Miješanje E85 s benzinskim gorivom: Više oktana za manje novca

U životu, a osobito u svijetu visokih performansi, postoje neka očekivanja. Znamo da: snaga košta; motor nikad ne razvija onoliko konja koliko ste mislili da hoće; valjci na dinamometru su uvijek “strogi”, i da snažni motori zahtijevaju kvalitetno (čitaj: skupo) gorivo. Većina ovoga i jest točna – osim možda zadnje tvrdnje.

Što biste rekli kad bismo vam otkrili jednostavan način da pomiješate dva lako dostupna goriva kako biste dobili smjesu s višim oktanskim brojem, a pritom snizili i cijenu po litri? Skeptici već vrte glavom, ali istina je. Postoji tek nekoliko jednostavnih pravila miješanja i jedan uvjet – potreban vam je pristup benzinskoj postaji koja prodaje E85.

I odmah će se javiti kritičari sa svim poznatim prigovorima na E85. No ova priča zapravo nije o čistom E85 gorivu – već o E30 i E50 smjesama. Te brojke označavaju postotak etanola u gorivu. Na primjer, gotovo sva premium goriva na benzinskim postajama danas su zapravo E10 – i to već godinama. Miješanjem takvog premium benzina (npr. 91 oktan) s E85, možete napraviti vlastitu mješavinu goriva s višim oktanskim brojem.

Ušteda zahvaljujući kemiji

Pojednostavljeno, ako pomiješamo 20 litara benzina s 98 oktana i 20 litara E85, dobit ćemo 40 litara goriva s približno 96 oktana, što odgovara mješavini E50 – otprilike 50 % etanola i 50 % benzina. (Za one koji žele biti precizni, riječ je o E48.)

Najbolji dio priče? E85 je u mnogim dijelovima Europe osjetno jeftiniji od premium benzina. Na primjer, u Hrvatskoj ili srednjoj Europi, benzin s 98 oktana košta oko 1,65 € po litri, dok E85 može biti dostupan za oko 1,10 € po litri. Ako pomiješamo ta dva goriva u jednakim omjerima:

Prosječna cijena mješavine = (1,65 € + 1,10 €) / 2 = 1,375 € po litri

To znači da smo stvorili gorivo s višim oktanskim brojem po nižoj cijeni – 1,375 € naspram 1,65 € po litri. Na 40 litara to donosi uštedu od 11 €, a pritom dobivamo gorivo pogodnije za visoko opterećene motore ili one s većim kompresijskim omjerima.

Ova metoda također podrazumijeva da korisnik ručno miješa goriva. Iako u nekim dijelovima Europe postoje benzinske postaje koje nude unaprijed pripremljene mješavine s višim udjelom etanola, one su i dalje rijetkost. U praksi to znači da će većina korisnika sama morati izračunati odgovarajući omjer E85 i benzina kako bi dobili željenu mješavinu (npr. E30 ili E50).

No, za entuzijaste i ljubitelje automobila, to ne predstavlja veliki problem — riječ je o jednostavnoj matematici. Toliko jednostavnoj da smo čak pripremili i tablicu omjera koja olakšava izračun.

E85 (L)	95 RON (L)	Ukupno (L)	Novi oktanski br.	Naziv mješavine
18.9	56.8	75.7	93	E27
17.0	58.7	75.7	93	E30
3.8	15.1	18.9	93	E25
5.7	13.2	18.9	94	E33
11.4	26.5	37.9	94	E33
30.3	45.4	75.7	95	E40
41.6	34.1	75.7	96	E51
15.1	22.7	37.9	95	E40
37.9	37.9	75.7	96	E 48
45.42	26.50	71.92	100	E63
49.21	18.93	68.14	102	E72
37.85	11.36	49.21	102	E77
41.63	7.57	49.21	103	E84

Osnove kućne kemije

Vrijedi upoznati neka osnovna pravila kada je riječ o miješanju goriva s visokim udjelom etanola. Na prvi pogled može se činiti da je podizanje oktanskog broja jednostavno pitanje postotnog omjera, kao kod klasičnog benzina, no etanol u tom pogledu ima neka posebna svojstva.

