Альтернативные виды топлива для современных автомобилей

Виды топлива, применяемые на автотранспорте (стр. 1 из 5). Виды топлива для автомобилей

Топливо для автомобилей — это специальные горючие вещества, которые при сгорании дают максимум тепла и заставляют автотранспортное средство приходить в движение.Топливные ресурсы для автомобилей разнообразны и могут основываться как на нефтепродуктах, так и на газе, древесине и.т.д.

Среди основных видов топливного материала для автомобилей выделяют нефтесодержащие продукты, такие как бензин и различные виды дизельного топлива, а также газообразные виды горючего.

Газобаллонное оборудование набирает наивысшую степень популярности, так как данное топливо гораздо дешевле и проще в обслуживании.

Бензин используется в двигателях, которые загораются от искры, а дизельное топливо — при движении от сжатия.

Разновидности автомобильного топлива

Особенность бензина состоит в том, что для удачной работы должен смешиваться с воздухом, чтобы процесс возгорания происходил лучше и проще. Высокая детонационная стойкость исчисляется с помощью октанового числа, которое и определяет данные параметры. Высокий показатель октанового числа говорит о наивысшем качестве бензина, данное топливо безвредно для автомобиля и имеет низшую степень детонации.

Дизельное топливо имеет свои минусы. Данное вещество не терпит холодов, что усложняет жизнь автомобилистам, так как в зимний период нужно устанавливать специализированные насадки, которые снижают вероятность замерзания топлива.

Эко — топливо является настоящим трендом, так как модель правильного образа жизни и защиты природы- наиболее популярное веяние современности.

Машины на экологическом горючем имеют меньшую скорость для разгона, но основная проблема состоит в том, что в мире очень мало эко — заправок, а заряда нужно ждать достаточно длительное время.

Газовое топливо — популярный вид горючего, который не имеет губительных веществ для атмосферы. Однако, газ является более взрывоопасным и не все заправочные станции могут помочь вам с заправкой автомобиля данным топливом. Данная сфера активно развивается и все больше автомобилистов занимаются вопросом переведения своего автомобиля на газ.

У каждого автомобилиста возникает вопрос о том, какое топливо выгоднее. Лидером в данном вопросе остается газобаллонное горючее.

Установка ГБО в свой автомобиль — основные нюансы

Если вы захотели установить на свой автомобиль ГБО, то вопрос состоит не только в самой процедуре установки, но и в последующей обязательной регистрации в ГИБДД. Так как установка оборудования газобаллонного типа является фактическим изменением автотранспортного средства, то обязательно нужно вносить правки в технический паспорт своего автомобиля. Поменяв авто на газ, вы должны пройти несколько этапов до завершения всего данного действия:

• первым делом следует обратиться в автосервисный центр, где осуществится сама переделка автомобиля;
• поднятия вопроса своевременного внесения изменений в технический паспорт и документацию автомобиля через ГИБДД;
• следующим шагом будет посещение НАМИ — организации, которая проводит техническую оценку и экспертизу транспорта;
• предварительные испытания, которые проводятся до самой установки газобаллонного оборудования;
• сама установочная программа по ГБО;
• испытательная диагностика после того, как в автомобиль установлена газовая система;
• процесс регистрирования изменений в органах ГИБДД.

Наибольшим преимуществом газового топлива является проверенный факт, что каждые 100 километров, которые проехал автомобилист на бензине, обходятся ему в 3-4 раза дороже, нежели с ГБО.

Также газобаллонное оборудование наиболее безопасно, ведь октановое число газа имеет наивысший показатель, что говорит о невозможности возникновения детонации при езде на данном топливе.

После установки ГБО в вашем автомобиле останется сразу две системы топлива, что очень важно в моменты поездок на длительные расстояния и позволяет максимально обезопасить себя от некачественного топлива, переключившись на альтернативную подачу.

Учитывая то, что сам газ просто горит, а не резко воспламеняется как нефтепродукты, все детали автомобиля остаются целыми и не покрываются губительным слоем гари, что также повышает срок службы моторного масла.

Минимальная амортизация газа позволяет минимизировать расходы на ремонтные работы, чего не встретишь в других видах топливных ресурсов.

Основные этапы переустановки автомобиля на ГБО

Первое, что вам потребуется сделать перед регистрацией в ГИБДД и самой переустановки ГБО — провести полнейший технический осмотр вашего транспортного средства. Данную процедуру можно провести на СТО и в фирменных салонах, чтобы получить разрешение на тюнинг своего автомобиля по техническим показателям.

После проведения диагностики заполняется специальная форма заявления в ГИБДД, по которой после сбора документов выдается разрешение на установку нового ГБО.

Для того, чтобы подать на рассмотрение свою заявку вам нужно собрать такие документы:

• акт о проверке вашего автомобиля на предмет возможности установки в него ГБО — то есть само заключительное решение после диагностики в форме справки;
• свои паспортные данные;
• сама форма заявления, заполненная вручную;
• договорная доверенность, которая подтверждает разрешение владельца транспортного средства на установку в него ГБО работниками сервиса;
• документ вашего автотранспортного средства, который подтверждает его регистрацию;
• технический паспорт автомобиля;
• сам автомобиль для дополнительного тестирования и установки.

Только после того, как данная служба даст добро, можно устанавливать ГБО в свой автомобиль. До этого перевод авто на газобаллонное оборудование считается незаконным.

Какие процессы регистрации после установки ГБО в автомобиль нужно пройти?

После того, как вы получили все разрешения и установили в свой автомобиль ГБО, нужно пройти регистрацию в ГИБДД. Для этого вам потребуется собрать такой перечень документов:

• первоочередное заключение о проведенной диагностике на предмет рациональности модернизации транспортного средства;
• все документы для удостоверения вашей личности;
• право владения автомобилем и документы, подтверждающие данный фактор;
• заявление в письменном виде о выдаче свидетельства смены авто на газовое топливо;
• карта диагностики;
• вся сертификация подлинности и исправности ГБО;
• сертификационный документ компании — установщика ГБО, подтверждающий его право на сам процесс установки и проведение таких работ;

В соответствии с действующим законодательством, без выполнения всех данных этапов и предоставления всего ряда документов смена ГБО не может быть произведена или транспортное средство будет считаться нелегально модернизированным, за чем следует строжайшая система штрафов.

Какие плюсы установки ГБО и цена на данную процедуру?

Каждый вид топлива имеет свои плюсы и минусы. Основными плюсами, перечисленными выше, являются низкая стоимость топлива и его щадящее отношение к самому автомобилю. Именно данный фактор наталкивает большинство автомобилистов на смену вида топлива и установку газобаллонного оборудование в свое транспортное средство.

Переоборудование машины на газ имеет разную ценовую политику — в зависимости от типа автомобиля, его изначального состояния, региона и компании, которая займется данным вопросом.

В данный момент времени ценовая кампания на данную услугу выглядит примерно таким образом:

карбюраторные автомобили иностранного происхождения, которые более дорогостоящие в обслуживании и при приобретении, переоборудуются на газ по цене примерно 250$ — 500$ за весь объем работ;

До того, как вы установите себе ГБО в автомобиль, рекомендуется прочитать как можно больше тематических форумов и почерпнуть максимум полезной информации и отзывов автомобилистов, которые уже провели данную процедуру. Топливные ресурсы для автомобилей настолько различаются — одни имеют определенные плюсы при эксплуатации, другие — более дешевые, доступные и экологичные. Однозначно можно сказать, что выбирать вид топлива для своего автотранспортного средства нужно вдумчиво, тщательно взвесив все за и против, а также проверив свой автомобиль на предмет поломок.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Продукты перегонки нефти идеально подходят для использования в качестве автомобильного топлива: они легко воспламеняются, выделяют огромное количество энергии, процесс их горения легко контролировать. Однако человечеству известно, что нефть является невозобновляемым ресурсом, который, к тому же быстро иссякает. Поэтому альтернативные виды топлива являются одной из наиболее перспективных разработок современности. Причём речь идёт не только об уменьшении объёмов добычи нефти, но и о защите окружающей среды, поскольку продукты горения традиционного топлива наносят ей немалый ущерб. На сегодняшний день уже активно применяется несколько видов альтернативного горючего, а ещё они считаются перспективными.

Изучение альтернативных видов топлива для автомобилей сегодня получает всё большее распространение

Современность

Конечно, очень приятно помечтать об альтернативном топливе, которое полностью изменит жизнь человечества, но заправлять свой автомобиль нужно уже сегодня. И сейчас наука может предложить несколько интересных вариантов. Откуда могут получать энергию автомобили, мы рассмотрим далее.

Ещё до начала продаж настоящих автомобилей в Европе можно было увидеть паровые телеги, которые предназначались для перевозки тяжёлых грузов, а также для развлечения обеспеченных людей. Схема действия такого альтернативной вида энергии до предела проста. После закипания вода постепенно преобразовывается в пар и устремляется через заранее подготовленный канал. Она может вращать турбину либо приводить в движение специальный плунжер. В последнем случае применяется механизм Ватта, который преобразовывает поступательное движение в прямолинейное.

Многие могут посчитать паровой двигатель устаревшим, но не команда энтузиастов из Великобритании. В 2009 году они построили паровой болид с 12 котлами, развивающими 360 лошадиных сил в сумме. Автомобиль достиг скорости в 247 км/ч, питаясь смесью мазута с газолином — такой альтернативный источник энергии оказался намного дешевле бензина. Также ещё в начале XX века существовали своеобразные «гибриды», использующие альтернативное горючее — паровая турбина в них вращала генератор, поставлявший электроэнергию для моторов, установленных в колёсах. Преимущество парового двигателя заключается в его универсальности — при минимальных доработках агрегат может использовать следующие виды топлива:

• Бензин, дизель, газ;
• Дрова, уголь, топливные пеллеты;
• Мазут, газолин, отходы крекинга нефти.

Электричество

Старая, как сам автомобиль, идея приводить транспортное средство в движение электричеством получила новый виток развития. Преимущества налицо — не нужно никакого топлива, нет выхлопа, отсутствует опасность возгорания, стоимость эксплуатации машины снижается до минимально возможных сумм. Единственный недостаток заключается в необходимости откуда-то брать альтернативную энергию. Для этого используются достаточно крупные батареи, которые сейчас называют единственным препятствием к производству массовых электромобилей.

Однако наука, занимающаяся альтернативными видами топлива, не стоит на месте — уже давно громоздкие и неэффективные свинцовые либо никель-металлгидридные аккумуляторы заменены компактными литий-ионными, подобными тем, что применяются в телефонах и ноутбуках. Кроме того, китайская компания BYD недавно заявила о новом прорыве в альтернативной энергии, представив литий-фосфатные батареи. Ёмкость их немного меньше, однако ресурс выше в несколько раз, эффект памяти отсутствует, устойчивость к перегреву и воздействию низких температур также на высоте. Ведётся доработка гелевых источников питания и прочих источников энергии, способных заменить традиционное топливо в автомобилях — поэтому электромобили могут быть намного ближе, чем мы предполагаем.

Альтернативный источник энергии используется также гибридными автомобилями, в которых двигатель внутреннего сгорания дополнен электрическим приводом. Подобная компоновка позволяет экономить топливо даже без доступа к внешнему источнику питания. Если же гибридный автомобиль подзаряжать от стационарной электросети (схема Plug-in), можно добиться феноменальных результатов. Альтернативная энергия используется и другим видом гибридов, находящимся ближе к электромобилям. Они называются Extended Range, поскольку двигатель, использующий нефтяное топливо, используется только для подзарядки аккумуляторов в крайнем случае.

Вовсе не обязательно использовать продукты переработки нефти, поскольку существует множество горючих углеводородов, которые могут стать альтернативным видом топлива. Наиболее распространён так называемый нефтяной газ — пропаново-бутановая смесь, которую получают при выработке нефтяных месторождений. Главное преимущество такого источника энергии заключается в относительной дешевизне, а также в возможности быстрого переоборудования мотора. Кроме того, уже давно существует инфраструктура, способствующая широкому использованию такого альтернативного топлива — заправки, специализированные ремонтные мастерские, магазины газового оборудования.

Несмотря на широкое распространение пропан-бутана в странах СНГ, в Европе и США возлагают надежды на иное альтернативное топливо, представленное природным газом или метаном. Для его использования требуется более серьёзная доработка двигателя, однако себестоимость самого горючего меньше. Конечно, при использовании метанового топлива приходится сталкиваться с некоторыми проблемами:

• Повышенная взрывоопасность;
• Серьёзное снижение мощности мотора;
• Ускоренный износ компонентов двигателя;
• Большие расходы на доработку автомобиля;
• Немалые размеры баллонов.

Но инженеры ведущих производителей — Mercedes, Volkswagen, Chevrolet, Chrysler уже смогли приблизить технические характеристики и потребительские качества моторов на метане к пропаново-бутановым агрегатам.

Интересно, что газ можно производить… прямо в автомобиле! Во время Великой Отечественной войны страна испытывала острую нехватку нефтяного топлива, что привело к появлению так называемых газогенераторов. В качестве альтернативного топлива использовались дрова, солома, отходы пищевой промышленности и сельскохозяйственного производства. Они насыпались в катализаторный бак, где происходило брожение биомассы, сопровождающееся выделением большого количества метанового топлива. Такое альтернативное топливо используют и некоторые прототипы современных автомобилей, однако расход биомассы пока очень велик, мощность двигателя существенно снижается, а запас хода редко превышает 100 километров.

Спирт

Как известно, широко распространённые в обиходе спирты неплохо поддерживают горение и могут являться топливом, использующимся в различных целях. Почему бы не использовать их в качестве альтернативного источника энергии для автомобилей? Наибольшее распространение топливо на базе этанола получило в Бразилии, а также прочих странах Латинской Америки — здесь его изготавливают из сахарного тростника, а также древесной биомассы. Примерно четверть коммерческого транспорта в этом регионе использует именно спиртовое альтернативное топливо, что приносит существенную прибыль перевозчикам и снижает зависимость государств от нефти.

В некоторых европейских странах вовсю продвигается идея использования метилового спирта, который получают из деревьев хвойных пород, нехарактерных для Южной Америки. Такое топливо имеет большее октановое число, дешевле обходится в производстве и имеет меньше областей применения, чем этиловый спирт. Подобные виды альтернативного топлива уже давно продаются на заправках — метиловый спирт обозначают буквой М, а этиловый — Е. Однако не следует думать, будто цифры, следующие за буквами, обозначают октановое число топлива — они выражают процентное содержание спирта, тогда как остальная доля приходится на бензин. Следует быть внимательным с альтернативным спиртовым топливом, поскольку для Е100 и М100 двигатель нужно переоборудовать, тогда как для использования Е85 достаточно корректировки угла зажигания, которую инжекторный мотор осуществляет самостоятельно.

Будущее

Сразу стоит сказать, что перечисленные ниже источники топлива пока не используются в коммерческих целях, поскольку их эффективность оставляет желать лучшего на этом этапе научного развития. Однако специалисты прогнозируют, что к середине века уже 30–40% транспортных средств не будут использовать нефтяное топливо. Какое именно альтернативное горючее получит наибольшее распространение — пока неизвестно, однако мы можем сделать некоторые предположения, внимательно изучив преимущества каждого.

Водород

Идею использования «гремучего газа» в качестве автомобильного топлива развивали ещё в начале XX века. Однако тогда она не получила серьёзного распространения, поскольку дешёвого способа производства чистого водорода попросту не существовало. Теперь же ситуация изменилась, и завод с себестоимостью около 250–400 тысяч долларов может вырабатывать недорогое альтернативное топливо с минимальным количеством примесей.

Естественно, вначале возникло предложение сжигать водород по аналогии с углеводородным топливом. Очень много времени у инженеров ушло на то, чтобы сделать реакцию горения контролируемой, а затем они были озадачены равномерной подачей топлива в цилиндры ДВС. Полученный результат удивил экологов выхлопом в виде чистого водяного пара и шокировал инженеров чрезвычайно малой мощностью двигателя. Сейчас двигатели, сжигающие такое альтернативное топливо, имеют больший КПД, но стоит сказать, что водородная BMW 7 потеряла 200 лошадиных сил мощности, начала расходовать на 15 литров больше горючего. Кроме того, для хранения большого объёма топлива понадобился криогенный бак, а двигатель нужно было оснастить огромным количеством дополнительного оборудования — в результате цена возросла до 1 миллиона долларов.

