Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

Содержание

10 идей альтернативного топлива для автомобиля — DRIVE2

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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».

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

4. Сжатый воздух. В воздухомобиле энергия запасается путём нагнетания сжатого воздуха в баллоны. Через систему распределения воздуха он попадает в пневмодвигатель, приво

www.drive2.ru

Альтернативные виды топлива как мера экономии и защиты экосистемы

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

В связи с развитием транспортного рынка, число автомобилей на Земле неуклонно растёт. Статистика зафиксировала, что уже в 2009 году количество авто во всём мире составило 980 миллионов.

Спустя год мировое производство легкового транспорта увеличилось на 3,6%. Так что сегодня на планете насчитывается более миллиарда автомобилей, работающих на бензине. По средним подсчётам, на обеспечение каждого из них уходит 440 000 литров бензинового топлива в год. Если так пойдёт и дальше, природа скоро не сможет обеспечивать человечество необходимым количеством нефти. Вот почему люди ищут и изобретают новые виды топлива для легковых машин.

Некоторые варианты всё ещё находятся на стадии разработки, однако большая часть топливных альтернатив уже сегодня выходит в свет.

Электричество и солнечная энергия

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля
Ещё в ХХ веке нашлась недорогая и экологически безвредная альтернатива бензину, которая и по сей день конкурирует с нефтяным топливом. Речь идёт об электрической энергии.

Транспортные средства, оснащённые электрическим мотором, появились раньше, чем машины с двигателем внутреннего сгорания. Описание первых опытов по созданию действующего электромобиля датируется 1830–1840 годами. Показатели спидометров и качественные характеристики из года в год росли, и уже в 1899 году электромобиль поставил новый скоростной рекорд – 100 км/ч.

Существует несколько вариантов устройства электромобиля. Различия состоят в конструкции мотора и способе получения энергии:

  1. Аккумулятор.Автомобиль оснащён аккумулятором, запасающим электроэнергию. Батарея питается от стационарной сети.
  2. Солнечные батареи.Фотоэлементы «усваивают» энергию солнца, превращая её в электрическую.
  3. Топливные элементы (ТЭ).ТЭ осуществляют переход энергии топлива в электроэнергию вне процесса горения. В качестве топлива выступает водород.
  4. Комбинированный.В такой конструкции предусмотрено одновременное использование аккумуляторных батарей и ТЭ.

Таким образом, электричество – мощный источник энергии, заменивший горючие топливные смеси.

Водород

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

Водород – топливо будущего, которое обладает хорошими характеристиками. Автомобиль с полным баком этого сырья способен проезжать до 660 км без дозаправки. В ходе реакции окисления водорода внутри специального генератора выделяется мощная энергия, применяемая в автомобиле как альтернативный источник питания. Водород экологичен: конечным продуктом, вместо вредных выхлопов, является чистая вода.

Водород – успешный пример альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания.

В развитых странах мира (например, в Японии) на «водородные» автомобили государство выплачивает субсидии. Таким образом, этот транспорт становится доступнее для народа.

Биотопливо

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

Вести о новейших разработках в сфере энергетики быстро проникают в народ, а потому большое количество современных людей знает, что такое биотопливо и для чего оно используется.

Биологическое топливо производится из биомассы, запасы которой в мире постоянно возобновляются. Всё производимое топливо делится на такие категории:

  • твёрдое;
  • жидкое;
  • газообразное.

Твёрдое

Топливо имеет вид брикетов и пеллет. Для их производства используются отходы древесной промышленности: опилки, кора, щепки, мелкие сучья и ветки. В ход идут сено, торф и бумага. С помощью пресса предварительно измельчённым ингредиентам придаётся форма цилиндрических гранул (пеллет) или целых брусков. В самом автомобиле твёрдое биотопливо преобразуется в газ посредством газогенератора.

Жидкое

Жидкое биотопливо подразделяется на такие виды:

  1. Биоэтанол.Производится в процессе спиртового брожения ингредиентов, содержащих крахмал или сахар (иногда целлюлозу). Это альтернативное топливо уже сегодня стало лидером продаж и активно используется автолюбителями. Биоэтанол улучшает качество работы мотора, увеличивает его мощность, не способствует образованию нагара и копоти. Двигатель также не перегревается и не забивается отходами. В качестве топлива для ДВС может использоваться лишь смесь этанола с бензином.
  2. Биодизель.Его производство базируется на использовании органических масел. В Европе и Японии активно ведутся разработки авто, способного ездить на отработанном масле из фастфуд-ресторанов. Современные ДВС уже адаптированы под потребление этого вида топлива.Биодизель нового поколения производится из зелёных водорослей, при гниении которых выделяется метансодержащий газ. Однако эти водные растения привередливы в уходе, поэтому проект пока невозможно реализовать в глобальных масштабах – это нерентабельно.
  3. Биобутанол.По свойствам и технологии производства схож с биоэтанолом, хотя пока не так популярен.
  4. Биометанол.Редко играет роль топлива для автотранспорта, и его технология производства требует серьёзных доработок.

