公共交通機関、発電機、または農場のポンプでは、より効率的で安価な圧縮点火 (CI) エンジンが一般的に好まれます。しかし、ディーゼルは再生不可能であり、健康上の問題を引き起こす可能性のある粒子状物質 (PM) の主な排出源でもあります。現在の課題の鍵となる解決策と思われるバイオ燃料は、食品、非食品原料、微細藻類、その他のバイオマス廃棄物など、さまざまなソースから入手できます。
低粘性燃料と混合するか、バイオガス、生産ガス、LPG、水素などの二次ガス燃料を導入することにより、多くの研究者がそのような油の品質を改善する試みを以前から行ってきました。二次燃料としての水素に関する限り、従来の燃料とは根本的に異なるエンジン燃料にとって、好ましい特性と好ましくない特性の両方を持っています。水素の火炎速度が非常に高いため、燃焼は SI エンジンの理論的なオットー サイクルに近づきますが、同じ特性が、低い点火エネルギーや広い燃焼限界などの他の特性とともに、エンジンの逆火の問題を引き起こします。
ワイナリー業界に関連するいくつかの記事では、世界中のワイナリーの数が毎年増加しており、ワイナリー業界から発生する残留物や廃棄物の量が増え続けていることが確認されています。世界のワイン生産では、毎年 1,300 万トン近くのブドウかすが廃棄されていると推定されており、一般に、世界の多くの地域のワイナリーでは、費用がかさむ形で廃棄されています。
重量の約 25% が副産物/廃棄物の蓄積になります。このうち、ブドウの茎とブドウのかすは、ワイン生産の主な廃棄物です。ブドウの茎は、除梗プロセスの後に得られ、ブドウの茎を含みますが、圧搾プロセスの後に得られるブドウの搾りかすは、加工された皮と種子で構成されています。さらに、ワイン製造のさまざまな段階で使用される水から発生するワイナリーの廃水には、ブドウの果肉、皮、種子の残骸が含まれています。これらすべての有機物質の主な問題は、それらの廃棄と処理であり、管理が困難です。
無駄な廃棄物を使用可能なエネルギー源に変換することは、ブドウの搾りかすの残渣が容易に入手でき、比較的低コストで調達できるため、経済的に実行可能になるため、潜在的なオプションになります.また、従来の化石燃料の代替となるだけでなく、温室効果ガスの排出量を削減し、廃棄物処理の手間を軽減するという2つのメリットがあります。発生する廃棄物の量を考慮すると、考えられる実行可能な代替案の 1 つは、種子から油を抽出し、内燃機関の代替エネルギー源として使用することです。
上記の事実を考慮して、Prabhu Chelladorai は、ワイナリー産業の廃棄物 (グレープシード オイル) から得られたバイオ燃料を、圧縮着火エンジンのパイロット燃料として使用する試みを行いました。さらに、パイロット燃料としてのディーゼル、グレープシード バイオディーゼル (GSBD)、ニート グレープシード オイル (NGSO) の性能、排出、および燃焼特性に対する誘導水素の相乗効果が研究されました。実験は、1500 rpm の一定のエンジン速度で 50% および 100% の負荷で実施されました。ただし、誘導の程度は、それを超えるとノックする傾向があるポイントに制限されていました。実験結果に基づいて、次の結論が導き出されました。
純粋なグレープシード オイルを使用したディーゼル エンジンの性能は、ブレーキの熱効率が 25.94% と低く、煙の不透明度が 54.9% と高いことからわかるように、劣っています。純粋なグレープシード オイルをグレープシード バイオディーゼルに変換すると、エンジンのブレーキ熱効率が 30.28% に向上し、煙の不透明度が 44.1% に低下します。ただし、ブレーキ固有の一酸化窒素 (NO) 排出量は、燃焼の改善により 8.71 g/kWh から 8.92 g/kWh に増加します。
ただし、水素を二重燃料として使用すると、水素の発熱量が大幅に高くなり、火炎速度が速くなり、反応速度が指数関数的に増加するため、テストしたすべての燃料のブレーキ熱効率が向上します。全負荷時の水素の最大エネルギー シェアは、ディーゼル、グレープシード バイオディーゼル、ニート グレープシード オイルでそれぞれ 14.46、14.1%、12.8% に制限されています。水素エネルギーのシェアが増加すると、発熱量が大幅に高くなり、燃焼特性が優れているため、特定のエネルギー消費量が減少します。
ワイナリーの廃棄物から得られるバイオ燃料として、グレープシードのバイオディーゼルは、原則として燃料代替物として機能するだけでなく、ディーゼルに近い性能を示す上記の結果によってその主張が補強されるだけでなく、ワイナリー産業からの残留廃棄物で、さもなければ冗長になり、最終的に環境に排出されるか、分解のための複雑な手順にさらされます。さらに、CI エンジンにおけるグレープシード バイオディーゼルとの水素誘導の相乗効果は、36.04% の高いブレーキ熱効率と 35.4% の低い煙の不透明度から明らかです。 g/kWh から 12.81 g/kWh。ブレーキ特有の炭化水素 (HC) と一酸化炭素 (CO) の排出量も、炭化水素燃料の一部がカーボンフリーの水素に置き換えられるため減少します。
これらの調査結果は、最近 International Journal of Hydrogen Energy に掲載された、CI エンジンへの応用のためのワイナリー廃棄物 (グレープシード オイル) から得られたバイオ燃料による水素誘導の相乗効果というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、SRM Institute of Science and Technology (以前は SRM University として知られていた) の Prabhu Chelladorai、 Edwin Geo Varuvel、 Leenus J. Martin、および Nagalingam Bedhannan によって実施されました。