Однако учёные отметили, что при реакции водорода с кислородом, в результате которой создаются молекулы воды, вырабатывается тепло и небольшой заряд электроэнергии. Это открытие помогло создать топливные ячейки, используемые электромобилями. Однако их заправка оказалась очень сложной — выполнять её можно только в фабричных условиях. Единственным вариантом использования электрохимической энергии альтернативного топлива оказалась полная замена ячеек на заправке. Но пока что сами автомобили и инфраструктура для использования подобного вида топлива оказываются непомерно дорогими.

Японские специалисты также предложили использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей обычную воду. Суть заключается в обычном процессе — электролизом её молекулы расщепляются, в результате чего образуется горючее и чистый кислород. Оба газа используются в процессе горения — получается, что ДВС действительно едет на воде. Однако проблема заключается в необходимости использования дорогого катализатора и достаточно большого запаса электроэнергии в аккумуляторе. Пока прототипы, использующие воду в качестве альтернативного топлива, могут проезжать не больше 50–80 километров с малой скоростью.

Экзотика

Ещё одна идея, кажущаяся безумной на первый взгляд, была выдвинута учёными из Индии. Транспортное средство, созданное ими, использует энергию… сжатого воздуха! Такое альтернативное топливо не требует никаких вложений — достаточно подключить автомобиль к насосной станции и подождать некоторое время, пока баки не наполнятся. Соответственно, выхлоп отсутствует, расходы на создание инфраструктуры минимальны, да и вес автомобиля получится небольшим.

Однако у такого альтернативного топлива есть свои нюансы — в частности, много кинетической энергии от воздуха получить не удаётся, поэтому скорость автомобиля ограничивается на уровне 60 км/ч, а пробег — 20–40 км. Кроме того, большую часть транспортного средства занимают баллоны, хранящие запас сжатого воздуха. Поэтому серийное производство автомобилей, использующих подобный источник альтернативной энергии, пока не началось, несмотря на многочисленные обещания.

Биодизель не получил распространения по объективным причинам

В Европе уже получает широкое распространение производство биодизеля, который представляет собой топливо на основе растительных масел. Однако такое альтернативное горючее приходится получать из рапса — сельскохозяйственной культуры, которая пагубно влияет на плодородную почву. Поэтому масштабного будущего у такого источника энергии быть не может. Тем не менее недавно японцы совершили кругосветный пробег на внедорожнике Land Cruiser, адаптированном под использование… отработанного подсолнечного масла из ресторанов. Мощность мотора упала втрое, да и на переработку растительного масла требовалось 8 часов, но факт официально признан — использовать рапсовое сырьё вовсе не обязательно.

О газогенераторах вспомнили в Восточной Европе, где традиционно сильно сельскохозяйственное производство. Однако, учитывая низкую эффективность ранних образцов силовых установок, использовавших этот альтернативный источник энергии, решили применить иную компоновку. В качестве топлива в автомобилях применяются специальные пеллеты, произведённые из соломы, древесной биомассы и… коровьего навоза. При реакции с недорогим катализатором выделяется достаточно много метана, использующегося двигателем автомобиля. Однако некоторые проблемы остались прежними — хотя мощность почти не изменилась в сравнении с бензиновым мотором, запас хода сократился, да и заводить двигатель можно только спустя час после заправки.

До сих пор не утихают споры о том, может ли считаться альтернативным источником энергии миниатюрный ядерный реактор. Создать такую установку несложно — стоит вспомнить автомобиль Ford Nucleon, построенный ещё в конце 50-х годов. Однако возникает множество вопросов — самый важный касается герметичности капсулы с радиоактивным альтернативным топливом при серьёзным ДТП. К тому же пришлось бы открывать свободный доступ к радиоактивным материалам, что позволило бы террористам легко получать их, создавая угрозу всему человечеству. Хотя расчётный результат, полученный инженерами Ford — машина могла бы проезжать порядка 10 тысяч километров без дозаправки и развивать скорость до 180 км/ч.

Прощай, нефть?

Непрекращающиеся исследования в области альтернативных видов топлива заставляют специалистов делать всё более смелые и уверенные прогнозы относительно уменьшения роли нефти в автомобильной промышленности. Однако мы видим, что пока единственной альтернативой углеводородам служат газ и спирт, а также электроэнергия, вырабатываемая атомными станциями. Причём все эти варианты имеют свои недостатки и нуждаются в дополнительных доработках. Поэтому, как и прогнозировалось раньше, серьёзный технологический прорыв мы сможем увидеть только в середине века, и только в конце столетия сможем окончательно распрощаться с нефтью.

Альтернативные виды топлива для автомобилей

В наше время все очень быстро развивается. То, что было неизведанно, стало популярным в наши дни. Новые технологии, новые изобретения, весь мир пришел в движение и уже никогда не остановится.

Совсем недавно все обсуждали появление новых электромобилей, средств передвижения, которые не загрязняют окружающую среду. Это был настоящий бум в обществе, в ходе которого многочисленные таксопарки запустили у себя линейку настоящих эко-машин, проехаться на которых можно было оплатив поездку по банковской карте.

С момента создания первого автомобиля многие ученые думают об альтернативной замене топлива. Действительно, можно ли чем-нибудь заменить его? Реально ли это? В этой статье мы рассмотрим несколько вариантов замены топлива, как серьезные, так и забавные, придуманные когда-то давно нашими предками.

1. Двигатель, работающий на сжатом воздухе.

Этот двигатель является одним из самых необычных изобретений, потому что для его работы нужен только сжатый воздух. Мечта, не правда ли? Эта технология была разработана французскими инженерами, которые утверждали, что этого двигателя будет достаточно для прогулки со скоростью 35 км/ч. Да и цена у такой машинки достаточно приемлемая — всего 20 000 долларов.

2. Двигатель на растительном масле.

Идеальная альтернатива топлива для защитников окружающей среды! Кстати, совсем недавно Volkswagen выпустил машины линейки «Beetle», что в переводе означает «Жук», которые работают именно на биодизельном топливе.

3. Двигатели, работающие на топливе с водородной основой.

В то время, как большинство производителей автомобилей пытаются преодолеть ряд трудностей в попытке создать идеальное топливо, Mercedes выпустил собственную эко-машинку. Только цена такого изобретения будет в разы дороже, чем у тех же автомобилей с двигателем на сжатом воздухе, потому что это все-таки Mercedes. И это надо учитывать, ведь за раскрученную фирму нужно платить в два раза больше.

4. Этаноловые двигатели.

По большому счету, мы уже используем этот тип двигателя, потому что небольшая часть этанола содержится в обычном топливе, которым мы заправляем наши машины. Но компания Suzuki Motors решила выпустить автомобиль, полностью работающий на этаноле, в 100% его соотношении. Первой моделью из этой серии стал Седан E25.

Двигатель на воде? Миф или реальность? Японцы разработали машину, названную Genepax, которой достаточно одного литра воды, чтобы проехать один час со скоростью 80 км/ч. Электроны водорода, которые выделяются в этом случае, работают как производители электричества. И именно они заставляют машину ехать.

6. Электрический двигатель.

Все мы помним фильм Трон, в котором машины ездили на электрических двигателях. Нечто подобное удалось создать и производителям марки Peugeot. Их новый автомобиль оснащен большими передними колесами, которые могут поворачиваться во все стороны. Жаль только, что этот автомобиль не доступен для продажи, хотя у этой марки все еще впереди.

7. Топливные гранулы (Биомасса).

Этот вид двигателя функционирует исключительно на топливных гранулах. Удивлены? Опилки, деревянная стружка — вся эта биомасса может быть использована для работы данного вида двигателя.

На чем еще могут ездить машины?

Уголь. Первые опыты были проведены еще в 20-е годы прошлого века. Но очень скоро стало понятно, что это достаточно затратно и невыгодно.

Несжатый газ. И ему умудрялись найти применение! На машину помещали надутый газовый мешок, и по мере того, как объем этого мешка уменьшался, становилось ясно, сколько еще топлива оставалось.

Собака. Одному ученому пришло в голову поместить собаку во вращающийся круг и заставить бегать, как белку в колесе. Таким образом, выкрикивая разные команды, можно было регулировать скорость передвижения.

