Experimental Investigation of The Use of Biofuels in Mobile Power Plants

Yıl 2020, Cilt: 4 Sayı: 2, 73 - 81, 25.12.2020

Muhammed Mustafa Uyar , Hikmet Esen

https://doi.org/10.46460/ijiea.817012

Öz

In this study, biodiesel was produced from canola, soybean and waste sunflower oils by using base-catalyzed transesterification reaction. Biodiesel produced from these oils has been investigated to comply with TS-EN 14214 standards. The produced fuels were mixed with diesel fuel at 5%, 10% and 20% and tested in a three-cylinder direct injection diesel engine. Engine performance and emission characteristics have been compared with diesel fuel. In addition, electricity generation costs in case of using biodiesel and diesel fuel were compared. According to the experimental results; It has been determined that biodiesel blends have similar properties with diesel fuel. With the increase in the biodiesel ratio in diesel fuel, an increase was observed in specific fuel consumption and exhaust outlet temperature. When the use of biodiesel in the engine is compared to diesel fuel, it has been observed that there is a decrease in HC, CO, smoke emissions, and an increase in CO2, NOX and O2 values. As a result of the engine tests, it has been concluded that biodiesel and blended fuels can be used in the diesel engine without changing its structure. It has been observed that biodiesel provides more benefits than diesel fuel in terms of wear due to its lubricating properties. In addition, it has been seen that it will be an alternative fuel for diesel engines as it has a reducing effect on air pollution. It has been determined that the lowest production cost among the test fuels is waste sunflower oil biodiesel. While 1 kW of electricity was produced for 2.12 TL in the use of diesel fuel, it was determined that it was produced for 1.99 TL in the use of 20% waste sunflower oil biodiesel (AAYB20) fuel.

Anahtar Kelimeler

Biofuel, Canola oil, Soybean oil, Waste sunflower oil

Mobil Güç Santrallerinde Biyoyakıt Kullanılmasının Deneysel Olarak İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada kanola, soya ve atık ayçiçeği yağlarından baz katalizörlü transesterifikasyon reaksiyonu uygulanarak biyodizel üretilmiştir. Bu yağlardan üretilen biyodizeller TS-EN 14214 standarlarına uygun olduğu araştırılmıştır. Üretilen yakıtlar dizel yakıtla %5, %10 ve %20 oranlarında karıştırılarak üç silindirli direkt püskürtmeli bir dizel motorda test edilmiştir. Motor performans ve emisyon karekteristikleri dizel yakıt ile kıyaslanmıştır. Ayrıca biyodizel ve dizel yakıt kullanılması durumundaki elektrik üretim maliyetleri karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlara göre; biyodizel karışımlarının dizel yakıt ile benzer özellikler gösterdiği tespit edilmiştir. Dizel yakıt içerisindeki biyodizel oranının artması ile özgül yakıt tüketiminde ve egzoz çıkış sıcaklığında artış gözlenmiştir. Motordaki biyodizel kullanımı dizel yakıt ile kıyaslandığında HC, CO, duman emisyonlarında düşüş, CO2, NOX ve O2 değerlerinde artış olduğu görülmüştür. Yapılan motor testleri sonucunda biyodizel ve karışım yakıtlarının dizel motorda yapısında değişiklik yapılmadan kullanılabilirliği sonucuna varılmıştır. Biyodizellerin yağlama özelliği olduğundan dolayı aşınmalar konusunda dizel yakıta kıyasla daha fayda sağladığı görülmüştür. Ayrıca hava kirliliğini azıltıcı etkisi olduğu için dizel motorlar için alternatif bir yakıt olacağı görülmüştür. Test yakıtları arasında en düşük üretim maliyetinin atık ayçiçeği yağı biyodizeli olduğu tespit edilmiştir. Dizel yakıt kullanımında 1 kW elektrik, 2.12 TL'ye üretilirken, %20 oranında atık ayçiçeği yağı biyodizeli (AAYB20) yakıtının kullanımında ise 1.99 TL bedel karşılığında üretilmiş olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Biyodizel, Kanola yağı, Soya yağı, Atık ayçiçeği yağı, Mobil güç santralleri

