Aprovechamiento de los beneficios del etanol en sistemas avanzados de combustible para motores

El etanol es uno de los combustibles más deseables para motores de encendido por chispa. Ofrece una calidad de alto octanaje y un calor latente de vaporización cuatro veces mayor que la gasolina sobre una base estequiométrica. El etanol anhidro también se puede mezclar fácilmente en combustibles a base de petróleo, lo que permite mejorar la eficiencia del motor y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, el uso de etanol se ve actualmente limitado por los procesos de producción de bajo rendimiento y la dependencia de cantidades considerables de tierra cultivable para cultivar las materias primas más utilizadas. Estos desafíos podrían abordarse si, en cambio, el etanol se derivara sintéticamente de materias primas a base de petróleo. Este documento presenta una evaluación comparativa del pozo a la rueda para tres sistemas de combustible de motor diferentes que aprovechan los beneficios del etanol que se ha derivado sintéticamente y de la fermentación de la biomasa. En el caso basal, etanol anhidro (99.5% en volumen) derivado del maíz se utiliza para producir una gasolina de alto octanaje E30 (RON 101). El caso alternativo considera el etanol hidratado sintético (9 90% en volumen) que se deriva de la hidratación directa del eteno en una refinería de petróleo crudo. El etanol hidratado es inmiscible en la gasolina, y por lo tanto se utiliza como combustible de alto octanaje para el concepto de octanaje bajo demanda. El mismo sistema de combustible del motor que funciona con bioetanol anhidro también se considera para fines comparativos. Las pruebas de motores de un solo cilindro se utilizan por primera vez para caracterizar el consumo de combustible específico y las emisiones de CO2 de los diferentes sistemas de combustible del motor. Estos datos se utilizan para construir mapas de consumo de combustible para simular el ahorro de combustible del ciclo de conducción de un vehículo ligero. Por último, se calculan las emisiones de GEI del pozo a la rueda, con las consiguientes incertidumbres evaluadas mediante el análisis de Monte Carlo. Los resultados demuestran que las emisiones de gases de efecto invernadero del pozo a la rueda de los tres sistemas de combustible para motores diferentes son en general comparables. Esto a pesar de los casos de octanaje bajo demanda que ofrecen una mejor economía de combustible en el ciclo de conducción con respecto a la gasolina E30. Se ha demostrado que estos resultados son en gran medida insensibles a las incertidumbres en las emisiones de GEI de la producción de combustible ascendente. En general, esto sugiere que el uso de etanol sintético en sistemas avanzados de combustible para motores podría complementar el bioetanol derivado de materias primas de primera y segunda generación en la futura combinación energética para el transporte.

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