Alternativní palivo LPG
Zkratka LPG (z angličtiny: Liquefied Petroleum Gas) znamená zkapalněný ropný plyn. Chemicky se jedná o směs propanu a butanu, jednoduchých uhlovodíků se třemi resp. čtyřmi atomy uhlíku v řetězci s jednoduchými vazbami, dvou plynů s blízkými vlastnostmi. V surové ropě je tato směs plynů obsažena v množství asi 0,5 % až 2 % podle ložiska, vzájemný poměr jejich množství podle naleziště rovněž kolísá. Jejich předností je hlavně velká výhřevnost a snadná zkapalnitelnost. Riziko představují v případě úniku, protože snadno vytvářejí výbušnou směs se vzduchem. Naopak při řízeném procesu tvorby směsi se vzduchem v příslušně upraveném spalovacím motoru je tato vlastnost předností. Propan a butan se získávají jednak při prvotním odplynění surové ropy a jednak jako vedlejší produkty některých reakcí při dalším chemickém zpracování ropy.
Z praxe víme, že zážehové spalovací motory mohou být upraveny na přepínatelný dvoupalivový provoz, např. na benzín a LPG. Existuje též možnost kombinace nafta a LPG u vznětových motorů, adaptace těchto motorů je ale složitější (je nutno zajistit zapalování směsi) a proto se užívá řidčeji, jen pro specifické účely. Ve světě jezdí celkem přes 5 milionů vozidel upravených na LPG. V zemích OECD se tato vozidla podílejí asi 5 % na celkové spotřebě paliv v dopravě. Zvláště v Evropě existuje rozvinutá distribuční síť LPG, která tak provoz vozidel umožňuje.
Je však třeba zdůraznit, že zážehové spalovací motory byly původně vyvíjeny pro provoz na automobilový benzín a je tomu tak dosud. Myšlenka použít u nich alternativní paliva je však skoro tak stará jako samy tyto motory a místně byla i různě realizována. Patrně první aplikace LPG se u nich objevila už ve dvacátých letech minulého století v motorových člunech v Paříži na řece Seině a brzy následovalo i použití v automobilech.
Velmi naléhavě se potřeba alternativních paliv objevila v době, kdy byl benzínu naprostý nedostatek, což bylo u nás i ve většině kontinentální Evropy v průběhu 2. světové války, kdy nejenom benzín ale i ostatní ropné produkty byly totálně obhospodařovány německou okupační armádou. Zde je možno připomenout, že v té době byly benzínové motory užívány nejen v osobních vozech, ale také ve značné části nákladních automobilů, autobusů a dokonce i vojenské techniky včetně tanků.
Civilní osobní i nákladní auta byla proto během 2. světové války v Evropě zoufale přebudovávána na všemožná alternativní paliva, např. často na dřevoplyn nebo na acetylén, městské autobusy např. na svítiplyn, který se doplňoval na každé konečné stanici při nízkém tlaku do gumového vaku na celé střeše autobusu. Řidčeji byl také užíván svítiplyn stlačený vysokým tlakem v těžkých ocelových tlakových lahvích. Nevýhod to mělo dost, výhodu jen v tom, že se mohlo jezdit na dostupné tuzemské suroviny. Motory na dřevoplyn měly nízký a nestálý výkon, rychle se zanášely dehtem a trpěly zvýšeným abrazívním opotřebením vlivem popílku. Generátor dřevoplynu byl v autě přítěží a vyžadoval častou ruční obsluhu, asi jako kamna. Vyvíječe acetylénu způsobily v automobilech řadu nebezpečných výbuchů. Spalování acetylénu v motorech zřejmě nebylo dobře zvládnuté, protože se brzy opalovaly ventily a někdy se i propalovaly písty. Autobusy na svítiplyn měly nízký výkon a velmi malý dojezd na jednu náplň. Civilní motorová doprava tak byla utlumena na minimum. I při poměrně malém proběhu kilometrů musely být prováděny střední a generální opravy motorů.
