Ethanol as Fuel for Road Transportation ˘ˇˆ˙ ˝˛˚˜ ˙ … · 2017-10-25 · CAI Controlled...

EFP06

Ethanol as Fuel for Road Transportation

�� !"��#$!%&'()!&*"#+�(" ,��-""

�� 2553

��

�� !��

�� !"��#$!%&'()!&*"#+�(" ,��-""

Ethanol as a Fuel for Road Transportation

��.�/0&'�� 12 1 #�� 100 �� %

34,56+� Ulrik Larsen, Troels Johansen and Jesper Schramm

34,57� ��%�� #��!�:;#�<� ��=>� ��?#��

!�;�� @<�%��<� A�� <B

127&8)9! �� A<C�� D @<�%��#��!�

:'; $!<;= ��@�� EF��C��#��@�� %��#��

�G�� <� �!��

�� !��

��

114 @<��I��

J�� A�� C��@��KL� @��M@��@�� #��<%A�� 12120

��: 02-564-650 ��: 02-564-6501-5

http://www.nstda.or.th http://www.mtec.or.th

0$!"$!34,57� �M��U��B@� �� V��W��I�W��BKX��Y%��W��@�G ��@�%�� Z�[�W�� W�� X��\L@[�W%��\@� ��\L@��%%�L��W��W�� B>��L�� WIB�J��>��U��W�� ]�W@��Z!�;�:;�� W@��L%BKX� ��V��Z�B@��_��\@��#�� @@<>�MG%��M��C��B@� �� %<��L��@�� #K��`��L��L%< ��ab��!��M��_KL��`��#��!��%��L�%<��I�W#��G��\!��#K��`��%��L#��%��J#��#��I�W ��X��J<��C��C��Z��!��M��X�

IC @�@��@��`��!\X@��!��M��L��`��\@�[�M��B�� V��B�� C��W@�J�� %��J[!W��!\X@��a@�_��[��\L@��M��[��M��X��%��_ _��\@��L��[��I�� X��%��C�_�� IC @�@��@�%�#��%��J<��C!��%��#��X��b� _KL�JG�#��`�IC @�@��@��< ��L 1 (1st Generation Bio-Ethanol) ��L��[!W !��%��#�� _��G ��#�#��`�IC @�@��@��< ��L 2 (2nd Generation Bio-Ethanol)

��#��>��@��h#��!��B@��!\X@��@��@�#��#<��L%�W�B@��J<��C!��%�� Z ��C��Z��I�#�JK��[!W��[�� C��`��#��>�#��<%JK��W@ (Well-to-Wheels) ��V��W��=?�� L��W@%��% #�! ��[�W��#��>��[!W�!\X@��@��@��`��[�@��`�I�@� ��%CG�>�CC ��%JK��C �C@�JK��%��%��%[��Z��\@B�C��\L@��!\X@��IC @�@��@� [�W��`��!\X@��\@�[�M��B�� [��C �� @I�

[��I�� I�W%��Z��IC @�@��@�#��X��%�� @��B�C��\L@��BW��G ��[!W%�� _��G ��`��J<��C� @I� ��I�W��BW��G ��[!W��`��!\X@��[�!\L@B@��!\X@��_ _j@�� Z�%��C�X��%��C�_��[�@�� W@�� 10 20 �� 85

� @��L�!\X@��IC @�@��@�#�JG�Z��B�C��\L@�[�W��[!W��`��!\X@��L� ��@� ��W��B�� %��K�=�Z��C��:;��L��BKX�[�W�@C�W��[��<��]� ��\L@��L#�I�W%��BW@�� l I��WIB�� %JK��]�BW@J��J��\L@� @��\@��

��Z��K�=��\L@� �� !"��#$!%&'()!&*"#+�(" ,��-"" VC�C��X��#��\L@� Ethanol as a Fuel for Road Transportation �B�� Ulrik Larsen, Troels Johansen �� Jesper Schramm ��@� @��L��!<% International Energy Agency - Advanced Motor Fuels (IEA/AMF) ��`��LI�W��C�<��C��<�#�� Danish Energy Authority (EFP 2006 - Ethanol som motorbrændstof) � �%��C International Energy Agency - Advanced Motor Fuels (IEA/AMF) ��X��`�� B@� Subtask 1: Ethanol as a Fuel in Road Vehicles B@��VC�C��]%��\L@� Ethanol as a Motor Fuel �� M��!��%��\L@�� %�� %�� !<% Executive Meeting on Advanced Motor Fuels ��X��L 38 (��\@ The 38th IEA/AMF ExCo Meeting) #�� !�� (��!.) �� G�� <� �!�� (MTEC) ��L ��%%>�}�� @��I_�� <��~ ��I�� [�� L 17-20 �U�#�� 2552 ��L��!<%%��%��]�� %�� Ethanol as a Fuel for Road Transportation VC�C��X%�� !�� %��Z�� @� �� `�M�=�� l �! � M�=�;�L�<F��M�=�I�� !.[�?��L��`��%�!��B@� International Energy Agency - Advanced Motor Fuels (IEA/AMF) I�W��C��@�<;��[�W��`�ZGW��`�VC�CM�=�I��

��%�� #��!�:;#�<� ��=>� ��?#�� !�;�� @<�%��<�

A�� <B

#!&('M %",! 0$!"$!

#!&('M

0N!.%.!=6'N=+� 1

( #&O7 7

( "$! 15

��%%�L��[��#�� 16 M�� W@� 17 1. �� !"��7R"5%�+��'��!"-7&S�;T" '2NU7 19

1.1 ��#��#�� 19 1.2 ��Z�� 19

1.2.1 ��J<��C 21 1.2.2 ��%��A��Z�� 23

1.3 ��%��h#��!�� 29 1.3.1 � ��<�A��^�_��\@��#� 29 1.3.2 ��C��%��h#��!�� 30 1.3.3 ��#��>�Z��K�=��%��#��!��Z�I�W��L��C 34 1.3.4 �@��@�%��X��@��@C 36

1.4 ��%��L��\� 39 1.4.1 ��]��[!W��L�� 41 2. 0OW#.('6�� 49

2.1 ��%�GW�\X�?��%� 49 2.2 ��M�B@��!\X@��@��@� 52 2.3 ��]�B@��X��Z�% 54

2.3.1 ��Z�%�BW��I�W�� @��@� �X��%��C�_�� X�� 54 2.3.2 ��Z�%�BW��I�W�� @��@� ��C�X��%��_� 61

2.4 ��%��= ��%��@�M�� 64 3. )!&X�,�� !"��X")!&*"#+� 69

3.1 ��[!W��[��\L@��M�#<��C��W��Ia 69 3.1.1 ��%�BW��I�WB@��!\X@�� 70 3.1.2 ��<�� @� 71

3.1.3 ��M��!��B@��@��@�[��\L@��M�#<��C��W��Ia

82

3.1.4 �:;��\L@��B>��]� 92 3.2 �� @�I@�� 102

3.2.1 %��=��L�� @�#�� @I@�� 102 3.3 ��[!W�@��@�[��J�@��W@ 114 3.4 ��[!W�@��@��!\X@��[��\L@��#<��C��W��@�� 115

3.4.1 ��%�BW��I�WB@��!\X@�� 115 3.4.2 ��[��I�[!W 118 3.4.3 ��@��C��a�� 133 3.4.4 ��@M�� 134 4. ( #&O7 141

4.1 %<%%@��!�� 141 4.2 %<%%@��W��@\L�l

Pect 144

5. ��)#!&�,!�� 147

เช�อเพลงเอทานอลสาหรบการขนสงบนทองถนน 1

ความหมายตวยอ AEBIOM European Biomass Association สมาคมชวมวลแหงสหภาพยโรป AFDC Alternative Fuels and Advanced

Vehicles Data Center ศนยเช�อเพลงทางเลอกและขอมลรถยนตข �นสง

AFR Air-Fuel Ratio อตราสวนอากาศตอเช�อเพลงตามทฤษฎ ANFAVEA Brazilian Automotive Industry

Association Energy & Environment Commission

คณะกรรมการสมาคมพลงงานและสNงแวดลอมเพNออตสาหกรรมยานยนตแหงบราซล

ASME American Society of Mechanical Engineers

สมาคมวศวกรรมเครNองกลแหงสหรฐอเมรกา

ASTM American Society for Testing and Materials

สมาคมการทดสอบและวสดแหงสหรฐอเมรกา

BE-diesel Biodiesel- Ethanol- Diesel Blend น�ามนดเซลผสมระหวางไบโอดเซลและเอทานอล

Btu British Thermal Unit หนวยวดปรมาณความรอน CAI Controlled Auto-Ignition ระบบควบคมการจดระเบดแบบอตโนมต CERC Combustion Engine Research

Center, Chalmers University ศนยวจยการเผาไหมในเครNองยนตแหงมหาวทยาลยคาลเมอร

CH4 Methane กาซมเทน CHP Combined Heat and Power ระบบไฟฟาและพลงงานความรอนรวม CI Compression Ignition การจดระเบดดวยการอด CO Carbon Monoxide กาซคารบอนมอนอกไซด CO2 Carbon Dioxide กาซคารบอนไดออกไซด CO2eq Carbon Dioxide Equivalent คารบอนไดออกไซดเทยบเทา CONCAWE European Oil Company

Organisation for Environment, Health and Safety

องคกรน�ามนแหงสภาพยโรปเพNอสNงแวดลอม สขภาพและความปลอดภย

CRC Coordinating Research Council คณะกรรมการประสานงานวจย DDGS Dried Distillers Grains with

Solubles ของแขงผสมกบสวนของแขงทNละลายน�าได

DI Direct Fuel Injection การฉดเช�อเพลงโดยตรง

2 เช�อเพลงเอทานอลสาหรบการขนสงบนทองถนน

DOE U.S. Department of Energy กระทรวงพลงงานสหรฐอเมรกา E10 Gasoline containing 10 percent

ethanol by volume น�ามนเบนซนทNมเอทานอลรอยละ 10 โดยปรมาตร

E85 Gasoline containing 70–85 percent ethanol by volume

น�ามนเบนซนทNมเอทานอลรอยละ 70-85 โดยปรมาตร

E93 Ethanol containing 7 percent water เอทานอลทNมน�ารอยละ 7 EBS Ethanol Boosting System ระบบเสรมเช�อเพลงเอทานอล ECU Engine Control Unit ชดควบคมแบบอเลกทรอนกส EDI Ethanol Direct Injection การฉดเอทานอลเขาหองเผาไหมโดยตรง E-Diesel Specific Ethanol Diesel Blend น�ามนดเซลผสมเอทานอล EEPS Engine Exhaust Particle Sizer เครNองวดและวเคราะหอนภาคจากการเผาไหม EERE (US) U.S. Office of Energy Efficiency

and Renewable Energy สานกงานประสทธภาพการใชพลงงานและพลงงานทดแทนแหงสหรฐอเมรกา

EGR Exhaust Gas Recirculation ระบบหมนเวยนของไอเสย EJ Exa Joule (1018) อซาจล หนวยพลงงานเทากบ 1018 จล ELPI Electrical Low Pressure Impactor เครNองวดการกระจายขนาดอนภาค EMPA Swiss Federal Laboratories for

Materials Testing and Research หองปฎบตการทดสอบและวจยวสดแหงสหพนธรฐสวส

EPA U.S. Environmental Protection Agency

สานกงานปกปองสNงแวดลอมแหงสหรฐอเมรกา

ETBE Ethyl Tertiary Butyl Ether เอทลเทอรเทยรบวทลอเทอร (สารเคมทNเพNมคาออกเทนแกเครNองยนต)

EU European Union สหภาพยโรป EUCAR The European Council for

Automotive R & D สภาวจยและพฒนายานยนตแหงสหภาพยโรป

FAME Fatty Acid Methyl Esters เมทลเอสเตอรของกรดไขมน FAO Food and Agriculture Organization

(U.N.) องคการอาหารและการเกษตรแหงสหประชาชาต

FCAI Federal Chamber of Automotive Industries (Australia)

องคกรรฐทางดานอตสาหกรรมยานยนตออสเตรเลย

FFV Flex Fuel Vehicles ยานยนตทNสามารถใชเช�อเพลงยดหยน (ทNมสวนผสมเอทานอลรอยละ 0-85)


FLEET FLEET กลมรถแทกซN รถโดยสาร หรอเครNองบนทNอยในบรษทเดยวกน

GDI Gasoline Direct Injection การฉดน�ามนเบนซนเขาหองเผาไหมโดยตรง GHG Greenhouse Gasses กาซเรอนกระจก GM General Motors เจเนรลมอเตอร GREET The Greenhouse Gases,

Regulated Emissions and Energy use in Transportation model

แบบจาลองผลกระทบของเช�อเพลงตอสNงแวดลอม (กาซเรอนกระจก การปลอยตามกฎระเบยบและการใชพลงงานสาหรบการขนสง)

HC Hydrocarbon ไฮโดรคารบอน HCCI Homogenous Charge Compression

Ignition ระบบการผสมเช�อเพลงใหเปนเน�อเดยวกนและจดระเบดดวยการอด

IBUS Integrated Biomass Utilization System

ระบบการใชชวมวลแบบผสมผสาน

IEA International Energy Agency องคการพลงงานระหวางประเทศ IFP French Petroleum Institute สถาบนปโตรเลยมฝร Nงเศส IMF International Monetary Fund กองทนการเงนระหวางประเทศ IPCC

Intergovernmental Panel on Climate Change

คณะกรรมการระหวางรฐบาลวาดวยการเปลNยนแปลงสภาพภมอากาศ

JRC Joint Research Center ศนยวจยรวม KL Knock-limited Ignition Timing เวลาของจงหวะการจดระเบดทNจากดการนอค kWh Kilowatt-hour กโลวตตช Nวโมง LCA Life Cycle Assessment การประเมนวฎจกรชวตผลตภณฑ LEV Low Emission Vehicle ยานยนตทNปลอยไอเสยตNา LFL Lower Flammability Limit ความเขมขนของเช�อเพลงตNาทNสดในอากาศทN

ทาใหตดไฟ MBT Maximum Brake Torque Ignition

Timing จงหวะการจดระเบดทNทาใหเกดแรงบดสงสด

MTBE Methyl Tertiary Butyl Ether เมทลเทอรเทยรบวทลอเทอร (สารเคมทNเพNมคาออกเทนแกเครNองยนต)

N2O Nitrous oxide กาซไนตรสออกไซด NEV Net Energy Value คาพลงงานสทธ


NO2 nitrogen dioxide กาซไนโตรเจนไดออกไซด NOx Nitrogen Oxides กาซออกไซดของไนโตรเจน NREL National Renewable Energy

Laboratory (U.S.) หองปฏบตการพลงงานหมนเวยนแหงชาต

O2-diesel brand of ethanol–diesel blend ชนดของน�ามนดเซลผสมดวยเอทานอล OBDS On-Board Distillation System ระบบการกล NนทNตดต �งมากบรถ OECD Organisation for Economic Co-

operation and Development องคการเพNอความรวมมอทางเศรษฐกจและการพฒนา

PAH Poly Aromatic Hydro Carbons โพลอะโรเมตก ไฮโดรคารบอน PCCI Partial Premixed Controlled

Combustion ชดควบคบการผสมเช�อเพลงกอนเผาไหม

PFI Port Fuel Injection ชองฉดน�ามนเช�อเพลง pHCCI Partial Homogenous Charge

Compression Ignition Homogenous Charge Compression Ignition

ระบบการผสมเช�อเพลงใหเปนเน�อเดยวกนบางสวนและจดระเบดดวยการอด

PM Particulate Matter ฝนละอองขนาดเลก PVC Polyvinyl chloride พอลไวนลคลอไรด PZEV Partial Zero-Emissions Vehicle ยานยนตทNปลอดมลพษบางสวน RFG Reformulated Gasoline น�ามนเบนซนปรบปรงใหม RON Research Octane Number การวดหาคาออกเทนตามมาตรฐาน ASTM D

2699 ทดสอบทNความเรวตNา (600รอบ/นาท) และอณหภมเช�อผสมตNา 125 ๐F ในสภาพการทางานเบาของเครNองยนต

RVP Reid Vapor Pressure ความดนไอน�ามนวดดวยวธ Reid SADE Spark Assisted Diesel Engine ชดชวยในการจดระเบดในเครNองยนตดเซล SAE Society of Automotive Engineers สมาคมวศวกรรมยานยนต SI Spark Ignited การจดระเบดดวยประกายไฟ (หวเทยน) SUV Sport Utility Vehicle ยานยนตเอนกประสงค USDA-ARS U.S. Department of Agriculture,

Agricultural Research Service หนวยงานบรการวจยทางการเกษตรของกระทรวงเกษตรแหงสหรฐอเมรกา

VOF Volatile Organic Fractions สดสวนการระเหยของสารอนทรย


VVT Variable Valve Timing การต �งจงหวะการเปด-ปดของวาลวแบบแปรผน

VW Volkswagen โฟลคสวาเกน WTW Well-to-Wheels (Assessment) กระบวนการทNไดมาซNงพลงงาน ต �งแตการ

จดหา การผลต การขนสง ตลอดจนการใชพลงงานข �นสดทาย ซNงเปนการวเคราะหในลกษณะ “จากหลมถงลอ” (Well-to-Wheels) คอต �งแตนาน�ามนดบข�นมาจากบอ ไปจนถงการใชน�ามนในการขบเคลNอนรถยนต


บทสรป ไบโอเอทานอลเปนเช�อเพลงสาหรบยานยนตในภาคการขนสง โดยเฉพาะ

อยางยNงสาหรบการขนสงบนทองถนน ซNงมการศกษาและมการอภปรายกนอยางกวางขวาง ในประเดนทNเกNยวของกบการใชงานและมมมองทางเทคนคของเครNองยนตทNนาเอทานอลไปใชเปนเช�อเพลงดวย นอกจากน �นแลวยงมการศกษาทNทาใหเกดความเขาใจถงวฎจกรชวตของเช�อเพลงชนดน� จากตนน�าไปจนถงการใชงาน หรอจากหลมถงลอ (Well-to-Wheels) รวมถงประเดนดานเศรษฐศาสตร สNงแวดลอมและสงคมดวย อยางไรกตามรายงานฉบบน�มจดมงหมายเพNอประเมนประเดนดงกลาวใหครบถวน ซNงจะนาเสนอศกยภาพทางเทคนคและปญหาควบคไปกบประเดนการใชไบโอเอทานอลเปนพลงงานในอนาคตอนใกล

ไบโอเอทานอลเปนเช�อเพลงทNเหมาะสมในการเรNมศกษาเพNอใหเปนเช�อเพลงผลตภณฑ และมศกยภาพในการลดกาซเรอนกระจก (GHG) ซNงข�นอยกบกระบวนการผลต และมศกยภาพในการใชทดแทนเช�อเพลงฟอสซลและจะกลายเปนเช�อเพลงหมนเวยนหรอไมน �น เปนเหตผลหลกทNจะนาเอทานอลมาพจารณาและนามาใช ฉะน �นตองมงเนนทN 2 คาถามหลก ทNเกNยวของกบการใชเอทานอล กลาวคอ กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) สามารถลดลงไดปรมาณเทาไร และสามารถทดแทนเช�อเพลงฟอสซลไดในปรมาณเทาไร มการประเมนวฎจกรชวตผลตภณฑเพNอคาดการณหลายช�น สวนใหญแสดงใหเหนวาไบโอเอทานอลมศกยภาพทNดมาก และสามารถลดกาซเรอนกระจกไดอยางมประสทธภาพ แตการศกษาเหลาน �นไดแสดงใหเหนดวยวา ศกยภาพของเอทานอลในการทดแทนเช�อเพลงฟอสซลและศกยภาพในการชวยลดกาซเรอนกระจกน �น ข�นอยกบกรรมวธการผลตเช�อเพลงเพยงอยางเดยว ไบโอเอทานอลสามารถผลตไดจากชวมวลหลายประเภท แตประสทธผลของการลดการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด และการทดแทนเช�อเพลงฟอสซลอาจไมเทากน บราซลเปนประเทศแรกทNทาการผลตเอทานอลและเปนผผลตรายใหญทNสดของโลก จากน �นสหรฐอเมรกา จน อนเดย และสหภาพยโรป กไดมการเพNมกาลงการผลตต �งแตน �นมาอยางรวดเรว


โดยภาพรวมแลวไบโอเอทานอลเปนเช�อเพลงทางเลอกในภาคการขนสงทNดทNสด มการคาดหมายวาจะมการขยายการผลตมากข�นอยางมนยสาคญ และรกษาปรมาณการผลตในระดบสงอยางตอเนNอง เนNองจากเช�อเพลงเพNอการขนสงเปนภาคการใชงานทNใหญระดบโลก การใชเอทานอลเปนเช�อเพลงมากข�นจะสงผลตอเนNองไปสศกยภาพดานอNนๆ อกมากมาย สามารถขบเคลNอนไปสความตองการในระเบยบและวธการการประเมน การตNนตวเหลาน�เปนหลกการของการพฒนาอยางย Nงยน โดยเฉพาะความตองการใหไดมาซNงคาจากดความของตวช�ว ด ระเบยบ และหลกเกณฑ ซNงคาจากดความเหลาน� ไมเหมอนกบทNใชในภาคปาไม

ในการผลตชวมวลตลอดจนการนาเขาสกระบวนการแปรรปเปนไบโอเอทานอล มปญหาปรากฏข�นอยางชดเจนคอ มลภาวะ การใชน�า การใชเช�อเพลงฟอสซลในการผลต ดนถกทาลาย และการขดแยงในการใชพ�นทNในการเพาะปลก ในระดบผปฏบตงานมการตNนตวและถกเถยงกนถงปญหาอาหารและเช�อเพลง ซNงเปนทNประจกษวาไมควรกดกนการนาอาหารมาผลตเปนเช�อเพลงในภาคการขนสง ตามทNองคการอาหารและการเกษตรแหงสหประชาชาต (FAO) ไดเคยกลาวไววา ปญหาในปจจบนดเหมอนวาไมนาจะขาดแคลนความสามารถในการผลตอาหาร แตจะเปนปญหาทางการเมองเชงเศรษฐศาสตร คอการกดกนทางการคา นอกจากน �นแลวยงมการโตแยงหาเหตผลวาการผลตเอทานอลเปนศกยภาพทNแทจรงของการลดกาซเรอนกระจกหรอไม โดยเฉพาะอยางยNงการผลตเอทานอลนอกประเทศบราซล เนNองจากชวมวลทNใชเปนวตถดบมการปลอยกาซไนตรสออกไซด (N2O) ซNงเปนกาซเรอนกระจกอกชนดหนNงน �น ออกมาในระหวางทNเจรญเตบโต กาซชนดน�เปนกาซทNสงผลใหเกดภาวะเรอนกระจกสงกวากาซคารบอนไดออกไซดถง 300 เทา มรายงานการศกษาหลายฉบบ แสดงใหเหนถงศกยภาพในเชงลบเชนน� น Nนหมายถงวาไบโอเอทานอลจะทาใหเกดภาวะโลกรอนมากกวาเช�อเพลงฟอสซล อกประเดนหนNงทNสาคญคอการอนรกษแหลงสารองคารบอนธรรมชาต เมNอพ�นดนเปลNยนไปเปนพ�นทNเพาะปลก จงมความเปนไปไดทNจะปลดปลอยกาซคารบอนไดออกไซดไปสบรรยากาศมากกวาทNเช�อเพลงชวภาพจะชวยลดกาซเรอนกระจก


ในปจจบนมความพยายามทNจะแกปญหาการผลตเอทานอลดวยการพฒนาเทคโนโลยรนทNสอง ตามแนวทางการผลตเอทานอลดวยการใชชวมวลประเภทเซลลโลสเปนวตถดบ ซNงไดรบการยอมรบกนอยางกวางขวางถงประโยชนของเทคโนโลยน� เนNองจากมการใชวตถดบทNมราคาถก และมคาประสทธภาพพลงงานสงกวา รวมถงสามารถใชของเหลอท�งทางการเกษตรเปนวตถดบได เชน ฟางขาว และแกนฝกขาวโพด เปนตน อกท �งยงมประโยชนดานประสทธภาพกลาวคอ สามารถใชวตถดบทNมผลผลตตอพ�นทNเพาะปลกสง ตอมาภายหลงมการกลาวถงการใชสาหรายเปนวตถดบ เพNอหลกเลNยงปญหาความขดแยงในการใชพ�นทN อยางไรกตามยงมปญหาอกหลายประเดนทNตองไดรบการแกไข ซNงปญหาหลกๆ ไดแก การปรบปรงประสทธภาพเชงคาใชจาย และการปรบปรงประสทธภาพเชงกระบวนการผลต กอนทNเทคโนโลยน�จะถกนาไปใชอยางกวางขวาง

เอทานอลเหมาะทNจะผลตดวยกระบวนการเชงบรณาการ ดงเชนในประเทศบราซลมกระบวนการผลตเอทานอล และพลงงานรวมกนในหลายพ�นทNและประสบความสาเรจเปนอยางด ในระยะแรกชวมวลทNเหลอใช เชน ชานออย จะถกนาไปเผาท�งโดยไมมการแปรรปเปนพลงงาน ซNงเปนผลกระทบทNสาคญตอประสทธภาพโดยรวมของการผลตเช�อเพลง ในประเทศสหรฐอเมรกามการผลตเอทานอลจากขาวโพดเปนจานวนมหาศาล เปนการสรางโอกาสในการผลตอาหารสตว ในประเทศเดนมารคมการสาธตการผลตเอทานอลเชงบรณาการ โดยการใชเทคโนโลยรนทNสองรวมกบการผลตไบโอกาซ ไฮโดรเจน และเมดเช�อเพลงแขง จงเปนการผลตทNมประสทธภาพสง โดยมการใชฟางขาวเปนวตถดบ และมการหมนเวยนน�าจากกระบวนการผลตมาใชใหมดวย แนวความคดของกระบวนน�ไดมาจากการเลยนแบบธรรมชาตดวยการนาผลผลตจากกระบวนการหนNงมาเปนวตถดบของอกกระบวนการหนNง เชน จากการผลตเอทานอลจะมของเสยทNเปนของแขงซNงมคารบอนเปนสวนประกอบจะถกนาไปใชเปนเช�อเพลงในโรงงานไฟฟาและนาไฟฟาปอนกลบไปยงกระบวนการผลตเอทานอลอกคร �ง ซNงเปนเช�อเพลงราคาถกและตนทนตNา

คณสมบตของเอทานอลแตกตางจากน�ามนเบนซน ทาใหการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงอาจใชผสมกบน�ามนเบนซน หรอใชเอทานอลลวนๆ ข�นอยกบช�นสวน


ของเครNองยนตรนน �นๆ เพNอใหใชงานไดอยางเหมาะสม ขอแรก คอ เอทานอลเปนสารเคมทNมคณสมบตดดความช�นจากอากาศไดด จงตองหลกเลNยงไมใหมน�าปะปนในเอทานอล นอกจากน �นแลวในการผลตเช�อเพลงเอทานอลดวยการกล Nนตามปกต จะสามารถดงน�าออกจากเอทานอลใหไดความบรสทธ �ของเอทานอลเพยงรอยละ 95 การกาจดน�าสวนทNเหลอน �นจะตองใชกระบวนการทNตองใชพลงงานมากในการกาจดออก ซNงเปนขอถกเถยงใหมการใชเอทานอลทNมน�าปนอยบาง แตหากมน�าปะปนอยจะทาใหเอทานอลผสมไดไมดนกท �งในน�ามนดเซลหรอน�ามนเบนซน เช�อเพลงดงกลาวจะเกดการแยกช �นและทาใหเกดปญหากบระบบการปอนเช�อเพลงและเครNองยนต จงทาใหไมสามารถใชน�ามนดงกลาวเปนเช�อเพลงได สาหรบปญหาดานการผสมเช�อเพลงน �นยงข�นอยกบอณหภมและสดสวนการผสมของเอทานอล น�ามนเบนซน และน�า ดงน �นการพจารณาทางเลอกของเทคโนโลยน �นจะตองข�นอยกบภมภาค และลกษณะภมประเทศน �นๆ และปญหาในการผสมทNแยทNสด คอทาการผสมในภมภาคทNมอณหภมตNา โดยผสมเอทานอลในสดสวนตNาๆ เมNอมน�าปะปนอยดวย การผสมเอทานอลในสดสวนปานกลางและสง ทาไดโดยมปญหาไมมากนกถงแมวามน�าปะปนสงข�น ตวอยางเชน ในประเทศบราซล เอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบถงรอยละ 7 มการใชกนอยางกวางขวาง ซNงยทธศาสตรการใชเอทานอลทNมน�าปนอยดวยของประเทศบราซล เกดข�นเนNองจากตองการลดคาใชจายในการผลต ในสวนทNเปนพลงงานทNใชในการกาจดน�าออกจากเอทานอล

ประเดนตอมาคอ ปญหาการตดเครNองยนตขณะเครNองเยน และการปลอยมลภาวะเปนจานวนมากในขณะตดเครNอง ปญหาเหลาน�จะเกดข�นเมNอใชเอทานอลผสมในสดสวนทNสง เชน E85 หรอการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงลวนๆ เอทานอลมความแตกตางจากน�ามนเบนซนทประกอบดวยสารประกอบไฮโดรคารบอนชนดเบา ทาใหมคณสมบตการเปนเช�อเพลงทNดทNอณหภมตNา มคณสมบตการระเหย และการตดไฟได แตเอทานอลเปนสารเคมทNตดไฟไดด ทNสภาวะปกต เกดข�นไดในระบบเช�อเพลงของยานยนต อาจกอใหเกดอนตรายได จงจาเปนตองมมาตรการปองกน คณสมบตการระเหยและคณสมบตของสารเคมชวยปลอยมลพษใหมการระเหยสงจากระบบเช�อเพลงเมNอเปรยบเทยบการใชน�ามนเบนซน หรอแมแตการปลอยมลพษ


ไดสงกวาจากเครNองยนตดเซล อยางไรกตาม ปญหาเหลาน�จะเลวรายยNงข�นเมNอมการใชเอทานอลผสมในสดสวนทNตN า และปญหาน�จะลดลงเมNอใชเอทานอลทNผสมในสดสวนทNสง และใชเอทานอลลวนๆ โดยไมมการผสมเมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนเบนซนเทาน �น ไมใชน�ามนดเซล

ในความเปนไปไดทางเทคนคของเครNองยนต เอทานอลถกใชเปนเช�อเพลงในเครNองยนตเบนซน เนNองจากเอทานอลผสมเขากบน�ามนเบนซนไดดกวาเมNอเปรยบเทยบกบน�ามนดเซล ในประเทศบราซลมการบงคบใชเอทานอลเปนเช�อเพลงในเครNองยนตเบนซนในรปของ E25 และ E100 ในประเทศสวเดนมการใช E85 กนอยางกวางขวาง ในขณะทNอกหลายประเทศ การใช E5 และ E10 เปนการบงคบใช โดยเกณฑการผสมท NวไปอยทNสดสวนเอทานอลรอยละ 5-10 ในน�ามนเบนซน และใชในยานยนตท NวไปทNไมมการดดแปลงช�นสวนของเครNองยนต ในประเทศสหรฐอเมรกาและประเทศสวเดน มการใชยานยนตทNใชเช�อเพลงทNยดหยนได หรอทNเรยกวา Flex fuel vehicle ยานยนตน�สามารถรองรบเช�อเพลงทNมการผสมเอทานอลในสดสวนต �งแตรอยละ 0 ถง 85 ในน�ามนเบนซน ยานยนตประเภทน�ไดสาธตความเปนไปไดทางเทคนคทNรองรบเช�อเพลงหมนเวยนในสดสวนทNสง โดยคาใชจายมไดสงตามไปดวย สวนประเดนความเขากนไดของเช�อเพลงโดยเฉพาะกบรถยนตรนเกาน �น พบวาเกดการกดกรอน และความเสยหายอNนๆในระบบเช�อเพลง และทายทNสดจะเกดความเสยหายกบเครNองยนต ดงน �น เช�อเพลงเอทานอลจงไมแนะนาใหใชกบรถยนตทNผลตกอนป พ.ศ. 2529 (ค.ศ.1986)

การศกษาการใชเอทานอลกบเครNองยนตชนดตางๆ ยนยนวาเมNอใชเอทานอลเปนเช�อเพลงในเครNองยนตดเซลจะชวยเพNมประสทธภาพของเครNองยนตในรปของแรงบดและกาลง เมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลง ท �งน�เนNองจากเอทานอลมคาออกเทนสงกวา แตมคาพลงงานตอลตรของเช�อเพลงตNากวาน�ามนเบนซน สงผลถงระยะทางทNวNงไดส �นกวาตอปรมาตรของเช�อเพลงทNเทากน อยางไรกตาม บางกรณประสทธภาพของเครNองยนตถกปรบแตงทาใหวNงไดระยะไกลกวา จงทาใหเปนทNนากงขาวา เช�อเพลงทNผสมเอทานอลในสดสวนสงหรอใชเอทานอลลวนๆ จะสามารถเพNมประสทธภาพพลงงานโดยรวมไดจรงหรอไม


แนวโนมในการพฒนาเครNองยนตในปจจบน เอทานอลดเหมอนวาเปนคแขงทNด ทNใชไดท �งในเครNองยนตเบนซน และดเซล เทคโนโลยตางๆ เชน การลดขนาดลง การปอนเช�อเพลงโดยตรง การเพNมกาลงอด และการเผาไหมแบบใหมๆ ดงเชน ระบบการผสมเช�อเพลงใหเปนเน�อเดยวกนและจดระเบดดวยการอด (HCCI) และระบบควบคมการจดระเบดแบบอตโนมต (CAI) สามารถใชและเขากนไดดกบการใชเอทานอลเปนเช�อเพลง ถงแมวาการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงจะปลอยไอเสยทNมความสะอาดกวาการใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลงกตาม แตมลพษทNเกดจากการระเหยจะเลวรายกวาโดยเฉพาะอยางยNงเมNอใชเอทานอลผผสมในสดสวนตNาๆ จากการสารวจและแบบจาลองทNไดจากการศกษา พบวาในการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงชวยใหสขภาพอนามยโดยรวมดข�น เมNอเทยบกบผลกระทบของมลภาวะทางอากาศ เชน เบนซน และบวทาไดอน ทNเปนสารกอมะเรง ถงแมวาการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงจะปลอยสารอลดไฮดสงข�นกตาม เอทานอลสามารถใชไดในเครNองยนตดเซลโดยมขอจากดเพยงเลกนอยเทาน �น โดยท Nวไปแลวเอทานอลไมสามารถผสมกบน�ามนดเซลได แตตองใชสารเตมแตง (additive) ชวยในการผสม ไบโอดเซลหรอเมทลเอสเตอรของกรดไขมน (FAME) เปนสารทNชวยใหเอทานอลผสมกบน�ามนเบนซนไดด ซNงจะชวยใหสดสวนของเช�อเพลงหมนเวยนสงข�น ในการผสมสามารถใชเช�อเพลงหมนเวยนในปรมาณสงถงรอยละ 30 นอกจากน�เคยมการใชเอทานอลลวนๆโดยไมมการผสมในเครNองยนตดเซล พบวา ชวยปรบปรงคณสมบตไอเสยอยางมนยสาคญ ถงแมวาผสมเอทานอลเพยงเลกนอยเทาน �น กสามารถชวยลดปรมาณฝนละอองขนาดเลกทNปลอยจากทอไอเสยได จากคาถามทNยงคงคางอย คอ ผลกระทบของเอทานอลตอขนาดของฝนละออง และระบบการลดปรมาณไอเสยน �น ไดมความพยายามนาเทคนคหลายรปแบบมาใชซNงประสบความสาเรจมาแลวในการพฒนาใหสามารถใชเอทานอลเปนเช�อเพลงในเครNองยนตดเซล ท �งน�ดเหมอนวาเอทานอลจะเหมาะกบแนวโนมการพฒนาเครNองยนต เอทานอลจะชวยเพNมอตราสวนของกาซทNกลบมาเผาไหมในหองเผาไหมของเครNองยนตใหสงข�น ชวยลดการปลอยออกไซดของไนโตรเจน (NOx) และปรมาณการปลอยฝนละอองขนาดเลกลดลง ซNงทาใหสามารถใชเอทานอลเปนเช�อเพลงในเครNองยนตประเภท HCCI ทNเปน


เครNองยนตในอนาคตดวย ในการเปรยบเทยบขอดและขอเสยของการใชเอทานอลน �น ประเภทของการใชงานจะเปนเรNองทNสาคญทNสด เรNองท Nวๆไป ไมมความจาเปนตองนามาพจารณา เนNองจากเอทานอลสามารถนามาใชในหลายรปแบบ นอกจากน �นแลวการผสมเอทานอลกบน�ามนเบนซนในชวงกวางๆ ยงมผลการศกษาไมเพยงพอ ประเภทของการใชทNควรพจารณาคอ ปจจยเชงโครงสรางพ�นฐาน (Infrastructure) โดยเฉพาะอยางยNงการพจารณาลกษณะยานยนตโดยท Nวไป จากมมมองทางวชาการเหนวาควรพจารณาถงการใชเอทานอลอยางเหมาะสมโดยใหมปรมาณน�ามากทNสดเทาทNสามารถผสมไดในเอทานอล และรวมถงการผสมเอทานอลในสดสวนตNาๆดวย ประโยชนทNควรคานง คอ สดสวนการผสมเอทานอล หากมสดสวนสงจะยNงสงผลด ท �งประสทธภาพของเครNองยนตและมลพษทNปลอยออกจะดข�นเมNอผสมเอทานอลในสดสวนทNสงข�น เอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบเปนเช�อเพลงทNสะอาดท �งในเชงการผลตและการใช กลาวโดยสรป คอ มความเปนไปไดในการนาเอทานอลมาใชไดในหลายรปแบบ แตละรปแบบทNจะนามาใชน �น มความทาทายหลายอยางทNตองทาการศกษาคนควา ซNงความทาทายเหลาน �นสามารถหาคาตอบทางวชาการได


บทนา รายงานฉบบน�เกNยวของกบการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงเทาน �น ถงแมวา

เอทลเทอรเทยรบวทลอเทอร (ETBE) ทNผลตจากเอทานอลจะสามารถใชไดในปรมาณตNาและผสมไดดในน�ามนเบนซนกตาม ในชวง 2-3 ปทNผานมา ท NวโลกมการตNนตวในการสนบสนนการใชไบโอเอทานอลเปนเช�อเพลงอยางแพรหลาย อนเนNองมาจากปญหาสNงแวดลอม ภาวะโลกรอน และมการต �งเปาหมายของแตละประเทศทNตองการลดการพNงพาการนาเขาน�ามนปโตรเลยม

ในขณะน� เนNองจากยงไมมการใชไฮโดรเจนเปนเช�อเพลง ดเหมอนวาไบโอเอทานอลเปนหนทางหนNงทNเปนไปไดในการเขามาใชในการแกปญหาราคาน�ามนและการปลดปลอยกาซคารบอนไดออกไซดทNสงข�น ในหลายปทNผานมา ไบโอเอทานอลเปนหวขอทNมการนามาหารอกนบอยคร �ง รวมถงมรายงานการวจยและพฒนา และเอกสารวชาการทNเกNยวของกบเรNองไบโอเอทานอลจานวนมาก รายงานฉบบน�ไดใชขอมลทNรวบรวมจากรายงานและสNงตพมพทางวชาการจากองคการสหประชาชาต กระทรวงพลงงานสหรฐอเมรกา (U.S. DOE) องคการพลงงานระหวางประเทศ (IEA) และสมาคมวศวกรรมยานยนต (SAE) รวมถงไดนานานาทศนะทNไดจากการเวทการอภปราย และการนาเสนอในการประชมวชาการมาใชรวมดวย ดวยวธน� อาจเสNยงตอการมองภาพรวมท �งหมดได โดยท Nวไปแลว การอภปรายในเรNองเอทานอลอาจไดขอเทจจรงเพยงครNงเดยว ซNงเราหวงเปนอยางยNงวาการนาเสนอรายงานฉบบน�จะต �งอยบนพ�นฐานทางเทคนคและจาแนกความแตกตางดวยการตดสนใจทNถกตอง

เอทานอลทNผลตจากชวมวล ไดใหประโยชนกบสงคมท �งในระดบทองถNน ระดบภมภาค และระดบโลก รายงาน IEA เรNอง “เช�อเพลงชวภาพเพNอการขนสง” พ.ศ. 2547 (ค.ศ. 2004) ไดรวบรวมศกยภาพทางผลประโยชน และคาใชจายของเช�อเพลงชวภาพ ซNงครอบคลมถงเอทานอล ตารางทN 1 แสดงศกยภาพทางผลประโยชนและคาใชจายของเช�อเพลงชวภาพ


ตารางท� 1. ศกยภาพทางผลประโยชนและคาใชจายของเช*อเพลงชวภาพ (IEA, พ.ศ. 25471)

ศกยภาพทางผลประโยชน ศกยภาพทางคาใชจาย � ความม Nนคงทางพลงงาน � ความสมดลทางการคา � การปลดปลอยกาซเรอนกระจกนอยลง � ลดมลภาวะทางอากาศ � สมรรถนะเครNองยนต � รายไดของภาคการเกษตร อาชพ และการ

พฒนาชมชน � ลดของเสย และขยะ

� คาใชจายเช�อเพลงสงข�น � การปลดปลอยไอเสยบางชนด

สงข�น � ราคาพชผลทางการเกษตรสงข�น � ผลกระทบทางสNงแวดลอม เชน

การเปลNยนแปลงในการใชทNดน และถNนทNอยของพช/สตวเกดการเสยหาย

ความม �นคงในการจดหาพลงงาน

มการทานายกนวาแหลงสารองน�ามนฟอสซลมในปรมาณจากดและกาลงจะหมดลงในอนาคต ในหลายปทNผานมา ราคาน�ามนมการแกวงข�นลงอยางรนแรง ซNงแสดงถงความตองการน�ามนทNมมากข�นอยางตอเนNอง ถงแมไมสามารถบอกไดวาน�ามนของโลกจะหมดลงเมNอใด แตสNงทNเกดข�นอยางแนนอน คอ สถานะความตองการน�ามนและการจดหาน�ามนรนแรงข�นเปนลาดบ เมNอเวลาผานไปราคาน�ามนจะสงข�นอยางมากในอก 10 ขางหนา ซNงจะสงผลกระทบตอสงคมทกระดบ เมNอพจารณาดานเศรษฐศาสตรพบวาวาไมคมคาทNจะใชน�ามนจากฟอสซลเปนเช�อเพลงในรถยนต ควรหาเช�อเพลงราคาถกทNผลตจากแหลงอNนๆ เชน ถานหน กาซ ชวมวล พลงลม และพลงน�า หรอแมกระท Nงจากพลงงานนวเคลยร เอทานอลเปนเช�อเพลงทNมความเปนไปไดในปจจบนซNงจะชวยลดการพNงพาน�ามนจากฟอสซลและเปนเหตผลหลกในการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงเพNอการขนสงในทกวนน� ถาเอทานอลถกเลอกใหเปนสวนหนNงของคาตอบทNใชแกปญหาแหลงสารองน�ามนฟอสซลทNกาลงจะหมดลง จงมความจาเปนอยางยNงทNตองใหแนใจวาการผลตเอทานอลมความย Nงยน และจะสนองกบความตองการไดอยางตอเนNอง


สภาวะโลกรอน กาซคารบอนไดออกไซด ถกเรยกวาเปนกาซเรอนกระจก (GHG) กลาวคอ

กาซน�จะหอหมโลกไวและทาการก �นพลงงานความรอนจากดวงอาทตยไว ทาใหโลกไมสามารถปลอยรงสความรอนออกไปสจกรวาลได ในรายงานการเปลNยนแปลงภมอากาศโลก พ.ศ. 25502 (ค.ศ. 2007) IPCC รายงานผลการตดตามอณหภมของภมภาคและของโลก พบวามอณหภมสงข�นเปนลาดบ ยNงไปกวาน �นจากรายงานไดพบวาอณหภมทNสงข�นน �นมสาเหตมาจากการปลอยกาซเรอนกระจกจากมนษย ฉะน �นจงมความจาเปนทNตองหาทางลดการปลอยกาซเรอนกระจกไปสช �นบรรยากาศ โดยเฉพาะอยางยNงกาซทNเกดจากการเผาไหมของเช�อเพลงจากฟอสซล โดยภาคการขนสงเปนแหลงใหญทNปลอยกาซเรอนกระจก คดเปนปรมาณรอยละ 13 ของกาซเรอนกระจกทNปลอยออกจากแหลงตางๆท �งหมด2 (ขอมลเมNอพ.ศ. 2547, ค.ศ 2004) ปรมาณกาซเหลาน�ข�นกบอยปรมาณการใชเช�อเพลงจากฟอสซล และยงไมมพลงงานทดแทนใดในปจจบนทNจะใชทดแทนพลงงานจากฟอสซลไดท �งหมด ในภาคการขนสงในปจจบนเมNอเปรยบเทยบกบภาคพลงงานทNมการผลตไฟฟาจากพลงงานทดแทน เขน พลงงานลม พลงงานน�า พลงงานนวเคลยร และพลงงานแสงอาทตย

แทนทNจะมงพจารณาเฉพาะประเดนกาซเรอนกระจกทNเกNยวของกบเอทา

นอลเทาน �น ควรทNจะพจารณาภาพรวมท �งหมดทกดานรวมถงทกมมมองของวฎจกรชวตเช�อเพลง Durante and Miltenberger (พ.ศ.2550, ค.ศ. 2004) ยนยนวาเมNอใชไบโอเอทานอลเปนเช�อเพลงในภาคการขนสง ในปจจบน จะมกาซเรอนกระจกเกดข�นเพยงเลกนอยหรอแทบไมมเกดข�นเลย3 ผศกษาไดใหแนะนาวาใหพจารณาภาพรวมท �งหมดของการใชชวมวล ไมใชพจารณาเฉพาะเอทานอลและภาคการขนสงเทาน �น แตใหดความเปนไปไดทNมการลดกาซคารบอนไดออกไซด ดวย ยกตวอยางเชน ในประเทศเดนมารก การเผาไหมของเสยและชวมวลมประสทธภาพสงมาก โดยชวมวลจะถกนาไปใชอยางมประสทธภาพเมNอเปรยบเทยบกบการนาเอทานอลไปใชเปนเช�อเพลง ซNงยงมการนาไปใชอยางจรงจงในภาคการขนสงคอนขางนอย


1. เอทานอลเปนพลงงาน-ประเดนท �วไป เน�อหาในสวนน� กลาวถงความสาคญในการผลตเอทานอลในระดบใหญ โดยจะไม

กลาวถงการผลตในเชงลก แตจะทบทวนถงหลายประเดนสาคญจากเอกสารวชาการ 1.1 การจดจาหนาย ในการจดจาหนายเอทานอลโดยเฉพาะการผสมกบน�ามนเบนซน มปญหาหลกๆ

ทNเกดข�น ซNงเกNยวของกบทอสงน�ามนเบนซน เนNองจากเกดการกดกรอนและน�าในเอทานอล อยางไรกตาม ประสบการณในหลายปทNผานมาแสดงใหเหนวา เอทานอลสามารถสงไปจดจาหนายไดโดยไมมปญหาใหญเกดข�น โดยใชวธการทNแตกตางกนไปจากการใชและการสงน�ามนเบนซน การจดจาหนายเอทานอลตองใชระบบการแจกจายทNออกแบบมาโดยเฉพาะและแตกตางกบระบบทNใชกบน�ามนเบนซน เพNอใหเหมาะสมในการใชกบเอทานอลผสมกบน�ามนเบนซน เพNอหลกเลNยงปญหาเกNยวกบน�าและสNงสกปรกเจอปน อยางนอยทNสดใหขนสงถงสถานบรการน�ามน

1.2 การผลต เอทานอลเปนเช�อเพลงชวภาพทNมมากทNสดของโลกในปจจบน และคาดวาจะคง

รกษาปรมาณทNสงน�ไวตอไป รปทN 1 แสดงใหเหนวาเอทานอลมปรมาณตNามากและเปนเพยงสวนเลกๆเพยงสวนเดยวเมNอเปรยบเทยบกบปรมาณความตองการพลงงานของโลก โดยมสหรฐอเมรกา และบราซล เปนประเทศผผลตเอทานอลรายใหญของโลก โดยปรมาณการผลตเอทานอลเพNมสงข�นอยางรวดเรว ระหวางป พ.ศ. 2518-2546 (ค.ศ. 1975-2003) และมความคญตอการอธบายถงการใชเอทานอลอยางไรใหมประสทธภาพ ดงแสดงใน รปทN 2 เอทานอลทNผลตสวนใหญ เปนการผลตเพNอใชเปนเช�อเพลง


รปท� 1. ปรมาณอปสงค และอปทานเอทานอลของโลก

ท�มา: Fichera and Kueter,20065 ,Energy Information Administration, 2003, and Renewable Fuels Association, 2005)

การผลตเอทานอลของโลก 1975-2005

( ลานลตร )

05000

1000015000

2000025000

3000035000

4000045000

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

รปท� 2. การผลตเอทานอลของโลก

ท�มา: RISE6 ขอแรก การผลตและการใชเอทานอลมปรมาณเพNมข�นมากอยางตอเนNอง ม

ผลอยางยNงตอประชากร เศรษฐกจ และระบบนเวศของโลก จากการประเมนของ IEA

ทเหลอ, 15

รสเซย, 2

ฝรงเศส, 2

อนเดย, 4

จน, 8

บราซล, 34

สหรฐอเมรกา, 35

แหลงผลตเอทานอล

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

16%

18%

20%

สหรฐ บราซล จน อนเดย ฝร� งเศส รสเซย

ความตองการเอทานอลสาหรบยานยนต


พบวามการใชเช�อเพลงเหลวชวภาพ เพNมข�นรอยละ 6.3 ตอป ระหวางป พ.ศ. 2548-2573 15 (ค.ศ. 2005-2030) ซNงสวนใหญเปนเอทานอล ขอทNสอง ปรมาณการใชเช�อเพลงทNเพNมข�นน�ข�นอยกบการผลตทNเชNอถอได ฉะน �น การปลกพชทNใชเปนวตถดบในการผลตเอทานอลตองทาดวยแนวทางทNย Nงยน ความย �งยน ทNกลาวถงตองเปนไปตามคาจากดความทNรายงานในการประชม ณ กรงรโอ เดอ จาเนโร ในป พ.ศ. 2545 (The Rio Conference 1992) ทNครอบคลมถงประเดนทNเกNยวของกบเศรษฐศาสตร สงคม และนเวศวทยา และดเหมอนวามความจาเปนทNตองพจารณาท �ง 3 ประเดนขางตน เมNอตดสนใจทNจะนาเอทานอลมาใชเปนเช�อเพลงในรถยนตอยางแพรหลาย จากรายงานของ Brundtland (1987) ไดใหคาจากดความไว โดยกลาววา เอทานอลทNย Nงยน ตองใหคาตอบวา “ใหความพงพอใจกบความตองการในวนน� โดยไมตองประณประนอมกบความตองการของรนตอไปในอนาคต”8