Primjerice, ako se pomiješa jednake količine benzina od 95 RON s drugim gorivom od 100 RON, rezultat je mješavina s oktanskim brojem od oko 97,5. No kad se u igru uključi etanol, stvari se mijenjaju — i to u pozitivnom smislu.

Etanol pokazuje znatno učinkovitiji učinak u povećanju otpornosti na detonaciju pri nižim postocima u smjesi. Tako mješavina E30 može povećati oktanski broj običnog benzina s 95 RON na približno 98 RON. S obzirom na to da većina benzina ionako već sadrži oko 10 % etanola, povećanje ukupnog udjela za dodatnih 20 % rezultira značajnim dobitkom.

Slično se događa i s gorivom nižeg oktanskog broja — ako se, primjerice, iz benzina od 92 RON napravi mješavina s oko 30 % etanola, oktanski broj može narasti na približno 96 RON. U oba slučaja, dobitak je oko tri puna oktanska broja.

S druge strane, povećavanje udjela etanola u već zasićenim smjesama, recimo s E65 na E85, donosi znatno manji prirast otpornosti na detonaciju. To se objašnjava pojmom zakona opadajućeg prinosa – što više etanola ima u gorivu, to je manji učinak svakog dodatnog postotka na oktanski broj.

Zanimljivo je i da osnovni benzini prije dodavanja etanola često imaju niži oktanski broj nego što je navedeno na pumpi. Dodatkom samo 10 % etanola moguće je podići oktanski broj za tri jedinice, što jasno pokazuje koliki potencijal etanol ima kao aditiv za povećanje kvalitete goriva.

Sljedeće dvije tablice prikazuju kako se mijenja ukupni oktanski broj mješavine ovisno o tome koristi li se kao baza benzin RON 95 ili RON 98. Iako je udio E85 isti u obje tablice, početna oktanska vrijednost baznog goriva značajno utječe na krajnji rezultat.

Kod miješanja s RON 95, mješavine dosežu do otprilike 98,5 oktana pri udjelu E85 od 40%. S druge strane, kada se koristi RON 98 kao baza, ista količina E85 podiže oktanski broj mješavine iznad 101. Ova razlika jasno pokazuje da korištenjem goriva više osnovne oktanske vrijednosti možemo lakše postići viši ukupni oktanski broj mješavine — što je posebno korisno za motore s većim kompresijskim omjerom ili kod prisilnog punjenja.

Također, zbog nelinearnog efekta etanola na oktanski broj, manji postoci etanola (E20–E30) donose znatno veći porast otpornosti na detonaciju nego što bi se očekivalo linearnim računanjem.

E85 (L)	95 RON (L)	Ukupno (L)	Novi oktanski br.	Naziv mješavine
10	40	50	97	E20
15	35	50	98	E30
20	30	50	99	E40

E85 (L)	98 RON (L)	Ukupno (L)	Novi oktanski br.	Naziv mješavine
10	40	50	99	E20
15	35	50	100	E30
20	30	50	102	E40

Poeni ili postotci?

Ovdje je dobro mjesto da ubacimo i jedno kratko pojašnjenje o terminologiji. Neki manje pouzdani oktanski aditivi koje možete pronaći na policama trgovina često tvrde da će povisiti oktanski broj za tri ili četiri “poena”. Ključna riječ u tim tvrdnjama je upravo – poen. Poen označava jednu desetinu oktanskog broja, odnosno 0,10. Dakle, ako netko tvrdi da njegov proizvod podiže oktanski broj za tri poena, to zapravo znači povećanje od svega 0,3 oktana – primjerice s 91,0 na 91,3. Nije baš impresivno, pogotovo kad uzmete u obzir cijenu bočice takvog proizvoda.

Zabrinutosti vezane uz etanol

Ove lagane mješavine u rasponu od E30 do E50 i dalje sadrže velik udio benzina. Prednost toga je što, ako električna pumpa za gorivo u vašem cestovnom vozilu nije certificirana za korištenje s E85, mješavine do E50 općenito se smatraju kompatibilnima. Ipak, uvijek je preporučljivo konzultirati se s proizvođačem pumpe, ali blaga mješavina poput E30 ne bi trebala uzrokovati probleme.

Također se često spominju potencijalni problemi s korištenjem etanola u starijim vozilima. Naša vlastita ispitivanja i istraživanja pokazala su da mnogi od tih problema zapravo ne dolaze od alkohola u gorivu, već od visokih postotaka aromatskih aditiva koji se koriste u svim vrstama benzina s benzinske postaje. Ti aromati često se svrstavaju pod kraticu “BETX”, što označava benzen, etilbenzen, toluen i ksilen.

Ako želite provjeriti stvarni udio etanola u gorivu koje se nalazi u vašem rezervoaru, postoje jednostavni kućni testovi koji se mogu napraviti pomoću prozirne cijevi ili bočice s mjernom skalom. U nju se ulije poznata količina goriva, doda se određena količina vode, dobro promućka i ostavi da se tekućine odvoje. Voda se veže za etanol i povuče ga sa sobom, što omogućuje da se očita volumen odvojene faze te tako izračuna udio etanola. Također postoje i specijalizirani etanol-testeri koji mogu dati brzu i točnu procjenu postotka etanola u mješavini.

Osim jednostavnog testa s prozirnom posudom i vodom (tzv. “home test”), dostupni su i senzori za sadržaj etanola koji omogućuju precizno i kontinuirano praćenje sastava goriva.

Ovi senzori se najčešće ugrađuju na dovod goriva između rezervoara i motora, a njihova funkcija je da mjere postotak etanola u stvarnom vremenu. Takvi sustavi se mogu povezati s upravljačkom jedinicom motora (ECU), što omogućuje automatsko prilagođavanje parametara ubrizgavanja goriva i paljenja ovisno o stvarnom sastavu mješavine.

Prednost ovakvog rješenja je što vozač ne mora ručno izračunavati omjere ili testirati mješavinu pri svakom točenju – sustav sve radi samostalno, što osigurava veću pouzdanost i sigurnost za motor, posebno kod motora s naprednijim elektroničkim sustavima ubrizgavanja goriva.

Ovi aromatični spojevi (poznati kao BETX) čine između 20 i 25 posto volumena benzina, a ponekad i više. Sami po sebi, BETX aromati nisu nužno opasni, no oni su odgovorni za mnoge probleme u sustavima za gorivo, kao što je propadanje gumiranih crijeva za gorivo i oštećenje malih gumiranih dijelova u karburatorima.

Jednako zabrinjavajući je i štetni nusprodukt koji nastaje sagorijevanjem BETX spojeva, a naziva se ultrafini čestice (UFP). Te čestice su dovoljno male da dospiju u pluća, prođu kroz membrane i izravno uđu u krvotok. To nije dobro za zdravlje. Miješanjem etanola s gorivom, proizvođači goriva mogu smanjiti koncentraciju BETX spojeva u gorivu. Suprotno tome, goriva bez alkohola, kao što se često prodaju u nekim srednjoj-zapadnim državama SAD-a, sadrže mnogo veće postotke BETX spojeva kako bi kompenzirala nedostatak etanola u gorivu.

Što je hladnije od hladnog?

Još jedna prednost povećanja udjela etanola u gorivu je tzv. latentna toplina isparavanja. Glavna prednost miješanja etanola s benzinom je povećani efekt hlađenja koji nastaje kada se etanol isparava. Kada voda prelazi iz tekućeg u plinovito stanje, pri tome uklanja toplinu. Isto kao što znoj na koži hladi tijelo isparavanjem, tako i proces isparavanja hladi okolicu.

Isti je efekt prisutan unutar usisnog kolektora motora. Etanol je više od dvostruko učinkovitiji od benzina u uklanjanju topline iz usisnog zraka. U Tablici 4 navedeni su faktori latentne topline isparavanja. Primijetit ćete da je voda izuzetno učinkovita u odvlačenju topline iz zraka, zbog čega se i ubrizgavanje vode u motore s turbopunjačem pokazalo kao vrlo efikasno rješenje za hlađenje.

Sastav	Latentna toplina (kJ/kg)
Benzin	150
Voda	970
Etanol	365

Visoka latentna toplina etanola hladi usisni zrak, što smanjuje oktanski zahtjev motora. To možda ne zvuči kao velika stvar, ali uzmimo u obzir istraživanje provedeno od strane proizvođača automobila 1970-ih godina. Test je pokazao da za svako smanjenje temperature usisnog zraka za 25 stupnjeva, oktanski zahtjev motora pada za cijeli broj oktana.

Ako koristimo mješavinu benzina i etanola koja može sniziti temperaturu usisnog zraka za 25 stupnjeva, to znači da motor može proizvesti istu snagu s gorivom koje ima za jedan oktan manju vrijednost. Dodavanje etanola također povećava oktanski broj, što je razlog zašto je miješanje goriva tako korisno.

RON, MON i R+M/2

Industrija goriva prvi je put osmislila test oktanskog broja za benzin davne 1932. godine. Za rane motore s niskim kompresijskim omjerom, koji nisu bili osobito učinkoviti, Motor Octane Number (MON) imao je veći značaj. Međutim, kod novijih motora, osobito onih s izravnim ubrizgavanjem i paljenjem na svjećicu, veći se naglasak stavlja na Research Octane Number (RON). Moderni sustavi ocjenjivanja goriva u SAD-u koriste prosjek ovih dvaju brojeva, tako da se zbrajaju RON i MON i dijele s 2, što se označava kao R+M/2. Slijedi opis svakog od ovih testova.

Research Octane Number (RON)
Ova metoda koristi jednocilindrični motor koji radi pri 600 okretaja u minuti. Test koristi fiksno paljenje od 13 stupnjeva i unaprijed zadanu temperaturu usisnog zraka od 52 °C (125 °F). Kompresijski omjer se podešava ovisno o gorivu. Oktanski broj određuje se miješanjem n-heptana (koji ima oktanski broj 0) i izo-okatana (s oktanskim brojem 100). Na primjer, miješanjem 90% izo-okatana i 10% n-heptana dobiva se gorivo s RON vrijednošću 90.

Motor Octane Number (MON)
Ovaj test se smatra prikladnijim za simulaciju rada motora pod opterećenjem. Također koristi jednocilindrični motor, ali s promjenjivim paljenjem od 14 do 26 stupnjeva prije gornje mrtve točke (BTDC). Test MON-a zagrijava gorivo na temperaturu od 149 °C (300 °F).

Ova tablica prikazuje vrijednosti Research, Motor i AKI oktanskih brojeva za standardni benzinski gorivo, kao i za mješavine etanola i benzina. Važno je naglasiti da ti brojevi nisu apsolutno fiksni jer se sastav benzina i udio mješavine može razlikovati ovisno o regiji. Ipak, oni daju dobar uvid u odnos RON i MON te što se može postići miješanjem premium benzina s etanolom.

Naziv	Premium E10	E30	E50	E85
RON	92.1	100.5	105	108
MON	84	87.5	88	92
AKI	88.1	94	96.5	100

Praktične primjene

Primijenimo sada sve navedeno na konkretan primjer: klasičan atmosferski motor s karburatorom u uličnoj izvedbi koji se povremeno koristi na drag stazi. Riječ je o Chevrolet small-block motoru obujma 383 kubične inče (oko 6,3 L), s omjerom kompresije 10,75:1, kvalitetnim glavama, valjkastom (roller) hidrauličkom bregastom osovinom, dobrim usisnim kolektorom i 750 cfm karburatorom s mehaničkim sekundarima.

U normalnim uvjetima, motor može raditi na 95 RON benzinu bez problema. Međutim, za vrijeme visokih vanjskih temperatura javlja se detonacija (kucanje), pa je potrebno smanjiti ukupni kut paljenja s 36 na 33 stupnja kako bi motor radio sigurno. Uz to, karburator je podešen s mlaznicama 75 na primarnoj i 83 na sekundarnoj strani, dok sekundarni kanal nema ugrađen power ventil (ventil za dodatno gorivo pod opterećenjem).

