Автомобильный справочник

Содержание

Обойдёмся без нефти: альтернативные виды топлива. Альтернативное топливо для автомобилей

В данной статье рассмотрена целесообразность использования различных видов альтернативного моторного топлива в России. Это различные спирты, водород, этанол, метанол, рапсовое масло, биогаз и др. Приведены состав и отличительные особенности альтернативных топлив. Среди этих топлив стоит выделить биогаз. Биогаз является альтернативным источником энергии, в настоящее время его так же можно использовать в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Сейчас в большинстве стран мира решается задача поиска заменителей топлива нефтяного происхождения, запасы которого резко сокращаются, а потребности в топливе растут. В последние время потребление углеводородных топлив в общем энергетическом балансе мира увеличилось в 4,2 раза.

Решение проблемы значительного сокращения потребления моторного топлива автомобилями, за счет совершенствования рабочего цикла ДВС, вряд ли может быть достигнуто. Это связано с тем, что известные способы улучшения экономичности, такие как совершенствование топливных систем и систем зажигания, в том числе применение микропроцессорных систем управления двигателем (МСУД), управление процессом газообмена, применение наддува, рециркуляция отработавших газов, недостаточно эффективны для кардинального решения проблемы.

Применение альтернативных топлив может значительно помочь решению этой задачи, а также в решении проблемы загрязнения автомобилями окружающей среды. В связи с этим во всех промышленно развитых странах мира широко развернуты работы по поиску эффективных заменителей топлив нефтяного происхождения. Несколько программ перевода ДВС на альтернативные топлива разрабатываются в США. Так, в начале 2003 г. более чем 520 тыс. автомобилей в США работали на этаноле, метаноле и биогазе, в Швеции начался выпуск автомобиля Volvo S80 BiFuel, который работает как на бензине, так и на биогазе. Но наибольших успехов в этом направлении достиг Китай, где 80% сельских и 60% городских перевозок осуществляются на биогазе. Кроме того, Китай экспортирует специальные ДВС, работающих на биогазе, в 20 стран мира.

Анализируя состояние с моторными топливами, делаем вывод, что такими топливами уже в ближайшее время могут быть: этанол, метанол, рапсовое масло, биогаз.

Все альтернативные топлива можно классифицировать по следующим признакам:

по составу — углеводородные, углеводно-кислотные спирты, водородные, спирты, угольный порошок и др.;
по агрегатному состоянию — жидкие, газообразные, твердые, смешанные;
по калорийности — высококалорийные, среднекалорийные, низкокалорийные;
по способу применения — в виде добавок к нефтяным топливам;
по источникам сырья — полученные из угля, торфа, сланцев, биомассы, воды и др.;
по технологическим процессам получения — пиролиз, гидрогенизация, каталитическая конверсия, газификация, электролиз и др.

Применение альтернативных топлив осуществляется в двух вариантах:

частичная замена, то есть применение в качестве добавок;
полная замена основного топлива.

В ряде стран уже широко используются добавки спиртов к бензину, что позволяет значительно уменьшить потребление последнего. Проводятся исследования по производству синтетических бензинов из угля, сланцев и нефтяных песков, проводится также исследование возможности использования в качестве топлива смеси бензина с 15 % метанола и 7 % изобутилового спирта, добавляется в качестве стабилизатора.

Перспективным считается применение метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) в качестве присадки к бензину вместо токсического тетраэтилсвинца. Несмотря на то, что теоретически и экспериментально доказана целесообразность использования в качестве моторного топлива водорода, он пока дорог. Кроме того, не до конца решена проблема его рационального хранения на борту автомобиля.

Газовые топлива первыми получили распространение как моторные топлива, составляющих альтернативу традиционным. Известно несколько видов альтернативных топлив, которые можно и целесообразно использовать в России как автомобильные топлива, а именно: нефтяной газ, природный газ, генераторный газ, водород, биогаз, этанол и рапсовое масло.

Свойства наиболее перспективных альтернативных топлив

Нефтяной газ (бутан-пропановая смесь) используется преимущественно в сжиженном состоянии (СНГ). Ее октановое число составляет 90-100 ед., низшая теплота сгорания 24800 кДж/кг. Применение ее вместо бензина значительно уменьшает содержание вредных веществ в ОГ автомобиля СО — в 2 раза, CnHn — в 1,3…1,9 раза, NOx — в 1,2 раза.

Природный газ достаточно популярен. Автомобилестроители уже разработали и построили значительное количество автомобилей, работающих на природном газе. Это объясняется, прежде всего, тем, что современные ДВС для перевода на природный газ требуют лишь небольшие конструктивные изменения в системе питания топливом, в установке угла опережения зажигания и в системе смазки. Для обеспечения достаточного запаса газа на борту автомобиля он предварительно должен быть компринован (КПГ) или сжиженным (СПГ). Октановое число природного газа составляет 100-110 единиц, низшая теплота сгорания — 32-36 мДж/кг. При эксплуатации двигателей на природном газе существенно уменьшается токсичность по СО — в 4-6 раз, по CnHn — в 1,3-1,9 раза, по NOx — в 1,3 раза; в газодизеле — дымность на 50-70 % меньше, чем в дизелях, содержание канцерогенных веществ уменьшается в 5-7,5 раз, NOx остается на том же уровне, что и в дизеле, но в газодизеле больше выбросов CnHn и альдегидов.

Необходимость быстрого перехода на газовые альтернативные топлива, связана с переоборудованием топливной аппаратуры существующих транспортных средств (ТС), которая дает возможность работать на двух видах топлива — бензине и газе (в зависимости от их наличия). Но при этом ухудшаются энергетические показатели ТС на 15-20%. Для сокращения таких расходов необходимо изготавливать ДВС, предназначенные только для газового топлива.

Во многих странах мира (США, Канада, Новая Зеландия, Аргентина, Нидерланды, Франция, Китай и др.) перевод ТС на работу на газовом топливе поднят до ранга государственной политики как путь к экологизации автотранспорта. Для этого разработаны и внедряются нормативно-законодательные базы: ценовая, налоговая, тарифная, кредитная. Такая политика дает ощутимые результаты. Так, в Нидерландах 50 %, в Италии — более 20%, в Австрии — 95 %, в Дании — 87 % автобусного парка работает на газовом топливе. США планируют в 2010 году довести использование природного газа на ТС до 57 %, а пропан-бутановой смеси — до 31 %.

Генераторный газ или синтез-газ (ГГ). Его получают на борту транспортного средства в реакторе (генераторе) в результате преобразования в газовое состояние твердого топлива: древесного угля, каменного угля, торфа, древесины и др. Состоит из 50 % водорода и 50 % оксида углерода. Отличительной особенностью его является то, что его получают из возобновляемых источников энергии, а для его хранения на борту ТС требуются значительно меньшие емкости, что значительно увеличивает грузоподъемность этого ТС. Для продуцирования ГГ на борту ТС привлекается энергия системы охлаждения, которая в обычном ТС рассеивается в окружающую среду, то есть уменьшается тепловое загрязнение атмосферы и частично утилизируется теплота сгорания.

По сравнению с природным газом ГГ сгорает медленнее и имеет более низкую теплоту сгорания 16,8…21,0 мДж/кг. Его октановое число составляет 90-95 единиц, т.е. работа на нем связана с крупнейшими потерями технико-экономических показателей ДВС.

Водород — наиболее экологически чистое топливо с неограниченными запасами в природе. Н2 входит в состав 90% компонентов, имеющихся в окружающей среде, и более, чем в треть компонентов на поверхности земли. Его основные недостатки в качестве топлива при применении на ТС: высокая энергия, которая нужна для его сжатия, и очень низкая удельная энергоемкость. Есть проблемы и с хранением его на борту автомобиля, особенно в криогенных баках, но главная проблема — высокая стоимость его получения.