เศรษฐศาสตรมอทธพลตอคาตอบทางวชาการ ในการเลอกเอทานอลในระดบชมชนหรอระดบภมภาค และสงผลถงสNงแวดลอมดวยเชนกน ในปจจบน เมNอพจารณาดานเศรษฐศาสตร พบวาจะมความเหมาะสมทNจะทาการผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนแรก หรอทNรจ กกนวา First-generation technology ถงแมวา ผลประโยชนทNไดรบจากการลดกาซเรอนกระจก และการปลอยไอเสย ในปรมาณไมมากนก9 ในดานสงคมมการอภปรายกนอยางรนแรง ในเวทตางๆท Nวโลก ถงประเดน อาหาร หรอ เชอเพลง แตประเดนอNนๆ เชนการพฒนาการเกษตรในระดบภมภาค และความสมพนธทางการคาระหวางประเทศ กมความสาคญเชนเดยวกน ในเรNองของระบบนเวศวทยา จะมประเดนการอภปรายทNเกNยวของกบเรNอง ความตองการอนรกษระบบนเวศวทยาทNมคา เชน ปาดบช�นในเขตอเมซอน ของประเทศบราซล เพNอรกษาพ�นปา ดนและน�าทNมคาไว

1.2.1 วตถดบ โดยท Nวไปแลว ไบโอเอทานอลผลตไดจากการหมกน�าตาลทNมอยในชวมวล

หลายชนด กลาวคอ � ชวมวลทNมน�าตาลเปนองคประกอบสง เชน หวบทรท และออย


� ชวมวลทNมแปงเปนองคประกอบสง เชน ขาวโพด ขาว ขาวสาล มนฝร Nง ขาวฟางหวาน มนสาปะหลง

� ชวมวลทNมเสนใยเปนองคประกอบสง เชน ฟางขาว เศษไม ซงและลาตนขาวโพด หญา กระดาษ และชานออย

ประมาณครNงหนNงของการผลตเอทานอลของโลก ใชน�าตาลทNมาจากออยเปนวตถดบเปนสวนใหญ มทNมาจากหวบทรทบางเลกนอย สวนทNเหลอของปรมาณการผลตเอทานอล ใชชวมวลทNมแปงเปนองคประกอบ เปนวตถดบ เชน ขาวโพดและขาวสาล15 ปจจบนยงไมมการผลตในเชงพาณชย ทNใชชวมวลทNมเสนใยเปนองคประกอบเปนวตถดบ มเพยงแผนการจดต �งโรงงานผลตเทาน �น

ไมเปนทNนาแปลกใจวา การผลตเอทานอลทกวนน�ทNมประสทธภาพสงทNสด ในแงของคาใชจายและการลดกาซคารบอนไดออกไซด จงเปนการใชน�าตาลเปนวตถดบของประเทศบราซล วตถดบซNงเปนสวนทNเปนคาใชจายสงสด มราคาตNาเนNองจากเตบโตไดอยางรวดเรวในประเทศบราซล และกระบวนการผลตมการปรบปรงและทาใหดข �นอยางตอเนNอง นอกจากน �นแลว การผลตเอทานอลจากน�าตาล ใชข �นตอนการผลตส �นกวาการใชวตถดบประเภทอNนทNเขาสกระบวนการหมกไดทนท15

การผลตเอทานอลจากชวมวลประเภทเสนใย ขณะน�อยในระหวางการทดลองกบวตถดบหลายประเภท เปาหมายคอการหาวตถดบทNมผลผลตตอไรสง และลดผลกระทบดานลบตอสNงแวดลอม นอกจากน �นยงใหความสนใจกบประเภทของพ�นทNดนทNใชในการเพาะปลกดวย เนNองจากประเดนของการใชพ�นทNดนในการเพาะปลกเปนหนNงในคาจากดความของความย Nงยน และ ปยทNใชในการเกษตรถอเปนสวนสาคญทNมผลกระทบตอสNงแวดลอม เชน ปรากฎการณเกดสาหรายอยางรวดเรว (Marine Eutrophication) ภาวะโลกรอน การลดลงของทรพยากร การปนเป�อนของน�าใตดน และการทาลายโอโซนในช �นสตราโตสเฟยร11 ดงน �นจดประสงคของการใชเอทานอล สวนหนNงเพNอลดภาวะโลกรอน ดงน �น จงควรลดการใชปยสงเคราะหในการเพาะปลกวตถดบทNใชในการผลตเอทานอล

ธรรมชาตของพชบางชนด มความสามารถในการตรงไนโตรเจนจากอากาศ เชน พชประเภทถ Nว จงชวยลดการใชปยในการเพาะปลกได การปลกในระหวางแถว


กบการปลกพชทNใชเปนวตถดบสาหรบเอทานอล จะชวยลดปรมาณการใชปยและยาปราบศตรพช ดงเชนตวอยางการปลกรวมกนของขาวสาลและถ Nว7 พชบางชนดไมจาเปนตองใชป ยในปรมาณมากในการปลก แตสามารถใหผลผลตทNสงได สาหรบตนหญาสวตชกราส (Switchgrass) หรอ prairie grass เปนพชทNมศกยภาพทNเปนวตถดบสาหรบการผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนทNสอง หรอทNเรยกวา Second-generation technology เนNองจากใหผลผลตตอพ�นทNเพาะปลกสง โดยมการใชปยในปรมาณตNา ดนหลงการเพาะปลกไมถกทาลาย มความตานทางตอโรคและแมลงสง และมคาใชจายในการเพาะปลกตNา 12,13 การศกษารวมระหวางหนวยงานบรการวจยทางการเกษตรของกระทรวงเกษตรแหงสหรฐอเมรกา (USDA-ARS)และ สถาบนการเกษตรและทรพยากรธรรมชาตแหงสหรฐอเมรกา (Institute of Agriculture and Natural Resource, U.S) พบวา การผลตเอทานอลจากตนหญาสวตชกราส สามารถชวยลดกาซเรอนกกระจกถงรอยละ 94 เมNอเปรยบเทยบกบน�ามนเบนซน ตนหญาสวตชกราสมแนวโนมทNปลกไดในพ�นทNเสNอมโทรม และนกวจยประเมนวาสามารถใหผลผลตเอทานอลไดประมาณรอยละ 85 บนพ�นทNทNใชเทากนในการปลกขาวโพดในสหรฐอเมรกา ในการศกษาไดใชพ�นทNทดลองขนาด 20 เอเคอร หรอ 125 ไร ดงน �นตนหญาสวตชกราส จงไมใชคาตอบสาหรบเปนวตถดบผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนทNหนNง เพราะเปนวตถดบทNเปนเสนใยลวนๆ (Cellulosic)

การพฒนาวตถดบสาหรบเอทานอลอยในระหวางการศกษาและพฒนากรรมวธใหมๆ ขณะทNเทคโนโลยรนทNหนNง และวตถดบทNเหมาะสมสาหรบเทคโนโลยน �น ไดดาเนนควบคกนไป จนกวากระบวนการผลตดวยเทคโนโลยรนทNสองจะไดรบการพฒนาอยางเตมทNและพรอมใชในการผลตในเชงพาณชย โดยเฉพาะอยางยNง กรรมวธทNมประสทธภาพและมความคมคาทNใชกบวตถดบประเภทเสนใย

1.2.2 กรรมวธการผลต กรรมวธการผลตเปนปจจยสาคญทNบงช�ถงระดบของความย Nงยนของเอทา

นอล วฎจกรชวตการผลตเอทานอลมผลทNแตกตางกนมาก เมNอมการใชวตถดบและกรรมวธการผลตทNแตกตางกน ดงทNจะกลาวตอไป


เทคโนโลยการผลตรนท�หน�ง การผลตเอทานอลดวยวธการด �งเดม ประกอบดวยข �นตอนตางๆดงน� 1. การบดวตถดบใหละเอยด ข �นตอนน�สามารถทาไดดวยวธการบดแบบเปยก

หรอบดแบบแหง ในบางกรณ กระบวนการบดแบบแหง สามารถลดพลงงานทNใชในการผลตเอทานอลไดถงรอยละ 5015 ของพลงงานทNใชท �งหมด

2. การทาใหสกและการทาใหเปนของเหลว(Liquefaction) เปนข �นตอนทNนาวตถดบทNผานการบดแลวผสมกบน�าและเอนไซม ผานความรอนใหสก

3. การเปลNยนแปงเปนน�าตาล (Saccharification) เปนข �นตอนทNใชเอนไซมเปลNยนแปงใหเปนน�าตาล เพNอเตรยมความพรอมสาหรบการหมกตอไป

4. การหมก (Fermentation) เปนการหมกน�าตาลดวยยสต ใหเปนเอทานอล ในข �นตอนน�จะไดเอทานอลทNมความบรสทธ �ประมาณรอยละ 10 และมกาซคารบอนไดออกไซดเกดข�นดวย

5. การกล Nน (Distillation) ข �นตอนน� เปนการกล Nนแยกน�าออก เพNอใหเอทานอลมความเขมขนสงข�น จนมความบรสทธ �ประมาณรอยละ 95

6. การแยกน�าออก หรอ Dehydration เปนการนาน�าทNเหลออยในเอทานอลประมาณ รอยละ 5 ออก เพNอใหเปนเอทานอลทNเหมาะในการใชเปนเช�อเพลง

7. Denature หรอข �นตอนทNเตมสารบางชนด เชนน�ามนเบนซนลงไปในเอทานอล เพNอใหเอทานอลน �นใชดNมไมได

ทรพยากรดานขาเขาในกระบวนการผลตหลกๆ ไดแก วตถดบ เอนไซม ยสต พลงงาน น�า และสารแปลงสภาพใหใชดNมไมได สาหรบดานขาออก ไดแกเอทานอล กาซคารบอนไดออกไซด และผลพลอยไดจากการผลต ซNงสงไปเปนอาหารสตวทNมกเรยกกนวา DDGS สาหรบกาซคารบอนไดออกไซด สวนใหญจะถกกกเกบ นาไปทาใหบรสทธ � และสงขายใหอตสาหกรรมอNนๆตอไป14


ในบางแหงทNทาการผลตเอทานอล เชนในประเทศบราซล พลงงานทNใชในการผลตเอทานอล กลาวคอ พลงงานสาหรบหมอไอน�า และพลงงานทNใชในกระบวนการกล Nน ไดจากพชทNใชเปนวตถดบ เชน ชานออย อยางไรกตามในบางแหง และในบางประเทศ ใชพลงงานจากแหลงฟอสซล เชนกาซธรรมชาต และถานหน ดงน �นผลกระทบของประสทธภาพการลดกาซคารบอนไดออกไซดจงข�นกบทางเลอกการใชพลงงานดงกลาวขางตน

โดยท Nวไปแลว อณหภมตNาเปนลกษณะพเศษเฉพาะของการใชพลงงานในการผลตเอทานอล กระบวนการทาใหสก มกทาทN 80 องศาเซลเซยส และทาการกล NนทN 100 องศาเซลเซยส14 เมNอพจารณาถงการใชพลงงานอยางมประสทธภาพ จงควรมการหมนเวยนความรอนจากกระบวนการอNนในโรงงาน ยอนกลบมาใชใหมในกระบวนการทNตองการอณหภมตNาดวย แทนทNจะใชพลงงานใหมจากชวมวล หรอจากกาซธรรมชาต ถานหนเพยงอยางเดยว เทคโนโลยการผลตรนท�สอง

เอทานอลรนทNสอง หรอทNเรยกวาเอทานอลจากเสนใย (Cellulosic) ผลตไดโดยใชกรรมวธในลกษณะเดยวกนกบเอทานอลรนทNหนNง โดยเพNมเตมกระบวนการเตรยมวตถดบเบ�องตน (Pretreatment) เพNอเปลNยนเสนใยไปเปนน�าตาล เปนการเตรยมความพรอมใหสามารถทาการหมกน�าตาลไปเปนแอลกอฮอลได อยางไรกตามกระบวนการน� บางคร �งพบวามความยงยาก ข�นอยกบชนดของวตถดบ ทNอาจเหมาะกบการใชกรด การใชไอน�าความดนสง การใชเอนไซมชนดพเศษ หรอใชหลายๆอยางรวมกน วธการเหลาน�อาจเกดสารบางอยางทNยบย �งกระบวนการหมก ซNงเมNอชวมวลไดรบการเตรยมเบ�องตนดวยวธการขางตน จะเปลNยนไปเปนเฮมเซลลโลส หรอ C5 และเซลลโลส หรอ C6 ทNเขาสกระบวนการหมกตอไป

รายงานฉบบลาสด15 ไดบงช�ถงข �นตอนของงานวจยทNสาคญสาหรบการผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนทNสองดงน�

� กระบวนการเตรยมวตถดบเบ�องตน และการสลายตว กอใหเกดสารยบย �งกระบวนการหมกจานวนเลกนอย และใชสารเคมเลกนอย


� ราคาเอนไซมลดลงอยางมากในระยะน� แตยงเปนประเดนปญหาเมNอมความตองการใชปรมาณมากในการผลตเอทานอลระดบเชงพาณชย � เทคนคในกระบวนการผลต เมNอใชกบวตถดบทNเปนของแขงในปรมาณสง จะมการใชน�าและพลงงานนอยลง � การพฒนาจลนทรยทNใชในการหมกทNมความทนทานตอสารทNยบย �งการหมก และสามารถทาการหมกน�าตาลไดท �งทNมองคประกอบ C5 และ C6 � กระบวนการผลตเชงบรณาการ สามารถลดปรมาณน�าทNใชได � การนาของเสยประเภทลกนนกลบมาใชในการผลตพลงงาน

การผลตเอทานอลเกอบท �งหมดในปจจบน ใชเทคโนโลยการผลตรนทNหนNง

สาหรบเทคโนโลยรนทNสองอยในระหวางการวจย โดยมการพฒนาและทดลองผลตในโรงงานตนแบบและโรงงานสาธต แตยงไมมการผลตในโรงงานระดบเชงพาณชย ถงแมวามหลายแหงอยในระยะการจดทาแผนอย สถานะภาพของโรงงานผลตเอทานอลเชงพาณชยในปพ.ศ. 2550 (ค.ศ. 2007) มดงน�

� มการตดต �งโรงงานตนแบบจานวน 15-20 โรงงานท Nวโลก สวนใหญเปนการผลตขนาดเลกแบบไมตอเนNอง � โรงงานสาธต 2 โรงงานทNดาเนนการแลวทNเมองออตตาวา และญNปน และมอก 2-3 แหงทNจะเปดทาการในปลายป พ.ศ. 2550 (ค.ศ.2007) � โรงงานระดบเชงพาณชย 15-20 โรงงานท Nวโลก อยในระหวางการกอสราง � มการสารวจวตถดบหลายชนดทNจะนามาใชเปนวตถดบ10 ขอดของการใชวตถดบประเภทเสนใยในการผลตเอทานอล คอ มราคาถก

ดงทNกลาวมาแลวคออาจจะเปนเศษพชผลทางการเกษตร หรอเศษเหลอจากการเกบเกNยวพชพลงงาน เชน ตนสนนหรอตนหลวและตนหญาสวตชกราส ขอดอกประการหนNงสาหรบการผลตดวยเทคโนโลยรนทNสอง คอ มทศทางเดยวกนกบการผลตในเทคโนโลยรนทNหนNง ซNงผลตจากพชทNเปนอาหารของมนษย แตโชคไมด การ


ประเมนผลทางเศรษฐศาตรของการผลตเอทานอลดวยวตถดบเสนใยยงไมมความกาวหนามากนก ท �งทNราคาของวตถดบทNมราคาถกมาก ซNงไมทาใหตนทนการผลตสงข�นดวย

เทคโนโลยรนทNสอง มขอดกวาเทคโนโลยรนทNหนNง ดงน� � ใชสวนตางๆของพชไดเกอบท �งหมด ทาใหมประสทธภาพการผลต และใหผลผลตตอไรสงกวา � ไมมขอขดแยงระหวางการใชพชอาหารและพชพลงงาน เพราะเปนการใชพชผลการเกษตรและเศษวสดทางการเกษตร อยางไรกตามอาจมขอขดแยงบาง หากมการใชพ�นทNอดมสมบรณเปนพ�นทNเพาะปลก � วตถดบมราคาถก � การผลตวตถดบมความย Nงยนมากกวา � สามารถลดกาซคารบอนไดออกไซด ไดสงถงรอยละ 94

โครงการของ IEA ทNใชเทคโนโลยรนทNสองกนอยางกวางขวาง และจะเปนจรง

ไดหลงจากป พ.ศ. 2563 (ค.ศ.2020)16 เปนโครงการทNมลกษณะแบบบรณาการ ในทNสดแลวกระบวนการผลตเอทานอลไดมความเกNยวของกบการผลตสารเคม พลงงาน ความรอน อาหารสตว และเช�อเพลง17 การผลตเอทานอลสามารถใชทรพยากรไดหลายอยาง เชน ของเสยจากบานเรอนและของเสยทางการเกษตร กระบวนการกาซซฟเคช Nน และการแปรรปกาซไปเปนของเหลว (หรอทNรจกกนในชNอ GTL) สามารถใชในการผลตเอทานอล และเช�อเพลงอNนๆ18 อกทางเลอกหนNง คอ การบรณาการการผลตไบโอดเซลและเอทานอลเขาดวยกน เพNอลดการขนสงชวมวล สวนไบโอดเซลแสดงใหเหนวามศกยภาพทNด โดยมคณสมบตในการผสมเอทานอลใหเขากนกบน�ามนดเซล ดงจะกลาวในรายละเอยดตอไป ถาไบโอดเซลผลตจากน�ามนปาลม จะมการใชประโยชนเฉพาะสวนทNเปนผลปาลมเทาน �น การผลตเช�อเพลงชวภาพเชงบรณาการ สามารถผลตเอทานอลจากสวนทNเปนชวมวล ทNเปนเสนใยเหลอจากลาตนปาลม ซNงเปนการใชสวนอNนๆของปาลมใหเปนประโยชน ในขณะทNพลงงานไฟฟาเปนผลพลอยไดทNผลตไดจากความรอนท�งจากการผลต


ตามเกณฑมาตรฐาน การผลตไฟฟาจากพลงงานความรอน จะมการสญเสยพลงงานประมาณรอยละ 55-65 ไปเปนความรอนทNอณหภมตNา ถงแมวามการหมนเวยนความรอนกลบมาใชใหมกตาม ดงน �นศกยภาพทNมอยางมากมายน� เมNอนากระบวนการผลตระหวางเอทานอลและการผลตพลงงานมาบรณาการเขาดวยกน จะสามารถลดปรมาณการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด ไดอยางงายๆ ท �งน�เนNองจากโดยหลกการแลว ความรอนเหลอท�งทNมอณหภมตNาน �น จะไมกอใหเกดกาซคารบอนไดออกไซด เพNมข�น

โรงงานนารองผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนทNสอง จานวน 2-3 โรงงานทNมอยท Nวโลกในขณะน� เปนตวอยางทNนาสนใจ ซNงใหแนวคดทNอาจเปนแรงบนดาลใจใหกบอตสาหรรมอNนๆ ดงเชน มโรงงานทNประเทศเดนมารค ไดใหแนวคดทNนาสนใจ ดงรายละเอยดดงน�

1. Maxifuel เปนแนวคดทNบรณาการการผลตเอทานอล กาซชวภาพ ไฮโดรเจน และเมดเช�อเพลงแขง จดประสงคของแนวคดคอ นาวสดจากทางออกของกระบวนการผลต มาหมนเวยน และนากลบมาใชใหม เพNอลดปญหาผลกระทบตอสNงแวดลอม การผลตกาซชวภาพถกเพNมเตมเขาในกระบวนการเพNอเปนการบาบดน�าเสย และนาน�าจากกระบวนการกลบมาใชใหม ท �งน�เปนเพNอประโยชนตอการประเมนสมดลพลงงานและเศรษฐศาสตรปรชญาของแนวคดน�19 คอ ของเสยหรอผลพลอยไดจากกระบวนการหนNง ตองถกนาไปใชเปนวสดขาเขาของอกกระบวนการหนNงเพNอเปนการลดของเสยใหเหลอท�งนอยทNสด

2. IBUS (Integrated Biomass Utilization System, The Venzin vision) แนวคดของ IBUS คอ การบรณาการโรงไฟฟาพลงงานรวมระหวางชวมวลและถานหนเขาดวยกนกบโรงงานผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนทNหนNงและสอง (CHP) ผลผลตทNไดคอ เอทานอล เช�อเพลงแขง อาหารสตว (DDGS) และปย20

กระบวนการผลตเอทานอล ไดใชไอน�าราคาถกและพลงงานทNมประสทธภาพ

สงจากโรงไฟฟา ขณะทNโรงไฟฟาใชเช�อเพลงแขงชวมวลทNมคณภาพสง ทNเหลอออก


จากโรงงานผลตเอทานอล การบรณาการกระบวนการท �งสองเขาดวยกนน� สามารถลดคาลงทนได เพราะโรงงานเอทานอลไมตองตดต �งหนวยการผลตไอน�าและพลงงาน แนวคดของ Maxifuel และ IBUS ยนยนวาไดแกปญหาทNเปนคอขวดหลกๆสาหรบการผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนทNสองแลว แตสNงทNทาทายทNยงหลงเหลออยคอการขยายขนาดกาลงการผลต ใหเปนระดบเชงพาณชยทNมความคมคาตอการลงทนในอนาคต ระบบการกกเกบคารบอน หรอ Carbon Capture and Storage:_CCS ตองกาจดกาซคารบอนไดออกไซด ไดอยางสมบรณจากกระบวนการบรณาการน� น Nนกคอ โรงไฟฟาและโรงงานผลตเอทานอลตองลดการปลอยกาซเรอนกระจกมากจนทาใหกาซคารบอนไดออกไซด ถกกาจดออกจากบรรยากาศตลอดวฎจกรชวตของเอทานอล

1.3 การประเมนวฎจกรชวต เพNอใหเกดความแนใจวาเอทานอลจะใหผลประโยชนไดในระยะยาว การประเมน

วฎจกรชวต หรอ LCA นบวาเปนเครNองมอหนNงทNใชประเมนคาทางสNงแวดลอม ซNงการประเมนน�แบงไดเปน 3 ระยะ คอ การผลต การใช และการกาจด ท �งน�การผลต เปนผลประโยชนหลกของการประเมนเอทานอล

1.3.1 คาพลงงานสทธ และกาซเรอนกระจก หนNงในเหตผลหลก ทNใชเช�อเพลงชวภาพ รวมถงเอทานอลดวยน �น เพNอ

ตองการลดกาซเรอนกระจก ซNงกาซเรอนกระจกเปนกาซทNหอหมโลกไว ทาใหลดความสามารถของโลกในการแผรงสความรอนออกไปสช �นบรรยากาศ โดยปรมาณกาซเรอนกระจกในช �นบรรยากาศน�ข�นอยกบการหมนเวยนของคารบอนทNมปรมาณคงทN กาซเรอนกระจกทNสาคญคอ กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) กาซมเทน (CH4) กาซไนตรสออกไซด (N2O) และไอน�า ในการประเมนศกยภาพของกาซเรอนกระจก จะใชวธวดกาซคารบอนไดออกไซด โดยการวดปรมาณกาซเรอนกระจกวดเปนปรมาณกาซคารบอนไดออกไซดเทยบเทา21ซNงปรมาณกาซมเทนและกาซไนตรสออกไซด มคา 23 และ 296 เทยบเทาปรมาณกาซคารบอนไดออกไซด ตามลาดบ


คาจากดความทNวา คารบอนไดออกไซดนวทรล (CO2 neutral) บางคร �งใชบรรยายถง เอทานอล ซNงคาทNใชอาจทาใหเขาใจผด เพราะการผลตเอทานอลในปจจบน ไมสามารถทาไดหากปราศจากเช�อเพลงฟอสซล ซNงกอใหเกดกาซคารบอนไดออกไซด หรอกาซเรอนกระจกสช �นบรรยากาศ ทกวนน� ยงมการถกเถยงกนอยางกวางขวางวา การใชเอทานอลในภาคการขนสงจะสามารถลดการปลอยกาซเรอนกระจกไดจรงหรอไม เครNองมอทNโดดเดนทNใชในการประเมนคอ การประเมนวฏจกรชวต (LCA) หรอนยหนNงของภาษาเช�อเพลงเรยกวา การประเมนจากหลมถงลอรถ (Well-to-Wheels: WTW) ในกรณการประเมน WTW น� มกจะมงไปทNการประเมนกาซเรอนกระจกสทธทNปลอยออก และใชเช�อเพลงจากฟอสซลเปนตวเปรยบเทยบท �งขาเขาและขาออก ท �งวฎจกรชวตของเช�อเพลงน �นๆ โดยมาตรฐานนานาชาต หรอ มาตรฐานอนกรม ISO 14000 ไดใหคาอธบายวธการประเมน แตยงมการวพากษวจารณ22วาการใชมาตรฐานน�เปนวธการประเมนอาจทาใหมมมองแคบเกนไป มผนยมใชวธการประเมนเอทานอลดวยการใชคาพลงงานสทธ (NEV) โดย NEV เปนการกาหนดคาแตกตางระหวางพลงงานของเช�อเพลงน �น (Output) กบพลงงานทNใชในการผลตเช�อเพลงน �นๆ (Input)23 อยางไรกตาม กยงมการวจารณและไมยอมรบการประเมนเชนน� แนวทางทNดจะตรงประเดนทNสดและดทNสดในการประเมนเอทานอล คอการเปรยบเทยบกบเช�อเพลงทNไมสามารถหมนเวยนได หรอจากฟอสซลน Nนเอง

1.3.2 การทบทวนการประเมนวฎจกรชวต ในสวนน�ของรายงานเปนการทบทวนการศกษาการประเมนวฎจกรชวตของเอ

ทานอล ตารางทN 2 แสดงถงผลการศกษาการประเมนวฎจกรชวตของเอทานอลจากงานวจยหลายฉบบ


ตารางท� 2. การรวบรวมผลการศกษาการประเมนวฎจกรชวตของเอทานอล การรวบรวมผลการศกษาการประเมนวฎจกรชวตของเอทานอล

คาพลงงานสทธของเอทานอล (NEV) ผเขยน NEV (LHV,บทย)

Shapouri, et. al (1995)_USDA +20,436 Lorenz and Morris (1995)_Institute for Local Self-Reliance) +30,589 Agri. and Agri-Food_CAN (1999) +29,826 Wang, et. al (1999)_Argonne National Laboratory +22,500 Pimentel (2001)_Cornell University -33,562 Shapouri, et. al , update (2002)_USDA +21,105 Kim and Dale (2002)_Michigan State University +23,866 to +35,463 Shapouri, et. al , (2004)_USDA +30,258 ท�มา: Durante and Miltenberger3

ดเหมอนวามการถกเถยงกนอยางกวางขวาง ถงการผลตเอทานอลวา ใหการประเมนคาพลงงานสทธเปนบวกหรอไม ซNงหมายถงมการใชพลงงานในการผลตนอยกวาคาพลงงานทNเอทานอลม อยางไรกตามตารางทN 2 แสดงไดอยางชดเจนวา การศกษาจากหลายแหลงใหคาพลงงานสทธของเอทานอลเปนบวก ดร. Wang และ Eric Larsson ทบทวนการศกษา LCA จากทNตางๆ และพบวาดวยเทคโนโลยในการผลตเอทานอลและเทคโนโลยของยานยนตในปจจบนทาใหเอทานอลทNได มศกยภาพทNปลอยกาซคารบอนไดออกไซดหรอเทยบเทากาซคารบอนไดออกไซดนอยทNสด และเปนการลดการใชพลงงานจากฟอสซล เมNอเปรยบเทยบกบน�ามนเบนซน ในการประเมนคร �งน� ไดใชการวเคราะหรปแบบการประเมนทNเลวรายทNสด หรอ Worst-case scenario โดยการนาเทคโนโลยรนทNหนNงมาใชกบวตถดบทNใชอยในปจจบน ซNงยงไมไดมการปรบใหเปนเทคโนโลยรนทNสองทNเปนภาพในอนาคตเลย การศกษาทNใชเทคโนโลยรนทNสองในการผลตจะใหคาทNดข �นมาก ท �งปรมาณการปลอยกาซเรอนกระจก และการใชเช�อเพลงจากฟอสซล


สNงทNชวยลดกาซเรอนกระจกและลดการใชเช�อเพลงจากฟอสซลสสาหรบเอทานอล มดงตอไปน�

� ใชเทคโนโลยรนทNสองในการผลต � ใชกระบวนการบรณาการโดยรวมการผลตเอทานอลและการผลตพลงงานเขาดวยกน � ใชความรอนทNใชในกระบวนการผลตเอทานอลจากการผลตพลงงานไฟฟารวมจากชวมวล � ทาการปรบปรงประสทธภาพการผลต

การศกษาการประเมนวฎจกรชวต9 ช�ใหเหนวา การลดการปลอยกาซเรอน

กระจกสาหรบการผสมเอทานอลในน�ามนเบนซนในสดสวนตางๆ กน ดงเชนกรณเอทานอลทNผลตจากขาวโพดซNงใชเทคโนโลยรนทNหนNงหรอวธการแบบด �งเดม สามารถลดการปลอยกาซเรอนกระจกไดในปรมาณรอยละ 18-26 และ 21-29 สาหรบ เอทานอลผสมรอยละ10 และ 85 ในน�ามนเบนซน (หรอทNเรยกวา E10 และ E85) ตามลาดบ ตวเลขเหลาน�ไดจากการทดแทนน�ามนเบนซนบนพ�นฐานเทยบเทาพลงงานโดยใชแบบจาลองของ GREET1 เชนเดยวกบผลงานของ ของ Larson22 ทNไดทาการทบทวนงานวจยหลายช�น และสรปไดวาเอทานอลทNผลตจากขาวโพดชวยลดกาซเรอนกระจกประมาณรอยละ 10-50 ขณะทNเอทานอลผลตจากเสนใยชวยลดกาซเรอนกระจกไดถงประมาณรอยละ 40-100

วตถดบตางชนดกน เชน ขาวโพด ออย และหวบทรท เมNอนามาผลตเอทานอล จะสงผลใหเกดการปลอยกาซเรอนกระจกในปรมาณทNแตกตางกน การศกษาของ OECD24 บนพ�นฐานขอมลจาก IEA และ EMPA พบวาการประเมนปรมาณกาซเรอนกระจกทNลดลงเทยบเทากาซคารบอนไดออกไซดต �งแตเรNมตนจนถงการใช

1 The Geenhouse gases, Regulate Emission and Energy use in Transportation model (GREET) เปนรปแบบทNพฒนาข�นโดย ดร. Michael Wang นกวจยของ Argonne National Laboratory Center for Transportation Research


หรอ WTW มคาแตกตางกน กลาวคอ กาซเรอนกระจกลดลงรอยละ 30 สาหรบเอทานอลจากขาวโพดทNผลตไดในยโรปและสหรฐอเมรกา ลดลงรอยละ 40 สาหรบเอทานอลจากหวบทรททNผลตไดในยโรป และลดลงรอยละ 93 สาหรบเอทานอลผลตจากออยในประเทศบราซล ดงรายละเอยดแสดงในรปทN 3 รายงานเช�อเพลงชวภาพของ IEA (2004) แสดงลาดบศกยภาพการลดการปรมาณกาซเรอนกระจกของแตละวตถดบทNใช ในทานองเดยวกน

Wang และคณะ จาก Argonne National Laboratory ไดสาธตใหเหนถงสมดลพลงงานของเช�อเพลง จากกฎขอทNสองของเทอรโมไดนามกส กลาววา การแปรรปพลงงานจากรปหนNงไปเปนอกรปหนNง มกมการสญเสยพลงงานเสมอ ทNเหนไดชดเจนในทางปฏบต เชน โรงไฟฟาทNใชถานหน ถานหนเปลNยนรปไปเปนไฟฟา โดยทNครNงหนNงของพลงงานจากถานหนจะสญเสยไปเปนความรอน หากไมมการนาความรอนน �นกลบมาใช Wang และคณะ จงมงเนนไปทNการใชพลงงานจากฟอสซลเปนพลงงานขาเขา รปทN 4 แสดงสดสวนพลงงานฟอสซล สดสวนระหวางพลงงานทNเปนผลตผล และพลงงานฟอสซลทNใชเปนพลงงานขาเขา โดยเทคโนโลยรนทNหนNงใชไดดกบการผลตเอทานอล เมNอเปรยบเทยบกบผลผลตพลงงานในปจจบน สวนเทคโนโลยรนทNสองจะมศกยภาพสงมากเมNอทาการประเมนดวยวธน�

0%20%40%60%80%

100%

เอทา

นอลจ

ากขา

วโพด

(US/

EU)

เอทา

นอลจ

ากหว

บท(E

U)

เอทา

นอลจ

ากออ

ย

(Bra

zil)

ไบโอ

ดเซล

จากเ

มลด

เรป(

EU)

ไบโอ

ดเซล

จากป

าลม

(Mal

aysia

)

เอทา

นอลจ

ากเซ

ลลโล

ส

(IEA)

รปท� 3. การลดกาซเรอนกระจกเทยบเทากาซคารบอนไดออกไซดจาก WTW

ท�มา: Doornbosch and Steenblik24


1.36

0.980.81

0.45

0

0.5

1

1.5

2

เซลลโลส-เอทานอล ขาวโพด-เอทานอล ถานหน แกสโซลน ไฟฟา

รปท� 4. พลงงานท�ไดเม�อเปรยบเทยบกบพลงงานฟอสซลขาเขา ท�มา: Wang25

1.3.3 วจารณผลการศกษาการประเมนวฎจกรชวต และผลท�ไดรบ การศกษาการประเมนวฎจกรชวต และการประเมน WTW ไดแสดงผลจาก

รปแบบทNใชเครNองมอตางๆกน บนสมมตฐานและวธการทNตางกน ซNงใหผลการศกษาทNตางกนไป ตวแปรสาคญทNใชในการประเมน WTW ทNเกNยวของกบเอทานอล มดงน�

1. วตถดบ เชน ขาวโพด ขาวสาล ออย ตน หญาสวตชกราส และอNนๆ 2. การนาผลพลอยไดไปใชประโยชน เชน การผลตเอทานอลทNมผลพลอย

เกดข�น มการจดการกบผลพลอยไดอยางไร เชน ไมมการนาไปใชประโยชน มการนาไปใชประโยชนเฉพาะคาพลงงานจากผลพลอยไดทNเกดข�น หรอมการนาสวนของพลงงานทNใชในกระบวนการผลตไปผลตผลพลอยไดเรยกวา DDGS เปนผลพลอยไดทNสาคญทNสดในอตสาหกรรมการผลตเอทานอลทNใชขาวโพดเปนวตถดบ DDGS เปนสารทNมโปรตนสงใชเปนอาหารสตว มปรมาณเปนสดสวนถงหนNงในสามของเมลดขาวโพดทNใชในการผลต ดงน �น DDGS จงนบวามความสาคญมากในการประเมนวฎจกรชวต24

3. กาซไนตรสออกไซด จะกลาวตอไปภายหลง

10.32


4. การกกเกบกาซคารบอนไดออกไซด ในดน ตวอยางเชน เมNอนาพ�นดนทNไมเคยทาการเพาะปลกมากอน มาใชในการเพาะปลกวตถดบสาหรบผลตเอทานอล คารบอนทNถกกกเกบในดนจะลดลงอยางรวดเรว ผลทNเกดข�นสาหรบวฎจกรชวตสทธ คอ อาจทาใหมกาซคารบอนไดออกไซดเพNมข�นในบรรยากาศ ถงแมวาเช�อเพลงชวภาพจะมการผลตอยางมประสทธภาพกตาม การศกษาการประเมนวฎจกรชวตบางช�นเทาน �น ทNครอบคลมประเดนน�เขาไวดวย 22,26

เนNองจากมการใชปจจยทNแตกตางกนในการประเมน จงไมนาแปลกใจวาการประเมน WTW ท Nวโลก จะมผลการศกษาทNแตกตางกน กาซไนตรสออกไซด เปนกาซทNมผลตอการเกดภาวะเรอนกระจกสงมาก มคาสงกวากาซคารบอนไดออกไซดถง 300 เทา ปรมาณกาซไนตรสออกไซดทNเกดจากการเพาะปลกข�นอยกบหลายปจจย เชน ดน สภาวะภมอากาศ พชและแนวทางทNใชในการเพาะปลก ทาใหปรมาณกาซไนตรสออกไซดทNประเมนไดมความไมแนนอน การพยากรณปรมาณทNไดมชวงกวางมาก สงผลกระทบถงการนาประเมนวฎจกรชวตทNไดรบไปใชในการตดสนใจ หากมการนาไปรวมไวในรายการประเมนวฎจกรชวต27 ดร. Wang28 กลาววากาซไนตรสออกไซดเกดจากปยทNใชในการเพาะปลก มปรมาณถงรอยละ 25 ของปรมาณกาซเรอนกระจกทNปลอยออกจากอตสาหกรรมการผลตเอทานอลจากขาวโพด

การศกษาเมNอเรวๆน�29 ทNดาเนนการโดยนกเคมทNไดรบรางวลโนเบลชNอ Paul Crutzen ยนยนวาโดยท NวไปการเพาะปลกพชผลทางการเกษตรทNใชเปนวตถดบในการผลตเอทานอล อาจทาใหกาซเรอนกระจกมปรมาณเพNมข�นเนNองมาจากการปลอยกาซไนตรสออกไซด ในกรณการปลอยกาซไนตรสออกไซดจากการผลตเอทานอลทNใชขาวโพดเปนวตถดบ พบวามกาซเรอนกระจกเกดข�น 0.90-1.5 เทาเมNอเปรยบเทยบกบมความปลอดภยจากการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด การประเมนในกรณเอทานอลทNผลตจากออย พบวามตวแปรทNแปรปรวนประมาณรอยละ 0.5-0.9 มผวจารณผลงานจากการการศกษาน� ในเรNองการต �งสมมตฐานและตวเลขทNใชในการ


แปรรปวตถดบไปเปนเอทานอล แตรายงานของ OECD24 สนบสนนงานของ Crutzen

นกวจยหลายทานไดช�วา ควรใชแนวทางทNครอบคลมภาพอยางกวางขวาง และมองภาพท �งหมดใหมากกวาน� เพNมเตมจากการใชวธการประเมนวฎจกรชวตทNเปนมาตรฐานทNใชอยเทาน �น การทดแทนพลงงานจากฟอสซลกบเช�อเพลงชวภาพ มผลทNตามมามากมายบนความแตกตางท �งในระดบทองถNน และระดบโลก สNงทNเกดตามมา คอ เอทานอลมศกยภาพสงในการลดกาซเรอนกระจกในอนาคตอนใกล แตยงมความยงยากและอปสรรคอย การใหคาแนะนาสาหรบการผลตเอทานอลในระดบการผลตใหญๆ จะทาไดตอเมNอรอยางชดเจนถงผลกระทบทNเกดข�นและมการบนทกไวอยางด รวมถงการใหความม NนใจไดวาจะเกดการลดการปลอยกาซเรอนกระจกทNมประสทธภาพ และการใชเช�อเพลงฟอสซลในการผลตเอทานอลได

1.3.4 เอทานอลท�มน*าเปนองคประกอบ (Hydrous ethanol) เอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบสามารถใชเปนเช�อเพลง โดยมจดประสงค

หลก คอ ตองการลดราคาเช�อเพลงใหถกลง การใชเอทานอลทNมน�าผสมอยดวย น �นตองกาวขามอปสรรคตางๆ และตองพสจนในทางปฏบตในการใชงานทกวนทNมการดาเนนการมาแลวในประเทศบราซลและสวเดน จากมมมองทางดานสNงแวดลอม การใชเอทานอลทNยงคงมน�าอยดวยน �น สามารถชวยลดพลงงานทNตองใชในข �นตอนการผลตเอทานอล รปทN 5 แสดงสมดลพลงงานสทธของเอทานอลทNผลตจากขาวโพดในสหรฐอเมรกา

จากรปทN 5 แสดงพลงงานทNใชในการผลตเอทานอลและผลพลอยได จะเหนวาเอทานอลไรน�าทNผลตจากขาวโพดในสหรฐอเมรกาไดรบพลงงานสทธเพยงรอยละ 21 เมNอรวมการผลตผลพลอยไดเขากบการผลตเอทานอล ขณะทNน�าทNมอยรอยละ 5 ในเอทานอล หากตองกาจดออกตองผานกระบวนการเอาน�าออก หรอ Dehydration ทNตองใชพลงงานถงรอยละ 14 หนทางทNมประสทธภาพในการใชเอทานอลทNมน�าอยดวยในเครNองยนตสนดาปภายในน �น คอ การใชระบบ HCCI และมการศกษาบางช�นแสดงใหเหนวาอาจเปนไปไดทNจะใชเอทานอลทNมน�าอยดวยถงรอยละ 7031, 32


พลงงานใหกบ

เอทานอล, 6%

การผลต, 22%

การขนสง, 2%

การกล �น, 23%พลงงานใหกบ

ผลผลตรวม, 15%

การทาน*าแหง, 14%

การยอยและตม

, 16%

รปท� 5. สมดลพลงงานสทธของเอทานอลท�ผลตจากขาวโพดในสหรฐอเมรกา ท�มา: U.S. DOE30

จากรายงานของ Flowers and Aceves32 ยงตองมการตดต �งอปกรณพเศษ

เชน อปกรณแลกเปลNยนความรอน เพNอทาใหเอทานอลทNผสมในน�าระเหยกลายเปนไอ แนวคดน�ยงตองทาการพสจน แตไดรบการยอมรบในการใชในการขนสง ยกตวอยางเชน ยานยนตระบบไฮบรดทNใชรวมกบแบตเตอรN กลาวคอการใชมอเตอรไฟฟา และเครNองยนตสนดาป พลงงานทNใชในการกล Nน เมNอเอทานอลมน�าผสมอยรอยละ 65 จะลดลงจากรอยละ 23 เหลอเพยงรอยละ 3 ทาใหพลงงานสทธเพNมข�นรอยละ 55 จากเดมทNมพลงงานสทธเพNมเพยงรอยละ 21 เมNอประเมนจากการผลตเอทานอลไรน�า32 การศกษาอNนๆ อาจใหผลทNแตกตางกนได แตอาจสรปไดวาเมNอมการใชเอทานอลทNมน�าอยดวย จะชวยประหยดพลงงานไดอยางมาก

เครNองยนตสนดาปโดยท NวไปจะประสบปญหาเนNองจากมประสทธภาพตNา ถงแมวา เครNองยนตสนดาปจะมการพฒนาและปรบปรงมาเปนเวลานาน การจดระเบดดวยการอด (CI) เชนเครNองยนตดเซล เปนตวแทนของเครNองยนตทNมประสทธภาพสงทNสด กลาวคอ ยงใชเช�อเพลงเพยงรอยละ 25-35 ของพลงงาน


เช�อเพลงทNปอนเขา เช�อเพลงสวนทNเหลอจะสญเสยไปเปนความรอนทNถกปลอยออกทางทอไอเสย และไปใชในการลดอณหภมของน� าลง ความรอนสญเสยจากเครNองยนตจะถกนาไปชดเชยสาหรบเช�อเพลงทNมน�าเปนองคประกอบอย แทนการปลอยท�ง ดวยวธน� พลงงานสญเสยจากยานยนตจะไดรบการนากลบมาใช แทนการใชพลงงานทNมคณคาสงกวา เชน ถานหน กาซธรรมชาต และชวมวล แสดงดงแผนผงในรปทN 6

รปท� 6. แผนผงการไหลของพลงงาน ดวยแนวคดของเคร�องยนตท�ใชเช*อเพลงเอทานอลท�มน*าเปนองคประกอบ

แนวความคดใหมทNเกดข�นน� มศกยภาพสงตอการประหยดพลงงานและการลดกาซคารบอนไดออกไซดทNมในระดบโลก ระดบภมภาค และระดบชาต จงมความตองการทNจะใหเกดการผลตในระดบใหญ และนาจะมความคมตอความพยายามทNทาไป ทางออกอNนทNใหผลรองลงมา บางแหงทาใหเปนจรงไดงายกวาและยงใหผลทNดเชนกน ยกตวอยางเชนในประเทศบราซล เอทานอลทNมน�าอยดวยรอยละ7 หรอ E93 ไดรบการนามาใชในระดบชาต โดยมการประหยดพลงงานไดจานวนมหาศาล แทบไมตองกลาวถงการประหยดดานเศรษฐศาสตรอกมากมายมหาศาลเชนกน มมมองดานเทคนคทNใชเอทานอลทNมน�าผสมอยดวยน �นจะมกลาวตอไปในรายงาน แตการใชเอทานอลทNมน�าปนอยดวยน �น โดยท NวไปจะตองมการทมเทเพNอหาคาตอบทางเทคนค น Nนคอการทดแทนกบตลาดยานยนตในปจจบน

พลงงานจากกาซธรรมชาต ถานหน

หรอชวมวล

ใชพลงงานจากกาซธรรมชาต ถานหน หรอชวมวลนอยลง

เครNองยนตท Nวๆไป

เครNองยนตทNใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบ

พลงงานสญเสย เช�อเพลง

พลงงานสญเสย


1.4 ความย �งยน เนNองจากจดประสงคหลกของการใชเอทานอลเปนเช�อเพลง คอการลด

ผลกระทบทNมตอสNงแวดลอม โดยเฉพาะการลดปรมาณกาซเรอนกระจก จงมความสาคญทNตองใหเกดความแนใจเกNยวกบผลกระทบทNเกดข�นอยางชดเจนของการผลตเอทานอล นอกจากน �นแลว เมNอมการใชเอทานอลเพNมข�นในระดบโลกจะเกดผลกระทบตอระบบนเวศวทยาอยางแนนอน ดงน �นจงตองทาการผลตพชผลทางการเกษตรทNใชเปนวตถดบดวยแนวทางการผลตอยางย Nงยน ในอกหลายปขางหนาจากน�ไปจะมการพNงพาพชผลทางการเกษตรจานวนมากเพNอใชในการผลตเอทานอล ดงน �นจาเปนตองใหแนใจวามความปลอดภยและผลกระทบระยะยาวทางสงคม สNงแวดลอม และเศรษฐกจ ทNตองเจรญเตบโตอยางมนยสาคญ ซNงมรายงานฉบบหนNงกลาวไววา “ไมมเหตผลท �จะทดแทนระบบท �ไมย �งยนดวยส �งอ �น” ตามหลกตรรกวทยาทNคาดวาผลกระทบดานสNงแวดลอมทNสงข�นกบระบบนเวศวทยา ดน และน�า เกNยวกบเช�อเพลงชวภาพ เมNอเปรยบเทยบกบเช�อเพลงจากฟอสซล โดยทNเช�อเพลงจากฟอสซลไมตองใชพ�นทNดนขนาดใหญในการเพาะปลก ดงน �นเช�อเพลงท �งสองประเภทน�จงไมสามารถนามาเปรยบเทยบกนไดโดยตรงในดานน� การเปรยบเทยบจะตองมการช Nงน�าหนกความแตกตางผลกระทบทางสNงแวดลอม EMPA34 รวบรวมดชนทNช�บอกผลกระทบสNงแวดลอม เปนความเสยหายทNเกดข�นกบสขภาพอนามยของคน ระบบนเวศวทยา และการลดลงของทรพยากรธรรมชาต ซNงเรยกวา ดชน UBP ดงแสดงในรปทN 7

รปทN 7 แสดงถงผลกระทบจากกจกรรมตางๆทNเกดข�นในการเพาะปลกพชประเภทตางๆทNมผลตอการประเมนวฎจกรชวตของเอทานอล (และไบโอดเซล) ทNมาจากพชตางชนดกน รปน�ไดแสดงใหเหนวา อาจเกดการผดพลาดได หากการประเมนมการพจารณาเฉพาะเรNองของการปลอยกาซไอเสยจากยานยนตเทาน �นการประชมโตะกลมวาดวยเช�อเพลงชวภาพอยางย Nงยน ทNประกอบดวยองคกรทNไมใชหนวยงานราชการหรอNGO บรษท หนวยงานราชการ หนวยงานระหวางรฐบาล ผเชNยวชาญ และหนวยงานทNเกNยวของ พฒนาหลกการ 4 ขอทNใชเปนเกณฑการพจรณาเพNอใหแนใจวามระดบความย Nงยนเกดข�นในการผลตและใชเช�อเพลงชวภาพ เกณฑการพจารณาน�เกNยวของกบประสทธภาพวฎจกรชวตของกาซเรอนกระจกและ


ผลกระทบตอสNงแวดลอม (เชน ความหลากหลายทางชวภาพ ประเดนของดน และทรพยากรน�า) ผลกระทบทางสงคม (เชน ความม Nงคงดานอาหาร) และการนาไปใชกบหลายกจกรรมทNดาเนนอยในปจจบนน� ซNงปจจบนมหลายกจกรรมทNมอทธพลในระดบสง เชน รฐบาลแหงชาต สหภาพยโรป และ IEA ทNกาลงพยายามหาหนทางเพNอใหเกดความย Nงยน อกหนNงตวอยางทNดาเนนการโดยรฐบาลเนเธอรแลนด ซNงไดมอบอานาจใหคณะกรรมการ ทาการช�แนะถงเกณฑการพจารณาความย NงยนทNยอมรบไดเพNอใหความชวยเหลอไดอยางเหมาะสม24 นอกจากน �นแลว ไดมการเสนอแนะอกหนNงแนวทาง คอ การเรยนรจากประสบการณในการใหหนงสอรบรองของผลตภณฑปาไม สมาคมชวมวลแหงสหภาพยโรป หรอ European Biomass Association (AEBIOM)34 สนบสนนแนวคดของความย Nงยน แตช�ใหเหนถงความสาคญทNทาใหผลผลตทางการเกษตรท �งหมดเกดความย Nงยน ไมเฉพาะเพยงเรNองเช�อเพลงชวภาพเพยงอยางเดยว ท �งน�เนNองจากท �งหมดน�ไดมการกาหนดเปนนโยบายในยโรปแลว เพNอใหแนใจถงระดบความย Nงยน รวมถงการปลกพช เพN อพลงงานชวภาพ ซNง AEBIOM กาหนดวาการใหคารบรองควรมงเนนถงเช�อเพลงชวภาพทNนาเขาดวย

จากการทบทวนเอกสารทNเกNยวของกบการผลตเอทานอลอยางย Nงยน พบวามขอทNตองคานงถงโดยไมไดจดลาดบความสาคญ ดงตอไปน� การปลอยกาซเรอนกระจกตลอดวฎจกรชวตของเอทานอล ตองมปรมาณตNากวาเช�อเพลงฟอสซลอยางมนยสาคญ ธาตอาหารพชจากชวมวล ตองนากลบคนสดนจะตองไมมการทาลายระบบนเวศวทยาทNมคา อยางนอยตองมการรกษาสภาพความหลากหลายทางชวภาพเชนเดมคารบอนทNกกเกบไวใตดน และบนฝงดน ตองไดรบการพจารณากอนการเพาะปลกชวมวลใหมๆ ตองมการดแลอยางจรงจง ในเรNองการพงทลายและถกทาลายของดน รวมถงเรNองแหลงทรพยากรน�าและคณภาพน�าตองมการพจารณาถงความม Nนคงดานอาหารและราคา ท �งระดบทองถNน และระดบโลก เนNองจากเช�อเพลงชวภาพเปนสนคาระดบนานาชาต ควรมการพฒนาระบบการใหการรบรองและ