Jedním z možných alternativních paliv byl i zkapalněný propan-butan (v podstatě totéž, co dnešní LPG), který byl úspěšně užíván už před válkou. V podmínkách nedostatku ropy byl také nedostatkový a neměl ani potřebnou distribuční síť. Dá se však říci, že propan-butan byl z uvedených možností zcela nejluxusnějším alternativním palivem, protože jeho technické nevýhody byly daleko nejmírnější. Projevilo se to i v tom, že brzy po skončení 2. světové války byla většina alternativních motorových paliv velmi rychle opuštěna, zatímco propan-butan ve vozidlech těsně po válce zaznamenal nový rozvoj, takže některé starší osobní vozy přestavěné tehdy na propan-butan u nás dále jezdily ještě celá padesátá léta. Známý je příklad pekáren Odkolek v Praze, kde byl tehdy celý vozový park lehkých nákladních automobilů pro rozvážku pečiva přebudován na propan-butan. Únik plynu z vozidel měl bohužel za následek výbuch a vyhoření garáží firmy v roce 1947.
Poválečná obnova Evropy odstartovala bouřlivý rozvoj automobilismu, rozvoj dovozu ropy, rozvoj rafinerií ropy a vůbec se zdálo, že už nikdy žádné problémy nebudou. Myšlenka alternativních paliv se ovšem stále vracela a dosud se znovu vrací, důvody pro jejich užívání jsou však už jiné než ve válce. Užívání LPG je v celé EU značně rozšířeno už delší dobu. Znamená to, že je zde také docela slušná síť plnicích stanic. A ačkoliv se v EU kdeco sjednocuje, stále tu ještě existují dva různé tvary plnicích přípojek. Největším průkopníkem užívání LPG jako alternativního paliva ve vozidlech byla v EU patrně Itálie. Není proto divu, že adaptéry na LPG, montované u nás do vozidel, pocházejí často právě z Itálie.
K většímu rozvoji používání LPG ve vozidlech u nás došlo až po roce 1989. S vlastní výrobou propan-butanu (PB) u nás nebyl žádný problém ani před tím, kdy se PB užíval hojně v domácnostech k vaření a z části i k vytápění tam, kde chyběl rozvod svítiplynu nebo zemního plynu. K tomuto účelu byla u nás vybudována dobrá distribuční síť PB, založená na výměně naplněných tlakových nádob za prázdné. Tento systém distribuce je výhodný i pro různé přenosné spotřebiče. Je to ale zcela jiný princip distribuce než plnicí stanice, potřebné pro automobily, které mají tlakovou nádrž zabudovanou napevno. Princip je tedy obdobný jako u čerpacích stanic na benzín či naftu, i když detailní technické řešení musí odpovídat vlastnostem paliva LPG. Montáž a demontáž výměnných tlakových nádob umožní únik plynu a případná nedbalost je při tom snadnou cestou k neštěstí. Systém zavedený u vozidel toto nebezpečí dosti omezuje.
Pro rozvoj řádného a bezpečného užívání LPG ve vozidlech je proto potřebná za prvé odborná montáž kvalitního vybavení do vozidel různých typů, dobře odzkoušeného a typově schváleného, a za druhé dobrá síť plnicích stanic s vazbou na silniční síť. Obojí se u nás podařilo zajistit až po uvolnění předpisů díky soukromému podnikání. Dnes v ČR připadá v průměru asi sedm plnicích stanic LPG na okres. V Praze jich bylo před časem 19, dnes možná ještě více. To je sice daleko méně než počet benzínových čerpacích stanic, ale zase ne tak úplně málo, takže LPG u nás lze běžně používat. A při nedostatku plynu lze ještě vždy přepnout na benzín.
