Diesel- ja bensiiniautojenkin päästöt vähenevät

Autoilla on tulevaisuudessa yhä tiukempia päästörajoituksia. Bensiini ja diesel ovat ylivoimaisesti yleisimmät tieliikenteen käyttämät polttoaineet. Myös bensiini- ja dieselmoottoreista ja niiden käyttämistä polttoaineista kehitetään uusia, puhtaampia versioita. 

Hybriditulevaisuus

Biopolttoaineiden raaka-aineet ovat kokonaan uusiutuvia. Biomassaa ei kuitenkaan ole tarpeeksi koko autokannan tarpeisiin, eikä sähköautojen akkuihin tarvittavien metallien louhinta ja kierrätys ole ongelmatonta sekään – tulevaisuudessa osa autoista tuleekin kulkemaan sähköllä, osa uusiutuvilla polttoaineilla ja osa molemmilla.

Hybridiautoissa on ottomoottorin lisäksi sähkömoottori, joka kerää talteen jarrutusenergiaa, josta osa ladataan generaattorin kautta akustoon. Akustoon ladattua energiaa taas voidaan käyttää liikkumiseen. Tämän vuoksi hybridiautosta onkin hyötyä erityisesti kaupunkiajossa. Bensiinihybrideissä polttomoottori voidaan sammuttaa auton rullatessa vapaalla, mikä tuo taloudellisia säästöjä sekä vähentää päästöjä.

Viime vuosina hybriditeknologia on yleistynyt erityisesti bensiinikäyttöisissä autoissa. Täyshybridi kykenee liikkumaan pelkän sähkömoottorin voimin ja siinä on pieni käyttövoima-akku, kevythybridin sähkömoottori sen sijaan vain avustaa polttomoottoria eikä kykene liikuttamaan autoa yksinään. Ulkoisesti ladattavassa hybridissä on isompi ajovoima-akku, jolloin sillä voidaan ajaa pidempiä matkoja pelkällä sähköllä.

Bensiinimoottoreista tehokkaampia

Suomessa noin 70 prosenttia henkilöautoista käyttää bensiiniä polttoaineenaan. Bensiiniautoissa on polttomoottori eli ottomoottori, jonka suurin ongelma ja kehityskohde on moottorin tehon parantaminen. Tällä hetkellä bensiinimoottoreiden hyötysuhde on vain noin 20-25 prosenttia.

”Moottoreiden hyötysuhdetta yritetään nostaa parantamalla polttoaineen palamisprosessia. Tähän voidaan vaikuttaa muun muassa hallitsemalla ilmavirtaa tarkemmin”, kertoo Juhani Laurikko, johtava tutkija, VTT.

Hyötysuhdetta voidaan parantaa myös ajoitukseltaan ja määrältään tarkemman polttoaineensyötön kautta sekä pienentämällä iskutilavuutta kytkemällä sylintereitä ajoittain pois päältä. 

”Bensiinimoottorit ovat hyötysuhteeltaan huonoja, kun niillä on vain osakuormitus. Jos moottoria voidaan keinotekoisesti pienentää, esimerkiksi kytkemällä osa sylintereistä pois päältä, jäljelle jääviin sylintereihin kohdistuu suurempi kuormitus ja siten niiden hyötyteho paranee”, selittää Laurikko.

Yksi tapa parantaa polttomoottorin hyötysuhdetta saattaa tulevaisuudessa olla moottorin tuottaman lämpöenergian parempi hyödyntäminen. Tämä voisi tapahtua esimerkiksi pienellä Stirling-moottorilla, joka tuottaa sähköä lämpötilaerojen avulla. Myös ahdintekniikka, joka mahdollistaa pienemmän iskutilavuuden sekä tekee moottorista kevyemmän, on parantunut bensiinimoottorien hyötysuhdetta: kevyempi auto kuluttaa vähemmän polttoainetta. Trendinä onkin yhä pienemmät ja kevyemmät moottorit, joiden tehot silti säilyvät entisellä tasollaan paremman teknologian avulla.

Dieselmoottoreissa voidaan käyttää biopolttoaineita ilman sekoitusrajaa

Dieselmoottorin etu polttomoottoriin verrattuna on huomattavasti parempi hyötysuhde. Se kuluttaa bensiinimoottoria vähemmän energiaa ja sen hiilidioksidipäästöt ovat 15-20 prosenttia alhaisemmat. Suurimpana ongelmana dieselautoissa on ollut hiukkas- ja typen oksidipäästöt, joita hillitään jo standardina olevalla hiukkassuodattimilla, pelkistävillä katalysaattoreilla ja muulla pakokaasujen jälkikäsittelyllä.

Dieselin hiilidioksidipäästöjä vähennetään tehokkaasti uusiutuvan eli biodieselin avulla.  Biopolttoaineiden käytöllä arvioidaan voitavan vähentää hiilidioksidipäästöjä 15 prosenttia vuoteen 2030 – tämä on saman verran kuin mitä sähköautojen vaikutuksen arvioidaan olevan. Suomessa autokanta uusiutuu hitaasti, mutta biopolttoaineiden etuna onkin, että niiden avulla voidaan vähentää koko autokannan hiilidioksidipäästöjä.

Nestemäisiä biopolttoaineita voidaan käyttää sellaisinaan tai sekoittaa bensiini- ja dieselpolttoaineisiin. Ensimmäisen sukupolven biopolttoaineita valmistetaan usein elintarviketuotantoon soveltuvista raaka-aineista. Toisen ja kolmannen sukupolven polttoaineiden, eli ns. kehittyneiden biopolttoaineiden valmistus ei kilpaile ravinnontuotannon kanssa.

”Päämääränä on käyttää biopolttoaineiden tuottamisessa kaikkea, millä on negatiivinen arvo: jätettä ja kaikkea, mikä on jo palvellut tehtävänsä. Jos siitä ei valmisteta polttoainetta, niin se pitää hävittää muulla tavoin”, Laurikko kiteyttää.

Esimerkiksi Neste on kerännyt joulun jälkeen kinkunpaistorasvaa ja valmistanut siitä biopolttoainetta. Nesteen My diesel on vetykäsiteltyä HVO-dieseliä, jota valmistetaan kasviöljyistä, eläinrasvoista tai muista eloperäisistä rasvoista. Kaasuttamalla uusiutuvaa dieseliä voidaan valmistaa esimerkiksi myös puubiomassasta tai muusta kasvipohjaisesta biomassasta.

”VTT, Neste ja StoraEnso pyörittivät sellutehtaan vieressä pilottilaitosta, jossa tutkittiin puun mahdollisuuksia biopolttoaineen raaka-aineena. Laitos oli teknisesti toimiva, mutta kallis. Tulevaisuudessa tämä ratkaisu voi olla toimiva ja tehokkaampi”, Laurikko kertoo. ”Tällä hetkellä tutkitaan myös esimerkiksi levän mahdollisuuksia biopolttoaineiden raaka-aineena.”