ده درصد متانول، ده درصد صرفه‌جویی در بنزین نیست

ایران آنلاین:

فرهاد امین دهقان، کارآفرین و فعال حوزه نفت و انرژی: موضوع در داخل کشور نیز از مرحله بحث فراتر رفته است. طبق اعلام شرکت ملی پالایش و پخش، استاندارد ملی ایران شماره ۲۲۹۲۰ حضور متانول در بنزین را تا سقف ۳ درصد حجمی مجاز می‌داند. شرکت نفت ستاره خلیج فارس نیز استفاده از حدود ۰.۵ درصد حجمی متانول را به‌صورت مقدماتی آزمایش کرده است.

اما اگر قرار باشد روزی از این محدوده فراتر برویم، سؤال اصلی این نیست که آیا می‌توان متانول را با بنزین مخلوط کرد یا نه. مسئله این است که این کار واقعاً چه مقدار از مصرف بنزین کم می‌کند و در مقابل، چه هزینه‌ای برای پالایشگاه، خودرو و مصرف‌کننده دارد.

M10 مثال خوبی است. در هر صد لیتر M10، نود لیتر بنزین و ده لیتر متانول وجود دارد. بنابراین برای تحویل صد لیتر سوخت، ده لیتر بنزین کمتر لازم است.

این محاسبه درست است؛ اما فقط در تراز حجمی.

وقتی سوخت وارد موتور می‌شود، انرژی موجود در هر لیتر هم اهمیت پیدا می‌کند. متانول تقریباً نصف بنزین انرژی حجمی دارد. بنابراین ده درصد جایگزینی حجمی بنزین الزاماً به معنای ده درصد کاهش مصرف بنزین برای طی یک مسافت ثابت نیست.

تفاوت میان این دو عدد، بخش مهمی از اقتصاد واقعی استفاده از متانول در بنزین است.

ده درصد در حجم، حدود پنج درصد در محاسبه انرژی

ارزش حرارتی پایین متانول حدود ۲۰ مگاژول بر کیلوگرم است. برای بنزین معمولاً محدوده ۴۲ تا ۴۴ مگاژول بر کیلوگرم در نظر گرفته می‌شود. اگر چگالی متانول را حدود ۰.۷۹ و بنزین نمونه را حدود ۰.۷۴ کیلوگرم بر لیتر فرض کنیم، انرژی حجمی متانول نزدیک ۱۵.۸ و بنزین حدود ۳۲ مگاژول بر لیتر خواهد بود.

پس انرژی تقریبی یک لیتر M10 می‌شود:

(۰.۹ × ۳۲) + (۰.۱ × ۱۵.۸) ≈ ۳۰.۴ مگاژول

یعنی هر لیتر M10 تقریباً پنج درصد انرژی کمتری از بنزین پایه دارد.

اگر فعلاً فرض کنیم راندمان موتور تغییر نکند، برای دریافت انرژی معادل یک لیتر بنزین حدود ۱.۰۵۳ لیتر M10 لازم است. ۹۰ درصد این مقدار بنزین است:

۱.۰۵۳ × ۰.۹ ≈ ۰.۹۴۸ لیتر بنزین

در این محاسبه، کاهش مصرف بنزین برای پیمایش معادل حدود ۵.۲ درصد می‌شود، نه ۱۰ درصد.

این عدد البته پیش‌بینی مصرف واقعی ناوگان کشور نیست. یک محاسبه انرژی با فرض ثابت ماندن راندمان موتور است. اگر موتور بتواند از اکتان بالاتر و ویژگی‌های احتراقی متانول استفاده کند و راندمان افزایش یابد، نتیجه متفاوت خواهد بود.

برای درصدهای دیگر هم می‌توان همین محاسبه را انجام داد:

اکتان، بخش دیگری از محاسبه

متانول مقاومت بالایی در برابر ناک دارد. گرمای نهان تبخیر آن نیز زیاد است و هنگام تبخیر می‌تواند مخلوط ورودی به سیلندر را خنک کند. در شرایط مناسب، این دو ویژگی احتمال ناک را کاهش می‌دهند و می‌توانند به پرشدن بهتر سیلندر کمک کنند.