Důležitá je ovšem otázka, zda plynným palivem LPG nahrazujeme dnešní bezolovnatý benzín (Natural) nebo dřívější olovnatý. Tato otázka může dnes někomu připadat podivná, ale nejedná se o samotný benzín. Jde o to, pro který benzín byl motor našeho vozidla konstruován. U novějších vozidel jsou zážehové motory konstruovány už na benzín Natural a tam by přechod na LPG neměl dělat potíže. Olovnatý benzín, který se v Evropě používal více jak půl století, zanechává za sebou v motoru po shoření usazeniny olova a jeho sloučenin, nejvíce ve výfukovém kanálu, na výfukovém ventilu a jeho sedle. Ukázalo se, že to příliš nevadí a naopak to pomáhá mazání tohoto tepelně velmi namáhaného ventilu. Konstruktéři motorů s tím už dokonce běžně počítali. Ale při přechodu na bezolovnatý benzín bylo nutno toto mazání zajistit jinak a hlavně změnit materiál sedla ventilu za mnohem tvrdší. Plynné palivo LPG je pochopitelně bezolovnaté a proto dobře vyhovuje do novějších motorů, konstruovaných pro bezolovnatý benzín Natural. Při tom na konkrétním oktanovém čísle tak dalece nezáleží, protože u Naturalu už to nesouvisí s obsahem olova. Použití LPG u starších vozidel s motorem konstruovaným pro olovnatý benzín proto vůbec nelze doporučit.
Používání LPG je ekologicky přínosné, protože zážehový motor při provozu na LPG produkuje méně škodlivých emisí než na benzín. Významně, až řádově, nižší emise jsou hlavně u jedovatého oxidu uhelnatého. Nižší jsou také emise nespálených uhlovodíků a příp. pevných částic; u oxidů dusíku již ne vždy, spíše to může být více. I v době, kdy se u nás u spalovacích motorů ještě běžně neužívaly katalyzátory, bylo snížení emisí zvláště u CO natolik významné, že vozidla s motorem na LPG mohla být užívána v uzavřených a slabě větraných prostorech, jako např. vysokozdvižné vozíky ve skladech. Užívá se to i dnes, i když pochopitelně s katalyzátory.
Je však potřeba zdůraznit, že samo použití LPG nezajistí nízkou produkci škodlivých emisí nějak automaticky, ale jen v případě dobrého technického stavu a správného seřízení motoru, což u starších vozidel může být problém. Motor ve špatném technickém stavu může produkovat větší množství škodlivin i s palivem LPG.
U motorů s řízeným katalyzátorem se rozdíl v emisích mezi benzínem a LPG dosti zmenšuje, protože katalyzátor množství škodlivin v obou případech značně snižuje. Předpokladem efektivní práce katalyzátoru je, aby při jakémkoli pracovním režimu motoru bylo množství paliva a kyslíku vždy v chemicky ideálním poměru (vzduchu vůči palivu nemá být ani nedostatek ani přebytek), což u moderních motorů zajišťuje jejich elektronická řídicí jednotka s čidlem na zbytkový kyslík ve výfuku (tzv. lambdasonda). Toto řešení, vyžadující moderní elektroniku, se nazývá "s řízeným katalyzátorem". Ve skutečnosti je při tom řízen nejenom katalyzátor, ale kvůli němu prakticky celý motor. U tzv. "neřízeného katalyzátoru" toto chybí a proto výsledky jeho činnosti jsou vysloveně všelijaké, v každém režimu práce motoru jiné, ale nikdy lepší než u řízeného katalyzátoru. Toto "jednoduché" řešení bez čidel a elektroniky se proto už delší dobu neužívá, podle norem Euro 2 a 3 by už určitě neobstálo. Odborné diskuse o tom již dávno skončily, v současnosti se to jeví jako opuštěná slepá ulička ve vývoji motorů.
Pro úplnost je správné zeptat se, jaké další výhody či nevýhody má zážehový motor při provozu na LPG. Výhodou je rozhodně vysoké oktanové číslo u LPG (trochu nad 100), takže nenastávají problémy s klepáním běžných motorů. Výhodou je také znatelně nižší hlučnost motoru, asi o 5 dB, při provozu na LPG, což je rovněž přínosem pro životní prostředí, zvláště ve městech.
Další výhodou je podstatně nižší tvorba karbonu ve válcích motoru nebo to, že na rozdíl od benzínu plynné palivo nesmývá olejový film ve válci, což jinak benzín dělá hlavně u studeného motoru (motor je pak hůře mazán a benzínem se postupně ředí motorový olej, až to může skončit zadřením motoru). Výsledkem užívání LPG je čistší motorový olej a jeho delší trvanlivost při kvalitním mazání. Aspoň tak se to všude píše, jenže . . .