Основой жидкого биотоплива являются компоненты растительного происхождения, поэтому оно не наносит ущерба природе и не портит качественные характеристики машины.

Газообразное

Газообразное биотопливо для автомобилей получают в результате метанового брожения биомассы:

  • отходов жизнедеятельности человека и животных;
  • соломы, силоса;
  • опавшей листвы;
  • водорослей;
  • отходов сельхоз промышленности;
  • бытового мусора.

При использовании этого топлива исключена детонация, поэтому срок службы двигателя увеличивается.

Делаем биотопливо своими руками


Автолюбителям будет полезно узнать, как сделать биотопливо самостоятельно. Для этих целей необходимо найти ингредиенты и построить соответствующее оборудование.

Чтобы приготовить биотопливо в домашних условиях, понадобится большое количество биомассы:

  • отходы жизнедеятельности человека или животных;
  • сельскохозяйственные отходы (ботва растений, очистки) и мусор.

Обратите внимание: подойдёт любая органика растительного и животного происхождения.

Второй этап: собрать биогазовую установку для производства биотоплива. Самый примитивный аппарат схематически включает такие составляющие:

  • вместительный отсек для ингредиентов;
  • непосредственно реактор;
  • трубопровод и конечная ёмкость для отбора газа;
  • второй трубопровод для вывода сгнившего сырья.

Данная установка не требует принудительного подогрева, все процессы происходят без вмешательства человека. Расположение этой установки на участке занимает много места, поэтому в условиях города создавать биотопливо не получится. Для этого подойдут дача или собственный дом.

Можно приобрести профессиональную биогазовую установку, но стоит она недёшево.

В результате процессов брожения биомассы продуцируется газ, в составе которого:

  • Н₂;
  • метан;
  • азот;
  • сероводород;
  • СО₂.

Этот газ представляет собой мощное альтернативное топливо для автомобилей. При его использовании не происходит загрязнения атмосферы.

Таким образом, вполне реально приготовить биотопливо в домашних условиях. А стоит ли это делать – каждый определяет для себя самостоятельно.

Обратите внимание: для получения биодизеля профессионалы используют органические масла и щёлочи, однако эта рецептура сложнее, а ход работы требует постоянного контроля. Вдобавок работа со щелочами (или спиртосодержащими веществами) опасна для человека и его окружения. Поэтому осуществлять производство биотоплива на собственном участке таким образом не рекомендуется.

Экзотика

Как возможные источники автомобильного топлива рассматриваются:
Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

  1. Сжатый воздух.Налицо одни преимущества – воздух общедоступен, а машина, работающая на таком топливе, не производит вредных выбросов в атмосферу.
  2. Шоколад.Машина, работающая на шоколаде, уже изобретена. Её работоспособность доказана, однако преимущества и недостатки сладкого топлива не изучены. Ясно одно: применять этот продукт в целях заправки автомобиля не рентабельно.
  3. Использованные подгузники.Принцип их применения тот же, что у биотоплива. Сырьё перегнивает, продуцируя необходимый газ.
  4. Животные.Мёртвые животные – органика в чистом виде. Идея очень экстравагантная, однако эта мера позволит раздобыть дешёвое топливо и очистить улицы городов от трупов бесхозных кошек/собак.

Данные альтернативные виды топлива всё ещё представлены лишь на бумаге. Многие проекты подкрепляются опытными образцами. Изобретатели-новаторы не отступают и работают над внедрением своих идей в сферу транспортной промышленности.

Заключение

Специалисты в области энергетики уверены, что бензин – пережиток прошлого и на нём «далеко не уедешь». Скачок в развитии науки и техники дал человеку возможность открывать и использовать альтернативные виды топлива, более безопасные и дешёвые. Основными требованиями к альтернативным видам топлива являются экологичность, доступность и рентабельность. Солнечный свет, водород, органика – это топливо будущего, на котором, возможно, уже скоро будут работать все автомобили.

'; blockSettingArray[0]["setting_type"] = 6; blockSettingArray[0]["elementPlace"] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1]["minSymbols"] = 0; blockSettingArray[1]["minHeaders"] = 0; blockSettingArray[1]["text"] = '

'; blockSettingArray[1]["setting_type"] = 6; blockSettingArray[1]["elementPlace"] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3]["minSymbols"] = 1000; blockSettingArray[3]["minHeaders"] = 0; blockSettingArray[3]["text"] = '

ekoenergia.ru

Альтернативные виды топлива для 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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиляВыбор 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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

drivertip.ru

Китай начал развивать новый вид топлива, и это не электричество или нефть

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

Не так давно китайские власти создали настоящий инвестиционный бум в машины на электродвигателях. Этого коммунистам из Поднебесной оказалось мало и теперь они надеются поддержать (и это ни какая-то шутка) еще одно направления, а именно автомобили на водородных двигателях. По данным представителей британских СМИ, верхушка Китая уверена в том, что водород является перспективнейшим видом горючего для автомобилей. В первую очередь речь идет о машинах, которые будут использоваться в международных перевозках, на работах в экстремальных условиях и малолюдных районах.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

