Альтернативные виды топлива для автомобилей

В последнее время все более популярной темй для обсуждения среди водителей становятся альтернативные виды топлива. Традиционные, бензин и ДТ, уже не удовлетворяют по многим показателям, прежде всего из-за высокой стоимости. Так на что же можно заменить «бенз» и «солярку», чтобы машина ехала, как и прежде, но при этом затраты были меньше? Подробнее – далее в нашем обзоре.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Биоэтанол

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Биоэтанол – это спирт, который получают из растений, таких как сахарный тростник, кукуруза, злаки. Его подмешивают к бензину или дизельному топливу, чтобы получилось топливо, которое можно использовать в серийных автомобилях. Согласно исследований, лично проведенных автором статьи в университетской лаборатории, даже в старые «Жигули» можно добавлять до 30% спирта, не опасаясь за работоспособность мотора. А современные инжекторные моторы благодаря компьютерному управлению могут еще больше. Автомобиль будет работать и на топливах с концентрацией этанола до 85%, но нужно перепрошивать блок управления. При этом существенно растет расход, но уменьшается вероятность детонации, меньше загрязняются детали двиагетля.

А с точки зрения экологии биоэтанол предпочительнее бензина, поскольку углекислый газ, который образуется при сжигании, компенсируется поглощением газа растениями – будущим сырьем для производства спирта.

Метанол

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Как и этанол, метанол – это тоже спирт, но пить его не стоит. Уже в небольших дозах этот сильный яд вызывает слепоту, а в большем количестве – смерть. А вот если добавить метанол в бензин, то мощность двигателя повысится, при этом уменьшится вероятность детонации, мотор не будет перегреваться под нагрузкой. Несмотря на токсичность, данный спирт применяют на гоночных автомобилях, а в небольших количествах – это отличная высокооктановая добавка.

Сжиженный газ

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Сжиженный нефтяной газ (LPG) уже несколько десятилетий набирает популярность в Европе, а в последнее время – и в России. Переоборудование машины для работы на пропан-бутане – занятие непростое с точки зрения официальной регистрации, но выгода с каждым годом становится все более очевидной.

К тому же, если на машину установлено газобаллонное оборудование (ГБО), можно не только прилично сэкономить, но и продлить срок службы мотора. При сгорании газа выделяется меньше сажи и копоти, а масло загрязняется намного меньше.

Водород

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Несмотря на активное продвижение на американском и японском рынках, водородное топливо остается экзотикой. Это отчасти связано со стоимостью автомобилей на водородных топливных элементах, таких как Toyota Mirai и Hyundai Nexo, а также с дефицитом автозаправочных станций. Тем не менее, водород имеет много преимуществ по сравнению с главным «конкурентом», электромобилем, поскольку такие машины быстрее заправляются, имеют большой запас хода, а из выхлопной трубы вылетает практически чистая вода.

Метан

Альтернативные виды топлива для автомобилей

В мире насчитывается около 20 миллионов автомобилей, работающих на сжатом природном газе (CNG; метан). Большинство из них – это коммерческие транспортные средства, такие как автобусы и грузовики. Главная причина заключается в том, что при сгорании метана образуется намного меньше твердых частиц (сажи), а также углекислого газа и оксида азота.

Использование метана позволяет продлить срок службы мотора поскольку этот газ имеет высокое октановое число, а, значит, и хорошие антидетонационные свойства. Также наблюдается меньший износ деталей из-за сниженного количества углерода.

Volkswagen Scirocco R, заправляемый метаном, участвует в 24-часовой гонке на выносливость в Нюрбургринге. autocar.co.uk.

Но у метана есть и минусы. Главный недостаток – автомобилю нужен больший по размерам баллон, чем в случае с пропан-бутановой смесью. Но это не мешает применению сжатого газа даже на гоночных автомобиля.

Биодизель

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Биодизель – это топливо, которое имеет практически те же свойства, что и обычная «солярка», но его получают из растительных культур, таких как рапс, соя, подсолнух, а также из пальмового масла. На данный момент биодизель, имеющийся в продаже, стоит дороже, чем дизельное топливо на АЗС, но это именно тот вид топлива, который можно получать самостоятельно, имея довольно несложное оборудование.

Источник: https://feedup.ru/alternativnye-vidy-topliva-dlya-avtomobilej/

Альтернативное топливо — топливо будущего и настоящего

Альтернативные виды топлива для автомобилейАльтернативные виды топлива для автомобилей

Всем известно, что сейчас по всему миру катаются около пятидесяти миллионов автомобилей. И все это количество машин ездят или на бензине или на дизельном топливе. Но нефть ведь не безгранична. И, по мнению аналитиков, запасов нефти должно хватить лет так на 30-40, а может быть и меньше. И тогда напрашивается вопрос — а что будет потом? На чем будут ездить автомобили через 30-40 лет? Рассмотрим все варианты, которые уже сейчас предлагают крупные автомобильные компании.

Биотопливо

Биотопливо – высокотехнологичный продукт, получаемый в результате переработки сельскохозяйственных культур или отходов растительного и животного сырья. Одно из главных преимуществ биотоплива— сокращение выбросов парниковых газов (СО).

Это, однако, не означает, что при сгорании биотоплива образуется меньше диоксида углерода. При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты остаётся неизменным.

Традиционное топливо— совсем другое дело: углерод в его составе миллионы лет оставался «законсервированным» в земных недрах, и когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается.

