Những loại nhiên liệu dùng trong các giải đua

Những loại nhiên liệu dùng trong các giải đua Mặc dù phải sử dụng những loại "siêu" nhiên liệu để có thể trình diễn ở cấp độ cao trong hai tiếng đồng hồ mỗi tuần suốt mùa giải, nhưng những chiếc xe đua hiện nay cũng đang hướng tới tiêu chí ngày một "xanh" hơn. Tất nhiên, động cơ xe đua không bao giờ sử dụng loại xăng hoặc dầu diesel vẫn bán hàng ngày tại các trạm nhiên liệu trên toàn thế giới. Trong mỗi giải đua, mọi chiếc xe tham gia đều phải tuân thủ những qui định cụ thể bao gồm cả loại nhiên liệu sử dụng. Tuy nhiên, những giải đua dùng xăng hoặc dầu diesel thường cấm các đội đua cho thêm bất cứ thứ gì vào nhiên liệu. Trong khi đó, các nhà sản xuất nhiên liệu lại được phép thay đổi thành phần của nhiên liệu (ví dụ như xăng) để gây ảnh hưởng đến phản ứng hóa học bên trong buồng đốt và từ đó cải thiện mức công suất động cơ. Trong một số giải vô địch, các nhà làm luật quyết định theo đuổi những loại nhiên liệu thân thiện với môi trường hơn. Vì vậy, nhiên liệu “xanh” (phần lớn là nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai) trở thành chiến lược được hầu hết các giải đua trên thế giới áp dụng. 1. Giải Công thức 1 Xăng sử dụng trong giải đua F1 được pha chế theo cách khác loại thông thường để giúp nó hoạt động “bạo lực” hơn trong buồng đốt. Nhiều năm về trước, Liên đoàn Xe hơi Quốc tế (FIA) đã đưa ra quyết định sử dụng nhiên liệu không chứa các thành phần “vắng mặt” trong loại xăng thương mại cho toàn bộ dòng xe Công thức 1. Thay vì dùng loại xăng “ma thuật” nào đó, động cơ F1 chạy bằng “siêu” xăng không chì đáp ứng các tiêu chuẩn châu Âu giúp kéo dài tuổi thọ, cho công suất lớn hơn đồng thời thải ra ít chất gây ô nhiễm trong suốt mùa giải. Vậy tại sao dòng động cơ có công suất cực “khủng” và độ tin cậy cao sử dụng trong mùa giải F1 lại chỉ chạy bằng loại nhiên liệu bạn vẫn mua hàng ngày tại bất cứ trạm nhiên liệu nào? Câu trả lời khá đơn giản: hãng sản xuất nhiên liệu làm việc với các đội đua F1 (và bất cứ ai cung cấp cho họ nhiên liệu cần thiết cũng như dầu bôi trơn miễn phí) đã pha chế xăng theo cách khác rồi trộn để giúp nó hoạt động “bạo lực” hơn trong buồng đốt. Có lẽ tất cả đều biết xăng được trộn lẫn với không khí trong xi-lanh để tạo ra hiện tượng cháy. Do đó, loại xăng pha chế riêng cho dòng xe F1 phải chứa nhiều hạt gây nổ nhằm sản sinh công suất lớn và đảm bảo khả năng tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn. Điều đơn giản mà các hãng sản xuất nhiên liệu kể trên phải làm là tính toán chính xác đồng thời tạo ra hỗn hợp các chất bão hòa và không bão hòa hiệu quả nhất để đạt khả năng gây nổ cao. Nếu đem so sánh với loại xăng không chì sử dụng cho dòng xe thông thường, xăng trên xe F1 sở hữu một điểm chung duy nhất là tỷ lệ dầu lửa. Do lượng dầu lửa chứa trong xăng xe thường và F1 bằng nhau nên chỉ có chất không bão hòa thay đổi tỷ lệ. Bên cạnh đó, nhờ phân tử có lượng nguyên tử hyđro thấp hơn để bão hòa nguyên tử cacbon, lượng hóa dầu của xăng được cải thiện đáng kể. So với nhiên liệu dùng cho loại xe thường, lượng chất không bão hòa (ví dụ như chất thơm, diolefin hoặc acetylen) cao hơn hẳn nhưng không vượt quá giới hạn qui định của FIA. Ví dụ, tỷ lệ chất thơm (điển hình là benzen, toluen và xylen) trong xăng F1 cân đối hơn (15% so với 10% trong xăng xe thường). Nhìn chung, có khoảng 45% lượng chất không bão hòa trong nhiên liệu F1 còn loại thông thường chỉ chứa 20%. Ngoài lượng hóa dầu, FIA còn qui định cả mật độ hỗn hợp ôxy và ni-tơ. 2. Giải IndyCar Theo các nhà lãnh đạo giải đua IndyCar, ethanol là loại nhiên liệu lý tưởng nhất vì khả năng tái sinh và đặc tính thân thiện với môi trường của nó. Không giống Công thức 1 do Liên đoàn Xe hơi Quốc tế chủ trì nên phải chấp hành mọi qui định châu Âu về nhiên liệu, giải đua IndyCar nằm dưới sự điều hành của Hiệp hội Đua xe Bắc Mỹ. Nhằm giảm thiểu ô nhiễm đua xe, ban lãnh đạo IndyCar quyết định dần dần thay thế xăng bằng ethanol nguyên chất. Hẳn là ai cũng biết định nghĩa về ethanol. Tuy nhiên, cần phân biệt rõ giữa ethanol và ethanol sinh học vốn được chiết xuất từ nguyên liệu nông nghiệp. Trong khi đó, ethanol là một loại rượu etylic với cấu tạo tương tự cồn trong loại đồ uống có cồn. Lý do Hiệp hội Đua xe Bắc Mỹ chọn loại nhiên liệu này là vì khả năng tái sinh và đặc tính thân thiện với môi trường nhất của nó. Trong website chính thức của giải IndyCar có đoạn giải thích về ethanol như sau: “Ethanol – C2H5OH đã được sản xuất từ thời cổ đại bằng cách lên men đường. Men rượu, một loại enzym làm từ men, biến đổi đường đơn giản thành ethanol và CO2. Tất cả các loại cồn bia và hơn một nửa ethanol công nghiệp hiện nay vẫn được sản xuất theo qui trình này”. Khác với châu Âu, lục địa Bắc Mỹ nhắm đến việc biến ethanol thành loại nhiên liệu thế hệ tiếp theo trong tương lai. Điều này giải thích vì sau Mỹ và Brazil là hai quốc gia sản xuất 90% lượng ethanol trên toàn thế giới (theo số liệu năm 2008). Đồng thời, hai nước còn tiến hành đưa một lượng ethanol nhất định vào xăng thông thường. Trong khi tại Mỹ, lượng ethanol tối thiểu có trong xăng xe thường là 10% (không phải bang nào cũng chấp hành theo qui định) thì con số này ở Brazil lên đến 25%. So với xăng thường, ethanol tạo ra công suất thấp hơn do tỷ lệ năng lượng/đơn vị thể tích ethanol thấp (bằng 1/3 loại thường). Vì vậy, ban lãnh đạo IndyCar quyết định tăng dung tích để duy trì công suất lớn cho dòng động cơ Honda V8. Ưu điểm của việc sử dụng ethanol là tiết kiệm nhiên liệu, nhờ đó bình nhiên liệu không cần thiết phải to như loại thường thấy trong các giải đua dùng xăng (F1 là một ví dụ). 3. Giải vô địch đua xe touring thế giới FIA Vì mục tiêu thân thiện với môi trường, từ năm 2009, các đội tham gia FIA WTCC buộc phải sử dụng loại nhiên liệu chứa 10% nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai (2G) và 90% còn lại là xăng hoặc dầu diesel không chì. Giải vô dịch đua xe touring thế giới FIA (FIA WTCC) là nơi hội tụ những chiếc xe thông thường tìm kiếm chiến thắng. Về cơ bản, chúng tháo bỏ những bộ phận không cần thiết như ghế dành cho người lái, một phần hệ thống treo và một chút thay đổi nho nhỏ về cấu hình xe. Chính vì vậy, loại nhiên liệu sử dụng trong giải