Ethanol là gì?
Ethanol là một loại nhiên liệu tái tạo được làm từ các nguyên liệu thực vật khác nhau được gọi chung là "sinh khối". Hơn 98% xăng của Hoa Kỳ chứa etanol, thường là E10 (10% etanol, 90% xăng), để tạo ôxy cho nhiên liệu, làm giảm ô nhiễm không khí.
Ethanol cũng có sẵn dưới dạng E85 (hoặc nhiên liệu linh hoạt), có thể được sử dụng trong các loại xe chạy bằng nhiên liệu linh hoạt, được thiết kế để hoạt động trên bất kỳ hỗn hợp xăng và etanol nào lên đến 83%. Một hỗn hợp khác, E15, được chấp thuận sử dụng cho mẫu xe năm 2001 và các loại xe hạng nhẹ mới hơn.
Có một số bước liên quan đến việc sản xuất cồn ethanol làm nhiên liệu cho xe cộ:
Nguyên liệu sinh khối được trồng, thu gom và vận chuyển đến cơ sở sản xuất ethanol.
Nguyên liệu thô được chuyển đổi thành etanol tại cơ sở sản xuất và sau đó được vận chuyển đến kho chứa nhiên liệu hoặc người sử dụng cuối bằng đường sắt, xe tải hoặc sà lan.
E10 được lấy từ đầu cuối nhiên liệu trong khi E85 được lấy từ đầu cuối hoặc trực tiếp từ cơ sở sản xuất ethanol.
E15 có sẵn từ các đầu cuối nhiên liệu hoặc thông qua bộ phân phối bơm máy xay sinh tố hút từ các bồn chứa E10 và E85 tại một trạm.
Tính nhiên liệu
Etanol (CH3CH2OH) là chất lỏng trong suốt, không màu. Nó còn được gọi là rượu etylic, rượu ngũ cốc và EtOH (xem phần Tìm kiếm thuộc tính nhiên liệu.) Ethanol có cùng công thức hóa học bất kể nó được sản xuất từ nguyên liệu là tinh bột hay đường, chẳng hạn như hạt ngô (vì nó chủ yếu là ở Hoa Kỳ), đường mía (chủ yếu ở Brazil), hoặc từ nguyên liệu thô xenlulo (như dăm gỗ hoặc phụ phẩm cây trồng).
Ethanol có chỉ số octan cao hơn xăng, mang lại đặc tính pha trộn cao cấp. Yêu cầu về số octan tối thiểu đối với xăng ngăn động cơ kích nổ và đảm bảo khả năng lái. Xăng có trị số octan thấp hơn được pha trộn với 10% ethanol để đạt được trị số octan tiêu chuẩn 87.
Ethanol chứa ít năng lượng trên một gallon hơn xăng, ở các mức độ khác nhau, tùy thuộc vào tỷ lệ phần trăm thể tích của ethanol trong hỗn hợp. Etanol biến tính (98% etanol) chứa ít năng lượng hơn khoảng 30% so với xăng trên mỗi gallon. Tác động của etanol đối với tiết kiệm nhiên liệu phụ thuộc vào hàm lượng etanol trong nhiên liệu và liệu động cơ có được tối ưu hóa để chạy bằng xăng hay etanol hay không.
Cân bằng năng lượng Ethanol
Tại Hoa Kỳ, Cồn ethanol tinh khiết được sản xuất từ tinh bột trong hạt ngô. Năng lượng là cần thiết để biến bất kỳ nguyên liệu thô nào thành etanol. Ethanol được sản xuất từ ngô thể hiện sự cân bằng năng lượng tích cực, có nghĩa là quá trình sản xuất nhiên liệu ethanol không đòi hỏi nhiều năng lượng hơn lượng năng lượng có trong chính nhiên liệu.
Etanol xenlulo cải thiện sự cân bằng năng lượng của etanol vì nguyên liệu đầu vào là chất thải, đồng sản phẩm của ngành khác (gỗ, phụ phẩm cây trồng) hoặc là cây trồng chuyên dụng - chẳng hạn như cỏ switchgrass và miscanthus - với nhu cầu nước và phân bón thấp so với ngô. Khi sinh khối được sử dụng để cung cấp năng lượng cho quá trình chuyển đổi nguyên liệu thô không có nguồn gốc từ thực phẩm thành etanol xenlulo, lượng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong sản xuất còn giảm hơn nữa. Một lợi ích khác của etanol xenlulo là nó làm giảm mức phát thải khí nhà kính trong vòng đời.
Để biết thêm thông tin về cân bằng năng lượng của etanol, hãy tải xuống các tài liệu sau:
Lợi ích của Ethanol
Ethanol là nhiên liệu giao thông tái tạo được sản xuất trong nước. Cho dù được sử dụng trong hỗn hợp cấp thấp, chẳng hạn như E10 (10% etanol, 90% xăng), E15 (10,5% đến 15% etanol) hoặc E85 (nhiên liệu linh hoạt) —một hỗn hợp xăng-etanol chứa 51% đến 83% etanol , tùy thuộc vào địa lý và mùa — etanol giúp giảm lượng khí thải. Giống như bất kỳ loại nhiên liệu thay thế nào, việc sử dụng ethanol bao gồm một số cân nhắc.