Еще одни «плюс» в пользу биотоплива заключается в том, что оно не требует специальной перестройки заправочных станций и может заливаться в баки традиционным способом. Если рассмотреть суть биотоплива беспристрастно, становится понятно, что ничего принципиально нового в этой альтернативе нет.

Оно использовалось тысячелетиями и для многих остается единственным источником тепла и средством приготовления пищи. К слову сказать, с древних времен и до сих пор используется, пожалуй, главное биотопливо человечества — дрова.

Несмотря на то, что этот вариант топлива имеет существенный недостатков — вырубку и уничтожение лесов — во многих деревнях нашей страны до сих пор активно пользуют именно этот вид биотоплива. Однако, вернемся к автомобилям.

Варианты замены традиционного горючего основываются на использовании биомассы.

Это и биогаз — метан, получаемый за счет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые виды топлива, но самыми популярными вариантами остаются этанол и «биодизель».

Этанол

Использование спиртов в качестве топлива для автомобильных двигателей — давно не новость. Разработчики первых двигателей внутреннего сгорания уделяли спиртовым мотором не меньше внимания, чем бензиновым.

Спирты можно изготавливать из различных сельскохозяйственных культур: сахарного тростника, пшеницы, кукурузы и даже картофеля.

Спирты имеют высокие октановые числа — более 100 единиц, но меньшую по сравнению с нефтяными топливами теплоту сгорания (при сгорании топлива выделяется меньше энергии, мощность падает, а расход топлива увеличивается).

Начало крупномасштабной добычи нефти сделало применение спирта в качестве моторного топлива не выгодным. Однако на спиртовом топливе работают двигатели мотоциклов для спидвея многих спортивных каров. Спиртовое автомобильное горючее пользуется популярностью в Бразилии, где нет больших запасов нефти, но зато есть идеальные условия для выращивания сахарного тростника и производства из него дешевого спирта.

В США сахарный тростник не растет, поэтому главным источником биоэтанола является кукуруза, а также, картофель, пшеница и различные органические отходы. Бензиновые двигатели, в общем случае, не годятся для использования спиртового топлива, хотя конструктивные изменения для перевода их на спирт минимальны.

Часто удается ограничиться использованием стойких к спиртам материалов и установкой элементов для отделения водяного конденсата. В настоящее время многие ведущие автопроизводители выпускают универсальные двигатели, способные работать на бензине, спирте или их смесях.

При использовании смесей бензина с небольшим количеством спирта (до 10%) топливо, как правило, подходит и для обычных бензиновых двигателей. Именно смесевое топливо сейчас наиболее популярно в мире. Смеси бензина с этанолом обычно обозначают буквой E (от слова этанол) и числом, показывающим содержание спирта в процентах.

Наиболее распространено топливо E10 или газохол, содержащее 10% этанола. Оно широко используется в Дании, Таиланде и других странах. В США топливо E10 набирает популярность из-за вступивших в силу ограничений на применение в бензине эфиров.

В странах Евросоюза доля спиртов в общем объеме топлива к 2010 году должна увеличиться до 8%, а, например, в Бразилии этиловый спирт, получаемый из сахарного тростника, уже сегодня — основной вид топлива.

Биодизель

Еще один популярный и перспективный вариант альтернативного топлива— метиловый эфир жирных кислот, который получают из растительного масла. Например, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях.

Сейчас биодизельное топливо часто отождествляют с рапсовым маслом, которое действительно стало основным сырьевым источником «биодизеля» в Европе. Помимо биотоплива рапс используется и как кормовое растение для всех сельскохозяйственных животных, а также для производства маргарина.

Однако биодизельное топливо можно получать и из других масел, например, подсолнечного, пальмового или соевого, что и делают за пределами Европы. Важно иметь ввиду, что сами по себе растительные масла в качестве топлива не используются.

В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биодизеля» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) наиболее простые спирты— метанол и, реже, этанол.

Растительные масла и их эфиры, как и спирты, отличаются агрессивностью ко многим материалам, традиционно используемым в двигателях и топливной системе автомобилей.

В последние годы большинство европейских производителей выпускают машины, допускающие использование смесей нефтяного топлива с «биодизель» в количестве 5—20%, а иногда и 100% биотоплива.

Добавление биокомпонента в количестве до 5% обычно считается приемлемым для любых двигателей, не адаптированных к биотопливу. Достаточно активно биодизельное топливо внедряется и в США, где в качестве сырья используют чаще всего соевое масло.

Еще один перспективный источник биотоплива— отработанные пищевые масла. И в Соединенных Штатах, и в Европе политики рассматривают биотопливо как способ сократить выбросы углекислого газа в атмосферу и уменьшить зависимость от импортируемой нефти.

Несмотря на очевидные выгоды использования биотоплива, есть и определенные проблемы. Критики полагают, что из-за биологического топлива, получаемого из зерновых, взлетят цены на продукты питания.

По мнению экспертов, возможность производить дизельное топливо из пальмового масла или этанол из кукурузы заставляет фермеров переходить на выращивание только этих культур, что незамедлительно отразится на самых незащищенных слоях населения.

Остается надеяться, что производители биотоплива примут во внимание, что существующие сегодня технологии позволяют изготовлять биологическое топливо из ряда непищевых материалов, включая древесину, сорняки и даже пластиковые пакеты.

Водород

Некоторые автопроизводители – например, BMW и Mazda — пробуют в качестве топлива для двигателя использовать водород. Идея действительно привлекательная: во-первых, водород – самый распространенный элемент во Вселенной, а, во-вторых, при его сгорании образуется одна лишь вода! И никакого углекислого газа и токсичных веществ.