Текила. Самый оригинальный способ. Говорили, что газотурбинные автомобили могут ездить на всем, что горит. И это сумели доказать в Мексике, заправив Chrysler Turbine 7,5 литрами текилы.

Виды топлива, применяемые на автотранспорте

Министерство образования и науки

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. И.И. ПОЛЗУНОВА

Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»

По дисциплине «Введение в специальность»

Тема «Виды топлива, применяемые на автотранспорте»

Выполнил студент гр. К(з)АиАХ – 01

Проверил проф., к.т.н

Глава 1. Автомобильные топлива

1.2. Дизельные топлива

1.3. Газообразные топлива

Глава 2. Альтернативные виды топлива

2.1 Природный газ

2.2 Газовый конденсат

2.4 Шахтный метан

2.5 Этанол и метанол

2.6 Синтетический бензин

2.7 Электрическая энергия

2.8 Топливные элементы

2.9 Биодизельное топливо

2.12 Отработанное масло

2.13 Водород как альтернативное топливо

2.15 Дизель и спирт

2.17 Диметоксиметан (метилаль)

Топливо и смазочные материалы широко используются во всех отраслях народного хозяйства. Одним из основных потребителей нефтепродуктов, вырабатываемых в стране, является сельское хозяйство, оснащенное большим количеством тракторов, автомобилей, комбайнов и других сельскохозяйственных машин.

Основной целью изучения дисциплины «Топливо и смазочные материалы» является овладение знаниями об эксплуатационных свойствах, количестве и рациональном применении в тракторах, автомобилях и сельскохозяйственной технике топлива, масел, смазок и специальных жидкостей.

Следует всегда помнить, что одним из основных видов расходов при работе тракторов и автомобилей являются расходы на горюче-смазочные материалы. Качество применяемых горюче-смазочных материалов должно соответствовать особенностям машин. Неправильно подобранные топливо и смазочные материалы приводят к перерасходу нефтепродуктов, а главное, снижают долговечность, надежность, эффективность работы машин и механизмов, иногда приводят к аварийным поломкам.

Глава I . АВТОМОБИЛЬНЫЕ ТОПЛИВА

Основные виды топлива для автомобилей — продукты переработки нефти — бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 «С, а в состав дизельных топлив — углеводороды, выкипающие в пределах 180. 360 «С.

Бензины в силу своих физико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные топлива вследствие лучшей самовоспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.

К автомобильным бензинам предъявляются следующие требования:

· бесперебойная подача бензина в систему питания двигателя;

· образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

· нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;

· обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающего воздуха;

· отсутствие коррозии и коррозионных износов;

· минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, камере сгорания;

· сохранение качества при хранении и транспортировке.

Для выполнения этих требований бензины должны обладать рядом свойств. Рассмотрим наиболее важные из них. Бензин, подаваемый в систему питания смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха. На протекание процессов смесеобразования влияют следующие физико-химические свойства. Плотность топлива — при +20 «С должна составлять 690. 750 кг/м . При низкой плотности поплавок карбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, переобогащая смесь. Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10 «С возрастает примерно на 1%.

Вязкость — с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до —40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20. 30%.

Испаряемость — способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе.

Давление насыщенных паров — чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом — до 670 ГПа и зимой — от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.

Низкотемпературные свойства — характеризуют работоспособность топливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадение кристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине в растворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. С понижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образует кристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.

Сгорание бензина . Под «сгоранием» применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500. 2400 °С.

Теплота сгорания (теплотворная способность) — количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м3 газообразного топлива (табл. 17.1).

Таблица 1.1 Теплота сгорания различных топлив

От теплоты сгорания зависит топливная экономичность: чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси. Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10. 40 м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500. 2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны.

Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от запальной свечи части бензино-воздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков — результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн. Возникновению детонации способствует повышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная температура окружающего воздуха и его низкая влажность, особенности конструкции камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов.

Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с соответствующей детонационной скоростью. Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационной стойкости. Наименее стойки к детонации нормальные парафиновые углеводороды, наиболее — ароматические. Остальные углеводороды, входящие в состав бензинов, по детонационной стойкости занимают промежуточное положение. Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью, которая характеризуется октановым числом (04).

04 — это условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию (по объему) изооктана в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонагщонной стойкости испытуемому топливу.

Для любого бензина октановое число определяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов (нормального гептана с 04=0 и изооктана с 04=100), которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за 04 бензина.

Определение 04 производится на специальных моторных установках. Существуют два метода определения 04 — исследовательский (04И — октановое число по исследовательскому методу) и моторный (04М — октановое число по моторному методу). Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированной работы двигателя и его высокой теплонапряженности, а исследовательский — при эксплуатации в условиях города, когда работа двигателя связана с относительно невысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.

Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим требования двигателя к октановому числу, является степень сжатия. Повышение степени сжатия двигателей автомобилей позволяет улучшить их технико-экономические и эксплуатационные показатели. При этом возрастает мощность и снижается удельный расход топлива. Однако с увеличением степени сжатия необходимо повышать октановое число бензина. Поэтому важнейшим условием бездетонационной работы двигателей является соответствие требований к детонационной стойкости двигателей октановому числу применяемых бензинов.

Альтернативные виды топлив для автомобильных двигателей — Мегаобучалка

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.

Нефть сегодня — основной и наиболее востребованный энергоресурс.

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.

Альтернативные виды топлива можно классифицировать следующим образом:

· по составу: углеводородно-кислотные (спирты), эфиры, эстеры, водородные топлива с добавками;

· по агрегатному состоянию: жидкие, газообразные, твердые;

· по объемам использования: целиком, в качестве добавок;

· по источникам сырья: из угля, торфа, сланцев, биомассы, горючего газа, электроэнергии и др.

К альтернативным видам топлива относятся:

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.

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 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.

этанол и метанол

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.

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.

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.

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 — 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.

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%.

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”.

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).

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.

7 экологичных видов топлива для автомобилей

Многие годы исследователи бьются над поиском альтернативы бензину как основному типа топлива для автотранспорта. Экологические и ресурсные причины нет смысла перечислять — о токсичности выхлопных газов не говорит только ленивый. Решение проблемы ученые находят в самых, порой, необычных видах топлива. Recycle выбрал наиболее интересные идеи, бросающие вызов топливной гегемонии бензина.

Биодизель на растительных маслах

Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.

Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.

Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г. доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.

Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.

Сжатый воздух

Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями. Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха. Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.

Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.

К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.

Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.

Продукты жизнедеятельности

До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании. На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco. Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.

Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.

При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.

Солнечные батареи

Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).

В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км. Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км. В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.

Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.

Биодизель на кулинарных отходах

В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.

Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.

По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.

До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.

Жидкий водород

Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.

Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.

Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду. Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S. В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.

Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.

Зеленые водоросли

Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.

Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.

Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.

В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.

Смотреть далее: 10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали

Перспективные виды топлива для автомобиля будущего

Но когда запасы углеводородного сырья иссякнут, подорожание бензина и солярки станет неизбежным. Что же смогут предложить ученые автомобилистам к тому времени?

Топливо на основе газа

1. Природный газ может использоваться в ДВС в разных состояниях. Это может быть сжатый газ до 200 атмосфер или сжиженное топливо, которое охлаждается при температуре -160ºС. Уже сегодня в Европе применяется пропан-бутановая смесь под названием Liquefied petroleum gas, на которой работает более 2,8 млн. автомобилей.
2. Газовый конденсат из-за вредного воздействия на организм человека и низкой мощности мотора при высоком расходе топлива пока не востребован. Он проигрывает по многим показателям другим источникам энергии.
3. Перспективным направлением является использование в качестве автомобильного топлива шахтного метана. Он добывается при разработке угольных пород и уже используется в ряде стран, как автомобильное топливо. В первых рядах стоят такие угледобывающие страны, как США, Великобритания и Германия,, где уже более 90 тыс. машин заправляются шахтным газом.
4. Из природного газа и угля можно создавать синтетический бензин. Сегодня из кубометра природного газа удается получить 120-180 г искусственного бензина. Некоторые страны освоили технологию изготовления синтетического топлива в промышленном масштабе. Известная компания «Мобил» построила в Новой Зеландии установку, которая ежегодно выдает 570 тыс. тонн синтетического бензина. Развитие этого направления пока сдерживается высокой себестоимостью производства.

