Rapsis ir viens no pirmajiem kultūraugiem, ko sācis audzēt cilvēks. Tā vēsture sākusies pirms četriem tūkstošiem gadu Indijā, pēc tam rapsi audzēja Ķīnā, Japānā un Vidusjūras zemēs, kur iegūto rapša eļļu izmantoja apgaismojumam. Rapša eļļa gaismas iegūšanai bija ļoti efektīva, jo degot tai nebija dūmu, un to varēja dedzināt telpā.

Rapša eļļas rūpnieciskā izmantošana sākumā bija ļoti ierobežota, līdz parādījās pirmie tvaika motori un tika atklāts, ka rapša eļļa labāk kā jebkura cita smērviela pielīp metāla virsmām, kurām bija jāstrādā ūdens vai tvaika vidē.

20. gadsimta vidū rapša eļļas ražošanu izkonkurēja saulespuķu eļļas rūpniecība, un tikai 80-tajos gados atkal notika rapša atdzimšana.

Protams, vissvarīgākais iemesls, kāpēc tiek atbalstīta rapša audzēšana, ir tā izmantošana tehnikā, it īpaši dīzeļmotoru darbināšanai. Pētījumi ir parādījuši, ka siltumietilpība dīzeļdegvielai un rapša eļļai ir gandrīz vienāda. Taču rapša eļļa nesatur sēra savienojumus, nav toksiska un nepiesārņo gruntsūdeņus noplūdes gadījumā. Tā parasti sadalās augsnē triju nedēļu laikā. Rapša eļļa ir pati drošākā degviela, jo tās uzliesmošanas temperatūra ir 325°C. Jāatzīmē arī tas, ka rapša eļļa, salīdzinājumā ar fosilo dīzeļdegvielu, ir viskozāka un blīvāka, taču šo nepilnību var novērst, uzsildot eļļu līdz 75-85°C.

Rapša eļļa tīrā veidā atšķiras no biodīzeļdegvielas ar to, ka tā nav sprādzienbīstama, nav indīga, un tās ražošanai nav nepieciešams liels enerģijas patēriņš. Vienkāršākais eļļas ieguves veids ir rapša sēklu aukstā izspiešana.

Rapša eļļas kā dīzeļmotoru degvielas pielietojums

Latvijā rapša eļļu kā degvielu ar likumu apstiprināja 2006. gada 5. maijā, un to var izmantot dīzeļmotoros, ievērojot noteiktās emisijas prasības. Kvalitātes prasības rapša eļļai ir noteiktas Ministru kabineta noteikumos Nr. 515, kas stājās spēkā 2007. gada 24. jūlijā.

Dīzeļmotoru darbināšanai ar rapša eļļu pielieto divas sistēmas: „divu tvertņu sistēmu” un „vienas tvertnes sistēmu”. Latvijā parasti tiek pielietota „divu tvertņu sistēma”, kur motors tiek iedarbināts ar fosilo dīzeļdegvielu un pēc darba temperatūras sasniegšanas 70 – 80°C tas tiek pārslēgts darbībai ar rapša eļļu. Taču daudz ērtāka ekspluatācijā ir „vienas tvertnes sistēma”, kur kā vienīgā degviela tiek pielietota rapša eļļa.

Lai rapša eļļu izmantotu kā degvielu dīzeļmotoros, ir nepieciešams uzstādīt sistēmu, ar kuras palīdzību rapša eļļas īpašības varētu tuvināt fosilās dīzeļdegvielas īpašībām. Sistēmas galvenais uzdevums ir samazināt rapša eļļas viskozitāti, kura pie normālām gaisa temperatūrām ir daudz augstāka.

Rapša eļļas un dīzeļdegvielas viskozitātes salīdzinājums

Uzsildot rapša eļļu līdz 70 – 80°C, tās viskozitāte līdzinās dīzeļdegvielas viskozitātei un to var izmantot dīzeļmotoru normālai darbībai.

Divu tvertņu sistēma

Pati vienkāršākā sistēma, kura nodrošina stabilu dīzeļmotora darbību, ir „divu tvertņu sistēma”. Automobilim vai traktoram ir uzstādītas divas degvielas tvertnes, no kurām vienā ir dīzeļdegviela, bet otrā rapša eļļa. Dīzeļmotors tiek iedarbināts ar fosilo dīzeļdegvielu un pēc uzsilšanas līdz 70 – 80°C tiek pārslēgts darbībai ar rapša eļļu. Beidzot darbu, motoru atkal pārslēdz barošanai ar dīzeļdegvielu, lai degvielas sistēma tiktu piepildīta ar fosilo dīzeļdegvielu un nerastos problēmas iedarbināt aukstu motoru.

„Divu tvertņu sistēma” motora darbināšanai ar rapša eļļu: 1 – apsildāmie degvielas vadi; 2 – elektromagnētiskie vārsti; 3 – motors; 4 – zemspiediena sūknis; 5 – apsildāmais degvielas filtrs; 6 – eļļas sildītājs; 7 – rapša eļļas tvertne; 8 – dīzeļdegvielas tvertne; 9 – degvielas filtrs; 10 – sprauslas; 11 – augstspiediena sūknis; 12 – dzesēšanas sistēmas sūknis.