Увы, на практике и тут все оказалось не так просто. Одна из проблем связана с хранением водорода в автомобиле.

Чтобы обеспечить высокую плотность энергии – то есть приемлемый запас хода, водород следует держать сжиженном состоянии, а для этого нужны либо криогенные баки, поддерживающие температуру -253 гр, как в водородной “семерки” BMW, либо баллоны, выдерживающие давление более 350 атмосфер!

Есть и экологические нюансы. При сгорании водорода в цилиндрах двигателя участвует не чистый кислород, а воздух, состоящий на 4/5 из азота, при окислении которого образуются вреднейшие вещества NOx. При этом вследствие высокой температуры водородного пламени оксидов азота в выхлопе оказывается даже больше, чем при работе на бензине!

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Чтобы этого не допустить, разработчики обедняют водородно-воздушную смесь, что, в свою очередь, ведет к новой проблеме – снижению мощности. Так, водородный BMW 760Li развивает всего 260лс, вместо “бензиновых” 445! Хлопот доставляет и легкая воспламеняемость водорода, из-за чего возникает риск калильного зажигания при длительной нагрузке на двигатель.

Читайте также:  Почему акпп встаёт в аварийный режим

Но все это кажется мелкими неприятностями на фоне трудоемкости добычи самого водорода. Ведь, несмотря на то, что в природе его чрезвычайно много, в свободном состоянии он практически не встречается, а потому нужно приложить массу усилий, чтобы извлечь водород и существующих соединений.

При этом мало того, что, опять-таки, затраты энергии на его получение превышают отдачу при окислении, так еще и в атмосферу выбрасывается углекислый газ, поскольку основной способ добычи водорода – это соединение воды с метаном.

Правда, есть и более эффективный метод – разложение воды электролизом, но для его промышленного применения нужны сотни атомных электростанций.

Электричество

Автомобили с электродвигателями традиционно считаются транспортным средством будущего. Это вполне объяснимо, ведь такие моторы относительно просты, им не нужна трансмиссия, у них отличная моментная характеристика, а главное — они бесшумны и не выбрасывают вредных веществ.

За последние годы появилось множество электромобилей, которые обозначили заметный прогресс в этой области: двигатели прибавляют в мощности, становясь при этом более компактными. Их даже удается разместить в колесах автомобиля, как сделано, например, в Mitsubishi Lancer Evolution MIEV.

Основным же препятствием на пути распространения электромобилей по-прежнему остается недостаточная емкость источников электроэнергии.

Даже лучшие литий-ионные батареи обладает плотностью энергии всего в 150 Вт X ч/кг, в то время как у водорода этот показатель равен 11000 ВтXч/кг, а у бензина — 12000 ВтXч/кг! Поэтому дальность поездки электромобилей едва превышает 300 км, что, возможно, и не было бы столь удручающим фактом, если бы не длительный процесс зарядки — как минимум несколько часов.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Каких-то технических прорывов в области сохранения энергии пока не предвидится, а потому разработчики вынуждены искать способы генерации электрического тока на борту автомобиля.

Самый простой способ – привод генератора от небольшого бензинового или дизельного двигателя.

И хотя такой вариант не безупречен с точки зрения экологии, тем не менее от работающего в постоянном режиме мотора можно добиться очень неплохих показателей токсичности выхлопа, что и продемонстрировал созданный по такой схеме Chevrolet Volt.

Более перспективным генератором тока считаются так называемые топливные элементы, в которых водород соединяется без горения с кислородом в молекулы воды с получением тепла и электрического тока.

Однако пришедшие из космической промышленности эти элементы пока слишком дороги для автомобилей, да и с хранением и получением водорода возникают уже упомянутые сложности.

Так что за рамки отдельных концепт-каров эта технология пока вышла.

Гибридные установки

Последнее время все чаще появляется информация о гибридных автомобилях, то есть автомобилях с двумя двигателями внутреннего сгорания (обычно бензиновым) и электрическим. В зависимости от нагрузки работает либо электромотор, либо более мощный ДВС, либо оба двигателя сразу.

Питается электромотор от аккумулятора, подзаряжающегося при торможении (рекуперации энергии), или от генератора ДВС. Преимущества данной схемы очевидны: хорошая динамика, экономия топлива, а, следовательно, и уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Лидерами в разработке гибридных автомобилей являются японцы.

Toyota, еще в 1997 году опробовав на машине Toyota Prius свою систему Hybrid Synergy Drive, позволяющую очень гибко управлять совместной работой моторов, сейчас успешно применяет её и на дорогих Lexus RX400h, Lexus GS450h, рассчитывая к 2110 году довести выпуск гибридов до миллиона в год! Старается не отставать и Honda, уже давно предлагая покупателям гибридные варианты Honda Insight, Civic и Accord.

Есть ли недостатки у гибридов? Конечно, есть. При движении по шоссе или стоянии в глухой пробке из-за отсутствия торможений невозможно накопление энергии. Частые отключения мотора могут приводить к остыванию и неэффективной работе нейтрализаторов.

Но, судя по стремительному росту рынка гибридов, овчинка выделки стоит – вслед за японцами потянулись и европейцы, один за другим анонсируя собственные гибридные системы: Mercedes с бензоэлектрическим Direct Hybrid и дизель-электрическим Bluetech Hybrid, BMW Concept X3 Efficient Dynamics, Audi Q7 Hybrid, Peugeot 307 Hybrid HDi и многие другие.