Kaynakça

• Lapuerta, M., Armas, O., and Rodriguez-Fernandez, J., 2008. effect of biodiesel fuels on engine emissions, Progress in Energy and Combustion Science, 34, 198-223.
• Mazed, M.A., 1984. Test of vegetable oil as fuel in direct and indirect injection diesel engine, PhD.Thesis, Oklahoma State University, ABD.
• Behçet, R. ve Çakmak, A.V., 2011. Bir dizel motorda yakıt olarak kullanılan balık yağı metil esteri karışımlarının motor performans ve emisyonlarına etkisi, 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 Mayıs, Elazığ, Turkey, 161-165.
• Gürü, M., Koca, A., Can, Ö., Çakır, C. and Şahin, F., 2010. Biodiesel production from waste chicken fat based sources and evaluation with Mg based additive in a diesel engine, Renewable Energy, 35, 637–643.
• Altun, Ş., 2009. Hayvansal yağlardan biyo-yakıt üretimi ve bir dizel motorunda kullanılabilirliğinin deneysel araştırılması, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
• Budak, N., Bayındır, H., ve Yücel, H.L., 2009. Dizel motorlarda biyodizel kullanımının performans ve egzoz emisyonları açısından değerlendirilmesi, V. Yenilenebilir enerji kaynakları sempozyumu Diyarbakır 123-130.
• Gomez, M.E.G., Howard-Hildige, R., Leahy, J.J., O’Reilly, T., Supple, B. and Malone, M., 2000. Emission and performance characteristics of a 2 liter Toyota Diesel van operating on esterified waste cooking oil and mineral diesel fuel, Environmental Monitoring and Assessment, 65, 13-20.
• Arpa, O., Yumrutaş, R. ve Kaşka, Ö., 2008. Atık motor yağından elde edilen dizel benzeri yakıtın motor performans ve eksoz emisyonu üzerindeki etkisinin incelenmesi, VII. Ulusal Temiz enerji Sempozyumu, 17-19 Aralık, İstanbul, 293-304.
• Aksoy, F. ve Yılmaz, E., 2019. %10 balık yağı biyodizeli-%90 dizel yakıt karışımı ile çalışan direkt enjeksiyonlu bir dizel motorunda yanma ve performans karakteristiklerinin incelenmesi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Part c, 7(1): 12-24.
• Radhakrishnan,S., Babu- Munuswamy, D., Devarajan, Y. And Mahalingam, A., 2019. Performance, emission and combustion study on neat biodiesel and water blends fuelled research diesel engine, Heat and Mass Transfer,55,Issue 4,1229-1237.
• http://turkiyetarimi.blogspot.com/2015/12/biyodizel-uretim-asamalar.html
• Keskin, A., Gürü, M. and Altıparmak, D., 2007. Biodiesel production from tall oil synthesized Mn and Ni based additives: effects of the additives on fuel consumption and emissions, Fuel, 86, 1139–1143.
• Ali, Y., and Hanna, M.A., 1994, Physical Properties of Tallow Ester and Diesel Fuel Blends, Bioresource Technology, 47, 131-134.
• Pugazhvadivu, M. and Jeyachandran, K., 2005, Investigations on the Performance and Exhaust Emissions of a Diesel Engine Using Preheated Waste Frying Oil as Fuel Renewable Energy, 30, 2189–2202.
• Usta N., 2005. An experimental study on performance and exhaust emissions of a diesel engine fuelled with tobacco seed oil methyl ester, Energy Conversion and Management, 46, 2373-2386.
• Altıparmak D., Keskin A., Koca A. And Gürü M., 2007. Alternative fuel properties of tall oil fatty acid methyl ester-diesel fuel blends, Bioresource Technology, 98, 241-246.
• Lapuerta, M., Rodriguez-Fernandez, J. and Agudelo, J.R., 2008. Diesel particulate emissions from used cooking oil biodiesel, Bioresource Technology, 99, 731–740.
• Puhana, S., Vedaramana, N., Rama, B.V.B., Sankarnarayananb, G. and Jeychandran, K., 2005. Mahua oil (madhuca ındica seed oil) methyl ester as biodiesel-preparation and emission characteristics, Biomass and Bioenergy, 28, 87–93.