MÜHENDİS VE MAKİNA DERGİSİ CİLT : 29 SAYI:336 OCAK 1988
üretilen organik bileşiklerdir. Alkoller; saf olarak kullanıla-
bilecekleri gibi, genellikle petrolden üretilen yakıtlara karış-
tırılmaktadır.
Etanol (C H OH): Şeker, şekere çevrilebilen selüloz ve-
ya nişasta gibi maddelerin fermantasyonu sonunda elde
edilen etanol (etil alkol) en yaygın alkol türüdür. Etanol;
patates, tahıllar, şeker kamışı, şeker pancarı, ot, saman gibi
her tür bitkiden veya daha genel olarak güneş enerjisini
dönüştürülmüş bir kimyasal yapıda depolayan her üründen
elde edilebilir.
Etanol, 78,4 °C'ta kaynayan -100°C'a kadar sıvı olarak
kalan temiz, renksiz bir sıvıdır. Yoğunluğu 0,794, alt ısıl
değeri yani l kg'nın yanması sonunda açığa çıkan ısı
6400 Kcal/kg'dır. Tablo 4.l'deki değerlere göre örneğin
benzin ile karşılaştırıhrsa ısü değerinin benzine göre ~ %
35 az olduğu görülür. Su ile her oranda karışabilme özelliği
ile petrolden ayrılır.
Metaııol (CH3OH): Etanola benzer özellikleri vardır. Fa-
kat; odun ve kömür gibi fosillerin ısı altında damıtılmaları
yolu ile veya CO ve H2"nin katalitik ortamda sentezleri so-
nunda elde edilir. Ayrıca bazı kimyasal işlemler sonunda
doğal gazdan da metanol elde edilebilmektedir. 67°C'ta
kaynar, -98°.C'ta donar ve su ile her oranda karışabilir.
Her iki tür alkol, bazı yapısal özellikleri nedeni ile, saf
olarak motorlarda kullanım açısında pek çekici değildir. An-
cak bazı yararlı etkileri gözönüne alınarak petrol yakıtları-
na belirli oranda karıştırılarak motorlarda kullanılmaları uy-
gundur.
Tablo 4.1:Çeşitli yakıtların özellikleri.
Alkollerin en önemli üstünlükleri yüksek oktan sayıları ve
petrole dayalı yakıt olmamalıdır. Yüksek oktan sayıları, da-
ha büyük sıkıştırma oranlarının seçilebilmesine ve verimin
yükselmesine olanak sağlamaktadır. Ayrıca alkolün petrole
göre daha düşük alev sıcaklıklarının olması, yanma işleminin
iyileşmesini, yanma ürünleri içindeki azot oksitlerin NOX ve
CO' in azalmasını sağlamaktadır.
Bu üstünlükleri yanında, alkollerin bazı yetersiz özellikle-
ri vardır. Alkollerin en önemli yetersizliği içinde bulunan
suyun yakıt ve emme sistemi üzerindeki korozif etkisidir.
Bunun yanında alkollerin ısıl değeri petrole göre daha dü-
şüktür, buharlaşma ısısı yüksektir. Buharlaşma ısısının yük-
sek oluşu motorlarda soğukta ilk hareketi zorlaştırmaktadır.
Aynca alkol kullanıldığında buhar tıkacı olasılığı artmakta-
dır.
Sayılan yetersizliklere ek olarak, günümüzde alkol üreti-
mindeki enerji dengesi negatiftir. Yani alkolün üretimi için,
yanması sonunda vereceği enerjiden fazla enerjiye gereksi-
nim vardır, özellikle etanolun çoğunlukla gıda maddelerin-
den elde edilmesi, besin kaynaklan açısından ayn bir yeter-
sizliği oluşturmaktadır.
Bazı otomobil yapım firmaları saf metanol ve etanolle
çalışan deney taşıtları üretip, denemeler yapmaktadır. Bu
taşıtlarda, sıkıştırma oranı metanol için 13, etanol için
11,4 alınmaktadır. Korozyonu önlemek için yakıt ve emme
sistemi koruyucu maddelerle kaplanmakta, yakıtın buharlaş-
masına yardım etmek amacı ile su ile ısıtılan emme manifol-
du 10° C'tan düşük sıcaklıklarda ilk harekette yardımcı pet-
rol sistemleri kullanılmaktadır.