Nissan Fuga

Альтернативные виды топлива для автомобилейNissan Fuga

Nissan Fuga Nissan Fuga На Токийском моторшоу 2009 года концерн Nissan Motor представит новое поколения седана премиум-класса Nissan Fuga. Этот автомобиль является японским аналогом люксовых седанов Infiniti серии M, реализация которых проходит во многих странах мира, в том числе и в России.

В августе Nissan рассказал, что InfinitiM получит три типа силовых установок: бензиновые двигатели объемом 5,6 литра (400+л.с.) и 3,7 литра (около 330 л.с.), а также дизельный V6 для Европы (Fuga его, скорее всего, не получит). Сегодня Nissan официально заявил о новом силовом агрегате для люксового седана — гибридной силовой установке собственной разработки.

Гибридный Infiniti M и гибридная Fuga получат 3,5-литровый бензиновый двигатель V6 и один электромотор, питание к которому будет подаваться от литий-ионной батареи. Схожая по размерам с используемыми сейчас никель-металл-гидридными аккумуляторами, батарея Nissan в 2 раза эффективнее. Она позволит солидному седану передвигаться только при помощи электромотора на небольшие расстояния.

Пиарщики Infiniti не стали следовать примеру Lexus, увеличивая цифры в именовании модели, так что новая экологичная модель будет называться Infiniti M35 Hybrid. Реализация машины начнется не скоро — осенью 2011 года.

Источник: https://www.StuDiplom.ru/Technology/Toplivo_budushego.html

Бензин со спиртом. Выгодна ли машина на альтернативном топливе

В конце декабря вице-премьер Дмитрий Козак заявил, что со следующего года все госкомпании должны будут начать переводить свой автопарк с бензина на газ. В правительстве подсчитали, что газ стоит в три раза дешевле бензина, в то время как расход на 100 км у них примерно одинаковый.

Позже выступил губернатор Краснодарского края Вениамин Кондратьев, который предложил правительству пересмотреть вопрос о компенсациях за топливо. Вместо того чтобы выплачивать аграриям компенсации за рост цен на ГСМ, он предложил субсидировать перевод техники на газомоторное топливо. В свою очередь, автоэксперты стали всерьёз обсуждать вопрос разбавления бензина спиртом.

Кстати, такая смесь используется для заправки автомобилей по всему миру и имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

© РИА Новости / Максим Богодвид

— Из-за роста цен на бензин сейчас всё чаще обсуждается использование альтернативных видов топлива для автомобилей, — рассказывает директор дилерского центра «КИА столица» ГК «Автоспеццентр» Дмитрий Константинов.

— Одним из них является бензин, разбавленный этиловым спиртом. Кстати, первые испытания этого вида топлива прошли в России ещё в 1914 году и уже тогда показали существенную экономию топлива.

На одном литре смеси бензина и спирта можно было проехать 7,5 км, а на чистом бензине — 5,8 км.

По словам Дмитрия Константинова, преимущества использования смеси бензина и спирта — это экономия на 5–10% нефтяного аналога. Кроме того, такое топливо более экологично, может использоваться при низких температурах и снижает температуру двигателя в жару. Однако эксперт не советует забывать, что этанол является растворителем, что может негативно отразиться на состоянии деталей автомобиля.

— Именно поэтому этот вид топлива не рекомендован к использованию, — поясняет Дмитрий Константинов. — Также в России пока немного заправок с данным видом топлива, поэтому при междугородних поездках может возникнуть проблема с дозаправкой. Смесь бензина и этанола не единственный аналог топлива на основе нефти, который может прижиться в нашей стране.

Биотопливо — этанол из кукурузы (используется в США) или сахарного тростника (используется в Бразилии), электродвигатели с нулевыми выбросами и низкими эксплуатационными расходами, водородное топливо с высочайшими энергетическими свойствами, сжиженный нефтяной газ, сжатый природный с низкой стоимостью и меньшим расходом — все эти альтернативные виды топлива для автомобилей могут в будущем составить конкуренцию бензину.

Как отмечает основатель сервиса BenzUber Артём Скворцов, использование биоэтанола должно быть предусмотрено производителем автомобилей. Например, некоторые американские производители допускают добавление этанола в бензин, но не более 25%.

Большинство автомобилей российского рынка не допускают применения даже смеси бензина и этилового спирта.

Если будут разработаны технологии и ТУ на добавление спирта в бензин, только тогда его применение будет возможно, и то при одобрении автопроизводителями.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Завод по производству этанола на западе Бёрлингтона, штат Айова. © wikipedia.org

При этом Артём Скворцов считает, что перевод техники на газ, особенно на природный газ (CNG и LNG), даёт не только экономию на эксплуатации машины, но и сокращает вредные выбросы в атмосферу. По мнению автоэксперта, тренд абсолютно правильный, государство вполне оправданно стимулирует потребление именно этого вида топлива.

— Для того чтобы ездить на газе, бензиновый и дизельный двигатели требуют минимальной модернизации, которая доступна практически для любой модели, — поясняет ведущий аналитик ООО «Эксперт плюс» Мария Сальникова. — Электричество как альтернатива заправки доступно специальным автомобилям. То есть для перевода на электричество машину никак нельзя модернизировать.

На самом деле как альтернативу, которая должна была бы получить широкое распространение, стоит рассматривать биодизельное топливо. Оно основано на растительных маслах или животных жирах — даже тех, которые остаются в ресторанах после приготовления пищи. Двигатели автомобилей следует модифицировать так, чтобы можно было сжигать биодизельное топливо в чистом виде.