เครNองหมายมาตรฐานในระดบนานาชาต เพNอใหเกดความแนใจวาไดผานเกณฑระดบตNาสดของความย Nงยน

1.4.1 ประเดนการใชท�ดน เรNองทNควรใหความสาคญอกเรNองหนNงสาหรบการผลตเอทานอล คอ การใช

ทNดน เนNองจากโลกมพ�นทNดนทNจากดในการเพาะปลกชวมวล ความสนใจหลกสาหรบพ�นทNทNเหมาะกบการเพาะปลกเปนอาหาร อาหารสตว วสดพลงงาน การอนรกษธรรมชาต และความหลากหลายทางชวภาพ ซNงการใชพ�นทNกบสาขาใดสาขาหนNง ไมควรเกดขอขดแยงกบสาขาอNนๆ ยกตวอยางเชน เรNองเอทานอล ไดมการทาเคาโครงใหเหนโดยสงเขปวา การใชทNดนในการผลตเอทานอล ไมเกดการขดแยงกบอตสาหกรรมอNน และอยางนอยอาหารสตวทNเปนผลพลอยไดจากการผลตเอทานอล กไดสรางโอกาสใหกบอตสาหกรรมปศสตว33 อกตวอยางหนNงคอ การผลตอาหารและเช�อเพลงรวมกนโดยการใชเทคโนโลยรนทNสอง และปรบปรงความหลากหลายทางชวภาพดวยการปลกพชแทรกระหวางแถว ศกยภาพเช*อเพลงชวภาพท �วโลก

การประเมนศกยภาพการผลตเช�อเพลงจากชวมวลท Nวโลกใหถกตองและแมนยาเปนไปไดยาก ขอแรก คอ มความเปนไปไดทางเทคนคหรอไม ขอทNสอง อะไรคอความจรง และอะไรเปนขอบเขตของเงNอนไขสาหรบการผลตเช�อเพลง และยงมอกหลายๆปจจยทNสาคญทNสดทNตองนามาพจารณา คอ ชวมวลทNตองการสาหรบเปนอาหารและสาหรบภาคอNนๆ การกดกนทางการคา นโยบายเชงเกษตรกรรม เศรษฐกจ พชผลทางการเกษตร ประสทธภาพการผลตเอทานอล เทคโนโลยใหมๆทNกาวหนา และพชชนดใหม


100% น*ามนเรพ ME CH 100% น*ามนเรพ MER ER 100% น*ามนปาลม ME MY

100% น*ามนถ�วเหลอง ME US 100% น*ามนถ�วเหลอง ME BR 100% น*ามนพชใชแลว ME CH 100% น*ามนพชใชแลว ME FR

เอทานอล-เบดอยกบท� CH เอทานอล-เบดเคล�อนท� CH

เอทานอล-หญา CH เอทานอล-มนฝร�ง CH

เอทานอล-น*าตาลบท CH เอทานอล-หางนม CH เอทานอล-ข*เล�อย CH

เอทานอล-ขาวฟuาง CH เอทานอล-ขาวไร RER เอทานอล-ขาวโพด US เอทานอล-น*าออย US

มเทน- หญาหมกชวภาพ มเทน- ปvยหมก

มเทน- ปvยหมก+สารเรง มเทน- ปvยหมก,ปรบปรง

ดเซล- กามะถนต�า EUR O3 ปxโตร- กามะถนต�า EUR O3

กาซธรรมชาต EUR O3

มเทน- ข*เล�อย มเทน- สลจระบบบาบดน*า

มเทน- ขยะชวภาพ มเทน- ปvยหมก+สารเรง,ปรบปรง

ไบโอ

ดเซล

แอ

ลกอฮ

อล

ฟอสซ

ล มเ

ทน

การดาเนนงาน

การขนสง

การผลต

การเพาะปลก

ส�งปลกสราง

UBP ดชนตวช*วดผลกระทบตอส�งแวดลอม

รปท� 7. ผลกระทบทางส�งแวดลอมสาหรบเอทานอลและทางเลอกเช*อเพลงอ�นๆ

คาอธบาย: CH- จน RER สหภาพยโรป MY มาเลเซย US สหรฐอเมรกา

BR บราซล FR ฝร �งเศส CN แคนาดา

ท�มา: EMPA34


ปจจบน มการพลงงานในภาคการขนสงในแตละป ประมาณ 100 อซาจลล (EJ หรอ Exa Joule) ถาอตราการเตบโตตอปยงคงเปนเชนน�35 จะทาใหการใชพลงงานเพNมข�นรอยละ 50 ภายในปพ.ศ. 2573 (ค.ศ. 2030) การทNราคาน�ามนดบมแนวโนมสงข�นและการผลตน�ามนลดลงน �น36 อาจทาใหอตราการเตบโตของภาคขนสงชะลอตวลง การใชเช�อเพลงของโลกทNเพNมข�นอยางรวดเรวในการขนสงน �น ตองการการเตบโตอยางรวดเรวในการผลตเช�อเพลงชวภาพดวย เพNอใหปรมาณสทธของการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด ในภาคการขนสงลดลง หรออยางนอยใหมปรมาณคงทN เมNอเรวๆน�ไดมสNงทNเกดข�น คอ การผลตเช�อเพลงชวภาพเพNมข�นเปนสองเทาในระหวางปพ.ศ. 2543 และ 2550 (ค.ศ 2000 และ 2007) ในขณะทNการผลตน�ามนปโตรเลยมดบเพNมข�นเพยงรอยละ 7.716 การผลตเช�อเพลงชวภาพท NวโลกทNเพNมข�น 4 เทาภายในปพ.ศ. 2563 (ค.ศ 2020) จะเทยบเทาการเพNมรอยละ 7 ของน�ามนดบสาหรบภาคการขนสงท Nวโลก หลงจากป พ.ศ. 2563 (ค.ศ 2020) จะมศกยภาพในการผลตเอทานอลดวยเทคโนโลยรนทNสอง และมทNดนทNใชประโยชนไดอยางมากมาย เนNองจากมการใชผลตภณฑของเสยอNนๆ ดวย เชน เศษวสดทางการเกษตรและปาไม สตว และของเสยอนทรยอNนๆ รวมท �งมการศกษาหลายช�นไดมพยายามทNจะพสจนสดสวนเช�อเพลงทNสามารถทดแทนเช�อเพลงจากฟอสซลเพNอการขนสง ในอนาคตขางหนา ในปพ.ศ. 2593 (ค.ศ. 2050) Doornbosch24 ประเมนศกยภาพการทดแทนเช�อเพลงฟอสซลทNสดสวนรอยละ 23 ภายในปพ.ศ. 2593 (ค.ศ 2050) Hoogwijk37 ทาแผนภาพในอนาคต 4 ชด ในการประเมนศกยภาพการผลตพลงงานจากชวมวลเปรยบเทยบกบเช�อเพลงจากฟอสซล แผนภาพทNวางไวมชวงการประเมนปรมาณการทดแทนเช�อเพลงฟอสซลเพNอการขนสง ระหวางรอยละ 20 ถง รอยละ 50 นอกจากน� IEA ไดทาการพยากรณ16 ปรมาณการทดแทนน�ามนฟอสซลเพNอการขนสงดวยเชนกน โดยระบวาการทดแทนน�ามนฟอสซลถงรอยละ 100 มความเปนไปได ถาการผลตพลงงานจากชวมวลท Nวโลกท �งหมด ทาการแปรรปไปเปนเช�อเพลงเหลว โดยไมสารองปรมาณชวมวลทNมไปทาการผลตไฟฟาหรอความรอน อยางไรกตามการนาไปใชเพNอผลตเช�อเพลงเพNอการขนสงเพยงอยางเดยวอาจเปนการต �งสมมตฐานทNไมสมจรง การคาดการณสาหรบปพ.ศ. 2563 (ค.ศ 2020)


น �นเปนการประเมนโดยต �งสมมตฐานทNมการปรบปรงเทคโนโลยทNใชในการผลตและเปลNยนรปเช�อเพลงชวภาพ เชน การใชเทคโนโลยรนทNสอง ซNงเปนการสรางโอกาสและสามารถถงเปาหมายไดถามการดาเนนการปฏบต เวนแตรฐบาล หนวยงานและสถาบนวจยตองการทNใหการสนบสนนและพฒนาเช�อเพลงชวภาพทดแทนเช�อเพลงฟอสซลในปรมาณทNตNาลงเทาน �น แผนภาพทNวาดไวน �นเปนการดาเนนการโดยพจารณาเฉพาะชวมวลทNเกดข�นบนพ�นดนเทาน �น ยงไมครอบคลมถงชวมวลในบรเวณมหาสมทรซNงคดเปนพ�นทNรอยละ 70 ของพ�นผวโลก ซNงเหนไดชดวามศกยภาพอกมหาศาล และมนกวจย และบรษทเอกชนหลายแหงกาลงทาการศกษาดานน�อย แตเทคโนโลยและโครงสรางพ�นฐานทNจาเปนสาหรบการผลตชวมวลจากมหาสมทรในระดบใหญยงคงอยในข �นตอนการพฒนา ถงแมวาแผนภาพอนาคตน�จะเตมไปดวยความไมแนนอน เอทานอลและเช�อเพลงชวภาพอNนๆกแสดงใหเหนวามศกยภาพสงในการใชทดแทนเช�อเพลงฟอสซล แตมไดหมายความวาเช�อเพลงทดแทนน�จะเปนคาตอบทNงายและมประสทธภาพสาหรบการใชในภาคการขนสงไดอยางย Nงยน เช�อเพลงฟอสซลจะยงคงใชเปนเช�อเพลงสวนใหญในภาคการขนสงในอนาคตอนใกล ซNงมเช�อเพลงและเทคโนโลยของเครNองยนตอNนๆ และเช�อเพลงทดแทนทNผสมในเช�อเพลงฟอสซลใชควบคกนไป

ชวมวลเพ�อการขนสงหรอเพ�อพลงงาน

มมมองทNสาคญในการอภปรายเรNองเอทานอล คอ เรNองของชวมวล เมNอเรวๆน�ทN Technical University of Denmark ไดทาการศกษาประเมนผลกระทบทางสNงแวดลอม4 ยกตวอยางเชนการปลอยกาซเรอนกระจก การกอใหเกดของเสย การเกดโอโซน และการเกดกรด ทNเกNยวของกบการผลตเอทานอล IBUS ไดอนมานถงความกาวหนาของเทคโนโลยรนทNสองในการผลตเอทานอล โดยบรณาการเขากบโรงไฟฟาพลงงานความรอนรวมทNใชถานหนในประเทศเดนมารก คาถามกลางทNมการกาหนดในการศกษาน� คอ ทNดนเปนทรพยากรทNจากด ควรใชเพNอเปนพลงงานสาหรบการขนสง เพNอลดการปลอยกาซเรอนกระจกและทดแทนการใชพลงงานฟอสซลหรอไม บทสรปทNไดรบจากการศกษาซNงมการใชเทคโนโลยทNดทNสดในการ


ผลตเอทานอลในประเทศเดนมารก คอ ควรใชชวมวลทNมอยอยางจากดในการผลตความรอนรวมมากกวาใชในการผลตเอทานอล หากพจารณาดานการประเมนวฎจกรชวตผลตภณฑ การผลตเอทานอลเปนธาตอาหารทNถกเกบไวในระบบการเกษตร เชน ในรปของผลพลอยไดหลก อาหารสตว ในทางกลบกนการเผาชวมวลในโรงไฟฟาพลงงานความรอน ไมสามารถหมนเวยนนาธาตอาหารกลบคนสพ�นดนใหเกดอยางย NงยนเพNอการเจรญเตบโตของพช และลดการใชปยได รายงานเปรยบเทยบพลงความรอนรวมกบการผลตเอทานอล ซNงเปนเรNองทNมการถกเถยงกนในประเดนของการใชทNดน การใชชวมวลทNมอยอยางจากดมความเหมาะสมและไมเกNยวของกบการลดการปลอยกาซเรอนกระจก เมNอพจารณาถงเช�อเพลงฟอสซลทNกาลงจะหมดลง รายงานน�ไดสรปวา การทดแทนในปรมาณมาก ทาไดสาเรจดวยการใชชวมวลในการผลตพลงงานความรอนรวม อยางไรกตาม ยงเปนคาถามทNเปรยบเทยบการใชถานหนทดแทนเช�อเพลงฟอสซลในการผลตพลงความรอนรวมกบการทดแทนเพNอการขนสง ท �งน�เนNองจากถานหนยงคงมแหลงสารองอยและยงไมหมดลงเหมอนน�ามน และยงมขอโตแยงอกวา ไมมทางเลอกในการลดกาซเรอนกระจกทNเปนไปไดสาหรบเช�อเพลงเพNอการขนสง เมNอเปรยบเทยบกบทางเลอกทNเปนไปไดหลายทางในการลดกาซเรอนกระจกจากการผลตไฟฟา เชน พลงงานลม พลงงานแสงอาทตย พลงงานน�า และพลงงานนวเคลยร โดยไมตองกลาวถงการกกเกบกาซคารบอนไดออกไซด ในโรงไฟฟาทNใชถานหน รายงานฉบบน�ไดเสนอแนะวาการใชชวมวลทNเหมาะสมทNสด คอ การใชรถไฟฟารวมกบการใชพลงความรอนรวม หรอ CHP CHP ไมใชทางเลอกของทกประเทศ โดยเฉพาะในประเทศทNอยในเขตรอนทNไมตองการระบบใหความรอนจากสวนกลาง ดงน �น CHP เปนการใชชวมวลสาหรบประเทศทNตองการเทาน �น นอกจากน �นจงไมควรเปรยบเทยบประสทธภาพพลงงานรวมถงการปลอยกาซเรอนกระจกในการใชงานอยกบทN กบการใชงานเคลNอนทN ถงแมวาจะใชมอเตอรไฟฟาทNมประสทธภาพสงกตาม เพราะการใชงานทNมการเคลNอนทNมกมการสญเสยพลงงานทNใหประสทธภาพพลงงานตNากวารอยละ 100 เมNอเปรยบเทยบกบโรงไฟฟาทNใชเครNองกงหนลมและเครNองกาเนดไฟฟา ในการใชประโยชนของพลงงาน พลงงานความรอนอณหภมตNาจะถกจดใหมคณภาพตNาเมNอ


เปรยบเทยบกบเช�อเพลงเหลว การเปรยบเทยบเชนน�กไมยตธรรมเชนกน การบรณาการการผลต เทคโนโลย และกระบวนการ นาจะเปนคาตอบในภาพรวมทNดทNสด โดยการประเมนวฎจกรชวตเปนตวอยางหนNงทNไมไดพจารณาทกดานของพลงงานเชนทNรายงานน�ยอมรบ ซNงสามารถเขาใจได แตไมเปนทNนาพอใจท �งหมด เชน การศกษาของ Larson ทNเสนอแนะไวรวมท �งภาพท �งหมดของเช�อเพลงชวภาพและสถานการณพลงงานทNดเหมอนมความเกNยวของและจาเปนในจดน�

ชวมวล เพ�อเปนอาหาร หรอ เช*อเพลงชวมวล

หวขอน� เปนขอมลทNคอนขางจาเปน ซบซอน และมความขดแยง ในการบรรยายตอไปน� จะเปนการใหเหนภาพ และประเดนการขดแยงเทาน �น แตไมมการสรปใดๆ ซNงมผมสวนไดสวนเสยและมคแขงมากมายทNใหความสนใจ การถกเถยงและโตแยงดาเนนไปตามความสนใจของตนเอง มลนธสหประชาต หรอ United Nation Foundation ไดจดทารายงานชNอ Biofuel FAQ38 มถอยแถลงวา ตามทNองคการอาหารและการเกษตรแหงสหประชาชาต (FAO) การเพNมการผลตอาหาร ตองใหเพยงพอกบการเพNมของประชากรโลก นอกจากน �นรายงานยงไดกลาวดวยวาภาวการณขาดสารอาหารในระดบโลก ไมใชเกดจากการขาดแคลนอาหาร แตโลกสามารถผลตอาหารไดเพNมข�นถามความตองการเพNมข�น น Nนคอถาคนยากจนสามารถจายเงนซ�ออาหารไดและเพNมปรมาณความตองการ เขาควรไดรบประโยชนจากการผลตพชพลงงาน เพราะคนยากจนสวนใหญอาศยอยในชนบท และประเทศยากจนหลายประเทศ เชน ในทวปแอฟรกาเหมาะทNจะทาการเพาะปลกพชพลงงาน ตามรายงานดงกลาวดเหมอนวาจะเสนอศกยภาพใหกบประเทศยากจนในการผลตพชพลงงานและสงออกเช�อเพลงชวภาพน �น จงเปนประเดนเชงนโยบายดานโครงสรางพ�นฐาน และบางคร �งกขอจากดในระดบนานาชาต และเกNยวของความสมพนธทางการคาทNตองการปลอยใหผทNยากจนหวโหยตอไป มใชเปนเรNองของเช�อเพลงชวภาพดงเสนอ ซNงราคาพชผลอาหารทNเพNมข�นจะเกดผลกระทบทางลบตอคนจนของโลกอยางไมสามารถหลกเลNยงได และสงผลใหคนจนไมมเงนเพยงพอทNจะซ�ออาหารบรโภคได


รายงานของ AEBIOM34 ยอมรบวามความเชNอมโยงระหวางราคาอาหารและการผลตเช�อเพลงชวภาพ แตยงกลาวดวยวาสถานการณระหวางอาหารและเช�อเพลงมกมการประเมนมากเกนไปเสมอ ซNงไดยนยนในขอแรกวา มทNดนเพยงพอทNใชเพาะปลกพชอาหารและพชพลงงาน ในขอทNสองคอ มการผลตอาหารมากเกนความตองการในสหภาพยโรป นอกจากน� AEBIOM ยงช�ใหเหนวาสวนเกนจากการผลตอาหารน �น จะถกสงไปในประเทศกาลงพฒนาและมผลใหราคาสนคาในตลาดในทองถNนไมสามารถแขงขนได นอกจากน �นแลว AEBIOM พบวาราคาพชผลมอทธพลเพยงเลกนอยตอราคาของผลตภณฑ ยกตวอยางเชน ขาวสาล มราคาเพยงรอยละ 10 ของราคาขนมปง ดงน �น AEBIOM จงเสนอแนะวาสหภาพยโรปไมควรจากดเช�อเพลงชวภาพ จากเหตผลทNตระหนกถงการใชทNดนหรอราคาอาหาร ขณะทNยอมรบวาอาจจะมผลกระทบในทองถNนระยะส �นในประเทศทNพNงพงการนาเขาอาหาร อยางไรกตาม AEBIOM เปนองคกรทNมความสนใจในเรNองน�อยางเหนยวแนน

บทความเดอนธนวาคม 2550 (ค.ศ 2007) ของ Simon Johnson ทNปรกษาทางเศรษฐกจ และผอานวยการหนวยวจยของกองทนการเงนระหวางประเทศ หรอ International Monetary Fund-IMF วจารณถงความสมพนธระหวางอาหารและเช�อเพลงชวภาพทNมราคาสงข�น โดยใหเหตผลวาราคาอาหารทNสงข�นจะข�นอยกบความม Nงค Nงของประชาคมโลก โดยประเมนจากสภาวะตลาด ความแหงแลง โรคระบาดในสตวและเช�อเพลงชวภาพ เชน ราคาขาวโพดเพNมข�นเปนสองเทาในประเทศสหรฐอเมรกาและท Nวโลก จากปพ.ศ.2548 ถงปพ.ศ. 2550 (ค.ศ 2005-2007) และราคาเมลดเรฟเพNมสงข�นเชนกน จากการประเมนของเจาหนาทNของ IMF แสดงใหเหนวาสวนสาคญของราคาอาหารทNสงข�นน�เนNองมาจากนโยบายทNใหการสนบสนนเช�อเพลงชวภาพ เกดผลกระทบไมรนแรงนกในประเทศทNรวย เพราะราคาอาหารเปนเพยงรอยละ 10-15 ของคาใชจายท �งหมด และวตถดบเปนเพยงสวนเลกๆของราคาอาหารทNแทจรง ในประเทศทNไมรวยนก ราคาอาหารคดเปนรอยละ 30-50 ของคาใชจายท �งหมด หรอถาในประเทศยากจนเพNมสงข�น ดงน �นผลกระทบจะเกดข�นรนแรงกบคนจน คนทNอาศยอยในเมองในประเทศทNยากจน จะเปนผไดรบผลกระทบโดยตรง เนNองจากเปนผทNตองจายเงนสาหรบซ�ออาหารและไมสามารถเพาะปลกพช


ทNเปนอาหารไดเอง นอกจากน �นแลว Johnson ไดกลาววา การผลตเช�อเพลงชวภาพ ไมสามารถทาไดในพ�นทNทNมราคาถกได เนNองจากมการกดกนทางการคา และใหการอดหนน ผทNไดรบการอดหนนจากสถานการณเชนน� คอ เกษตรกรในประเทศยากจนและ เขาใหคาแนะนาดวยวา การใชสถานการณทNอาหารมราคาสง เพNอละเวนการใหการสนบสนน และนาภาษนาเขาสาหรบเช�อเพลงชวภาพมาใช ซNงจะทาใหประเทศยากจนมโอกาสในการพฒนา โดยการผานการคาเสรสาหรบเช�อเพลงชวภาพ ทกวนน�ดเหมอนวายงมชองวางสาหรบการปลกพชเพNอผลตเช�อเพลงชวภาพ แตไมไดหมายความวาจะไมมผลรายตดตามมา บทความตางๆไดกลาวซ�าหลายคร �งถงเอทานอลทNผลตโดยใชเสนใยเปนวตถดบ คอคาตอบทNเปนความจรงเพยงสวนเดยวสาหรบประเดนอาหารหรอเช�อเพลง ทNวตถดบไมไดถกนาไปเปนคแขงกบแหลงอาหารและของเสยจากการผลตอาหาร สามารถใชเปนวตถดบในการผลตเอทานอลได อยางไรกตามสถานการณไดกลายเปนคแขงในการใชทNดนในพ�นทNเพาะปลก ยกตวอยางเชน การใชหญาแทนพชอาหารเปนวตถดบในการผลตเช�อเพลง ดงน �นอาจมความตองการแทรกแซงในตลาดเสร และข �นตอนปองกนขอขดแยงหรอภยพบตระหวางอาหารและเช�อเพลง จากภาพทNมงเนนน�ดเหมอนวามความสาคญทNจะใชเช�อเพลงลดลง (เชน การใชรถยนตทNมประสทธภาพมากข�น หรอลดปรมาณรถยนตลง) ท �งน�เนNองจากผลทNตามมาทNไมสามารถหลกเลNยงได คอ การผลตเช�อเพลงชวภาพในปรมาณมากมายมหาศาล


2. คณสมบตของเช*อเพลง ในสวนน� เกNยวของกบคณสมบตทางเคมและกายภาพของเอทานอล

โดยเฉพาะอยางยNงทNเกNยวกบการใชเปนเช�อเพลงในยานยนต คณสมบตเฉพาะเชนความหนาแนน อตราออกเทน และคณสมบตอNนๆ ไดแสดงไวในสวนน�

2.1 ความรพ*นฐานทางเคม สตรโมเลกลทางเคมของเอทานอล คอ C2H5OH บางคร �งอาจเขยนในรป EtOH

หรอ C2H6O และเรยกกนในชNอ เอทลอลกอฮอล หรอ ไฮดรอกซอเทน เปนแอลกอฮอลประเภททNใชเปนเครNองดNม เอทานอลเปนสารประกอบอนทรยทNประกอบดวยกลมของอะตอมคารบอนและไฮโดรเจน เชNอมตอกบกลมของไฮดรอกซล (ทNมอะตอมของออกซเจนและไฮโดรเจน) เมNอเปรยบเทยบกบสวนประกอบสวนใหญของน�ามนเบนซน โมเลกลของเอทานอลมขนาดเลกและเบา มน�าหนกโมเลกลเพยง 46 กรม/โมล ดงตารางทN 3 แสดงการเปรยบเทยบคณสมบตของเอทานอล น�ามนเบนซน และน�ามนดเซล เอทานอลเปนสารทNมคณสมบตพเศษทางเคมไฟฟา ดานหนNงของโมเลกลมคณสมบตทNมข �ว (polar) สวนอกดานหนNงมคณสมบตทNไมมข �ว(nonpolar) คณสมบตของการมข �วของโมเลกล หมายถงการกระจายของภาระไฟฟาในโมเลกล และเปนปจจยทNสาคญในพฤตกรรมทางกายภาพและทางเคมของสารน �นๆ กลมไฮดรอกซลทNมอยในโมเลกลของเอทานอลทาใหเกดแกนโฮโดรเจนไปเชNอมตอกบโมเลกลของเอทานอลอNน หรอเชNอมตอกบสารอNนทNมคณสมบตมข �ว แกนเชNอมตอน�มกาลงมากพอทNทาใหเอทานอลมความหนดมากข�นและมคณสมบตการระเหยไดตNาลง มากกวาสารอNนๆทNคลายกนแตมคณสมบตมข �วนอยกวา ดวยความจรงทNวาโมเลกลของเอทานอล มคณสมบตท �งมข �วและไมมข �วทNปลายท �งสองดาน ทาใหเอทานอลละลายไดดท �งในสารทNมคณสมบตมข �วและไมมข �ว ปลายทNมข �วทาใหเอทานอลและสารอNนๆทNมข �วสามารถละลายไดในน�า สวนปลายอกดานหนNงทNไมข �วทาใหเอทานอลสามารถละลายไดดในสารทNไมมข �วหลายชนด เชน น�ามนเบนซน และละลายไดเลกนอยในน�ามนดเซล แกนเชNอมตอไฮโดรเจนในโมเลกลของเอทานอลชวยใหเปนสารทNระเหยไดตNา ในสภาวะภายใตบรรยากาศ เอทานอลมคณสมบตเปน


ของเหลว และคอยๆระเหยทละนอยเมNอปลอยใหเปดสบรรยากาศ เอทานอลเปนสารทNไมมส มกลNนและรสชาตเฉพาะตว เปนสารทNถกจดวาเปนสารทNมความเปนพษอยางไมรนแรง เอทานอลมกจะมการปนเป�อนดวยน�าในจานวนเลกนอย ซNงเปนการปนเป�อนโดยไมต �งใจทNเกดจากการเกบรกษาแบบไมถกวธ การปนเป�อนของน�าในเอทานอลบรสทธ �เกดข�นไดอยางงายดาย เนNองจากเอทานอลเปนสารทNชอบดดความช�นหรอทNเรยกวา Hygroscopic substance ดงน �นเอทานอลจะดดซบความช�นจากบรรยากาศหากเกบในถงเปด ตามปกตแลวจะแบงการผลตเอทานอลทNใชเปนเช�อเพลง ออกเปน 2 ประเภท กลาวคอ

� เอทานอลไรน*า มน�าเปนองคประกอบนอยกวารอยละ 1 เอทานอลชนดน�มกเรยกวาเอทานอลบรสทธและแหง � เอทานอลท�มน*าเปนสวนประกอบ โดยท NวไปหมายความถงเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบระหวางรอยละ 5 ถง 10

เอทานอลทNมความบรสทธ �สงกวารอยละ 95.6 โดยน�าหนก ไมสามารถผลตไดดวยการกล Nนแบบธรรมดา แตตองการการแยกน�าออกดวยอปกรณแยกน�า เอทานอลไรน�าตองใชพลงงานมากกวาถงรอยละ 20-25 เมNอเปรยบเทยบกบพลงงานทNใชในการผลตเอทานอลความบรสทธ �รอยละ 95 ตามการคานวณของ Martinez-Frias et al40

เพNอไมใหเกดการสบสนระหวางเอทานอลทNใชในดNมและใชเปนเช�อเพลงทNมอตราการเกบภาษทNแตกตางกน โดยท Nวไปแลว เช�อเพลงเอทานอลมกทาใหกลายเปนเอทานอลทNดNมไมได โดยการเตมสารลงไปภายหลงการกล Nน สารทNนยมใชเตมไดแก น�ามนเบนซน บางคร �งอาจใชเมทานอล โปรปานอล หรออะซโตน มกเตมในปรมาณนอยกวารอยละ 10 ทาใหไดเอทานอลทNไมเหมาะกบดNมอกตอไป หรอทNเรยกวา Denatured alcohol


ตารางท� 3. คณสมบตของเอทานอล น*ามนเบนซน และน*ามนดเซล คณสมบต เอทานอล น*ามนเบนซน น*ามนดเซล

สตรทางเคม C2H5OH C4 to C12 C3 to C25

น�าหนกโมเลกล [กรม/โมล] 46.07 100–105 ≈200 คารบอน [มวล%] 52.2 85–88 84–87 ไฮโดรเจน [มวล %] 13.1 12–15 33–16 ออกซเจน [ มวล %] 34.7 0 0 ความหนาแนน, 20 °ซ [กก./ลตร] 0.792 0.72–0.78 0.81–0.88 ความหนด [เซนตสโตรก]

1.52 (20°C)

0.4-0.9 (16°C)

2-6 (37°C)

จดเดอด, 1 บรรยากาศ [°ซ] 78.4 27-225 288-340 ความดนไอ Reid, [กโลปาสคาล] 16 50-100 0.1-0.15 เกณฑการตดไฟ, 20 °ซ [ปรมาตร %] 3.3-19 1.0-8.0 0.6-5.5 Stoichiometric อตราสวนอากาศตอเช�อเพลง 9 14.5-14.7 14.6-15 จดวาบไฟ, [°ซ] 12 -42 74

อณหภมทNจดระเบดไดโดยอตโนมต [°ซ] 423 257 ≈315 ความรอนของการระเหย [กโลจลล/กโลกรม] 910 330-400 225-600 ความรอนของการเผาไหม (คาความรอนตNา) [กโลจลล/กโลกรม] 26900 42000-44000 42800-45300 ความรอนของการเผาไหม (คาความรอนตNา) [กโลจลล/ลตร] 21300 ≈32000 ≈37200 คาออกเทน, Research 108 90–100 N/A คาออกเทน, Motor 92 81–90 N/A (R + M)/2 100 86–94 N/A คาซเทน -- 5–20 40–55 การละลายน�า, ปรมาตร %

ละลายไดสมบรณ

Negligible

Negligible

CO2 ในไอเสย [kg/kg fuel] 1.91 3.18 3.20 ความรอนตอ CO2 ทNปลอยออก [เมกกะจลลเช�อเพลง/กก. CO2 ปลอย] (a) 14.1 ≈13.5 ≈13.8 ท�มา: Sinor 1993 (Sinor et al.: Current and Potential Future Performance of Ethanol Fuels, SAE tech paper 930376) and U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Alternative Fuels Data Center. Ref. 41 (http://www.eere.energy.gov/afdc/altfuel/fuel_properties.html) (a) = calculated


ตารางทN 3 รวบรวมคณสมบตเช�อเพลงเอทานอลเปรยบเทยบกบน�ามนเบนซนและน�ามนดเซล คณสมบตทNเกNยวของกบเครNองยนตเชนคาความรอนจากการเผาไหม ความดนไอ และคาออกเทน ไดแสดงไวในสวนน�ทNเปนการใชเอทานอลในการขนสง

2.2 ประเภทของเช*อเพลงเอทานอล เอทานอลทNใชเปนเช�อเพลงท Nวโลกมในหลายรปแบบ เชน การผสมกบน�ามน

เบนซนและน�ามนดเซล โดยมน�าในปรมาณทNแตกตางกน ผผลตเช�อเพลงกาหนดสวนผสมเช�อเพลงตามมาตรฐานเพNอใหเหมาะสมกบกฎหมายของทองถNน ยานยนต ภมอากาศ พฤตกรรมผบรโภค และเงNอนไขอNนๆของตลาด

การใชเอทานอลท Nวโลกสวนใหญ มากกวาครNงมการใชเอทานอลในลกษณะทNเปนสารผสมในน�ามนเบนซน ซNงหมายความวามการใชผสมในสดสวนประมาณรอยละ 5-10 เหตผลหลกๆทNใชเอทานอลเปนสารผสมในน�ามนเบนซนนอกเหนอจากเหตผลทNชวยลดกาซคารบอนไดออกไซด ขอทNหนNงคอ การผสมเอทานอลในน�ามนเบนซนชวยเพNมคาออกเทนใหกบน�ามนเบนซนทNผสมดวยเอทานอล ซNงปองกนการเกดเครNองยนตนอคทNอาจทาความเสยหายใหกบเครNองยนตได เอทานอลเปนสารทดแทนตวเพNมคาออกเทนอNนทNมราคาแพงกวา ขอทNสอง เอทานอลเปนสารทNมองคประกอบของออกซเจนอยดวย จงชวยใหการเกดการเผาไหมไดสะอาดหมดจดกวาการใชน�ามนเบนซนลวนๆ นอกจากน �นแลวยงชวยลดมลพษอนตรายทNปลอยออกหลงการเผาไหม เชน กาซคารบอนมอนออกไซด (CO) ฝนละออง และสารประกอบของน�ามนเบนซนทNถกเผาไหมอยางไมสมบรณ

เอทานอลทNใชเปนสารผสมโดยท Nวไปแลวจะเปนเอทานอลไรน�า เพNอปองกนการเกดการแยกช �นระหวางน�ากบเอทานอลหลงการผสม การใชเอทานอลผสมเปนเช�อเพลงทNใชกนอยางกวางขวางในประเทศบราซลม 2 ชนด คอ

� แกสโซฮอล ทNประกอบดวยเอทานอลไรน�าในสดสวนรอยละ 20 ในน�ามนเบนซน


� E100 เปนเช�อเพลงทNใชเอทานอลทNมน�าผสมอยดวยประมาณรอยละ 7 โดยปรมาตรโดยไมมการผสมกบน�ามนเบนซน

ในประเทศบราซลไมมการจาหนายน�ามนเบนซนลวน และในสถานบรการ

น�ามนภายในประเทศ เอทานอลลวนๆหรอทNเรยกวา E100 เปนเช�อเพลงทNมจดเดนทNมคาใชจายในการผลตตNา ซNงสงผลใหเช�อเพลงเมNอเปรยบเทยบเปนรปคาเงนแลว พบวามราคาถกกวาเอทานอลไรน�า อยางไรกตามแกสโซฮอลมความสามารถในการตดเครNองทNอณหภมตNาไดดกวาและมคาความรอนตอลตรสงกวา E100 นอกจากเช�อเพลงท �งสองชนดน�แลว ยงม E85 ซNงเปนเช�อเพลงใหมทNผสมเอทานอลกบน�ามนเบนซน ทNเรNมมการใชกนอยางแพรหลายข�น สวนน�ามน E85 เปนเช�อเพลงทNผสมเอทานอลไรน�าในสดสวนระหวางรอยละ 71-85 ในน�ามนเบนซน ในเบ�องตนไดมการใชในประเทศสหรฐอเมรกาและสวเดน โดยใชในเครNองยนตทNเรยกวา Flex Fuel Vehicles (FFVs) หรอเครNองยนตใชเช�อเพลงยดหยน ประสบการณในการใชทNอณหภมตNาในประเทศเหลาน� เอทานอลทNใชในการผสมกบน�ามนเบนซนตองการเอทานอลทNไรน�าอยางแทจรง เพNอหลกเลNยงการเกดการแยกช �นของเช�อเพลง

ทายทNสด เมNอเรวๆน� พบวามการใชดโซฮอลเพNมมากข�น โดยดโซฮอลเปนเช�อเพลงทNผสมระหวางน�ามนดเซลกบเอทานอล สาหรบใชในเครNองยนตดเซล มการจดสทธบตรเช�อเพลงดงกลาวข�น เรยกวา E-dieselซNงเปนการผสมเอทานอลไรน�ากบน�ามนดเซลในสดสวนรอยละ 15 และ 85 ตามลาดบ นอกจากน �นไดมการจดทะเบยนเครNองหมายการคาเรยกวา O2-Diesel ทNประกอบดวยเอทานอลไรน�าในสดสวนรอยละ 7.7 ในน�ามนดเซล ซNงประสบความสาเรจในการใชในรถเมลมากกวา 5,000 คนในเมอง Karnataka42 ประเทศอนเดย จดเดนของการใชเอทานอลผสมในน�ามนดเซล คอ ปรมาณการปลอยฝนละอองขนาดเลกซNงมกจะเกดจากเครNองยนตดเซลลดลง

เช�อเพลงอกชนดหนNงทNมการใชเรยกวา E95 เปนเช�อเพลงทNมการผสมเอทานอลทNมน�าปนอยดวยในปรมาณรอยละ 95 และสารผสมเพNมอกรอยละ 5 ซNงประสบความสาเรจในการใชในรถเมลและรถบรรทกของบรษท Scania ในประเทศสวเดน43


ท �งหมดทNกลาวมาขางตนเปนเช�อเพลงผสมเอทานอลทNมการใชอยางกวางขวาง และยงมอกบางชนดทNอยในระหวางการศกษา

2.3 ประเดนของน*า และการผสม สตรการผสมเอทานอลมกจะถกจากดจากการเกดการแยกช �นของเช�อเพลง

ถงแมวาน�ากบเอทานอลสามารถผสมเขาเปนเน�อเดยวกนไดด แตเมNอมน�าในปรมาณมากเกนไปจะทาใหเกดการแยกช �นได โดยทNของเหลวช �นบนเปนช �นทNมน�ามนเบนซนมากและช �นลางเปนช �นทNมน�ามาก เนNองจากเอทานอลทNมน�าอยดวยเปนเช�อเพลงทNมราคาถกกวาและเปนมตรกบกาซคารบอนไดออกไซด ในการผลตมากกวาเมNอเปรยบเทยบกบเอทานอลไรน�า ดงน �นจงมแรงจงใจดานเศรษฐศาสตรและสNงแวดลอมทNใหใชเอทานอลทNมน�าปนอยดวย และเนNองจากเอทานอลเปนสารทNมกดดซบน�าจากบรรยากาศ จะดวยความต �งใจหรอไมต �งใจกตาม ทาใหเอทานอลทNผสมกบน�ามนเบนซนมกจะมน�าปะปนอยดวยและอาจทาใหเกดการแยกช �นของเช�อเพลง ปญหาทNเกดน�จะเลวรายข�นทNอณหภมตNา ทาใหเครNองยนตทางานขดของและเครNองไมตด นอกจากน �นแลว การเกดการแยกช �นทNมช �นน� ามากกวาน� ามนเบนซนในระบบเช�อเพลง ทาใหโลหะทNเปนช�นสวนเครNองยนตเกดการกดกรอนได

เอทานอลกบน�ามนดเซลไมสามารถผสมเขากนไดดเหมอนการผสมเอทานอลกบน�ามนเบนซน การผสมเอทานอลกบน�ามนดเซล ปรมาณน�าในเอทานอลมขอจากดมากกวาการผสมเอทานอลกบน�ามนเบนซน การศกษาพบวาถงแมวาจะใชเอทานอลไรน�าในการผสม กเกดการแยกช �นไดทNอณหภมในฤดหนาว44 กรณศกษาของการผสมระหวางเอทานอล-น�ามนเบนซน และเอทานอล-น�ามนดเซล จะกลาวในรายละเอยดตอไป

2.3.1 การผสมเขากนไดระหวางเอทานอล น*ามนเบนซน และน*า เนNองจากน�าและน�ามนเบนซนมโมเลกลทNแตกตางกน กลาวคอน�าเปน

โมเลกลทNมข �ว สวนน�ามนเบนซนเปนโมเลกลทNไมมข �ว ทาใหน�าไมสามารถละลายไดในน�ามนเบนซนจงเกดการแยกช �น โดยน�าซNงมความหนาแนนมากกวาจะอยทNกนถง


น�ามน สาหรบทางเขาของทอน�ามนเช�อเพลงจะตดต �งใกลกนถงน�ามนท �งทNสถานบรการน�ามนและในยานยนต น�าทNมอยถงแมวามอยในจานวนนอยในขณะทาการผสม อาจเปนสดสวนทNมอยมากในเช�อเพลงเมNอปอนเขาสยานยนตและเครNองยนตตามลาดบ

ของผสมเอทานอล-น�า และเอทานอล-น�ามนเบนซน ลวนแตเปนของผสมทNผสมเขากนไดด แตเมNอมการผสมสาร 3 อยาง คอ เอทานอล น�ามนเบนซน และน�า กจะเกดการแยกช �น ในกรณน� โดยท Nวไปแลวจะเกดของผสมเอทานอล-น�าในช �นลาง และน�ามนเบนซนทNมเอทานอลผสมอยเลกนอยในช �นบน45 สNงทNเกดข�นตามมาเมNอมการแยกช �นในถงน�ามน คอ ช �นทNมเอทานอล-น�าจะถกปอนเขาเครNองยนต โดยทNช �นของน�ามนเบนซนยงคงคางอยในถงน�ามน ถงแมวาช �นทNมเอทานอล-น�า มคาความรอนอย แตยงเปนขอกงขาวาเครNองยนตสามารถทางานไดดวยเช�อเพลงทNมองคประกอบและคณภาพทNไมคงทNจะกอใหเกดปญหาใดแกเครNองยนต จงจาเปนตองหลกเลNยงการใหเช�อเพลงเกดการแยกช �นและตองมการตรวจสอบสดสวนทNถกตองแมนยาในการผสมเอทานอล-น�า-น�ามนเบนซนใหเขาเปนเน�อเดยวกน

การแยกช �นมกจะเกดข�นในทNทNมอณหภมตNา จงจาเปนตองหาจดทNน�ายอมอยไดในเช�อเพลงโดยไมแยกช �นทNอณหภมในฤดหนาว เชน ระหวาง +10 ถง -40 องศาเซลเซยส ข�นอยกบตาแหนงทNต �งของประเทศน �นๆตามเสนรงและภมอากาศ อยางไรกตาม เปนทNนาแปลกใจวางานวจยทNเกNยวของกบเรNองขดจากดการผสมระหวางสาร 3 ชนดคอ เอทานอล-น�ามนเบนซน-น�า ใหเขากนไดดทNอณหภมตNา มการนาออกสสาธารณะใหรบรนอยมาก สาหรบรายงานฉบบน�มการศกษาทN Technological Institute of Aarhus ประเทศเดนมารก แสดงภาพแผนทNการแยกช �นทNอณหภมระหวาง -2 ถง -25 องศาเซลเซยส ขอมลเหลาน�รวมท �งขอมลทNไดจากการทดลองทNอณหภมสงข�น46,47 แสดงใหเหนแนวโนมตางๆดงน�

� การรวมตวเขากนไดดระหวางน�ามนเบนซน-น�า เปนสดสวนกบปรมาณเอทานอลในของผสม น Nนหมายความวา ปรมาณเอทานอลยNงสงในของผสม ปรมาณน�าและน�ามนเบนซนยNงผสมเขาไดมาก ดวยเหตผลทNเอทานอลมคณสมบตทNเปนโมเลกลทNมข �ว


� การรวมตวระหวางน�ามนเบนซน-น�า เขากนไดดมากข�น เมNออณหภมการผสมสงข�น แตยงเปนสดสวนทNไมแนนอน

ถงแมวาแนวโนมเหลาน�เปนหลกสากลทNรบรกนด คาความคลาดเคลNอนของ

ปรมาณน�าทNยอมใหรวมตวไดข�นกบองคประกอบของน�ามนเบนซนทNใช และข�นกบวธการวดและเกณฑการพจารณาทNใชในการวดการแยกช �นของเช�อเพลงดวย การทดลองน� น�ามนเบนซนเกรดทNใชในฤดหนาวของเดนมารก (RON95) ผสมกบเอทานอลไรน�า และคอยๆเตมน�ากล Nนทละนอยจนกระท Nงถงจดขนของเช�อเพลง ซNงบงช�ถงจดทNของเหลวสองช �นอยดวยกนไดโดยไมแยกช �น ขอมลตวเลขของการทดลอง แสดงเปนแผนผง ดงรปทN 8

การผสมเหนอเสนโคงเปนของเหลวทNอยเปนช �นเดยวตามอณหภมทNกาหนด การผสมภายใตเสนโคงแสดงของเหลวทNเกดการแยกช �น น�ามแนวโนมเกดการแยกช �นทNอณหภม -25 องศาเซลเซยส มากกวาทN -2 องศาเซลเซยส ถงแมวาไมมากนก ตวเลขทNแสดงน�แสดงใหเหนถงความบรสทธ �ของเอทานอลทNตองการ เปนฟงช Nนกบปรมาณน�ามนเบนซนในการผสม ความบรสทธ �ของเอทานอล หมายถง รอยละของเอทานอลในปรมาณน�าและเอทานอลทNผสมกน ดงแสดงในรปทN 9

รปทN 9 แสดงใหเหนวาความบรสทธ �ของเอทานอลเพNมข�น เมNอผสมน�ามนเบนซนในปรมาณทNเพNมข�นในขณะทNอณหภมตNาลง การทดลองทNมความไมแนนอน ทาใหยากตอการกาหนดปรมาณน�าทNแนนอนทNจะผสมในน�ามนเบนซนทNมปรมาณสงมากกวารอยละ 95 เพNอใหยงคงเปนเน�อเดยวกนได แตตวเลขในดงกลาวแสดงใหเหนวาเอทานอลทNความเขมขนทNตNากวาจด Azeotrope สามารถใชผสมกบน�ามนเบนซนทNมปรมาณตNากวารอยละ 95 ทNอณหภมตNาถง -25 องศาเซลเซยสได


ไดอะแกรมการแบงเฟส

รปท� 8. แผนผงการผสมของสาร 3 ชนด

รปท� 9. ความบรสทธ|ของเอทานอลท�ตองการ

แกสโซลน (% โดยมวล)

ความ

บรสท

ธของ

เอทา

นอล

(%โด

ย

มวล)

เอทานอล

แกสโซลน น*า

% โดยมวล

%โดยมวล%โดยม

วล

สญญาลกษณ


ประเดนของน�าทNยอมใหมอยในของเหลวผสมเอทานอล-น�ามนเบนซน-น�า โดยไมมการแยกช �นน �นเปนเรNองทNคอนขางซบซอนเมNอใชเช�อเพลงน �นในยานยนตFFVs หลกการพ�นฐานของเทคโนโลยเช�อเพลงยดหยน คอ เพNอใหเจาของรถสามารถเตมน�ามนรถหลายๆประเภทได ยกตวอยาง เชน E85 ทNเปนสวนผสมของเอทานอลไรน�ากบน�ามนเบนซนบรสทธ � ซNงเช�อเพลงสองประเภททNเปนใชกนมากใน northern flex fuel สNงสาคญคอเช�อเพลงผสมในสวนผสมใดๆกตาม ระหวางเช�อเพลงท �งสองน �น ตองมความคงตว ไมเปลNยนแปลง โดยเช�อเพลงผสมน �นไมมการแยกช �น หลกการของเช�อเพลงยดหยน มจดเดนหลายประการ แตตองระมดระวงอยางมากในประเดนเรNองปรมาณน�าทNเปนสวนผสม ยกตวอยางเชนปญหาทNเกดข�นขณะทNมเช�อเพลงอยครNงถง แลวเตมน�ามนทNมเอทานอลเปนสวนผสมเปนจานวนมากลงไป อาจจะเกดการแยกช �น ซNงในเรNองน�สามารถใชรปทN 8 ทNเปนแผนผงของสารผสม 3 ชนดมาใชพจารณา เพNอหาชนดของเช�อเพลงยดหยนทNเขากนไดมาเตม พจารณาตามเสนตรงทNเชNอมแกนของเช�อเพลงสองชนด พบวาทกสวนผสมทNเกดจากการผสมระหวางเช�อเพลงท �งสองจะเปนเช�อเพลงทNใชไดและไมมการแยกช �น แสดงใหเหนวาทกสวนผสมทNเกดจากเช�อเพลงท �งสองเหนอเสนเชNอมน� จะไมมการแยกช �น

ประเดนดงกลาวขางตนสามารถยกตวอยางใหเหนภาพไดดงน� คอ เสนทNเชNอม (a) สวนผสม 85-15 ระหวางเอทานอล-น�า กบ เสนทNเชNอม (b) สวนผสม 50-50 ระหวางน�ามนเบนซน-เอทานอลไรน�า ไมเกดการตดกนทNเสนบงถงการแยกช �น (ดงแสดงในรปทN10) ทาใหเช�อเพลงผสมท �งสองน�ยอมรบใหใชเปนเช�อเพลงยดหยนไดทNอณหภม -25 องศาเซลเซยส

ประเดนหลกในทNน� คอ เมNอผสมเอทานอลในปรมาณทNสงข�นในเช�อเพลงยดหยนทNมน�ามนเบนซนสง จะยอมใหมน�าผสมในเช�อเพลงยดหยนทNมเอทานอลสงในปรมาณทNสงข�นดวย จากขอมลตวเลขจากการทดลองเหลาน� สามารถนามาต �งเปนสมการทางคณตศาสตร เพNอใชคานวณเกณฑทNยอมใหมปรมาณน�าในเช�อเพลงยดหยนทNมเอทานอลในปรมาณสง เมNอนาไปใชควบคกบเช�อเพลงยดหยนทNมน�ามนเบนซนในปรมาณสงได เชน เมNอมเช�อเพลงยดหยนทNมเอทานอลสงประกอบดวย


น�ามนเบนซนรอยละ 20 โดยน�าหนก (เปนกรณของ E85) ตารางทN 4 แสดงถงปรมาณน�าทNเพNมข�นเมNอมเอทานอลในปรมาณสงข�น

รปท� 10. การแยกช *นของสารผสมสามชนด

ตารางท� 4. ความบรสทธ| ของเอทานอลท�ตองการในการผสมเช*อเพลงยดหยนท�มปรมาณเอทานอลสง

เช*อเพลงยดหยนท�มน*ามนเบนซนในปรมาณสง ความบรสทธ| ของเอทานอล

คาต�าสด(% โดยน*าหนก) ท� -25oC ท� -2oC

น�ามนเบนซนลวนๆ 94.7 92.5 E5 (5% เอทานอลไรน�าโดยน�าหนก) 92.8 91.2 E10 (10% เอทานอลไรน�าโดยน�าหนก) 92.5 89.6 E20 (20% เอทานอลไรน�าโดยน�าหนก) 90.7 88.2


แกสโซลน น*า

% โดยมวล

%โดยมวล%โดยม

วล

สญญาลกษณ


ผลการทดลองดงกลาว ขดแยงกบความเชNอดงเดมในการผสมเอทานอลและน�ามนเบนซน ทNแสดงใหเหนวาเอทานอลทNมน�าทNความบรสทธ �รอยละ 95 เปนทNยอมรบไดในการผสมกบน�ามนเบนซนทกวนน� ถงแมวาทNอณหภมตNาลงถง -25 องศาเซลเซยส กตาม ในทกๆสวนผสมทNอยในถงน�ามนของยานยนต FFVs ปรมาณเอทานอลยNงสงในเช�อเพลงยดหยนจะทาขอจากดเรNองความบรสทธ �ของเอทานอลในการผสมเช�อเพลงยดหยนทNมเอทานอลในปรมาณสง ยNงนอยลง นอกจากน �นยงแสดงใหเหนดวยวา เมNอใชเอทานอลเปนสารผสมเพNม หรอ additive ในน�ามนเบนซน ไมมความจาเปนทNตองใชเอทานอลไรน�า อยางไรกตาม ดงทNกลาวแลวขางตนวา ขอมลทNพบน�ยงตองมการยนยนในการทดสอบระบบเช�อเพลงในเครNองยนตจรง เพNอใหทราบถงผลกระทบทNยงมองไมเหนทNเกดจากเกณฑทNเช�อเพลงผสมเขากนได ในการใชเช�อเพลงทNมน�าปนอยดวยในยานยนต ทาใหเกดการสะสมของเช�อเพลงทNไมเผาไหมตกคางอยในระบบเช�อเพลง และทNกนถงน�ามนทNปอนเช�อเพลงเขา อาจนาไปสการเปลNยนแปลงในคณลกษณะการผสมเขากนไดดของเช�อเพลงได