Моторное топливо на базе спиртов

• Этиловый спирт получается из сахарного тростника и свеклы, а также из отходов древесины. Наиболее популярен этанол как автомобильное топливо в Бразилии. Около 16 млн. машин заправляются чистым спиртом или его смесью с бензином. Не отстают от бразильцев и автомобилисты США. В чистом виде этанол используется в 21 штате, несмотря на то, что его стоимость выше, чем у традиционного бензина.
• Применение метилового спирта сопровождается некоторой доработкой силового агрегата. Чтобы заправляться метанолом, требуется дополнительное устройство, стабилизирующее запуск мотора, выполнить регулировку карбюратора и произвести полную герметизацию топливной аппаратуры. Пары метанола таят смертельную опасность для человека.

Электроэнергия

Благодаря эволюции аккумуляторных батарей стало активно развиваться производство электрокаров. Одни модели приводятся в действие только электричеством, в других устанавливается дополнительно двигатель внутреннего сгорания, который одновременно подзаряжает аккумулятор. Главным достоинством электроэнергии в качестве автомобильного топлива является отсутствие токсичных выбросов. Из недостатков электрического привода следует отметить небольшой запас хода, более высокую стоимость электрокара и аккумулятора. Однако разработки графеновых батарей и конденсаторов позволяет с надеждой смотреть на будущее электромобилей.

Биологическое топливо

1. Биодизель пользуется высоким спросом в США, Евросоюзе и Канаде. Американцы планируют заменить нефтяную солярку биодизельным топливом для заправки морских судов, грузовиков и городских автобусов. Ориентировочно объем замещения составит 20%. Биодизель имеет важное преимущество перед традиционной соляркой. При сгорании снижается объем вредных выбросов до 50%, что позволяет улучшить экологическую обстановку в мегаполисах.
2. Достаточно интересным направлением в разработке альтернативных источников энергии является биогаз. Это смесь метана, образующегося при брожении отходов животного и растительного происхождения, с пригодными газами (метан, углекислый газ). Биогаз можно получать из местного сырья в определенных географических и климатических условиях. Такое топливо отличается экологичностью, а также улучшает экономичность автомобиля.
3. Целый ряд предприятий сегодня занимается регенерацией отработанного масла. После специальной очистки различные типы отработанных масел превращаются в автомобильное топливо. Принцип работы установки заключается в дозированном смешивании очищенного масла с соответствующим топливом. Образуется однородная и стабильная жидкость с высокой степенью чистоты. Среди плюсов такого топлива эксперты отмечают высокие параметры по теплотворной способности и обезвоживанию.

Топливные элементы

Многие ученые предлагают вырабатывать электроэнергию прямо на борту автомобиля. Для этого придуманы топливные элементы, в которых происходит химическая реакция кислорода с водородом. В результате образуется много энергии, и выделяются пары воды. Роль исходного материала может играть метиловый спирт или сжатый водород. Этот путь выбрали многие европейские и японские компании, т. к. водород отличается высокой эффективностью и не загрязняет окружающую атмосферу. После введение специальных присадок ученым удалось резко снизить взрывоопасность водорода. Но есть у топливных элементов нерешенные проблемы. При хранении водорода необходимо соблюдать специальные условия, а себестоимость получения этого газа остается слишком высокой. В каждой автомобильной компании есть свои разработки двигателей для работы на водороде. И если одни разработчики пытаются использовать чистый газ, то другие комбинируют разные виды топлива. К примеру, в автомобилях «Мазда» чередуется водород с бензином. Американцы добавляют легкий газ в дизель, на этой смеси работают тягачи.

Альтернативные виды топлива для современных автомобилей

Человечество активно использует ресурсы планеты и загрязняет окружающую среду, мало заботясь о том, что останется после нас. Неисчерпаемые ресурсы используются минимально, а те, которые могут исчерпаться уже в ближайшее время, как раз наоборот. Запасы нефти в частности сильно истощены, тогда как потребность в топливе только растёт. При современных объёмах потребления ни о каком возобновлении ресурса не может быть и речи, тем более что для этого понадобилось бы не одно тысячелетие. Задумываясь о глобальных проблемах, учёные предпринимают шаги по замещению топлива, полученного путём переработки нефти, альтернативными вариантами. Все попытки пока не принесли серьёзных успехов, а лишь дали толчок для дальнейших разработок.

Тем не менее, альтернативные виды топлива для автомобилей применяются уже сегодня, хоть и в небольших масштабах. К тому же известными автопроизводителями в борьбе за экологию (или чтобы быть в тренде) выпускается всё больше экологически чистых машин, гибридных, а также оборудованных системами снижения вредных выбросов. Как известно, продукты горения классического топлива наносят колоссальный вред окружающей среде, поэтому горючее, которое придёт на смену бензину и дизельному топливу, решит сразу две проблемы – и недостаток энергоресурсов, и сохранение природы.

Исследования в данном направлении ведутся многие годы учёными разных стран. На данный момент используется несколько видов альтернативного горючего, способного в будущем заменить привычное топливо, и практикуется два варианта применения: частичное (в качестве добавок) и полное замещение. Конечно, для повсеместного внедрения разработок потребуется много времени и денежных вложений, в частности на обустройство инфраструктуры, поскольку такие автомобили необходимо обеспечить заправочными станциями, что на данном этапе не слишком активно воплощается.

Газомоторное топливо

Оптимальным во всех отношениях вариантом для замещения бензина и дизельного топлива сегодня является газомоторное топливо. Это экономный и экологически чистый вид горючего, широко распространённый во всём мире. В России среди других видов альтернативного моторного топлива чаще встречаются сжиженный углеводородный газ и компримированный природный газ. Потребление газа в виде топлива для автомобилей постоянно увеличивается, поскольку этому благоприятствуют большие запасы ресурса, активное развитие газозаправочной инфраструктуры и сравнительно низкая стоимость. Городские власти экономят внушительные суммы, переводя пассажирский транспорт и коммунальную технику на газомоторное топливо.

Сети заправок стремительно растут, а в ближайшие годы планируется существенное расширение инфраструктуры и увеличение поставок топлива. Многие предприятия сегодня стремятся к осуществлению работы автопарка на природном газе, переходят на него и автовладельцы, которые ценят экономичность (а она заметна с первых километров), хотя первоначальное переоборудование автомобиля потребует немалых затрат. Так, компримированный или сжиженный метан, сжиженные углеводородные газы в виде пропан-бутановых смесей, на которых базируется топливо, благодаря многочисленным преимуществам являются более логичной альтернативой привычному горючему.

Электроэнергия

Попытки привести автомобиль в движение за счёт электроэнергии предпринимались ещё со времён создания первых машин. Современные разработки обеспечили форсированное развитие автомобилестроения в данном направлении и намекают на повсеместное внедрение технологий уже в ближайшем будущем. Совсем недавно электромобили представлялись на обозрение общественности в единичных экземплярах, а сегодня уже поставлены на поток.

Серийно выпускаются и гибриды, которые сегодня считают необходимым иметь в своих линейках известнейшие автоконцерны. Во многих странах владельцы экологически чистых авто поощряют значительными субсидиями или налоговыми льготами, а то и вовсе освобождают от налога. Гибридные автомобили функционируют как на бензине, так и на электричестве, что очень удобно в отношении экономии и отсутствии прямой зависимости от источников электроэнергии. Машина не прекратит движение, если закончится запас энергии, а переключится на применение традиционного топлива.

Электромобили же, чаще всего оснащаемые крупными литий-ионными батареями и полностью зависящие от электропитания, не внедряются в больших масштабах ввиду необходимости регулярных поисков источников питания авто, а инфраструктура в данном направлении не спешит развиваться. Самый большой шаг вперёд сделала Швеция, где недавно открыли первую в мире электрифицированную дорогу для зарядки транспортных средств во время передвижения, её протяжённость всего 2 километра, но планы у правительства на внедрение заправочных дорог крупномасштабные. В ближайшее время планируется расширение сети таких дорог с целью увеличения транспортных средств, не загрязняющих окружающую среду.

Альтернативные источники топлива в виде электроэнергии, конечно, достаточно перспективны, но пока полноценно вживить инновации не получается. Проблема также состоит в обслуживании таких автомобилей, редкий автосервис возьмётся за электромобиль или гибрид, а те, что специализируются на этом, назовут за услуги немалую цену. Да и стоимость самих авто не каждому придётся по карману.