đua này không có gì khác biệt so với nhiên liệu bán khắp nơi trên thế giới. Đây là một trong số ít giải đua cho phép các đội sử dụng cả xăng và dầu diesel để chạy động cơ. Dầu diesel dùng cho dòng xe SEAT (hiện tại) trong khi BMW, Lada và Volvo chạy bằng xăng. Tuy nhiên, do FIA luôn cố gắng ứng dụng những công nghệ mới thích hợp với ngành công nghiệp xe hơi trên thế giới trong tương lai nên giải vô địch bắt đầu sử dụng nhiên liệu sinh học để những chiếc xế thân thiện với môi trường hơn. Năm 2009, các đội tham gia FIA WTCC buộc phải sử dụng loại nhiên liệu chứa 10% nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai (2G) và 90% còn lại là xăng hoặc dầu diesel không chì. Giải thích về quyết định này, ông Luca Perani đến từ PANTA Racing – công ty cung cấp nhiên liệu sinh học 2G cho WTCC phát biểu: “Ethanol có chứa ôxy giúp xăng thông thường cháy sạch và trọn vẹn hơn. Sử dụng nhiên liệu sinh học E10 có thể cắt 6,3% lượng xăng đồng thời giảm tình trạng phát thải khí CO2, hạt, NO2, hợp chất dễ bay hơi ống xả và chất gây ô nhiễm tầng ôzon”. Ethanol sinh học thông thường thực chất được làm từ một số loại cây trồng (mía, khoai tây, sắn hoặc ngô) trong khi thế hệ thứ hai có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp của quá trình chế biến đường. Khía cạnh này rất quan trọng về mặt môi trường học vì nó giảm mối lo ngại liên quan đến việc thay thế xăng bằng ethanol sinh học (và lượng tài nguyên cần thiết để sản xuất cây trồng có khả năng duy trì nhiên liệu bắt nguồn từ ethanol sinh học). 4. Giải Le Mans Các đội đua trong Le Mans được phép sử dụng nhiên liệu sinh học 10% phụ thuộc vào loại nhiên liệu ban đầu. Những chiếc xe tham gia giải đua nổi tiếng 24 Hours of Le Mans được phép sử dụng nguồn nhiên liệu sinh học thay thế cho động cơ của mình. Tương tự như giải FIA WTCC, mỗi chiếc xe có thể lựa chọn một trong hai loại nhiên liệu là xăng và dầu diesel. Trong cả hai trường hợp, động cơ đều được phép sử dụng nhiên liệu sinh học 10% phụ thuộc vào loại nhiên liệu ban đầu (ví dụ, ethanol sinh học cho động cơ xăng và diesel sinh học cho máy dầu). Dầu diesel sinh học được chiết xuất từ dầu hoặc mỡ động vật và sử dụng trong động cơ diesel tiêu chuẩn. Có rất nhiều loại dầu được dùng để sản xuất diesel sinh học như dầu hạt nho và dầu đậu nành, cây trồng (mù tạc, lanh, hướng dương, cọ, dừa, gai dầu), mỡ động vật (mỡ lợn, mỡ vàng, mỡ gà), tảo… Lý do FIA không muốn tăng lượng diesel sinh học trong các giải đua là vì cuộc tranh luận nên thay thế nhiên liệu sinh học cho xăng hay dầu diesel. Quá trình sản xuất diesel sinh học có thể gây ra tình trạng rối loạn kinh tế khi tăng lượng nguyên liệu khổng lồ trên toàn thế giới. Có thể thu được diesel sinh học từ sinh khối (nguyên liệu sinh học có nguồn gốc từ các sinh vật sống như gỗ hoặc nhiên liệu cồn). 