อะซโอโทรพ (95.6 %โดยมวล)

สวนผสมเอทานอลในน ามนเช อเพลง [%]

ความ

ตองก

ารเอท

านอล

บรสท

ธ [%]

รปท� 11. ความบรสทธ| ของเอทานอลท�ตองการในการผสมเอทานอล-น*ามนเบนซน


2.3.2 การผสมเขากนไดระหวางเอทานอล และน*ามนดเซล การละลายเอทานอลในน�ามนดเซล ณ อณหภมตNา ดวยการผสมแบบ

สดสวน จะเกดการแยกเปนสองช �น ประกอบดวยช �นของน�ามนดเซลและช �นของเอทานอล44 อยางไรกตามน�ามนดเซล สามารถเกดการแยกช �นดวยตวเอง ณ อณหภมตNา ถงแมวาไมไดผสมกบสารใด เมNอถงจดทNอณหภมตNาเพยงพอ เมNอ องคประกอบทNเปนไฮโดรคารบอนในเช�อเพลงเรNมแขงตวจะทาใหเกดมไขเกดข�นทNสงผลใหเกดเครNองยนตขดของ คาศพททNใชในน�ามนดเซล คาวา “จดขน-cloud point” หมายถงอณหภมทNเช�อเพลงเปลNยนสภาพเปนสารทNเกดการขนมว ซNงเปนอณหภมทNเรNมมไขเกดข�น48 สาหรบคาศพทของ “จดไหลเท-pour point” หมายถงอณหภมทNเช�อเพลงเปลNยนสภาพเปนไข จนกระท Nงของเหลวน �นไมสามารถสบปอนได

การผสมเอทานอล-น�ามนดเซล ม 2 รปแบบ กลาวคอ เปนสารละลายและเปนของผสมทNมลกษณะเหมอนน�านม(emulsion) สารละลายเปนของผสมเน�อเดยวกนเขากนไดดทNโมเลกลของน�ามนดเซลและเอทานอลรวมอยดวยกนอยางสมบรณ ของผสมทNมลกษณะเหมอนน�านมหรอ emulsion เปนของผสมทNมของเหลวสองช �นอยดวยกนโดยไมรวมกนเปนเน�อเดยวกน เปนของเหลวทNอยกนเปนหยดเลกๆเหมอนน�านม ถงแมวา การผสมเปนลกษณะน�านมของเอทานอล-น�ามนดเซลจะเขากนไดด แตยงมงานวจยศกษาทNมงพฒนาสารละลายเอทานอลดเซล เชน สารละลายทNมชNอเครNองหมายการคาวา “E-diesel” และ “O2-diesel”49 เช�อเพลงทNเปนสารละลายมจดเดนกวาเช�อเพลงทNเปนของผสมลกษณะน�านมในกระบวนการผสม ถาเปนเช�อเพลงทNเปนสารละลาย สามารถนามาผสมเขากนไดทนท สวนของเหลวทNมลกษณะน�านม ตองผานกระบวนการใหความรอนทละนอยและกวนใหเขากน ซNงทาใหการผลตเช�อเพลงเอทานอล-น�ามนดเซลทNมลกษณะคลายน�านม มคาใชจายในการผลตมากกวา

สารละลายเอทานอล-น�ามนดเซล มความคงตวเพNมข�นโดยการเตมสารผสมเพNมทNเปนสารละลายรวม เพNอใหการผสมเปนเน�อเดยวกนมความคงตว ซNงข�นอยกบองคประกอบทางเคมของน�ามนดเซล ปรมาณน�า และอณหภม การทดลองในหองปฏบตการ พบวาเอทานอลไรน�าสามารถผสมเขากนไดดกบน�ามนดเซล ไมวาจะ


มสดสวนเทาใด แตเมNอมน�าเพยงเลกนอยประมาณรอยละ 0.1-0.2 จะมการแยกช �นเกดข�น50 จดเดนทNสาคญสาหรบการใชในลกษณะทNเปนสารละลาย คอ ของผสมสามารถใชกบเครNองยนตไดทนท หรออาจมการปรบแตงเครNองยนตแตเพยงเลกนอย สวนจดดอย คอ สารละลายมกมแนวโนมดดซบความช�นจากบรรยากาศ และเกดการแยกช �นในระหวางเกบกอนการใชงาน ซNงเปนขอจากดของอายการเกบรกษา อยางไรกตามปญหาคลายคลงกนน�เกดข�นกบน�ามนดเซลปกตเชนกน51 โดยท Nวไป เอทานอลมกใชผสมในน�ามนดเซลในสดสวนไมเกนรอยละ 2052,53 วงการวชาการใหมๆ ใชอปกรณทาการผสมเอทานอล น�ามนดเซลและสารละลายรวมหรอสารผสมเพNม ในขณะทNปอนเขาสถงน�ามนเช�อเพลง หากเช�อเพลงน�ใชในระยะเวลาส �นๆ ปญหาของการเกบรกษาและการแยกช �นของเช�อเพลงจะหมดไป ในกรณทNใชเช�อเพลง E-diesel หากตองมการปรบแตงเครNองยนต จะเปนการปรบจงหวะการฉดน�ามน และ nozzle orifice size ท �งน�ข�นอยกบสดสวนของเอทานอลทNใชผสม

โดยท Nวไปแลว มความจาเปนทNตองใชสารเตมแตงในเช�อเพลงผสมเอทานอล-น�ามนดเซล เพNอชวยปรบปรงคาซเทน การหลอลNนของเช�อเพลง การปองกนการเกดการกดกรอน และรกษาเสถยรภาพใหเปนเช�อเพลงเน�อเดยวกน การผสมเอทานอล-น�ามนดเซลมปรากฏการณเชนเดยวกบการผสมเอทานอล-น�ามนเบนซน กลาวคอความคงตวของการเปนเช�อเพลงเน�อเดยวกน จะรกษาไวดมากข�นเมNออณหภมสงข�น และลดลงหรอแยกช �นเมNอมน� าผสมมากข�นในเช�อเพลงน �น เสถยรภาพของของผสมทNเปนอมลช Nน จะลดลงเมNอเช�อเพลงน �นมขนาดของหยดเลกลง สารทNใชเปนสารชวยใหเกดเสถยรภาพ ตองเตมมากข�นเมNออณหภมลดลง อยางไรกตามสารเหลาน�ตองเปนสารทNเผาไหมได รปทN 12 แสดงอณหภมทNเกดการแยกช �นของสารละลายเอทานอล-น�ามนดเซล โดยไมมสารละลายรวม

ขอมลตวเลขทNแสดงในรปทN 12 แสดงใหเหนความจรงหลายประการ เชน การแยกช �นมกไมคอยเกดในสารละลายทNมปรมาณเอทานอลผสมสงมากหรอนอยมาก ดไดจากสารละลายทNอยภายใตเสนทNแสดงการแยกช �น สาหรบสารละลายทNมเอทานอลผสมอยนอยกวารอยละ 5 สถานะของเอทานอลจะไมนาไปสการแยกช �นทNอณหภมตNากวาอณหภมจดขนของน�ามนดเซลบรสทธ � หมายความวา การผสมเอทา


นอลในปรมาณตNากวารอยละ 5 โดยปรมาตร มคาเทากบอณหภมตNาของน�ามนดเซลบรสทธ � ซNงเคยเกดปรากฎการณในทานองเดยวกนน� กบการผสมเอทานอลในสดสวนทNสงกวารอยละ 75 โดยทNการผสมระหวางรอยละ 5 - 75 จะมปญหาในการผสมเกดข�น

รปท� 12. อณหภมท�เกดการแยกช *นของสารละลายเอทานอล-น*ามนดเซล

คาอธบาย: US-2D และ US-1D เปนน*ามนดเซลมาตรฐานท�ใชในสหรฐอเมรกาในฤดรอน และฤดหนาว ตามลาดบ, US-1D มคาการระเหยสงกวา มจดวาบไฟและจดขนต�ากวา US-2D ท�มา: Gerdes et al44

ความกาวหนาในการใชสารละลายรวม ไดแสดงใหเหนถงความสามารถใน

การปรบปรงการผสมเขาเปนเน�อเดยวกน เชน สารละลาย E-diesel ทNกลาวมาแลวขางตน ทNผสมเอทานอลไรน�ารอยละ 15 ในน�ามนดเซล ทNเหมาะสมกบการใชในฤดหนาว โดยไมตองเสNยงตอการตองผสมใหเขากนใหม49 น�ามน O2-diesel เปนอกหนNงสทธบตรทNใชสารละลายรวมในปรมาณรอยละ 1 เพNอทาใหสารละลายเอทานอลปรมาณรอยละ 7.7 มความคงตวในน�ามนดเซลได

อณหภ

มการ

แยกเ

ฟส

สวนผสมเอทานอลในน�ามนเช�อเพลง


อมลช NนเปนของผสมระหวางของเหลวทNไมละลายเขาเปนเน�อเดยวกน เอทานอลและน�ามนดเซลเปนของเหลวประเภทอมลช NนทNตองใชสาร Emulsifying Agent ทNชวยใหเขาเปนเน�อเดยวกนของผสมน�าในปรมาณรอยละ 5 เอทานอลไรน�าและน�ามนดเซล สามารถทาใหเปนสารอมลช Nนได แตขอสาคญคอ การทNทาใหของผสมน �นคงรปเปนอมลช Nนได โดยเฉพาะอยางยNงทNอณหภมตNา อมลช NนทNเกดการแยกช �นในระบบเช�อเพลงทาใหการทางานของเครNองยนตขดของและกอความเสยหายตอเครNองยนตได52,53 ของผสมเอทานอล-น�ามนดเซล มกทาการผสมดวยเทคนคทNเรยกวา microemulsion หมายถงการทาการผสมจากหยดเลกๆทNจะใหของผสมน �นความคงตวสง54 อมลช Nนเอทานอล-น�ามนดเซลสามารถผสมไดโดยใชเอทานอลถงรอยละ 40 ข�นกบประเภทของน�ามนดเซลทNใชผสม52 เมNอผสมเอทานอลในปรมาณสงข�น กตองใชสารผสมเพNมในปรมาณสงข�นดวย ซNงเปนขอเสยในเรNองน�ทNตองมคาใชจายของสารผสมเพNมสงตามไปดวย ไบโอดเซลจะเปนตวทNชวยใหเอทานอลละลายในน�ามนดเซลไดด ซNงจะกลาวตอไป54 ความคงตวของอมลช NนทNอณหภมตNาบางคร �งดกวาการใชน�ามนดเซลธรรมดา เนNองจากสารเตมแตง55 การใชสาร Emulsifying Agent ผสมกบเอทานอลทNมน�ารอยละ 5 กบน�ามนดเซลและสามารถมความคงตวอยไดทNอณหภมตNาถง -15.5 องศาเซลเซยส

กลาวโดยสรป การใชเอทานอลเปนสารเตมแตงในน�ามนดเซลดวยสดสวนตNากวารอยละ 15 มความเปนไปไดทางเทคนคถงแมทNอณหภมในฤดหนาว ขอมลตวเลขทNแสดงในรปทN 12 แสดงใหเหนวาการผสมน�ามนดเซลดวยเอทานอลในสดสวนทNสงอาจเกดการแยกช �นได ยกเวนเอทานอลทNมสดสวนการผสมสงกวารอยละ 75 ซNงยงไมมการศกษาความเปนไปไดของประเภทของการผสมเอทานอลมากนก

2.4 ความเปนพษและความปลอดภย

เมNอเปรยบเทยบน�ามนเบนซนและน�าดเซล ถอวาเอทานอลเปนพษนอยมากตอมนษยและสNงแวดลอม ตางจากน�ามนดเซลและเช�อเพลงเบนซน เอทานอลไมมองคประกอบของสารกอมะเรงและสลายตวไดท �งหมดหากมการหกหรอลนอนเนNองจากถงเกบเกดการร Nวไหล แตถานาเอทานอลผสมกบน�ามนเบนซน หรอดเซล


จะมความเปนพษเพNมข�นความกงวลของปญหาดานความปลอดภยเกNยวกบเช�อเพลง โดยท NวไปแลวจะเปนเรNองของอนตรายทNเกดจากไฟไหมและการระเบดของไอระเหยของเช�อเพลงในพ�นทNปด สาหรบไอเช�อเพลงทNตดไฟไดเองน �น อตราสวนระหวางไอเช�อเพลงและอากาศตองอยระหวางเกณฑการตดไฟ ในชวงบนและชวงลาง หรอ Upper และ Lower Flammability (LFL / UFL) ทNชวงอณหภมทNตดไฟได ชวงอณหภมตดไฟสาหรบการผสมเช�อเพลงเอทานอลในภาชนะปดแสดงในรปทN 13


ฤดหนาว แกสโซลน

ฤดหนาว E10

ฤดหนาว E85

รปท� 13 ชวงอณหภมท�น*ามนเบนซนตดไฟ

ท�มา : Valavdv 56

ชวงอณหภมทNตดไฟน� ใชไดกบเงNอนไขทNอยในภาชนะปดเทาน �น เชน ในไอน�ามนทNระเหยดานบนของถงเช�อเพลง เมNอเทยบกบน�ามนเบนซน ชวงการตดไฟของ E85 และเอทานอลเกดข�นไดเรวกวา หมายความวา โดยทฤษฎแลวน�ามนผสมเหลาน�จะมความเสNยงในการตดไฟในดานบนของถงน�ามนเช�อเพลงไดมากกวา ถงแมวาจะเปนถงขนาดเลกกตาม56 มเพยงประมาณ 100 ราย ทNเกดเพลงไหมจากกรณดงกลาวกบน�ามนเช�อเพลงทกชนดทNไดรบรายงานท Nวโลก57 สวนความเสNยงหลกของการเกดไฟไหม เกดข�นระหวางการเตมน�ามนเช�อเพลงลงถง56 เนNองจากการปลอยไฟฟาสถตระหวางคอบรรจ (filler neck)และหวฉดน�ามนเช�อเพลง (fuel hose


nozzle) อยางไรกตาม โดยรวมแลวปญหาอนตรายตางๆทNเกดจากการลกเปนไฟ อนเนNองมาจากการใชเอทานอลบรสทธ �หรอเอทานอลผสมน�ามนเบนซน เปนเรNองทNสามารถจดการได

ปญหาทNรนแรงเกNยวกบการใชเอทานอลในเครNองยนตซไอ คอ ปญหาของเอทานอลทNมคาจดวาบไฟตNา เอทานอลมคาจดวาบไฟ 13 องศาเซลเซยส เมNอเทยบกบ จดวาบไฟของเช�อเพลงทNเปนมาตรฐานน�ามนเช�อเพลงทNใชในเครNองยนตดเซลเทากบ 74 องศาเซลเซยส ทNใชในสหรฐอเมรกา ระบตามมาตรฐาน ASTM D-975 ซNงจดวาบไฟ คอ อณหภมตNาสดทNเช�อเพลงสามารถผสมกบอากาศ และตดไฟได ในถงน�ามนเช�อเพลงทNมน�ามนเช�อเพลงใกลจะหมด ทาใหมเน�อทNเหลอดานบนถงน�ามนมาก เมNอไอของเช�อเพลงผสมกบอากาศอาจเกดการตดไฟได เช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล แสดงคณสมบตการตดไฟ เหมอนกบเอทานอลบรสทธ � น�ามน E-diesel ถกจดใหอยในระดบความปลอดภยเชนเดยวกบน�ามนเบนซน ไมใชน�ามนดเซล49 ถงแมวาจะผสมเอทานอลในปรมาณเพยงเลกนอยในน�ามนดเซลกตาม คาจดวาบไฟจะลดลงอยางมากและไมสามารถประเมนคาจดวาบไฟได สวนลกษณะความสมพนธเชงเสนระหวางปรมาณการผสมเอทานอลและจดวาบไฟได ในทางปฏบต น�ามนผสม E-diesel ซNงผสมดวยเอทานอลในสดสวนระหวาง รอยละ 5 -15 มคาจดวาบไฟเทากบเอทานอล58 นอกจากน �นแลวขอจากดของการตดไฟไมสามารถเทยบกบน�ามนดเซลหรอเบนซนไดเลย สาหรบน�ามนเบนซน ไอจะมความหนาแนนทNสงกวาอณหภม -20 องศาเซลเซยส และสาหรบน�ามนดเซล ไอจะบางทNอณหภมตNากวา 64 องศาเซลเซยส 59


0

10

20

30

40

50

60

70

80

ดเซล E5-D E10-D E15-D E20-D E25-D

จดวา

บไฟ

( C)

รปท� 14. จดวาบไฟของเช*อเพลงดเซลเอทานอล :

ท�มา: Li et al 58

รปทN 14 แสดงใหเหนวาการผสมเอทานอลเพยงรอยละ 5 ในน�ามนดเซล

จะชวยลดอณหภมของจดวาบไฟของเช�อเพลงลง จนมอณหภมใกลเคยงกบจดวาบไฟของเอทานอล การมขอจากดเรNองคณสมบตลกเปนไฟไดงายและมจดวาบไฟตNา จงตองมมาตรการในการเกบรกษา การจาย การจดการ และการใชเอทานอลและ E-diesel เพNอลดระดบความเสNยงใหอยในระดบทNใกลเคยงกบน�ามนดเซลและน�ามนเบนซน ซNง เปนมาตรการทNแนะนาโดย Waterland, Venkatesh and Unnasch 59 มดงน�

� ถงเช�อเพลงในยานยนตทNใชน�ามนดเซล จะตองพฒนาใหมมาตรฐานความปลอดภยเทยบเทายานยนตทNใชน�ามนเบนซนเปนอยางนอย รวมถงตดต �งวาลวและตวจบเปลวไฟในชองเตมน�ามนเช�อเพลง และดานทางออกของถง เพNอปองกนอบตเหตจากการลกเปนไฟของเช�อเพลง ทNเปนไอ ระเหยอยทNดานบนของถง


� ควรมการตดต �งระบบการหมนเวยนไอกลบมาใชใหม ในทกพ�นทNทNมการขนยาย เช�อเพลง ต �งแตจดทNทาการผลตไปจนถงจดทNมการใชงาน � ควรมการตดต �งสายดน ทNสถานบรการเช�อเพลง และอาจตองทาการออกแบบการวดระดบเช�อเพลงทNถงน�ามนเช�อเพลงใหมดวย

เทคโนโลยความปลอดภย ทNจาเปนสาหรบเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล เปนทNรกนด และสามารถนาไปใชไดโดยตรงกบเบนซน แตตองมคาใชจายเพNมข�น เพNอปรบปรงหวจายน�ามนดเซลและยานยนตเพNอตอบสนองความตองการในการผสมน �นๆ

สรปไดวา การใชน�ามนดเซลผสมเอทานอลเปนเช�อเพลงควรมการเกบรกษา ขนยาย จดการ และใชงานอยางระมดระวง อยางไรกตาม เทคโนโลยในการนาเอทานอลเปนเช�อเพลงไปใช และการยอมรบถงประโยชนของเช�อเพลงเอทานอลทNเกดข�นน �น เปนทNรบรและพสจนทราบได หองปฏบตการดานพลงงานหมนเวยนแหงชาตของสหรฐอเมรกา หรอ NREL60 ไดกลาวถงปญหาและอปสรรคทางเทคนคหลก ทNเกNยวของกบคณสมบตการลกเปนไฟ ในการนาน�ามน E-diesel ไปใชเชงพาณชย คอ

� จดวาบไฟตNา ทาใหมขอจากดในการนาไปใชกบการทดสอบแบบ Fleet � บรษทผผลต หรอ OEM ในสหรฐอเมรกาไมยอมรบและไมใหการ

รบประกนการใชน�ามน E-diesel เปนน�ามนเช�อเพลงในรถยนต � การเหนชอบในขอกาหนดเช�อเพลงและมาตรฐานเช�อเพลง


3. การใชเอทานอลในการขนสง ตลาดเอทานอลท Nวโลกมการขยายตวอยางรวดเรว โดยตลาดหลกของเอทา

นอลดงแสดงในรปทN 15

รปท� 15. ภาพรวมของตลาดเอทานอลของโลก

ท�มา: Tsunooka61 จากรปแสดงใหเหนวา นอกเหนอจากตลาดบราซลซNงมความเดนเปนพเศษ

แลว ยงมการใชเช�อเพลงเอทานอลในรปอNนๆ ดวย ไมวาจะเปนประเภททNมการผสมในปรมาณตNา เชน E5 E10 หรอผสมในปรมาณสง เชน E85 ทNจะถกทดแทนดวย E70 ในชวงฤดหนาว ในตลาดบราซลและตลาดทNใช E85 เช�อเพลงจะถกผสมในถงเช�อเพลงโดยผบรโภคเอง สงผลใหสดสวนเปอรเซนตของเอทานอลมความแตกตางกน นอกจากน �นแลว ยงพบวามเช�อเพลงเอทานอล ในตลาดทNจาหนายน�ามนดเซลดวย แตมปรมาณนอยมาก ซNงประเมนไดวาเปนตลาดทNมลกษณะเฉพาะ

3.1 การใชงานในเคร�องยนตจดระเบดดวยประกายไฟ (Spark-Ignited

Engines: SI engines) ในสวนน�จะอธบายถงความเปนไปไดและความยงยากทNอาจเกดข�น เกNยวกบการ

ประยกตใชเอทานอลในรถยนตทNใชน�ามนเบนซน จากน �นจะบรรยายถงคณสมบต

สวเดน

จน

อนเดย ไทย

ออสเตรเลย

แคนา

อเมรกา

บราซล


เช�อเพลงทNสาคญ ความเขากนไดและศกยภาพการใชของเช�อเพลงเอทานอลในเครNองยนตจดระเบดดวยประกายไฟ หรอเครNองยนตเอสไอ

3.1.1 ความเขากนไดของเช*อเพลง มการใช E5 และ E10 ในตลาดท Nวโลก แสดงใหเหนวา มการเขากนไดกบ

เครNองยนตเอสไอทNมอยในปจจบน62 สาหรบรถเกาพบวายงมปญหา ซNงอยในระหวางการเกบขอมล ปญหาเหลาน�สวนใหญเกNยวของกบปญหาการกดกรอนในทอสงน�ามนเช�อเพลง ปญหาการบวมและกรอบของยางหรอพลาสตกทNใชเปนช�นสวนในทอสงน�ามนเช�อเพลง และปญหาการตดเครNองยนตขณะอณหภมตNา ถงแมวา จากประสบการณของผใช ยงไมพบปญหาทNเกดข�นกบรถเกาของพวกเขา แตมโอกาสทNจะพบวามการปลอยมลพษจากการเผาไหมน�ามนเช�อเพลงเพNมข�น

จากการศกษาของ Orbital63 ซNงรวมถงงานทดลองทNมงเนนถงผลกระทบของการใช E20 ในยานยนตเบนซนประเภท Fleet ของประเทศออสเตรเลย ผลการทดลองพบวา การใช E20 เปนเช�อเพลงมแนวโนมของมลพษทNปลอยออกจากทอไอเสยเพNมข�น ท �งทNมการควบคมและทNไมมการควบคม เครNองยนตมสมรรถนะตNาลง โดยไมสามารถปรบแตงเครNองยนตสาหรบเอทานอลทNใชในรถยนตรนเกาได นอกจากน �นแลวยงทาใหตวเรงปฏกรยาสาหรบไอเสยเสNอมสภาพลง รวมถงมการสกหรอและมเขมาสะสมทNเครNองยนต

ในป พ.ศ. 2550 (ค.ศ 2007) Orbital แหงประเทศออสเตรเลย187 ไดเสรจส�นการศกษาการประเมนการใชเช�อเพลงผสมเอทานอลในยานยนต Fleet ในการทดสอบ ยานยนตทNเลอกมาใชทดสอบจานวน 16 คน เปนยานยนตทNอยในบญชขององคกรรฐทางดานอตสาหกรรมยานยนตออสเตรเลย หรอ Federal Chamber of Automotive Industries (FCAI) ซNงเปนรถทNไมเหมาะกบการใชเอทานอลเปนเช�อเพลง มาทาการศกษาการใชงาน และความเขากนไดของเช�อเพลง โดยใช E5 และ E10 ในการศกษา ผลการทดสอบพบวา การใช E5 และ E10 เปนเช�อเพลงในยานพาหนะเหลาน� กอใหเกดการกดกรอนและเกดผลกระทบตอการขบขN ซNงผล


การศกษาน� สอดคลองกบคาแนะนาจากผผลตรถยนตและผนาเขาตามประกาศโดย FCAI สาหรบผจดจาหนายยานยนตในออสเตรเลย

สาหรบยานยนตรนใหม ทกรน สามารถใชเช�อเพลงทNมการผสม E5 เปนอยางนอย ไดโดยไมมปญหาใดๆ โดยอยภายใตการรบประกนของผผลต สวนยานยนตทNใชน�ามนเบนซนในอนาคต มแนวโนมทNจะสามารถใชเช�อเพลงทNผสมดวยเอทานอลในสดสวนทNแตกตางกน ต �งแต E0 จนถง E85 ดงเชนยานยนตจานวนมากทNมการจาหนายในตลาดสหรฐอเมรกา โดยไมมคาใชจายเพNมเตมสาหรบการดดแปลงยานยนตดงกลาว62 นอกจากแลว ผผลตรถยนตรายใหญมแนวโนมทNจะผลตรถยนต ใหเขาไดกบเอทานอลทNมสดสวนตางๆกน จนถงสามารถใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบอยดวย หรอทNเรยกวา Hydrated ethanol (E100) ซNงในขณะน� มการผลตรถยนตดงกลาวสาหรบตลาดประเทศบราซลอยแลว

3.1.2 วสดและการกดกรอน ความกงวลหลกเกNยวกบการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงการขนสง คอเรNอง

การกดกรอน ผลกระทบทNเกดข�นกบระบบเช�อเพลงและสถานทNในการเกบรกษาเช�อเพลง ในการทดสอบกบรถ Fleet ปญหาทNพบหลกๆ ไดแก

� ยางและวสดพลาสตกทNใชเปนช�นสวนในรถยนตมการเสNอมสภาพ ซNง

เกดข�นเนNองจากเอทานอลมคณสมบตเปนตวทาละลาย เมNอโมเลกลเอทานอลถกดดซมเขาสวสดดงกลาว จากคณสมบตทNเปนตวทาละลาย ทาใหวสดเหลาน �นนม และพองตว

� โลหะมการเสNอมสภาพ เนNองจากคณสมบตทNมความเปนกรดหรอคณสมบตทางไฟฟาของเอทานอล ถงแมวามการใชเอทานอลทNไมมน�า ซNงมผลตอการกดกรอนโลหะเพยงเลกนอย แตดวยคณสมบตทNงายตอการดดซบน�าจากอากาศ หรอทNเรยกวา hygroscopic ของเอทานอล ทาใหไมสามารถหลกเลNยงการเกดการปนเป�อนของน�าในเอทานอลได ดวยเหตน� จงมแนวโนมสงทNเอทานอลจะมน�าปะปนอยดวย ท �งจากการจงใจหรอจากการ


ดดซมจากอากาศ จงเกดความเสNยงทNจะเกดการกดกรอนของโลหะเพNมสงข�น ตามปรมาณน�าทNเปนองคประกอบ โดยสาเหตหลกของสารทNมการปนเป�อนในน�าเชนโซเดยมคลอไรดและกรดอนทรย64

� การอดตนของทอสงเช�อเพลง เกดข�นเนNองจาก เอทานอลชะลางสารทNสะสมในระบบเช�อเพลงออกมาตามทอ ปรากฎการณน�สงเกตพบในรถยนตทNมการเปลNยนเช�อเพลงจากน�ามนเบนซน มาเปนเช�อเพลงผสมเอทานอลในสดสวน ระหวางรอยละ 10 ถง 20 โดยปรมาตร65 อยางไรกตาม ปรากฏการณน� ไมมการรายงานวาเปนปญหาในระหวางการใช E10 ในสหรฐอเมรกา

ผลกระทบเหลาน�ไดมการนามาพจารณาในการทดสอบขนาดใหญ จากการสนบสนนทดสอบกบรถ Fleet ของ รฐบาลออสเตรเลย พบวา เช�อเพลง E20 มผลกระทบอยางรนแรงตอระบบน�ามนเช�อเพลงของรถยนตทNผลตกอนป พ.ศ. 253363 (ค.ศ 1990) จากสามบรษท จากรายงานพบวา ระบบเช�อเพลงมการเสNอมสภาพ และมการกดกรอนเกดข�น เมNอใชเอทานอลผสมในน�ามนเบนซนต �งแตสดสวนประมาณรอยละ 1465 อยางไรกตามปรมาณน�าในเอทานอลทNใชในการทดสอบเหลาน� ดเหมอนวามคาสงเกนกวาทNจะเรยกไดวาเปนเอทานอลชนดไรน� า 66 การทดสอบลาสด ทNดาเนนการโดยศนยวจยสาหรบยานยนตทNมลรฐมนนโซตา ไดทาการทดสอบเปรยบเทยบโดยตรง โดยใชเอทานอลไรน�า ทNมน�าเปนองคประกอบนอยกวารอยละ 1 ผสมกบน�ามนเบนซน เปนเช�อเพลง E10 และ E2067 พบวา การใชเช�อเพลงท �งสองชนด เกดผลกระทบทNรนแรงคลายคลงกน คอ การเสNอมสภาพของวสดพลาสตกหลายชนดทNใชกนท Nวไปใน ยานยนตทNไมสามารถใชเช�อเพลงยดหยน (non-FFV) แตไมเกดการกดกรอนของโลหะทNใชในระบบเช�อเพลง ไมวาจะเปน โลหะอลมเนยม ทองเหลอง ทองแดง เหลกหลอ และเหลกกลาไรสนม นอกจากน�แลว ท �ง E10 และ E20 ไมทาใหยางเกดการเสNอมสภาพ ถงระดบทNตองมความกงวล ในขณะทNการใชเช�อเพลงไรน�าเปนสวนผสมใน E10 อาจเปนไปไดทNจะทาใหเกดการระคายเคองตอพลาสตกจานวนมากทNเปนช�นสวนภายในรถยนต แตเช�อเพลงทNใชเอทานอลทNมน�าปนอย มแนวโนมทNทาใหช�นสวนในระบบเช�อเพลงทNเปนโลหะเกดการกดกรอน และ


ยางและพลาสตกมการเสNอมสภาพ ความเสยหายเหลาน�อาจนาไปสความเสยหายตออปกรณ มาตรวดเช�อเพลงมความเบNยงเบน ไมแมนยา เช�อเพลงร Nว และเครNองยนตทางานผดปกต นอกเหนอจากยานยนตประเภท FFV บรษทผผลตรถยนตจะกาหนดปรมาณเอทานอลสงสดไว เพNอเตรยมความพรอมในประเดนผลกระทบความเสยหายทNเกดจากสดสวนการผสมเอทานอล และหลกเลNยงความผดพลาดอนเกดจากการรบประกนของรถ สาหรบรถใหมท �งหมดทNไมใชประเภทใชเช�อเพลงยดหยน ทNผลตในประเทศสหรฐอเมรกา กาหนดเกณฑการผสมสงสดไมเกนรอยละ 10 สาหรบ บรษทผผลตรถยนตในภมภาคอาเซยนและยโรปบางบรษท ไดกาหนดเช�อเพลงทNมเกณฑการผสมเอทานอลสงสดสาหรบรถใหมเพยงรอยละ 5 ไดแก เฟยต เรโนลต แดว อลฟาโรเมโอ ซซก และมาสดาบางรน68 สาหรบรถรนเกา โดยท NวไปแลวมแนวโนมทNผสมเอทานอลในสดสวนทNตNากวา ในขณะทNรถเกาบางรนและแมแตรถทNหรหราบางรน ไมยอมใหมเอทานอลในน� ามนเช�อเพลงเลย รายละเอยดรนของยานยนตทNสามารถใชเอทานอลในสดสวนทNแตกตางๆกน สามารถสบคนไดบนขอมลออนไลน 68, 69

กลาวโดยรวม ดเหมอนวาจะมขอขดของทNคอนขางรนแรง เกดข�นเมNอใชเอทานอลทNมน�าในการผสมเปนเช�อเพลงผสม ในรถยนตทNมอยในปจจบน แมวาเปนการผสมเอทานอลในสดสวนทNตNาๆ อยางไรกตามจากผลการศกษาของศนยวจยสาหรบยานยนตทNมลรฐมนนโซตา57 มความเปนไปไดทNจะมการปรบปรงยานยนตรนใหมใหสามารถใชไดกบเช�อเพลงทNมการผสมเอทานอลไรน�าในสดสวน รอยละ 0 จนถงรอยละ 20 แตยงมขอจากดเนNองจากมพลาสตกบางชนดเทาน �นทNสามารถใชเปลNยนช�นสวนของระบบเช�อเพลงได

การใชเอทานอลในยานยนต Non-FFV และการใชเช�อเพลงผสมระหวางน�ามนเบนซนกบเอทานอลในยานยนต FFV ทเปนระบบเช�อเพลงยดหยน พบวา ปญหาของการกดกรอนและการเสNอมสภาพ ถกตานโดยการใชวสดทNทนตอเอทานอลในระบบเช�อเพลง เชนการใชเหลกสแตนเลส ทดแทนอลมเนยม แมกนเซยม ตะก Nว และทองเหลอง สาหรบโพลไวนลคลอไรด และช�นสวนยางบางชนด ถกทดแทนดวยวสดทNมความทนทาน เชน โพลเอทเทอรนความหนาแนนสง ไนลอน


และพลาสตกฟลออรเนท เชน เทฟลอน70 มาตรการเหลาน� สามารถแกไขปญหาไดอยางมประสทธภาพสาหรบวสดทNเขากนไดกบเอทานอล จากประสบการณการใช E85 ในยานยนต FFV ได71 พบวาไมตองมการตดต �งอปกรณเพNมเตม และไมการสกหรอในระบบเช�อเพลง สาหรบการใช E100 เปนเช�อเพลงในรถยนตของบราซล ยงไมมเอกสารรายงานทางวทยาศาสตรเกNยวของกบการสกหรอของเครNองยนตและระบบเช�อเพลง แตจากประสบการณ 30 ปของบรษทรถยนต ทNใชเช�อเพลงเอทานอลทNมน�าผสมอยดวย ไดทาการลดปญหาใหญๆทNเกดข�นโดยการเลอกใชวสดทNเขากนไดกบเอทานอล73

มรายงานเมNอเรวๆน� วา การใช E85 ในบางกรณ ทาใหเกดการสะสมเขมาบนบาวาลวเพNมมากข�นกวาการใชน�ามนเบนซนลวนๆ64 อยางไรกตาม ในงานวจยเดยวกน ไดรายงานดวยวา ปญหาน�สามารถดแลไดอยางมประสทธภาพดวยการเตมสารเตมแตงในน�ามนเช�อเพลงเพNอควบคมการสะสมของเขมา

กรณทNใชน�ามนเช�อเพลงผสมระหวางน�ามนดเซลและเอทานอล ควรพจารณาประเดนตางๆเชนเดยวกบการใชในยานยนต FFV กลาวคอ การเลอกใชวสดทNทนตอเอทานอลในระบบเช�อเพลงและช�นสวนเครNองยนต พบวาการใชเช�อเพลงผสมระหวางดเซลกบเอทานอลไรน�า ในการทดสอบวNงบนถนน จะใหความคงทนตอเครNองยนตและระบบเช�อเพลงเชนเดยวกบการใชน�ามนดเซลลวนๆ จนถงการผสมเอทานอลไรน�าสงสดทNรอยละ 30 ในเช�อเพลง49 อกท �งยงมการทดสอบทNคลายคลงกนน�กบเช�อเพลงผสมเอทานอลทNมน�ากบน�ามนดเซลแตไมมการรายงานผล แตอนมานไดวา มการกดกรอนและการสกหรอเพNมข�น โดยเฉพาะอยางยNง เนNองจากมการแยกช �นของเอทานอล น�าและน�ามนดเซล การแยกช �นของของผสมระหวางเอทานอล น�ามนเบนซน และน�า หรอของผสมระหวางเอทานอล และน�ามนดเซล ทNมกจะเกดข�นน �น เปนทNแนชดวาความเขมขนของ เอทานอล หรอเอทานอลและน�า ในระบบน�ามนเช�อเพลง มกจะมความเขมขนสงกวาเกณฑทNกาหนด สงผลใหเกดความเสยหายตอวสดหรอช�นสวนทNไมทนตอเช�อเพลง เชนช�นสวนทNทาดวยอลมเนยม แมกนเซยมผสมตะก Nว และพลาสตกโพลไวนลคลอไรด


ความหนาแนนพลงงาน หนทางหนNงในการลดการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดจากรถยนต คอ

การใชเช�อเพลงอยางมประสทธภาพ หรอพฒนารถยนตใหใชเช�อเพลงอยางคมคา โดย เอทานอลมความหนาแนนพลงงาน (หรอจลลตอลตร) คอนขางตNา ประมาณ 2 ใน 3 ของน�ามนเบนซน ดงน �น จะมการใชเช�อเพลงส�นเปลองกวารอยละ 50 โดยปรมาตรในการใชวNงตอ 1 กโลเมตร ในกรณทNเครNองยนตตดต �งสาหรบใชเอทานอลไดอยางเหมาะสม การใชเอทานอลสามารถเพNมประสทธภาพพลงงานของเครNองยนต และมการใชเช�อเพลงส�นเปลองกวา การเพNมประสทธภาพพลงงาน นาไปสการลดการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด ถงแมวามการใชเช�อเพลงสงกวากตาม จากความหนาแนนพลงงานของเอทานอลทNตNากวา จงมความจาเปนตองใชถงเช�อเพลงขนาดใหญกวา และปอนเช�อเพลงดวยอตราสงกวา หากตองการใหรถมสมรรถนะเทาเดม ระดบของมาตรการทNใชจะข�นกบสดสวนของเอทานอลทNใชผสมในน�ามนเช�อเพลง สาหรบการผสมทNสดสวนตNาๆ เชน E5 และ E10 เปนเช�อเพลงทNใชในรถยนตทNไมไดทาการดดแปลง สมรรถนะของรถยนตจะลดลงเลกนอย สาหรบ รถยนตทNใช E85 หรอเช�อเพลงผสมระหวาง E85 กบน�ามนเบนซนธรรมดา (หรอผสมดวยเอทานอลในปรมาณตNา) มกจะไมพบวาประสทธภาพรถยนตลดลง ท �งน�เนNองจากรถยนตไดถกออกแบบไวสาหรบการใชเอทานอลเปนเช�อเพลง รปทN 16 แสดงคาพลงงานของเช�อเพลงเอทานอลในปจจบนทNใชท Nวไปในทองตลาด

ปรมาณออกซเจน

เมNอมการผสมสารในน�ามนเบนซนเพNอใชเปนเช�อเพลง สารทNมออกซเจนอยจะเปนประโยชนตอประสทธภาพการเผาไหมและการปลอยไอเสย โดยเฉพาะอยางยNงการปลอยกาซคารบอนมอนอกไซด เอทานอลมออกซเจนเปนองคประกอบอยประมาณรอยละ 35 โดยน�าหนก และไดรบการจดใหเปนสารประเภท oxygenate เมNอเทยบกบ oxygenates อNนๆ เชน MTBE, ETBE และ FAME เอทานอลเปนสารทNมความเปนพษนอยกวาจงเปนเช�อเพลงทางเลอกทNด


เนNองจากเอทานอลเปนสารทNมออกซเจนเปนองคประกอบ จงมอตราสวนอากาศตอเช�อเพลงตามทฤษฎ (AFR) ตNากวาน�ามนเบนซน หมายความวาเอทานอล มคาสดสวน 9:1 และน�ามนเบนซนมสดสวน 14.7:1 ดงน �นในชวงจงหวะการอดฉดเช�อเพลง สามารถปอนเช�อเพลงตอรอบของเครNองยนตไดมากกวาในรปของคาพลงงาน ปรมาตรของเช�อเพลงผสม AFR ใหพลงงานทNเทากนกบน�ามนเบนซนและเอทานอล นNคอเหตผลหลกทNเครNองยนตเบนซนในปจจบน ไมจาเปนตองออกแบบเชงพ�นฐานใหมเพNอใชกบเช�อเพลงเอทานอล และทางานไดคลายคลงกบการใชเช�อเพลงชนดอNน75

ตามทNมการใชตวเรงปฎกรยาสามทาง (Three –way catalyst) ในรถยนตโดยสาร มการตดต �งระบบ closed-loop เพNอใชในการวด และใหแนใจถงอตราสวนอากาศตอเช�อเพลงตามทฤษฎ (AFR) โดยใช lambda probe หรอทNรจกกนวา เปนเซนเซอรออกซเจน ดงน �น รถยนตรนใหม จงสามารถปรบ AFR ไดโดยอตโนมต อยางนอยเมNอใชสดสวนการผสมเอทานอลในปรมาณตNา เชน E5 และ E10 สาหรบรถยนตรนเกา ไมมการตดต �งระบบ closed-loop หรอ รถทNมคารบเรเตอร ไมสามารถปรบ AFR ได จงไมสามารถเดนเครNองดวยอตราสวน AFR ทNถกตองได อาจกอใหเกดปญหา เชน การเผาไหมทNมเช�อเพลงนอยเกนไป สงผลใหปลอยไอเสยทNมคณภาพตNา ปญหาการตดเครNองยนตกาลงตก หรอเครNองยนตเกดความเสยหาย จงไมแนะนาใหใชเช�อเพลงเอทานอลในรถยนตรนเกา68


ยโรป: แกสโซลน

สหรฐ/ ยโรป: ภายใตขอตกลง

บราซล: แกสโซลน

สหรฐ/ สวเดน:E85

สหรฐ: แอลกอฮอล

ปรมาณพลงงานสมพทธ

แกสโซลนผสม แอลกอฮอล

สวนผสมของเอทานอลในเช*อเพลง

รปท� 16. การเปรยบเทยบคาพลงงานของเช*อเพลงเอทานอลกบน*ามนเบนซน ท�มา: Kapus et al74

คาออกเทน ประโยชนสงสดของเอทานอลทNใชเปนเช�อเพลงในเครNองยนตเอสไอ คอ

การทNมคาออกเทนสง ซNงประสทธภาพของเครNองยนตประเภทน� คอความสามารถในการแปลงพลงงานเช�อเพลงไปเปนพลงงานกล ซNงสวนใหญข�นอยกบอตราสวนการอด เพราะฉะน �นจงเปนขอไดเปรยบในการเพNมคาอตราสวนน�ใหมากทNสดเทาทNจะทาได ดงน �น เช�อเพลงทNมคาออกเทนสง สามารถใชกบอตราการอดสง ซNงสงผลใหมประสทธภาพพลงงานสงตามไปดวย

สวนขอเสยเปรยบทNเกดข�น คอ ทาใหเกดกาซ NOx เพNมข�นภายในเครNองยนตเมNอเพNมอตราสวนการอดอนเนNองมาจากการเพNมอณหภมการเผาไหมสงสด76 ในทางกลบกน อตราสวนการอดทNสงข�น เมNอใชเอทานอล ดเหมอนวาจะทาใหอตราสวนของระบบหมนเวยนของไอเสย หรอ Exhaust Gas Recirculation:


EGR สงตามไปดวย ซNงสามารถชวยลดปรมาณกาซ NOx ลงไดอยางมนยสาคญ77, 78 ผลสทธของกลไกท �งสองน�จะข�นอยกบองคประกอบของเครNองยนต

เมNอกาซถกอด อณหภมภายในเครNองยนตจะเพNมข�น ซNงในเครNองยนตเอสไอ น� หากอณหภมในชวงจงหวะการอดสงเกนไป เช�อเพลงมโอกาสเกดการเผาไหมไดเองกอนเวลา และเกดคลNนกระแทก (Shockwaves) ข�นภายในลกสบ ปรากฏการณน�เรยกวา อาการนอค ซNงตองทาการออกแบบตวแปรและการทางานของน�ามนเบนซนและเช�อเพลงเอทานอลภายในเครNองยนต ในเครNองยนตประเภทน� ของผสมระหวางเช�อเพลงกบอากาศ จะลกไหมทNจงหวะลกสบเรNมขยายตว และไมตองการใหมการลกไหมกอนจงหวะดงกลาว เพราะประสทธภาพของเครNองยนตจะลดลง นอกจากน �นแลว หากมอาการนอคอยางรนแรง จะทาใหเครNองยนตไดรบความเสยหายอยางมาก ในเครNองยนตทNไดปรบแตงมาแลว ตวช�วดวา เครNองยนตจะเกดอาการนอคหรอไมน �น ข�นกบสองตวแปรหลก กลาวคอ อตราสวนการอดและความสามารถของเช�อเพลงทNทนตอการเกดการลกไหมไดเอง ซNงคณลกษณะของน�ามนเช�อเพลงน�เรยกวา ดชนตานการนอค หรอ Anti-knock Index หรอคาออกเทน ดงน �นเช�อเพลงทNมคาออกเทนสง จงสามารถใชในเครNองยนตเอสไอ ทNมอตราสวนการอดสง สงผลใหประสทธภาพโดยรวมสงข�น ซNงมความหมายวา เกดการประหยดเช�อเพลง และมการปลอยกาซคารบอนไดออกไซดในระดบคอนขางตNา

ในปจจบน บรษทผลตรถยนตมกพฒนาเครNองยนตใหสามารถใชไดกบเช�อเพลงหลายประเภท หากนารถยนตประเภททNใชเช�อเพลงน�ามนเบนซน มาเตมเช�อเพลงทNมสวนผสมเอทานอลในสดสวนตNาๆ มกจะไดประโยชนจากเอทานอลทNมคาออกเทนสง การเพNมอตราการอดและใชประโยชนจากเช�อเพลงทNมคาออกเทนสง อาจเกดปญหาข�น หากรถยนตน �นใชไดกบ ท �งเช�อเพลงน�ามนเบนซนลวนๆ กบเช�อเพลงทNมเอทานอลผสมอยดวย ผลทNไดรบคอเครNองยนตสวนใหญ มกจะเหมาะกบน�ามนเบนซนปกต ในขณะน�ไมมรถยนตในทองตลาดทNผลตข�นเพNอรองรบการเปลNยนคาอตราสวนการอดโดยอตโนมตตามชนดของเช�อเพลง เพยงแตมการทดลองและสาธตแนวคดดงกลาวเทาน �น และมผผลตรถยนตขนาดใหญหลายรายทาการศกษาในประเดนน�79 อยางไรกตาม ยงไมมความคมคาทางเศรษฐศาสตร ในการ


ปรบเปลNยนอตราสวนการอดเพNอใหไดประสทธภาพน�ามนเช�อเพลงทNดทNสดในยานยนต FFV 80, 81

เทคโนโลยอNนๆ ทNพฒนาข�น เชน การต �งจงหวะการเปด-ปดของวาลวแบบแปรผน (Variable Valve Timing:VVT) เทอรโบชารจจ�ง (Turbocharging) และระบบเสรมเช�อเพลงเอทานอล (EBS) สามารถใชเช�อเพลงเอทานอลทNมคาออกเทนสงไดด และยงสามารถทนใชไดกบเช�อเพลงน�ามนเบนซนทNมคาออกเทนตNาไดดวย โดยท Nวไป รถยนตรนใหมจะใชระบบควบคมความแมนยาของตวแปรตางๆของเครNองยนต เชน จงหวะการเปด-ปดของวาลว จงหวะการจดระเบด คา AFR จงหวะการฉดเช�อเพลงระบบเทอรโบ และระบบ EGR ซNงผลทNไดมความยดหยนมากข�น ในการเขาถงจดเผาไหมทNเหมาะสมภายใตเงNอนไขท �งหมด รวมถงการใชน�ามนทNมคาออกเทนทNแตกตางกน การปรบปรงเหลาน� ทาใหอตสาหกรรมมอสระมากข�น ทNจะทาใหเครNองยนตสามารถทดตอเช�อเพลงทNมคาออกเทนตNาได ท �งๆทNออกแบบมาสาหรบการใชเช�อเพลงเอทานอลทNมคาออกเทนสง

ในอกทางเลอกหนNง สามารถผสมเอทานอลในปรมาณตNา เมNอตองการคงคาออกเทนของน�ามนในระดบปกตไว ในการเตมเอทานอลในน�ามนเบนซนน �น นอกจากใชเพNอเพNมคาออกเทนแลว ยงใชทดแทนสารเพNมออกเทนทNมราคาแพง และเปนสารทNมพษมากกวา เชนสาร Alkylate หรอ สาร Aromatic ไดดวย

คณสมบตของเช�อเพลงเอทานอลทNสาคญอกขอหนNงคอ คณสมบตของความรอนแฝงจากการระเหยตวสง ซNงหมายถงปรมาณความรอนทNตองการในการกลายเปนไอของเช�อเพลง สาหรบเครNองยนตSI การระเหยของเช�อเพลงจะดดซบพลงงานจากบรรยากาศรอบๆเครNองยนต ทาให วสดในหองเผาไหมและอากาศ ทNดดเขาเครNองยนต มอณหภมลดลง ท �งน�ข�นอยกบวธการฉดเช�อเพลง เนNองจากเอทานอลมคาความรอนในการระเหยสงมากกวาน�ามนเบนซน ดงน �นจงทาใหอณหภมของเครNองยนตมกจะตNากวาเมNอใชเอทานอลเปนเช�อเพลง ดวยคณสมบตของเช�อเพลงเอทานอลทNมคาออกเทนสงน� ทาใหปรากฏการณทNจดระเบดแบบอตโนมต (Auto-ignition) หรอ เกดอาการนอค (knocking) มแนวโนมทNเกดข�นไดนอยมากเมNอเดนเครNองขณะเยน การทNมคาความรอนแฝงสง เปนประโยชนในการเดนเครNองยนต


ในขณะเครNองเยน82 โดยเฉพาะอยางยNงสาหรบเครNองยนตทNใชการฉดเช�อเพลงโดยตรง (Direct injection: DI) และเครNองยนตทNใชการฉดเช�อเพลงแบบม ชองฉดน�ามนเช�อเพลง (Port fuel injection: PFI) การทNของผสมน�ามนเช�อเพลงกบอากาศมอณหภมตNาลง อนเนNองมาจากการปอนเอทานอลจานวนมากซNงมคาความรอนแฝงสง มความหนาแนนของอากาศเพNมข�น ทาใหสามารถปอนอากาศในปรมาณทNมากข�นเขาสกระบอกสบของเครNองยนตทNมปรมาตรคงทN เมNออากาศปรมาณมากถกบงคบปอนเขาเครNองยนต เช�อเพลงกสามารถฉดไดมากข�น ทาใหเครNองยนตมกาลงเพNมข�นดวยขนาดของเครNองยนตทNเทากน สงผลใหเครNองยนตมประสทธภาพเพNมข�น นอกจากน �นแลว อณหภมในการทางานทNตNาลง มแนวโนมทNจะเพNมประสทธภาพเครNองยนตได เนNองจากการสญเสยความรอนภายในเครNองยนต และการสญเสยความรอนจากไอเสยทNปลอยออกลดลง ซNงสงเกตไดจากอณหภมของไอเสยทNปลอยออกมอณหภมตNาลง กาลงทNตองการระหวางจงหวะอดของเครNองยนตไดแสดงใหเหนวาลดลงดวย เนNองจากเช�อเพลงเอทานอลทNมความรอนแฝงสง77 ซNงสงผลตอการปรบปรงประสทธภาพของเครNองยนต เพราะคาความรอนจากการกลายเปนไอทNมคาสงของเช�อเพลงเอทานอลจะ มขอเสยทNทาใหคณสมบตการตดเครNองขณะเครNองเยนลดลง ปรมาณน*า

จดมงหมายหลกในการใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบอยดวยน �น คอ เพNอลดพลงงานและคาใชจายในกระบวนการกาจดน�า อกท �งยงสามารถลดคาใชจายดานพลงงานในการประเมนวฎจกรชวตโดยรวมลงไดอยางมนยสาคญ ซNงทาใหเช�อเพลงเอทานอลทNมน�าอยดวย เปนเช�อเพลงทNมประสทธภาพมากข�นในเชงคาพลงงานและกาซคารบอนไดออกไซด การแกปญหาเรNองน�า เอทานอล และน�ามนเบนซน ในบางกรณยงไมมความแนนอน เนNองจากยงไมมการใชเช�อเพลงเอทานอลทNมน�าอยดวย ในพ�นทNทNมภมอากาศเยน โดยมการใชเฉพาะในการผสมเอทานอลในปรมาณสงหรอใชเอทานอลลวนๆ ทNไมมการเจอปน83 และมการใชในการวจยลาสดทNทาการทดสอบเปรยบเทยบเช�อเพลงเอทานอลทNมน� า และเอทานอลไรน� า ใน


เครNองยนตเอสไอ น�าทNผสมในเอทานอลไมมคาพลงงาน ถกปอนเขาเครNองยนตพรอมๆกบเอทานอล เพNอใหกาลงจากเครNองยนตและจากการขบขN เชนเดยวกบการปอนเอทานอลไรน�าเปนเช�อเพลง ความรอนแฝงของการกลายเปนไอของเอทานอลทNมน�า มคาสงกวาเอทานอลไรน�า ซNงมคาความรอนทNเพNมข�นตามปรมาณน�าทNเปนองคประกอบ สวน น�าสามารถเพNมคาออกเทน หมายความวา สามารถเพNมขดจากดของการนอคแตลดสดสวน AFR เนNองจากเอทานอลทNมน�ามคาความรอนตNา83

ผลกระทบของน�าในเครNองยนตSI น �น มการศกษาโดยใชเทคนคตางๆ เชน การฉดไอน�า การฉดปอนน�าในรปของเหลวเขาโดยตรงและหลายๆทาง และใชน�าผสมกบเช�อเพลงฉดเขาโดยตรงและหลายๆทาง จากประสบการณของประเทศบราซลต �งแตป พ.ศ 2513 (ค.ศ. 1970) การศกษาเหลาน �นไดแสดงใหเหนวา การเตมน�าใหผลดมากในการลดการปลอย NOx ถงรอยละ 90 จากไอเสย แตมแนวโนมทNจะเพNมการปลอยสารไฮโดรคารบอนเพNมข�น อยางไรกตาม ในรถรนใหมมการตดต �งเครNองฟอกไอเสยเชงเรงปฏกรยา (Catalytic converter) ซNงจะทาการเปลNยนสารไฮโดรคารบอนในไอเสยไปเปนน�า และกาซคารบอนไดออกไซด ผลกระทบตอประสทธภาพเครNองยนตมขอจากด คอ การใชเอทานอลไรน�าและเอทานอลทNมน�าในปรมาณคอนขางสง ใหประสทธภาพทNใกลเคยงกน ท �งน�มความเปนไปไดทNเช�อเพลงเอทานอลทNมน�า สามารถเพNมประสทธภาพเครNองยนตได โดยการเดนเครNองดวยสดสวนแรงอดไดสงกวาการใชเช�อเพลงเอทานอลไรน�า อยางไรกตามยงไมมการรายงานผลการวจยในเรNองน�แตอยางใด83

เมNอเรวๆน� บรษทดทช ชNอ HE Blends ทาการทดลองใชเอทานอลไรน�ารอยละ 15 ผสมกบเอทานอลรอยละ 20 ทNความเขมขนรอยละ 95 (มน�าประมาณรอยละ 4)84 กบรถโฟลกสวาเกน รนกอลฟ 5 FSI เปนระยะทาง 32,000 กโลเมตร ระยะเวลากวา 1 ป โดย ทาการทดลองในสภาวะปกตทNอณหภม จาก -20องศาเซลเซยส ถง + 35องศาเซลเซยส ผลการทดลองพบวามการใชน�ามนเช�อเพลงลดลง ในขณะทNไอเสยทNปลอยออกเปนไปตามมาตรฐาน Euro4 โดยไมมการปรบแตงเครNองยนตแตอยางใด ไมพบวามความเสยหายเกดข�นในช�นสวนของเครNองยนต เชน ปะเกน ซล ระบบเช�อเพลง หรอสวน อNนๆ ในขณะน� บรษท HE Blends กาลงทา


ความรวมมอกบ European BEST (Bioethanol for Sustainable Transport) ทดลองตลาดและทาการทดสอบเพNมเตมในโปรแกรมภายใตการสนบสนนของรฐบาลเนเธอรแลนดและรฐบาลเยอรมน

3.1.3 ศกยภาพเชงเทคนคของเอทานอลในเคร�องยนตจดระเบดดวย

ประกายไฟ ในสวนน� จะกลาวถงประโยชนของเอทานอล โดยมงเนนเฉพาะดาน

ประสทธภาพพลงงาน หนNงในอปสรรคทNผบรโภคไมยอมรบเอทานอล คอการใชเช�อเพลงเอทานอลมความส�นเปลองตอระยะทางมากกวาเช�อเพลงปกต ดงทNกลาวมาขางตน พบวาเอทานอลมคาพลงงานเพยงสองในสามของคาพลงงานน�ามนเบนซน ซNงความจรงในขอน�ไดสะทอนเปนสดสวนโดยตรงกบความส�นเปลองเช�อเพลงตอระยะทาง ถงแมวาจะมการชดเชยโดยการเพNมประสทธภาพในเครNองยนตเอสไอ แลวกตาม ในกรณทNดทNสด หากเครNองยนตสามารถใชเอทานอลอยางมประสทธภาพทNสด กจะมการใชเช�อเพลงส�นเปลองทNเทากน ในการทดสอบทNใชเครNองยนตทNมสดสวนการอดสง พบผลทNไดรบจรงวา การใชเช�อเพลงเอทานอลผสมน�ามนเบนซนรอยละ 30 หรอ E30 สามารถวNงระยะทางไดไกลกวาการใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลง ดวยปรมาณเช�อเพลงทNเทากน85

เอทานอลถอเปนตวแทนเช�อเพลงทNด สาหรบเครNองยนตเอสไอ ในเชงของคาออกเทน และความรอนแฝงในการระเหยเปนไอ โดยพ�นฐานแลว เอทานอลมความสามารถทนตอความดน และอณหภมสง โดยปราศจากการจดระเบดทNไมสามารถควบคมได ในกรณทNทาการผสมเอทานอลในปรมาณตNารอยละ 5-10 หรอ E5-E10 มความเปนไปได ทNจะผลตเช�อเพลงทNมคาออกเทนสงกวา หรอคลายกน เมNอเปรยบเทยบกบน�ามนเบนซนปกต ในกรณ ดงกลาว รถยนตรนใหมๆทNออกแบบอยางทนสมย สามารถกาหนดจงหวะการจดระเบดและระยะเวลาลวงหนาในระดบทNจะเพNมประสทธภาพของเครNองยนตไดรอยละ 2-3

ในปจจบน การพฒนาเครNองยนตเอสไอ มแนวโนมทNจะลดขนาดของเครNองยนตลง น Nนหมายความวา ปรมาตรกระบอกสบของเครNองยนตจะเลกลง


ในขณะทNยงคงรกษากาลงและแรงบดใหคงเดม ถงแมวาปรมาตรของเครNองยนตของรถรนใหมจะเลกลง แตสมรรถนะของเครNองยนตจะถกเพNมข�น เปาหมายหลกของการลดขนาดลง คอ ตองการลดการสญเสยพลงงานของเครNองยนต ซNงจะสงผลใหประสทธภาพการใชเช�อเพลงสงข�น เนNองจากประสทธภาพของเครNองยนตเอสไอ จะแปรผนตามความเรว และภาระของเครNองยนต จงเปนทNนาสนใจทNจะใชชวงของความเรวและภาระของเครNองยนต ใหทางานไดอยางมประสทธภาพทNสดเทาทNจะเ ป น ไ ป ไ ด เ พN อ ลดก า ร ใ ช เ ช� อ เ พ ล ง โ ดย ร ว ม แ ล ะ ลดก า รป ล อ ย ก า ซคารบอนไดออกไซดสบรรยากาศ แตเปนทNนาเสยดายทNชวงประหยดเช�อเพลงทNดทNสดในหลายกรณแตกตางจากสภาพการใชงานจรงบนถนน อยางไรกตาม การลดขนาดของปรมาตรเครNองยนต ใหชวงประหยดน�ามนเช�อเพลงและภาระบรรทกบนทองถนนทNมคาใกลเคยงกน86 บรษทผผลตเครNองยนตตองทาการสาธตใหเหนวา เครNองยนตขนาดเลกมสมรรถนะทNทดเทยมและประหยดเช�อเพลง เมNอเปรยบเทยบกบเครNองยนตเดมทNมขนาดใหญ เพNอใหการลดขนาดเครNองยนตเปนทNดงดดความสนใจยNงข�น จงมเทคโนโลยหลกทNทาใหการลดขนาดเครNองยนตเปนไปได คอ การทางานแบบซปเปอรชารจ (Supercharge) หมายความวา ทาการเพNมความดนของกระแสอากาศขาเขาสเครNองยนต ซNงการเพNมความดนทาไดโดยการอดอากาศดวยคอมเพรสเซอร ทNข บ เคลN อนทางกลหรอไฟฟาดวยเครN องยนต หรอใชเทอรโบชารจ เจอร (Turbocharger) ทNขบเคลNอนดวยกาซไอเสยจากเครNองยนต บางคร �งการอดดวยคอมเพรสเซอรและเทอรโบชารจเจอรจะใชเพNอเพNมชวงการทางานของเครNองยนตใหเตมกาลง ความทาทายทNสาคญเพNอใหการลดขนาดเครNองยนตประสบความสาเรจ คอใหสมรรถนะของเครNองยนตทNความเรวรอบตNา ท �งน�เนNองจากเครNองยนตขนาดเลก โดยท Nวไปแลว ไมมแรงบดเพยงพอ86 ในชวงความเรวรอบตNา และทNความเรวรอบต ความดนในเครNองยนตจะลดตNาลงไปดวย ทาใหมพ�นทNเหลอพอทNจะเพNมความดนและผลผลตไดดวย ทNความเรวสงและภาระเครNองยนตสง ความดนเพNมข�นและมปรากฏการณการนอคมกเกดข�นเมNอมการใชเทอรโบชารจเจอร เนNองจากเอทานอลม


คาออกเทนสง จงสามารถรบเทอรโบชารจไดในระดบสง ทาใหการลดขนาดเปนประโยชนอยางยNงสาหรบเครNองยนตเอทานอล

ตวแปรทNสาคญเมNอพยายามทNจะใชเอทานอลใหเตมศกยภาพ คอจงหวะการจดระเบด (Ignition timing) ชวงระยะเวลาทNสาคญ 2 ชวง คอ knock-limited ignition timing (KL) และ maximum brake torque ignition timing (MBT) ในรถยนต รนใหม ไดทาการควบคมจงหวะการจดระเบด ดวยชดควบคมแบบอเลกทรอนกส (ECU) ในระหวางการทางาน และ จงหวะของKL จะใชเพNอหนวงเวลาการจดระเบดของเครNองยนต ไปจนถงจดทNใกลเกดการนอค คา KL เปนชวงเวลาทNต �งไวเพNอรกษาเครNองยนตใหมระดบการใชเช�อเพลง และใหกาลงอยางมประสทธภาพมากทNสด โดยการจากดสภาพทางกายภาพและทางเคมในเครNองยนต ถาไมมประเดนเกดการนอคเกดข�น เวลา MBT จะเปนจงหวะทNใหประสทธภาพสงสด ดงน �นเครNองยนตเอสไอ ทNภาระเครNองยนตสงสด จะใหประสทธภาพสงสด เมNอทางานทNอตราสวนการอดสงสดทNไมเกดอาการนอค อตราสวน AFR และจงหวะ MBT 81, 87 ดงน �นความพยายามในการเพNมอตราสวนการอด และ/หรอเพNมเทอรโบชารจ มเปาหมายหลก เพNอใหไดคา MBT หรอใหไดคาทNใกลเคยงคา KL ทNสดเทาทNเปนไปได ภายใตเงNอนไขทNไมมอาการนอคของเครNองยนตเกดข�น

บรษท Lotus Engineering ไดทาการปรบปรงเครNองยนตโตโยตา ใหมประสทธภาพสงข�นโดยเครNองยนตถกออกแบบใหมอตราสวนการอดเปน 11.5:1 ซNงนบวาเปนอตราสวนทNสงสาหรบเครNองยนตเบนซนตาม PFI ทNตดต �งเทอรโบชารจ ผลทNไดรบคอ ทาใหเครNองยนตทNใช E85 มประสทธภาพสงกวาการใชน�ามนเบนซนทNมคาออกเทน 95 (RON95) ถงรอยละ 9 ความแตกตางทNเกดข�น เนNองจากการใชเช�อเพลงทN เทอรโบชารจ และจงหวะการจดระเบดทNแตกตางกน ดงน �นเช�อเพลง E85 จะใชกบจงหวะการจดระเบดทNทาใหเกดแรงบดสงสด MBT สวนน�ามนเบนซนใชกบคาจากดของจงหวะการจดระเบดทNทาใหเครNองยนตนอค (KL) 81

กลยทธอNน ไดทาการปรบปรงระบบตรวจวดการนอค (Knock sensor) เพNอควบคมใหใกลชวงการจากดการนอคใหมากทNสด อนนาไปสการเพNมประสทธภาพ สาหรบตลาดรถยนตในประเทศบราซล บรษทฟอรด ไดทาการ


ออกแบบเครNองยนตทNเหมาะสาหรบเช�อเพลง E93 (มน�ารอยละ 7) และยงคงสามารถทางานไดอยางมประสทธภาพเมNอใชกบแกสโซฮอล E25 นอกเหนอจากการเพNมอตราสวนการอด บรษทฟอรดไดใชระบบตรวจวดการนอคอยางเตมรปแบบ และใชวาลวควบคมดวยระบบอเลกทรอนกส เพNอควบคมอณหภมการเยนตวของเครNองยนตใหดข�น การรบสญญาณการนอคทNมความแมนยาสงข�น จะชวยใหมจงหวะการจดระเบดทNเหมาะสม และวาลวจะชวยใหอณหภมเครNองยนตเยนลงไดมากข�น เมNอใชเช�อเพลง E93 เพNอลดการสญเสยความรอนและเพNมประสทธภาพเครNองยนต 73

Brusstar และคณะวจยจากสานกงานปกปองสNงแวดลอมแหงสหรฐอเมรกา (U.S. EPA) ใชกลยทธในการปรบปรงกบเครNองยนตดเซลเทอรโบของโฟลกสวาเกน (VW TDI) เปาหมายในการศกษาจานวนมากคอการใชตวอยางของเครNองยนตทNใชเอทานอลและเมทานอล ทNมประสทธภาพ เปรยบเทยบกบเครNองยนตดเซลสมยใหม ขณะเดยวกนยงประสบความสาเรจซNงการมตนทนการผลตตNาและปลอยไอเสยตNาในเครNองยนตเบนซน ในการปองกนการนอค ไดมการนาระบบ EGR มาใชอยางครบถวน การศกษาเหลาน�และอNนๆไดแสดงใหเหนวาเครNองยนตทNสามารถใชงานกบเอทานอล สามารถเดนเครNองไดดวยการใชอตราสวน EGR สงกวาเครNองยนตเบนซน (ซNงเปนจรงสาหรบการใชเอทานอลในเครNองยนตดเซล) โดยใหประโยชนในดานการปลอยไอเสยอยางมนยสาคญ สาหรบ E30 มพลงงานประมาณรอยละ 8 ตอลตร ซNงนอยกวาน�ามนเบนซน สงผลใหรถยนตทNใช E30 เปนเช�อเพลง สามารถวNงไดระยะทางนอยกวาเมNอเทยบกบการใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลงรอยละ 8 ในกรณทNประสทธภาพเครNองยนตเทาเทยมกนเมNอใชเช�อเพลงท �งสองประเภท จากการศกษาของ EPA ไดแสดงใหเหนวา การเพNมประสทธภาพของน�ามนเช�อเพลงในเครNองยนตรอยละ 10-12 ทาใหรถทNใช E30สามารถวNงไดระยะทางยาวกวา เมNอใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลง เมNอวดในรปของ ลตร / แกลลอน77 ตามรปทN 17 แสดงขอมลจากการวดเมNอทาการสรางเครNองยนต VW TDI ข�นใหม ใหใชงานไดกบเอทานอลถงรอยละ 100 เมNอเทยบเทยบกบเครNองยนต FFV ของสหรฐอเมรกา


เคร�องยนต EPA

FFV ป�จจบน

% เอทานอล

ประส

ทธภา

พเคร

�องยน

ตสงส

ด (%

)

รปท� 17. ประสทธภาพเคร�องยนตสงสด เม�อเดนเคร�องดวยเช*อเพลง

เอทานอลท�แตกตางกน ท�มา: Brusstra88 จากรปแสดงถงการเพNมประสทธภาพเครNองยนต เมNอเพNมสดสวนปรมาณเอทานอลในน�ามนเช�อเพลง นอกจากน �นแลว เครNองยนต FFV ในปจจบน ยงคงมศกยภาพทNดเยNยมในการเพNมประสทธภาพน�ามนเช�อเพลง จากการทดสอบไดแสดงใหเหนวา ประสทธภาพทNจดสงสด มคาสงมาก และยงแสดงใหเหนวาสามารถทางานในชวงกวางข�นไดอยางมประสทธภาพอกดวย สานกงานปกปองสNงแวดลอมแหงสหรฐอเมรกา นาเสนอผลงานช�นน�เปนเทคโนโลยทางเลอก หรอเปนเทคโนโลยเชNอมตอ ทNมราคาถก สะอาดและมประสทธภาพมากกวาเครNองยนตดเซล โฟลกสวาเกนด �งเดม77

การศกษาทNไดรบงบประมาณสนบสนนจากกระทรวงพลงงานสหรฐอเมรกา หรอ U.S. DOE78 ไดทาการเปรยบเทยบยานยนต FFV ทNมในปจจบน กบยานยนตทNไดรบการปรบปรงใหเหมาะกบการใช E85 เปนเช�อเพลง พบวา การใช E85 ในการเดนเครNองกอนทาการปรบเปลNยนเครNองยนต มประสทธภาพสงกวาการใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลงอยรอยละ 3 เมNอปรบอตราการอดใหเพNมข�น เครNองยนตทNใช


E85 เปนเช�อเพลง จะใหประสทธภาพเช�อเพลงสงกวาเมNอใชน�ามนเบนซนปกต รอยละ 10 เมNอคดในเชงพลงงาน สรปไดวา เมNอมการเปลNยนเกยร ยานยนตทNใช E85 สามารถใหแรงบดสงข�นมากกวารอยละ 10 ซNงมความเปนไปไดทNจะทาใหเครNองยนตทางานทNความเรวตNา ในขณะทNสามารถรกษาสมรรถนะของเครNองยนตเดมไวได วธการน�เรยกวา “Down-speeding” หรอ การลดความเรวลง เพNอรบสมรรถถนะเพNมข�นอก รอยละ 10 จากเช�อเพลง โดยท NวไปเอทานอลชวยใหเครNองยนตมกาลงและแรงบดมากกวาเมNอเทยบกบการใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลง ดงน �น การลดความเรวลง สามารถเปนทางเลอกหรอเทคนคสาหรบผผลตยานยนตทNจะลดขนาดเครNองยนตลงได

เมN อ เ รวๆน� ไดมแนวคดของนกวจยจากสถาบน เทคโนโลยแห งแมสซาชเซตส (Massachusetts Institute of Technology) (MIT) ไดใหความสาคญกบการไดรบประสทธภาพเครNองยนตสงสด ในขณะทNมการใชเอทานอลตNาสด จากขอจากดในการจดหาเอทานอลน �นทาใหแนวคดน�ดเปนเรNองทNตรงประเดนทNสด จากแนวคดของ EBS ทNเนนการใชประโยชนสงสดจากคณสมบตของเอทานอลและน�ามนเบนซน โดยการฉดพนเช�อเพลงเอทานอลผานระบบเช�อเพลงทNแยกออกจากกน เอทานอลบรสทธ �หรอ E85 จะถกสงเขาตามปรมาณทNเครNองยนตตองการ ข�นกบภาระและความเรวของเครNองยนตเพNอหลกเลNยงการนอค ดงน �นการฉดพนเอทานอล จะเกดข�นเฉพาะชวงทNเครNองยนตมภาระและความเรวสงเทาน �น จากการคานวณพบวา ตองการใชเอทานอลเพยง 1 สวนใน 20 สวนของการบรโภคน�ามน ขณะทNยงคงรกษาประสทธภาพสงมาก เนNองจากมการใชอตราการอดสง ใชเทอรโบชารจ และมการลดขนาดเครNองยนตลง จากการศกษาดงกลาว ทาใหมการนาเสนอวาสามารถเพNมประสทธภาพของเครNองยนตไดถงรอยละ 30 สงกวาเมNอเทยบกบเครNองยนตเบนซนประเภท PFI ด �งเดม89 โดยท Nวไป ศกยภาพของการใชเอทานอลในเครNองยนตเอสไอ เมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนเบนซนธรรมดา มคาเตอนดงตอไปน�


ก. เครNองยนตรนทNแตกตางกน มการตอบสนองตอการใชเช�อเพลงทNแตกตางกน ข�นกบปจจยทNแตกตางๆกน เชน ปรมาณสดสวนเอทานอลในเช�อเพลง เทอรโบชารจ อตราสวนการอดทNเพNมข�น และอNนๆ

ข. ศกยภาพประสทธภาพทNเพNมข�น ตองทาการสงเกตใหเตมชวงเวลาของการทางานเครNองยนต ซNงหมายถง ต �งแตเดนเครNองเปลา จนถงเดนเครNองเตมกาลง ถาจะใหดยNงข�น ใหทดลองเดนเครNองบนทองถนนดวย

จากการสารวจขอมลทNผานมา มขอมลทNนาสงเกตคอ ถงแมมการใชเอทานอล

ในปรมาณทNจากด กสามารถเพNมประสทธภาพของเครNองยนตเอสไอ สมยใหม ท �งทNร บภาระบางสวนและรบภาระเตมกาลงในเครNองยนตทNมโครงสรางตางๆกน นอกจากน �นแลวเครNองยนตทNใชเอทานอลยงมประสทธภาพสงกวาในชวงทNกวางกวา เมNอเทยบกบการใชน�ามนเบนซน ในรปทN 18 แสดงความสมพนธระหวางประสทธภาพสงสดของเครNองยนต กบเทคโนโลยของเครNองยนตหรอเช�อเพลง จากรปทN 18 ประสทธภาพเครNองยนตสงสดเพNมข�นโดยการใชเทคโนโลยตางๆและเช�อเพลง ขอมลทNแสดงไดจากการทดสอบเครNองยนตลาสด ในสวนแรก จากซายไปขวา แสดงการเพNมประสทธภาพเนNองจากการเพNมอตราสวนการอดจากสดสวนระหวาง 10:1 ถง 13:1 ประสทธภาพทNเพNมข�นทNอตราสวนการอดทNตางกนข�นอยกบน�ามนเช�อเพลงทNใช โดยท Nวไปการใชเช�อเพลงทNมคาออกเทนสง(RON) จะเพNมศกยภาพของการใชเทคโนโลยน� ตามทNกลาวแลวขางตน ขอมลชดทNอยทางดานซาย แสดงผลของการใชเทอรโบชารจและใชน�ามนเช�อเพลงทNมคาออกเทนสงเมNอใชอตราสวนการอดทNเทากนในสวนถดไป แสดงศกยภาพสาหรบชวงของเทคโนโลย กลาวคอ เทอรโบชารจ การเผาไหมไอดบาง (lean combustion) และการฉดโดยตรง (DI) ผลทNเกดข�นคลายคลงกบเช�อเพลง 3 ประเภทคอ เช�อเพลงทNมคาออกเทน 92 ออกเทน 100 และ E100 (RON 92, RON 100 และ E100) การใช E100 แสดงใหเหนวา มประสทธภาพสงมาก ถงแมวาจะมประสทธภาพสงอนเนNองมาจากอตราการอดทNสงถง 13:1 กตาม ในสวนน�ของกราฟแสดงคาแนวโนมไวดวย ในสวนดานลางของกราฟ ภาพสNเหลNยมแสดงถงผลของการเปลNยนเช�อเพลงจากการใชเช�อเพลงทN


มคาออกเทน 95 ไปเปน E85 น Nนหมายถงวา ประสทธภาพเครNองยนตสามารถเพNมข�นจากรอยละ 30.7 เปนรอยละ 33.8 ดวยการเปลNยนเช�อเพลงเทาน �น เครNองหมายกากบาทแสดงถงแนวโนมทNเกดข�นทNคลายคลงกน จากการศกษาโดยนกวจยอNนๆ เครNองหมายสามเหลNยมเปนกรณพเศษทNทดลองในเครNองยนตดเซล ทNนามาดดแปลงใหใชไดกบเช�อเพลงผสมในสดสวนตางๆกนระหวางน�ามนเบนซนและเอทานอล เครNองหมายกากบาทแสดงใหเหนวา เพยงการปรบเปลNยนเช�อเพลงและการจดการเครNองยนต สามารถสงผลใหเครNองยนตมประสทธภาพสงข�นจากรอยละ 37.5 เปนรอยละ 41.5 ในสวนสดทายของรปทN 18 แสดงใหเหนถงศกยภาพของการลดขนาดเครNองยนต เมNอใชเช�อเพลงทNมคาออกเทน 92 ออกเทน 100 และ E100 มการสนนษฐานวา การลดขนาดเครNองยนตจะทาใหประสทธภาพเพNมข�นไดรอยละ 1086 แตการประมาณการน� อาจแตกตางกนไปตามการออกแบบเฉพาะของเครNองยนตแตละรน


เพ�ม CR ลดขนาด DI เผาไหมไมสมบรณ+เทอรโบ

รปท� 18. ศกยภาพพลงงานของเคร�องยนตปฏบตการท�ใชเอทานอล ท�มา: 90, 77, 75, 81, 91


เอทานอลแสดงใหเหนวามคณภาพทNดสาหรบเทคโนโลยเครNองยนตเบนซนเชนกน การควบคมการจดระเบดอตโนมต หรอ Controlled auto-ignition (CAI) เปนเทคนคข �นสงของการเผาไหมน�ามน เทยบเทากบ HCCI ตามทNเรยกกนวาเปนการจดระเบดโดยอตโนมต น Nนกคอ มการจดระเบดเมNอมการอด บรษทเมอรซเดสเบนซ เปนหนNงในผผลตรถยนตทNนาหลกการน�มาใชในการผลต ภายใตชNอ DiesOtto บรษทไดใหรายละเอยดวา การจดระเบดจะเรNมเกดข�นหลายจดพรอมกนแทนทNจะเกดเพยงจดใดจดหนNงในเครNองยนต หลงจากน �นแลว การเผาไหมจะเกดข�นอยางสมNาเสมอท Nวถง และเกดข�นทNอณหภมคอนขางตNา ทาใหมกาซ NOx เกดข�นตNา การปฏบตการตามระบบ CAI น� จะใชภาระเพยงบางสวน (ภาระตNา และปานกลาง) และมการจดระเบดทNภาระสง การสลบปรบเปลNยนระหวางสองโหมดน� สามารถทาไดภายในหนNงรอบของการเผาไหมเทาน �น92,93 สาหรบงานวจยของบรษทฟอรดมอเตอร ไดแสดงใหเหนวา เช�อเพลงเอทานอลเหมาะสมทNใชสาหรบระบบ CAI และสามารถปรบปรงชวงการรบภาระใหสามารถใช CAI ได เนNองจาก เอทานอลมความทนตอการใชทNมอตราสวน EGR สงๆ94

บรษทเจอเนอรลมอรเตอร ไดพฒนาเครNองยนตทNใชเทคโนโลย HCCI ทNสามารถใชไดกบน�ามนเบนซนธรรมดา และ E85 บรษทกลาววาการเพNมประสทธภาพเช�อเพลงรอยละ 15 และการลดการปลอย กาซ NOx ใหตNาลง สามารถทาไดในเครNองยนตทNมโหมดการเผาไหมแบบ HCCI เชนเดยวกบแนวคดของ DiesOtto ทNเกดข�นไดเมNอเงNอนไขภายในเครNองยนตเอ�ออานวย ทางออกทNเปนไปไดสาหรบปญหาข �นพ�นฐานของเครNองยนต เชน การควบคมการเผาไหมน �น ดเหมอนวาจะใชโหมดการเผาไหมเพยงบางสวน HCCI (บางคร �งเรยกวา pHCCI หรอ CCS ระบบการเผาไหมรวม)95 บรษทรถโฟลกสวาเกน ยงไดเปดเผยแผนการผลตของเครNองยนตระบบ pHCCI96 จากการทNรถยนตรนใหมๆ มการตดต �งระบบควบคมดวยคอมพวเตอรทNมความซบซอน มการควบคมตวแปรของจงหวะการจดระเบด ความดนของซปเปอรชารจ อตรา EGR และการฉดพนเช�อเพลง จงเปนโอกาสทNโหมดการเผาไหมทNทนสมย เชน CAI และ HCCI จะเกดในเชงพาณชยในเรวๆ น� และเช�อเพลงเอทานอลสามารถใชไดดในกรณน�อกดวย Wolfgang Steiger ผบรหาร


ของโฟลกสวาเกนในหนวยงานการเปลNยนรปของพลงงาน ไดเลงเหนถงความแตกตางระหวางเครNองยนตเอสไอ และเครNองยนตซไอ จะหมดไป เนNองจากความแตกตางทNแทจรงระหวางเครNองยนตดเซลประเภท pHCCI และเครNองยนตเบนซนประเภท CAI คอเช�อเพลงทNใชเทาน �น

3.1.4 ปญหาการตดเคร�องยนตขณะเยน (Cold Start) เมNอใชเอทานอลในเครNองยนตเอสไอ มสองปญหาหลกทNเกNยวของกบการ

ตดเครNองยนตขณะเยน การเรNมตดเครNองยนตควรหลกเลNยงการตดมอเตอรสตารทมากเกนไป (cranking) และการปลอยไอเสยจากการตดเครNองยนตขณะเยน มความสมพนธกบการใชเช�อเพลงมากเกนไป และตวเรงปฎกรยาสามทางไดรบความรอนชา โดยท NวไปแลวเครNองยนต FFV มกจะไมมปญหาการเรNมตดเครNองยนตตราบเทาทNนามาตรการทNแนนอนมาใช การตดเครNองยนตขณะเยนโดยท NวไปไมเกดปญหาเมNอใชเอทานอลผสมในสดสวนตNา เชน E5 หรอ E10 (นอกเหนอจากปญหาทNพบจากประสบการณ เมNอใชน�ามนเบนซน) การศกษาเรNอง E10 โดยองคกรน�ามนแหงสภาพยโรปเพNอสNงแวดลอม สขภาพและความปลอดภย หรอ CONCAWE และ GFC97 พบวาเอทานอลเองไมกอใหเกดปญหาตอการตดเครNองขณะเยน เทาทNมการระเหยตNาอนเกดจากการผสมเอทานอล หรออาจจะพดไดวามความเปนไปไดทNจะทาการปรบและรกษาระดบการระเหยใหเปนไปตามมาตรฐานน�ามนเบนซนทNมอย

แมในพ�นทN ทNมอากาศรอน เชน ประเทศบราซล ตองมมาตรการรองรบคณสมบตทNไมพงประสงคบางตวของเอทานอลทNเกNยวของกบการตดเครNองยนต โดยท Nวไปแลว เมNอมการผสมเอทานอลในสดสวนทNสง มกมแนวโนมทNเกดปญหาของการตดเครNองยนตขณะเยนเยนข�น98 แตยงไมเคยศกษาถงปญหาทNเกดข�นอยางถองแท เมNอใชเช�อเพลงทNมอตราการผสมเอทานอลระหวางรอยละ 10-70

ในเครNองยนตเอสไอ ปญหาของการตดเครNองยนตขณะเยนเกดข�น เนNองจากสวนผสมระหวางอากาศและเช�อเพลงเกดข�นในเครNองยนตทNอณหภมตNา ข�นอยกบชนดของเช�อเพลงเอทานอลทNบางเกนกวาทNจะจดระเบดและเกดการเผาไหมไดอยางตอเนNอง เมNอเปรยบเทยบกบน�ามนเบนซน การใชเอทานอลลวนๆ


ตองการความเขมขนกาซสงกวาในอากาศ ทNจะทาใหการลกไหม น Nนกคอ มสดสวนรอยละ 3.3 โดยปรมาตร เมNอเปรยบเทยบกบน�ามนเบนเซนรอยละ 1.0 ดงแสดงในตารางทN 3 น�ามนเบนซน ประกอบดวยสารประกอบทNระเหยไดสง เชน เพนเทน และเฮกเซน ทNชวยใหเครNองยนตเบนซนตดเครNองไดดทNอณหภมตNามาก70 เนNองจากการรวมกนของท �งสองปจจยน� เอทานอลบรสทธ �จะมความเขมขนในรปกาซตNากวาน�ามนเบนซนทNอณหภมบรรยากาศ ในขณะเดยวกน เอทานอลตองการความเขมขนของกาซสงกวาน�ามนเบนซนทNจะเผาไหมได ทางออกหลกในการแกปญหาดงกลาว คอใหเสรมเช�อเพลง (Boost) ใหกลายเปนไอเพNมข�น

ในการพจารณาระบบ ทNจะเอาชนะปญหาการตดเครNองยนตขณะเยน เกณฑการพจารณา เชนประสทธภาพ คาใชจายของเทคโนโลย ความสะดวกสบายของการใช และการเรNมปลอยไอเสย ตองทาการประเมนเกณฑดงกลาวตามตาแหนงทNต �งทางภมศาสตร และสถานการณตลาด ทางออกเชงพาณชยในปจจบน

ในปจจบนรถยนตทNใชเช�อเพลงมการผสมเอทานอลในสดสวนทNสง สามารถแบงการแกปญหาการตดเครNองยนตขณะเยนออกเปน 2 วธ ดงน�

� ใชระบบเช�อเพลงสองชนด(Dual Fuel) เรNมตนใชในประเทศบราซล � ลดปรมาณเอทานอลทNใชผสม จาก E85 ไปเปนรอยละ 70 พรอมๆกบใช

เครNองทาความรอน วธทNใชอยในปจจบนน� ใชกบยานยนต FFV วNงบนทองถนนในพ�นทNในซกโลกทางเหนอในฤดหนาว

ระบบเช*อเพลงสองชนด (Dual Fuel System)

ระบบเช�อเพลงสองชนด ไดรวมเอาระบบแยกน�ามนเช�อเพลง 2 ระบบเขาดวยกน รวมท �งถงน�ามนขนาดเลกทNใชบรรจน�ามนเช�อเพลงผสมทNระเหยตวได เพNอใชในการตดเครNองยนตขณะเยน โดยแนวคดน�ถกใชในประเทศบราซลเปนเวลาหลายปแลว สาหรบรถยนตทNใชเอทานอลเปนเช�อเพลง จะใชแกสโซฮอลเปนเช�อเพลงเสรม และยงชวยแกปญหาการตดเครNองยนตขณะเยนในยานยนต FFV รน


ใหมๆของประเทศบราซล72 แนวคดของระบบเช�อเพลงสองชนดน� ใชไดดในการตดเครNองยนตขณะเยน แตเจาของรถตองทาการตรวจสอบและเตมเช�อเพลงท �งสองถง ซNงระบบน�อาจไมไดรบการยอมรบจากผบรโภคในบางประเทศ E85 กบ เคร�องทาความรอน (Block Heater)

ในพ�นทNทNมภมอากาศเยน มกทาการผสมน�ามนเบนซนในสดสวนทNสงในเอทานอล เพNอใชเปนตวชวยในการตดเครNองยนตขณะเยน ตามฤดกาลและภมอากาศในทองถNนการผสม E85 จะทาโดยการผสมเอทานอลในสดสวนระหวางรอยละ 70 และรอยละ 85 สวนทNเหลอเปนสวนผสมของน�ามนเบนซน99 ถงแมวากลยทธน� จะเปนเครNองมอทNมประสทธภาพสาหรบการตดเครNองยนตกตาม แตจะนาไปสการปลอยไอเสยในปรมาณสงมากซNงเกดจากสารทNไมถกเผาไหมและเผาไหมไดเพยงบางสวน ในชวงการตดเครNองและการอนเครNองยนต70 เหตผลหลกมาจากเช�อเพลงสวนใหญทNไดรบการฉด เกดการควบแนนเกาะตดบนผนงกระบอกสบทNอณหภมตNา จากน �นจะถกปลอยออกมาทางทอไอเสยในลกษณะทNไมถกเผาไหม100 ปรากฏการณน� สามารถลดการเกดไดบางสวน โดยการตดต �งเครNองทาความรอนเขาชวย ในขณะน� บรษทฟอรดมอเตอร และบรษท Saab ผผลตรถยนต FFV ในซกโลกเหนอ ไดนาวธการดงกลาวมาใช เครNองทาความรอนทNตดต �งน� เปนอปกรณใหความรอนในสารหลอเยน ซNงขบเคลNอนโดยสายเคเบลภายนอกเชNอมตอกบปล �กไฟฟา ใหความรอนกบสารหลอเยนทNอณหภมสงสดประมาณ 90 องศาเซลเซยส

การตดต �งเครNองทาความรอนน�มขอบกพรองหลายประการ ซNงตองเสยบปล �กสายไฟในรถ เพNอใหความรอนแกสารทาความเยน และเปนการส�นเปลองพลงงานทNตองรกษาอณหภมของสารหลอเยนใหอนอยเสมอ แมไมมการขบรถ หรอมฉะน �นตองรอนานมากสาหรบอนเครNองยนตใหรอนเพยงพอทNจะเรNมตดเครNองยนต ถงแมวา ในทางออกทNใชวธตดต �งเครNองทาความรอนน� ไมตองตดตามตรวจสอบถงเช�อเพลงท �ง 2 ถง ระบบน�กยงเปนทNถกเถยงกนวายงมผใชนอยกวาระบบการใชเช�อเพลงสองชนด ในขณะเดยวกนระบบน� ยงตองมโครงสรางพ�นฐานในการเชNอมตอพลงงานไฟฟาในพ�นทNสาธารณะรองรบอกดวย


อยางไรกตาม ระบบทNใชเครNองทาความรอนเปนตวชวยในการตดเครNองยนตขณะเยนน �น ยงมประโยชนหลายประการ ประการแรกคอ อปกรณประกอบทNใช มราคาถก และมประสทธภาพในการอานวยความสะดวกในการตดเครNองยนตขณะเยน ประการทNสอง ชวยลดการปลอยไอเสยปรมาณมากทNเกดจากการตดเครNองยนตขณะเยน ท �งไอเสยทNอยในรปกาซ และลดไอน�ามนทNควบแนนเกาะบนฝาลกสบ ทNเกดจากการใหความรอนเพยงพอแกผนงกระบอกสบ แนวโนมเทคโนโลยเคร�องยนตในปจจบน และศกยภาพอ�นๆ

ดงทNกลาวมาแลวขางตนถงมาตรการสาคญตางๆทNใชอย สาหรบการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงเพNอหลกเลNยงปญหาการตดเครNองยนตขณะเยน แนวโนมของเทคโนโลยเครNองยนตในปจจบน ดเหมอนวาคาแนะนารวมถงมาตรการตางๆ แทบจะไมมนยสาคญเลย เพNอใหเกดผลสาเรจทางการสอบเทยบเครNองยนตดวยอเลกทรอนกสและการบรหารจดการ เทคโนโลยทNดวามแนวโนมทNสดคอ การฉดน�ามนเบนซนโดยตรง (GDI) การต �งจงหวะการเปด-ปดของวาลวแบบแปรผน (VVT) และระดบของการจดการเครNองยนตและการควบคม เนNองจากควบคมโดยใชความกาวหนาทางเทคโนโลยในการรบสญญาณ (Sensor) และชดควบคมแบบอเลกทรอนกส (ECU) การฉดโดยตรง

เทคโนโลยการฉดน�ามนเขาในกระบอกสบโดยตรง ไดรบการพจารณาวาเปนทางออกสาหรบการแกปญหาการตดเครNองยนตขณะเยน เมNอใชเอทานอลบรสทธ �และ E85 เปนเช�อเพลง ถงแมวาเทคโนโลยการฉดโดยตรงดวยตวของเทคโนโลยเองน �นมการพฒนามาอยางเตมทNและมการใชในเชงพาณชยแลว การดดแปลงและปรบปรงเพNอใหใชไดดกบเช�อเพลงทNมสดสวนการผสมเอทานอลสงๆ และยานยนต FFV น �น ยงอยในระหวางการพฒนา รถยนตทNผลตข�นตามแนวคดน� ถกผลตข�นเพNอใชเปนการแสดงสนคาเทาน �น บรษทผผลตรถยนต และสถาบนวจยหลายแหง กาลงศกษาเครNองยนตทNฉดเอทานอลโดยตรง (EDI) แตรายงานผล


การศกษายงมไมมากนก การศกษาโดยบรษทโตโยตา61 ในเครNองยนต PFI แสดงใหเหนถงปญหาการตดเครNองยนตขณะเยน วามความเกNยวของกบปรมาณการฉดเช�อเพลง สวนรปทN 19 แสดงถงปรมาณเช�อเพลงทNตองการในการฉดพนขณะตดเครNองยนตของน�ามนเช�อเพลง 3 ชนด เมNออณหภมลดลงปรมาณเช�อเพลงทNตองการจะเพNมสงข�น โดยเฉพาะอยางยNงทNเพNมสงข�นอยางมนยสาคญกบ เช�อเพลง E100 ทNเปนเอทานอลทNมน�าปนอยดวย เมNอเช�อเพลงถกฉดพนมากเทาใด ความเสNยงของเช�อเพลงทNเกาะภายในกระบอกสบในรปของเหลวจะเพNมมากข�นตามลาดบ เอทานอลทNเปนของเหลวทNเกาะสะสมอยทNหวเทยน กอใหเกดความซบซอนของกลไกภายใน เนNองจากเอทานอลทาตวเปนตวนาไฟฟา ซNงอาจทาใหการจดไฟตดผดพลาดได ตางจากน�ามนเบนซนซNงทาหนาทNเปนฉนวน101 เมNอปรมาณเช�อเพลงทNฉดพนเขาไปเพNมข�นเพยงพอเพNอใหเกดการตดไฟหรอเพNมปรมาณสารระเหยสง ภายใตสภาวะปกต สงผลใหการปลอยไอเสยรนแรงข�น

รปท� 19. จานวนน*ามนเช*อเพลงท�เพ�มข*นท�จาเปนสาหรบการตดเคร�อง

ท�มา: Tsunooka et al.61

การเกดปฏกรยาเคม A/F

ท�อตราชดเชยตางๆ

จดเด

อดขอ

งเอท

านอล

อณหภม (°C)

อตรา

การฉ

ดเช*อ

เพลง

( ซซ/

สบ)


ในสภาวะอากาศเยน การฉดพนเช�อเพลงในปรมาณมาก ดวยระบบน�ามนเช�อเพลงแบบฉดตรง (DI) อาจทาใหเกดปญหาได เนNองจากระบบน�ออกแบบมาใหใชงานภายใตความดนสง ในชวงทNเครNองยนตเรNมตดอาจจะมความดนไมเพยงพอทNจะปอนเช�อเพลงไดตามปรมาณทNตองการ ในชวงเวลาการฉดพนทNกาหนด อาจทาใหเครNองยนตไมสามารถตดได ชวงเวลาทNฉดปอนเช�อเพลงคอนขางจากด เมNอเปรยบเทยบกบเครNองยนตประเภท PFI เนNองจากความเสNยงของการฉดพนเช�อเพลงโดยตรงไปสทอไอเสย การศกษาของบรษท เจเนอรล มอเตอรส (GM)102 ไดตรวจสอบความเปนไปไดของการเรNมตนดวยความดนสงเพNอใหแนใจวาฉดพนเช�อเพลงในปรมาณทNเพยงพอ ทางเลอกทNใชความดนสง ชวยใหระยะเวลาการฉดพนเช�อเพลงส �นลงมากและฉดไดตอเนNองจนถงชวงปลายของจงหวะอด ซNงเมNออด อากาศอดเกดความรอนมาก ทาใหน�ามนเช�อเพลงระเหยเปนไอไดมากข�น การเรNมตนดวยความดนสงยงทาใหเช�อเพลงพนไดเปนละอองฝอยไดดกวา ซNงชวยใหเช�อเพลงกลายเปนไอและความดนสงน�จะชะลอการเดนเครNองประมาณหนNงวนาท ซNงปลอยใหเกดชวงเวลาทNป �มน�ามนสะสมความดน การศกษาน� ใหขอสงเกตวา ความตองการน�ามนเช�อเพลงเพNมข�นในการตดเครNองขณะทNอากาศเยนดวยระบบการฉดโดยตรงน�จะลดลง ดวยสดสวน 10 เทา เมNอเปรยบเทยบกบระบบ PFI ถงแมวาจะมความตองการน�ามนเช�อเพลงนอยลงกตาม แตน�ามนเช�อเพลงยงคงไหลไดอยางเตมทN เพNอใหเครNองยนตสามารถตดไดทNอณหภมตNา

การศกษาโดย AVL74 ไดทาการทดลองถงลกษณะการฉดของน�ามนเช�อเพลงภายในหองเผาไหมในชวงเรNมเดนเครNองยนต โดยในชวงเรNมตน ระบบการฉดน�ามนโดยตรง สามารถลดปรมาณน�ามนเช�อเพลงสวนเกนไดอยางด เนNองจากทางานทNความดนสงและควบคมการฉดไดอยางแมนยา ระบบการฉดโดยตรงสามารถลดปรมาณไอเสยจากเช�อเพลงทNไมถกเผาไหม ซNงเปนสวนทNสาคญ เพราะตวเรงปฏกรยาทNใชจบไอเสยทNตดต �งทNทอไอเสย ไมรอนพอทNจะลดไอเสยเหลาน�ได ในกรณน� การลดไอเสยทNมประสทธภาพ ไมเพยงแตข�นกบการฉดพนเช�อเพลงดวยความดนสงเทาน �น แตยงตองมการออกแบบการฉดแบบใหมทNแบงเปนหลายหวฉดเลกหลายหวฉดดวย


การต *งจงหวะการเปด-ปดของวาลวแบบแปรผน (Variable Valve Timing) VVT ชวยใหวาลวไอดและไอเสย เปดและปดในจงหวะทNแตกตางกน และ

ยกข�น ตามสภาวะและความตองการของเครNองยนต ซNงเทคโนโลยน�ไดมการใชงานอยแลวอยางกวางขวาง และบรษทโตโยตาไดสาธตถงศกยภาพของการตดเครNองยนตขณะเยน ดวยเช�อเพลงเอทานอลในปรมาณสง61 โดยการจากดปรมาณอากาศทNดดเขาดวยการทางานของ VVT อตราสวนการอดทNมประสทธภาพจะเพNมข�น และทาใหอณหภมการอดสงสดเพNมข�น มากกวา 100 องศาเซลเซยส ซNงผลทNไดรบคอ เกณฑข �นตNาของอณหภม ทNทาใหเครNองยนตตดขณะเยนไดขยบตNาลงมา ดงแสดงในรปทN 20

รปทN 20 แสดงใหเหนวา ในกรณทNใช VVT น�ยงไมใชวธแกปญหาทNสมบรณของการตดเครNองยนตขณะเยน เนNองจากเช�อเพลงหมายเลข 1 (หรอ E100 ทNมน�าเปนองคประกอบดวย) ยงคงมอณหภมทNเปนเกณฑข �นตNาทN 0 องศาเซลเซยส ซNง Brusstar77 ไดอธบายถงแนวทางการเพNมอณหภมการอดสงสด ทNเปนเทคนคทNเพNมความเรวของขอเหวNยง (cranking) ของเครNองยนต ซNงชวยปรบปรงการผสมระหวางอากาศและเช�อเพลงดวย

อณหภ

มข*นต

�า ( °C

) ไมมการปรบหาคาท�เหมาะสม

มการปรบหาคาท�เหมาะสม

ความดนไอ (kPa)

รปท� 20. เกณฑข *นต�าของอณหภม ท�ทาใหเคร�องยนตตดไดขณะเยน โดยการ ทางานของ VVT ท�มา: Tsunooka et al. 61


สารเตมแตงในเช*อเพลง จากรปทN 20 พบวาอณหภมทNเปนเกณฑข �นตNาของเช�อเพลงหมายเลข 2

และ 3 (E85) มคาตNากวาเช�อเพลงหมายเลข 1 มาก เนNองจากเช�อเพลงมความดนไอสงกวา ซNงเกดจากโครงสรางทางเคมของเช�อเพลง แรงดนไอ Reid (RVP) ซNงมอทธพลมากกวา VVT ในกรณน� RVP สงข�นไดดวยการเตมบวเทนและน�ามนเบนซนลงในเอทานอล เมNอพบวาบวเทนมอทธพลอยางมากตอ ซNง RVP มากกวาองคประกอบของน�ามนเบนซนธรรมดา61 กอใหเกดความแตกตางอยางมนยสาคญคอ เช�อเพลง E100 ทNมน�าปะปนอย และมบวเทนจานวนเลกนอย จะใหคณสมบตในการตดเครNองยนตขณะเยน ทNดกวาเช�อเพลง E85 ทNผสมกบน�ามนเบนซนธรรมดา การศกษาดานการตลาดในประเทศบราซล103 ไดมงเนนเกNยวกบ MTBE โดยเหนวาเปนทางออกทNเปนไปไดในการแกปญหาการตดเครNองยนตขณะเยน ถงแมมการวพากษวจารณวา MTBE มคณสมบตทNไมเปนมตรกบสNงแวดลอม จากผลการศกษาแสดงใหเหนวาการใช MTBE เปนสารเตมแตงในเช�อเพลง ทาใหสามารถตดเครNองยนตไดเมNออณหภมลดลงถง-6 องศเซลเซยส ซNงนบวาดเกนพอสาหรบตลาดในประเทศบราซล สารเตมแตง สามารถใชเปนทางออกทNดสาหรบปญหาการตดเครNองยนตขณะเยน แตควรมการศกษาเพNมเตม รวมถงการประเมนดานสNงแวดลอมดวย อยางไรกตาม RVP ของน�ามนเบนซนทNใชผสมกบเอทานอลนบวาเปนเรNองสาคญมาก ระบบการกล �นท�ตดต *งมากบรถ (OBDS)

