Дорогам России - Безопасное Движение!

Альтернативные виды топлива

 

 

Вы можете задать интересующие вас вопросы по теме представленной статьи, оставив свой комментарий внизу страницы.

Вам ответит заместитель генерального директора автошколы «Мустанг» по учебной работе

Преподаватель высшей школы, кандидат технических наук

Кузнецов Юрий Александрович

 

Альтернативные виды топлива

Обеспеченность страны энергоресурсами напрямую влияет на ее экономическое развитие. Самым  востребованным энергоресурсом в настоящее время является нефть.  Наиболее ярко выражена нефтяная зависимость транспортного комплекса.

Сейчас за один день нефти сжигается столько, сколько природа с помощью солнечной энергии способна выработать за тысячу лет. По прогнозам ученых запасов нефти в мире осталось немного. В начале 2005 года специальная комиссия представила Министерству Энергетики США отчет, прогнозирующий сроки наступления пикового уровня добычи нефти. Согласно самому пессимистичному сценарию, дата «конца эры нефти» приходилась на 2006 год.

Сложившаяся ситуация не является тайной. Научно-исследовательские организации многих стран мира ищут адекватную замену топливу, получаемому при переработке нефти. Задача достаточно сложна, и единого решения до сих пор нет, хотя автомобили, работающие на альтернативных видах топлива, производили и успешно эксплуатировали не только в нынешнем веке, но и в XX, и даже в XIX веке. Первая в мире газовая самобеглая повозка «Гиппомобиль» была создана Жаном-Этьеном Ленуаром еще в 1862. В нашей стране в 1930-х годах выпуска­ли газогене­раторные автомобили, кото­рые «топили»... березовыми чурками, торфом или углем. Дрова термически разлага­лись при относительно низ­кой температуре, превраща­ясь в газ, который сгорал в цилиндрах двигателя.

Несмотря на долгую историю освоения различных заменителей бензина и «солярки», единая классификация альтернативных видов топлива пока не принята. Для облегчения восприятия излагаемого материала и на основании всестороннего анализа существующих разработок в этой области мы предлагаем следующую классификацию основных видов альтернативного топлива (рис.1).

 

 

Рис. 1. Классификация альтернативных видов топлива

Наибольшее распространение в качестве альтернативного топлива, особенно в нашей стране, получил природный газ: метан (болотный, рудничный, шахтный газ) и пропан-бутан (нефтяной, попутный газ). Природный газ в качестве моторного топлива применяется в компримированном (сжатом до 200 атмосфер) или сжиженном (охлажденном до -1600С) состоянии. Наиболее перспективным и безопасным является использование сжиженного газа. В Европейских странах этот вид топлива называют LPG (Liquefied petroleum gas - сжиженный бензиновый газ). Однако, пропан-бутан получают при переработке нефти, поэтому его запасы также ограничены и рассчитывать на этот вид топлива в случае нефтяного кризиса не приходится. Метан, кроме традиционной добычи, можно получать при переработке органических отходов (биогаз),  то есть из возобновляемых источников. Природный газ обладает меньшей по сравнению с бензином токсичностью выхлопа и не требует серьезных изменений конструкции автомобиля.

Этанол (этиловый спирт) более известен как сырье для производства алкогольных напитков. Этанол в качестве топлива для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания еще в 1876 году применял немецкий изобретатель Николаус Отто. Биоэтанол – это обезвоженный этиловый спирт, изготовленный из биологически возобновляемого сырья. Основные способы его получения: сбраживание пищевого сырья (переработка содержащегося в сырье сахара в спирт при помощи дрожжей), гидролиз растительного сырья и гидратация этилена (синтетический спирт). Биоэтанол как автомобильное топливо можно использовать либо в чистом виде, либо в смеси с бензином. Такая смесь называется газохол (gasohol). Смешивая биоэтанол и бензин в определенных пропорциях, получают топливо марок Е85 (85% биоэтанола и 15% бензина) и Е10 (10% биоэтанола и 90% бензина). Бразилия после нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол - в стране более 7 млн. автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн. газохолом. США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется в чистом виде в 21 штате, а газохол составляет 10% топливного рынка США и применяется более чем в 100 млн. двигателей. Запасы сырья для получения биоэтанола практически не ограничены, но процесс его производства дорогостоящ. Кроме того, переработка растительного сырья (кукуруза, сахарный тростник и т.д.) при производстве топлива для автомобилей уже сейчас вызывает значительный рост цен на продукты питания. Человек становится перед выбором – есть самому или «кормить» свою машину.

Метанол (метиловый, древесный спирт) из-за высокого октанового числа и низкой пожароопасности получил распространение на гоночных автомобилях. Метанол может использоваться в чистом виде, смешиваться с бензином (М85 – 85% метанола, 15% бензина), и служить основой для производства диметилэфира и эфирной добавки - метилтретбутилового эфира. На сегодняшний день в мире потребление диметилэфира составляет около 150 тыс. тонн в год, а метилтретбутиловый эфир в настоящее время замещает в США большее количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе взятые.

Электроэнергию, как энергоноситель для автомобиля получают или в топливных элементах в процессе реакции водорода и кислорода, или из аккумуляторных батарей. Электроэнергия кардинально решает проблему токсичности отработавших газов, но производство электромобилей очень дорого и в настоящее время они не могут обеспечить достаточного запаса хода. Вместе с тем, работы по созданию гибридных автомобилей, работающих с использованием электричества, приобретают все большее распространение. Сегодня существуют две принципиальные схемы работы гибридных установок: параллельная (parallel) и последовательная (series). При первой колеса приводит и бензиновый мотор (или дизель), и электродвигатель. В другом гибриде двигатель внутреннего сгорания работает лишь на зарядку батарей, а колеса вращает электромотор.

Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым.

Топливо серии Р представляет собой смесь этанола, газоконденсатной жидкости и метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Топливо серии Р имеет высокое октановое число и может использоваться в автомобилях с универсальной топливной системой как в чистом виде, так и в смеси с бензином в любом соотношении.

Биодизельное топливо – это альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров. В зависимости от технологии его производства биодизельное топливо можно разделить на  три основных вида: Синфьюэл (Synfuel), Санфьюэл (Sunfuel), и Биотролл (Biotroll). Синфьюэл получают путем специальной обработки природного газа, Санфьюэл – перегонкой при температуре 16000С любых органических соединений (ил, опилки, уголь, трава, старые лекарства, ин­сектициды, боевые отравля­ющие вещества) с последующей обработкой. Биотролл – синтетическое горючее. Биодизельное топливо имеет неограниченные запасы сырья, меньшее количество вредных веществ в отработавших газах и позволяет получить требуемые характеристики топлива. В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным. Компания «ЛУКойл» построила в Рос­сии завод по производству «биодизеля».

Однако из всех альтернативных возобновляемых источников энергии наилучшие перспективы имеет водород. Этот газ можно получать буквально из всего: из природного газа, океанской воды, биомассы, воздуха. Водород можно сжигать в двигателе внутреннего сгорания или получать из него электричество в топливных элементах. Водород обладает намного более широким, по сравнению с бензином, диапазоном пропорций смешивания его с воздухом, при которых ещё возможен поджиг смеси. Сгорает водород полнее, даже вблизи стенок цилиндра, где в бензиновых двигателях обычно остаётся несгоревшая рабочая смесь. Перевод на водород обычных двигателей внутреннего сгорания не только делает их чистыми, но и повышает термический КПД и улучшает гибкость работы. В сентябре 2002 г. ЕС принял долгосрочную (50 лет) программу перехода к "интегрированной водородной экономике" в масштабах всей Европы. А в США активно изучают возможности использования технологии водородных топливных ячеек для энергопитания военной бронетехники.

В обозримом будущем запасов нефти на планете не станет  хватать для обеспечения нужд человечества. И тогда единственным доступным источником энергии для автомобильной техники станут альтернативные виды топлива. Процессы поиска оптимально подходящих для автомобилей источников энергии и разработки конструкции транспортных средств под новые виды топлива крайне долог и дорогостоящ. Чтобы оказаться готовыми к истощению нефтяных запасов, уже сегодня следует заниматься изучением альтернативных видов топлив для автомобильной техники.

 


Категория: Перспективные направления | Популярность: 29142 | Оценка: 2.8

Добавить комментарийКомментарии:

  • 26.05.2014г 11:13:58 Комментарий Алексей
    Применение сжиженного природного газа - это уже альтернативный вид топлива, в отличии от нефти, метан ре генерируемый продукт.
    Ответить
  • 21.04.2014г 09:09:57 Комментарий Леонид21
    Тоже интересная статейка про альтернативные виды топлива - почитайте http://wiki.blamper.ru/wiki/dvigatel/bioetanol-3534
    Ответить