اگر موتور برای چنین سوختی طراحی یا متناسب با آن کالیبره شده باشد، اکتان بالاتر امکان استفاده از نسبت تراکم بیشتر، زمان‌بندی متفاوت جرقه یا در موتورهای توربو شرایط مناسب‌تر بوست را فراهم می‌کند. در چنین موتوری ممکن است بخشی از افت انرژی حجمی متانول از طریق افزایش راندمان جبران شود.

اما ناوگان کشور یکدست نیست. خودروهای قدیمی و جدید، موتورهای تنفس طبیعی و توربو، محصولات داخلی و وارداتی و تعداد رو به افزایش خودروهای هیبریدی همگی از یک شبکه سوخت استفاده می‌کنند.

در مطالعه‌ای که اوت ۲۰۲۶ منتشر شد، افزایش سهم متانول در موتور مورد آزمایش با افزایش توان و گشتاور و کاهش BSFC همراه بود. هم‌زمان، با بالا رفتن غلظت متانول، اختلالات مقطعی توان در آزمون پیوسته نیز بیشتر شد. این نتیجه را نمی‌توان مستقیماً به ناوگان ایران تعمیم داد، اما نشان می‌دهد پاسخ موتور به متانول به کالیبراسیون و شرایط کار وابسته است.

نسبت استوکیومتریک هوا به سوخت نیز تغییر می‌کند. این نسبت برای بنزین معمولاً نزدیک ۱۴.۷ به یک و برای متانول حدود ۶.۴۵ به یک است. با افزایش سهم متانول، AFR استوکیومتریک مخلوط پایین می‌آید و برای جرم هوای معین، جرم بیشتری از سوخت لازم است.

ECU و سنسور اکسیژن در خودروهای دارای کنترل حلقه‌بسته می‌توانند تا حدی این تغییر را با اصلاح پاشش جبران کنند. با این حال ظرفیت پمپ، دبی انژکتور و محدوده fuel trim نامحدود نیست.

در استارت سرد هم وضعیت متفاوت است. همان گرمای تبخیر بالایی که در بعضی شرایط کاری یک مزیت محسوب می‌شود، در دمای پایین می‌تواند تبخیر و تشکیل مخلوط مناسب را دشوارتر کند.

مسئله آب و شبکه توزیع

متانول قطبی و آب‌دوست است، در حالی که بنزین عمدتاً ماهیت غیرقطبی دارد. اگر مقدار آب از حد تحمل مخلوط عبور کند، احتمال جدایش فازی وجود دارد؛ یعنی ممکن است یک فاز غنی از هیدروکربن و فاز دیگری حاوی متانول و آب تشکیل شود.

کنترل این موضوع در آزمایشگاه ساده‌تر از شبکه واقعی توزیع است. سوخت از مخازن پالایشگاه، انبار نفت، نفتکش جاده‌ای و مخازن جایگاه عبور می‌کند و کنترل آب در تمام این مسیر اهمیت پیدا می‌کند.

بنابراین استاندارد چنین سوختی نمی‌تواند فقط درصد متانول را تعیین کند. تحمل آب، پایداری فازی و رفتار مخلوط در دماهای مختلف نیز باید مشخص باشد.

سمیت متانول هم قابل چشم‌پوشی نیست. حمل، ذخیره‌سازی، نشت، تماس شغلی و جلوگیری از برداشت یا مصرف غیرمجاز به دستورالعمل مناسب نیاز دارد. این موضوع مانع استفاده سوختی از متانول نیست، اما بخشی از الزامات HSE آن است.

شرکت ملی پالایش و پخش نیز در توضیحات خود درباره استفاده از متانول تأکید کرده است که وجود متانول به‌تنهایی نه برای اثبات آسیب به خودرو کافی است و نه برای تأیید کیفیت بنزین. عدد اکتان، فشار بخار، دامنه تقطیر، آب، پایداری اکسیداسیونی، خورندگی و سایر مشخصات محصول نهایی باید در کنار هم بررسی شوند.

اثر متانول بر سبد بنزین پالایشگاه

از نگاه پالایشگاه، موضوع فقط اضافه کردن چند لیتر متانول به بنزین نهایی نیست.

ورود متانول رفتار تبخیری مخلوط را تغییر می‌دهد. بنابراین RON، MON، RVP، منحنی ASTM D86، چگالی و میزان اکسیژن محصول نهایی باید پس از اختلاط دوباره کنترل شوند.