По словам Марии Сальниковой, биодизельное топливо можно также смешивать с углеводородным дизельным топливом и использовать в неадаптированных двигателях.

Среди преимуществ — оно экологически чистое, безопасно, поддаётся биохимическому разложению и снижает содержание веществ, загрязняющих воздух, — таких как твёрдые примеси, монооксид углерода и углеводороды.

По мнению Сальниковой, биодизель является единственной альтернативой топливу, которая может использоваться в обычных, не модифицированных дизельных двигателях. Условия хранения не отличаются от таковых для обычного дизельного топлива.

Проблема его использования упирается в цену. Заправки на биодизеле не развиваются из-за того, что, если выбирать альтернативу бензину по цене, газ выгоднее. Газ (пропан и бутан) значительно дешевле.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

© РИА Новости / Павел Лисицын

— Основной проблемой использования спиртов — как этанола, так и метанола — в качестве топлива является российский климат, — продолжает руководитель Центра аналитической информации ГК TeleTrade Сергей Лысаков. — При низких (тем более отрицательных) температурах легко могут возникнуть сложности с запуском двигателей.

При падении температуры ниже 0 градусов доля спирта в топливной смеси должна быть уменьшена. Если говорить о метаноле как добавке к топливу, то он действительно повышает эффективность топливной смеси, но оказывает вредное воздействие на алюминиевые карбюраторы и инжекторные системы подачи топлива.

Читайте также:  Что делать, если при нажатии на газ машина глохнет

Даже незначительная добавка этилового спирта при очень низких температурах может вызвать проблемы с работой двигателя. Если же доля спирта превысит, например, 15%, потребуется уже специально подготовленный двигатель, установка которого может стать экономически нецелесообразной. Соответственно, остальные проблемы также никуда не исчезнут.

В случае использования компонентного топлива потребуется и переоборудование АЗС.

По словам Сергея Лысакова, использование пропан-бутановой смеси действительно способно сэкономить значительные деньги автолюбителю. Впрочем, это потребует установки дополнительной топливной системы и баллона для хранения топлива.

Кроме того, расход пропан-бутановой смеси для автомобиля выше, чем у бензина, так что это может оказаться сомнительной модернизацией именно для легкового автомобиля. Правда, всё зависит от дальнейшей динамики цен на бензин и газовые смеси.

И если в случае с небольшими грузовыми автомобилями, используемыми в коммерческих целях, это вполне может оказаться рентабельным, то для легкового автомобиля особой выгоды вы можете и не почувствовать.

При этом Сергей Лысаков считает, что использование газовой смеси потенциально более перспективно для России. Правда, без государственного стимулирования ценовой политики использование его всё равно будет ограниченным.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

© РИА Новости / Максим Богодвид

— Россия медленно реагирует на тенденцию к диверсификации энергетического баланса на транспорте, поскольку нефтепродукты по-прежнему используются для удовлетворения 99% спроса, — отмечает эксперт Международного финансового центра Гайдар Гасанов.

— Тем не менее сейчас есть целый ряд факторов, которые будут способствовать развитию альтернативного топлива.

Это государственная поддержка альтернативных видов топлива, воздействие быстрой автомобилизации последних десятилетий на окружающую среду, которая особенно серьёзна в некоторых крупных российских городах, рост внутренних цен на топливо и нехватка нефтепродуктов в сочетании с сокращением экспортных поступлений.

За последние десять лет упор на сокращение выбросов топлива был повесткой дня для многих правительств. Стремясь уменьшить свой общий углеродный след, многие люди начали искать способ контролировать воздействие на окружающую среду. Именно из-за такой ситуации во многих странах возросло использование этанолового топлива.

Тем не менее, по словам Гайдара Гасанова, у тех, кто хочет перейти на другой вид топлива, много вопросов об этаноле. Многие из них обеспокоены тем, что это топливо на самом деле может также нанести вред окружающей среде. При сжигании в двигателях внутреннего сгорания этанол производит значительно больше формальдегида и других соединений, которые могут повышать уровень озона в почве.

— Но стоит отметить очень важную вещь: в мире истощающихся запасов ископаемого топлива этанол является важной возобновляемой альтернативой, которая обладает достоинствами, перевешивающими его недостатки, — поясняет Гайдар Гасанов. — И именно в этом направлении стоит обеспечить должное развитие в стране.

Источник: https://life.ru/p/1181397

Применение альтернативных топлив для автомобилей

Одним из путей экономии жидкого нефтяного топлива и снижения уровня загрязнения окружающей среды является замена (полная или частичная) бензинов и дизельных топлив энергоносителями не нефтяного происхождения.

К таким заменителям предъявляется ряд технических требований: они должны обладать физико-химическими свойствами, позволяющими использовать их на транспортных средствах без ухудшения технических параметров или существенного ограничения сферы применения; земные запасы этого топлива или сырья для его получения должны быть достаточно велики; отрицательное воздействие на окружающую среду при добыче, получении, хранении, использовании этих видов топлива должно быть приемлемым по характеру и размерам.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Среди альтернативных типов топлив в настоящее время привлекает внимание ряд продуктов различного происхождения. Это в первую очередь сжатый природный газ, сжиженные газы нефтяного происхождения, различные синтетические спирты, газовые конденсаты, водород, топлива растительного происхождения и т.д.

Сжатый природный газ является смесью углеводородов метанового ряда и неуглеродных компонентов: азота, диоксида углерода, сероводорода и др.

Получают его путем сжатия природного газа, который в зависимости от способа производства может быть: собственно природным (из буровых скважин газовых месторождений), попутным (нефтяным, получаемым при расходе нефти), газом газоконденсатных месторождений.