Saf alkol; yüksek oktan sayısına karşı çok düşük setan sa-
Yakıt
özgül ağırlık
kg/dm3
Bileşimler (ağırlık yüzdesi)
Isı değerleri, kcalAg
C
H
O
S
hû
Ha
Benzin (alkolsüz, saf)
0,75
85
15
_
0,5
10800 - 11500
9800 - 10500
Benzin (%10 alkollü)
0,75
81
15
5
0,4
10300 - 11000
10000 - 10200
Dizel yağı
0,85-0,89
86-87
13-14
0,03
0,3
10600 - 10900
10000 - 10400
Motor benzolü
0,86-0,88
90-92
8-8,5
-
0,5
10000 - 10200
9550 - 9750
Alkol (C2H5OH)
0,79
35,3
17,6
47,1
-
7100
6400
Isıtma yağları
Pansilvanya tipi
0,89
34,9
13,7
1,4
-
10700
9950
Kaliforniya tipi
0,95
86,8
11,5
1,1
0,6
10400
9800
Meksika tipi
0,91
82,8
12,2
2,2
2,8
10300
9600
Katranlar
Linyit katranı
0,925
04,0
11,0
4,3
0,7
10200
9600
Taş kCrnürü katranı
1,08
39,5
6,5
3,4
0,6
9350
9000
MÜHENDiS VE MAKlNA DERGiSi CiLT : 29 SAYI:336 OCAK 1988
25
yısına sahip olduğundan diesel motorları için uygun değildir.
Diesel motorlarındaki kullanımlarda setan sayısını artırıcı
katkı maddeleri veya diğer yüksek setan sayılı yakıtlarla ya-
pılmış karışımlar gerekir, öte yandan, gaz türbinleri alkolle-
rin kullanımı açısından uygundur.
Stratejik ve pratik açıdan Avrupa'da düşük oktan sayılı
yakıtlara % 5 hacımsal orana kadar alkol katılması, vurun-
tuya dayanıklılığı artırdığı ve yanmayı iyileştirdiği için uy-
gun görülmektedir. Aynca bu durumda yakıt sisteminde
önemli bir değişiklik yapmaya gerek kalmamaktadır.
Bununla birlikte ;metanol ve etanol dünyanın ham petro-
le dayanması riskine karşı, değişik bir seçenek oluşturur.
Gaz Yakıtlar: Günümüz motorlarına uygun ve ticari ola-
rak elde edilebilir iki tür gaz yakıt; metandan oluşan doğal
gaz, propandan oluşan petrol gazıdır. Fakat saf hidrojenin
uzak gelecekte en önemli alternatif yakıt durumuna gelmesi
beklenebilir.
Sıvılaştırılmış Petrol Gazı (LPG): Dünyanın her tarafında
ticari miktarlarda bulunabilen ve taşıtlarda da kullanılabilen
petrol gazının önemli bölümünün propan (C H ) oluşturur.
Propan düşük eksoz emisyonu verir, yani yanma ürünleri
daha az miktarda zararlı bileşikler içerir, yüksek oktan sayı-
sına sahiptir. Fakat en önemli üstünlüğü metana göre daha
kolay smlaşabilmesidir. örneğin 21°C sıcaklıkta 110 Pa ba-
sınç altında sıvılaşabilmektedir. Bu özelliği nedeni ile daha
kolaylıkla smlaştınlarak depolanabilmektedir. Sıvılaştırıl-
mış petrol gazının 103 -105 gibi yüksek oktan sayısı vardır
En önemli yetersizliği petrole göre kütlesel olarak % 11,
hacımsal olarak % 33 az enerji bulundurmasıdır. Setan sayısı
düşük olduğu için diesel motorlarında kullanılmaya uygun
değildir.