Vienas tvertnes sistēma

„Vienas tvertnes sistēma” motora darbināšanai ar rapša eļļu piedāvā vērtīgu un nekomplicētu iespēju vienlaikus saglabāt vidi un reducēt degvielas izmaksas, kā arī nodrošina CO₂ neitralitāti. Šajā sistēmā kā vienīgā rapša eļļas tilpne tiek izmantota automobiļa oriģinālā degvielas tvertne. Šāda sistēma parasti tiek pielietota vieglajiem automobiļiem un mikroautobusiem. Lai nodrošinātu dīzeļmotora darbību, izmantojot tikai rapša eļļu, tiek modificēta automobiļa degvielas sistēma, fundamentāli izmainot smidzinātāju konstrukciju.

„Vienas tvertnes sistēmas” priekšrocības ir tās, ka nav vajadzīga vieta otras degvielas tvertnes novietošanai, tāpēc netiek aizņemts kravas nodalījums, nav vajadzīga sarežģīta vārstu pārslēgšanās sistēma, ko parasti izmanto „divu tvertņu sistēmā”, lai pārslēgtos no fosilās dīzeļdegvielas uz rapša eļļu un nav nepieciešams degvielas sistēmu piepildīt ar fosilo dīzeļdegvielu pirms dīzeļmotora apstādināšanas.

Tajā pašā laikā dīzeļmotoru drīkst darbināt ne tikai ar rapša eļļu, bet arī ar fosilo dīzeļdegvielu un biodīzeļdegvielu vai arī ar dažādiem šo degvielu maisījumiem. Tātad vienkārši, kuru no šīm degvielām ir iespējams lētāk iegādāties, to arī var izmantot dīzeļmotora darbināšanai. Uzmanību jāpievērš aukstā laikā, kad gaisa temperatūra noslīd zem -10°C. Tīra rapša eļļa sāk sastingt pie šādas gaisa temperatūras, tāpēc tai jāpielej ziemas dīzeļdegviela, lai pazeminātu viskozitāti un varētu iedarbināt motoru.

Tipiskai „vienas tvertnes sistēmai” vajadzīgas šādas papildinošas vai aizvietojošas detaļas:

• iesmidzināšanas sprauslas vai smidzinātāji,
• kvēlsveces,
• apsildāms degvielas filtrs,
• papildus degvielas sūknis (atsevišķās konstrukcijās),
• siltummainis dzesēšanas sistēmā,
• termoslēdzis,
• releji un vadi.

„Vienas tvertnes sistēmas” komponentes: 1 – vadu savienojumi; 2 – siltummainis; 3 – apsildāms filtrs; 4 – eļļas caurules; 5 – dzesēšanas sistēmas caurules; 6 – savilcēji; 7 – releji; 8 – dzesēšanas sistēmas savienojumi; 9 – kvēlsveces; 10 – smidzinātāji; 11 – termoslēdzis.

„Vienas tvertnes sistēmu” var pielietot:

• visos dīzeļmotoros ar priekškameru, izņemot degvielas sistēmās, kurās ir rotācijas augstspiediena sūkņi (Lucas, CAV, Stanadyne, RotoDiesel, Delphi),
• TDI vai tiešās iesmidzināšanas VW motoros, dažos VOLVO un Eiropas FORD modeļos ar Bosch degvielas sistēmām.

Tabulā apkopotas automobiļu markas, kurās var pielietot „vienas tvertnes sistēmu”. To iespējams uzstādīt automobiļiem gan ar 12 V, gan 24 V elektrosistēmām, kā arī citiem konstruktīvi atbilstošiem dīzeļmotoriem elektrostaciju un citu agregātu darbināšanai. Ja motors netiek darbināts ilgāk par vienu mēnesi, tad ieteicams degvielas sistēmā atstāt tīru dīzeļdegvielu.

Populārākie apvidus un vieglie automobiļi, kuros var pielietot „vienas tvertnes sistēmu”

Motoru darbināšanai ar rapša eļļu ir arī dažas negatīvas iezīmes, kas rada neērtības automobiļa ekspluatācijā: biežāk jāmaina eļļa motorā (apmēram ik pēc 10000 km), jāseko eļļas līmeņa svārstībām karterī, pie zemām gaisa temperatūrām jāpielej rapša eļļai klāt ziemas dīzeļdegviela. Rapša eļļai ir jābūt iegūtai ar aukstās spiešanas metodi, lai tajā saglabātos dabiskie antioksidanti.

Vēl viena no šīs sistēmas īpatnībām ir tā, ka motoru, kuram tā uzstādīta, ieteicams darbināt ar rapša eļļu, fosilo dīzeļdegvielu vai arī šo degvielu maisījumu, bet nevajadzētu lietot biodīzeļdegvielu. Arī motoru, kurš pirms tam darbināts ar biodīzeļdegvielu nav ieteicams pārbūvēt darbināšanai ar rapša eļļu, jo nevar precīzi paredzēt biodīzeļdegvielas agresīvās ietekmes sekas uz degvielas sistēmu.