Содержание различных компонентов в природном газе зависит от месторождения, но основной составляющей всегда является метан.

Для заправки автомобилей применяется сжатый природный газ двух марок: А и Б. Требования к составу этих газов определены техническими условиями ТУ 51 166–83 «Газ горючий природный сжатый, топливо для газобаллонных автомобилей».

По сравнению с бензином сжатый природный газ в качестве топлива для двигателей обеспечивает: значительное снижение (до 90 %) вредных выбросов, особенно СО с отработавшими газами; увеличение в 1,5 раза межремонтного пробега; увеличение в 2–3 раза срока службы моторного масла благодаря отсутствию его разжижения и уменьшению загрязнения (это ведет к уменьшению расхода масла на 30…40 %).

В то же время применение сжатого природного газа вместо бензина сопровождается снижением мощности двигателя на 18…20 %, уменьшением тягово-динамических качеств автомобиля (на 24…30 % увеличивается время разгона, на 5…6 % уменьшается максимальная скорость, затрудняется эксплуатация автомобиля с прицепом).

Газобаллонные автомобили на сжатом природном газе имеют меньший запас хода (не более 200…250 км). Вследствие большой массы толстостенных баллонов для сжатого природного газа (батарея из 8 таких баллонов вместимостью 50 л каждый имеет массу более 0,5 т) на 9…14 % снижается грузоподъемность автомобилей.

Указанные преимущества и недостатки газобаллонных автомобилей, работающих на сжатом природном газе, определяют рациональную область их применения. Это перевозки в крупных городах и прилегающих к ним районах, в частности обслуживание предприятий торговли, связи, быта и др. При этом важнейшее значение имеют вопросы уменьшения загрязнения окружающей среды.

Сжиженные нефтяные газы представляют собой смесь углеводородов, которые при температуре окружающей среды и сравнительно небольшом избыточном давлении (1…2 МПа) переходят из газообразного состояния в жидкое.

Основными их компонентами являются пропан, бутан, пентан и близкие к ним непредельные углеводороды (этилен, пропилен, бутилен). На практике обычно используются пропан-бутановые смеси, суммарное количество остальных составляющих не превышает 5…9 %.

Получают сжиженные газы при добыче и переработке нефти и попутного газа.

Выпускаются сжиженные газы двух марок: СПБТЗ — смесь пропана и бутана техническая зимняя и СПБТЛ — смесь пропана и бутана техническая летняя. Состав зимней смеси — не менее 75 % пропана и не более 20 % бутана, летней — не более 34 % пропана и не менее 60 % бутана. Эти газы предназначены в основном для бытовых нужд и применяются для газобаллонных автомобилей.

По сравнению с бензином газообразное топливо равномернее перемешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам, жидкая фаза топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры, отсутствует, вследствие чего исключается смывание смазки с зеркала цилиндра, намного меньше разжижается и загрязняется масло. В результате уменьшаются износ деталей цилиндропоршневой группы, нагарообразование, улучшаются условия работы свечей зажигания, в 2,0–2,5 раза увеличивается срок смены масла в кар­тере двигателя.

Синтетические спирты получают в результате синтеза из различного сырья. Наибольшее практическое применение находят метиловый и этиловый спирты. В качестве сырья для метанола используют уголь, природный газ, известняк, бытовые отбросы, отходы лесного хозяйства. Этанол получают из сахарного тростни­ка, свеклы, зерновых культур, различных сельскохозяйственных отходов.

Основным преимуществом спиртов является их высокая детонационная стойкость, что позволяет повышать степень сжатия в двигателе и соответственно его КПД. При работе на метаноле имеет место снижение теплонапряженности деталей цилиндро­поршневой группы, коксования и нагарообразования.

Кроме того, двигатель может работать на сильно обедненной смеси с большим избытком воздуха, что повышает его топливную экономичность. При этом отработавшие газы менее токсичны, чем при работе на бензине: содержание оксидов азота уменьшается в 1,5–2,0 раза, углеводородов — в 1,3–1,7 раза.

Обладая высоким октановым числом, спирты имеют меньшую, чем бензин, удельную теплоту сгорания, низкую упругость паров и температуру кипения. При работе на спиртах вдвое снижается запас хода автомобиля, ухудшаются пусковые качества двигателя.

Газовые конденсаты представляют собой жидкие углеводоро­ды, конденсирующиеся при нормальных давлении и температуре из природных газов, находящихся в подземных пластах под давлением 4,9…9,8 МПа при температуре до 150 °С.

По составу газовые конденсаты разделяются на группы: тяжелые газовые конденсаты относительно узкого фракционного состава и легкие более широкого фракционного состава.

Тяжелые конденсаты по своим основным свойствам незначительно отличаются от зимних и арктических дизельных топлив, легкие конденсаты имеют плотность, вязкость, температуру вспышки и застывания меньше, чем у ди­зельных топлив.

При использовании в качестве топлива для дизеля жидкого газового конденсата широкого фракционного состава для получения мощностных и экономических показателей двигателя, таких же, как и на дизельном топливе, требуется регулировка топливной аппаратуры.

Наиболее целесообразным считается использование газовых конденсатов в качестве топлива для дизелей в местах их добычи без сложной переработки.

Проблема применения водорода в качестве транспортного топлива уже длительное время привлекает внимание.

