Vaihtoehtopolttoaineet henkilöauto-, työkone-, raskaan liikenteen sekä harrastekäytössä

Abstract

Tämä insinöörityö on kirjallisuustutkielma, jonka tavoitteena on esitellä ympäristöystävällisempiä polttoaineratkaisuja, tarjota tietoa polttoainekonversioiden toteutuksesta ja viranomaismääräyksistä sekä autoharrastuksen merkityksestä ja tulevaisuudennäkymistä.

Työssä tarkastellaan bensiini- ja dieselmoottoreiden toimivuutta E85:llä, maa- ja biokaasulla sekä niihin liittyviä viranomaismääräyksiä. Vedyn ajoneuvosovelluksia käsitellään kaasumaisen ja nestemäisen vedyn osalta yleisellä tasolla. Sähkökonversioiden toteutusta kuvataan henkilöautojen ja työkoneiden osalta viranomaismääräykset huomioiden kuten myös työkoneiden maa-, bio- ja nestekaasukonversioita. Lisäksi esitellään vetyhybriditekniikkaa, polttokennoja, nesteytettyä maa- ja biokaasua, sähköpolttoaineita sekä bio- ja uusiutuvaa dieseliä. Vaihtoehtopolttoaineita on tarkasteltu jälkiasennuksen näkökulmasta eli sitä, miten ne soveltuvat olemassa oleviin ajoneuvoihin. Työn loppuosassa on selvitetty autoihin liittyvän harrastustoiminnan tärkeyttä, sen edustajien mielipiteitä työssä käsitellyistä vaihtoehtopolttoaineista ja harrastuksen tulevaisuudennäkymistä haastattelemalla kolmen autoharrastekerhon edustajaa.

Työ osoitti, että polttomoottorin vetykonversio on työssä tutkituista konversiosta hankalin toteuttaa niin nestemäisenä kuin kaasumaisena vetynä. Yksinkertaisimmat ovat bensiinimoottorin E85-konversio sekä hieman vaativampi vetyhybridi. Ilman muutostöitä on mahdollista käyttää sähköpolttoaineita niin bensiini- kuin dieselmoottorissa. Dieselmoottorille on tarjolla myös uusiutuva diesel, mutta yhteensopivuus on syytä varmistaa ajoneuvovalmistajalta ennen käyttöä. Sähkökonversiossa konvertoivan ajoneuvon ikä ja kunto vaikuttavat toteutuksen laajuuteen ja säännöksiin. Määräysmuutokset helpottavat uudempien ajoneuvojen E85-konversioiden muutoskatsastusta sekä työkoneiden kaasu- ja sähkökonversioiden toteutusta. Sähkökonversiot herättävät keskustelua vanhojen autojen harrastajien keskuudessa. Erikoispolttoaineet kiinnostavat, mutta oletetun korkean hinnan nähdään hidastavan yleistymistä harrastepiireissä.

This Bachelor’s thesis conducts a literature review focusing on introducing more sustainable fuel solutions as well as imparting knowledge on fuel conversion methodologies and regulations in Finland. In addition, the thesis studies the activities and future perspectives of car enthusiasts.

The study investigates the performance of gasoline and diesel engines with alternative fuels like E85, natural gas, and biogas, along with the associated regulations. It provides a general overview of hydrogen vehicle applications, electric conversions for both passenger cars and agricultural machinery, and conversions to CNG/CBG, and LNG/LBG fuels for agricultural machinery. Additionally, it discusses technologies such as hydrogen hybrid systems, fuel cells, liquefied natural gas, e-fuels, and renewable diesel. Alternative fuels are evaluated from the perspective of retrofitting existing vehicles.

The latter part of the study delves into the importance of car enthusiasm and gathers insights from enthusiasts regarding the alternative fuels discussed. It also explores the future outlook of car enthusiasts through interviews with three representatives from car enthusiast clubs.

The study concludes that hydrogen conversions for internal combustion engines are the most challenging, while simpler conversions include E85 for gasoline engines and hydrogen hybrids. E-fuels can be used without modifications, and regulatory changes facilitate the adoption of alternative fuels in newer vehicles and agricultural machinery. Discussions among vintage car enthusiasts indicate some interest towards electric conversions. Despite interest, the expected high prices of special fuels, like e-fuels, may slow their adoption within hobbyist communities.

Detta examenarbete är en litteraturuppsats med målsättningen att presentera miljövänligare bränslen, tillhandahålla information om genomförande av bränslekonversioner i samråd med myndigheterna i Finland, samt om betydelsen av och framtidsutsikterna för fordonshobbyn.

Arbetet utforskar användning av E85, natur- och biogas i bensin- och dieselmotorer. Vätets tillämpning i fordonsbruk behandlas på ett övrigt plan, både i gas- och vätskeform. Implementering av personbilars och arbetsmaskiners elkonversioner, likasom arbetsmaskiners natur- och biogaskonversioner är beskrivna med hänsyn till finska förordningar. Dessutom undersöks vätehydridteknik, bränsleceller, natur- och biogas i vätskeform, syntetiska elbränslen samt bio- och förnybar diesel. Alternativa bränslen är undersökta från ett eftermonteringsperspektiv, dvs. hur de anpassar sig i existerande fordon. I sista delen av undersökningen har hobbyverksamheten tagits i beaktande. Åsikter om de alternativa bränslen som diskuteras i detta arbete och hobbyns framtidsutsikter undersökts genom att intervjua representanter från tre bilentusiastföreningar.

Undersökningen har bevisat att förbränningsmotorns vätekonversion både i vätske- och gasform, är den mest invecklade att utföra. Bensinmotorns E85- och vätehybrid konversion är de två enklaste konversionerna att genomföra. Elbränsle kan användas i både bensin- och dieselmotorer utan montering. För dieselmotorer finns det också förnybar diesel, men dess anpassning bör säkerställas. Lagbestämmelser samt fordonets ålder och skick påverkar förverkligande av elkonversioner. Ändring av förordningar har lättat E85 konversioner för nya fordon, samt arbetsmaskiners gas- och elkonversioner. Elkonversioner väcker uppmärksamhet bland entusiaster av gamla bilar. Specialbränslen, så som elbränslen, väcker stort intresse, men det antagande höga priset anses bromsa dess användning i entusiastkretsar.