Более перспективным является применение водорода на ТС в виде топливных элементов, особенно с применением протонных обменных мембран (Proton exchange membrane). Первые автомобили с топливными элементами уже продемонстрировали фирмы Toyota, Honda, Volkswagen, BMW, Nissan, Hyundai, но для наладки их промышленного производства требуется время.

Биогаз — сравнительно новое, перспективное, экологически чистое и экономически выгодное моторное топливо для транспортных установок. По данным шведских и швейцарских ученых, биогаз на 75% чище дизельного топлива и на 50 % чище бензина.

В состав биогаза входит метан СН4 (60-70%), диоксид углерода СО2 (до 30%), а также в малых количествах оксид углерода СО, водород Н2, азот N2, кислород О2, воздух, водяной пар Н2О, и сернистый водород Н2S.

Перед применением в ДВС биогаз лучше подвергать обогащению до уровня метана 95%, очистке, сушке и компримировать. Энергетический эквивалент биогаза составляет 9-10 (кВт•ч/м3). Физико-химические и экологические свойства обогащенного и очищенного биогаза и природного газа практически идентичны, поэтому для них может применяться одна и та топливная аппаратура. Есть только одно отличие между природным газом и биогазом: при сгорании последнего в атмосферу выбрасывается такое же количество СО2, которое было из него удалено при переработке. Еще биогаз считается абсолютно сбалансированным биологическим топливом.

Согласно европейским планам, биогаз будет использоваться прежде всего на автотранспорте, который обслуживает сельские и пригородные районы. Кстати, в Западной Европе биогазом уже отапливается не менее половины птицеферм, причем сырьем для отопительных установок являются обычные отходы тех же птицеферм. Благодаря биогазу потребности западноевропейского животноводства в топливе за последние десять лет сократились более чем на треть.

Лидером по использованию биогаза является Китай, который еще в 70-е годы XX в. совершил «большой биогазовый скачок», в результате которого более 60% всего автобусного парка страны, в том числе в сельской местности, сейчас работает на биогазе. Производство биогазовых двигателей в Китае к концу 80-х годов XX в. было засекречено. Сейчас Китай экспортирует их более чем в 20 стран мира.

Ученые подсчитали, что только в мировом сельском хозяйстве накапливается столько отходов, что их энергопотенциал может дважды покрыть общемировой спрос на энергию.

Этанол — одно из наиболее практичных альтернативных топлив. Чистый этанол или смеси этанола и бензина могут применяться в ДВС, предназначенных для работы на бензинах, например Chevrolet Suburban/Tahoe, GMC Wicon и др. В США сейчас объем потребления этанола и бензиновой смеси составляет до 10 % от общего объема использования бензина.

Главные преимущества топлива на базе этанола: во-первых, при сгорании образуется меньше токсичных веществ, во-вторых, при сгорании снижается содержание озона в воздухе. Недостатками этанола в качестве моторного топлива является его низкая энергоемкость, более высокая стоимость по сравнению с бензином и меньшая продолжительность пробега на одной заправке.

Наконец, рапсовое масло. Среди стран Европы рапсу уделяют наибольшее внимание Германия, Франция, Бельгия, Италия, Польша. При сгорании топлива из рапсового масла выхлопные газы содержат на 20-25% меньше вредных веществ, значительно меньше серы, а круговорот СО2 значительно уменьшает угрозу парникового эффекта.

Свойства МЭСМ (метиловые эфиры соевого масла) отличаются от аналогичных свойств дизельного топлива (меньшее значение Hu, большие плотность, коэффициент поверхностного натяжения и проч.). Поэтому для эффективного использования МЭСМ в качестве биотоплива необходимо изменить некоторые конструктивные и регулировочные параметры дизеля.

Л.Б. Ларионов, П.А. Болоев, Н.В. СтепановМатериалы IV международной научно-практической конференцииКЛИМАТ, ЭКОЛОГИЯ, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ЕВРАЗИИ

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

Соображения экономии затрат и усиление внимания к экологии активизируют поиски альтернативы столь привычному бензину или дизельному топливу.

Газомоторное топливо

Этот, относительно новый вид топлива, является одним из самых доступных. Важно то, что для его широкого применения нет нужды в конструировании каких-то особых двигателей или в создании «на пустом месте» специальной инфраструктуры. Для использования этого вида топлива, достаточно провести минимальную модернизацию автомобилей с бензиновым или дизельным двигателем.

Используются 2 вида газомоторного топлива: метан (природный газ) и пропан (это сжиженный нефтяной газ, который является побочным продуктом при переработке природного газа и сырой нефти). Еще в советские времена, «газифицированные» автобусы и грузовики работали на пропане. На сегодняшний день автопром отдает предпочтение метану.

Из серийных моделей, доступных в России, отметим Volkswagen Passat/Passat Variant EcoFuel. В принципе, сегодня можно перевести на газ практически любую модель бензинового или дизельного автомобиля. Следует учесть, что, поскольку официальные дилеры не производят подобных модернизаций, за подобную реконструкцию, произведенную несертифицированными сервисами, автомобиль лишается заводской гарантии.

Массовому распространению такого топлива в первую очередь мешают затраты на инфраструктуру.

Электроэнергия

Это наиболее лоббируемая альтернатива бензину и солярке. Основным аргументом «за» является отсутствие выбросов в атмосферу вредных веществ во время работы электродвигателя. Это вызывает симпатию у многочисленных экологических организаций и поддерживающих их идеи политиков.

В России доступны серийные модели подобных авто — Mitsubishi i-MIEV и E-Car GD04B.

Массовое распространение сдерживает дороговизна сегодняшних моделей и отсутствие надежных, емких, стойких к морозам и компактных аккумуляторных батарей. Следует также отметить, что для массового перехода на электромобили потребуется существенное увеличение выработки электроэнергии, которая нужна для подзарядки аккумуляторных батарей.

В настоящее время преобладающая часть всей электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, работающих на углеводородах и выбрасывающих в атмосферу огромное количество вредных веществ.

Водород как альтернативное топливо

В связи с повышенным вниманием, уделяемым в последнее время электромобилям, забылся такой вид топлива, как водород. А ведь лет пять тому назад, больше разговоров было о перспективах именно водорода, как альтернативного топлива. С автомобилями, использующими топливные ячейки, в свое время экспериментировал и АвтоВАЗ.

Многие крупные автопроизводители не посчитали водород тупиковой идеей и продолжают работы, полагая, что именно за машинами на водороде – будущее.

Из сдерживающих факторов отметим дороговизну предлагаемых технологий и разработанных на сегодняшний день серийных образцов. Также отсутствует и необходимая инфраструктура. Невысок пока и КПД у водородных движков.

Биодизельное топливо

По сути, это горючее на основе жиров и масел. Обычно растительных, но иногда и животных. Под биотопливом можно переделать почти любой дизель. В смеси с соляркой, биотопливо может применяться также и на неадаптированной машине.

Массовое распространение сдерживает нехватка продовольствия в мире. Ведь если приходится выбирать кого «кормить» нужнее – автомобиль, или его владельца.

Спирты (метанол и этанол)

Это одна из многочисленных разновидностей биотоплива. В качестве топлива — метанол или древесный этиловый спирт, ранее использовался в виде смеси марки М85 (в ней было 85% метанола и 15% бензина). В наше время подобных автомобилей уже не выпускают.

Этанол же продолжают массово использовать, смешивая его с бензином. В наше время, для нужд транспорта, этанол гонят из деревьев, трав и водорослей. Биомасса, которая остается после переработки растительного сырья, также перегоняется в технический спирт.

И в этом случае применение спирта как альтернативного топлива сдерживает недостаток сырья и дороговизна автомобилей, способных работать на спирту.

Резюме

Прогресс, как известно, не стоит на месте, поэтому все больше выпускается серийных автомобилей способных работать на альтернативном топливе. Но реально массовыми такие автомобили станут только тогда, когда двигатели, работающие на альтернативном топливе, будут столь же недорогими и практичными, как и традиционный бензиновый двигатель.