Водород

В поисках замены традиционного горючего на альтернативное топливо стоило только обратиться к истории, и идея воплотилась в использовании легковоспламеняющегося водорода, запасы которого практически неисчерпаемы, если наладить производство при помощи возобновляемых источников энергии. Применение вещества практиковалось ещё два века назад и давно используется в ракетных двигателях. В качестве подъёмного газа для авиатранспорта о водороде пришлось забыть, чему поспособствовала трагедия, случившаяся с дирижаблем «Гинденбург», в действительности газ при правильном обращении не более опасен, чем любое другое горючее.

Переход на новый вид топлива не требует больших вложений, ведь серьёзных конструктивных изменений не понадобится. Водород может применяться в классических двигателях внутреннего сгорания, а падения мощности ДВС поможет избежать небольшой апгрейд системы зажигания. Сгорание водородной смеси, заменяющей топливо, обеспечивает выделение большей энергии, чем в случае с бензином, что спровоцирует перегрев элементов конструкции двигателя, вещество также при нагреве негативно повлияет на смазку механизмов, так что хоть и незначительная, но модернизация всё же необходима. В целом направление имеет перспективы, но требует больших усилий для воплощения на практике.

Экологичность транспорта благодаря применению водорода бесспорна, поскольку «выхлопы» такого автомобиля пригодны даже для питья. Опасность газа сводится к минимуму благодаря его летучести, так что, если утечка произошла на открытом пространстве, он быстро растворится в воздухе, и гремучей смеси опасаться не стоит, однако в закрытом пространстве существует опасность удушья (например, если авто находится в гараже). Перспективные разработки современности по переходу на водород в виде экологического топлива уже внедряют ведущие автопроизводители, такие ка Тойота, БМВ, Хонда, Мерседес и Мазда.

Биодизельное топливо

В Европе, США и ряде других стран в виде альтернативы традиционному топливу решили использовать биодизель. Топливо на основе растительных масел, являющее собой метиловый эфир, полученный в результате химических реакций, применяется как в чистом виде, так и в смесях с дизельным топливом. Для добычи горючего используются самые разные сельскохозяйственные культуры, чаще всего рапс, соя, кокосовое и пальмовое масла, ятрофа, а также отработка растительных масел, животных жиров.

При применении альтернативного биодизельного топлива не требуется коррекция конструкции двигателя, но существенным недостатком является малый срок хранения, составляющий три месяца, после чего начинается разложение компонентов. К минусам относятся также негативное воздействие на лакокрасочное покрытие кузова и детали двигателя, потеря свойств в морозы, снижение мощности двигателя. К тому же используемые средства для выращивания требуемых растений в больших масштабах приводят к снижению качества почвы, а для производства сырья необходимы значительные территории.

К стопроцентным эко-продуктам биодизель не причисляется, но сравнительно с обычным дизтопливом горючее будет чище. Всё же, несмотря на преимущества биодизельного топлива, в том числе в виде дешевизны продукта и низкого уровня токсичности, вряд ли удастся внедрить повсеместно данный вариант, заменяющий привычное горючее.

Спирты

Посреди альтернативных видов автомобильных топлив широкое распространение получили спирты, известные хорошей возгораемостью, а именно этанол и метанол, добавляемые к бензину или самостоятельно в чистом виде. Этанол активно используется в жарких странах Латинской Америки, добывается из отходов древесины и сахарного тростника. Этиловый спирт отличается высоким октановым числом, он обеспечивает высокую производительность двигателя и снижает уровень вредных выбросов.

Метанол или древесный спирт, добываемый из хвои, успешно применяется США и европейскими государствами как альтернативное топливо ввиду дешевизны производства. Метиловый спирт имеет высокое октановое число и по стоимости ниже, чем этиловый. На заправках можно встретить бензин с добавлением спиртов, маркирующийся буквенными обозначениями Е и М, а также цифрами, которые свидетельствуют о процентном содержании спирта. В случае маркировки М100 или Е100, заливать горючее в обыкновенный ДВС нельзя. Применение стопроцентных спиртов, как этанола, так и метанола в качестве топлива потребует переоборудования двигателя автомобиля.

При таком обилии альтернатив никаких серьёзных подвижек не наблюдается для перехода на новый уровень технологического развития, и бензин по-прежнему остаётся главным видом горючего для заправки автомобилей. Сомнительно, что в ближайшие годы мы увидим воочию технологический прорыв в направлении полной или хотя бы хоть сколько-нибудь частичной замены традиционного топлива альтернативным, но в целом разработки весьма перспективны.

Плюсы и минусы использования этанола Биотопливо E85

Плюсы и минусы использования этанола Биотопливо E85

Около 49 миллионов этанола гибкого топлива автомобили, мотоциклы и легкие грузовики были проданы в Соединенных Штатах в середине 2015 года, однако многие покупатели по- прежнему остаются в неведении о том , что автомобиль , который они могут использовать собственные E85 . E85 составляет 85 процентов этанола и 15 процентов бензина.

Этанол является биотопливом, который производится в США с кукурузой. Этанол топлива этиловый спирт, тот же самый тип спирта нашел в алкогольных напитков. Это было частью поставок топлива страны в течение почти 40 лет. Исследования показывают, что этанол может помочь снизить затраты на топливо, улучшение качества воздуха и увеличение октанового числа. Этанол может использоваться в любом транспортном средстве и покрывается гарантией каждым автопроизводителем в США Некоторые автомобили могут использовать больше этанола, чем другие.

Что такое Flexible-Fuel Vehicle

Гибкая топлива транспортного средства также известен в качестве альтернативного топлива транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, предназначенный для работы на более чем одного вида топлива, как правило, смешивают с бензином либо этанол или метанол топлива, и оба топлива хранятся в одной и той же общей бак.

Транспортные средства, E85 Совместимость

Департамент энергетики США отслеживает информацию экономии топлива и помогает потребителям совершать дешевые сравнения сгибать-топливо и расчеты. Отдел также поддерживает базу данных всех совместимых автомобилей E85.

Гибкие топлива транспортных средств были произведены с 1990-х годов, и более чем 100 моделей в настоящее время доступны. Так как эти автомобили выглядят так же, как бензин только модель, вы можете быть за рулем гибкого топлива транспортного средства и даже не знаете об этом.

Преимущества Flex-Fuel автомобилей

Переключение на топливо на основе этанола перемещает нас дальше от использования нашего истощимых ископаемого топлива и ближе к энергетической независимости США. Производство этанола в США в основном происходит из кукурузы. В американском Среднем Западе, кукурузные поля отведены для производства этанола, который, как было показано, оказывают положительное влияние на рост числа рабочих мест и стабильности.

Этанол также зеленее, чем бензин, так как кукуруза и другие растения поглощают углекислый газ из атмосферы, как они растут. Топлива по-прежнему выпускает CO2, когда вы сжигаете его, но считается, что чистый прирост ниже.

Любой автомобиль с 1980 года был разработан для обработки до 10 процентов этанола в бензине, что позволяет запускать этот процент ваших миль на местном топливе, а не незаменимых ископаемого топлива.

Недостатки Flex топлива транспортных средств

Многотопливным транспортные средства не могут возникнуть потери в производительности при работе на E85, в самом деле, некоторые генерировать больше крутящий момент и мощность, чем при работе на бензине, но так как E85 имеет меньше энергии на единицу объема, чем бензин, флекс топлива транспортных средств могут получить до 30 процентов меньше миль на галлон, когда работающие на E85. Это означает, что вы получите меньше миль за потраченный доллар.

Если наполняются многотопливным является то, что вы хотите, а затем найти изгибать-заправочной станции может быть немного трудно. Только около 3000 станций по всем США продают E85 в данный момент, и большинство из этих станций находятся в Среднем Западе. Чтобы дать вам некоторое представление, существует около 150 000 заправочных станций в стране.

Несмотря на многообещающем исследование, есть еще знаки вопроса относительно сельскохозяйственных воздействий и реального энергетического баланс выращивания сельскохозяйственных культур для использования в качестве топлива.

Экологически с газом?