ระบบการกล NนทNตดต �งมากบรถ (OBDS) ไดดาเนนการและจดทารายงานโดยนกศกษาจากมหาวทยาลยเทกซสแหงออสตน นกศกษาเหลาน�ไดรวมงานกนในการแขงขนในงาน “ความทาทายเร �องเอทานอล ป2541-2543” (The three 1988f-2000 Ethanol Challenge) โดยมนกศกษาจากมหาวทยาลยตางๆ ของสหรฐอเมรกาทาการแขงขนดดแปลงรถยนตทNใชน�ามนเบนซน ใหใชไดกบเช�อเพลง E85 ไรน�า ไดมรายงานตพมพเผยแพรหลายฉบบทาการรายงานถงการออก


แบบอยางละเอยดถNถวน70, 104 และในป 2543 ไดมการรบรองสทธบตรสาหรบระบบทNทาการออกแบบ ซNงมหาวทยาลยเทกซส แหงออสตนเปนเจาของสทธบตรดงกลาว

ระบบการกล NนทNตดต �งมากบรถ (OBDS) แสดงผลงานไดดทNสดในงานการแขงขนความทาทายเรNองเอทานอล ในการตดเครNองยนตทNอากาศเยน โดยใชเวลาในการตดเครNองยนตนอยกวา 2 วนาท ทNอณหภม -18 องศาเซลเซยส ซNงผลทNไดดกวาเมNอเปรยบเทยบกบรถยนตทNใชน�ามนเบนซนในรนเดยวกน นอกจากน �นแลวยงพบวา ระดบของไอเสยทNปลอยออกมาจากทมนกศกษามหาวทยาลยเทกซส ตNากวาของคแขงท �งหมด ในทานองเดยวกนกบเทคโนโลยการใชระบบถงค ซNง OBDS ไดถกออกแบบใหมระบบถงเช�อเพลงสองถงแยกออกจากกน โดยถงเช�อเพลงหลกใชบรรจน�ามนเช�อเพลงทNใชงานตามปกต สวนถงสารองใชสาหรบการตดเครNองยนตขณะเยน ความแตกตางคอ OBDS ทาการผลตเช�อเพลงทNใชในการตดเครNองยนตขณะเยนดวยตนเองโดยการกล Nน ในชวงปกตทNเครNองยนตอนแลว เช�อเพลงจะไหลกลบไปยงถง โดยไหลผานหอกล Nน ซNงจะสกดแยกองคประกอบของเช�อเพลงทNระเหยไดสงสด และเกบไวในถงเช�อเพลงสาหรบการตดเครNองยนตขณะเยนซNงถกตดต �งแยกกน เมNอถงท �งสองเตม หอกล Nนจะทางานโดยอตโนมตใหน�ามนไหลผานเลยไปในชวงสองนาทแรกของการตดเครNองยนตขณะเยนน �น เช�อเพลงทNระเหยเปนไอจะถกสงเขาสเครNองยนต หลงจากน �นเปนชวงทNก �นเครNองยนตไวและน�ามนทNดดเขาจะไดรบความรอนเพยงพอสาหรบ E85 โดยปราศจากอนตรายจากการจดระเบดผดพลาด หรอปลอยไอเสยมากเกนไป

ความทาทายเร�องเอทานอล ไดสาธตถงระบบทNสามารถตดต �งภายในหองเครNองยนตไดท �งยานยนตอเนกประสงค (SUV) และซดาน ซNงหมายความวา ยานยนตทNมอยในปจจบน มแนวโนมทNจะดดแปลงดวยแนวทางของ OBDS ทNมคาใชจายในการดดแปลงประมาณ 300 เหรยญสหรฐ ในกรณทNรถผลตข�นดวยความรวมมอและใชเทคโนโลยของ OBDS ต �งแตตน ประมาณการณวาจะมคาใชจายเพNมเตมในสวนทNตดต �งช�นสวนพเศษของเทคโนโลย OBDS ประมาณ 60 เหรยญสหรฐ เมNอเปรยบเทยบกบรถในรนเดยวกน


สวนสาคญคอ เทคโนโลย OBDS สามารถทาใหระบบการใชถงเช�อเพลงคทางานได ซNงผใชมความพอใจ และดวยคาใชจายไมสงนก สามารถดดแปลงใหใชกบรถทNมอยในปจจบนได โดยภาพรวมแลว สทธบตรน�นาจะมความเปนไปไดและเปนเทคโนโลยทNเหนอกวาระบบการตดเครNองยนตขณะเยนของเครNองยนตเอสไอ เมNอเปรยบเทยบดานราคา ความสะดวกสบายในการใช ระยะเวลาการตดเครNอง การปลอยไอเสย และศกยภาพในการดดแปลงเครNองยนต สารทNกล Nนไดมการระเหยตวไดดกวาน�ามนเบนซนจงใหสมรรถนะการตดเครNองและปลอยไอเสยขณะเครNองอน ไดดกวารถยนตทNใชน�ามนเบนซนและน�ามนสองชนดเปนเช�อเพลง ในขณะเดยวกน ราคาของระบบคอนขางตNา ท �งการใชชดการดดแปลง และโดยเฉพาะอยางยNงในการผลตยานยนตใหม (Mass product) จากโรงงาน การศกษาเบ�องตนทNมหาวทยาลยทางเทคนค ของประเทศเดนมารก105 ระบวา OBDS ไมสามารถใชกบเช�อเพลงทNเปนการผสมของเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบในน�ามนเบนซน ปราศจากความเสNยงทNเกดการแยกช �นของเช�อเพลงในถงน�ามนเช�อเพลงได ถาหากมการใชน�ามนเช�อเพลงดงกลาวทNมเปนเอทานอลประกอบดวยน�าผสมอยรวมกบเทคโนโลย OBDS จาเปนตองศกษาประเดนตางๆเพNมเตม เนNองจากเช�อเพลงทNระเหยตวสง มความเสNยงสงในดานความปลอดภย

มหาวทยาลย Kettering101 ไดใหคาแนะนาในประเดนทNเกNยวกบการศกษาเรNอง “ความทาทายเรNองเอทานอล” วาวธการทNงายและมความคมคาจะชวยใหการตดเครNองยนตขณะเยนในยานยนต FFV ทNใช E85 เกดข�นอยางเหมาะสมและชวยเพNมการจดประกายไฟได การใชระบบทNใหพลงงานมากข�นและจดประกายไฟหลายจดแสดงใหเหนวาสามารถเรNมตดเครNองยนตขณะเยนและเดนเครNองเปลาไดดข �นอยางนอยระดบหนNง

หองปฏบตการดานพลงงานหมนเวยนแหงชาตของสหรฐอเมรกา (U.S. NREL) ไดพฒนาและจดสทธบตรเทคโนโลยสาหรบเครNองฟอกไอเสยเชงเรงปฏกรยา (Catalytic converter) ถงแมวาเทคโนโลยน�ไมไดออกแบบเฉพาะเพNอใชกบเอทานอลเทาน �น แตควรลดการปลอยไอเสยจากการใชเอทานอลระหวางการตดเครNองยนตขณะเยนดวย แนวคดน�มวตถประสงคเพNอรกษาอณหภมของ คอนเวอร


เตอรใหอนและใหมประสทธภาพนานทNสดตลอดระยะเวลาการเดนทาง โดยท Nวไปอณหภมของคอนเวอรเตอรจะลดลงคอนขางเรว แตดวยวธน�ชวยใหคอนเวอรเตอรมอณหภมอนเพยงพอทNจะทางานอยางมประสทธภาพเตมทNมากกวา 24 ช Nวโมงหลงจากการเดนทางคร �งสดทาย106

3.2 การปลอยไอเสย ในการใชเช�อเพลงเอทานอล มสองเรNองหลกๆทNเกNยวของกบการปลอยไอเสย ทN

ควรคานงถง คอไอเสยทNปลอยออกทางทอไอเสย และไอเสยทNระเหยจากเอทานอล การปลอยไอเสยจากทอไอเสยมปรมาณลดลงในชวงหลายปทNผานมา เนNองจากมกฎระเบยบทNเขมงวดมากข�น ในขณะทNไอเสยทNระเหยจากเอทานอลยงไมไดรบความสนใจในระดบเดยวกน เมNอมการแนะนาใหใชเอทานอลเปนเช�อเพลง จงตองมการกลาวถงไอเสยทNเกดจากการระเหยตวของเอทานอล และไดรบการดแลในระดบเดยวกบไอเสยทNปลอยออกจากทอไอเสยดวย

ในป พ.ศ. 2551 (ค.ศ. 2008) รฐบาลออสเตรเลยไดทาการศกษา และออกมาตรการการปลอยไอเสยของยานยนตท �งจากการระเหยตวและปลอยจากทอไอเสย ทNใชเช�อเพลงผสมเอทานอล E5 และ E10188 3.2.1 มลพษท�ปลอยจากทอไอเสย

ไอเสยจากทอไอเสย ของรถทNขบเคลNอนดวยเครNองยนตสนดาปภายใน เปนปญหาตอสขภาพมนษย โดยเฉพาะอยางยNงเมNอเกดข�นในพ�นทNทNมประชากรหนาแนน และทาความเสยหายตอสNงแวดลอมในพ�นทNระดบภมภาคและท Nวโลก ความเสNยงทNเกดข�นทนทแกมนษย ไดแก ฝนละอองทNมอนภาคเลก กาซทNกอใหเกดการระคายเคอง และไฮโดรคารบอน ตวอยางของปญหาสขภาพทNเกNยวของกบความเสNยงเหลาน� คอมะเรงปอด การเรงการเตบโตของเน�องอก ปญหาการหมนเวยนของกระแสเลอด และโรคทางเดนหายใจ โดยเฉพาะโรคหอบหด และทาใหการทางานของปอดลดลง107 นอกจากเหตการณโศกนาฎกรรมทNเกดกบมนษยทาใหเกดการพการและเกดความไมสะดวกในการใชชวตเนNองจากโรคตางๆน�แลว ยงเกดปญหา


ดานคาใชจายทางเศรษฐกจและสงคมทNเกNยวของกบมลพษทางอากาศทNเกดจากยานยนตทNวNงบนทองถนนอกดวย

ฝนละอองทNมอนภาคเลกหรอเขมาดาทNปลอยออกจากรถยนตทNใชน�ามนเบนซน โดยท NวไปแลวจะแตกตางกบเขมาดาทNเกดจากรถทNใชเครNองยนตดเซล ท �งน�เพราะการเผาไหมในเครNองยนตทNมการจดระเบดดวยประกายไฟลกษณะเปนเน�อเดยวกน มวลของอนภาคขนาดเลกทNปลอยออกมปรมาณนอยมากเมNอเทยบกบทNปลอยออกจากเครNองยนตดเซล อยางไรกตาม มงานวจยทNช�บงวาปรมาณมวลของอนภาคทNปลอยออก ไมใชเรNองสาคญเทากบขนาดของอนภาค อนภาคทNปลอยออกมขนาดเลกและมพ�นทNผวคอนขางใหญทNเปนสารกอมะเรงจะถกพาเขาสปอดไดงาย นอกจากน �นแลวการเปนอนภาคขนาดเลกทาใหเจาะไดลกถงปอด จากรายงานทNมการเผยแพรมแนวโนมวาเมNอใชเช�อเพลงผสมเอทานอล จะสามารถลดปรมาณฝนละอองขนาดเลกลงไดถงรอยละ 50 เมNอเทยบกบการใชน�ามนเบนซนปกต108 ในป พ.ศ. 2548 (ค.ศ 2005) Australian Biofuels Taskforce ไดทบทวนรายงานการศกษาทNไดมการเผยแพรและพบวาสมมตฐานของเอทานอลกอนหนาน� ไมมผลกระทบอยางมนยสาคญตอการปลอยฝนละอองขนาดเลก ซNงตองทาการศกษาและทบทวนใหม เนNองจากการศกษาของตนเองพบวา การใช E10 สามารถลดการปลอยฝนละอองขนาดเลกลงไดถงรอยละ 40109

ในป พ.ศ.2551 (ค.ศ 2008) การศกษาของประเทศออสเตรเลย188 ไดทาการทดลองการปลอยฝนละอองขนาดเลกทNเกดจากการใชเช�อเพลง E5 และ E10 ในการศกษาไดใชเครNองวดขนาดอนภาคตรวจวดเปนเวลาจรง เครNองวดขนาดฝนละอองจากเครNองยนต (EEPS) และเครNองวด Electrical Low Pressure Impactor (ELPI) ท �งสองเทคนคมผลตอ ชารจ (Charge) การวดอนภาคและการนบจานวนอนภาคภายในชองเกบฝนละออง โดยทาการศกษาหาความสมพนธระหวางการกระจายของปรมาณอนภาคกบขนาดเสนผานศนยกลางของอนภาค สาหรบเครNอง ELPI จะทาการแยกแยะอนภาคตามพลวตของมวลอนภาคทNปลอยออกจากทอไอเสย รถทNผลตหลงจากป พ.ศ.2549 (ค.ศ 2006) พบวาปลอยฝนละอองเลกลดลงรอยละ 19 เมNอใช E5 เปนเช�อเพลง และปลอยฝนละอองเลกลดลงรอยละ 33 เมNอใช E10


เปนเช�อเพลง การศกษาน�ช�ใหเหนวา Aromatic compound ทNอยในเช�อเพลงมผลตอการปลอยฝนละอองขนาดเลก110 เนNองจาก Aromatics ในน�ามนเบนซนชวยเพNมคาออกเทนเชนเดยวกบเอทานอล ดงน �นการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงจงมศกยภาพในการลดปรมาณ Aromatics และชวยลดการปลอยฝนละอองขนาดเลกดวย

ปรากฏการณทNรจ กกนดในเขตเมอง คอ การเกดควนหมอกจากยานพาหนะ ซNงการปลอยมลพษจากไอเสยทNมองคประกอบของกาซไฮโดรคารบอน (HC) กาซไนตรสออกไซด (N2O) และกาซคารบอนมอนอกไซด (CO) เมNอไดรบพลงงานจากแสงแดด จะเกดปฏกรยาเคมแสง (photochemical) ทNเปนปฏกรยาทNซบซอน เกดเปนโอโซนและสารอNนๆ ในบรรดาสารเหลาน�โอโซนนบวาเปนสารทNเปนพษ เมNออยในระดบใกลพ�นดนจะเปนอนตรายตอมนษย กอใหเกดโรคทางเดนหายใจ เพNอเปนการลดปรมาณโอโซนทNระดบใกลพ�นดนลง จงมน�ามนเบนซนชนดใหมทNเรยกวาน�ามนเบนซนสตรใหม (Reformulated Gasoline : RFG) ทNไดมการนาเสนอต �งแตป พ.ศ.2533 (ค.ศ 1990) ในประเทศสหรฐอเมรกาและสหภาพยโรป RFG2 มออกซเจนเปนองคประกอบ จะชวยใหการเผาไหมไดดข�น สงผลใหมปรมาณกาซคารบอนมอนอกไซดและกาซไฮโดรคารบอนในไอเสยลดลง111 การศกษาทดลองพบวาเอทานอลและ MTBE เปนสารทNมออกซเจนเปนองคประกอบ จงใหผลคลายกนกบการเกดโอโซน110 อยางไรกตาม ยงไมสามารถสรปไดวาการใชเอทานอลผสมในน�ามนเบนซนเปนการชวยปรบปรงหรอทาใหการปลอยไอเสยเลวรายลงซNงขณะน�ยงอยระหวางการศกษา

นอกจากน �นแลว ยงมอกหลายความเหนผสมกนไปถงการใชเอทานอลวา ทาใหการปลอย NOx

เพNมข�นหรอไม110 การศกษาจากประเทศออสเตรเลย188 ในป พ.ศ. 2551 (ค.ศ 2008) พบวาเมNอใช E10 สงผลใหมไนตรสออกไซดและโอโซนเพNมข�น ผลของการใช E5 พบวามการปลอยกาซไนตรสออกไซด ดวยคาทNแปรปรวน และ สาหรบ E10 จะนาไปสการเพNมกาซไนตรสออกไซด การศกษาหลายแหง

2 น�ามนเบนซนผสม ดวยสารท�มองคประกอบของออกซเจน MTBE ETBE และเอทานอล


รายงานถงการพบ เหตการณรายแรงของควนหมอกในหลายเมองของสหรฐอเมรกาไดลดลงเนNองจากการนา E10 มาใชเปนเช�อเพลง112 และการทบทวน113 ของโครงการเอทานอลบราซลชNอ ProAlcool ระบวา มลพษท Nวไปในเขตเมองของ Sao Paolo ลดลงประมาณรอยละ 20 เนNองจากการใช เอทานอล แตไมไดรายงานในรายละเอยด นอกจากน �นแลว ยงมการทดสอบของ ANFAVEA แสดงใหเหนวาเครNองยนตทNไมไดทาการดดแปลงใดๆทNใชแกสโซฮอลเปนเช�อเพลง จะมการปลอยไอเสยทNประกอบดวยกาซคารบอนมอนอกไซดและกาซไฮโดรคารบอนประมาณรอยละ 15 ตNากวาเมNอใชน�ามนเบนซนปกตเปนเช�อเพลง กาซออกไซดของไนโตรเจนเพNมข�นรอยละ 4 เมNอใชแกสโซฮอล การเปรยบเทยบการใชน�ามนเบนซนกบเอทานอลซNงประกอบดวยน� า (E100) จากการศกษาพบวามการปลอยกาซคารบอนมอนอกไซดลดลงรอยละ 51 กาซไฮโดรคารบอนลดลงรอยละ 53 และออกไซดของไนโตรเจนลดลงรอยละ 86114

มการศกษาจานวนมากทN มงเนนเรNองสารพษทางอากาศ ทNถกปลอยออกจากยานยนต เชน เบนซน, 1,3-butadiene, อะซทาลดไฮด และฟอรมาลดไฮด สารพษทNปลอยสอากาศน� เปนสารทNมความเสNยงตอสขภาพโดยเฉพาะกบคน เบนซนถอวาเปนสารประกการศกษาจากบางแหลงรายงานวายงมโทลอนและไซลน ทNเปนสารพษปลอยมากบไอเสยดวย สารเบนซนและ 1,3-butadiene ถอวาสารกอใหเกดโรคมะเรง สวนอะซทาลดไฮดและฟอรมาลดไฮดถกจดเปนสารทNมแนวโนมทNกอใหเกดโรคมะเรงเชนกน115,116 สารพษทางอากาศยงกอใหเกดการสรางโอโซนในระดบพ�นดน ซNงม รายงานจากการศกษาหลายฉบบมผลตรงกนวา การใชเอทานอลชวยลดการปลอยสารเบนซนและ 1,3-butadiene ในขณะทNเพNมการปลอยฟอรมาลดไฮดในปรมาณระดบปานกลาง และเพNมปรมาณอะซทาลดไฮดข�นในไอเสยอยางนาตกใจ องคการพทกษสNงแวดลอมสหรฐอเมรกา (USEPA) ไดใหขอมลปจจยความเสNยงของสารแตละชนดเพNอใชในการประเมนความเสNยงโดยรวม ดงแสดงในตารางทN 5


ตารางท� 5 ปจจยความเส�ยงของสารแตละชนด ขอมลจาก U.S. EPA สารประกอบ ความเส�ยง EPA (มก./ม3)-1 ปจจย EPA 1,3-butadiene 2.8x10-4 1.000 เบนซน 8.3x10-6 0.030 ฟอรมาลดไฮด 1.3x10-5 0.046 อะซทาลดไฮด 2.2x10-4 0.008

ท�มา: Hammel-Smitch et. al.117

การใชปจจยเหลาน� ในหลายการศกษาพบวาการลดลงของ 1,3-butadiene

และสารเบนซน มคามากเกนไปตอการเพNมข�นของฟอรมาลดไฮดและอะซทาลดไฮดในไอเสยทNปลอยออกมา EPA Complex Model3 พบวาการใชเอทานอลรอยละ 10 ผสมในน�ามนเบนซน จะทาใหความเสNยงของสารพษทางอากาศลดลงรอยละ 21108,

110 จากการศกษาของประเทศแคนาดา พบวาการเพNมข�นของการปลอยอะซทาลดไฮดมความเสNยงตNาเนNองจากมปรมาณนอย และสารเหลาน�ไดรบการกาจดออกไดอยางมประสทธภาพโดย Catalytic converter62 การศกษาของประเทศออสเตรเลยในป พ.ศ.2551188 (ค.ศ 2008) พบวาจากการประเมนผลสภาพอากาศพบวา คาสงสดของโอโซนมปรมาณเพNมข�นเพยงเลกนอยเมNอใช E5 และ E10 เปนเช�อเพลง การคนพบเหลาน� แสดงนยวาปรมาณสารพษทNปลอยออกจากทอไอเสยทNลดลงจนสงเกตไดน� ไมเพยงพอทNจะชดเชยการเพNมข�นของการระเหยตวของสารอนทรย (VOC) และกาซคารบอนมอนอกไซด เมNอใชเอทานอลผสมในน�ามนเบนซนเปรยบเทยบกบน�ามนเบนซน การศกษา188พบวามากกวารอยละ 97 ของเงนออมถกนามาใชดานสขภาพกบผลกระทบทNเกดจากฝนละอองขนาดเลกกวา 2.5 ไมครอน (PM 2.5) เชน

3 เครNองมอของ U.S. EPA model ใชในการทานายการเปลNยนแปลงสภาพแวดลอมทNเกดจาก

มาตรฐานเช�อเพลงทNใช


โรคหอบหด โรคหวใจและหลอดเลอด สวนทNเหลออกเลกนอย เปนการใชกบผลกระทบของสารพษจากอากาศโดยรวม ภาพรวมของความจรงท�พบ

ขอมลการเปรยบเทยบการใชเอทานอลในสดสวนตางๆ กบน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลง จากแหลงขอมล: 108, 109, 118-132, 188 มตอไปน�

� โดยท NวไปสารไฮโดรคารบอนทNปลอยออกมากบไอเสยมปรมาณลดลงรอยละ 70 แตมการศกษารายหนNงทNแสดงปรมาณการปลอยไฮโดรคารบอนเพNมข�นถงรอยละ 20

� จากการศกษาสวนใหญ พบวา กาซคารบอนมอนอกไซด มปรมาณลดลงถงรอยละ 60 ในขณะทNบางการศกษาพบวาม กาซคารบอนมอนอกไซด เพNมข�นถงรอยละ 27 และจากการศกษาประเทศออสเตรเลย188 พบวา กาซคารบอนมอนอกไซด ลดลงถงรอยละ 95 จากการใช E5 และ E10 เปนเช�อเพลง

� การศกษาการปลอยกาซ NOx มผลการศกษาแบบผสมกน กลาวถงบางการศกษาพบวามการลดประมาณรอยละ 60 ขณะทNบางการศกษาแสดงผลทNมการปลอยกาซ NOx เพNมข�นประมาณรอยละ 30 ยานยนตประเภท FFVsและยานยนตทNผลตเฉพาะสาหรบการใชเช�อเพลงผสมเอทานอลในสดสวนทNสงหรอใชเอทานอลลวนๆ แสดงใหเหนวาสามารถใชสาหรบเครNองยนตทNมอตราสวน EGR สงๆ และลดการปลอยกาซ NOx

� โดยท Nวไปแลว ฝนละอองขนาดเลกไมคอยเปนประเดนทNมงเนนในยานยนตทNใชน�ามนเบนซนเทาไร แตอยางไรกตาม พบวาสามารถลดปรมาณฝนลงไดถงรอยละ 40 - 50

� การปลอยกาซคารบอนมอนอกไซด 2 ในไอเสย พบวาลดลงประมาณรอยละ 5 ตอกโลเมตร

� กาซมเทนทNปลอยออกมาพบวามปรมาณเพNมข�นรอยละ 120 � เบนซน พบวาลดลงไดในทกกรณประมาณรอยละ 25 - 80


� การปลอย 1,3-butadiene ในไอเสยในทกกรณ ลดลงประมาณรอยละ 10 - 80 � โทลอนทNปลอยออกมา มปรมาณลดลงรอยละ 30 - 80 � ไซลนทNปลอยออกมา มปรมาณลดลงรอยละ 80 � ฟอรมาลดไฮดในไอเสยทNปลอยออกทางทอไอเสย มปรมาณเพNมข�นถง

รอยละ 70 � อะซทาลดไฮดมปรมาณเพNมข�นอยางมากถงรอยละ 3500

การปลดปลอยสารระเหยสบรรยากาศ

คาวพากษทNเกNยวของกบเช�อเพลงเอทานอลทNวา ถงแมวาเช�อเพลงเอทานอลชวยลดปรมาณการปลอยไอเสยทางทอไอเสยกตาม แตยงคงปลอยไอเสยในรปของไอระเหยสารอนทรยสอากาศ แตอยางไรกตามอาจเปนเรNองทNไมถกตองท �งหมด การปลอยไอเสยในรปของไอระเหยสารอนทรยจากยานยนตทกประเภท เปนเรNองทNมการมงเนนทาวจยกนมากในปทNผานๆมา มงเนนศกษาการปลอยไอเสยในรปของสารอนทรยระเหยซNงเปนสารไฮโดรคารบอนทNระเหยจากยานยนต อตราการระเหยข�นอยกบคณสมบตความดนไอ (RVP) ของเช�อเพลงน �นๆโดยตรง ความดนไอของของผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนเบนซน แสดงไวในรปทN 21

จากรปแสดงใหเหนถงเอทานอลทNระดบการผสมตNาๆ มคาความดนไอ หรอ RVP ของเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลและน�ามนเบนซน มสดสวนการผสมเอทานอลสงสดทNรอยละ 5 ถงรอยละ10 คา RVP จะข�นอยกบองคประกอบของเช�อเพลงน�ามนเบนซนทNนามาใชในการผสม ดวยตวของเอทานอลเอง มคา RVP ตNากวาน�ามนเบนซน จงสามารถคาดการณไดวาเอทานอลจะมคา RVP ตNากวาเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนเบนซนเสมอ เหตผลเพNอเพNมคา RVP ของเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลในปรมาณตNากบน�ามนเบนซนในเบ�องตนน �น คอ เอทานอลรวมตวเปนสารละลายทNเรยกวา Azeotropic กบสารไฮโดรคารบอนทNเปนองคประกอบของน�ามนเบนซน เกดเปนช �นของสารละลายทNมจดเดอดตNามากๆ82


ท�มา

ความเขมขนของเอทานอล, %โดยปรมาตร

ความดนไอของผสมเอทานอล-แกสโซลน

RVP, psi

รปท� 21. ความดนไอของของผสมระหวางเอทานอลกบน*ามนเบนซน

ท�มา: Kassel133

ในทางปฏบต เช�อเพลงผสม E10 มความดนไอสงกวาน�ามนเบนซนบรสทธ � เนNองจากผผลตจงใจหลกเลNยงปญหาทNเกดข�นดวยการใชน�ามนเบนซนทNมสารระเหยนอยในการใชผสมกบเอทานอล เพNอใหเช�อเพลงมคณสมบตตามเกณฑมาตรฐานทNกาหนดของความดนไอเช�อเพลง อยางไรกตามเมNอผสม E10 กบน�ามนเบนซนบรสทธ � การเตมเช�อเพลงลงถงทาใหเขาใจไดวา จะไดเช�อเพลงผสม E5 กบความดนไอทNสงกวาเกณฑทNระบ134 เพNอปองกนไมใหสNงเหลาน�เกดข�น เช�อเพลงควรมสตรทNมคาแตกตางทNเพยงพอตอเกณฑความดนไอทNระบ

การระเหยตวของสารในไอเสยสบรรยากาศแบงออกเปน 4 ประเภท คอ 1. องคประกอบของเช�อเพลงซมแทรกระบบเช�อเพลงของยานยนต 2. การร Nวไหลของของเหลวและไอ 3. การสญเสยจากทอระบายอากาศของถงน�ามนเช�อเพลง135 4. การระเหยของไอน�ามนเช�อเพลงขณะเตมน�ามน


การร Nวไหลเหลาน� สามารถจดการไดงายๆดวยการบารงรกษารถเปนประจา ถงแมวาความดนไอของเช�อเพลงเอทานอลจะสามารถปรบไดเทากบระดบการระเหยตวของน�ามนเบนซนปกต การศกษาน�ช�ใหเหนวาไมมปจจยทNใชตดสนใจทNเกNยวของกบการซมผานของเอทานอล แตจะข�นกบปรมาณของเอทานอลทNเปนสวนผสม136

การซมแทรกของไฮโดรคารบอนทNเพNมข�น เนNองจากเช�อเพลงเอทานอลยงไมเปนทNเขาใจอยางเดนชด แตผลดานบวกทNไดรบ คอ ไอเสยจากปรากฏการณน�มปรมาณลดลง ตวอยางเชน ยานยนตทNปลอยไอเสยตNา หรอ LEV และยานยนตทNไรการปลอยไอเสยเปนบางสวนหรอ PZEV135 จากการเผยแพรมการรายงานวา เช�อเพลงทNผสมเอทานอลในสดสวนทNตNารอยละ 5 - 10 มแนวโนมทNจะเกดการซมแทรกไดมาก ในขณะทNการผสมเอทานอลในปรมาณสง เชน E85 จะมการปลอยไอเสยลดลงเมNอเทยบกบน�ามนเบนซนปกต จากรายงานการใชเช�อเพลงเอทานอลในสดสวนการผสมระดบปานกลางประมาณรอยละ 20 ถงรอยละ 70 หรอ E20 และ E70 ไมพบขอมลการซมแทรกของไฮโดรคารบอนแสดงในรปทN 22

การซมแทรกของไฮโดรคาบอน (เปรยบเทยบกบไนลอน12)

ความเขมขนของเอทานอล, %โดยปรมาตร ท�มา

ความ

สมพน

ธวาล

ว

รปท� 22. การซมแทรกของไฮโดรคารบอน

ท�มา: Kassel133


สวนหนNงของการระเหยตวของสารทNปลอยออกมาจากไอเสยถกดกไวไดดวยกลองบรรจผงถาน ไอระเหยภายในระบบเช�อเพลงของยานยนตมการหมนเวยนผานกลองทNบรรจถานกมมนต ซNงจะดดซบไอระเหยน�ไวขณะทNหยดการเดนเครNองยนต และปลอยไอระเหยเหลาน�ผานไสกรองกอนเขาไปในเครNองเมNอเดนเครNอง ดงแสดงในรปทN 23 เอทานอลมกชอบสะสมตวในกลองกรองกาซพษ (Canister)และสามารถยอมรบในประสทธภาพทNม137 จากการศกษาพบวาการนาเอทานอลออกจากกลองกรองกาซพษทาไดยากแมวาจะเดนเครNองดวยน�ามนเบนซนปกต และยงไมเปนทNแนชดวาระดบประสทธภาพของกลองน�จะลดลงเมNอใดอาจข�นอยกบการออกแบบของแตละรนและประเภทเช�อเพลงทNใชดวยเหตน�การใชเอทานอลจงมผลทางออมกบการปลอยไอเสยในรปของสารระเหยอนทรยยาวนานกวาเอทานอลทNถกใชจรงในรถยนต

มการศกษาการปลอยสารระเหยจากไอเสย ในประเทศสวเดนในป พ.ศ.2549 (ค.ศ 2006) และพบวาเปนเรNองทNสาคญถงหนNงในสามของการปลอยไอเสยท �งหมดจากการจราจรบนทองถนนท �งในประเทศสวเดน138 จากรถ 50 คนทNใชในการทดสอบ พบวามรถ 20 คน ทNปลอยไอเสยเกนเกณฑทNกาหนดโดยกฏระเบยบของสหภาพยโรป รถยนตเหลาน �นมอายอยระหวาง6 เดอน จนถงอาย 5 ป และมอายการใชงานมาแลว 15,000 - 80,000 กโลเมตร ซNงรถยนตบางคนมคาไอเสยเกนกวาทNกาหนดถง 20 เทา

การศกษา63 ผลหระทบจากการใช E20 ในการทดลองแบบ fleet ในประเทศออสเตรเลยพบวาการระเหยของ E20 จากการปลอยไอเสย มคาเทากนหรอในบางกรณนอยกวาเมNอเทยบกบการใชน� ามนเบนซน ลาสดมการศกษาในออสเตรเลย188 ในป พ.ศ.2551 (ค.ศ 2008) พบวาการปลอยสารระเหยในรปของอลดไฮดทNเปนกรด เชน อะซทาลดไฮด และฟอรมาลดไฮดเพNมข�นเมNอใช E5 และ E10 เทยบกบการใชน�ามนเบนซน ไฮโดรคารบอนรวมท �งหมดมปรมาณเพNมข�นเมNอใชเช�อเพลงผสม E5 และ E10 การระเหยของแอลกอฮอลจากไอเสยมอทธพลจากปจจยของรถแตละคนข�นกบการออกแบบกลองดกไอเสยของยานยนตน �นๆ


ป��ม

ถงเช*อเพลง ทอระบาย

เช อเพลงสหวฉด

ไอสเคร�องยนต ไอสกลองดกน*ามน

รปท� 23. ระบบการควบคมการปลอยไอเสยจากการระเหยตว

ท�มา: lCONCAWE/EUCAR/JRC Joint Programme137 การศกษา139 ของเจดบรษทรถยโรปทNทนสมย ไดดาเนนการเพNอ

คณะกรรมาธการยโรปโดยความรวมมอของ CONCAWE/EUCAR/JRC โดยใชเช�อเพลงผสมโดยการสาดใหกระเดนเขากน โดยมสดสวนการผสมเช�อเพลง E5 และ E10 และไมไดมการปรบคา RVP และ E5 และ E10 ทNทาการปรบคา RVP เพNอใหเปนไปตามคามาตรฐานทNกาหนด ผลการศกษาพบวาการปลอยสารระเหยจากยานยนตข�นอยกบคาความดนไอของเช�อเพลง การทดสอบไมไดแสดงถงความเชNอมโยงทNชดเจนระหวางปรมาณเอทานอลและการปลอยสารระเหยของเช�อเพลงทNมคา RVP ทNเทากน อทธพลของเอทานอลทNขาดหายไป ไดรบการสนบสนนจากการคนพบของ Soloman136 ซNงแสดงใหเหนวาการปลอยไอเสยน�โดยหลกๆแลวข�นอยกบการระบบการดดซบในกลองกรองกาซพษไมทางานและไมเกดการซมแทรก

รถยนตของสหรฐอเมรกา จานวน 10 คน ไดถกนามาใชทดสอบ136 ท �งรถรนเกาและใหม เปนรนรถทNอยระหวางป พ.ศ.2521 – พ.ศ.2544 (ค.ศ 1978-2001) การใชเช�อเพลง E6 พบวาเกดการซมแทรกเพNมข�นโดยเฉลNยรอยละ 65 ในรถท �งหมดทNใชทดสอบ เมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนเบนซนเปนเช�อเพลง ในรถรนใหมภายหลงป พ.ศ.2539 (ค.ศ 1996) พบวาการซมแทรกเพNมข�นรอยละ 157 เมNอใช E6


ดเหมอนวายงมปญหาสาคญทNยงไมไดรบการแกไข เมNอใชเอทานอลผสมในสดสวนตNาๆในน�ามนเบนซน เนNองจากมกฎระเบยบเขมงวดมากข�นในปญหาการปลอยไอเสยจากยานยนต ประเดนน�จะเปนอปสรรคสาหรบ E5 และ E10 โดยเฉพาะ อยางไรกตามปญหาน�สามารถแกไขได โดยเฉพาะในรฐแคลฟอรเนย ทNมการใชยานยนตประเภท LEV และ PZEV

ประเทศออสเตรเลย ไดทาการศกษาเกNยวกบผลกระทบของเช�อเพลงผสมเอทานอลทNมผลตอสขภาพ188 โดยเลอกกลมตวอยางทNเปนตวแทนรถยนต fleet ของออสเตรเลยในปจจบน และเปรยบเทยบผลกระทบจากการปลอยไอเสยจรง ท �งในรปทNเปนไอเสยทNปลอยทางทอไอเสยและจากการระเหยเมNอใชเช�อเพลง E5 E10 และน�ามนเบนซน ขอมลการปลอยไอเสยทNไดจะนามาใชในการทาโมเดลสภาพของอากาศทNเมองซดนยภายใตสถานการณทNแตกตางกน เชน ยานยนตท �งหมดทNใชเช�อเพลง E10 และตรวจสอบแนวโนมผลกระทบตอสขภาพทNอาจเกดข�นกบประชากร ผลทNไดรบจากการศกษาน�ไดแก

� ไอเสยทNปลอยออกมาเมNอใชเช�อเพลง E5 และ E10 แสดงใหเหนวาระดบของมลพษ เชน NOx และอลดไฮด มคาเพNมข�นจนปรNมเกณฑทNกาหนด ขณะทNการปลอยฝนละออง CO และเบนซนลดลง

� ฝนละอองขนาดเลก หรอ PM 2.5 ทNปลอยออกจากทอไอเสย พบวามคาลดลงโดยเฉลNยรอยละ 19 เมNอใช E5 และลดลงโดยเฉลNยรอยละ 33 เมNอใช E10

� ประชากรไดรบผลจากโอโซนเมNอใช E5 และ E10 และจากกาซไนโตรเจนไดออกไซดเมNอใช E10

� สามารถลดคาใชจายทNใชดานสขภาพไดรอยละ 97 จากการลดลงของอตราการตายจากปญหาทNเกNยวของกบฝนละอองขนาดเลก

� ศกยภาพของคาใชจายดานสขภาพมแนวโนมลดลงไดเมNอมรถรนใหมทNมระบบการควบคมไอเสยออกมาแทนรถรนเกา


3.3 การใชเอทานอลในรถสองลอ โดยปกตยานพาหนะสองลอขนาดเลกจะขบเคลNอนดวยเครNองยนตสองหรอสN

จงหวะขณะทNรถจกรยานยนตขนาดใหญจะขบเคลNอนดวยเครNองยนตสNจงหวะ ซNงท �งหมดเปนเครNองยนตเอสไอ ดงน �นปญหาและความเปนไปไดตางๆ คาดวาจะเกดข�นในเครNองยนตเอสไอ ท �งในยานพาหนะสองลอ และเชนเดยวกบในรถยนต โดยท Nวไปแลวผผลตจะไมแนะนาใหใชเช�อเพลงเอทานอล แตมขอยกเวนเลกนอยสาหรบการใชเช�อเพลง E5140, 141, 68 ขอทNกงวลหลกๆเกNยวกบยานพาหนะสองลอ คอ การปลอยไอเสย โดยเฉพาะอยางยNงสาหรบเครNองยนตสองจงหวะ การวจยในเรNองน�ยงมอยในวงจากดซNงสามารถสรปจากเอกสารอางองตางๆ 142, 119, 143, 144, 145 ดงตอไปน�

� สารไฮโดรคารบอนและกาซคารบอนมอนอกไซดทNปลอยออกมากบไอเสยมปรมาณลดลงอยางสมNาเสมอเมNอใชเอทานอล ถงแมวาลดลงในปรมาณไมมากนก และมการศกษาหนNงทNพบวามปรมาณเพNมข�น

� สดสวนเอทานอลทNเพNมข�นในเช�อเพลง ทาใหไอเสยทNปลอยออกมความสะอาดมากข�น

� ในการศกษาหนNงกรณ พบวา Catalytic converter มประสทธภาพสงข�น เนNองจากมการใชเอทานอล

� เมNอใชเอทานอลเปนเช�อเพลง พบวาเครNองยนตมการสกหรอและการกดกรอนเกดข�น

� ประสทธภาพพลงงานของเช�อเพลงเพNมข�น � การใชเช�อเพลงในเชงปรมาตร(ลตรตอกโลเมตร) เพNมสงข�นตามปรมาณเอ

ทานอลทNเพNมข�น


3.4 การใชเอทานอลเปนเช*อเพลงในเคร�องยนตจดระเบดดวยการอด (CI Engines)

เครNองยนตดเซลหรอเครNองยนตจดระเบดดวยการอด (CI) นบวาเปนเครNองยนตทNใชเช�อเพลงไดอยางมประสทธภาพมากทNสดสาหรบการขนสงและมการใชงานอยางกวางขวาง แตมขอเสยคอ มมลพษทNเปนปญหากบสขภาพเกดข�น โดยเฉพาะในพ�นทNทNมประชากรหนาแนน มรายงานการศกษาหลายช�นแสดงใหเหนวาการใชเอทานอลในเครNองยนต (CI) สามารถลดปรมาณไอเสยทNปลอยออกจากทอไอเสย เชน เอท า น อ ล จ ะ เ ป น ส ว น ห นN ง ข อ ง ท า ง อ อ ก ใ น ป ร ะ เ ด น ก า ร แ ก ป ญ ห า ก า ซคารบอนไดออกไซดของโลกและปญหามลพษในเมองใหญ นอกจากน�เอทานอลทNใชในเครNองยนต (CI) เมNอเปรยบเทยบกบการใชในเครNองยนต (SI) สามารถเปนตวแทนทNมประสทธภาพทNสดในการใชพลงงานดวยเอทานอล ท �งน�เนNองจากเครNองยนต(CI) มประสทธภาพพลงงานสงกวา โดยเฉลNยแลวสงกวาประมาณรอยละ 30 3.4.1 ความเขากนไดของเช*อเพลง

เช�อเพลงเอทานอลมคณสมบตโดยพ�นฐานทNแตกตางกนเมNอเทยบกบน�ามนดเซล แตคณสมบตเหลาน�สามารถปรบใหเปนไปตามขอกาหนดของมาตรฐานเช�อเพลงทNใชในปจจบนได เปนทNแนใจไดวาเครNองยนต (CI) สามารถปรบแตงเพNอใหใชเช�อเพลงเอทานอลได ซNงรวมถงเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซลทกชนด ในหลายกรณพบวาเช�อเพลงเหลาน �นใชงานไดดกวาการใชน�ามนดเซลเปนเช�อเพลง ในสวนตอไปจะรายงานถงคณสมบตหลกๆของเช�อเพลงทNเปนปญหาทNเคยมการศกษาและตพมพมาแลว ดงน� คาพลงงาน

น�ามนดเซลมคาพลงงานประมาณ 36 เมกกะจลตอลตร ขณะทNเอทานอลมคาพลงงาน 21 เมกกะจลตอลตร ดงน �นเครNองยนตจะตองฉดเอทานอลดวยปรมาตรคอนขางสงเมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซล เพNอใหไดผลผลตพลงงานทNเทากน ยกตวอยางเชน ถาหวฉดน�ามนไมใหญพอทNจะใหเช�อเพลงไหลเขาไดตามปรมาณทN


ตองการ กาลงของเครNองยนตสงสดทNไดจะลดลง ดงน �นขอแตกตางในการออกแบบยานยนตใหใชเอทานอลเปนเช�อเพลงในเครNองยนตดเซล คอ ตองออกแบบใหหวฉดน�ามนเช�อเพลง ป �มสบน�ามนและถงน�ามนเช�อเพลงใหมขนาดใหญกวา เช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซลมคาพลงงานลดลงประมาณรอยละ 2 สาหรบเอทานอลทNเตมลงไปทกๆ รอยละ 5 โดยปรมาตร ซNงสามารถปรบเปลNยนรปแบบของเครNองยนตไดอยางลกซ�ง ถงแมวาจะใชเช�อเพลงดวยสดสวนผสมทNสงๆ จนถงใชเอทานอลลวนๆได 49 ดวยเหตผลน� คาพลงงานจงสามารถใชแสดงเกณฑสงสดสาหรบปรมาณเอทานอลในเช�อเพลงมาตรฐาน เพราะถงแมวามคาพลงงานตNากยอมใหยานยนตทางานไดโดยทNมกาลงและแรงบดทNไมเพยงพอ ดงน �นผลทNเกดข�นจากการทNมคาพลงงานตNา เครNองยนตทNใชเอทานอลเปนเช�อเพลงจงมการส�นเปลองเช�อเพลงในเชงปรมาตรในทกๆกรณ คาซเทน

ขอไดเปรยบของเอทานอลทNเช�อเพลงมคาออกเทนสงสาหรบเอสไอ เปนขอเสยเปรยบโดยพ�นฐานอยางมากทNจะนามาใชในเครNองยนตซไอ ความสามารถของเชอเพลงท �จดตดไฟไดดวยตวเอง ท �เปนคณสมบตของเชอเพลงน ามนดเซลน น เรยกวาเปนคาซเทน เครNองยนตดเซลในปจจบนถกออกแบบมาเพNอใหใชกบเช�อเพลงทNมคาซเทน 40 และ 51 อางองตามมาตรฐาน U.S. ASTMD975 และ EU EN590 ของสหรฐอเมรกาและสหภาพยโรปตามลาดบ ไดมการถกเถยงกนเรNองคาซเทนทNเปนตวเลขทNแนนอนของเอทานอลมาเปนเวลายาวนาน เนNองจากวธมาตรฐานสาหรบการวดและประมาณคา ไมสามารถนาไปใชอยางถกตอง146 แตคาซเทนของเอทานอลลวนๆ ประเมนไดวามคาประมาณ 5 - 15 ซNงหมายความวาเช�อเพลงจากเอทานอลจะไมมโอกาสตดไฟไดภายใตเงNอนไขของเครNองยนตดเซลมาตรฐานทNมอยในปจจบน

ลกษณะของการเผาไหมมการเปลNยนแปลงไป เนNองจากเช�อเพลงมคาซเทนตNา กลาวคอ การจดระเบดจากเช�อเพลงเอทานอลเกดข�นไดชากวาดวยน�ามนดเซล แตเวลาการเผาไหมจะส�นสดในชวงเวลาเดยวกน ซNงหมายความวา ในขณะทNเกดการ


เผาไหมเมNอใชเอทานอลจะมความรนแรงมากกวาเมNอใชน�ามนดเซล147, 148 ในการผสมของเอทานอลและน�ามนดเซล คาซเทนจะตNาลงเปนสดสวนโดยตรงกบปรมาณเอทานอลทNเพNมข�น149 ในการใชเช�อเพลงเอทานอลในเครNองยนตดเซลมาตรฐาน ในทางปฏบตโดยท NวไปจะตองเตมสารเตมแตงทNเรยกวา สารชวยจดระเบด เพNอแกปญหาการจดระเบด การใชเช�อเพลงเอทานอลทNมคาซเทนตNาเกนไปในเครNองยนตซไอ ทาใหเกดปญหาการตดเครNองขณะเครNองเยน คอ ตดเครNองไดยากข�น147 และปญหาการปลอย NOx มาก51 คณสมบตในการหลอล�น

ระบบน�ามนเช�อเพลงของเครNองยนตดเซล โดยเฉพาะหวฉดน�ามนและป �มเช�อเพลง อาศยคณสมบตหลอลNนของน�ามนเช�อเพลงทNใชเอทานอลเปนเช�อเพลงทNมคณสมบตในการหลอลNนตNา ทาใหเกดปญหาการสกหรอเพNมข�นเปนอยางมากทNหวฉดน�ามนและป �มเช�อเพลง ในขณะทNการทดสอบอNนๆไมไดแสดงปญหาในเรNองน�148, 48 เช�อเพลงเอทานอลผสมกบน�ามนดเซลทNมการจาหนายในเชงพาณชยในปจจบน มสดสวนการผสมเอทานอลนอยกวารอยละ 15 พบวาทางานไดดกวาทNกาหนดไวในขอกาหนดของมาตรฐาน U.S. ASTM ในเชงคณสมบตการหลอลNนและความหนดในเครNองยนตดเซล49 การทดสอบไดแสดงใหเหนวาเช�อเพลงทNผสมโดยใชน�ามนดเซลชนดทNใชในฤดหนาวกบเอทานอลโดยไมเตมสารเตมแตงเพNมคณภาพจะสามารถผสมเอทานอลไดถงประมาณรอยละ 45 โดยคณสมบตดานความหนดยงคงอยในเกณฑข �นตNาของมาตรฐาน ASTM ขณะทNเมNอใชน�ามนดเซลชนดเฉพาะฤดรอนจะสามารถผสมเอทานอลไดประมาณรอยละ 2049

ดงน �น เมNอใชเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซลและใชเอทานอลลวนๆ ตองมการเตมสารเตมแตงทNชวยเพNมคณสมบตการหลอลNนหรอสารอNนๆเพNอใหแนใจวาสามารถปองกนปญหาน�ได รถโดยสารขนาดใหญของบรษท Scania ทกวนน�มการใชเช�อเพลงทNมองคประกอบเอทานอลรอยละ 95 ผสมกบสารเตมแตงเพNมคณภาพรอยละ 5 โดยไมมคาใชจายใดๆในการบารงรกษาเพNมข�นจากทNใชในรถโดยสารขนาดใหญทN Scania ใชตามปกต ดงน �นจงสามารถสรปไดวาปญหาการหลอ


ลNนสามารถแกไขไดดวยการใชสารเตมแตงเพNมคณภาพหรอสารปรบปรงคณภาพอNนๆได คาความหนด

ความหนดของเอทานอลมคาตNากวาน�ามนดเซลและแตกตางจากขอกาหนดของมาตรฐานน�ามนดเซล เนNองจากป �มน�ามนเช�อเพลงไดรบการออกแบบมาสาหรบเช�อเพลงทNมคาความหนดสงกวา จงทาใหเกดปญหาการสบน�ามนได49 คณสมบตการหลอลNนไดรบผลกระทบนอยมากและปญหาการร Nวซมอาจเกดข�นเมNอใชเช�อเพลงเอทานอล ในชวงทNมอากาศเยนน�ามนดเซลจะเรNมแขงตว แตเมNอเตมเอทานอลอาจชวยในเรNองน�ได ลกษณะของการฉดเช�อเพลงมการเปลNยนแปลงดวย เนNองมาจากเช�อเพลงเอทานอลมความหนดลดลงซNงในการศกษาพบเรNองน�ไมมากนก ความดนไอ

เอทานอลมความดนไอสงกวาน�ามนดเซล หมายความวาเอทานอลระเหยตวไดรวดเรวกวาการใชเช�อเพลง E-diesel ทNมคณสมบตดนไอสงรวมกบมความหนดตNาทาใหเกดไอลอคและเกดชองวางภายในระบบเช�อเพลงทาใหเช�อเพลงสงไปยงเครNองยนตไดยากและนอยลง ซNงปญหาเหลาน�ควรตองการการแกไข 51 เชนเดยวกบเครNองยนตเอสไอ สวนความดนไอสงของเอทานอลคาดวาจะกอใหเกดการระเหยจากการปลอยไอเสยในปรมาณสง แตยงมรายงานการศกษานอยช�นเอกสารทNเกNยวของกบเรNองน� รวมถงความเสNยงดานความปลอดภยทNเกNยวของกบความดนไอสง

3.4.2 เทคนคในการนาไปใช ต �งแตป พ.ศ.2523 (ค.ศ 1980) เปนตนมา ไดมการศกษาการใชงานเอทา