Альтернативное топливо для автомобилей

Планомерное истощение нефтегазовых ресурсов планеты говорит нам о том, что рано или поздно, но человечество всё же будет вынуждено перейти на альтернативные источники энергии. Но если с «большой» энергией вроде ядерного синтеза всё понятно, то на чём же будут ездить автомобили? То, что кажется абсолютной фантастикой, через не такой уж большой срок может стать привычной реальностью.Сегодня автомобилисты больше задумываются о том, как купить Чанган Раетон на saloncentr.ru — 1.8л, 163 л.с., потому что этот высококачественный автомобиль можно приобрести здесь по выгодной цене, воспользовавшись акционными предложениями. Завтра же встанет вопрос об альтернативных источниках автомобильного топлива.

Начнём с уже более-менее привычных источников энергии, продвигаясь от них ко всё более экзотическим.

Еще буквально 10 лет назад автомобили с электрическими двигателями были если уж не чем-то из научной фантастики, то диковинкой точно. Их создавали в штучном экземпляре, показывали на различных авто-шоу и научных выставках. Сегодня «электрические» автомобили выпускаются серийно. Причём есть полностью «электрические» вроде Tesla, а есть гибриды, способные ездить и на бензине, и на электричестве — они вообще есть в модельном ряду чуть ли не у каждого более-менее крупного автопроизводителя.

В конце прошлого года Toyota объявила о запуске в серийное производство модели «Mirai», работающей исключительно на водороде. Конечно же, такому автомобилю требуются специальные заправочные станции, причём сам процесс заправки занимает всего несколько минут. А на полном баке автомобиль способен проехать 650 км. Энергия в уникальном двигателе автомобиля вырабатывается за счет реакции окисления водорода внутри электрохимического генератора, а вместо вредных выхлопов автомобиль производит чистую воду.Цена новинки в Японии составит около $60 тыс. При этом правительство страны объявило, что все покупатели экологичных седанов получат от государства субсидии в размере $17 тыс.

3. Растительное масло

Защитники окружающей среды пребывали в восторге от идеи использования машинного двигателя, работающего на растительном масле, еще с тех пор, когда идея была впервые предложена, а сейчас мы уже можем наблюдать скачок из теории в реальную практику! Поклонники компании Volkswagen теперь имеют возможность водить машину с чистой совестью благодаря совершенно новому двигателю, работающему на биодизельном топливе, которым оснащён новый «Жук».

4. Сжатый воздух

В воздухомобиле энергия запасается путём нагнетания сжатого воздуха в баллоны. Через систему распределения воздуха он попадает в пневмодвигатель, приводящий автомобиль в движение. Существующие на сегодняшний день пневмомобили — это либо экспериментальные образцы, либо специальные транспортные средства для эксплуатации в условиях, в которых использование других видов двигателей затруднено: например в цехах с большой пожаро- и взрывоопасностью. На данный момент несколько компаний занимаются исследованием и производством прототипов подобных автомобилей, выпуск их на рынок планируется в 2016 году.

По сути — обычный этиловый спирт, а приставку «био» получил потому, что производится из растительного сырья: кукурузы, сахарного тростника, сахарной свеклы, картофеля, батата или ячменя. 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. В 2007 году в Бразилии было продано 2 миллиона новых биотопливных автомобилей, что составляет 85,6% от рынка новых автомобилей Бразилии.

По сути это то самое вещество, которое могло бы быть сожженным в печи или походном костре — дрова, опилки, щепа, кора, солома. Для автомобильных двигателей эти материалы формируются в специальные топливные гранулы. Внедорожник Bioracer, является одним из самых известных автомобилей, работающих на топливных гранулах. При загрузке от 1 кг до 2,5 кг древесных гранул (в зависимости от настраиваемых параметров аккумуляторов), двигатель выработает достаточно энергии для преодоления расстояния в 16 километров.

Как и водород, азот находится в изобилии в нашей атмосфере. Кроме того, как и водород, автомобили под питанием азота делают гораздо меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо. Но, в то время как водород используется в топливных элементах автомобилей, а также двигателях внутреннего сгорания, автомобили на жидком азоте требуют совсем другой тип двигателя в целом. Типичный бензиновый или дизельный двигатель использует горение, чтобы заставить двигаться поршни, двигатель на жидком азоте использует расширение азота для питания энергетических турбин.

8. Солнечная энергия

Солнечный автомобиль является по сути обычным электромобилем с питанием от солнечной энергии, получаемой от солнечных батарей на автомобиле. Однако, солнечные батареи не могут в настоящее время быть использованы для прямого единоличного питания двигателя машины из-за недостаточности мощности, но они могут быть использованы для расширения диапазона питания и экономии электроэнергии от аккумуляторов таких электромобилей.

Биотопливо, полученное из водорослей, называют биотопливом третьего поколения — это относительно новый вид альтернативного топлива. По сути принцип работы двигателя на водорослях основывается на гниении этих водорослей, в результате которого выделяется метан, который используется в качестве основного топлива для приведения в движение машины. В США рассчитали, что примерно 200 гектаров прудов, в которых будет выращиваться определённый вид водорослей, который лучше всего подходит для питания автомобилей, могут обеспечить таким топливом до 5% всех автомобилей страны. Тем не менее, в Соединённых же Штатах эта технология не прижилась из-за сравнительно более низкой стоимости нефти и высоких требований таких водорослей к росту (высокая температура и определённая окружающая среда).

10. Мускульная сила человека

О да, это самый неэффективный и попросту не имеющий права на жизнь вид альтернативного топлива! Тем не менее, в очень небольших количествах транспортных средств, спрос на которые стремительно уменьшается, используется человеческая сила, чтобы улучшить показатели экономичности аккумуляторов, которые являются основным источником приведения в движение автомобиля. Два таких коммерческих авто, увидевших недолгий «свет», стали Sinclair C5 и Twike.

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.

Альтернативное топливо

Альтернативное топливо получают из обновленных источников энергии. Например, в качестве альтернативы нефти достаточно широко во многих странах используются производные ископаемого топлива (сжиженный нефтяной газ или природный газ). Также в качестве топлива для автомашин можно использовать водород или электроэнергию, полученные как за счет ископаемых, так и за счет возобновления источников энергии. При этом индустрия выпуска автомобилей, которыми используются данные виды топлива, находится только в стадии становления.

Альтернативное топливо становится в ряд приоритетных в связи с постоянно ухудшающимся состоянием окружающей среды, а также с невозможностью полного удовлетворения все возрастающих потребностей автомобилистов мировым производством нефти. Одним из примеров топлива, противостоящего продуктам нефти и газа, является биотопливо. В отличие от водорода и электричества использование его для транспорта не требует значительных изменений в современной инфраструктуре, двигателях и оборудовании. Благодаря указанному факту становится реальностью постепенное переведение автопарка на биотопливо.

Сегодня исследователями альтернативное топливо сгруппировано на восемь видов. Все указанные ниже типы имеют потенциал заменить в будущем бензин и дизельное топливо.

Например, метанол («древесный спирт») используется в автомобилях. Основное его преимущество – экологически выгодные показатели. Такие страны, как США и Китай, в последнее время достаточно активно реализуют программы по применению метанола в качестве топлива.

Жидкое топливо, используемое в качестве альтернативы существующему, представлено этанолом, который изготавливается на базе спирта путем перегонки и ферментации некоторых сельскохозяйственных культур (ячмень, кукуруза и пшеница). Для улучшения качественных экологических показателей и повышения октанового числа допускается его смешивание с бензином.

Газовое топливо сегодня уже широко используется населением большинства стран. Так, природный газ поставляется на предприятия, в жилые дома коммунальными службами.

А вот смешивая с природным газом водород, получают альтернативное топливо для автомобилей, оснащенных двигателями внутреннего сгорания.

Электроэнергия может быть использована только электрическими транспортными средствами с питанием от батареи. Энергия накапливается в батареях, которые необходимо подзаряжать путем подключения автомашины к электрическому источнику стандартного типа.