Sıvı yakıt yerine gaz yakıt kullanıldığında, emilen kanşım
içinde gaz yakıt daha fazla hacim kapladığından, volümet-
rik verim ve güç belirgin olarak düşer. Bu güç kaybı 103-
105 gibi yüksek oktan sayısına uygun motor dizaynı ile gide-
rilebilir. Burada petrol tankı yerine, bagaj bölmesine veya
bölmenin altına LPG tankı yerleştirilir. Motorun sıkıştırma
oranı, yakıtın oktan sayısına uygun olarak, 10,5-11'e
yükseltilebilir. Emilen dolgu hacmi artacağından emme
sistemi uygun şekilde değiştirilmelidir. Aynca ateşleme
avansı ve kam ayan uygun şekilde yapılmalıdır.
Sıvılaştırılmış Doğal Gaz (LNG): Doğal gaz, % 84'ten
büyük oranda metan (CH ) içeren ve en fazla miktarda elde
edilebilen gaz yakıttır. Düşük eksoz emisyonu ile yandığın-
dan ve 130 gibi çok yüksek oktan sayısı olduğundan motor-
culuk açısından çekici yakıttır. En belirgin yetersizliği an-
cak yüksek basınç altında veya düşük sıcaklıkta etkin olarak
depolanabilmesidir. Yine LPG'de olduğu gibi, volumetrik ve-
rimi, birim hacminin ısı kapasitesi düşüktür.
Yüksek oktan sayısından yararlanarak sıkıştırma oranı-
nın 14'e kadar çıkanlabilmesine olanak sağlar. Yüksek ba-
sınç altında sıvılaştınlmasma uygun yakıt tanktan üzerinde
çalışmalar yapılmaktadır.
Hidrojen:Hidrojen yanma açısından çok çekici bir ya-
kıttır. Günümüzdeki yöntemlere göre, sudan elektroliz yolu
veya diğer kimyasal yollarla elde edilmesi çok pahalıya mal-
olmaktadır. Aynca metaller üzerindeki difüzyon özelliği
nedeni ile depolanması ve kullanımı bir çok zorluklar do-
ğurmaktadır.
Son zamanlarda hidrojenin depolanması için hidrid mal-
zemeler üzerinde çalışılmaktadır. Hidrid malzemeler, mole-
külleri arasında hidrojeni depolayabilen ve ısıtıldığında ser-
best bırakan metal alaşımlarıdır.
Gelecekte üretimi, dağıtımı, taşıtlarda depolanması ve
kullanılması ile ilgili problemler çözümlenirse, hidrojenin
büyük olanaklar sağlaması beklenebilir.
SONUÇLAR
Dünya petrol kaynaklarının sınırlı oluşu ve gelecekte tü-
kenme tehlikesi karşısında petrole alternatif yakıt arayışı
günümüzde önem kazanmıştır. Alternatif yakıtlara ek olarak
yakıt tüketimim ve çevre kirliliğini azaltmak amacı ile taşıt-
larda ve motorlarda çeşitli önlemler alınması gerekmekte
ve bu konuda da araştırmalar sürmektedir.
Taşıt ve motor açısından yapılabilecek yapısal değişik-
likler ve olası gelişmeler aşağıdaki gibi özetlenebilir:
Yanma olayını ve kanşım hazırlanmasını iyileştirici
önlemler almak.
Diesel motorlannda türboşarj kullanmak.
Motor strok-çap oranını 0,8 -1,0 aralığında seçerek,
volumetrik ve mekanik verimleri artırmak.
öte yandan petrole katılabilecek veya alterantif olarak
kullanılabilecek olası yakıtlar ve uygulanacak değişiklikler
şunlardır:
Benzine (%5) hacımsal oranına kadar alkol katarak
vuruntuya dayanıklılığı artırmak, böylece daha yüksek
sıkıştırma oranlı ve verimli motorlara yönelmek.
Ucuz alkol üretimi için yeni yöntemler geliştirmek,
motorlarda korozyon ve soğukta ilk hareket açısından ge-
rekli önlemleri alıp saf alkolle çalışan yüksek sıkıştırma
oranlı ve verimli motorlara yönelmek. Bu yolla, alkol do-
laylı olarak güneş enerjisine dayanan ve fosil yakıtlardan
bağımsız bir alternatif oluşturulabilir.