นอลในเครNองยนตดเซลรวมถงเทคนคท Nวไปในการใชประโยชน ซNงสามารถแบงออกเปน 3 ประเภทหลก ดงน�


1. เช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล ท �งในรปทNเปนอมลช Nนหรอของเหลวเหมอนนม และในรปของสารละลาย

2. เช�อเพลงเอทานอลลวนๆ ใชในเครNองยนตเอสไอโดยตรง หรอเตมสารเตมแตงเพNมคาซเทน

3. ระบบการฉดเอทานอลแยกตางหาก ทNเปนการฉดพนเช�อเพลงคหรอใชอบควน

เช*อเพลงผสมระหวางน*ามนดเซลกบเอทานอล

จากทNมการศกษากนมา เช�อเพลงผสมทNใช 3 ประเภท คอ เช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลและน�ามนดเซลในรปทNเปนสารละลายบรสทธ � เช�อเพลงผสมในรปสารละลายทNเตมสารเตมแตงและเช�อเพลงผสมในรปทNเปนอมลช Nน ซNงรายงานการศกษาจะมงเนนการใชงานทNเปนเช�อเพลงผสมในรปสารละลายทNเตมสารเตมแตง เนNองจากสะดวกแกการนามาใชและดดแปลงใหเขากบระบบเช�อเพลงของยานยนตแบบ fleet สาหรบเช�อเพลงทNอยในรปอมลช Nนน �น ราคาการผลตจะเปนอปสรรคทNตองใหความสนใจ

เอกสารอางอง ดเหมอนวามศกยภาพทNจะปรบปรงประสทธภาพของเครNองยนตซไอ โดยใชเช�อเพลงเอทานอลผสมกบน�ามนดเซลได77, 58, 150, 151, 152, 153, 154 เนNองจากเครNองยนตดเซลทNเดนเครNองดวยน�ามนดเซลปกต ไดรบการพจารณาวาเปนเครNองยนตทNมประสทธภาพพลงงานสงสดสาหรบการขนสง ศกยภาพน� อาจอยโดยเฉลNยระหวางรอยละ 2 - 4 หรอรอยละ 5 - 10 ของการปรบปรงประสทธภาพพลงงาน ดวยเช�อเพลงเอทานอลปรมาณตNาผสมกบน�ามนดเซล เมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลอยางเดยว ประสทธภาพทNดข�นเกดข�นชดเจนเมNอใชทNภาระระหวางกลางและทNรบภาระโหลดสงๆ จากน �นจะมประสทธภาพสงข�นตามปรมาณเอทานอลทNเพNมสงข�น ศกยภาพน�อาจจะไมไดมางายๆเพยงการเปลNยนเช�อเพลง แตอาจตองทาการปรบเปลNยนและดดแปลงดวย51, 153, 58, 152

ประเดนทNเหนชดเจน คอ ปญหาความส�นเปลองเช�อเพลงทNเพNมข�นในเชงปรมาตร แมวาเครNองยนตอาจจะมประสทธภาพในเชงพลงงานมากกวา เอทานอล


ยงคงใชพลงงานตอลตรตNากวา ดงน �นจงตองใชเช�อเพลงมากกวาในการเดนทางดวยระยะทางทNเทากน สวนกาลงและแรงบดเหนไดวาจะเพNมข�นเมNอทาการดดแปลงระบบเช�อเพลงใหเช�อเพลงไหลไดมากข�น155 การศกษาบางช�นแสดงผลทNใหกาลงและแรงบดสงกวา ขณะทNบางช�นแสดงถงกาลงและแรงบดทNตNากวาเมNอใชเช�อดเซลผสมเอทานอล เปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลปกต

ในป พ.ศ.2546 (ค.ศ 2003) บรษท Lubrizol Corporation ไดตพมพรายงานทNทบทวนการศกษาเรNองทNเกNยวของกบการปลอยไอเสยจากเครNองยนตทNเดนดวยเช�อเพลงผสมE-diesel ขอมลจคลอบคลมถงความแตกตางของเครNองยนต รปแบบการขบขNและการผสมกบ E-diesel ผลทNไดรบแสดงในตารางทN 6 ตารางท� 6 คาโดยเฉล�ยของการปลอยไอเสยเม�อใชเช*อเพลง E-diesel

ท�มา: Corkwell, Jackson and Daly156

ตารางทN 6 แสดงใหเหนวาไอเสยทNถกปลอยออกมาจากการใชเช�อเพลงE-diesel ท �งทNมการเตมและไมมการเตมสารเตมแตงเพNอปรบปรงคาซเทน “ขอมลท �มคาซเทนท �เทากน” ทNแสดงในตารางหมายถงการทNเช�อเพลงมการเตมสารเตมแตง

ไฮโดรคารบอน คารบอน

มอนอกไซด

ไนโตรเจน

ออกไซด

ฝ นละออง

ขนาดเลก

ขอมลท �งหมด คาเฉล�ย 41% 16% 1% -13% คาตNาสด -16% -30% -20% -72% คาสงสด 164% 93% 25% 65%

ขอมลทNมคาซเทนทNเทากน คาเฉล�ย 6% -9% -2% -25% คาตNาสด -16% -30% -20% -31% คาสงสด 22% 5% 25% -20%


เพNอปรบคาซเทนใหเทากน คาทNเปนลบ หมายถงการลดการปลอยกาซในไอเสยเมNอทดสอบโดยใชเช�อเพลงE-diesel เปรยบเทยบกบน�ามนดเซลท Nวไป เช�อเพลงE-diesel ทNเตมสารปรบปรงคาซเทนแลวมสมรรถนะทNดข �นกวาเดมในดานการควบคมไอสย เมNอเปรยบเทยบกบการใชเช�อเพลงเอทานอลผสมกบน�ามนดเซลธรรมดาทNไมไดเตมสารปรบปรงคาซเทน โดยเฉพาะอยางยNงกบกาซไฮโดรคารบอน (HC) กาซคารบอนมอนอกไซด (CO) และฝนละอองขนาดเลก (PM) สาหรบออกไซดของไนโตรเจน (NOx) ดเหมอนจะไมไดรบผลกระทบจากปรมาณเอทานอลทNผสมในน�ามนดเซลและยงสามารถสรปวากาซไฮโดรคารบอน ทNปลอยออกมปรมาณสงข�นหรอทNดทNสดเทากบเมNอใช E-diesel เมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลปกต สวนกาซคารบอนมอนอกไซดและออกไซดของไนโตรเจน มปรมาณทNคลายคลงกนไมวาจะใชน�ามนE-diesel หรอใชน�ามนดเซลปกต ดไดจากคาเฉลNยของจานวนทNทาการศกษา ฝนละอองขนาดเลกลดลงอยางมนยสาคญเมNอใชน�ามนE-diesel และในการศกษาหนNงสามารถลดลงไดถงรอยละ 72 โดยใชเช�อเพลงผสมเอทานอลกบน�ามนดเซลโดยไมเตมสารปรบปรงคาซเทน156 ซNงสรปไดวา ไฮโดรคารบอน และคารบอนนอกไซดจากไอเสยทNปลอยออกสามารถลดลงไดอยางงายดายเมNอใชตวเรงปฏกรยาออกซเดชน

รายงานลาสดไดแสดงใหเหนถงแนวโนมทNคลายกน น Nนกคอ ฝนละอองและหมอกควนสามารถลดลงไดอยางมากเมNอมนยสาคญใชเอทานอลผสมในน�ามนดเซล150, 148, 153, 157, 158, 154, 159 ผลการศกษาทNมความแตกตางกนเนNองมาจากมเงNอนไขตวแปรทNแตกตางกนไป เกNยวกบภาระเครNองยนต การดดแปลงเครNองยนต และสารเตมแตงเช�อเพลง การศกษาสวนใหญมการมงเนนการผสมเอทานอลดวยสดสวนตNากวาอตราสวนปกต รอยละ 20 ขณะทNมเพยงไมกNการศกษาทNทาการทดลองผสมเอทานอลดวยสดสวนสงถงรอยละ 50 อยางไรกตามปรมาณสารเตมแตงทNตองการในการเตมในเช�อเพลงผสมเหลาน �นเปนเรNองสาคญ น�ามนE-diesel และเช�อเพลงเอทานอลผสมน�ามนดเซลมศกยภาพทNชวยลดปรมาณไอเสยไดอยางมนยสาคญท �งในเครNองยนตเกาและใหมทNตองดดแปลงเครNองเพNอใหพรอมกบการใชงานกบเอทานอลทNเหมาะสม จากการศกษาช�นหนNง51 ไดกลาววา “มอปสรรคมากมายในการใช


เชอเพลงเอทานอลผสมกบน ามนดเซล แตนบวาโชคดท �อปสรรคเหลาน น สามารถกาวขามไดดวยคาใชจายเพ �มเตมท �นอยมาก หรอแทบไมมคาใชจายเลย” การลดปรมาณฝนละอองขนาดเลกและหมอกควนในเครNองยนตซไอ มผลขางเคยงในทางบวกดงน�

� มความเปนไปไดทNจะชดเชยสมดลของออกไซดของไนโตรเจนและฝนละออง ใหเปนการลดออกไซดของไนโตรเจนไดอยางมประสทธภาพมากข�น � มความเปนไปไดทNจะเพNมผลผลตของกาลงและแรงบดในเครNองยนตทNจากดคาหมอกควน

การชดเชยสมดลของสดสวน NOx/PM เปนปรากฏการณทNรจกกนด ในสถานการณทNปลอยออกไซดของไนโตรเจนมากข�น ถาปรบตวแปรของเครNองยนตใหปลอยฝนละอองลดนอยลง และในทางกลบกน การใชเอทานอลเปนเช�อเพลง สมดลน�สามารถชดเชยไดมากกวาทNจะลดออกไซดของไนโตรเจน โดยยอมใหมการปลอยฝนละอองในปรมาณทNลดนอยลง ดงรปทN 24

รปท� 24. สมดลความสมพนธระหวาง NOx/PM

ท�มา: Mohammadi160

น*ามนดเซล เอทานอล 15% เอทานอล 20%

NOX, g/kWh

PM, g

/kWh


รปทN 24 แสดงใหเหนถงความสมพนธระหวางออกไซดของไนโตรเจนกบฝนละอองทNปลอยออกมาจากเครNองยนต ทNมผลมาจากการใช E15 และ E20 เปรยบเทยบกบการใชน� ามนดเซลปกต ในขณะทNปรบเปลNยนอตราสวน EGR ออกไซดของไนโตรเจนลดลงไดยาก โดยเฉพาะอยางยNงเมNอไมมการตดต �งอปกรณควบคมมลพษทNมราคาแพง แตในรปทN 24 น� แสดงใหเหนวาออกไซดของไนโตรเจน สามารถลดลงจากประมาณ 4.7 เปน 1.3 กรม/กโลวตต-ชม. ในทางปฏบตจรงไมมฝนละอองเพNมข�น แนวโนมน�มศกยภาพสาหรบเครNองยนตดเซลทกประเภททNใชเช�อเพลงผสมเอทานอลกบน�ามนดเซล สาหรบการใชอปกรณการกรองอนภาคสมดลของน�ามนดเซลจะตองทาการศกษาเพNมเตมตอไป

การปลอยไอเสยทNระเหยจากยานยนต พบวาเปนปญหาในการศกษาของประเทศออสเตรเลย161 ซNงเอทานอลกอใหเกดความดนไอทNเพNมข�นเมNอมสดสวนการผสมเอทานอลทNตNาๆในน�ามนเบนซน ปรากฎการณเดยวกนน�เกดข�นเชนกนในการผสมของเอทานอลในน�ามนดเซล สาหรบความดนไอทNเพNมข�นสงผลใหมการปลอยสารระเหยออกมาไดสงข�น แตตางกบรถยนตเบนซนทNวารถยนตดเซลไมมมาตรการควบคมการปลอยไอเสยจากการระเหยตวเพราะโดยปกตแลวปญหาน�ไมมสวนเกNยวของกบรถยนตดเซล ดงน �นจงไมพบวามการศกษาทNเกNยวของกบการทดสอบในเรNองน�อยางถกตองเหมาะสม ไบโอดเซล / เอทานอล / การผสมน*ามนดเซล

ขณะทNการผสมไบโอดเซลในเช�อเพลงทNมเปนเอทานอลผสมอยกบน�ามนดเซลเปนเรNองทNคอนขางใหม แตกมแนวโนมทNมความหวงสาหรบเช�อเพลงท �งสองชนด เช�อเพลงไบโอดเซลโดยท Nวไป คอ เมทลเอสเทอร ทNไดมาจากการเปลNยนโครงสรางของน�ามนพชหรอสตวหรอไขมนโดยผานปฏกรยาเคม จากน �นนามาผสมในน�ามนดเซลดวยสดสวนระดบหนNง และมกใชเปนเช�อเพลงโดยไมมการดดแปลงท �งเครNองยนตหรอดดแปลงระบบเช�อเพลง อยางไรกตามยงมการใชไบโอดเซลลวนๆเปนเช�อเพลงดวย ซNงอาจเกดปญหาทNเช�อเพลงน �นมคาความหนดคอนขางสง ในเครNองยนตซไอ ทNใชการปอนเช�อเพลงดวยการฉดโดยตรงน �น อาจเกดปญหาการฉด


พนฝอยของเช�อเพลงอนนาไปสการเผาไหมทNไมสมบรณ เกดเขมาทNหวฉด และมเขมาสะสมทNหวฉด162

เช�อเพลงผสมระหวางไบโอดเซล เอทานอลและน�ามนดเซลปกต ทNเรยกกนวา BE-diesel หรอ EB-diesel เปนเช�อเพลงทNเปนทางออกทNสามารถชวยแกปญหาตางๆทNเกดข�นจากคณสมบตน�ามนเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลและน�ามนดเซล ไบโอดเซลสามารถใชผสมกบเอทานอลไดในอตราสวนตางๆและสามารถทาหนาทNเปนสารเตมแตงทNทาใหเช�อเพลงไมเกดการแยกช �นสาหรบเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล ยกตวอยางเชน ปรบปรงคณสมบตการเปนสารละลาย163,164 การทดสอบโดยท NวไปจะใชเอทานอลผสมในปรมาณตNาประมาณรอยละ 5 - 10 ไบโอดเซลประมาณรอยละ 10 - 20 และน�ามนดเซลปกตประมาณรอยละ 70 - 80 ดงน �นจงเปนเช�อเพลงทNเปนพลงงานหมนเวยนรอยละ 20-30 ซNงมปรมาณพลงงานหมนเวยนคอนขางสงเมNอเทยบกบเทคนคในปจจบนและความคาดหวงทางการเมอง ประโยชนหลกของการใชไบโอดเซลในน�ามนE-diesel มดงตอไปน�

� ไบโอดเซลมคาความหลอลNนทNสง จงชวยบรรเทาคาความหลอลNนตNาของเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล � ไบโอดเซลมคาความหนดสง จงชวยชดเชยคาความหนดตNาของเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล � ไบโอดเซลมคาซเทนสงเมNอเทยบกบน�ามนดเซลปกต มคาซเทนสงถง 66 มประโยชนทNใชในเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซลเพNอชวยชดเชยคาซเทนตNาของเอทานอล � ไบโอดเซลชวยปองกนการแยกช �นของเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซลและชวยเพNมเน�อน�ามนเช�อเพลงในรปของพลงงานหมนเวยนมากข�นอยางมนยสาคญ � ฟอรมาลดไฮดและอะซทาลดไอดในไอเสยมปรมาณเพNมข�นเมNอใชเอทานอล ขณะทNเมNอใชไบโอดเซล ไอเสยเหลาน �นมปรมาณลดลง � น�ามน BE-diesel เปนเช�อเพลงทNมคาพลงงานคลายคลงกบน�ามนดเซลจากฟอสซล


� ขอสาคญทNสด คอ ไบโอดเซลชวยเพNมจดวาบไฟใหกบน�ามนE-diesel อปสรรคสาคญสาหรบการใชไบโอดเซลในภมอากาศเยน คอ คณสมบตทN

อณหภมตNา ทNมกรจกกนในคณสมบตของจดขน ในทางตรงกนขามเอทานอลทNผสมในเช�อเพลงผสมไบโอดเซลและน�ามนดเซล มศกยภาพทNเปนขอไดเปรยบดงตอไปน�162, 165, 159, 166, 167, 168

� มคณสมบตทNอากาศเยนทNดข �น หมายความวา มคาจดขนและจดไหลเททNตNาลง

� มคาความหนดลดลง ชวยใหปรบปรงคณลกษณะการฉดพนเช�อเพลงและชวยเพNมประสทธภาพการเผาไหม

� มการปลอยควนและออกไซดของไนโตรเจน ในไอเสยตNา � ลดปญหาการสะสมและมคารบอนเกาะในเครNองยนต ในการศกษา169เอสเทอรจากไขววใชผสมกบเอทานอลในอตราสวน 65:35

เพNอใหไดเช�อเพลงทNมคาความหนดสอดคลองกบความหนดของมาตรฐานน�ามนดเซลหมายเลข 2 การผสมน�ใชน�ามนดเซลธรรมดาในการผสมและทาการตรวจสอบคณสมบต ยกตวอยางเชน การผสมใชเอสเทอรรอยละ 32.5 เอทานอลรอยละ 17.5 และน�ามนดเซลรอยละ 50 ไดเช�อเพลงผสมทNมคาซเทนทNด มคาความหนดและความหนาแนนคลายคลงกบคณสมบตของน�ามนดเซลหมายเลข 2 ไบโอดเซลสามารถใชปองกนการแยกช �นของน�ามนE-diesel อางองตามการศกษาของ He และคณะ165

และ Fernando และคณะ166 ทNพบวาน�ามน BE-diedel อยตวไดอยางมเสถยรภาพทNอณหภม 0 องศาเซลเซยส น�ามนดเซลเอทานอลและ O2-diesel ทNมการจาหนายทางการคา มการทดสอบการใชงานทNเมองวอชงตนด.ซ. สหรฐอเมรกา พบวาสามารถใชงานไดเปนทNนาพอใจในคณสมบตทNเกNยวของกบการไหลทNอณหภมตN าและมเสถยรภาพทNดลงไปจนถงอณหภม - 26 องศาเซลเซยส170

ในบางกรณ พบวาไบโอดเซลชวยลดจดวาบไฟในเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล159, 166 การคนพบน�นาไปสความเปนไปไดอกหลายทาง เพราะในทางปฏบต ขอจากดในการใชเอทานอลเปนเช�อเพลงในเครNองยนตดเซล คอ เรNองคาจดวาบไฟตNา ถงแมวาจะผสมเอทานอลในจานวนนอยๆกตาม หากมเอทานอล


เพยงรอยละ 5-10 ผสมในน�ามนดเซลจะลดจดวาบไฟลงไดเทากบจดวาบไฟของเอทานอลลวนๆ น Nนกคอ มจดวาบไฟ 13 องศาเซลเซยส ในขณะทNจดวาบไฟของน�ามนดเซลบรสทธ �อยทN 75 องศาเซลเซยส เปนทNนาสงเกตวาไบโอดเซลถงแมวาผสมลงในปรมาณทNนอยมาก กชวยลดปญหาเหลาน�ได จดวาบไฟมคา 56 องศาเซลเซยส สาหรบรอยละ 5 ของ น�ามน E-diesel ทNผสมไบโอดเซลรอยละ 1 และจดวาบไฟมคา 45 องศาเซลเซยส สาหรบรอยละ 10 ของน�ามนE-dieselผสมไบโอดเซลรอยละ 1167 ในการศกษาน� พบวาถงแมวาจะใชไบโอดเซลในสดสวนทNสงกวาน�กไมชวยเพNมจดวาบไฟตอไป ขณะทNปรมาณเอทานอลทNผสมเพNมมากข�นจะลดจดวาบไฟลงอยางมนยสาคญ

จดสาคญทNสดของการใชเอทานอลเปนเช�อเพลง คอ สดสวนทNน�ามนดเซลสามารถถกแทนทNได โดยทNยงสามารถใชงานไดในเครNองยนตทNไมตองดดแปลง และยงคงรกษาประโยชนทNไดรบในเชงการเกดฝนละอองจากเช�อเพลงผสมเอทานอลกบน�ามนดเซล ดวยงานวจยทNมเช�อเพลง EB-Diesel ทNเตมสารเตมแตงเพยงเลกนอย ทาใหมคณสมบตตามมาตรฐานเช�อเพลงดเซลได


ตารางท� 7 การเปรยบเทยบคณสมบตของน*ามน EB-diesel กบน*ามนดเซลธรรมดา

คณสมบต ASTM D975 EN 590 E-DIESEL

(E15)

BE10-Diesel

ความหนาแนนทN 15 , กรม/ซม3 0.803-0.887 0.820-0.845 0.851 0.833

คาซเทน > 40 > 51 45 50

จดวาบไฟ, ° ซ > 52 > 55 13 45

ความรอนของการเผาไหม, เมกกะ

จลล / กก.

43 - 40.4 43.1

คาความหนด ทN 40 °ซ, มม2 / วนาท 1.9-4.1 2.0-4.5 2.25 2.21

คาความหลอลNน, ไมโครเมตร <360 สงสด 460 - <360

จดขน, °ซ -19 - -5 -24

ท�มา: 171, 167, 172, 59

เอทานอล การใชเอทานอลลวนๆในเครNองยนตดเซล ตองใชท �งการจดระเบดดวยหว

เทยน (spark plug) โกรวปล �ก (glow plug) หรอใชสารชวยจดระเบดเพNอชวยใหเช�อเพลงจดระเบดไดอยางเหมาะสมหรอหลกเลNยงความลาชาของการจดระเบดทNยาวนาน เอทานอลลวนๆยงตองใชวสดในระบบเช�อเพลงและการสอบเทยบเครNองยนตเปนพเศษ การใชสารชวยจดระเบดจะเพNมคาซเทน และจากประสบการณทNใชเอทานอลลวนกบรถโดยสารขนาดใหญของ บรษท Scania ในประเทศสวเดน173 แสดงใหเหนวาหากใชสารชวยปรบปรงการจดระเบดประมาณรอยละ 5 เครNองยนตยงสามารถเดนเครNองไดตามตองการ โดยในทองตลาดมการจาหนายสารปรบปรงการจดระเบดหลายประเภทและหลายยNหอ จงสามารถพจารณาเลอกนามาใชไดตามคณสมบต ราคา และผลลพธทNตองการ


แนวคดของเครNองยนตดเซลทNมอปกรณชวยการตดไฟ หรอ spark-assisted diesel engine (SADE) เปนการเชNอมตอเครNองยนตสองประเภท คอ เครNองยนตเอสไอ และเครNองยนตซไอ แนวคดของเครNองยนต SADE อาจใชรปแบบของเครNองยนตชนดใดชนดหนNงและเปนรปแบบของเครNองยนตในอนาคต ในการกาหนดขอบเขตทNเปนความหมายของเครNองยนตเอสไอ และซไอ หายไป ตวอยางเชน ระบบ CAI ทNใชในแนวคดของเครNองยนต DiesOtto ของบรษท Mercedes Benz92, 93 ซNงสวตชของเครNองยนตจะตดโดยอตโนมต ในระหวางชวงโหมดของเครNองยนตเอสไอและซไอทางาน หวเทยน (spark plug) เปนวธทNมประสทธภาพมากทNทาใหเอทานอลซNงมคณสมบตการตดไฟทNไมด เผาไหมในเครNองยนตซไอ และแมวาเอทานอลลวนๆ กนามาใชได งานทดลองทNดาเนนการทNมหาวทยาลยเทคโนโลยเฮลซงก แสดงใหเหนถงความยดหยนทNมเอกลกษณพเศษของแนวคดน� โดยใชหวเทยนเครNองยนตดเซลสามารถทางานไดดดวยการใชน�ามนเบนซน น�ามนดเซล และใชเอทานอลลวนๆ151 แนวคดของเครNองยนต SADE พบวามประสทธภาพและกาลงทNสงกวาเมNอเปรยบเทยบเครNองยนตดเซล ทNเดนเครNองไดโดยไรควนในไอเสยทNปลอยออก

การนาระบบเอสไอ มาใช ตองทาการออกแบบเครNองยนตซไอ ใหม แตมขอไดเปรยบทNไมตองมสารปรบปรงการจดระเบด ขณะทNไดเครNองยนตทNมประสทธภาพทNดข �นและทางานไดเหมอนเครNองยนตดเซล52,77,151 เนNองจากหองเผาไหมแตเดมออกแบบใหเหมาะกบการเผาไหมเช�อเพลงดเซล รปรางจงไมเหมาะสาหรบการเผาไหมเอทานอล อยางไรกตามคณลกษณะรปทรงทNสาคญของหองเผาไหมของเครNองยนตดเซล คอ ความสามารถทNใหของผสมระหวางอากาศกบเช�อเพลงเกดการหมนไดอยางป Nนปวน เพNอเพNมการผสมและเกดการเผาไหมได การเกดการหมนอยางป Nนปวนกบเอทานอลน�อาจเกดอาการนอคได53 เนNองจากเครNองยนตประเภท SADE เดนเครNองไดอยางสมพนธกน (stoichiometrically) การใชตวเรงปฎกรยาสามทาง (Three way Catalyst) จะชวยลดการปลอยไอเสยลงได พรอมๆกบความเปนไปไดทNเกดการเผาไหมโดยไรควน ตวเรงปฏกรยาชวยใหเกดทางเลอกในการใชเอทานอลทาใหเกดการเผาไหมสะอาดพรอมๆกบไดประสทธภาพสงสด อกวธการ


หนNงทNชวยใหการจดระเบดเมNอใชเอทานอลในเครNองยนตซไอ คอ การใชตวเรงปฏกรยาการเผาไหมทNทาไดดวยการตด glow plug ทNเคลอบดวยวสดตวเรงปฏกรยา ตวเรงปฏกรยาน�ชวยลดอณหภมเผาไหมทNสามารถเรNมเกดข�นไดบางทถงหลายรอยองศาเซลเซยสตNากวาอณหภมการตดไฟตามปกต52 การเผาไหมดวยตวเรงปฏกรยาใหประโยชนในการลดความลาชาในการจดระเบดซNงเปนปญหาปกตสาหรบเอทานอลทNใชในเครNองยนตซไอ174 วธการแกปญหาน�เปนการพฒนาโดยบรษทวจย Sonex ทาการวจยพฒนาลกสบพเศษทNมชองวางเลกๆทNเปนสวนหนNงของการออกแบบ ชองวางน�ชวยเพNมปฏกรยาเคมในชวงกอนการจดระเบดอยางรวดเรวและทาหนาทNเหมอนเปนเทคโนโลยทNชวยเพNมคาซเทน ในเครNองยนตทNใชเอทานอลลวนๆ175

ทางเลอกอกทางหนNงเปนทางเลอกทNคอนขางหรหราทNใชเอทานอลลวนๆ คอ การผลตสารเพNมคาซเทนบนยานยนต ศนยวจยการเผาไหมในเครNองยนตแหงมหาวทยาลยคาลาเมอร เปนศนยวจยทNต �งข�นโดยอตสาหกรรมรถยนตและเช�อเพลงของสวเดนโดยความรวมมอของภาครฐของประเทศ เปนการดาเนนการวจยเพNอแสดงใหเหนถงการเพNมคาซเทนโดยผลตตวเรงปฏรยา (Catalyticaly on-board) บนยานยนตจากเอทานอลระหวางทNมการใชงาน176 สมรรถนะของการใชงานเอทานอลลวนๆ

ศกยภาพของขอดในการใชเอทานอลลวนๆในเครNองยนตซไอ มดงน� � สามารถทดแทนปรมาณเช�อเพลงฟอสซลไดสงสด � มการปลอยฝนละอองขนาดเลกหรอควน และการปลอยออกไซดของไนโตรเจนในปรมาณตNามาก � ประสทธภาพพลงงานสง � การใชเอทานอลทNมน�าชวยบรรเทากาซคารบอนไดออกไซด ไดในระดบสง เมNอเปรยบเทยบกบการใชเช�อเพลงผสมเอทานอล เอทานอลลวนๆเปน

เช�อเพลงทNทดแทนเช�อเพลงฟอสซลไดสงสด ในการศกษาการเดนเครNองดวยเอทานอลลวนๆหรอเช�อเพลงเอทานอลปรมาณสง มการรายงานวา ปลอยออกไซดของ


ไนโตรเจนตNา เปนผลมาจากการทNมคาความรอนแฝงสงและอณหภมการเผาไหมตNา อยางไรกตาม ในกรณทNเช�อเพลงมคณสมบตทNไมเหมาะสมกบการปรบแตงเครNองยนต ปรมาณออกไซดของไนโตรเจน ทNตNาอาจเปนสาเหตจากการทNเอทานอลจดไฟตดชา การตดไฟชาน�ขยบใหการเผาไหมเกดชาลง ไปอยในชวงการขยายตวของเครNองยนตซไอ ทาใหลดความดนและอณหภมลง สงผลใหประสทธภาพเครNองยนตลดลง150 ปฏบตการทNเรยกวา ปฏบตการไรควนน �นเกดข�นไดกบการใชเอทานอลลวนๆเปนเช�อเพลง ในงานวจยหลายช�นในเครNองยนตทNใชเอทานอลเปนเช�อเพลง แสดงใหเหนอยางสมNาเสมอวามการเพNมประสทธภาพ เมNอเปรยบเทยบกบพ�นฐานการใชน�ามนดเซลในเครNองยนตดเซล ระบบค (Dual Systems)

ถงแมวาแนวคดของการมการจดการสองระบบคทNใชกบเช�อเพลงแตกตางกน ดเหมอนวาไมนาเปนไปไดทNจะใชในเชงพาณชยไดอยางกวางขวาง แตกยงมขอดเมNอเทยบกบขอยงยากทNมไมมาก ขอเสยหลกสาหรบผใช คอ จาเปนตองทาการเตมน�ามนเช�อเพลงสองถงทNแยกออกจากกน อยางไรกตามราคาเอทานอลทNเปนเช�อเพลงทNถกกวา อาจเปนแรงผลกดนใหผใชรถใหความสนใจและหนมาใชอยด โดยเฉพาะอยางยNงถาผลทNไดรบคอการเพNมประสทธภาพเช�อเพลง

การรมควน Fumigation ของเอทานอลในเครNองยนตดเซลทาไดโดยการปลอยใหเอทานอลระเหยในกระแสอากาศทNถกดดเขาสเครNองยนต ระบบเช�อเพลงเพNมเตมสาหรบเอทานอลประกอบดวยถงเช�อเพลง ทอน�ามน ระบบควบคม และคารบเรเตอรหรอหวฉดน�ามนเช�อเพลงซNงเปนสNงจาเปนสาหรบการดาเนนการน� ปรมาณการใชเอทานอลทNภาระและความเรวทNแตกตางกนเพNอเปนการปรบปรงสมรรถนะของเครNองยนต ทNภาระตNาๆจะใชเอทานอลนอยมากหรอแทบไมใชเลยเพNอปองกนไมใหเปลวไฟดบและเกดการตดไฟอยางไมถกตอง ทNภาระสงๆเอทานอลทNใชยงมปรมาณคอนขางตNาเพNอปองกนการจดระเบดกอนเวลาและปองกนอาการนอค ทNภาระชวงกลางใชเอทานอลประมาณรอยละ 50 - 60 (โดยพลงงาน) ในการรมควนได ขอดของการรมควน คอ สามารถใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบได55,177 การใช


การรมควนในเครNองยนตดเซลเทอรโบทNเปนเครNองยนตในปจจบนแสดงใหเหนวามปญหาเกดข�นในบางกรณ และพบวาช�นสวนเครNองยนตมการเสยหายเนNองจากผลกระทบจากการฉดของเหลวในเทอรโบคอมเพรสเซอร53 ขอดของเทคนคน�จะเพNมประสทธภาพเครNองยนตได ในบางกรณการเพNมปรมาณเช�อเพลงทดแทนไดในปรมาณสง และทาการดดแปลงระบบไดงายและเครNองยนตมความยดหยนเพยงพอทNใชกบน�ามนดเซลธรรมดาไดถาตองการ

การฉดพนเช�อเพลงระบบคหรอการฉดพนนารอง คอ การรวมระบบเช�อเพลงสองระบบเขาดวยกน หวฉดหนNงใชฉดเอทานอล อกหวฉดหนNงใชสาหรบฉดน�ามนดเซล การฉดระบบเช�อเพลงระบบค หมายถงการฉดพนเช�อเพลงท �งสองโดยตรงเขาสหองเผาไหม177 โดยการใชน�ามนดเซลฉดนารองหลงจากน �นจงทาการฉดเอทานอล ซNงสามารถใชเอทานอลไดจนถงรอยละ 90 (โดยพลงงาน) ทNภาระสงๆ และในปรมาณรอยละ 50-60 ทNภาระตNาๆ และภาระชวงกลาง150, 53 เทคนคน�ทาใหเครNองยนตมความยดหยนสง เพราะสามารถใชไดกบเอทานอลในสดสวนทNกวางตลอดจนถงการใชเอทานอลลวนๆถาจาเปนตองใช การยดหยนน�ยงขยายไปยงตวแปรของเครNองยนตดวย ซNงสรางโอกาสใหมการควบคมการเผาไหมไดในระดบสง ยกตวอยางเชน มงเนนทNประสทธภาพสงสดหรอปลอยออกไซดของไนโตรเจน และฝนละอองตNา160 เทคนคน�เปนตวแปรของสNงทNเรยกวาชดความคมการผสมเช�อเพลงกอนเผาไหม (PCCI) สารเตมแตงชวยการหลอลNนหรอวสดปรบปรงคณภาพอาจจาเปนสาหรบใชกบเทคนคน� ประโยชนหลก คอ เครNองยนตมประสทธภาพสง ปรมาณเช�อเพลงทดแทนน�ามนดเซลสง และปลอยออกไซดของไนโตรเจนและฝนละอองตNา55 เอทานอลท�มน*าเปนองคประกอบในเคร�องยนตซไอ (CI Engines)

วตถประสงคของการใชเอทานอลซNงมน�าเปนองคประกอบในเบ�องตนอยทNข �นตอนการผลต แตยงไมมในการใชงานมากนก อยางไรกตามเอทานอลทNมน�าดจะเปนเช�อเพลงทNมราคาทNพอจายไดเมNอเทยบกบเอทานอลไรน�า เรNองน�ถกใชเปนแรงจงใจในตลาดบราซลการศกษาในอนเดย178 ไดมการทดลองโดยใชเช�อเพลงผสม


เอทานอลและน�ามนดเซล มระดบ 150-200 o proof4 ของเช�อเพลงผสมเอทานอลกบน�ามนดเซล โดยมสวนผสมเอทานอลรอยละ 10 - 20 ในลาดบ มการตรวจสอบแนวโนมของการแยกช �นของเช�อเพลง และผลแสดงใหเหนวา 150o และ 160o เอทานอลไมเหมาะสาหรบการผสม ถงแมวามปรมาณทNตNาถงรอยละ 10 สาหรบ 170o สามารถใชกบปรมาณเอทานอลรอยละ 15 ในการผสม ความหนาแนนของเช�อเพลงผสมพบวามคาเพNมข�น เมNอเพNมปรมาณน�าในสวนผสม คาความหนดของการผสมเอทานอลพบจะคลายคลงกบน�ามนดเซลลวนๆ กาลงทNไดหรอทNเรยกวา แรงมาเพลา “Brake Horsepower : Bhp” พบวามคาคลายกนมกา จากภาระรอยละ 25 - 100 กบเช�อเพลงผสมทกประเภท ประสทธภาพเช�อเพลงพบวามคาสง ข�นอยกบเช�อเพลงผสมเอทานอลและน�ามนดเซลมากกวาการใชน�ามนดเซลอยางเดยว ตวอยางน�แสดงใหเหนวาแมวามการใชน�ารอยละ 15 ในเอทานอลผสมดเซล กไมทาใหเกดปญหาใดๆในประเดนตางๆ ดงน� คอ กาลงสงออก ความหนด และการแยกช �นของเช�อเพลง ในขณะทNประสทธภาพของเครNองยนตยงคงเพNมข�น ในเรNองทNเกNยวของกบเสถยรภาพของช �นของสารละลาย มขอสงเกตวาการศกษาน�ยงไมไดระบวาจะสามารถรกษาความคงตวของช �นสารละลายไดทNอณหภมใด สมมตวามการนามาตรฐานของอนเดยมาใช อณหภมอาจจะคอนขางสงและผลลพธทNไดอาจจะไมเหมอนกบภมอากาศในเขตหนาวเยน

ถงแมวาการวจยในเรNองเหลาน�ยงมจากด งานศกษาไดใหแนะนาวามศกยภาพในดานด โดยหลกๆ คอ การปลอยออกไซดของไนโตรเจนในปรมาณตNาและมประสทธภาพเครNองยนตสง ประสบการณในประเทศสวเดนกบรถโดยสารขนาดใหญทNทดสอบโดยใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบรอยละ 95 ผสมกบน�ารอยละ 5 พบวาไมมปญหาใดเกดข�นเพNมเตมเมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลปกต เช�อเพลงเอทานอลทNมน�าอยดวยสามารถใชไดงานไดในกรณพเศษแตมศกยภาพสง

4 Proof เปนคาการวดของสหรฐอเมรกาถงปรมาณน�าท�มอยในเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลและน�า Proof เปนคาสองเทาของรอยละปรมาตรเอทานอล เชน 200o proof เปนเอทานอลบรสทธ 0 และ 160o proof เปนเอทานอลรอยละ 80 ในน�ารอยละ 20


โดยเฉพาะอยางยNงการลดกาซคารบอนไดออกไซด แนวคดทNนาเอทานอลทNมน�าอยดวยมาใชในเครNองยนตซไอ น �น มขอด 2 ประการ คอ เปนพลงงานทNมประสทธภาพสงบนพ�นฐานวงจรชวตในชวงการผลตและเปนน�ามนเช�อเพลงทNมประสทธภาพเทาเทยมกนหรอดข�นกวาน�ามนดเซลในชวงการใชงาน

3.4.3 การทดลองกบยานยนตฟลท (Fleet) การทดลองรถกบยานยนต Fleet ไดดาเนนการศกษาโดยใชเอทานอลใน

เครNองยนตดเซลในภมอากาศทNแตกตางกนท Nวโลก ในรฐตางๆในอเมรกา ออสเตรเลย สวเดน เดนมารค ไอรแลนด และอนเดย62 ในขณะน�มการทดสอบเดนเครNองแลวเปนลานไมล การทดลองยงดาเนนการตอไปอยางตอเนNอง เมNอเรวๆน�มการทดสอบในระดบใหญทNรฐ Karnataka ในประเทศอนเดย ทNรฐ Karnataka อนเดย ในขณะน�เปนการทดสอบเช�อเพลงเอทานอลผสมดเซลทNใหญทNสดของโลก ประกอบดวยรถโดยสาร 5,200 คน ใช O2-diesel (Enerdiesel) ซNงเปนน�ามนดเซลทNประกอบดวยเอทานอลรอยละ 7.7 และสารเตมแตงทNไดจากชวมวลรอยละ 0.5179 การทดลองแบบ fleet ใชน�ามน E-diesel ประมาณ 120 ลานลตรตอป ทาการผสมเช�อเพลงทNป �มจายน�ามนโดยควบคมการฉดน�ามนดวยคอมพวเตอรอตโนมตโดยทNยงสามารถจดจาหนายดเซลปกตได วธน�มขอดหลายประการรวมถงการปองกนสารปนเป�อน ความเปนอสระจากบรษทน�ามนผสม และการใชโครงสรางพ�นฐานเช�อเพลงปกต42 Energenics ผผลตเช�อเพลง O2-diesel อางวาวธการผสมใชไดกบน�ามนดเซลพ�นฐานและ Enerdiesel สามารถใชในเครNองยนตดเซลโดยไมตองดดแปลงเครNองยนตแตประการใด ในขณะทNยงคงใหผลผลตกาลงเครNองยนตและประหยดเช�อเพลงเมNอเปรยบเทยบกบน�ามนดเซลปกต ประโยชนของการใช O2-diesel น� สามารถลดควนลงไดรอยละ 50 และลดคาใชจายเช�อเพลงไดลงเลกนอยคอประมาณ 0.25 รป ( หรอ 0.0045 ยโร) ตอลตร(179)

Scania เปนอกตวอยางหนNงทNผลตเครNองยนตทNใชงานหนกทNใชเอทานอลเปนเช�อเพลงต �งแตกลางป พ.ศ.2523 (ค.ศ 1980) และมการผลตต �งแตพ.ศ.2533 (ค.ศ 1990) และตดต �งในรถโดยสารมากกวา 600 คน และนามาใชงานในเมอง


สวเดน มสมรรถนะดานการปลอยไอเสยดกวารถโดยสารทNใชน�ามนดเซลปกต รถรนทNสามอยในระหวางการทดสอบโดยใชเอทานอลซNงประกอบดวยน�าและมสารชวยปรบปรงการจดระเบดอกรอยละ 5 (ทNเรยกวา E95) เช�อเพลงทNใชน�มประสทธภาพเทากบการใชน�ามนดเซลเปนเช�อเพลง โดยสามารถเพNมประสทธภาพความรอนถงรอยละ 44 และในขณะน�เทคโนโลยน�พสจนไดอยางเตมทNวามการใชงานไดอยางสมบรณโดยไมมขอเสยใดๆเกดข�น รถโดยสารทNตดต �ง EGR และตวเรงออกซไดซทNเหมาะกบการใชลดการปลอยอะเซทาลดไฮด สงผลใหมการปลอยออกไซดของไนโตรเจนในปรมาณตNา และปลอยไฮโดรคารบอนและกาซคารบอนมอนอกไซดในระดบตNามาก เพNอรองรบคณสมบตของเช�อเพลงเอทานอลและลดปรมาณสารเตมแตงปรบปรงคณภาพดานการจดระเบด เครNองยนตตองมองคประกอบเหลาน� กลาวคอ เพNมอตราสวนการอดข�นอยางมนยสาคญ มวสดทNทนตอเอทานอลในระบบเช�อเพลง และถงน�ามนขนาดใหญ180

การทดลองเปนแบบ fleet เชนน� แสดงใหเหนภาพวาการใชเอทานอลมศกยภาพทNด คอ ใหการเผาไหมทNสะอาด ไดประสทธภาพสงในเครNอยนตซไอ รถโดยสารในหลายกรณเตมเช�อเพลงจากหนวยงานกลางซNงคอนขางสะดวกเมNอเปรยบเทยบกบการใชงานเชงพาณชยท NวไปทNตองระมดระวงเรNองความปลอดภย ขณะเดยวกนไอเสยจากการระเหยมลพษทNเปนอนตรายในเขตเมองสามารถลดอนตรายน�ไดหากใชเช�อเพลงเอทานอล ถงแมวาในงานวจยบางช�นแสดงใหเหนถวขอดทNเกดข�นจะมความสาคญนอยมากเมNอเปรยบเทยบกบการใชเครNองยนตสมยใหมทNตดอปกรณการกรองอนภาคดเซลไว 181

3.4.4 การอภปราย ในแตละเทคนคทNไดมการกลาวถงในรายงานฉบบน� มท �งขอดและขอเสย

เปรยบ ซNงรวบรวมไวในตารางทN 8 ประโยชนโดยท NวไปสาหรบทกเทคนคทNใช คอ มการปลอยฝนละอองขนาดเลกหรอควนตN า และมศกยภาพมาเผาไหมทNมประสทธภาพเทากบหรอดกวาการใชน�ามนดเซลปกต ขอเสยทNใหญยNง คอ ความส�นเปลองเช�อเพลงในเชงปรมาตรคอนขางสง ตองใชวธจดการและขนยายเช�อเพลง


ดวยวธพเศษเนNองจากมคาจดวาบไฟตNา คณสมบตของเช�อเพลงไมเปนไปตามมาตรฐานน�ามนเช�อเพลงครบทกตวและตองมคาใชจายเพNมเตมในการปรบเปลNยนเช�อเพลง เครNองยนตหรอท �งสองอยาง บางเทคนคน �นไมตองใชเช�อเพลงทNมคณสมบตตามมาตรฐานดเซล เมNอรถยนตน �นออกแบบมาเพNอใชกบเอทานอล

ความสาเรจในการนาไปใชในเชงพาณชย ไดแก เทคนคทNใชน�ามน E-diesel บรษทออกซเจนดเซล เปนบรษทผนาของโลกทNนาเทคนคของน�ามน E-diesel มาใช บรษทไดทาการผลตสารเตมแตงทNใหเช�อเพลงมตวแปรไดตางๆกน เช�อเพลงทNมเอทานอลรอยละ 7.7 และสารเตมแตงนอยกวารอยละ 1 สาหรบสตรใหมมสวนผสมของไบโอดเซลรอยละ 20 เอทานอลรอยละ 7.7 และสารเตมแตงรอยละ 0.7 และเตมน�ามนดเซลท Nวไป ตวแปรอNนๆยงไดรบการทดสอบสตรใหมข�นมาอก ประกอบดวยเช�อเพลงหมนเวยนทNไมใชฟอสซลในปรมาณรอยละ 28 มการทดสอบ fleet หลายแหงท NวโลกหรอระหวางดาเนนการทดสอบทNสามารถอธบายความสาเรจได บรษทออกซเจนดเซล ผผลตน�ามน E-diesel ไดรบการรบรองจากคณะกรรมการทรพยากรทางอากาศแคลฟอเนย (California Air Resources Board) วาเปนเช�อเพลงทางเลอกเปนมตรกบสNงแวดลอม ณ เดอนตลาคม พ.ศ.2546 (ค.ศ 2003) นอกจากน� บรษทน�จะมรวมมอกบ IFP ซNงเปนสถาบนปโตรเลยมฝร Nงเศส ในสมาคม E4D (เอทานอลสาหรบดเซล) ซNงประกอบดวยผแทนอตสาหกรรมรถยนตทNเปนผแทนจาก Volvo Delphi Renaulและ Petrobras


ตารางท� 8 ภาพรวมของสารละลายเอทานอลกบน*ามนดเซล

วธการ ปรมาณทดแทนน*ามนดเซล

ประโยชนท�อาจเกดข*น แนวโนมขอเสยเปรยบ

ผสมในรปสารละลาย

ถงรอยละ 20 � สามารถใชในเครNองยนตดเซลไมตองดดแปลง

� ไมแพงเมNอเทยบกบการผสมในรปอมลช Nน

� ตองใชเอทานอลไรน�า ถาตองลดตนทนและใชสารเตมแตงนอย

� คณสมบตเชนคาพลงงานตNา ความหนดตNาและการหลอลNน

� ไมคงตว มอายการเกบส �น ผสมในรปอมลช Nน

ถงรอยละ 40 � สามารถใชในเครNองยนตดเซลไมตองดดแปลง

� ปรมาณทดแทนเช�อเพลงฟอสซลสงกวาเมNอเทยบกบในรปสารละลาย

� ในกระบวนการผสม � มคาใชจาย

ผสมระหวางเอทานอล ไบโอดเซลและดเซลธรรมดา

ถงรอยละ 100 � ทดแทนฟอสซลไดมาก � คณสมบตใกลเคยงกบ

ขอกาหนดมาตรฐานน�ามนเช�อเพลง

� มวจยนอย � ตองใชเอทานอลไรน�า

ระบบฉดพนค ถงรอยละ 90 � ไมตองใชเอทานอลไรน�า � ใหกาลงเครNองยนตสง เมNอ

เทยบกบการใชน�ามนดเซล � เปนทางเลอกทNใชเช�อเพลง

ยดหยน

� ตองมระบบน�ามนเช�อเพลงเสรมแยกตางหากสาหรบเอทานอล

� ตองใชสารเตมแตงเพNมการหลอลNน

� ผใชรถตองดแลเปนพเศษในการเตมน�ามนสองถง

การรมควน รอยละ 50-60 � ตองใชเอทานอลไรน�า � ตองทาการดดแปลง

เครNองยนตเลกนอยเมNอใชเอทานอล และปรบกลบไปไดอยางงายๆเมNอใชน�ามนดเซล

� เครNองยนตมกาลงสงกวาเมNอเทยบกบการใชน�ามนดเซล

� ตองตดต �งระบบเช�อเพลงและถงเพNมเตมสาหรบใชกบเอทานอล

� ผใชรถตองดแลเปนพเศษในการเตมน�ามนสองถง


เอทานอลลวนๆ ใชกบเครNองยนตSADE

รอยละ 100 � ไมตองใชเอทานอลไรน�า � ใชเช�อเพลงทดแทนฟอสซลได

สงสด � มแนวโนมทNเปนเช�อเพลงทN

สะอาดทNสด

� ตองทาการดดแปลงเครNองยนตจานวนมาก ท �งระบบการเผาไหม

� มงานวจยนอย � ไมสามารถใชดเซลปกต

เอทานอลลวนๆใชกบ GLOW Plug

รอยละ 100 � แทนทNปรมาณเช�อเพลงฟอสซลไดสงสด

� ดดแปลงแกไขเครNองยนตไดอยางงายๆ

� มงานวจยนอย � ไมสามารถใชกบน�ามน

ดเซลปกต

เอทานอลลวนๆกบการใชสารเตมแตงชวยการเผาไหม

รอยละ 95 � ไดรบการพสจนทางานไดดทกวน

� แทนทNปรมาณเช�อเพลงฟอสซลไดสงสด

� มคาใชจายเพNมเตมในสวนทNเปนสารเตมแตง

� ไมสามารถใชกบน�ามนดเซลปกต

มการเทคนคใชงานมากมายทNดเหมอนวาจะเปนไปไมไดกบโครงสราง

พ�นฐานของตลาดเช�อเพลงและตลาดpkoยนต ซNงเอทานอลลวนๆไมมการวางในตลาดเปนเช�อเพลงเพNอการขนสงในหลายๆแหง มเฉพาะในตลาดบราซลเทาน �น การใชงานในหลายๆแหงสวนใหญทNพบจะเปนคาแนะนาสาหรบการพฒนาในอนาคตและตองการระบบโครงสรางพ�นฐานเพNมเตมสาหรบอนาคต บางแหงการใชงานยงไมไดรบการพฒนาไดเตมศกยภาพทNมและบางแหงยงอยในระยะเรNมตน ไมวาจะเปนความตองการทางการเมองหรอการทNราคาน�ามนข�นสงอยางรวดเรวทาใหตองพฒนาเทคนคเหลาน�ในขนาดทNใหญข�น อยางไรกตามผลประโยชนทNไดรบท �งทางสงคมและสNงแวดลอมของเทคนคเหลาน�ดจะเปนเรNองมนยสาคญอยางมาก การไดรบพลงงานเพNมข�นจากการใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบเปรยบเทยบกบการใชเอทานอลไรน�าเปนเรNองทNมนยสาคญอยางยNงตอสงคมโดยรวม

การทบทวนเอกสารทNมการศกษามา พบวามขอไดเปรยบในเรNองของการลดไอเสย แตสาหรบบางตวแปรตองมการศกษาเพNมเตม การปลอยฝนละอองในไอเสยนบวาเปนการปลอยทNมผลกระทบอยางรนแรงตอสขภาพของมนษย โดยเฉพาะ