Биодизельное топливо изготавливается на основе животных жиров и растительных масел.

Сжиженный нефтяной газ, имеющий название пропан, получается путем переработки сырой нефти и природного газа. Такой вид альтернативного топлива широко используется в жизнедеятельности человека. Например, для обогрева и приготовления пищи. Сегодня пропан относится к популярным видам топлива для автотранспорта.

И, наконец, последний вид альтернативного топлива – Р-серия, которая представляет собой совокупность этанола, метилтетрагидрофурана, сжиженного природного газа и сорастворителя, который получается из биомассы. Такое топливо имеет высокое октановое число и поэтому может использоваться даже автомобилями, имеющими многотопливные двигатели.

Перечень видов альтернативного топлива был бы неполным, если не упомянуть такие новшества, как изготовление источника тепла и дополнительной энергии из твердых отходов. Уже во многих странах построены соответствующие заводы, «готовая продукция» которых вправе решать две проблемы одновременно. Во-первых, предотвращение засорения окружающей среды в связи с постоянно возрастающими объемами мусора. Во-вторых, положительное решение вопросов экологической тематики.

Альтернативные виды топлива: чем заменить бензин

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. Здесь вы узнаете, чем заменить топливо для автомобилей или проще говоря какие существуют альтернативные виды топлива.

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 альтернативные виды 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.

Идеальное альтернативное топливо для авто 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 альтернативные виды топлива для автомобилей, 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, использующей альтернативное топливо стал седан E25.

Двигатель на воде? Миф или реальное альтернативное топливо для автомобилей? 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.

Альтернативные виды топлива — другие варианты

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.

Смотрите видео про альтернативное топливо:

Тест-драйв

Mitsubishi Pajero Sport: удар по Prado?
В редеющем, но популярном у нас сегменте рамных вседорожников появился сильный игрок – легендарный Mitsubishi Pajero Sport третьего поколения, который полностью затмил предшественника. Но хватит ли пр.

Toyota Corolla: юбилею посвящается
В честь 50-летнего юбилея своей популярной модели компания Toyota обновила мировой хит под названием Corolla. По традиции рестайлинг подчеркнул преимущества бестселлера. Внешний вид стал более выразит.

Альтернативные виды топлива

Альтернативные виды топлива подразумевают различие между ископаемым топливом, которое производится из угля, сырой нефти или природного газа, и регенеративным топливом, которое создается из возобновляемых источников энергии, таких как биомасса, энергия ветра или солнечная энергия. Вот о том, какими бывают альтернативные виды топлива, мы и поговорим в этой статье.

Альтернативные виды топлива

Альтернативные виды топлива включает сжиженный нефтяной газ, природный газ, синтетическое жидкое топливо, созданное из природного газа (GtL — преобразование газа в жидкость), и водород, произведенный из природного газа. Уголь — исходный материал для получения метанола или синтетического жидкого топлива (CtL — преобразование угля в жидкость).

Регенеративное топливо включает метан, метанол и этанол, если это топливо создано из биомассы. Кроме того, на биомассе основано регенеративное топливо, называемое биодизелем (FAME), а также гидрогенизируемые растительные масла (биопарафины). Изготовление синтетического жидкого топлива из целлюлозы (BtL — преобразование биомассы в жидкость) все еще находится на ранней стадии развития технологии.

Водород, извлекаемый электролизом, классифицируется как регенеративное топливо, если используемый для получения водорода электрический ток создается возобновляемыми источниками (энергия ветра, солнечная энергия). Также может производиться регенеративный водород, получаемый из биомассы.

Рекомендуется к прочтению Все о седанах

За единственным исключением водорода, все регенеративные и ископаемые виды топлива содержат углерод и поэтому при их сгорании образуется диоксид углерода СO₂. Однако в случае с топливом, производимым из биомассы, СO₂, поглощаемый растениями во время их роста, возмещается в эмиссии, производимой во время сгорания.

Биоэтанол

Изготовление из сахара и крахмала

Биоэтанол, получаемый из продуктов, содержащих сахар и крахмал, является наиболее широко производимым биотопливом во всем мире. На заводах, выпускающих сахар (как продукт сахарного тростника или сахарной свеклы), добавлением дрожжей вызывается брожение, в результате чего образуется этанол. Когда биоэтанол получают из крахмала зерновых, пшеница или рожь обрабатываются вместе с ферментами, для того чтобы частично расколоть длинноцепные молекулы крахмала. Во время последующего осахаривания происходит расщепление на молекулы декстрозы при помощи глюкоамилазы. Дальнейшим шагом создания биоэтанола является процесс брожения с использованием дрожжей.

Изготовление из лигноцеллюлозы

Ферменты могут также использоваться для производства биоэтанола из лигноцеллюлозы. Она формирует структуру растительной клетки и содержит главный лигнин элементов, гемицеллюлозу и целлюлозу. Преимущество этого процесса состоит в том, что может использоваться все растение, а не только его часть, содержащая сахар или крахмал. Процесс, названный «процессом logen», обещает высокие выработки и хорошую экономическую эффективность. Получаемый по этой новой технологии продукт также упоминается как биоэтанол 2-го поколения.

Биоэтанол обладает свойствами, которые очень подходят для того, чтобы его добавлять в бензины, особенно для увеличения октанового числа чистого бензина. Именно поэтому фактически все стандарты бензина разрешают добавление этанола как компонента смеси. Даже биотопливная политика Европейского союза заставляет ожидать, что проникновение на рынок биоэтанола и сохранение его пропорции в бензинах продолжатся, если поддержка технологий создания биоэтанола будет гарантирована.

Биоэтанол также может использоваться в качестве чистого топлива в двигателях с искровым зажиганием в транспортных средствах с гибким выбором топлива (FFV). Эти транспортные средства могут работать как на бензине, так и на любой смеси бензина и этанола. Из-за проблем запуска холодного двигателя при низких температурах, успешной на рынке оказалась максимальная концентрация этанола 85% (Е85) летом и 70- 75% зимой. Качество Е85 определено для Европы в топливном стандарте prEN 15293 и для США — в стандарте ASTM D5798.

Метанол

Метанол, по существу, производится не регенеративными средствами, а из источников энергии в виде окаменелостей, таких как каменноугольный и природный газ, и поэтому не вносит вклад в сокращение эмиссии СO₂. Такие страны как Китай, которые планируют покрыть высокие топливные запросы за счет угля, будут все активней использовать метанол в будущем. В этом случае топливо М15, кажется, представляет верхний предел использования в обычных двигателях с искровым зажиганием. В Китае обсуждается применение топлива М85, аналогичного Е85, для питания транспортных средств с гибким выбором топлива.

С тем же самым содержанием спиртов топливо из метанола имеет значительно большую коррозийную активность, чем топливо из этанола. При этом намного быстрей происходит расслоение, если топливо содержит воду. Из-за негативного опыта использования метанола в качестве топлива во время нефтяного кризиса 1973 года, а также из-за его токсичности, применение метанола как компонента смеси было снова прекращено в Германии. В мировом масштабе только смеси метанола производятся в настоящее время очень редко и лишь, по большей части, с содержанием значительно ниже 5 % (М5).

Сжатый природный газ

Главный элемент природного газа — метан (СН₄), его содержание составляет 83-98%. Другие элементы — инертные газы, такие как углекислый газ, азот и короткоцепные углеводороды.

Природный газ доступен во всем мире и, после добычи, требует относительно низких затрат на подготовку. В зависимости от его происхождения, однако, изменяется его состав, что приводит к колебаниям плотности, теплотворной способности и сопротивления детонации. Свойства природного газа как топлива определены для Германии в стандарте DIN 51624 [10].

Метан также может быть получен из биомассы, то есть из жидкого удобрения или твердых отходов. Этот метод обеспечивает закрытый кругооборот СО₂ при очень низкой полной эмиссии СО₂.