Сжиженный газ является самым популярным альтернативным топливом в Польше. Исследования показывают, что это экологично, и установка быстро окупается и приносит экономию. Почему же это топливо не включено в Закон об электромобильности и альтернативных видах топлива? Основанная в многочисленных мастерских установки не всегда торчат теоретические параметры, в противном случае в случае установок с непосредственным впрыском рентабельность всего проекта становится спорным.

Установки для сжиженного нефтяного газа рассчитаны на быструю прибыль — они должны окупиться «сразу». Это отличается от СПГ и СПГ. Хотя это теоретически возможно, на практике нет смысла собирать такую ​​установку в подержанном автомобиле, только у тех, кто этого хочет, нет проблем с покупкой такого автомобиля в автосалоне. Конечно, проблема заключается в относительно небольших расстояниях и ограниченной сети автозаправочных станций (ожидается, что она значительно возрастет, особенно в условиях снижения интереса к СНГ). Стоимость топлива не позволяет рассчитывать на впечатляющий возврат инвестиций, но для менеджера автопарка экономит 25 процентов. не следует презирать. КПГ и СПГ довольно широко используются в группе фургонов, грузовых автомобилей и автобусов.

Вместо альтернативного топлива лучше использовать бензин или масло? Двигатель внутреннего сгорания в гибриде с высокой потребностью в мощности может быть включен электрически. Вот как работает параллельный гибрид. Следующим шагом является гибридный плагин, заряжаемый снаружи — батарея большего размера позволяет проехать 25-50 км в режиме EV. Частое заправочное вождение снизит ваши расходы на топливо. Но не стоит рассчитывать на то, что гибридные диски наполовину свободны — в агрессивном стиле он потребляет даже 15 л / 100 км. Существуют также серийные гибриды, в которых двигатель внутреннего сгорания используется только для производства электроэнергии.

Ассортимент электромобилей растет. Однако они дорогие (4 человека от 96 000 злотых за Smart). Они догоняют расходы? Это зависит от того, сколько вы покупаете кВтч. Если у вас есть солнечные батареи, рентабельность намного выше, чем при заправке на коммерческих станциях. Дальность действия увеличивается (до 400 км), но время зарядки от штатной розетки сложно сократить.

История двигателя внутреннего сгорания на водороде

Применение водорода в качестве топлива началось еще в XIX веке, когда французский изобретатель Франсуа Исаака де Риваз в 1806 году разработал самый первый в мире ДВС, потребляющий водородное топливо. Необходимую электрическую энергию он получал методом электролиза воды. Позже бельгийский изобретатель Жан Жозеф Этьен Ленуар заставил самоходный экипаж двигаться с помощью энергии водорода. Так бы водород и служил бы человечеству в качестве основного топлива, но в 1870 году в ДВС стали применять бензин, сведя на нет первые опыты с водородным топливом.

Уменьшается расход топлива

Это один из самых распространенных доводов в пользу азота вместо воздуха. Его суть сводится к тому, что указанный газ легче воздуха, соответственно меньший вес колеса приведет к снижению расхода топлива.

Для этого нужно разобраться с реальными цифрами. Кубометр воздуха, который закачивают в автошины, имеет вес 1,29 кг, а кубометр газа — 1,25 кг. Стандартное колесо легкового автомобиля вмещает около 75 грамм чистого газа и 77 грамм воздушной смеси. Поэтому разница полностью накачанных колес будет заключаться в нескольких граммах, что ничтожно мало для существенной экономии топлива.

Разница практически незаметна – гораздо больший вес колесу добавляет грязь между протекторами или камешки.

Газ, бензин и дизель: умное управление топливом

Классические виды топлива в будущем вряд ли полностью исчезнут — по крайней мере в России. Но со временем они станут более экологичными и энергоэффективными. На рынке уже распространены гибриды, например, range-extenders — электрокары со встроенным ДВС, который продлевает запас хода, если батарея садится. Вероятно, именно такие гибридные модели выйдут на передний план в будущем.

Развитие подключенных автомобилей и телематики также позволит сократить расход топлива и более эффективно отслеживать его потребление. Современные системы уже помогают мониторить топливную статистику, а в будущем они смогут оптимизировать затраты ресурсов.

Исследования показывают, что умный мониторинг поведения водителя с последующей аналитикой может сократить количество выбросов на 5-20%. В первую очередь, добиться этого помогают системы, которые препятствуют внезапному торможению. Водитель делает меньше резких маневров — расходуется меньше топлива.

Еще один вспомогательный инструмент — продвинутая система навигации, которая подбирает не только самый короткий, но и наименее «энергозатратный» маршрут, а также помогает быстрее находить свободные парковочные места.

Подключенные системы оптимизируют работу не только легкового, но и грузового транспорта. Например, грузовые «конвои» способны на треть сократить затраты топлива. Использование машинного обучения и нейросетей в будущем еще больше упростит задачу — полуавтономные системы будут работать в фоновом режиме, минимизируя расход бензина или дизеля.

Развитие беспилотного транспорта и каршеринга, вероятно, тоже приведет к сокращению потребления топлива — машины будут меньше простаивать на стоянках и использоваться более эффективно.

Автомобильный сектор в силу своей специфики достаточно консервативен — автопроизводитель не может за пару месяцев переформатировать конвейер на заводе или перенастроить цепочку поставок. Поэтому переход на новые виды топлива займет больше времени, чем полагают аналитики. Цифровые решения, например, системы умного мониторинга, внедрить намного проще — это не требует так много времени и ресурсов. Поэтому топливная революция начнется с аналитики и развития подключенных систем, а не с футуристичных топливных элементов или биодизеля на основе водорослей.

Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Блог об энергетике

Данная статья была подготовлена мною в качестве расчетно-графической работы в университете (Уфимский государственный авиационный технический университет). Зачет по предмету сдан еще прошлым летом и я, наконец, вспомнил, что собирался выложить этот материал на блоге.

Название дисциплины: «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии».

Тема работы: «Спиртовое топливо. Этанол. Мировой опыт, плюсы и минусы».

Содержание

1. Введение. Спиртовые топлива. Метанол

Как компоненты моторных топлив спирты – метанол, этанол ранее в периоды острой нехватки топлива уже использовались. В настоящее время за рубежом наибольший практический опыт накоплен по использованию этилового спирта.

В начале 70-х гг. в связи с возрастающими требованиями к качеству используемых топлив, необходимостью расширения сырьевой базы производства моторных топлив возрос интерес и к использованию метанола как топлива или добавки к нему.

Значительный интерес к спиртовым топливам, особенно метанольному, обусловлен рядом причин, из которых главными являются:

• в экологическом отношении такие топлива более приемлемы, чем синтетический бензин и другие не нефтяные топлива;
• хранение и распределение аналогично бензину;
• их применение дает возможность достичь повышения топливной экономичности двигателя.

Все это достигается при одновременном расширении ресурсов моторных топлив нефтяного происхождения.

Технически доказана возможность использования метанола:

• в количестве 5 и 15%-ной добавки к бензину;
• для производства высокооктановой добавки к топливу – МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир);
• для производства бензина из метанола;
• в чистом виде.

Бензометанольная смесь, содержащая 5% метанола, ввиду расслаивания при температуре -3 °С может быть использована как летний вид топлива. Если использовать 1,5 млн тонн метанола в качестве такой добавки, расширение ресурсов моторных топлив может составить 0,8 млн т. В целом безметанольные смеси стабильны в эксплуатации, выхлопы компонентов в отработанных газах значительно снижены:

• углеводородов на 10…20%;
• оксидов азота на 30…35%.

В настоящее время в лабораториях проводят работ по использованию метанола в чистом виде. Однако такое использование требует значительных изменений конструкций серийных двигателей, которые не могут быть осуществлены на современном уровне развитии техники. Отрабатывают раздельную подачу метанола от бензина. Такие двойные топливные системы имеют ряд преимуществ. По данным ГосНИИметанолпроекта при внедрении двойных топливных систем потребуется расход метанола в объеме до 10% объема бензина и он может использоваться во всех климатических зонах. Такая подача топлива позволяет также использовать низкооктановый бензин.

2. Этанол (биоэтанол)

Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45% пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до ,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

США в августе 2005 года приняли «Энергетический Билль» (Energy Policy Act of 2005), и «Стандарт возобновляемых видов топлив» (Renewable Fuels Standard). Они предусматривают к 2012 году ежегодное производство 30 миллиардов литров этанола из зерновых и 3,8 миллиард литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности и т. д.).