از طرف دیگر، اکتان بالای متانول می‌تواند ارزش پالایشی داشته باشد. اگر بخشی از نیاز اکتانی محصول نهایی از متانول تأمین شود، بسته به آرایش واحدهای پالایشگاه ممکن است امکان تغییر سهم بعضی جریان‌های با اکتان بالا در gasoline pool فراهم شود.

در این حالت، ارزش متانول فقط برابر حجم بنزینی نیست که از مخلوط کنار گذاشته شده است. باید دید حضور آن چه تغییری در اقتصاد کل سبد اختلاط پالایشگاه ایجاد می‌کند. این محاسبه برای هر پالایشگاه متفاوت است و باید با blend optimization واقعی همان پالایشگاه انجام شود.

تجربه چین

چین سال‌هاست استفاده از متانول در حمل‌ونقل را در مقیاسی فراتر از آزمایشگاه دنبال می‌کند. M15 و سوخت‌های با درصد بالاتر متانول در برخی مناطق و برنامه‌های این کشور مورد استفاده قرار گرفته‌اند و خودرو، جایگاه و شبکه توزیع نیز بخشی از این تجربه بوده‌اند.

برای ما، مهم‌تر از عدد M15، روش رسیدن به آن است.

استاندارد سوخت، آزمون خودرو، پایلوت منطقه‌ای و توسعه تدریجی شبکه بخشی از این مسیر بوده است. تفاوت بنزین پایه، ترکیب ناوگان، اقلیم و زیرساخت اجازه نمی‌دهد درصدهای مورد استفاده در چین مستقیماً برای کشور ما نسخه‌برداری شود.

اتفاق اخیر در ایران هم از همین جهت اهمیت دارد. شرکت نفت ستاره خلیج فارس استفاده از حدود ۰.۵ درصد حجمی متانول را به‌صورت مقدماتی آزمایش کرده است؛ مقداری که تقریباً یک‌ششم سقف سه‌درصدی استاندارد ملی است. شرکت ملی پالایش و پخش نیز گفته برای قضاوت دقیق درباره اثر سوخت بر خودرو، کیفیت سوخت، عملکرد موتور و سازگاری اجزای سیستم سوخت‌رسانی باید در یک دوره معتبر بررسی شود.

میان «مجاز بودن یک ترکیب در استاندارد» و «اثبات سازگاری آن با ناوگان در استفاده بلندمدت» فاصله وجود دارد.

آلایندگی

مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۶ در Fuel منتشر شده، بنزین خالص را با M15 و M20 در یک موتور جرقه‌ای PFI مقایسه کرده است. در مخلوط‌های متانولی، تعداد، جرم و سطح ذرات کاهش یافت و ذرات دوده نیز کوچک‌تر و کمتر تجمع‌یافته بودند. کاهش CO و NO نیز گزارش شد، در حالی که HC اندکی افزایش یافت.

این مطالعه گونه‌های کنترل‌نشده را نیز بررسی کرده و برای بسیاری از آنها کاهش گزارش شده است. با این حال، نتیجه یک موتور آزمایشگاهی را نمی‌توان مستقیماً به کل ناوگان تعمیم داد. بار موتور، کالیبراسیون، شرایط احتراق و عملکرد سامانه پس‌پالایش در نتیجه نهایی مؤثرند.

هزینه‌ای که راننده می‌پردازد

اگر راندمان موتور ثابت بماند، محاسبه انرژی M10 نشان می‌دهد برای پیمایش یکسان حدود ۵.۳ درصد حجم بیشتری از سوخت لازم است. اگر هر لیتر M10 با همان قیمت بنزین فروخته شود، هزینه سوخت برای طی مسافت ثابت افزایش پیدا می‌کند و برد خودرو با یک باک نیز کمتر می‌شود.

در همان محاسبه ساده، برای اینکه هزینه انرژی خریداری‌شده تغییر نکند، قیمت هر لیتر M10 باید تقریباً ۹۵ درصد قیمت بنزین پایه باشد. اگر راندمان واقعی موتور تغییر کند، این نسبت هم تغییر خواهد کرد.

پس کاهش نیاز به بنزین در سمت تأمین را نمی‌توان مستقل از اتفاقی که در باک خودرو می‌افتد محاسبه کرد.

هزینه اقتصادی متانول

متانول داخلی فراوان است، اما ارزش اقتصادی دارد. متانولی که وارد باک خودرو می‌شود می‌توانست صادر شود یا به صنایع پایین‌دستی برود. بنابراین هزینه آن را نمی‌توان فقط با هزینه تولید مجتمع پتروشیمی سنجید.

بنزینی که کنار گذاشته می‌شود هم ارزش ثابتی ندارد. جلوگیری از واردات، ایجاد امکان صادرات یا صرفاً کاهش فشار بر تراز داخلی، سه وضعیت اقتصادی متفاوت‌اند.

برای مقایسه سناریوها می‌توان از رابطه‌ای در این چارچوب استفاده کرد:

ارزش اقتصادی بنزین خالص کنارگذاشته‌شده در سناریوی مورد بررسی
+ ارزش امنیت عرضه
+ ارزش احتمالی اکتان در پالایشگاه
− هزینه فرصت متانول
− هزینه اختلاط و توزیع
− هزینه سازگارسازی ناوگان
− هزینه کنترل ریسک‌های فنی و ایمنی
− اثر افزایش مصرف حجمی بر مصرف‌کننده

در جزء اول باید مبنای محاسبه روشن باشد. اگر معیار حجم سوخت تحویلی باشد، M10 ده درصد بنزین را از ترکیب کنار می‌زند. اگر معیار بنزین مصرف‌شده برای پیمایش معادل باشد، محاسبه ساده با فرض راندمان ثابت عددی نزدیک پنج درصد می‌دهد.

این دو عدد متناقض نیستند؛ دو چیز متفاوت را اندازه می‌گیرند.

نقطه شروع در ایران

امروز برخلاف گذشته یک نقطه شروع واقعی داریم. استاندارد ملی ۲۲۹۲۰ سقف متانول را سه درصد حجمی تعیین کرده و ستاره خلیج فارس نیز حدود نیم درصد را به‌صورت مقدماتی آزمایش کرده است.

قبل از رفتن سراغ M10 یا M15، داده همین محدوده باید روشن شود.

اگر آزمون نیم‌درصدی انجام شده، انتشار نتایج RON، MON، RVP، ASTM D86، میزان آب، پایداری فازی، خورندگی و سایر مشخصات سوخت قبل و بعد از اختلاط می‌تواند نقطه شروع باشد. بعد از آن باید سراغ خودرو رفت.

نمونه خودروها هم باید واقعاً نماینده خیابان‌های کشور باشند: خودروهای قدیمی و جدید داخلی، موتورهای توربو، خودروهای وارداتی و بخشی از هیبریدهای موجود.

مصرف در پیمایش ثابت، استارت سرد و گرم، fuel trim، knock retard، injector duty cycle، توان، گشتاور، عملکرد کاتالیست و سازگاری اجزای سیستم سوخت باید اندازه‌گیری شود. برای بررسی دوام نیز آزمون کوتاه‌مدت کافی نیست.

در مورد خودروهای جدید یک تصور اشتباه هم باید کنار گذاشته شود. جدید بودن خودرو به معنی سازگاری خودکار با متانول نیست. ECU پیشرفته‌تر ممکن است توان بیشتری برای اصلاح پاشش داشته باشد، اما پمپ، انژکتور، آب‌بندها، شیلنگ‌ها، سامانه بخارات سوخت و کالیبراسیون آلایندگی نیز درگیرند. ضمن اینکه برخی خودروسازان بین‌المللی استفاده از بنزین حاوی متانول را برای بعضی محصولات خود توصیه نمی‌کنند.

به همین دلیل اگر در آینده بحث عبور از سقف فعلی سه درصد مطرح شود، M5 می‌تواند یکی از مراحل بعدی آزمون باشد؛ نه درصدی که صرفاً به دلیل پایین بودن آن، سازگاری‌اش با کل ناوگان مفروض گرفته شود.

در نهایت یک سؤال باید پاسخ داده شود:

هر لیتر بنزینی که در پیمایش واقعی کنار گذاشته می‌شود، با احتساب ارزش متانول و همه هزینه‌های جانبی، چقدر برای کشور تمام می‌شود؟

اگر پاسخ این محاسبه به نفع متانول باشد، توسعه آن قابل بررسی است. اگر نباشد، ظرفیت بالای تولید متانول به‌تنهایی دلیل کافی برای استفاده از آن در باک خودرو نیست.

.

انتهای پیام/