Природный газ сохраняется или в виде сжатого природного газа (CNG) в баллонах при давлении 200 бар, или в виде сжиженного природного газа (LNG) при -162 °С в стойком к холоду резервуаре. LNG занимает только одну треть объема хранения CNG, однако хранение LNG требует высоких расходов энергии для того, чтобы превратиться в жидкость. Поэтому природный газ продается на бензозаправочных станциях в виде CNG.

Отношение водород/углерод у природного газа составляет примерно 4:1, этот же показатель для бензина равен 2,3:1. В результате, из-за более низкого количества углерода в природном газе, при сжигании он производит меньше СО₂ и больше Н₂О, чем бензин. Двигатель с искровым зажиганием, работая на сжатом природном газе, без дальнейшей оптимизации, уже создает приблизительно на 25% меньше эмиссии СО₂, чем при работе на бензине (при сопоставимой выходной мощности).

Сжиженный нефтяной газ

Сжиженный нефтяной газ (LPG) получают при добыче сырой нефти и во время различных процессов очистки. LPG представляет собой смесь главных компонентов — пропана и бутана. Он может быть сжижен при комнатной температуре под сравнительно низким давлением.

Поскольку сжиженный нефтяной газ имеет более низкое содержание углерода, чем бензин, при сгорании LPG эмиссия СО₂ также примерно на 10% меньше. Октановое число LPG составляет приблизительно 100-110 RON. Требования к LPG для использования в автомобилях установлены в европейском стандарте EN 589 [11].

Водород

Водород может быть получен химическим процессом из природного газа, угля, сырой нефти или биомассы, либо электролизом из воды. Сегодня водород, в основном, получают из природного газа при его каталитическом взаимодействии с водяным паром. При использовании водорода в качестве топлива эмиссия СО₂ не обязательно является преимуществом по сравнению с бензином, дизельным топливом или прямым использованием природного газа в двигателе внутреннего сгорания.

Сокращение эмиссии СО₂ достигается тогда, когда водород регенеративно получают из биомассы или электролизом из воды, при условии, что для этого используется регенеративно генерируемый электрический ток. При сгорании водорода в двигателе эмиссия СО₂ локально не происходит.

Хранение водорода

У водорода может быть очень высокая плотность энергии относительно массы (приблизительно 120 МДж/кг, что почти в три раза больше, чем у бензина), но его плотность энергии относительно объема очень низка из-за небольшой удельной плотности. Когда дело доходит до хранения, это означает, что водород должен быть сжат под давлением (в 350-700 бар) или сжижен (криогенное хранение при -253 °С), с тем чтобы достигнуть приемлемого объема резервуара. Другой способ хранения для водорода состоит в том, чтобы он сохранялся в виде гибридного соединения.

Применение в автомобилях водорода

Водород может использоваться как в приводах с топливными элементами, так и непосредственно в двигателях внутреннего сгорания. В долгосрочной перспективе акцент, как ожидают, будет сделан на его применении в топливных элементах. В этом случае достигается лучшая эффективность, чем при использовании Н₂ в двигателях внутреннего сгорания.

Биодизель

В настоящее время биодизель — самое важное альтернативное топливо для дизельных двигателей. Термин «биодизель» охватывает сложные эфиры жирных кислот, представляющие собой трансэстерифицированные метанолом или этанолом масла, или смазки. В результате образуются метилэфиры жирных кислот (FAME) или этилэфиры жирных кислот (FAEE). Молекулы биодизеля, с точки зрения размера и свойств, намного более подобных структуре дизельного топлива, чем растительного масла. Поэтому биодизель не может ни при каких обстоятельствах приравниваться к растительным маслам. Однако, свойства биодизеля значительно отличаются от свойств нефтяного дизельного топлива, поскольку эфиры жирных кислот являются полярными и химически реагирующими. Обычное дизельное топливо, с другой стороны, инертная и неполярная смесь парафинов и ароматических соединений.

В качестве исходного материала для биодизеля могут использоваться растительные масла или животные жиры. В Европе используется, прежде всего, рапсовое масло, в Северной и Южной Америке — соевое масле, в Азии — пальмовое масло и на индийском субконтиненте — масло ятрофы. Также используются производимые во всем мире метилэфиры, получаемые из отходов (UFOME).

Из-за глобальной торговли биодизелем и его сырьем, топливо, содержащее FAME, как правило, содержит смеси из различных источников.

Поскольку эстерификация технически легче выполняется с метанолом, чем с этанолом, производство метилэфиров этих масел предпочтительно. Метанол, в основном, производится из угля. Поэтому, метилэфиры жирных кислот не могут, строго говоря, считаться полностью биогенными.

С другой стороны, этилэфиры жирных кислот, при производстве которых используется биоэтанол, на 100% состоят из биомассы.

Свойства биодизеля определяются разными факторами. Различные растительные масла отличаются по составу блоков жирных кислот и демонстрируют типичные образцы жирной кислоты. Тип и количество ненасыщенных жирных кислот имеют, например, решающее влияние на стабильность биодизеля. Свойства также определяются предварительной обработкой растительного масла и производственным процессом биодизеля.

Качество биодизеля отрегулировано в топливных стандартах. Если продукт технически надежен, ограничений относительно сырья можно избежать. Поэтому требования к уровню качества биодизеля преобладающе описаны перечислением свойств материала. Важно гарантировать хорошую стабильность против старения (стабильность к окислению) и устранить загрязнения, вызванные процессом производства биодизеля.

Стандарты для биодизеля

Европейский стандарт EN 14214 (2010) является наиболее всесторонней спецификацией для биодизеля, применяемой во всем мире, независимо от того, в каком качестве используется биодизель — чистого топлива или примеси к дизельному топливу. Биодизель хорошего качества определен в этом стандарте (табл. «Характеристики метилэфиров жирных кислот (FAME) в соответствии стребованиями стандарта DIN EN 14214 (действует с апреля2010)» ).

Американский стандарт биодизеля ASTM D6751 менее ориентируется на качество. Например, минимальное требование стабильности к окислению составляет только половину от значения, допускаемого в EN 14214. Это увеличивает риск проблем, которые могут возникнуть в результате старения топлива, в особенности с учетом заявленного предельного значения и в условиях длительной эксплуатации.

Другие страны, такие как Бразилия, Индия и Корея, приспособили свои требования к биодизелю (В 100), в большой степени, к европейскому стандарту EN 14214.

Применение в автомобилях биодизеля

Чистый биодизель (В 100) ранее использовался в Германии, в основном, в качестве топлива для грузовиков. Высокий годичный пробег коммерческих автомобилей приводит к быстрому расходу топлива, что позволяет избегать проблем недостаточной стабильности к окислению.

С точки зрения эксплуатации двигателя, более благоприятные условия работы наблюдаются при использовании биодизеля в смеси с нефтяным дизельным топливом. Наличие нефтяного дизельного топлива гарантирует достаточную стабильность, биодизель, в то же время, обеспечивает хорошую смазывающую способность эффект. На практике важно специфицировать не только чистый компонент В100, но также и смесь дизельного топлива и биодизеля, предлагаемых на рынке. В случае смеси наблюдается тенденция к использованию от незначительной добавки до максимального 7-процентного содержания биодизеля (В7 в Европе).

Используются и более высокие пропорции биодизеля (В30 во Франции, В20 в США). Однако, в случае большого содержания биотоплива высокая точка кипения биодизеля может привести к его активному попаданию из камеры сгорания, через уплотнения на стенках цилиндров, в моторное масло. Это затрагивает, прежде всего, транспортные средства, которые оснащены топливными фильтрами тонкой очистки и у которых регенерация происходит посредством повторного впрыска. В зависимости от применения, это возможно, особенно, при частичных нагрузках, когда происходит неприемлемо высокое впрыскивание биодизеля, что, в результате, потребует более коротких интервалов замены масла.