An ninh năng lượng
Hoa Kỳ trở thành nhà xuất khẩu ròng xăng dầu vào năm 2020 với xuất khẩu vượt qua nhập khẩu, mặc dù nhập khẩu 7,86 triệu thùng / ngày vẫn là một phần quan trọng trong việc cân bằng cung cầu cho thị trường trong nước và quốc tế. Nhìn chung, lĩnh vực giao thông vận tải chiếm khoảng 30% tổng nhu cầu năng lượng của Hoa Kỳ và 70% lượng tiêu thụ xăng dầu của Hoa Kỳ. Sử dụng ethanol và các nhiên liệu thay thế khác và các công nghệ tiên tiến để giảm tiêu thụ nhiên liệu tiếp tục củng cố an ninh quốc gia và giảm chi phí năng lượng vận tải cho các doanh nghiệp và người tiêu dùng.
Tiết kiệm nhiên liệu và Hiệu suất
Tác động đến mức tiết kiệm nhiên liệu khác nhau tùy thuộc vào sự chênh lệch năng lượng trong hỗn hợp được sử dụng. Ví dụ, E85 có chứa 83% hàm lượng etanol có năng lượng ít hơn khoảng 27% trên mỗi gallon so với xăng (tác động đến nền kinh tế nhiên liệu giảm đi khi hàm lượng etanol giảm). Động cơ của xe chạy xăng, bao gồm cả xe chạy bằng nhiên liệu linh hoạt (FFV), được tối ưu hóa cho xăng. Nếu chúng được tối ưu hóa để chạy trên hỗn hợp ethanol cao hơn, khả năng tiết kiệm nhiên liệu sẽ tăng lên do hiệu suất động cơ tăng lên.
Ethanol cũng có chỉ số octan cao hơn xăng, giúp tăng công suất và hiệu suất. Ví dụ, các tay đua Indianapolis 500 thường đổ xăng cho xe đua của họ bằng E98 vì chỉ số octan cao. Một số dự án hiện đang được tiến hành, bao gồm sáng kiến Đồng tối ưu hóa nhiên liệu và động cơ, tìm cách tìm hiểu tiềm năng cải thiện hiệu suất động cơ thông qua việc sử dụng hỗn hợp ethanol và nhiên liệu sinh học có chỉ số octan cao khác.
Tác động đến công việc
Sản xuất ethanol tạo ra công ăn việc làm ở các vùng nông thôn, những nơi cần có cơ hội việc làm. Theo Hiệp hội Nhiên liệu tái tạo, sản xuất ethanol vào năm 2020 chiếm hơn 62.000 việc làm trực tiếp trên cả nước, tổng sản phẩm quốc nội 35 tỷ USD và thu nhập hộ gia đình 19 tỷ USD. (Xem Hướng dẫn Bỏ túi về Ethanol 2021 (PDF).)
Khí thải
Khí cacbonic do một chiếc xe thải ra khi đốt cháy ethanol được bù đắp bởi lượng khí cacbonic thu được khi cây nguyên liệu được trồng để sản xuất ethanol. Điều này khác với xăng và dầu diesel, được tinh chế từ dầu mỏ khai thác từ trái đất. Không có khí thải nào được bù đắp khi các sản phẩm dầu mỏ này được đốt cháy. Trên cơ sở phân tích vòng đời, lượng phát thải khí nhà kính (GHG) giảm trung bình 40% với ethanol từ ngô được sản xuất từ các nhà máy khô và dao động từ 88% đến 108% nếu nguyên liệu là xenlulo được sử dụng tùy thuộc vào loại nguyên liệu, so với sản xuất và sử dụng xăng, dầu diesel. (Xem Giảm phát thải khí nhà kính theo vòng đời của Ethanol với Mô hình GREET (PDF).)
Để tìm hiểu thêm về tiết kiệm nhiên liệu, điểm GHG và điểm khói bụi của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ cho FFV, hãy truy cập FuelEconomy.gov hoặc xem danh sách Phương tiện sử dụng nhiên liệu thay thế và công nghệ tiên tiến (PDF).
Thiết bị và Tính sẵn có
Hỗn hợp E10 cấp thấp trở xuống không yêu cầu thiết bị tiếp nhiên liệu đặc biệt và chúng có thể được sử dụng cho bất kỳ loại xe chạy xăng thông thường nào.
Cũng có thể cung cấp các hỗn hợp trên E10 trong các thiết bị nhiên liệu hiện có, tuy nhiên, một số thiết bị cần được nâng cấp để tuân thủ quy định của liên bang. Xem trang Mã, Tiêu chuẩn và An toàn và Sổ tay Xử lý, Lưu trữ và Pha chế E85 và Hỗn hợp Xăng-Ethanol khác (PDF) để biết thông tin chi tiết về thiết bị tương thích.
FFV (có thể hoạt động bằng E85, xăng, hoặc bất kỳ hỗn hợp nào của cả hai) có sẵn trên toàn quốc dưới dạng thiết bị tiêu chuẩn mà không có chi phí gia tăng, làm cho chúng trở thành một lựa chọn phương tiện sử dụng nhiên liệu thay thế giá cả phải chăng. Các trạm tiếp nhiên liệu cung cấp E85 (nhiên liệu linh hoạt) được đặt tại 42 tiểu bang. Tìm các trạm tiếp nhiên liệu ethanol (E85) trong khu vực của bạn.