5. Giải NASCAR Để bảo vệ nhiều phần trong động cơ cũng như hệ thống nhiên liệu khỏi tình trạng nổ, giải đua NASCAR đưa ra giải pháp mang tên SUNOCO 260 GTX, một loại xăng đặc biệt không chứa cồn hoặc MMT. Tương tự trường hợp của giải Công thức 1, nhiên liệu sử dụng bởi các đội đua NASCAR không thích hợp cho dòng xe thông thường. Nó không chứa các loại nhiên liệu sinh học (ethanol, ethanol sinh học hoặc diesel sinh học) mà vẫn đảm bảo khả năng gây nổ công suất lớn trong buồng đốt. Có được điều đó là do các công ty sản xuất loại nhiên liệu không chì này đã thay đổi tỷ lệ thành phần xăng để tăng khả năng gây nổ. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây NASCAR mới tìm ra cách bảo vệ động cơ khỏi quá trình nổ. Tình trạng sử dụng nhiên liệu chứa lượng hóa dầu cao làm hỏng khối động cơ buộc các giải đua Bắc Mỹ phải lên kế hoạch ngăn chặn nhằm cắt giảm những chi phí liên quan. Giải pháp đưa ra là SUNOCO 260 GTX – một loại xăng đặc biệt không chứa cồn hoặc MMT và có khả năng bảo vệ nhiều phần trong động cơ cũng như hệ thống nhiên liệu khỏi tình trạng nổ. Chức năng cụ thể của nó là đảm bảo công suất mức cao trong động cơ tại tỷ số nén 12:1 hoặc hơn thế. Theo lời giải thích của hãng sản xuất, loại nhiên liệu này (được giới thiệu tại NASCAR mùa giải 2008) rất phù hợp với “những động cơ cần bảo vệ nổ nhưng không sử dụng được xăng có chì”. Tất nhiên, SUNOCO 260 GTX không chứa chì có thêm một vài chất phụ gia nhằm đảm bảo tuổi thọ lên đến một năm. 6. Giải NHRA Theo luật của NHRA từ năm 2008, nhiên liệu sử dụng cho xe đua phải chứa tối đa 90% nitromethane và phần còn lại là methanol. Động cơ trang bị cho những chiếc Top Fuel, Funny Car hoặc Pro Stock cần có khả năng nổ cực mạnh. Do đó, theo luật của NHRA từ năm 2008, nhiên liệu sử dụng cho xe đua phải chứa tối đa 90% nitromethane và phần còn lại là methanol. Tỷ lệ methanol có thể lớn hơn nếu người sử dụng muốn giảm lượng nitromethane. Nitromethane được sử dụng như một loại nhiên liệu động cơ dành riêng cho tên lửa và máy bay mô hình. Như vậy, chẳng có gì ngạc nhiên khi dòng xe Top Fuel sử dụng loại nhiên liệu này vì hỗn hợp không khí/nhiên liệu có thể đốt ít ôxy hơn trường hợp dùng xăng. Về cơ bản, thể tích không khí cần thiết để đốt cháy xăng bên trong động cơ Top Fuel lớn hơn gấp 8 lần so với nitromethane. Việc những người thợ cơ khí cố gắng đưa càng nhiều nhiên liệu vào trong buồng đốt của xi-lanh càng tốt (đổi lại là lượng không khí ít hơn) để đảm bảo khả năng nổ mạnh là điều dễ hiểu. Thêm vào đó, công suất tạo ra từ động cơ chạy bằng nitromethane lớn gấp hai lần so với loại dùng xăng. Nhiên liệu sử dụng cho máy bay mô hình hiếm khi chứa hơn 30% nitromethane. Như đã đề cập phía trên, lượng nitromethane có trong nhiên liệu động cơ Top Fuel tối đa là 90%. 7. Giải MotoGP Tuy được độ lại gần như toàn bộ nhưng dòng xe đua tham gia MotoGP vẫn sử dụng loại nhiên liệu thông thường bán trên toàn thế giới. Như mọi người đã biết, loại xe có mặt trong giải vô địch MotoGP thường rất hiếm khi tìm thấy trên phố. Đây là những mẫu xe nguyên bản do đội đua MotoGP độ lại. Tuy nhiên, loại nhiên liệu dùng để chạy động cơ xe lại không hề khác loại thông thường bán trên toàn thế giới. So với loại nhiên liệu dùng cho xe thông thường, nhiên liệu trong MotoGP giống đến 99% về thành phần. Điểm khác biệt duy nhất là tỷ lệ các thành phần nhằm đảm bảo khả năng nổ bên trong buồng đốt.