Рапсовое масло

Рапсовое масло использовалось с большим успехом в более старых дизельных двигателях, отвечающих минимальным требованиям к эмиссии отработавших газов. Из-за его повышенных плотности и вязкости вместе с высокой испаряемостью, рапсовое масло не подходит для использования в современных дизельных двигателях с системами впрыска с высоким давлением.

Парафиновое дизельное топливо

Чистое парафиновое топливо полностью состоит из насыщенных углеводородов. Благодаря отсутствию ароматиков, значительно уменьшена эмиссия НС и СО.

Парафиновое топливо может быть создано тремя различными способами, включающими:

Процесс Фишера-Тропша;
Гидрирование растительных масел;
Процесс COD (преобразование олефинов в продукты перегонки).

Процесс Фишера-Тропша

Исходным продуктом является синтез-газ, который состоит из водорода и угарного газа и может быть получен из природного газа, угля или биомассы. Пропуская синтез-газ через катализаторы, можно получить п-парафины — линейные углеводороды с неразветвленной цепью. Катализаторы Фишера-Тропша функционируют достаточно неопределенно, так что образуются самые разные компоненты, начиная с короткоцепных бензина, керосина и дизельных парафинов, и кончая маслами и восками с высокой молекулярной массой. По экономическим причинам, разделение производимой смеси, по большей части, оптимизируется в расчете на максимальную текучесть дизельного топлива. Топливо, получаемое в соответствии с этим процессом, известно, как синтетическое дизельное топливо.

Такое топливо первоначально также упоминалось как проектируемое топливо, поскольку существовало представление, что состав синтетического дизельного топлива может быть точно приспособлен к требованиям дизельного двигателя. Однако, из-за широкого диапазона продуктов, получаемых синтезом Фишера-Тропша, понятие производства топлива определенного состава больше не кажется оправданным.

Термины GtL (преобразование газа в жидкость), CtL (преобразование угля в жидкость) и BtL (преобразование биомассы в жидкость) обычно используются, в зависимости от того, были ли парафины получены из природного газа, угля или биомассы.

Производство CtL и GtL является экономически важным. Производство GtL только связано с крупными месторождениями природного газа, в том случае если природный газ не может быть предназначен для прямого использования. Из-за серьезных затрат использование GtL и CtL было до настоящего времени ограничено специальными рынками.

Продукты CtL и GtL базируются на источниках энергии окаменелостей, таким образом, никакого сокращения эмиссии СО₂ не достигается. Преимущество BtL заключается в отсутствии эмиссии СО₂. Однако, топливо, основанное на процессе перехода из одного состояния в другой, развиваемом компанией «Choren», еще не поступает на рынок.

Подход в создании этих топлив существенно отличается от общепринятых методов, которые основаны на преобразовании существующих компонентов, таких как жиры или сахароза, через химическое или ферментативное разделение (трансэстерификация, брожение) в топливо (биодизель или биоэтанол). Именно поэтому синтетическое топливо также известно, как топливо 2-го поколения.

Альтернативное топливо для автомобилей

Все альтернативные топлива можно классифицировать по следующим признакам:

по составу — углеводородные, углеводно-кислотные спирты, водородные, спирты, угольный порошок и др.;
по агрегатному состоянию — жидкие, газообразные, твердые, смешанные;
по калорийности — высококалорийные, среднекалорийные, низкокалорийные;
по способу применения — в виде добавок к нефтяным топливам;
по источникам сырья — полученные из угля, торфа, сланцев, биомассы, воды и др.;
по технологическим процессам получения — пиролиз, гидрогенизация, каталитическая конверсия, газификация, электролиз и др.

Применение альтернативных топлив осуществляется в двух вариантах:

частичная замена, то есть применение в качестве добавок;
полная замена основного топлива.

Свойства наиболее перспективных альтернативных топлив

Л.Б. Ларионов, П.А. Болоев, Н.В. Степанов Материалы IV международной научно-практической конференции

КЛИМАТ, ЭКОЛОГИЯ, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ЕВРАЗИИ

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.

Выбор альтернативных видов топлива.

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.

Альтернативное топливо: надежды и разочарования

Что и почём можно залить в бак? — этот вопрос никогда не перестанет волновать любого автомобилиста. А ведь кроме двух, старых как мир, продуктов перегонки нефти — бензина и солярки — есть множество других видов топлива. Правда, широкого распространения они до сих пор не получили, несмотря на некоторые очевидные достоинства. Попробуем разобраться, почему.

На голубом газу

Итак, начнем с того, что уже давно опробовано на практике — с газа. Кто же не знает, что на автомобили можно устанавливать газобаллонное оборудование (ГБО)? Однако газ для авто бывает разный и оборудование тоже.

Наиболее распространенным вариантом является сжиженный углеводородный (нефтяной) газ, или попросту пропан-бутан. Его можно использовать в обычном бензиновом двигателе, требуется установить под капот лишь несколько небольших дополнительных агрегатов. Ну, и, конечно, приткнуть куда-то весьма объемистый баллон. Цена вопроса — порядка $350 (наиболее продвинутая версия ГБО обойдется в $500), которые, впрочем, легко окупятся при больших пробегах автомобиля, учитывая, что газ на российском рынке почти вдвое дешевле бензина.

Немаловажно знать, правда, что на литре газа ваша машина пройдет путь, на 15−20% меньший, чем на литре бензина. Но при этом мотор будет работать ровнее и тише, поскольку газ сгорает в цилиндрах медленнее, чем бензин. И, кстати, не оставляет нагара. К достоинствам пропан-бутана относится также его экологичность: выхлопы автомобиля, ездящего «на газу», содержат гораздо меньше вредных веществ, чем бензиновые. Кроме того, использование такого топлива способствует решению проблемы утилизации попутного нефтяного газа, из которого оно производится. То есть, чем больше машин перейдет на газ, тем меньше факелов на нефтяных месторождениях будут зазря подогревать атмосферу Земли. К недостаткам газового топлива можно отнести некоторое снижение мощности двигателя и повышенный износ деталей блока цилиндров из-за того, что температура сгорания газа выше, чем бензина.

Другой вариант использования газового топлива более сложный. Это переход на компримированный (сжатый) природный газ метан. Здесь уже требуется переделка всего двигателя, а точнее — просто другой движок. И толстостенные баллоны, поскольку этот газ находится под очень большим давлением. Такая система редко применяется на легковых авто — это, в основном, удел грузовиков и общественного транспорта.

Газ используется как автомобильное топливо очень давно, однако, несмотря на все его достоинства и технические наработки (например, пять поколений «пропанового» ГБО), большого распространения на авторынке так и не получил. Во всем мире газ потребляют не более 1% автомобилей.

Периодически разные страны принимают программы по «газификации» автопарка, но успехи, как правило, скромные. Недавно Германия поставила себе задачу к 2021 году довести число «газомобилей» до 1 миллиона, что составит 4% от общего числа авто.

Это довольно амбициозная цель, учитывая, что сейчас в стране их в 10 раз меньше. Но шансы на успех есть: оптимизм вселяет уже тот факт, что Германия является лидером в Европе по числу газозаправочных станций — их там почти тысяча. А ведь доступность заправки — это залог успеха в таком деле, как переход на новое топливо!

На расщепленной воде

Еще более эффективным топливом является другой газ — водород. И запасы его практически безграничны: ведь, как известно, из него и кислорода «сделана» вся наша вода. Но вот беда: добывать водород из воды — дело сложное и затратное.

Производится он методом электролиза с использованием дорогостоящих катализаторов из платины и иридия. Лишь в конце 2015 года американские ученые из Стенфордского университета создали более дешевую установку на базе оксида железа и никеля. Может быть, расщеплять воду в промышленных масштабах наконец-то станет выгодно. Ведь до сих пор на добывание из нее водорода уходило больше энергии, чем он мог дать при сгорании. Поэтому сейчас водород получают в основном из метана или из угля, которые и сами по себе — неплохие энергоносители.