2.1. Сырьё для производства биоэтанола

В настоящее время большая часть биоэтанола производится из кукурузы (США) и сахарного тростника (Бразилия). Сырьём для производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и т. д.

Большим потенциалом обладает маниок. Маниоку в больших количествах производят Китай, Нигерия, Таиланд. Себестоимость производства биоэтанола из маниоки в Таиланде — около $35 за баррель нефтяного эквивалента.

Лучшим климатом для производства сахарного тростника обладает Перу, страны Карибского бассейна. В больших количествах сахарный тростник могут также производить Индонезия и некоторые африканские страны, например, Мозамбик.

Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. Сырьём могут быть различные отходы сельского и лесного хозяйства: пшеничная солома, рисовая солома, багасса сахарного тростника, древесные опилки и т. д.

Производство этанола из целлюлозы пока экономически не рентабельно.

2.2. Методы производства

2.2.1. Брожение

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

2.2.2. Промышленное производство спирта из биологического сырья

Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:

• подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего ржи и пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.;
• ферментация. На подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путем — глюкамилаза, амилосубтилин.
• брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются барда и сивушные масла. Барда используется для производства кормов.

2.3. Этанол как топливо

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин (это касается только смесей с высоким содержанием этанола, см.ниже «Энергоэффективность этанола»); пробег машин работающих на Е85 (смесь 85% этанола и 15% бензина; буква «Е» от английского Ethanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные автомобильные ДВС не могут работать на Е85, хотя прекрасно работают на Е10 (некоторые утверждают что можно использовать даже Е15 и успешно используется Е40 (А95-Е)). На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. машины «Flex-Fuel» (автомобиль с многотопливным двигателем). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор либо Е20 (иногда Е25) под видом обычного бензина, либо «acool» Е100, азеотроп этанола (96 % С₂Н₅ОН и 4% (по весу) воды). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40%. Переделать обычную машину в «Flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Также все современные поршневые танковые двигатели являются многотопливными.

2.4. Топливные смеси этанола

• Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно), наиболее распространённые в наши дни. В этих случаях добавка этанола не только экономит бензин путём его замещения, но и позволяет удалить вредную оксигенирирующую добавку МТБЭ.
• Е85 — смесь 85 % этанола и 15 % бензина. Стандартное топливо для т. н. «Flex-Fuel» машин, распространённых, в основном в Бразилии и США, и в меньшей степени — в других странах. Из-за более низкой энергоплотности продаётся дешевле, чем бензин.
• Е95 — смесь 95 % этанола и 5 % топливной присадки. Компания Scania начала разрабатывать дизельный двигатель для автобуса, работающий на 95 % этаноле в середине 80-х годов. Создана программа испытаний городских автобусов с двигателями, работающими на 95 % этаноле — BEST (BioEthanol for Sustainable Transport).
• Е100 — формально 100 % этанол, однако в силу того, что этанол гигроскопичен, получение и использование этанола без остаточной концентрации воды невыгодно. Поэтому в большинстве случаев под Е100 подразумевают стандартную азеотропную смесь этанола (96% С₂Н₅ОН и 4% воды, (по весу); 96,5% и 3,5% в объёмных процентах). Путём обычной дистилляции невозможно получить более высокую концентрацию этанола.

2.5. Энергоэффективность этанола

В декабре 2007 года Университет Северной Дакоты и Центр Автомобильных Исследований Миннесоты (MnCAR) опубликовали результаты исследования энергоэффективности применения биоэтанола в автомобильном транспорте. В исследовании принимали участие как обычные автомобили, так и автомобили с Flex-fuel двигателями. Исследовали смеси от 2% до 85% содержания этанола в бензине.

Для обычных автомобилей наиболее оптимальной оказалась смесь Е30. Потребление топлива снизилось на 1% в сравнении с бензином. Результат получен на автомобилях Toyota Camry и Ford Fusion.

Для flex-fuel автомобилей оптимальной оказалась смесь Е20. Потребление топлива снизилось на 15% в сравнении с бензином. Результат получен на flex-fuel модели Chevrolet Impala.

2.6. Топливный баланс этанола

В 2005 г. начали появляться исследования, в которых утверждалось, что этанол, производимый из кукурузы, имеет отрицательный энергетический баланс.

В 2006 г. в своём отчёте Департамент сельского хозяйства США (USDA) сообщил, что этанол имеет топливный баланс 1,24. То есть из этанола, произведённого из кукурузы, можно получить на 24 % энергии больше, чем было затрачено при производстве этанола.

Существуют различные способы оценки топливного баланса этанола. Но топливный баланс бензина всё равно хуже, чем у этанола. Для производства бензина требуется большое количество энергии: для разведки нефти, её добычи, транспортировки (нужно строить танкеры и трубопроводы), переработки, доставки бензина и т. д.

В Бразилии багасса сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях. Это позволяет увеличить топливный баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8.

Топливный баланс этанола, производимого из целлюлозы может достигать 2.

2.7. Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива

Использование биоэтанола в качестве топлива позволяет снизить выбросы диоксида углерода, являющегося парниковым газом. Сокращение выбросов диоксида углерода при использовании биоэтанола зависит от используемого растительного сырья, климатической зоны и накладных расходов на его выращивание, транспорт и переработку, поскольку в этих процессах используется ископаемое топливо (агротехнические работы, сушка зерна при закладке на хранение, производство удобрений для восстановления плодородия почв, ректификация спирта и переработка отходов). Снижение выбросов CO₂ при производстве этанола из зерна по состоянию на 2007 г. в США составляло в среднем 19%, предполагается, что при модернизации спиртового производства и переводе его исключительно на природный газ возможно снижение выбросов углекислого газа на 28-32%. Максимальное снижение выбросов CO₂ может быть достигнуто при производстве этанола из целлюлозосодержащих отходов (например, отходов лесной промышленности, 52%) в качестве как источников целлюлозы, так и топлива в спиртовом производстве; теоретический максимум снижения выбросов — 82% — может быть достигнут при производстве этанола из целлюлозной биомассы проса Panicum virgatum, однако такие производства в настоящее время отсутствуют (по состоянию на 2011 г.).

Содержащийся в этаноле кислород, позволяет более полно сжигать углеводороды топлива. 10% содержание этанола в бензине позволяет сократить выхлопы аэрозольных частиц до 50%, выбросы СО — на 30%.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в СО₂ эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

2.8 Минусы этанола. Мнение ООН

Главной проблемой производства биоэтанола из товарной сельскохозяйственной продукции, в первую очередь из зерна, является сокращение доли земель, занятых под производство кормовых и пищевых культур и, как следствие, рост цен на продовольствие. Так, по оценкам бюджетного комитета Конгресса США, вклад роста использования зерна для производства этанола в повышении цен на продовольствие в 2008 г. составил 35 %.

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) продолжает борьбу против использования продуктов питания для изготовления топлива.

По мнению ФАО, это ухудшает продовольственную ситуацию по всей планете, и угрожает продовольственной безопасности, а также может привести к голоду. Кроме того, использование сельхозкультур для производства топлива приводит к росту цен на сельхозтовары.

В Америке для изготовления этанола применяют кукурузу, а в Европе — масличные культуры. На этом фоне фьючерсные контракты на поставку кукурузы в январе 2012г. достигли уровня 6,115 долларов за бушель на торговой бирже в Чикаго. Это в три раза выше показателей десятилетней давности — 2,1175 долларов.

Для производства этанола из сахарного тростника в Бразилии используют 3% всех сельхозземель в стране. Однако пока это не влияет на мировые цены и поставки сладкого продукта на мировые рынки.

ФАО провела исследования, где пытались выявить страну, в которой дальнейшее производство биотоплива из сельхозкультур не несет ущерба, и даже может развиваться. США в список таких стран не попали, оставшись далеко позади латиноамериканских лидеров — Бразилия, Парагвай, Аргентина и Колумбия.

Источник http://starimpex.ru/raznoe/vidy-topliva-dlya-avtomobilej.html

Источник http://drivertip.ru/osnovy/alternativnye-vidy-topliva-dlya-avtomobiley.html

Источник http://auto-tailor.ru/avtomobilistu/alternativnoe-avtomobilnoe-toplivo-plyusy-i-minusy.html