Minimální tvorba karbonu v motoru při použití LPG se uvádí jako velká přednost skoro všude, ale to je jen jedna strana mince. Velmi málo se ví, že ve skutečnosti je to trochu jinak. Aby se karbon neusazoval v motoru, kde by to vadilo (např. na pístních kroužcích), motorový olej obsahuje tzv. DD-aditiva, která jej rozpouštějí a smývají. Pokud se však pro LPG použije běžný motorový olej, stejný jako pro benzín, jeho životnost vlivem spalování LPG je snížena zhruba na pouhou jednu třetinu (!). Motor proto vyžaduje speciální motorový olej s výslovnou specifikací "pro LPG", resp. "pro plyn" (protože totéž se týká i CNG - CNG viz článek Alternativní palivo CNG). Tyto oleje musí obsahovat hlavně jiné typy DD-aditiv. Důvod k tomu a druhá strana téže mince je v tom, že namísto karbonu při spalování LPG nebo CNG vznikají v motoru vlivem odlišnosti paliva a spalování tzv. nitrózooxidační úsady, které jsou velmi tvrdé a houževnaté a pro motor ještě škodlivější než karbon, protože přispívají k oděru součástí. Použitá aditiva oleje by měla tyto úsady odstraňovat a navíc by měla být tzv. bezpopelná, aby sama nezvyšovala abrazívní opotřebení motoru. To bohužel nesplňuje některý tuzemský olej. Rovněž antioxidační a antikorozívní aditiva v oleji mají být přizpůsobena provozu na plyn. Výsledkem může být, že za dobrý motorový olej pro provoz na plyn automobilista zaplatí více.
Nevýhodou při provozu na LPG je cca 10 % snížení výkonu motoru (7 - 15 % podle různých autorů pro různé motory). Vyplývá to z horší objemové účinnosti při plnění motoru plynným palivem. Tato nevýhoda je však dost relativní. Majitelé silnějších vozů (s větším zdvihovým objemem motoru) si toho možná ani nevšimnou, majitelé menších slabších motorů asi ano, ale rádi to přehlédnou, jestliže mají levnější provoz. Tato nevýhoda předurčuje LPG přednostně pro městský provoz, kde při omezení jízdní rychlosti do 50 km/h by to vlastně nemělo vadit vůbec nikomu, protože ani slabší motory s objemem kolem jednoho litru se při této rychlosti ještě ani zdaleka nedostávají do blízkosti maximálního výkonu. Vadit to může jedině při předjíždění, kdy nejde ani tak o rychlost (ve městě) jako o větší zrychlení při podřazení. Zde majitel vozu může poznat, že jeho motor má s LPG trochu "kratší dech". Použití LPG pro městský provoz je tedy i při trochu sníženém výkonu docela dobře možné a díky nižším škodlivým emisím a nižší hlučnosti docela vítané.
Naopak na dálnicích a rychlostních komunikacích, kde je povolena podstatně vyšší jízdní rychlost, už maximální výkon motoru může někomu chybět a proto se zde LPG méně užívá. A pokud ano, znamená to jet v krajním pruhu ustálenou rychlostí a nechat se v klidu předjíždět. Proto také není náhodou, že četnost plnicích stanic s LPG podél dálnic není nijak velká. Jako problém by se mohl zdát dojezd vozidla na jednu náplň LPG, někdy po vojensku zvaný "akční rádius". Ale i to je relativní. Pokud by na LPG měl být stejný dojezd jako na benzín, tlaková nádoba na LPG by musela mít téměř dvojnásobný objem než nádrž na benzín. Do běžného osobního vozu by se pak těžko vešla, proto dojezd na LPG bývá zhruba poloviční. Problém je spíše v tom, že nádoba na plyn je vlastně ve vozidle navíc a přece jen někde "překáží", zatímco nádrž na benzín je integrální součástí vozidla a z důvodu bezpečnosti bývá uložena pod zadními sedadly, takže o ní téměř nevíme. Jenže je tam vždy a může být naplněna benzínem, takže dojezd vozidla na obě plné nádrže je vlastně o dost větší než na benzín! A dojezd na samotný LPG? Ano, bývá menší, ale s ohledem na převážné využití v městském provozu to nemůže moc vadit. Jedině se musí častěji tankovat.
