelun puitteissa pienehkö haitta. Sitä paitsi siirtyminen bensiinikäyttöön takaisin ei aiheuta näissä autoissa kuin sen että joutuu ostamaan kalliimpaa polttoainetta tankkiin. Myös muualla Euroopan alueella ollaan jo pitkällä autojen tekemisessä jo valmistusvaiheessa etanolikäytölle soveliaiksi. Brasiliassa on jo vuosikymmenet ajettu ruokosokeripohjaisella alkoholilla.


Soveltuvuus nykyiseen moottoripyörään

Edellä jo mainittiin että polttoainejärjestelmä on tehtävä etanolinkestäväksi. Kaasutinmoottorit kannattanee tässä vaiheessa unohtaa ja keskittyä polttoaineen epäsuoralla ruiskutuksella varustettuihin ratkaisuihin. Kaasutinmoottoritkin toki voidaan varustaa ruiskulla. Toteutus voidaan tehdä parilla tapaa: Eri polttoainelaadut sekoitetaan tankissa jo valmiiksi seokseksi ja siirretään polttoainejärjestelmän avulla sylintereihin muutettavaksi pyöriväksi liikkeeksi. Toinen tapa on jakaa polttoainesäiliö kahteen osaan jossa toisessa on etanoli ja toisessa bensiini. Bensiinillä moottori käynnistetään ja sitten siirrytään vaiheittain käyttämään, mahdollisesti jopa pelkkää etanolia, automatiikan ohjaamana.

Ensimmäinen seosjärjestelmä edellyttää että moottori on suunniteltu/muutettu juuri käytettävää seoslaatua silmällä pitäen puristussuhteeltaan oikeaksi. Tällöin polttoaineseossuhteen laajasti muuttaminen jälkikäteen ei onnistu. Tuo toinen tapa edellyttää hieman enemmän moottorin ulkopuolista tekniikkaa mutta soveltuu parhaiten jälkiasennettavaksi osaan nykyisiä moottoripyöriä. Tämä järjestelmä ei myöskään pudota moottoritehoa alkuperäiseen bensiinikäyttöiseen verrattuna. Bensiinin ja etanolin vuoroittainen tai sekakäyttö riippuu kuljettajan valinnoista kuinka hän käsittelee kaasukahvaa. Tehoa tarvittaessa automatiikka valitsee polttoaineeksi bensiinin ja tasaisessa matka-ajossa, jossa tehontarve on pienempi, siirrytään automaattisesti etanolikäyttöön.

Koska käytössä on kahta eri puristussuhdetta vaativaa polttoainetta joiden keskinäinen seossuhde vieläpä vaihtelee on puristussuhteen muuttaminen jatkuvatoimiseksi välttämätöntä. Tämä ei kuitenkaan edellytä itse moottorin rakenteeseen muutoksia. Ulkoinen mekaaniselektroninen ohjausjärjestelmä hoitaa asian. Tekniikka tähän on jo olemassa. Järjestelmää käytettäessä on lisäksi mahdollista muokata moottorin käyttöominaisuuksia kuten vääntömomentin huippukohdan siirtäminen alemmalle kierrosluvulle tai huipputehon nosto. Jälkimmäinen tosin polttoainetalouden kustannuksella koska virittäminen aina vaatii ”veronsa”. Haittapuoleksi voi mainita että tarvitaan kaksi polttoainesäiliötä. Toisaalta on mahdollista ajaa vain pelkällä bensiinillä jos etanolia ei olisikaan sattumoisin saatavilla.


Kustannukset

Ruotsissa, jossa tällaisten järjestelmien asentaminen on jo arkipäivää ja sarjatyötä autoihin, kustannusten kerrotaan olevan halvimmillaan n. 2000 Euron luokkaa. Todennäköisesti moottoripyörään järjestelmän asentaminen ainakin aluksi tulisi korkeammaksi. Kustannuksethan tulisivat takaisin polttoaineessa saatavan mahdollisen hinnanalennuksen muodossa. Etanolin vähittäismyyntihinta on alle euron per litra. Lisäksi tulee ajoneuvokäyttöön laadittu käyttövoimavero.


Esteet

Lakiin sisällytetyt pykälät suurelta osin säätelevät mitä moottoripyörään saa tehdä ja mitä ei. Laki on tällä hetkellä muutostilassa mutta siinä ei kuitenkaan, toistaiseksi, ole huomioitu tällaista mahdollisuutta muuttaa polttoainetyyppiä.

Verotus on myöskin esteenä tämän kaltaiselle ympäristöystävälliselle teolle. Tieliikennekäyttöön hyväksymättömän polttoaineen verotus on käsittämättömän korkealla tasolla ja sen käytöstä veron lisäksi seuraa muitakin sanktioita, aluksi tuntuvan sakon muodossa.

Asenteet ympäristöystävällisyyden kohdalla ovat myöskin kielteiset toistaiseksi. Lisäksi valtiovalta haluaa suojella omien, mineraalipohjaisten polttoaineiden, tuotantoa ja jakelua.

Kuluttajien epäluulo ja asenteet saattavat aluksi olla esteenä ottaa vastaan uutta tekniikkaa.


Muutos tulee

Ympäristöystävällisyys tulee kasvamaan jatkuvasti ja se tuo mukanaan väkisinkin muutokset lainsäädäntöön siten että liikkuminen vain ympäristöystävällisillä ajoneuvoilla on sallittua. Jos moottoripyörät unohdetaan, kuten niin usein lainsäädäntöä muokatessa on sattunut, ja niiden kehittämistä ei huomioida ajoissa on vaara että jatkossa tullaan rajoittamaan niiden käyttöä esimerkiksi taajama-alueilla.


Käytännön sovellutusesimerkki

Yhtymän Miesten talli, tämä meidän ennakkoluulottomuuden linnakkeemme, on ryhtynyt kehittämään tätä edellä kuvailtua järjestelmää. Valitettavasti katukäyttöön soveltuvaa moottoripyörää, lainsäädännöstä johtuen, ei vielä nykyisin voi lailliseksi tehdä.

Moottorin sisäiset rakenteet säilytetään ennallaan. Pyörään tehdään vain tiettyjä rakenteellisia lisäyksiä. Tärkeimmät niistä ovat polttoainesäiliö etanolille, rinnakkaiset ruiskutusjärjestelmät bensiinille ja etanolille sekä puristussuhteen nostamiseen tarkoitettu mekaaninen ahdin. Pakokaasuahdin ei järjestelmässä yksinään riittäisi koska puristussuhdetta joutuu muuttamaan tarkasti ja läpi koko kierroslukualueen moottorin kuormituksen mukaan. Kun moottori käynnistetään on polttoaineena lähes yksin omaan bensiini. Moottorin lämmettyä ja kierrosluvun noustessa aktivoituu etanoliruiskutus ja ahtopaine nousee vastaamaan etanolin vaatimaa korkeampaa puristusta. Jos kesken matkanteon, kun tasakaasulla polttoaineena on etanoli, tarvitsee lisää tehoa esimerkiksi ripeään ohitukseen aktivoituu vuorostaan bensiiniruiskutus. Ahtopainetta ei tällöin tarvitse laskea koska silloin tehoa nimenomaan tarvitaan vain lyhytaikaisesti. Suljettaessa kaasu kokonaan ruiskutus katkeaa ja siirrytään moottorijarrutukseen. Hitaasti kaasua lisättäessä valikoituu pääosin polttoaineeksi jälleen etanoli, jne. Pakokanavassa sijaitseva jäännöshappitunnistimen takaisinkytkentä huolehtii siitä että palava polttoaineseossuhde pysyy optimaalisena. Käytännössä tämä merkitsee sitä että matka-ajo sujuu etanolilla ja poikkeustilanteissa siirrytään bensiinikäytölle, kuitenkin niin että etanolia poltettaessa joukossa on vähintään 15 – 20% bensiiniä. Tehoa käytettäessä päin vastoin.

Tässä on esitetty yksinkertaistettu periaate. Tarkemmista yksityiskohdista tulee lisää tietoa kokeilujen edetessä.


Yksinkertaisempi versio

Polttoaineet sekoitetaan valmiiksi esimerkiksi 40% etanolia ja 60% bensiiniä. Polttoaineen ruiskutusjärjestelmä säädetään pysyvästi tälle suhteelle ja ahtopaine myös. Haittapuolena että juuri tämän polttoaineseoksen saatavuus ei toistaiseksi ole matkan varrella taattu ja polttoaineen vaihdon aiheuttamien muutosten tekeminen järjestelmään vaatisi uudelleen säätämistä. Tämän ratkaisun kehittäminen vaatii vielä miettimistä. Tässä järjestelmässä hyvänä puolena on sen yksinkertaisuus ja ulkoisten muutosten vähyys.


Yksinkertaisin versio

Muutetaan moottoripyörän moottorin puristussuhde toimimaan käytettävän polttoaineen mukaan. Tämä vaatii moottorin rakenteen muuttamista esimerkiksi vaihtamalla männät ja/tai muuttamalla puristustilan kokoa. Tämän menetelmän käyttö edellyttää käytettävän yhtä ja samaa polttoainelaatua sekä todennäköistä tehon alenemista jos polttoaineena on etanoli.