Sada ćemo dodati malo E85 goriva u naš 95-oktanskii benzin kako bismo dobili mješavinu tipa E30. Takva će mješavina blago osiromašiti smjesu zraka i goriva. Prema izračunima, to će zahtijevati povećanje veličine dizni za otprilike tri broja, i na primarnoj i na sekundarnoj strani. U gornjem primjeru to bi značilo korištenje dizni veličine 78 na primarnoj strani i 86 na sekundarnoj. Uz veći udio etanola, mješavina se može voziti bogatije bez gubitka snage, stoga to imajte na umu. Uvijek je sigurnije imati blago bogatu smjesu nego blago siromašnu. Ovo može poslužiti kao dobra početna točka za daljnje podešavanje.

Jedan od načina da jednostavno provjerite omjer etanola i benzina – kako biste bili sigurni da ste pravilno izmiješali gorivo – jest korištenje senzora za etanol i pripadajućeg pokazivača koji očitava i sadržaj etanola i omjer smjese zraka i goriva (AFR). Međutim, ovdje treba biti oprezan – očitanja iz standardne lambda sonde neće biti točna zbog drugačije kemijske prirode mješavine koja sadrži etanol.

Važna napomena:
Kada koristite O2 sondu za mjerenje AFR-a, treba biti svjestan da očitanja neće biti točna ako je sonda skalirana za benzin. Standardne širokopojasne sonde većinom pretpostavljaju da gorivo ima stehiometrijski omjer 14.7:1 (tipično za čisti benzin), dok etanol ima drugačiji – npr. E85 ima stehiometrijski AFR od oko 9.8:1. To znači da će O2 sonda pokazivati „siromašniju“ smjesu nego što ona u stvarnosti jest, ako ne koristite korekciju ili senzor posebno kalibriran za gorivo s etanolom.

Sljedeća tablica prikazuje odnose zraka i goriva (AFR – Air-Fuel Ratio) za različite vrste goriva s naglaskom na etanolne mješavine. Važno je razumjeti da standardna lambda vrijednost (λ) za idealnu smjesu iznosi 1,00, ali stvarna numerička AFR vrijednost ovisi o vrsti goriva jer svako gorivo zahtijeva različitu količinu zraka za potpuno izgaranje.

Gorivo / Mješavina	Stehiometrijski AFR	Bogata smjesa AFR	Siromašna smjesa AFR	Vrsta goriva
Benzin (RON 95)	14,7:1 λ=1.00	12,5 : 1 λ ≈ 0,85	16,2 : 1 λ ≈ 1,10	Standardni benzin
E10 (10% etanola)	14,1:1 λ=1.00	12,0 : 1 λ ≈ 0,85	15,5 : 1 λ ≈ 1,10	Uobičajeno komercijalno gorivo
E20	13,4:1 λ=1.00	11,4 : 1 λ ≈ 0,85	14,7 : 1 λ ≈ 1,10
E30	12,6:1 λ=1.00	10,7 : 1 λ ≈ 0,85	13,9 : 1 λ ≈ 1,10	Česta mješavina kod tuninga
E50	11,3:1 λ=1.00	9,6 : 1 λ ≈ 0,85	12,4 : 1 λ ≈ 1,10	Još snažniji efekt hlađenja
E85	9,8:1 λ=1.00	8,3 : 1 λ ≈ 0,85	10,8 : 1 λ ≈ 1,10	Visoki udio etanola, race fuel
E100 (Čisti etanol)	9,0:1 λ=1.00	7,6 : 1 λ ≈ 0,85	9,9 : 1 λ ≈ 1,10	Rijetko se koristi

AFR (Air-Fuel Ratio): koliko grama zraka je potrebno za jedno potpuno izgaranje jednog grama goriva.

Lambda (λ) 1,00 označava idealnu (stehiometrijsku) smjesu. Ispod 1,00 je bogata smjesa, iznad je siromašna.

Iako se lambda vrijednost može uspoređivati između goriva, AFR ne može jer se odnosi na masu specifičnog goriva.

Bogata smjesa, s lambda vrijednošću približno 0.85, koristi se u situacijama kada je potrebna maksimalna snaga motora, primjerice pri punom otvaranju leptira gasa (WOT – Wide Open Throttle).

S druge strane, siromašna smjesa s lambda vrijednošću oko 1.10 koristi se radi postizanja bolje ekonomičnosti goriva, najčešće pri laganom opterećenju motora.

Važno je napomenuti da su ove vrijednosti teorijske i da uvijek treba provjeriti stvarne potrebe motora pomoću odgovarajuće opreme i u konkretnim uvjetima rada. Na konačan rezultat utječu brojni faktori poput temperature, kompresijskog omjera, mape paljenja, kvalitete goriva i specifičnosti samog motora.

Svi AFR mjerači koriste lambda = 1.00 kao referentnu točku, no neki uređaji prikazuju vrijednosti skalirane prema benzinskim standardima (tzv. “benzinski ekvivalent”). To može dovesti do zabune prilikom interpretacije rezultata, osobito kod mjerenja mješavina koje sadrže veći udio etanola.

Za jednostavnije podešavanje, najbolje je prebaciti AFR mjerač na prikaz u lambdi i ciljati vrijednosti između 0.80 i 0.85 pri punom opterećenju (WOT), bez obzira koristite li E30, E50 ili neku drugu mješavinu etanola i benzina. To je dobra polazna točka za početno podešavanje. Nakon toga, fino podešavanje treba prilagoditi stvarnim zahtjevima vašeg motora.

Ako podešavate vozilo na stazi ili drag stripu, važno je pratiti izlaznu brzinu (trap speed). Ako se nakon određene promjene brzina poveća, to znači da ste krenuli u pravom smjeru s podešavanjem.

Zaključak

Zaključno, korištenje etanolnih mješavina u benzinu – bilo da se radi o umjerenim udjelima poput E30 ili E50, ili visokim poput E85 – pruža znatne prednosti u performansama, hlađenju i otpornosti na detonaciju. Etanol ima znatno viši oktanski broj od većine komercijalnih benzina, a njegova visoka latentna toplina isparavanja dodatno snižava temperaturu usisnog zraka, čime se smanjuje potreba za visokim oktanskim gorivima i omogućuje agresivnije mapiranje paljenja.

Mješavine poput E30 i E50 često su kompromisno rješenje za svakodnevna vozila – pružaju bolju otpornost na detonaciju i blago hlađenje bez potrebe za potpunom preradom sustava goriva. S druge strane, E85 se koristi u ozbiljnim performance aplikacijama, uključujući natjecateljska vozila, gdje je moguće iskoristiti njegov puni potencijal. No, valja imati na umu da veći udjeli etanola zahtijevaju značajnije povećanje protoka goriva, jer etanol sadrži manje energije po litri u usporedbi s benzinom. To obično znači veće dizne, jaču pumpu goriva i ponekad promjenu upravljačke elektronike.

Kod svih mješavina preporučuje se podešavanje smjese na temelju lambda vrijednosti, a ne isključivo AFR brojki skaliranih za benzin, jer to može dovesti do krivih zaključaka. Lambda 1.00 ostaje univerzalna referenca za stoichiometric smjesu, dok se za maksimalne performanse kod E-blendova preporučuju vrijednosti između λ 0.80 i 0.85 pri WOT-u. Posebno kod E85, mnogi motori najbolje rade upravo u tom rasponu.

Na kraju, važno je napomenuti da nijedna preporuka nije univerzalna – svaki motor ima različite zahtjeve ovisno o kompresijskom omjeru, dizajnu komore, mapiranju paljenja, temperaturi zraka i sustavu ubrizgavanja. Stoga je nužno vršiti detaljno testiranje i fino podešavanje. Ako se vozilo koristi u drag utrkama, praćenje završne brzine (trap speed) najbolji je pokazatelj smjera u kojem ide vaše podešavanje – ako brzina raste, podešavanja su na pravom tragu.

Etanol je moćan alat u rukama iskusnog tunera, ali zahtijeva znanje, odgovarajuću opremu i razumijevanje ponašanja goriva u stvarnim uvjetima rada.