ในพ�นทNของเมองมปรมาณลดลงเมNอใชเอทานอลในเครNองยนตซไอ มบางการศกษารายงานวามการปลอยฝนละอองลดลงในเชงน�าหนก (กรม/กโลเมตร หรอ กรม/กโลวตต-ชม.) หากฝนละอองมขนาดอนภาคเลกมากๆกจะมน�าหนกนอย ซNงอนภาคทNเลกมากๆน�เปนอนตรายตอสขภาพอยางรนแรง การศกษาในสวเดนไดแสดงใหเหนวาเอทานอลชวยลดการปลอยฝนละอองเลกๆโดยมวล แตเพNมจานวนของอนภาคข�นอยางนาตกใจเมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลปกตเปนเช�อเพลง181 หากเปนแนวโนมทNเกดข�นโดยท Nวไปเชนน� ประโยชนของเช�อเพลงเอทานอลผสมกบน�ามนดเซลทNมตอสขภาพ จาเปนตองมการศกษาใหมและเพNมเตมมากข�นในประเดนน� การปลอยอะซทาลดไฮดจากการใชเอทานอลในเครNองยนตซไอ เปนเรNองทNยงไมมการศกษาอยางชดเจนเชนกน การศกษาช�นหนNง147 พบวามการปลอยไอเสยสงกวาเมNอเปรยบเทยบกบเครNองยนตเบนซน เปนเพราะไมไดตดต �งตวเรงปฏกรยาสามทางในยานยนตระบบซไอ แนวโนมน�อาจจะดข�นหากมการตดต �งตวเรงปฏกรยาออกซเดชน ยงมอกหลายคาถามทNยงไมคาตอบทNจะจากดการใชเอทานอลในเครNองยนตดเซล ถงกระน �นกตามเอทานอลในเครNองยนตดเซลอาจเปนตลาดใหญสาหรบเอทานอลในอนาคตได อตสาหกรรมผผลตรถยนตมเพยงบางบรษททNยอมรบใหใชน�ามนE-diesel ท �งน�เนNองจากเช�อเพลงยงมคณสมบตไมตรงกบขอกาหนดตามมาตรฐานในปจจบน ประเดนตางๆ เชน ความคงทนในระยะยาว ความเสNยงของการมน�าปนเป�อนในระบบน�ามนเช�อเพลง และความเสNยงจากการเกดไฟไหมหรอระเบด ถอวาเปนเรNองสาคญ172,182,183 ดงน �น จงสรปไดวาเช�อเพลงเอทานอลผสมน�ามนดเซลควรมขอกาหนดมาตรฐานเช�อเพลงแยกออกมาตางหาก

ศกยภาพเชงเทคนคของเอทานอลในเคร�องยนตซไอ (CI Engines)

เชนเดยวกบกรณของเครNองยนตเอสไอ เอทานอลสามารถใชในเครNองยนตซไอ ขนาดทNมขนาดเลกลง ผลจากการศกษาจานวนมากแนะนาวาเช�อเพลงเอทานอลแมจะมสดสวนการผสมเอทานอลทNตNาเมNอใชในเครNองยนตดเซลทาใหเกดควนหรอปลอยฝนละอองขนาดเลกนอยลง เมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลลวนๆเปนเช�อเพลงโดยเฉพาะอยางยNงทNภาระสง ในบางกรณเมNอใชน�ามนดเซล ตองมการ


จากดปรมาณเช�อเพลงทNฉดพนเขาไปในเครNองยนตเนNองจากเครNองยนตจะปลอยควนออกมาอยางหนกเมNอใชเช�อเพลงมากเกนไป เมNอใชเอทานอลเปนเช�อเพลง เกดควนนอย จงมศกยภาพทNจะเพNมกาลงและแรงบดได184

ประสทธภาพเครNองยนตซไอ เปนเครNองยนตทNมประสทธภาพสงทNสดสาหรบการขนสงในเชงพาณชยซNงเปนทNรบรกนท Nวไป ศกยภาพของการเพNมประสทธภาพเนNองจากการใชเช�อเพลงเอทานอลในเครNองยนตซไอ มปรมาณนอยกวาทNใชในเครNองยนตเอสไอ มาก น NนหมายความวามคาเพNมข�นสงสดเพยงรอยละ 5-10 ศกยภาพน�ไมเพยงพอทNจะชดเชยคาพลงงานทNตNากวาของเอทานอล ซNงสงผลใหมความส�นเปลองเช�อเพลงมากกวาในรปของลตรตอกโลเมตร ศกยภาพเชงเทคนคของเอทานอลในการใชกบเครNองยนตซไอ จงมงเนนไปทNการลดการปลอยกาซจากไอเสย โดยเฉพาะออกไซดของไนโตรเจนและฝนละอองขนาดเลก ฝนละอองสามารถทาการกรองอยางมประสทธภาพได ดงน �นจงมความเปนไปไดเมNอใชเอทานอลเปนเช�อเพลง การมงเนนการลดออกไซดของไนโตรเจนใหมประสทธภาพเพNมมากข�น ควรใหความสนใจกบขนาดของฝนละอองทNปลอยออกมากบไอเสย ถงแมวากฎระเบยบการปลอยไอเสยไมมการกาหนดในเรNองน�ไวกตาม หนNงในอปกรณหลกทNใชลดออกไซดของไนโตรเจนกบยานยนตใชงานเบากคอ ระบบ EGR การใชเช�อเพลงเอทานอล ถงแมวาจะผสมดวยสดสวนทNตNากไดแสดงใหเหนถงศกยภาพในการเพNมอตราสวน EGR สงผลใหลดการปลอยออกไซดของไนโตรเจน ซNงวธการน�ควรมการตดตามเพNมเตมตอไป

เมNอทบทวนเอกสารตางๆแลว พบวาในอนาคตอนใกลของเครNองยนตซไอ จะกลายเปนเครNองยนต HCCI เครNองยนตประเภทน�เปนการรวมตวของหลกการเครNองยนตประเภทเอสไอและซไอ สวนทNดทNสดเขาดวยกนน Nนกคอ ใชขอดดานประสทธภาพเช�อเพลงสงของเครNองยนตซไอ และขอดของไอเสยทNสะอาดของเครNองยนตเอสไอ ในปจจบนมอปสรรคเชงเทคนคในการผลตเครNองยนตประเภท HCCL สาหรบเชงพาณชยเตมรปแบบ สNงสาคญทNสดทNดงดดใจ คอ ควบคมการเผาไหมและชวงการทางานใหไดและเปนทNนาพอใจ ดงน �น เครNองยนต HCCI เหมาะสมทNสดสาหรบการใชงานทNอยกบทN เครNองยนต HCCI ทNเตมเอทานอลเปนเช�อเพลง


กาลงอยในระหวางการศกษาเพNอใชเช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซลในทกสดสวน เอทานอลไรน�า และปรมาณน�าสดสวนตางๆ ในเอทานอลทNมน�า ตวอยางทNมการใชเอทานอลและการเผาไหมแบบ HCCI สรปไดดงน�

� เอทานอลลดการปลอยกาซจากไอเสย ซNงเปนแนวโนมของเครNองยนตซไอ � สดสวนเอทานอลทNใชผสมสงๆ ชวยลดควนและลดการปลอยออกไซดของ ไนโตรเจนไดถงปรมาณนอยทNสด150 � เอทานอลทNมน�าในปรมาณมากถงรอยละ 60 - 70 สามารถใชในเครNองยนต HCCI ได มผลทNชวยลดวงจรชวตการใชพลงงานของเอทานอล174, 185, 186

เอทานอลท �งประเภททNมน�าและไมมน�า มความเปนไปไดมากทNใชงานไดอยางประสบความสาเรจในเครNองยนตซไอ แตแตในทางตรงกนขามการนามาใชงานใหเกดประโยชนอยางเตมทNของเอทานอลในเครNองยนตซไอ ยงไมเขากนกบระบบเช�อเพลงทNมอย


4. บทสรป 4.1 มมมองเชงเทคนค

1. เอทานอลมคณสมบตพเศษทNเปนเอกลกษณ ทNทาใหเปนเช�อเพลงทNดสาหรบเครNองยนตเบนซน แตมคณสมบตจานวนหนNงทNมขอดอยสาหรบทดลองในรถยนต fleet ทNมอย

ก. เอทานอลมคาออกเทนสงและมออกซเจนเปนองคประกอบทาใหไดประสทธภาพพลงงานสง และไอเสยทNปลอยออกมาสะอาดเมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนเบนซนปกต

ข. เมNอมเอทานอลผสมในปรมาณทNมากข�นในน�ามนเบนซน จะไดผลดข�น ค. เช�อเพลงเอทานอลอาจมผลตอปญหาการตดเครNอง แตสามารถงแกไข

เชงเทคนคได ง. โดยเฉพาะในการผสมในปรมาณตNา เอทานอลในน�ามนเบนซนระเหย

จากระบบเช�อเพลงเพNมมากข�นเมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนเบนซนธรรมดา

จ. เอทานอลเปนสารทNมการกดกรอนมากกวาน�ามนเบนซน 2. เอทานอลมคณสมบตจานวนหนNงทNเปนขอดอยในการใชเปนเช�อเพลง

สาหรบเครNองยนตดเซลทNมอยในปจจบน ก. เอทานอลมคาซเทนตNา ไมเหมาะสมกบขอกาหนดตามมาตรฐานของ

น�ามนดเซลในปจจบน ข. จากคณสมบตการตดไฟและจดวาบไฟของเอทานอล ทาใหตองมขอ

ควรระวงเพNมเตมในการใชเพNอใความปลอดภย เมNอเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลปกต

ค. เอทานอลมคาพลงงานคอนขางตNา ในบางกรณทาใหไมสามารถใชไดกบเครNองยนตปจจบน

ง. เช�อเพลงผสมระหวางน�ามนดเซลกบเอทานอล โดยท NวไปแลวจะมปญหาเรNองน�าในเอทานอล


จ. เอทานอลมคณสมบตดานการหลอลNนตNา อาจกอใหเกดความเสยหายแกเครNองยนตได

ฉ. การระเหยของเอทานอล คาดวาจะกอใหเกดปญหาเมNอใชเอทานอลเปนเช�อเพลงในเครNองยนตดเซล

ช. จดออนสวนใหญทNเกดจากการใชเอทานอลในเครNองยนตดเซล สามารถบรรเทาไดดวยการใชสารเตมแตงคณภาพ มขอยกเวนสาหรบคณสมบตการตดไฟหรอจดวาบไฟ ทNจนถงปจจบนน� ยงไมสามารถลดปญหาลงได

ซ. เอทานอลชวยลดการปลอยควนและอนภาคขนาดเลกเมNอใชเช�อเพลงผสมระหวางน�ามนดเซลและเอทานอลเปรยบเทยบกบการใชน�ามนดเซลปกต อยางไรกตามยงตองทาการศกษาเพNมเตมถงขนาดของอนภาคทNปลอยออกมา

ฌ. อตราสวน EGR สามารถปรบใหสงกวาเมNอใชเอทานอลผสมในเช�อเพลงดเซล จงชวยลดการปลอยออกไซดของไนโตรเจน ในไอเสย

3. ถายานยนตไดรบการออกแบบมาสาหรบใชกบเอทานอล ยกตวอยางเชน ยานยนต FFVs ปญหาทNเกNยวของกบคณสมบตของเช�อเพลงดเหมอนวาจะนอยลง � ยานยนต FFVs (ถาม) � รถทNใชเช�อเพลงเอทานอล แสดงถงการใชเทคนคทNดทNสดสาหรบเอทา

นอลในหลายกรณ - ใชไดท �งในเครNองยนตSI และเครNองยนตซไอ - เครNองยนตสามารถปรบเพNมประสทธภาพไดอยางเตมทN เพNอใหเอ

ทานอลมประสทธภาพสงสด - การปนเป�อนน�าไมใชปญหา - สามารถใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบได - ไอเสยทNปลอยออกจากทอไอเสยและไอเสยจากการระเหยสะอาด

กวา


4. ประโยชนของเอทานอลทNไดรบเพNมข�น ตามสดสวนของปรมาณเอทานอลทNใชผสมท �งการใชในน�ามนเบนซน และดเซล

5. ถาไมมการเปลNยนหรอดดแปลงเครNองยนต เช�อเพลงเอทานอลจะใชไดในวงจากดเฉพาะในสดสวนการผสมทNตNาในเช�อเพลงเอทานอลและน�ามนเบนซน ยกเวนในยานยนต FFVs

6. เช�อเพลงผสมระหวางเอทานอลกบน�ามนดเซล ปจจบนมการทดลองใชและประสบความสาเรจในหลายประเทศ

� การใชในรปของการทดสอบแบบ fleet มความเหมาะสม เพราะเช�อเพลงทNใชไมจาเปนตองมคณสมบตทNสอดคลองกบมาตรฐานของตลาด แตยงสามารถใชไดโดยมการแกไขและดดแปลงเครNองยนตเลกนอย

7. ไบโอดเซลมประโยชนในการใชผสมกบเช�อเพลงเอทานอลและน�ามนดเซล � ไบโอดเซลชวยเพNมเสถยรภาพของสารละลาย ไมใหเกดการแยกช �น � ไบโอดเซลชวยเพNมคาซเทนและชวยบรรเทาผลทNเกดจากเอทานอล

ทNมคาซเทนตNา � จานวนเช�อเพลงหมนเวยนนบวาคอนขางสง สาหรบเช�อเพลง

ผสมไบโอดเซลน�ามนดเซลและเอทานอล � คณสมบตการหลอลNนของน�ามนเช�อเพลงเพNมข�นจากการใชไบโอ

ดเซล � เช�อเพลงผสมระหวางไบโอดเซล น�ามนดเซล และเอทานอล ม

คณสมบตทNใกลเคยงกบน�ามนดเซลตามขอกาหนดมาตรฐานน�ามนดเซลทNมอย

8. เอทานอลสามารถใชเปนประโยชนในเช�อเพลงไบโอดเซล � เอทานอลชวยเพNมคณสมบตเช�อเพลงทNอากาศเยนดข�น จงสามารถ

ใชในพ�นทNมภมอากาศเยนได � เอทานอลชวยลดความหนด ซNงในบางกรณเปนปญหาสาหรบไบโอ

ดเซล


� เอทานอลชวยใหไอเสยทNปลอยออกมามความสะอาด 9. เอทานอลสามารถใชทดแทนสารทNมอนตรายตอสขภาพ เชน MTBE

ETBE และ Aromatics 10. เอทานอลสามารถใชงานไดกบเครNองยนตในปจจบนทNมแนวโนมการ

พฒนาตลอดจนเทคนคการเผาไหมทNมความกาวหนาสง 11. การจดเกบ การกระจาย และการขนสง มความแตกตางจากน�ามนดเซล

และน�ามนเบนซน จงจาเปนตองมวธการพเศษสาหรบเรNองเหลาน� � โดยเฉพาะอยางยNงการขนสงชวงระยะทางไกลเปนปญหาเนNองจาก

เช�อเพลงทNมเอทานอลเปนสวนผสมไมสามารถสบผานทอทNมอยได 12. ถาหากมการผสมเอทานอลในสดสวนทNสงจะไมสามารถใชในรถรนเกาได

� ปญหาอาจเกดข�นได เชน ประสทธภาพของเครNองยนตตN าหรอลมเหลว เกดการสกหรอและการกดกรอนมากเกนไปรวมถงมการปลอยสารระเหยสง จงไมนาเปนประโยชนทNจะใชเอทานอลในรถรนเกา

13. มศกยภาพอยางมนยสาคญในการลดการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด สาหรบการใชเอทานอลทNมน�าเปนองคประกอบทNไดมาจากกรรมวธการผลต

4.2 มมองดานอ�นๆ

1. ขณะทNการพNงพาการใชเช�อเพลงจากฟอสซลมปรมาณลด เนNองจากการนาเอทานอลมาใชในยานยนต แตยงมขอกงขาในบางกรณในเรNองการลดการปลอยกาซเรอนกระจก

2. ศกยภาพของเอทานอลในการลดการปลอยกาซเรอนกระจกข�นอยกบกระบวนการผลตเปนอยางมาก รวมถงการเลอกพชสาหรบใชเปนวตถดบ � ยงมพลงงานจากฟอสซลจานวนไมนอยทNตองใชในการผลตเอทา

นอล


� ลดการปลอยกาซไนตรสออกไซด (N2O) มศกยภาพในการลดการปลอยกาซเรอนกระจกการปลอยกาซคารบอนไดออกไซด เปนประเดนปญหารายแรงเมNอมการจดเตรยมพ�นทNในการปลกวตถดบเพNอผลตเอทานอล

3. มความกงวลเกดข�นในเรNองของความย Nงยนในการผลตเอทานอล � มแนวโนมทNเกดความขดแยงกบภาคบรโภคชวมวลอNนๆ เชน ในภาคการผลตอาหาร � ประเดนทNสาคญ เชนศกยภาพของการลดกาซเรอนกระจกยงไมมการประเมน � ประเดนการใชพ�นทNดน เชน การใชน�าและมลพษ การทาลายถNนทNอยอาศยธรรมชาตทNมคณคา

4. การพฒนาเอทานอลรนทNสองดเหมอนจะเปนทางออกสาหรบประเดนทNกลาวมา

5. เอทานอลเปนสวนสาคญทNชวยลดการปลอย anthropogenic GHG 6. ดวยการใชวธการผลตอยางบรณาการ เชน เช�อเพลง อาหารสตว การ

ผลตไฟฟากาลงรวม ทาใหไดผลประโยชนรวมกน 7. วธการจบและการกกเกบคารบอน สามารถนามาใชในการผลตเอทานอล

และสามารถลดปรมาณกาซคารบอนไดออกไซด ท �งหมดทNปลอยสบรรยากาศได


5. เอกสารอางอง 1) The International Energy Agency, IEA, ‘Biofuels for Transport – An

International Perspective’, 2004, http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2004/biofuels2004.pdf

2) Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC, ‘Climate Change 2007: Synthesis Report – Summary for Policymakers’, 2007, http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr.pdf

3) Douglas Durante, Matt Miltenberger, ‘Issue brief: Net Energy Balance of Ethanol Production’, 2004, www.ethanolacrossamerica.net/04CFDC-003_IssueBrief.pdf

4) Karsten Hedegaard Jensen, Kathrine Anker Thyø, ‘2nd generation bioethanol for transport: The IBUS concept’, 2007, www.man.dtu.dk/upload/institutter/ipl/publ/2.gen%20bioethanol_for_transport_report.pdf

5) Jaclyn Fichera, Jeff Kueter, ‘Considering Brazil’s Energy Independence’, 2006, www.marshall.org/pdf/materials/455.pdf

6) Rise, Research Institute for Sustainable Energy, http://www.rise.org.au/info/Res/biomass/ethanol002.JPG

7) Thomsen M.H., Hauggaard Nielsen and more, ‘Sustainable bioethanol production combining biorefinery principles and intercropping strategies’, 2007, http://www.risoe.dk/rispubl/reports/ris-r-1608_94-105.pdf

8) ARIC's Atmosphere, Climate & Environment Information Programme website, http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Sustainability/Older/Brundtland_Report.html

9) Michael Wang, ‘The Debate on Energy and Greenhouse gas Emission Impacts of Fuel Ethanol’, 2005, www.transportation.anl.gov/pdfs/TA/347.pdf

10) David D. Reed, ‘Michigan Tech’s Wood to Wheels Initiative’, 2007, www.brdisolutions.com/Site%20Docs/TAC%20Meeting%20September%2010-11,%202007/W2W%208-30-2007.pdf


11) Crews TE and Peoples MB, ‘Legume versus fertilizer sources of nitrogen:ecological tradeoffs and human needs. Agr. Ecosyst. Environ.’, 2004, http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167880903003402

12) University of Nebraska-Lincoln, ‘Biofuel: Major Net Energy Gain From Switchgrass-based Ethanol’, ScienceDaily, Jan. 14, 2008, http://www.sciencedaily.com/releases/2008/01/080109110629.htm

13) Roger A. Samson, Joseph A. Omielan, ‘Switchgrass a Potential Biomass Energy Crop for Ethanol Production’, year unknown

14) Andrew Chiasson, Geo-Heat Center, ‘GEOTHERMAL ENERGY UTILIZATION IN ETHANOL PRODUCTION’, 2007

15) Hans Larsen, Leif Sønderberg Petersen,‘Risoe Energy Report 6’, 2007 16) The IEA, ’IEA Bioenergy: Potential Contribution of Bioenergy to the World's

Future Energy Demand’, September 2007 17) Personal Interview with Professor Birgitte Ahring, The Technical University

of Denmark, 2007 18) Personal Interview with Professor Claus Feldby, Danish Royal Veterinary

and Agricultural University, 2007 19) BioGasol ApS - Technical University of Denmark, August 11th 2008,

http://www.biogasol.dk/2me2.htm 20) Jan Bach Kristensen, ‘Lignocellulosic bioethanol - close to commercial

reality’, year unknown, www.siliconvalley.um.dk/.../A61D6D1C-67E2-4226-8CD0-C5E28A15237B/0/JanBachKristensen_013007_BiofuelTech.pdf

21) Article on United Nations International Panel on Climate Changes at Wikipedia, Nov 2007, www.wikipedia.com

22) Eric D. Larson, Presentation ‘Lifecycle Analyses of GHG Impacts of Biofuels for Transport’, 7 March 2006

23) Math Pro Inc., ‘THE NET ENERGY VALUE OF CORN ETHANOL: IS IT POSITIVE OR NEGATIVE?’, November 2005, http://www.mathproinc.com/pdf/2.1.6_Ethanol_NEV_Comparison.pdf


24) Richard Doornbosch and Ronald Steenblik, ‘BIOFUELS: IS THE CURE WORSE THAN THE DISEASE?’, September 2007

25) Michael Wang, ‘Energy and Greenhouse Gas Emissions Impacts of Fuel Ethanol’, 2005, www.anl.gov/Media_Center/News/2005/NCGA_Ethanol_Meeting_050823.ppt

26) Katie Bolcar, ‘Expanding the Life Cycle Analysis Boundaries for Corn-based Ethanol to Include Land-Use Change: Implications for Greenhouse Gas Emissions’, 2007

27) R. Edwards et al. ’WELL-TO-WHEELS ANALYSIS OF FUTURE AUTOMOTIVE FUELS AND POWERTRAINS IN THE EUROPEAN CONTEXT’, 2006

28) Michael Wang, ’An Update of Energy and Greenhouse Emission Impacts of Fuel Ethanol’, 2005, http://www.ethanol-gec.org/netenergy/UpdateEnergyGreenhouse.pdf

29) Zoe Corbyn, ’Biofuels could boost global warming, finds study’, 2007, Chemistry World, http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2007/September/21090701.asp

30) U.S. Department of Energy, Approved by Stephen Goguen, ‘Progress Report for Fuels Technologies’, 2005, http://www1.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/pdfs/program/2005_fuels_technologies.pdf

31) D. L. Flowers, J. Martinez-Frias, F. Espinosa-Loza, R. Dibble, M. Kristic, A. Bining, Nick Killingsworth, ‘Development and Testing of a 6-Cylinder HCCI Engine for Distributed Generation’, 2005, http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/878600-WSanYt/878600.PDF

32) Daniel L. Flowers and Salvador M. Aceves - Lawrence Livermore National Laboratory, Joel Martinez Frias - University of California, Merced, ‘Improving Ethanol Life Cycle Energy Efficiency by Direct Utilization of Wet Ethanol in HCCI Engines’, 2007, SAE 2007-01-1867


33) Rural Industries Research and Development Corporation, 2007, ‘Biofuels in Australia - an overview of issues and prospects’, www.rirdc.gov.au/fullreports/index.html

34) European Biomass Association, ‘AEBIOM answers to Commission’s consultation on transportation biofuels’, 2007

35) OUTLOOK FOR BIOFUELS, ADVANCED MOTOR FUELS AND NEW VEHICLES, IEA Advanced Motor Fuels, 2007.

36) The Oil Drum, ‘Peak Oil Update - October 2006: Production Forecasts and EIA Oil Production Numbers http://www.theoildrum.com/story/2006/10/3/104458/751

37) Monique Hoogwijk, ’THE POTENTIAL OF BIOMASS ENERGY UNDER FOUR LAND-USE SCENARIOS PART B: EXPLORATION OF REGIONAL AND GLOBAL COST-SUPPLY CURVES’, 2004, www.bioenergytrade.org/t40reportspapers/otherreportspublications/potentialofbiomassbymhoogwijk032004

38) Reid Detchon, United Nations Foundation, ‘Biofuels FAQ’, 2007 39) Simon Johnson, International Monetary Fund, Finance and Development,

Issue December 2007 Vol. 44 no.4,’ The (Food) Price of Success’, 2007, http://www.imf.org/external/pubs/ft/fandd/2007/12/straight.htm

40) Martinez-Frias et al., ‘Improving Ethanol Life Cycle Energy Efficiency by Direct Utilization of Wet Ethanol in HCCI Engines’, ASME 2007

41) The U.S. Department of Energy, webpage for the Department of Energy's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, http://www.eere.energy.gov/afdc/altfuel/fuel_properties.html

42) Alan Rae, CEO O2Diesel, ’Kanataka Bus Fleet Switching to Ethanol-Diesel Blend’, website of Green Car Congress, Jan. 2007

43) Website of Scania, ’World premiere for Scania’s first ethanol-powered trucks - rapid transition to sustainable urban transport’, 2008, http://www.scania.com/news/press_releases/2008/q2/n08013en.asp


44) Gerdes et al., ’Miscibility of Ethanol in Diesel Fuels’, Ind.Eng.Chem.Res, 2001

45) de Doz, ‘Liquid-liquid equilibria of water + ethanol + reformate’, Fluid Phase Equilibria 2005

46) Letcher, ‘Ternary phase diagrams for gasoline-water-alcohol mixtures’, journal ‘Fuel’, vol.65, 1986

47) Castro et al, ‘Flexible Ethanol Otto Engine Management System’, SAE tech paper no.942400, 1994

48) Owen, ‘Automotive Fuels Handbook’, p.419, SAE, 1995 49) Hansen, ‘Ethanol-diesel fuel blends – a review’, Bio resource Technology,

2005 50) Zhang et al., ’Preparation and emission characteristics of ethanol-diesel fuel

blends’, 2004, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15559814 51) Galen J. Suppes, ’PAST MISTAKES AND FUTURE OPPORTUNITIES OF

ETHANOL IN DIESEL’, year 2000(?) 52) G Nagarajan, A N Rao, T R Jagadeesan and S Renganarayanan Institute

for Energy Studies, Anna University – Chennai, ’Review of Ethanol in Compression Ignition Engine’, year 1997 (?), http://saeindia.org/saeconference/ethanolreview.htm

53) E. Eugene Ecklund, Richard L. Bechtold, Thomas J. Timbario, Peter W. McCallum, ‘State-of-the-Art Report on the Use of Alcohols in Diesel Engines’, 1984, SAE 840118

54) McCormick, R, ’ Advanced Petroleum Based Fuels Program and Renewable Diesel Program’, 2001

55) D. Chiaramonti, G. Tondi, ‘Stationary Applications of Liquid Biofuels’, 2003 56) R. H. Vaivads, ’Flammability Tests of Alcohol/Gasoline Vapors’, SAE

950401, 1995 57) Letter by Neelie Kroes, subject ’Tax exemptions on biofuels for transport’,

European Commision, 2006,


http://ec.europa.eu/comm/competition/state_aid/register/ii/doc/N-652-2006-WLWL-en%2022.03.2006.pdf

58) De-gang Li, Huang Zhen, Lu Xingcai, Zhang Wu-gao, Yang Jian-guang, ‘Physico-chemical properties of ethanol–diesel blend fuel and its effect on performance and emissions of diesel engines’, 2004

59) L.R. Waterland, S. Venkatesh, and S. Unnasch, NREL, ‘Safety and Performance Assessment of Ethanol/Diesel Blends (E-Diesel)’, 2003

60) Robert L. McCormick and Richard Parish - National Renewable Energy Laboratory, ‘Milestone Report: Technical Barriers to the Use of Ethanol in Diesel Fuel’, 2001

61) Takashi Tsunooka, Yohei Hosokawa, Shintaro Utsumi, Takashi Kawai, Yukihiro Sonoda - Toyota Motor Corp., ‘High Concentration Ethanol Effect on SI Engine Cold Startability’, SAE 2007-01-2036, 2007

62) Lew Fulton and Tom Howes- International Energy Agency, ‘Biofuels for Transport’, 2004

63) Orbital Engine Company, ‘Market Barriers to the Uptake of Biofuels Study: Testing Gasoline Containing 20% Ethanol (E20)’, 2004

64) Dumont 2007, ‘Controlling Induction System Deposits in Flexible Fuel Vehicles (FFV) Operating on E85’, SAE tech paper 2007-01-4071, 2007

65) Orbital Engine Company, ’A Literature Review Based Assessment on the Impacts of a 20% Ethanol Gasoline Fuel Blend on the Australian Vehicle Fleet’. Report to Environment Australia, 2002

66) Bruce Jones, Gary Mead, Paul Steevens, and Mike Timanus, ’The Effects of E20 on Metals Used in Automotive Fuel System Components’, 2008

67) The State of Minnesota and the Renewable Fuels Association, ’E20: The Feasibility of 20 Percent Ethanol Blends by Volume as a Motor Fuel’, year unknown

68) The website of the Australian Federal Chamber of Automotive Industries (FCAI), http://www.fcai.com.au, 2008


69) ADAC website, http://www.adac.de, 2008 70) Edward L. Kane et al., ’Refinement of a Dedicated E85 1999 Silverado

With Emphasis on Cold Start and Cold Drivability’, SAE 2001-01-0679, 2001

71) Chandler et al., ’Final Results From the State of Ohio Ethanol-Fueled, Light-Duty Fleet Deployment Project, SAE technical paper 982531, 1998

72) Vicentini, ‘Rating the Performance of Brazilian Flex Fuel Vehicles’, SAE tech paper 2005-01-2206, 2005

73) Giroldo et al., ‘Development of 1.6L Flex Fuel Engine for the Brazilian Market’, SAE tech paper 2005-01-4130

74) Paul E. Kapus, Alois Fuerhapter, H. Fuchs, Guenter K. Fraidl - AVL LIST GmbH, ‘Ethanol Direct Injection on Turbocharged SI Engines - Potential and Challenges’, SAE 2007-01-1408, 2007

75) Simon Brewster - Orbital Corp. Ltd., ‘Initial Development of a Turbo-charged Direct Injection E100 Combustion System’, SAE 2007-01-3625, 2007

76) Mauro Berti Giroldo, William Makant, Edward Werninghaus, Eugenio P. D. Coelho - Ford Motor Company Brazil Ltda., ‘Development of 1.6L Flex Fuel Engine for Brazilian Market’, SAE 2005-01-4130, 2005

77) Matthew J. Brusstar - US Environmental Protection Agency et al., ‘High Efficiency and Low Emissions From a Port-Injected Engine With Neat Alcohol Fuels’, SAE 2002-01-2743, 2002

78) David P. Gardiner - Nexum Research Corp. et al. ‘Improving the Fuel Efficiency of Light-Duty Ethanol Vehicles--An Engine Dynamometer Study of Dedicated Engine Strategies’, SAE 1999-01-3568, 1999

79) Green Car Congress, ‘ Figuring Out How to Absorb 36B Gallons of Biofuel’, 2008, http://www.greencarcongress.com/2008/02/figuring-out-ho.html


80) J.Guilherme Coelho Baeta - Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG et al. ‘Optimization Performance of Multi-Fuel Spark Ignition Engine Using a Turbocharging System’, SAE 2006-01-2641, 2006

81) J. W. G. Turner - Lotus Engineering et al., ‘Alcohol-Based Fuels in High Performance Engines’, 2007, SAE 2007-01-0056

82) Jeuland, N.: “Potentiality of Ethanol as a Fuel for Dedicated Engine”, Oil and Gas Science and Technology, vol.59, 2004

83) Simon Brewster - Orbital Corporation Ltd. et al., ‘The Effect of E100 Water Content on High-Load Performance of a Spray Guide Direct Injection Boosted Engine’, SAE 2007-01-2648, 2007

84) Website of HE-Blends, http://www.heblends.com/, 2008-09-22 85) Brusstar, ’High Efficiency with Future Alcohol Fuels in a Stoichiometric

Medium Duty Spark Ignition Engine’, SAE 2007-01-3993, 2007 86) Dr S.M. Shahed- Honeywell / Garrett Engine Boosting Systems, ‘Gasoline

Engine Downsizing and Boosting for CO2 Emission Reduction’, year unknown

87) Janek Magnusson, ’An investigation of Maximum Brake Torque Timing based on Ionization Current Feedback Master’s thesis performed in Vehicular Systems’, Dept. of Electrical Engineering at Linköping University, 2007 , www.diva-portal.org/diva/getDocument?urn_nbn_se_liu_diva-9506-1__fulltext.pdf

88) Brusstar, ’Ethanol-Gasoline Blends: Fuel Economy and Emissions Benefits’, presentation, 2003

89) L. Bromberg et al.- MIT, ‘CALCULATIONS OF KNOCK SUPPRESSION IN HIGHLY TURBOCHARGED GASOLINE/ETHANOL ENGINES USING DIRECT ETHANOL INJECTION, 2006

90) Koichi Nakata - Toyota Motor Corp. et al. ‘The Impact of RON on SI Engine Thermal Efficiency’, 2007,SAE 2007-01-2007


91) Matthew Brusstar and Marco Bakenhus, ‘ECONOMICAL, HIGH-EFFICIENCY ENGINE TECHNOLOGIES FOR ALCOHOL FUELS’, year unknown

92) Green car Congress, ‘Mercedes-Benz Introduces the Mixed-Mode DiesOtto Engine in the F 700 Research Car’,2007, http://www.greencarcongress.com/2007/09/mercedes-benz-i.html

93) Green car Congress, ‘Mercedes-Benz Presents the Combined SI-CAI “DiesOtto” Concept Engine’, 2007, http://www.greencarcongress.com/2007/07/mercedes-benz-p.html

94) EFFECT OF FUEL PROPERTIES ON CAI/HCCI COMBUSTION AND EMISSION IN A 4-STROKE GASOLINE ENGINE, K. Man, H. Zhao, Tom Ma, A. J. Oakley, 2004

95) World Car Fan, ‘GM Develops New HCCI Combustion Technology’, 2007, http://www.worldcarfans.com/9070827.006/gm-develops-new-hcci-combustion-technology

96) BNET, Jeremy Glunt, ‘VW unveils plans for HCCI-like combustion system’, 2003, http://findarticles.com/p/articles/mi_m0CYH/is_11_7/ai_104634561

97) Steve Mcarragher - Shell Global Solutions (UK) et al., ‘Concawe/Gfc Study on Gasoline Volatility and Ethanol Effects on Hot and Cold Weather Driveability of Modern European Vehicles’, SAE 2004-01-2002, 2004

98) Markel, US National Renewable Energy Laboratory, ‘Modelling and Cold Start in Alcohol-Fuelled Engines’, 1998

99) CRC Report 2006 ’Summary of the Study of E85 Fuel in the USA 2006’, Coordinating Research Council Report no. E-79, 2006

100) Stanglmaier et al., ‘Condensation of Fuel on Combustion Chamber Surfaces as a Mechanism for Increased HC Emissions from SI

Engines During Cold Start’, SAE Technical Paper 972884, 1997 101) Gregory W. Davis - Kettering University et al., ‘The Effect of a Multiple

Spark Discharge Ignition System and Spark Plug Electrode


Configuration on Cold Starting of a Dedicated E85-Fueled Vehicle’, SAE 1999-01-2664, 1999

102) Craig D. Marriott - GM Powertrain et al., ‘Development of a Naturally Aspirated Spark Ignition Direct Injected Flex-Fuel Engine’, 2008, SAE

2008-01-0319 103) Nelson Ricardo Silva - Fiat Automoveis SA, José Ricardo Sodré -

Pontificia Univ. Catolica MG, ‘Using Additive to Improve Cold Start in Ethanol-Fuelled Vehicles’, SAE 2000-01-1217, 2000

104) Jason Ku et al., ‘Conversion of a 1999 Silverado to Dedicated E85 With Emphasis on Cold Start and Cold Driveability’, SAE 2000-01-0590, 2000

105) Troels Johansen, ’A Strategy for the Use of High Ethanol Content Fuel Blends in Denmark and Similar Climates’, unpublished thesis, The Technical University of Denmark, 2008

106) Technology Brief, Dave Benson,Steve Burch and John Biel, ‘Keeping the Heat on Cold-Start Emissions’, year unknown, http://www.nrel.gov/vehiclesandfuels/energystorage/pdfs/techbr.pdf

107) Ray Kearney, The University of Sydney, ‘Health Impacts of Traffic Pollution:A Case of Mandating Ethanol’, 2006

108) Clean Fuels Development Coalition, ‘The Ethanol Fact Book: A Compilation of Information About Fuel Ethanol, 2007

109) Biofuels Taskforce, ’Report of the Biofuels Taskforce to the Prime Minister’, 2005

110) Gary Z. Whitten and Smog Reyes, ‘AIR QUALITY AND ETHANOL IN GASOLINE’, 2004

111) US Environmental Protection Agency, ‘Reformulated Gas’, 2008, http://www.epa.gov/OMSWWW/rfg.htm

112) Brett Husley and Brooke Coleman, ‘Clearing the air with ethanol: A review of the real world impact from fuels blended with ethanol’, 2006


113) Frank Rosillo-Calle and Luis A.B. Cortez, ‘Towards ProAlcool II:A review of the the Brazilian Bioethanol Programme’, 1998

114) Teixeira Coelho et al., ‘BRAZILIAN SUGARCANE ETHANOL: LESSONS LEARNED’, 2005

115) James Winebrake, Dongquan He, and Michael Wang, ’Fuel-Cycle Emissions for Conventional and Alternative Fuel Vehicles: An Assessment of Air Toxics’, 2000

116) Report prepared for COMEAP – the Department of Health Committee on the Medical Effects of Air Pollutants, ’Report on the Health Effects of Aldehydes in Ambient Air’, year unknown

117) C. Hammel-Smith, J. Fang, M. Powders, and J. Aabakken, ’Issues Associated with the Use of Higher Ethanol Blends (E17-E24)’, 2002

118) K. Kelly, L. Eudy, and T. Coburn, ’Light-Duty Alternative Fuel Vehicles: Federal Test Procedure Emissions Results’, 1999, http://www.nrel.gov/docs/fy99osti/25818.pdf

119) M. Maheshwari - Indian Oil Corporation Ltd. et al., ‘Indian Experience With the Use of Ethanol-Gasoline Blends on Two Wheelers and Passenger Cars’, 2004, SAE 2004-28-0086

120) Orbital Engine Company, ‘A Literature Review Based Assessment on the Impacts of a 20% Ethanol Gasoline Fuel Blend on the Australian Vehicle Fleet’, 2002

121) Hakan Sandquist, Maria Karlsson, Ingemar Denbratt - Chalmers Univ. of Technology, ‘Influence of Ethanol Content in Gasoline on Speciated Emissions From a Direct-Injection Stratified Charge SI Engine’, 2001, SAE 2001-01-1206

122) Kevin Cullen- GMPT Engineering, ‘Fuel Economy & Emissions:Ethanol Blends vs Gasoline’, 2007


123) Alvydas Pikūnas et al., ‘INFLUENCE OF COMPOSITION OF GASOLINE – ETHANOL BLENDS ON PARAMETERS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES’, 2003

124) Fuels and Lubricants Committee, Japan Automobile Manufacturers Association, ‘METI’s Conformity Test for Ethanol Blend Gasoline’, 2006

125) Kenneth Kelly et al., ‘Light-Duty Vehicle Program Emissions Results (Interim Results from Alternative Fuel OEM Vehicles)’, year unknown

126) Apace Research Ltd., ’Intensive Field Trial of Ethanol/Petrol Blend in Vehicles’, 1998

127) Mark Z. Jacobson, ‘Effects of Ethanol (E85) Versus Gasoline Vehicles on Cancer and Mortality in the United States’, 2007

128) Chandra Prakash, ‘Use of Higher than 10 volume percent Ethanol/Gasoline Blends In Gasoline Powered Vehicles’, 1998

129) Anne PRIEUR-VERNAT et al., ‘Biofuels and their Environmental Performance’, 2007, Panaroma

130) Thomas D. Durbin et al., ‘Effects of Ethanol and Volatility Parameters on Exhaust Emissions’, 2006

131) J. Wayne Boulton et al., ‘Modelling the Effects of E10 Fuels in Canada’, year unknown

132) Deniz Karman, ‘Ethanol fuelled motor vehicle emissions: A literature review’, 2003

133) Richard Kassel, ‘An Environmental Perspective: EPA’s RFS Proposal’, 2006

134) French, R., ’Phase equilibria of ethanol fuel blends.’, Fluid phase equilibria 228, 27-40, Elsevier Science, 2005

135) Harold M. Haskew et al., ‘FUEL PERMEATION FROM AUTOMOTIVE SYSTEMS: E0, E6, E10, E20 and E85’, CRC E-65-3, 2006

136) Matt Solomon, NESCAUM, ’Evaporative Emission Impacts of Ethanol in Gasoline’, 2006


137) CONCAWE / EUCAR / JRC Joint Programme, ‘Effect of ethanol on evaporative emissions’, year unknown

138) Swedish Road Administration, ’Evaporative emissions related to blending ethanol into petrol’, Vägverket, 2006-04-03, 2006

139) G. Martini et al., ‘Effects of gasoline vapour pressure and ethanol content on evaporative emissions from modern cars’, 2007

140) Herman & Associates, ‘2003 MOTORCYCLE MANUFACTURER FUEL RECOMMENDATIONS’, http://www.ethanolrfa.org/objects/pdf/2003motorcycles.pdf

141) Brochure, http://www.ksgrains.com/ethanol/E-10_SmEngines.pdf 142) Somneuk Jaroonjitsathian - PTT Public Company Limited (Thailand) et al.,

‘Investigation of 2-Wheeler Performance, Emissions, Driveability and Durability: Effect of Ethanol-Blended Gasoline’, 2007, SAE 2007-01-2034

143) Jesper Schramm et al., ‘Emissions from Moped Fuelled by Gasoline/Ethanol Mixtures’, year unknown

144) Keshav S. Varde, ‘Control of Exhaust Emissions from Small Engines Using E-10 and E-85 Fuels’, 2002

145) Liguang Li - Shanghai Jiao Tong Univ. et al., ‘Combustion and Emissions of Ethanol Fuel (E100) in a Small SI Engine’, 2003, SAE 2003-01-3262

146) Henrik Simonsen, J. Chomiak - Chalmers Univ. of Technology, ‘Testing and Evaluation of Ignition Improvers for Ethanol in a Di Diesel Engine’,1995, SAE 952512

147) Bang-Quan He - Tsing Hua Univ. et al., ‘Study on Combustion and Emission Characteristics of Diesel Engines Using Ethanol-Blended Diesel Fuels’, 2003, SAE 2003-01-0762

148) Ali Mohammadi - Kyoto Univ. et al. ‘Fuel Injection Strategy for Clean Diesel Engine Using Ethanol Blended Diesel Fuel’, 2005, SAE 2005-01-1725


149) D. Chiaramonti and G. Tondi, ‘Stationary Applications of Liquid Biofuels’, 2003

150) He Bang-quan, Jian-Xin Wang - Tsing Hua Univ., Xiao-Guang Yan - Tsing Hua Univ., ‘Homogeneous Charge Combustion and Emissions of Ethanol Ignited By Pilot Diesel on Diesel Engines’, SAE 2004-01-0094, 2004

151) E. U. Ubong - Helsinki University of Technology, ‘Development of An Ethanol Di Spark Assisted Diesel Engine (Sade)’, SAE 901567, 1990

152) E.A. Ajav, Bachchan Singh and T.K. Bhattacharya, ‘Thermal balance of a single cylinder diesel engine operating on alternative fuels’, 2000

153) Lu Xing-cai, Yang Jian-guang, Zhang Wu-gao and Huang Zhen, ‘Effect of cetane number improver on heat release rate and emissions of high speed diesel engine fueled with ethanol–diesel blend fuel’, 2004

154) C.D. Rakopoulos , K.A. Antonopoulos, D.C. Rakopoulos, ‘Experimental heat release analysis and emissions of a HSDI diesel engine fueled with ethanol–diesel fuel blends’, 2007

155) M P Ashok and C G Saravanan, ’The performance and emission characteristics of emulsified fuel in a direct injection diesel engine’, 2006

156) Keith C. Corkwell, Mitchell M. Jackson, Daniel T. Daly - The Lubrizol Corp., ‘Review of Exhaust Emissions of Compression Ignition Engines Operating on E Diesel Fuel Blends’, SAE 2003-01-3283, 2003

157) Ozer Can, Ismet Celikten and Nazım Usta, ‘Effects of ethanol addition on performance and emissions of a turbocharged indirect injection Diesel engine running at different injection pressures’, 2004

158) Hwanam Kim, Byungchul Choi, Seongho Park and Yong-Kil Kim, ‘Engine Performance and Emission Characteristics of CRDI Diesel Engine Equipped with WCC and DOC Using Ethanol Blended Diesel Fuel’, year unknown


159) Hu Chen , Shi-Jin Shuai and Jian-Xin Wang, ‘Study on combustion characteristics and PM emission of diesel engines using ester–ethanol–diesel blended fuels’, 2007

160) Ali Mohammadi - Kyoto Univ. et al., ‘Implementation of Ethanol Diesel Blend Fuels in PCCI Combustion’, SAE 2005-01-3712, 2005

161) The websit of the Australian Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts, http://www.environment.gov.au/settlements/transport/comparison/pubs/2ch7.pdf

162) Päivi Aakko, Nils-Olof Nylund, ‘TECHNICAL VIEW ON BIOFUELS FOR TRANSPORTATION – FOCUS ON ETHANOL END-USE ASPECTS ’, 2004

163) FERNANDO, S., ‘PHASE BEHAVIOR OF THE ETHANOL-BIODIESEL-DIESEL MIC’, 2005

164) Apanee Luengnaruemitchai et al., ‘Solubility of a diesel–biodiesel–ethanol blend, its fuel properties, and its emission characteristics from diesel engine’, 2007

165) Hong He et al., ‘Emission reduction potential of using ethanol–biodiesel–diesel fuel blend on a heavy-duty diesel engine’, 2006

166) S. Fernando et al., ’Development of a Novel Biofuel Blend Using Ethanol-Biodiesel-Diesel Microemulsions: EB-Diesel’, 2004

167) D.I. Jordanov et al., ‘study on the performance characteristics of mixtures of biodiesel, conventional diesel and ethanol’, 2007

168) Atsushi Fujibe - Kitami Institute of Technology et al., ‘The Cold Flow Performance and the Combustion Characteristics with Ethanol Blended Biodiesel Fuel’, SAE 2005-01-3707, 2005

169) Yusuf Ali & M. A. Hanna, ‘PHYSICAL PROPERTIES OF TALLOW ESTER AND DIESEL FUEL BLENDS’, 1994


170) The website of O2-diesel, E-mission, ‘Largest O2Diesel fleet set to roll in India’, 2007, www.o2diesel.com

171) U.S. Department of Energy, Office of Energy Effiency and Renewable Energy, Alternative Fuels Data Center, http://www.eere.energy.gov

172) Nils-Olof Nylund & Päivi Aakko/TEC, Seppo Niemi & Tommi Paanu/Turku Polytechnic, Rolf Berg/Befri Konsult, IEA ADVANCED MOTOR FUELS, ‘ALCOHOLS/ETHERS AS OXYGENATES IN DIESEL FUEL: PROPERTIES OF BLENDED FUELS AND EVALUATION OF PRACTICAL EXPERIENCES’, 2005

173) Website of Scania, www.scania.com 174) Steven Beyerlein et al., ‘HOMOGENEOUS CHARGE COMBUSTION OF

AQUEOUS ETHANOL’, 2001, http://ntl.bts.gov/lib/11000/11000/11056/KLK316.pdf

175) Jiang Lu, Andrew A. Pouring - Sonex Research, Inc., ‘Development of a New Concept Piston for Alcohol Fuel Use in a Ci Engine’,1996, SAE 961078

176) CERC-Chalmers University of Technology, ‘Annual Report 1998’, 1998 177) Praveen Kumar, ’USE OF ETHANOL IN COMPRESSION IGNITION

ENGINE’, year unknown 178) T K Bhattacharya, T N Mishra, ’Studies on Feasibility of using Lower Proof

Ethanol-diesel Blends as Fuel for Compression Ignition Engines’, http://www.ieindia.org/publish/ag/1203/dec03ag6.pdf , Oct 2007

179) The website of The Environmental Information System (ENVIS), the Ministry of Environment and Forests (MoEF), Government of India, ’Pollution control technology’, http://www.terienvis.nic.in , accessed 2007

180) Scania, ‘Royal message: Scania ethanol buses to be tested in Brazil’, 2007, http://www.scania.com/news/Press_releases/2007/Q3/N07053EN.asp


181) Kent Nord - Luleå University of Technology et al., ‘Particulate Emissions From An Ethanol-Fueled, Heavy-Duty Diesel Engine Equipped With Egr, Catalyst and Dpf’, SAE 2004-01-1987, 2004

182) JOSÉ CANGA RODRÍGUEZ, AKNO ZOBEL, ‘LIFE CYCLE ASSESSMENT OF WOOD-BASED ETHANOL-DIESEL BLENDS (E-DIESEL)’, 2003

183) JOHN BORTOLUSSI, Chief Technical Officer Cummins, ‘Diesohol – Comments to Discussion Paper May 2004’, 2004

184) M. Abu-Qudais, O. Haddad and M. Qudaisat, ‘The effect of alcohol fumigation on diesel engine performance and emissions’, 2000

185) Lawrence Livermore National Laborartory, D. L. Flowers, J. Martinez-Frias, F. Espinosa-Loza, R. Dibble, M. Kristic, A. Bining, Nick Killingsworth , ‘Development and Testing of a 6-Cylinder HCCI Engine for Distributed Generation’, 2005, http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/878600-WSanYt/878600.PDF

186) Daniel L. Flowers, Salvador M. Aceves, Joel Martinez Frias , ‘Improving Ethanol Life Cycle Energy Efficiency by Direct Utilization of Wet Ethanol in HCCI Engines’, SAE 2007-01-1867, 2007

187) Assessement of the Operation of Vehicles in the Australian Fleet on Ethanol Blend Fuels Report to the Department of the Environment and Water Resources by Orbital Australia February 2007. http://www.environment.gov.au/atmosphere/fuelquality/standards/ethanol/index.html

188) Evalutating the Health Impacts of Ethanol Blend Petrol. – Report to the Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts June 2008, http:// www.environment.gov.au/atmosphere/fuel quality/publications/ethanol-health-impacts.html.

:'; $!<;= ��@�� EF��C��#��@�� %��#�� G�� <� �!�� !�� 114 @<��I�� J�� A�� C��@��KL� @��M@��@�� #��<%A�� 12120 ��: 02-564-650 ��: 02-564-6501-5 http://www.nstda.or.th, http://www.mtec.or.th

Ethanol as Fuel for Road Transportation ˘ˇˆ˙ ˝˛˚˜ ˙ … · 2017-10-25 · CAI Controlled...

Documents

Transcript of Ethanol as Fuel for Road Transportation ˘ˇˆ˙ ˝˛˚˜ ˙ … · 2017-10-25 · CAI Controlled...