Jaudas un griezes momenta mērījumi

Kā uzskatāmu piemēru par jaudas un griezes momenta mērījumiem var atzīmēt izmēģinājuma testus ar automobili VW GOLF III 1.9TD, kura dīzeļmotors ir pielāgots darbināšanai ar tīru augu eļļu, izmantojot „vienas tvertnes sistēmu”. Šī automobiļa motoru var darbināt arī ar fosilo dīzeļdegvielu vai biodīzeļdegvielu, tāpēc gan jaudas, gan degvielas patēriņa mērījumi tika veikti, lietojot katru no šīm degvielām. Mērījumu rezultāti, darbinot automobili ar trim dažādām degvielām, bija atšķirīgi gan jaudas, gan griezes momenta ziņā. Kā redzams attēlā, braucot ar tīru rapša eļļu gan motora jauda, gan griezes moments ir mazāki, nekā lietojot biodīzeļdegvielu un fosilo dīzeļdegvielu. Vērā ņemams fakts ir tas, ka lielākais griezes moments, darbinot motoru ar rapša eļļu ir pie 3050 – 3100 min^-1, turpretī lietojot biodīzeļdegvielu vai fosilo dīzeļdegvielu, tas ir pie mazākiem motora apgriezieniem.

Jaudas un griezes momentu līknes

Degvielas patēriņa mērījumi

Degvielas patēriņa mērījumi automobilim VW GOLF 1.9 TD tika veikti gan analītiskajos eksperimentos, darbinot motoru laboratorijā, gan reālajos ekspluatācijas apstākļos. Mērījumu rezultāti, darbinot automobili ar trim dažādām degvielām, bija atšķirīgi un parādīja, ka, strādājot motoram brīvgaitā, rapša eļļas patēriņš ir vislielākais, bet palielinot braukšanas ātrumu līdz 110 km h^-1, tas ir vismazākais, salīdzinājumā ar biodīzeļdegvielu un fosilo dīzeļdegvielu.

Degvielas patēriņa salīdzinājums, izmantojot fosilo dīzeļdegvielu, biodīzeļdegvielu un rapša eļļu kā degvielu, automobiļa VW GOLF III 1.9 TD motora darbināšanai dažādos režīmos

Enerģētiskās efektivitātes koeficents rapša eļļas degvielai ir tikpat pozitīvs, to pat nepārveidojot biodīzeļdegvielā. Tikai pagaidām jārēķinās ar to, ka šajā gadījumā nepieciešamas zināmas izmaksas motora pārkārtošanai, jo automobiļu un traktoru ražotājuzņēmumi vēl neražo sērijveidā šādus motorus un nedod garantijas tehnikai pēc šādas pārbūves. Arī degvielas veidā izmantojamajai rapša eļļai jābūt nevainojami kvalitatīvai.

Vairāk par rapša eļļas izmantošanas pētījumiem lasīt žurnāla „Agrotops” rakstos”:

:: Birkavs A., Dukulis I. Jaunākās tehnoloģijas degvielas ekonomijā. AgroTops, Nr. 8, 2008, aug., 48. – 49. lpp. ISSN 1407-5164.

:: Birkavs A., Dukulis I. Rapšu eļļa – ziemeļu olīveļļa un alternatīvā degviela. AgroTops, Nr. 1, 2009, janv., 30. – 31. lpp. ISSN 1407-5164.

:: Birkavs A., Dukulis I. Rapšu eļļa dīzeļmotoru darbināšanai – krīzes laika risinājums. AgroTops, Nr. 2, 2009, febr., 39. – 40. lpp. ISSN 1407-5164.

:: Birkavs A., Dukulis I. Dīzeļmotoru pārbūve darbināšanai ar rapšu eļļu. AgroTops, Nr. 3, 2009, mar., 40. – 41. lpp. ISSN 1407-5164.

:: Birkavs A., Dukulis I. Tīra rapšu eļļa automašīnas darbināšanai. AgroTops, Nr. 4, 2009, apr., 44. – 45. lpp. ISSN 1407-5164.

:: Birkavs A., Dukulis I. Dīzelis, biodīzelis vai rapšu eļļa? AgroTops, Nr. 5, 2009, mai., 40. – 41. lpp. ISSN 1407-5164.

:: Birkavs A., Dukulis I., Šmigins R. Zaļā degviela dīzeļmotoram. Saimnieks, Nr. 5, 2009, mai., 54. – 55. lpp.

:: Birkavs A., Dukulis I. Jaunās tehnoloģijas motoru darbināšanai ar rapšu eļļu. AgroTops, Nr. 12, 2009, dec., 38. – 39. lpp. ISSN 1407-5164.

Detalizētāki pētījumu apraksti un rezultāti pieejami sadaļā RAKSTI UN PUBLIKĀCIJAS.