the 2nd vegoil project

Pflanzenöl, die Alternative zu Erdöl und Gas?
Pflanzenöl in der Landwirtschaft
Thomas Kaiser
Gesellschafter der
Vereinigten Werkstätten
für Pflanzenöltechnologie
Josephsplatz 3, 80798 München
www.vwp-europe.com; [email protected]
Pflanzenölkreislauf
Tropische Stürme 2005
Schwankungen der mittleren Temperatur
auf der Nordhalbkugel
Temperaturentwicklung der letzten 1000 Jahre
U.S. Ölverbrauch / -produktion
Quelle: National Geographic,
June 2004
Weltweite Ölproduktion
Reserven in Milliarden Barrel
Der Preis eines Schnitzels
Quelle:
National
Geopraphic,
June 2004
Pflanzenölproduktion weltweit
Steigerung:
4 % pro Jahr
Pflanzenöl- / Erdölproduktion
CO2-Anstieg
Quelle: Wikipedia
CO2- Konzentration in Teilen pro Million [ppm]
CO2-Konzentration
375
365
355
345
335
325
315
305
1960
1965
1970
1975
1980
Zeit [Jahre]
1985
1990
1995
2000
CO2- Konzentration in Teilen pro Million [ppm]
CO2-Konzentration
375
365
355
345
335
325
315
305
1960
1965
1970
1975
1980
Zeit [Jahre]
1985
1990
1995
2000
Beispiel eines Triglycerid
Pflanzenöl für PKW
VW Touran 2,0 TDI PD, 100 kW,
Vierventiltechnik
Pflanzenöl für Traktoren
Pflanzenöl für Traktoren
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
Ambitious targets for sustainable solutions
Our goals:
• To demonstrate the reliability throughout the entire project period of
various John Deere tractors (off-road exhaust emissions standard
Stage 3A) that run on vegetable oil fuel on a day-to-day basis. The
demonstration is to take place at various sites in Europe
• To optimise and test engines and exhaust gas after-treatment
components conforming to exhaust emissions standards Stage 3B
and 4 for operation with vegetable oil fuels
• Alongside this, to develop and optimise a local production process
for 2nd generation* vegetable oil fuels – with a view to future
exhaust emissions standards and exhaust gas after-treatment
technologies
• To achieve sustainable solutions beyond the current exhaust
emissions standards
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
Projekt schedule:
2008
2009
2010
2nd VegOil Project Term**
Engine oil development for extending the oil change interval
Development of a vegetable oil fuel suitable for future exhaust gas after-treatment systems
Development and testing of engines and exhaust gas after-treatment systems for future emissions standards
Demonstration of tractors that comply with off-road exhaust emissions standards Stage 3A, 3B and 4
2011
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
Projekt-Partners:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
John Deere, Mannheim (Germany)
Vereinigte Werkstätten für Pflanzenöltechnologie (Germany)
TU Munich, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (Germany)
Lubrizol Ltd. (UK)
Waldland Vermarktungsges. m.b.H. (Austria)
Rhônalpénergie-Environnement (France)
Fédération Régionale des CUMA Rhône-Alpes (France)
Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa
(Poland)
Nederlands Normalisatie-instituut NEN (Netherlands)
Supported by TFZ Straubing and TU Kaiserslautern
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
THE JOHN DEERE RESEARCH PROJECT
Single tank solution with massive savings potential
How it works:
•
•
•
•
•
Increased fuel supply system performance
Software adjustment to improve cold start response and fulfil both
current and future emissions standards
Internal preheating for low temperature starts
Preheating of the vegetable oil via circulation, no need for additional
heat exchanger
No additional filter or tank necessary
THE 2ND VEGOIL PROJECT
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
What it offers:
•
•
•
•
•
Engine runs on vegetable oil, diesel or biodiesel
External appearance not different from standard model, only little
modifications required
Same, familiar vehicle handling
No additional fuel stops, no additional on-site diesel station, no
manual switchover from vegetable oil to diesel operation
Greatest potential savings
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
THE ADVANTAGES OF VEGETABLE OIL FUEL
Efficiency in every instance
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
Optimum utilisation of cultivated land:
Simultaneous production of feed and fuel
High energy content:
1 litre of rapeseed oil = 96% of the energy of 1 litre of diesel (biodiesel: 91%)
Pre-crop value:
Rapeseed aids humification and offers up to 10% increase in crop yield with
wheat following
Feed value:
Rapeseed cake and rapeseed extraction groats are high-grade protein feed
and can replace expensive soya imports
Simple manufacture:
Following pressing and cleaning, no other processing steps are necessary*
Regional added value:
Fuel self-sufficiency in small, local systems
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
GREENHOUSE GAS REDUCTION POTENTIAL
Decentralised, sustainable production and consumption
Closed carbon cycle
During combustion the same amount of CO2 is released as is assimilated
during plant growth (and bound in the oil).
Fossil fuel savings
Renewable plant oil fuel saves fossil fuels and thus prevents the release of
fossil CO2.
Little energy consumption
The production of plant oil fuels is simple and demands little energy
(compared to other biofuels and fossil fuels).
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
Combined food and energy supply
The production of plant oil is coupled with the production of highly valuable
animal nutrition. The rapeseed cake contains high amounts of proteins and
can compensate for soybean groats. This saves energy and thus CO2
emissions for long distance transportation of soybean groats.
Humus accumulation
The straw is left on the field as a harvest residue. This leads to an
accumulation of humus and thus carbon in the soil.