В любом случае, добывать водород — это только полдела. Нужно еще грамотно и безопасно получать энергию из этого чрезвычайно летучего и взрывоопасного газа. В принципе, можно впрыскивать его непосредственно в цилиндры двигателя, вместе с парами бензина или вовсе без них. Такая схема используется в автомобилях BMW Hydrogen, Mazda RX8, «водородных» моделях Mercedes и Opel (все они выпускаются малыми партиями). Причем большинство таких машин заправляются сжатым газом, и лишь некоторые производители (BMW) делают ставку на сжиженный водород.

Однако использование водорода в обычном ДВС либо снижает его мощность, либо сопряжено с перенастройкой системы зажигания, в результате чего повышается температура в цилиндрах. А это, в свою очередь, ведет к ускорению износа деталей двигателя. Кроме того, водород обладает очень высокой летучестью: он умудряется испаряться из закрытых баллонов и проникать сквозь патрубки. А при смешивании с кислородом образует «гремучую смесь», так что водородные двигатели потенциально очень взрывоопасны.

Учитывая эти факторы, многие эксперты считают более перспективными разработки так называемых топливных элементов (или ячеек — Fuel Cell) — установок, преобразующих энергию химической реакции в электричество. Это, по сути, те же гальванические элементы, только подпитываемые извне веществами, участвующими в реакции.

В нашем случае это водород и кислород, которые подаются, соответственно, на анод и катод, соединяясь в воду и вырабатывая электричество. Этот процесс еще называют «холодным горением» — в нем энергия не расходуется на выделение тепла.

Топливные ячейки ставят под капотом своих самых футуристических моделей компании Toyota, Honda и Mazda. Так, недавно Toyota представила публике свою новую FCV Plus, которая может работать на чистом водороде. Ну, а в нашей стране опытный образец водородного движка был смонтирован еще в далеком 1982 году на «РАФике» (был такой советский микроавтобус) и в 2003 году на ВАЗ-2131 (пятидверной «Ниве»). Правда, дальше опытов у нас, как водится, дело не пошло, тогда как японцы вовсю запускают свои FC в серию. По мере того, как автомобили с водородными двигателями получают распространение, расширяется и сеть водородных заправок. В Японии, США и некоторых странах ЕС реализуются программы «водородное шоссе», предусматривающие создание водородной инфраструктуры вдоль отдельных магистралей.

И всё же пока даже в самых развитых странах человек, покупающий «водородный автомобиль», должен сознавать, что он сильно переплачивает «за прогресс» (такие авто стоят не меньше $50 тысяч) и вынужден привязывать все свои маршруты к «водородному шоссе». Проходить «точку невозврата» к заправке не рекомендуется, так как залить водород из канистры невозможно.

Впрочем, есть и другой вариант «доставки» водорода к топливной ячейке — в составе метанола, древесного спирта. В этом случае нужно возить с собой не взрывоопасные баллоны, а бак со спиртом. Из него в топливном элементе выделяется водород, а кислород заимствуется из воздуха, и получается то же самое электричество. Правда, эта технология еще толком не коммерциализирована.

Залить в бак или выпить?

Есть машины, которые употребляют то, что запрещено их водителям — спирт. Биоэтанол, получаемый из сельскохозяйственных культур, содержащих большой процент сахара, получил уже довольно широкое распространение в качестве топлива. В Бразилии, являющейся мировым лидером по производству биоэтанола, его «гонят» из сахарного тростника, а в США, занимающих второе место — из кукурузы. Этанол, как правило, добавляют в бензин в определенных пропорциях (от 5% до 85%), что позволяет удешевить топливо, снизить его расход и вредные выбросы. Использование топлива с определенной долей этанола требует соответственной переделки двигателя, однако существуют и «всеядные» автомобили, которые могут ездить на любой смеси бензина с этанолом — на них, как правило, красуется надпись «FlexFuel» — гибкий выбор топлива.

Есть также «сельскохозяйственная» замена для дизельного топлива — это биодизель, изготовляемый из масличных культур — сои, рапса, подсолнуха. Он обладает теми же достоинствами по сравнению с углеводородным аналогом, что и биоэтанол.

В принципе, можно перевести на биотопливо хоть весь мировой автопарк — это не нанесет ущерба экономике, а природе принесет пользу. Вот только чем будут питаться люди, если все сельхозугодия будут заняты выращиванием «топливных культур»?

Отчасти ситуацию может спасти использование синтетического биотоплива (как ни парадоксально звучит это словосочетание) — диметилового эфира (ДМЭ). Это горючее вещество, получаемое из целлюлозной биомассы, с очень хорошими топливными характеристиками и низким уровнем вредных выбросов (отвечает требованиям Евро-5). На ДМЭ делает ставку в своих разработках, в частности, концерн Volvo.

На дровах

Для определенного типа ДВС «подкидывать дровишки» — вовсе не метафора, а нормальный процесс заправки. Речь идет о машинах с газогенератором — дополнительным агрегатом с трубой. В этой чудо-печке действительно горят (точнее, тлеют) дрова, брикеты или уголь, но сгорают как бы не до конца: выделяющийся из них газ еще обладает горючестью, и он-то дожигается в двигателе, приводя в движение автомобиль.

Такие машины, кстати, вовсю выпускали в нашей стране в середине 30-х годов прошлого века (ЗИС-13, ЗИС-21, ГАЗ-42) их с успехом использовали во время войны в условиях нехватки бензина. Сейчас этот тип двигателя не вызывает особого энтузиазма у автопроизводителей ввиду громоздкости его конструкции и необходимости возить с собой поленницу дров или вагончик угля.

Заправка-розетка

Конечно, не забудем упомянуть и электромобили. Многие считают, что будущее именно за этим видом транспорта. Он-де экологически безвреден и особая заправочная инфраструктура ему не нужна — достаточно простой розетки. И сегодня уже каждый уважающий себя автоконцерн выпускает по несколько моделей электрокаров или гибридов. Есть даже компания, специализирующаяся исключительно на электромобилях — Tesla Motors, созданная небезызвестным миллиардером-новатором Илоном Маском.

И всё же преимущества электромобилей далеко не бесспорны. Во-первых, они всё еще слишком дороги, поскольку дорогими остаются их огромные аккумуляторы. Во-вторых, безвредность этих машин весьма относительна, опять же, из-за аккумулятора: он представляет собой настоящую «экологическую бомбу», которая при аварии или неграмотной утилизации грозит серьезным загрязнением окружающей среды. Кроме того, заправка такого автомобиля — дело очень долгое, особенно если использовать обычную розетку. Специализированные «электрозаправки» ускоряют процесс, но их пока мало. И, конечно, аккумуляторы не любят мороз, поэтому, например, в нашей стране широкое распространение электромобилей маловероятно.

И немного экзотики

За недолгий автомобильный век человечество успело наработать немало экзотических «топливных» решений. Например, использование сжатого воздуха для приведения в движение поршней двигателя. Это абсолютно безопасно, поскольку под капотом ничего не горит, не взрывается, и нет ядовитых газов. Но насколько эффективно — вопрос. Ведь сжатый воздух поступает из компрессора, который, в свою очередь, потребляет электричество. А это значит, что нужны, опять же, громоздкие и дорогие аккумуляторы.

Правда, воздух в этой схеме можно заменить азотом. Он хранится в сжиженном виде, а поступая в двигатель, переходит в летучее состояние, сильно расширяясь и приводя в движение поршни. Совсем недорого, и тоже никакого загрязнения окружающей среды! Вот только хранится сжиженный азот под очень большим давлением, что делает заправку «азотомобиля» технически сложным и опасным процессом. Да и заправочная инфраструктура обойдется недешево.