Объясняется это тем, что водород имеет наиболее высокую теплоту сгорания, хорошо воспламеняется, быстро и полностью сгорает, продукты сгорания даже при использовании в качестве окислителя атмосферного воздуха могут быть практически безвредными в экологическом отношении. Запасы водорода в природе практически неограниченны.

Однако применение водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей вследствие ряда его физико-химических свойств серьезно затрудняется. Водород имеет низкую плотность.

И несмотря на то, что в единице массы водорода содержится почти в 3 раза больше тепловой энергии, чем в известных ископаемых топливах, острой является проблема размещения необходимого количества водородного топлива на автомобиле: требуется большой объем тары (1 м3 водорода в нормальном состоянии имеет массу всего 90 г). При использовании сжиженного водорода (1 м3 сжиженного водорода имеет массу уже 80 кг) для получения количества тепловой энергии, эквивалентного количеству энергии, полученной при сжигании 75 л бензина, потребуется изотермический баллон вместимостью 275 л (масса водорода при этом составит 20 кг).

Одной из проблем применения жидкого водорода является обеспечение низких температур, при которых он должен храниться (-253 °С).

Трудно решается вопрос исключения утечки жидкого водорода при хранении.

В качестве перспективного варианта использования водорода рассматривается вариант, связанный с аккумулированием его в составе металлогидридов (как способ хранения) с последующим высвобождением его перед употреблением.

Этот способ основан на способности некоторых металлов накапливать водород (атомы последнего внедряются между атомами металла, не образуя прочных химических соединений); при этом может достигаться довольно высокая плотность хранения водорода.

Например, у гидрида титана плотность водорода при достаточном насыщении может быть вдвое выше, чем у жидкого водорода.

Для того, чтобы гидрид начал отдавать водород, его необходимо подогреть: для гидрида титана необходимая для обеспечения интенсивной отдачи водорода температура составляет 350…400 °С; сплав титана с железом отдает водород уже при 80 °С, но массовый его выход его при этом низкий. Недостатком систем с использованием гидридов является их большая масса.

Водород обладает способностью хорошо смешиваться с другими газами, в частности с воздухом. Смесь газообразного водорода с кислородом воздуха в широком диапазоне концентраций взрывоопасна, поэтому требуется полная герметизация топливоподающей системы и специальная система, исключающая утечку водорода при заправке автомобиля.

Читайте также:  Как сделать шумоизоляцию двигателя и моторного отсека

Для современных конструкций двигателей наиболее эффективно использование водорода в качестве добавки к бензино-воздушной смеси. При этом не требуется серьезных изменений в конструкции топливной системы и системы двигателя в целом. С другой стороны, добавка водорода в широких пределах активизирует рабочий процесс в двигателе.

При работе двигателя на холостом ходу практически исключается выброс токсичных веществ с отработавшими газами.

В последнее время в Европе сильно возрос интерес к использованию в качестве топлива для дизелей масел растительного происхождения. Они получаются путем переработки различных растений: рапса, подсолнечника, арахиса, сои, эвкалипта, хлопка и т.п.

В климатических условиях Беларуси и Европы наиболее подходящим растением для производства топлива является рапс (относительно зимостойек и неприхотлив), урожайность составляет 2,5…4,0 т/га).

Процесс изготовления рапсового масла состоит из первичного отжима из семян и вторичного — из жмыха. При этом потери составляют не более 5 %. С помощью последующего экстрагирования остаточное содержание масла в жмыхе может быть понижено. Продукты переработки рапсовых семян (жмых и шрот) используются в животноводстве в качестве кормовых добавок, так как они имеют высокое содержание белка.

Физико-химические свойства рапсового масла незначительно отличаются от свойств дизельного топлива: теплота сгорания меньше на 7…10 %, цетановое число ниже на 5…7 единиц.

Основными проблемами, возникающими при применении чистых рапсовых масел в дизелях, являются: высокая вязкость, которая при температуре 20 °С в 15 раз выше вязкости дизельного топлива; ухудшение распыливания и увеличение периода задержки самовоспламенения, что приводит к увеличению жесткости процесса сгорания и шумности работы дизеля; ухудшение пусковых качеств дизелей при пониженных температурах; загрязнение топливных фильтров и минерального смазочного масла; коксование распылителей; повышенные углеродистые отложения на стенках камеры сгорания, нарушение подвижности поршневых колец. Решить эти проблемы можно путем модификации дизельного двигателя с целью максимального снижения влияния негативных свойств рапсового масла на его работу.

Другим способом применения рапсовых масел является их этерификация до кондиций дизельного топлива. В результате получается новое топливо — рапсовый метиловый эфир (РМЭ). Под названием Biodisel в настоящее время оно отпускается на многих заправочных станциях стран Европы.

По сравнению с рапсовым маслом при использовании РМЭ снижаются нагароотложения на деталях двигателей. РМЭ имеет низкую стабильность при хранении и оказывает отрицательное влияние на моторное масло.

Он является агрессивной жидкостью, поэтому детали, соприкасающиеся с РМЭ, должны иметь специальное исполнение.

При работе на рапсовом масле или РМЭ по сравнению с традиционным дизельным топливом снижаются выбросы сажи, однако выбросы окислов азота увеличиваются до 10 %.

Источник: https://extxe.com/17223/primenenie-alternativnyh-topliv-dlja-avtomobilej/

Альтернативные виды топлив для автомобильных двигателей

  • Содержание
  • 1. Альтернативные виды топлив для автомобильных двигателей
  • 2. Основные эксплуатационные свойства трансмиссионных масел
  • 3. Улучшение аэродинамики автомобиля – эффективный путь экономии топлива
  • Альтернативные виды топлив для автомобильных двигателей

Чем больше в мире производится автомобилей, тем значительнее интерес к альтернативным бензину видам топлива, при сгорании которых выделяется меньше вредных веществ. Во многих странах все более популярным становится биологическое топливо, изготавливаемое из растительного сырья — рапса, конопли, бананов, бобовых, цитрусовых. В шести государствах ЕС, а также в США, Канаде, Бразилии, Малайзии такое биологическое топливо производят в промышленных масштабах, но все же его доля в топливном балансе не превышает 0,3%.

До конца XX столетия двигатель внутреннего сгорания остаётся основной движущей силой автомобиля. В связи с этим единственный путь решения энергетической проблемы автомобильного транспорта – это создание альтернативных видов топлива.

Новое горючее должно удовлетворить очень многим требованиям: иметь необходимые сырьевые ресурсы, низкую стоимость, не ухудшать работу двигателя, как можно меньше выбрасывать вредных веществ, по возможности сочетаться со сложившейся системой снабжения топливом и др.

  1. Нефть сегодня — основной и наиболее востребованный энергоресурс.
  2. В последнее время большое количество зарубежных научно-исследовательских центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на экономию топлива и замену традиционных жидких углеводородных топлив новыми видами.
  3. Альтернативные виды топлива можно классифицировать следующим образом:
  4. · по составу: углеводородно-кислотные (спирты), эфиры, эстеры, водородные топлива с добавками;
  5. · по агрегатному состоянию: жидкие, газообразные, твердые;
  6. · по объемам использования: целиком, в качестве добавок;
  7. · по источникам сырья: из угля, торфа, сланцев, биомассы, горючего газа, электроэнергии и др.

К альтернативным видам топлива относятся:

природный газ

Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде компримированного, сжатого до давления 200 атмосфер, газа, так и в виде сжиженного, охлажденного до -160°С газа.

В настоящее время наиболее перспективным является применение сжиженного газа (пропан-бутан). В Европе это топливо называется LPG (Liquefied petroleum gas — сжиженный бензиновый газ). В то время как сжатый газ (метан) находится в баках под давлением 200 бар, что само по себе представляет повышенную опасность, LPG сжиживается при давлении 6-8 бар.

В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн машин, работающих на LPG.

  • газовый конденсат
  • Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива.
  • Диметилэфир

Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя.

В отличие от сжиженного природного газа, диметилэфир менее конкурентоспособен, в основном по причине того, что теплотворная способность на тонну диметилэфира на 45% ниже теплотворности на тонну сжиженного природного газа. Также для производства диметилэфира требуется не только более высокий уровень предварительных капиталовложений, но и больший объем сырьевого газа для производства продукта с эквивалентной теплотворной способностью.

  1. этанол и метанол
  2. Этанол (питьевой спирт), обладающий высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах.
  3. Стоимость этанола в среднем гораздо выше себестоимости бензина.

Метанол как моторное топливо имеет высокое октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства обеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях.

Метанол может смешиваться с бензином и служить основой для эфирной добавки — метилтретбутилового эфира, который в настоящее время замещает в США большее количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе взятые.

синтетический бензин

Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина.

За рубежом, в отличие от России, производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено в промышленном масштабе.

Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в 1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных.

электрическая энергия

Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей.

Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений.

К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей.

топливные элементы

Топливные элементы — это устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, — в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый

водород, либо метанол. к недостаткам применения топливных элементов следует отнести повышенную взрывоопасность водорода и необходимость выполнения специальных условий его хранения, а также высокую себестоимость получения водорода.

биодизельное топливо

Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) — cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.

биогаз

Представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов.

Биогаз как альтернативный энергоноситель может служить высококалорийным топливом. Предназначен для улучшения технико-эксплуатационных и экологических показателей работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и стационарных энергоустановок.

Биогаз, представляющий собой продукты брожения отходов биологической деятельности человека и животных, содержит приблизительно 68% СН4, 2% Н2 и до 30% СО2. После отмывки от углекислоты этот газ является достаточно однородным топливом, содержащим до 80% метана с теплотворной способностью более 25 МДж/м3.

Применение биогаза в качестве топлива для ДВС осуществляется путем использования серийно выпускаемой топливной аппаратуры для природного газа с коррекцией соотно-шения “топливо-воздух”.

отработанное масло

В настоящее время на ряде предприятий различных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное, трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяет полностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива.

Установка подмешивает высокоочищенные (в установке) масла в соответствующее топливо, в точно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемой топливной смеси. Полученная смесь имеет более высокие параметры по чистоте, обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо до его модификации в установке.

водород как альтернативное топливо

Водород является эффективным аккумулятором энергии.

Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику, когда ресурсы ископаемого топлива будут близки к полному истощению.

По сравнению с бензином и дизельным топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую среду. Взрывоопасность водорода резко снижается с применением специальных присадок (например, добавка 1% пропилена делает Н2 безопасным).

спирты

Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые можно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде.

Их главные достоинства – высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток – пониженная теплотворная способность, что уменьшает пробег между заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином.

Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола затруднён запуск двигателя.

Использование спиртов в качестве автомобильного топлива требует незначительной переделки двигателя.

Например, для работы на метаноле достаточно перерегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии материалы более стойкими.

Учитывая ядовитость чистого метанола, необходимо предусмотреть тщательную герметизацию топливоподающей системы автомобиля.

Источник: https://megaobuchalka.ru/1/8167.html

Ссылка на основную публикацию