Jedinou podstatnější nevýhodou je asi otázka parkování. Na volných plochách je to bez problému, do uzavřených hal nebo dokonce do podzemních parkingů vozidla s LPG nejsou vpouštěna. Je to z bezpečnostních důvodů, protože i nepatrný únik plynu z netěsností po delší době vytvoří se vzduchem výbušnou směs a pak už stačí k neštěstí jen jiskra ve vypínači nebo odhozený nedopalek. Dokonce je to tak, že z bezpečnostních důvodů mohou být vozidla s LPG přijímána jen do těch autoopraven a stanic technické kontroly, které jsou vybaveny zvláštním systémem odvětrání a přístroji pro indikaci a zjištění případného úniku plynu.
LPG má však jednu podstatnou výhodu, která je pro mnohého automobilistu tím pravým lákadlem a většinou i hlavním důvodem, proč si adaptaci vozidla na LPG pořídí. V porovnání s benzínem jsou náklady na palivo při ujetí 100 km významně nižší. Trochu jinak to vychází, když zvážíme, že adaptace vozidla na provoz s LPG také něco stojí a že tyto náklady nám musí nižší cena paliva nejdříve vrátit, teprve pak se můžeme těšit z levnějšího provozu. Kdo má velký roční proběh kilometrů, má i rychlou návratnost. Kdo užívá auto jen o víkendech přes léto k jízdám na chatu, tomu to možná skoro nestojí za to. Pro úplnost je správné zakalkulovat také buď dražší motorový olej nebo dřívější opravu motoru.
Zbývá otázka, zda je provoz na LPG u nás a případně v EU nějak podporován, resp. jak vlastně. Ano, je. U nás i ve většině zemí EU je to dáno nižší cenou než u benzínu. Jak známo, motorová paliva však u nás už nejsou nijak dotována, v zemích EU rovněž ne. Cena paliv vychází z výrobní ceny a distribučních nákladů, obsahuje i přiměřený zisk. Benzín i propan-butan se vyrábí z ropy, výrobní cena za tunu bude tedy zhruba obdobná, promítne se v ní hlavně cena suroviny a režijní náklady rafinerie. Prodejní cena však obsahuje ještě spotřební daň a daň z přidané hodnoty. DPH má u paliv jednotnou procentní sazbu. Podpora státu je tedy dána nižší sazbou spotřební daně u LPG oproti benzínu. U nás spotřební daň na LPG má hodnotu zhruba pětiny spotřební daně u benzínu (po přepočtu na stejné jednotky a zvážení odlišné účinnosti) a proto i výsledný cenový rozdíl je opravdu významný. V zemích EU je rozdíl spotřební daně benzínu a LPG obecně různý, ale vesměs ne tak značný jako dosud u nás. A přesto i v EU toho řada automobilistů ráda využije. Pochopitelně, opět je to výhodné především pro ty s vyšším ročním proběhem kilometrů.
Jak už bylo zmíněno, provoz na LPG ve vyspělejších zemích se týká v průměru 5 % vozidel, v některých zemích to může být trochu více či méně. Bez větších změn u výrobců paliva (v rafinériích ropy) by tento podíl mohl být zvýšen až na 15 % vozidel, pokud by se současně omezila spotřeba LPG na topení, vaření a technické účely. Další zvyšování podílu LPG by sice bylo možné dosáhnout nákladným přebudováním technologie v rafinériích ropy, ale k tomu se u nás ani ve světě viditelně nikdo nechystá, ani vlády a ani soukromé společnosti. Zdá se tedy, že po několika desítkách let užívání LPG se ustavila jakási rovnováha mezi objemem výroby a spotřeby tohoto paliva, zejména v Evropě. Určité výkyvy, přebytek či nedostatek LPG, lze v dlouhodobém měřítku regulovat cenovou politikou. LPG jako alternativní palivo tedy už má své místo a svůj okruh uživatelů. V blízké době proto nelze předpokládat nějaké rozsáhlé propagační akce k jeho většímu užívání.
Jan Bouček
Autor přednáší na Technické fakultě České zemědělské univerzity.
reklama