Наконец, на новом витке истории человеческая мысль вновь возвращается к паровой машине. Только теперь она работает не на угле, а на атомной энергии. Американская компания Laser Power Systems работает над проектом, предполагающим использование в качестве энергоносителя тория — вещества с низкой радиоактивностью, нескольких граммов которого хватит, чтобы обеспечить автомобиль энергией «пожизненно». Принцип работы очень прост: ториевый лазер кипятит воду, а пар приводит в действие серию мини-турбин. Но вот вопрос: насколько безопасно размещать под капотом АЭС в миниатюре?

Мы рассмотрели, конечно, далеко не все альтернативные виды автомобильного топлива. Однако уже напрашивается вполне очевидный вывод: каким бы достоинствами ни обладали те или иные варианты, их судьба определяется конкурентоспособностью по сравнению с Его величеством — бензином, а также дороговизной внедрения — ценой новых автомобилей, переделки двигателя, строительства заправочной сети и т. д. Немаловажную роль играет также фактор безопасности. И надо заметить, что в нынешних условиях низких цен на нефть привлекательность любых альтернатив обычной бензоколонки резко упала.

10 идей альтернативного топлива для автомобиля — DRIVE2

1. Электричество. Еще буквально 10 лет назад автомобили с электрическими двигателями были если уж не чем-то из научной фантастики, то диковинкой точно. Их создавали в штучном экземпляре, показывали на различных авто-шоу и научных выставках. Сегодня «электрические» автомобили выпускаются серийно. Причём есть полностью «электрические» вроде Tesla, а есть гибриды, способные ездить и на бензине, и на электричестве — они вообще есть в модельном ряду чуть ли не у каждого более-менее крупного автопроизводителя.

2. Водород. В конце прошлого года Toyota объявила о запуске в серийное производство модели «Mirai», работающей исключительно на водороде. Конечно же, такому автомобилю требуются специальные заправочные станции, причём сам процесс заправки занимает всего несколько минут. А на полном баке автомобиль способен проехать 650 км. Энергия в уникальном двигателе автомобиля вырабатывается за счет реакции окисления водорода внутри электрохимического генератора, а вместо вредных выхлопов автомобиль производит чистую воду. Цена новинки в Японии составит около $60 тыс. При этом правительство страны объявило, что все покупатели экологичных седанов получат от государства субсидии в размере $17 тыс.

3. Растительное масло. Защитники окружающей среды пребывали в восторге от идеи использования машинного двигателя, работающего на растительном масле, еще с тех пор, когда идея была впервые предложена, а сейчас мы уже можем наблюдать скачок из теории в реальную практику! Поклонники компании Volkswagen теперь имеют возможность водить машину с чистой совестью благодаря совершенно новому двигателю, работающему на биодизельном топливе, которым оснащён новый «Жук».

4. Сжатый воздух. В воздухомобиле энергия запасается путём нагнетания сжатого воздуха в баллоны. Через систему распределения воздуха он попадает в пневмодвигатель, приводящий автомобиль в движение. Существующие на сегодняшний день пневмомобили — это либо экспериментальные образцы, либо специальные транспортные средства для эксплуатации в условиях, в которых использование других видов двигателей затруднено: например в цехах с большой пожаро- и взрывоопасностью. На данный момент несколько компаний занимаются исследованием и производством прототипов подобных автомобилей, выпуск их на рынок планируется в 2016 году.

5. Биоэтанол. По сути — обычный этиловый спирт, а приставку «био» получил потому, что производится из растительного сырья: кукурузы, сахарного тростника, сахарной свеклы, картофеля, батата или ячменя. 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. В 2007 году в Бразилии было продано 2 миллиона новых биотопливных автомобилей, что составляет 85,6% от рынка новых автомобилей Бразилии.

6. Биотопливо. По сути это то самое вещество, которое могло бы быть сожженным в печи или походном костре — дрова, опилки, щепа, кора, солома. Для автомобильных двигателей эти материалы формируются в специальные топливные гранулы. Внедорожник Bioracer, является одним из самых известных автомобилей, работающих на топливных гранулах. При загрузке от 1 кг до 2,5 кг древесных гранул (в зависимости от настраиваемых параметров аккумуляторов), двигатель выработает достаточно энергии для преодоления расстояния в 16 километров.

7. Жидкий азот. Как и водород, азот находится в изобилии в нашей атмосфере. Кроме того, как и водород, автомобили под питанием азота делают гораздо меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо. Но, в то время как водород используется в топливных элементах автомобилей, а также двигателях внутреннего сгорания, автомобили на жидком азоте требуют совсем другой тип двигателя в целом. Типичный бензиновый или дизельный двигатель использует горение, чтобы заставить двигаться поршни, двигатель на жидком азоте использует расширение азота для питания энергетических турбин.

8. Солнечная энергия. Солнечный автомобиль является по сути обычным электромобилем с питанием от солнечной энергии, получаемой от солнечных батарей на автомобиле. Однако, солнечные батареи не могут в настоящее время быть использованы для прямого единоличного питания двигателя машины из-за недостаточности мощности, но они могут быть использованы для расширения диапазона питания и экономии электроэнергии от аккумуляторов таких электромобилей.

9. Водоросли. Биотопливо, полученное из водорослей, называют биотопливом третьего поколения — это относительно новый вид альтернативного топлива. По сути принцип работы двигателя на водорослях основывается на гниении этих водорослей, в результате которого выделяется метан, который используется в качестве основного топлива для приведения в движение машины. В США рассчитали, что примерно 200 гектаров прудов, в которых будет выращиваться определённый вид водорослей, который лучше всего подходит для питания автомобилей, могут обеспечить таким топливом до 5% всех автомобилей страны. Тем не менее, в Соединённых же Штатах эта технология не прижилась из-за сравнительно более низкой стоимости нефти и высоких требований таких водорослей к росту (высокая температура и определённая окружающая среда).

10. Мускульная сила человека. О да, это самый неэффективный и попросту не имеющий права на жизнь вид альтернативного топлива! Тем не менее, в очень небольших количествах транспортных средств, спрос на которые стремительно уменьшается, используется человеческая сила, чтобы улучшить показатели экономичности аккумуляторов, которые являются основным источником приведения в движение автомобиля. Два таких коммерческих авто, увидевших недолгий «свет», стали Sinclair C5 и Twike.

Источник http://auto21rus.ru/raznoe/alternativnoe-toplivo-dlya-avtomobilej.html

Источник http://press.ocenin.ru/alternativnye-vidy-topliv/

Источник http://cial-auto.ru/stati/alternativnoe-toplivo-dlya-avtomobilej.html

Обойдёмся без нефти: альтернативные виды топлива. Альтернативное топливо для автомобилей

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Современность

Электричество

Спирт

Будущее

Водород

Экзотика

Прощай, нефть?

Альтернативные виды топлива для автомобилей

Газомоторное топливо

Электроэнергия

Водород как альтернативное топливо

Биодизельное топливо

Спирты (метанол и этанол)

Резюме

Альтернативное топливо для автомобилей

Альтернативные виды топлив для автомобильных двигателей — Мегаобучалка

Альтернативное топливо

Альтернативные виды топлива: чем заменить бензин

Альтернативные виды топлива — другие варианты

Похожие новости

Тест-драйв

Альтернативные виды топлива

Альтернативные виды топлива

Биоэтанол

Изготовление из сахара и крахмала

Изготовление из лигноцеллюлозы

Метанол

Сжатый природный газ

Сжиженный нефтяной газ

Водород

Хранение водорода

Применение в автомобилях водорода

Биодизель

Стандарты для биодизеля

Применение в автомобилях биодизеля

Рапсовое масло

Парафиновое дизельное топливо

Процесс Фишера-Тропша

Альтернативное топливо для автомобилей

Альтернативные виды топлива для современных автомобилей

Газомоторное топливо

Электроэнергия

Водород

Биодизельное топливо

Спирты

Альтернативное топливо: надежды и разочарования

На голубом газу

На расщепленной воде

Залить в бак или выпить?

На дровах

Заправка-розетка

И немного экзотики

10 идей альтернативного топлива для автомобиля — DRIVE2

Похожие записи: