Automatická teplotní kompenzace – proč?

Pro eliminaci teplotní roztažnosti pohonných hmot v uskladňovacích nádržích většina provozovatelů čerpacích stanic instaluje výdejní stojany se systémem automatické teplotní kompenzace ATC (Automatic Temperature Compensation).

ATC 1/ POPISEK: Základní prvek ATC - Teplotní čidlo v odlučovači

Teplota je při měření nejdůležitějším faktorem

Obecně platí, že v oblasti měření fyzikálních veličin je teplota jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících přesnost naměřených hodnot a tím i zdrojem největších nepřesností při měření. Změna teploty kapaliny zásadně ovlivňuje její objem - při změně teploty kapaliny se mění její hustota, přičemž hmotnost zůstává stejná. Hustota kapalin klesá s teplotou. To lze vysvětlit změnou objemu při konstantní hmotnosti. Při zahřívání kapaliny vzroste vlivem tepelné roztažnosti její objem a nepřímo úměrně této změně se zmenší hustota. Tepelná roztažnost kapalin se zpravidla výrazně zvětšuje se snižováním jejich hustoty. Zatímco voda s hustotou 1000 kg.m³ má koeficient tepelné roztažnosti při teplotě kolem 20 °C βvoda =  0,00021 K^-1, kapaliny s nižší hustotou mají koeficient roztažnosti několikanásobně vyšší. Do této skupiny kapalin řadíme kapalná paliva včetně jejich směsí s biosložkami - E 85 a bionafty B30. Pro motorovou naftu s hustotou 816 až 840 kg.m^-3  při teplotě 20 °C  a bezolovnatý automobilový benzin (BA 95 Super, BA 98 Super plus) včetně E 85 s hustotou 716 až 770 kg.m^-3 se používá koeficient tepelné roztažnosti 0,001 K^-1.

Diskutabilní přesnost měření kapalných paliv

Přesnost měření je velice diskutabilní záležitostí. Obecně se udává přesnost měření kapalných paliv (PHM) cca 1 %, jenže abychom byli objektivní, je potřeba říct, že to je v laboratorních podmínkách a za konstantní teploty. Přesnost měření objemu na čerpacích stanicích je stanovena NV č. 464/2005 Sb. (Směrnice 2004/22/ES) třídou přesnost měřidla 0,5 % (pro BA, NM, E 85, AdBlue®); 1,0 % pro LPG. Problematika komplexního procesu měření objemu PHM v celém řetězci distribuce od skladovacích terminálů přes dopravu, stáčení do uskladňovacích nádrží na čerpacích stanicí až po výdej do nádrží motorových vozidel je právě z důvodů teplotní roztažnosti kapalin složitá.
Odpovědí na problém roztažnosti produktů je teplotní kompenzace měření objemu distribuovaných PHM. Za účelem zajištění správnosti účtování v souladu s platnou legislativou v oblasti distribuce PHM používají distribuční společnosti systém automatického přepočtu účtovaného objemu na referenční teplotu +15 °C. Princip teplotní kompenzace objemu spočívá v průběžném (dynamickém) měření teploty produktu během stáčení do přepravních cisteren, resp. do uskladňovacích nádrží nebo při výdeji výdejním stojanem do nádrže automobilu, výpočtu hustoty produktu a přepočtu protečeného objemu na teplotu 15 °C - systém ATC (Automatic Temperature Compensation).

Význam teplotní kompenzace v praxi

Teplotní kompenzace měřeného objemu má význam zejména tam, kde dochází k výrazným změnám teploty vydávaného kapalného paliva při provozu vlivem změny teploty okolního prostředí. Z tohoto důvodu jsou zpravidla na čerpacích stanicích PHM uskladňovány v podzemních nádržích, kde je celoročně relativně stabilní teplota (cca +10 °C). V podmínkách ČR (mírné pásmo - 4 roční období; průměrná roční teplota 7,5 °C) se již výrazně projevuje teplotní roztažnost PHM zejména u nadzemních uskladňovacích nádrží. V posledních letech ale přibývá čerpacích stanic vybavených ATC s podzemním uložištěm.
Pro zavedení ATC na čerpací stanici není třeba výměna výdejních stojanů za nové. Například Systém ATC ADAST z produkce našeho tradičního výrobce umožňuje dodatečnou a jednoduchou aplikaci do výdejních stojanů ADAST V-line na čerpacích stanicích bez úprav stávajícího průtokoměru a čerpacího monobloku. Systém ATC ADAST nevyžaduje ani další externí elektroniku. Funkce ATC (SW) se přímo integruje do multifunkčního elektronického počítadla včetně tabulek s hodnotami hustoty média při určité teplotě pro všechna vydávaná kapalná paliva (benzin, naftu, biopaliva E 10 - E 85, B 10 - B 100, rostlinný olej i LPG). Systém ATC se nevyužívá ve výdejích pro AdBlue. Změna teplotní roztažnosti při výdeji za provozních teplot média od -10 do +50 °C je minimální a prakticky neovlivňuje přesnost měření objemu.

Manipulacím brání plomby ČMI

Z hlediska platné legislativy je nutné zajistit, aby systém ATC nebyl zneužíván, to znamená, že by při vyšších teplotách v létě, kdy objem benzinu i nafty roste, provozovatel ATC vypnul a v zimě při nízkých teplotách, kdy teplota klesá a objem kapaliny se zmenšuje, zase zapnul. Tomuto nelegálnímu způsobu výdeje je zabráněno v souladu s platnými předpisy tím, že provozovatel musí při instalaci a zprovoznění výdejních stojanů deklarovat režim výdeje PHM. Při aplikaci systému ATC nesmí již v průběhu provozu ČS režim výdeje s ATC měnit. Jakákoliv manipulace se systémem ATC je znemožněna konstrukčním řešením metrologického systému výdejního stojanu a zajištěním metrologickými plombami. Změnu nastavení systému ATC může provést pouze autorizovaný servisní pracovník s metrologickým osvědčením s následným ověřením pracovníkem ČMI.

Autor článku je ředitelem pro strategii a jakost ve společnosti Adast Systems.