Feedstock diversity
There are hundreds of oil plants in all regions of the world. Within the project
not only the combustion of rapeseed oil, but also Camelina sativa, Jatropha
and sunflower oil will be examined. Especially Camelina sativa can be
cultivated in multi-cropping systems e.g. together with oats. This system
further facilitates the reduction of GHG emissions (see graphic).
THE 2ND VEGOIL
PROJECT
Camelina sativa multi-crop system
Rapeseedoil organic cultivation
Rapeseed oil, conventional cultivation
Diesel
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
g CO2eq. / l Dieseleq.
Versorgung Kraftstoff
Dezentrale Ölmühlen seit 1984
Ölmühle Kramerbräuhof in Pfaffenhofen
Ölmühle Wöhrl in Galgenhofen / FFB
Ölmühlen in Deutschland
Quelle: TFZ Straubing
Ökologischer Mischfruchtanbau
Ökologischer Mischfruchtanbau
Ökologischer Mischfruchtanbau
Ökologischer Mischfruchtanbau
Ökologischer Mischfruchtanbau
Ökologischer Mischfruchtanbau
Versuchshof
Europäische Patentanmeldung 2002 – Strahllage
Europäische Patentanmeldung 2002 –
Kraftstoffaufbereitung
Europäische Patentanmeldung
2002 – Kraftstoffregelung
Vornorm DIN V 51605:2006-07
Emissionen reiner Pflanzenölmotoren (mobil)
John Deere 6910 S, 6 Zylinder-2-Ventil-DI-Motor TIER I
Schadstoffemissionen im 8-Phasen-Zyklus
nach 97/68/EG und 2000/25/EG, auf Grenzwerte der Stufe 1 bezogen
Rapsöl
Diesel
100,0%
Auslastung Grenzwert [%]
90,0%
80,0%
70,0%
60,0%
50,0%
40,0%
30,0%
20,0%
10,0%
0,0%
CO
HC
NOx
Schadstoff [g/kWh]
Partikel
Abgasmessung
durch
Universität
Rostock
am 02.07.2003
Emissionen reiner Pflanzenölmotoren (mobil)
John Deere 6920, 6 Zylinder-4-Ventil-DI-Common-Rail-Motor TIER II
Schadstoffemissionen im 8-Phasen-Zyklus
nach Richtlinie 2000/25/EG, auf Grenzwerte der Stufe 2 bezogen
Rapsöl
Diesel
100,0%
Auslastung Grenzwert [%]
90,0%
80,0%
70,0%
60,0%
50,0%
40,0%
30,0%
20,0%
10,0%
0,0%
CO
HC
NOx
Partikel
Schadstoff [g/kWh]
Die derzeit geforderten Emissionsanforderungen TIER II werden mit reinem Pflanzenöl erfüllt.
Die Funktions- und Abgasentwicklung für die künftige TIER-III-Abgasstufe wird 2008 abgeschlossen.
Abgasmessung
durch
Universität
Rostock
am 15.05.2006
Emissionen reiner Pflanzenölmotoren (mobil)
Schadstoffemissionen im 8-Phasen-Zyklus (Leistung > 130 kW)
nach Richtlinie 2000/25/EG, ergänzt durch Richtlinie 2005/13/EG auf Grenzwerte der Euro IIIa bezogen
Rapsöl
Diesel
100,0%
Auslastung Grenzwert in %
90,0%
80,0%
70,0%
60,0%
50,0%
40,0%
30,0%
20,0%
10,0%
0,0%
CO
NOx + HC
Schadstoff in g/kWh
8-Phasen-Zyklus.
Identisch mit C1-Zyklus nach ISO-Norm 8178-4
Partikel
gemessen am 09.02.2007 und 16.02.2007
Entwicklungsanforderungen für Pflanzenölmotoren
Steuergerät
Anpassung z. B. für
Einspritzmenge etc.
Motorblockvorwärmer
Kaltstartanpassung
Abgastest
Ventilschaftbearbeitung
FDS
(Fuel Detection
System)
Strahllage
Rapsölkraftstoff
Kraftstoffkreislauf
Teile– und Materialprüfung und -anpassung
Feld - Praxistest
EURO V Truck Emissions For Pure Plant Oil
Schadstoffemissionen 10,3-l-LKW-Motor, 309 kW (EURO 5)
Umrechungswerte aus FIGE-Zyklus gemessen am Transienten-Rollenprüfstand,
bezogen auf die Werte der Diesel-Ausgangsmessung
Rapsöl
93%
%-Wert bezogen auf Meßwerte der DieselAusgangsmessung (= 100 %)
100,0%
90,0%
77%
80,0%
63%
70,0%
60,0%
45%
50,0%
40,0%
30,0%
20,0%
10,0%
0,0%
CO
HC
NOx
Schadstoff in g/kWh
Partikel
Emissionen reiner Pflanzenölmotoren (LKW)
Schadstoffemissionen 10,3-l-LKW-Motor, 309 kW (EURO 5)
Umrechungswerte aus FIGE-Zyklus gemessen am Transienten-Rollenprüfstand, auf ETCGrenzwerte der EURO 5 bezogen
Rapsöl
100,0%
77%
Auslastung Grenzwert in %
90,0%
80,0%
61%
70,0%
60,0%
50,0%
40,0%
18%
30,0%
5%
20,0%
10,0%
0,0%
CO
HC
NOx
Schadstoff in g/kWh
Partikel
Abgasmessung
durch
TU Graz
Oktober 2007
Firmenauszeichnungen
1. Preis beim Poster-Award auf der
Weltbiomassekonferenz 2004 in Rom
Hans E.Moppert- Preis der
Schweizer Bank Sarasin
2006 in Basel
Deutscher Solarpreis 2004
für den Bereich Transport
www.vwp-europe.com
Foto: Reger