Решение о поддержке водородных авто было принято после того, как премьер-министр КНР Ли Кэцян посетил в 2018 году Японию. Там он смог поближе познакомиться с творением кампании Toyota – водородной машиной Mirai. Политика впечатлило, что заправка столь технологичного средства занимает всего 3-4 минуты, после чего машина способна пройти до 650 км пути. Именно после такой «дегустации» в Поднебесной была сформирована своя команда специалистов по водородным агрегатам.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

Стоит пояснить, что водородные автомобили действительно обладают рядом неоценимых преимуществ на фоне электрокаров. Так, литий-ионные батареи слишком сложно (и затратное) утилизировать. Более того, электрический заряд невозможно удерживать действительно долгое время. Электрокары не способны проезжать большие дистанции, а их зарядка занимает достаточно продолжительное время.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

В Китае уже давно решили для себя, что бензиновые двигатели – это тупиковая ветвь эволюции автомобилей. Согласно последним планам к 2020 году в КНР должно быть не менее 5 тысяч водородных авто. К 2025 – более 25 тысяч. К 2030 году – не менее одного миллиона. Совершенно очевидно, что Китай намерен не просто штамповать моторы и кузова, но также нацелен на создание необходимой развитой инфраструктуры. Все это нужно для того, чтобы в ближайшие десятилетия полностью отказаться от нефти.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

Хочется узнать еще больше всего интересного? Как насчет того, чтобы прочесть про первый в мире «чистый» корабль-катамаран на водороде отправился в кругосветное путешествие.

2drive.ru

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.

Источник: http://alternativenergy.ru/energiya/953-vidy-alternativnogo-topliva.html

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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.

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

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. Степанов
Материалы IV международной научно-практической конференции
КЛИМАТ, ЭКОЛОГИЯ, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ЕВРАЗИИ

altenergiya.ru

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВ | sibac.info

В последние годы все острее стоит проблема, связанная с добычей и переработкой нефти и газа. Эти ресурсы не только оказывают негативное и необратимое влияние на экологию, но также являются ограниченными. Рано или поздно человечеству придется искать им замену. В настоящее время уже есть наработки и многие из них находятся на дороге к созданию.

Одним из самых безопасных видов топлива является водород. Используется для выработки электроэнергии, которая затем используется для питания электродвигателя. Вместо вредных выбросов CO2, которые производит бензин, водородные автомобили производят только водяной пар. Тем не менее, водородные автомобили пока не получили широкого распространения, потому что сегодня нет необходимой инфраструктуры водородных заправочных станций.

Этанол также является одним из наиболее распространённых видов альтернативного топлива. Его добавляют в бензин, чтобы сократить вредные выбросы. И возможно, в скором времени, создадут двигатель, работающий только на этаноле.

Сжиженный природный газ – это газ низкого давления, но дающий большую энергии. Не совсем экологически чистый продукт, но при его использовании все же меньше вредных выбросов.

Сжатый природный газ, как и три предыдущих вида альтернативных топлив, является экологически чистым, так как дает меньше выбросов СО2, но имеет один большой минус – громоздкость, то есть занимает большое пространство в машине из-за малой сжимаемости.

Двигатель на сжатом воздухе использует расширение сжатого воздуха, поступающего из трубки высокого давления для привода поршней двигателя. Однако, электродвигатели тоже присутствуют для сжатия воздуха, только потом отправляя его в трубки высокого давления автомобиля. Автомобили на сжатом воздухе потребляют гораздо меньше энергии, чем электромобили.

Жидкий азот является еще одной альтернативой продуктам нефтепереработки. Огромным плюсом является то, что азот, как и водород находится в достатке в атмосфере. Автомобили под питанием азота делают гораздо меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо. Однако, требуется совсем другой тип двигателя и, следовательно, новые заправочные станции.

Солнечная энергия тоже может быть использована человеком для сохранения экологии, но только в будущем, потому что солнечные батареи не могут в настоящее время быть использованы для прямого питания двигателя машины из-за недостаточности мощности.

Диметиловый эфир (ДМЭ) является перспективным видом альтернативного топлива в дизельных двигателях, бензиновых двигателях и газовых турбинах, благодаря своему высокому цетановому числу, которое составляет 55 единиц по сравнению с 40-53 единицами у дизельного топлива. При этом, совсем небольшие изменения необходимы для преобразования двигателя. Уже сейчас это вид топлива использует автоконцерн Volvo.

В качестве альтернативного вида топлива можно использовать аммиак. Двигатели, работающие на аммиачном газе, использовались ещё во время Второй мировой войны для приведения в движение автобусов в Бельгии. Но сейчас этим видом топлива не спешат пользоваться из-за высокой токсичности.

Водяной пар. Использование его в качестве топлива будет напоминать паровой автомобиль, который имеет паровой двигатель, и он также фактически работает на других видах топлива, которые и образуют этот самый водяной пар. В качестве топлива используются этанол, уголь и даже дерево. Топливо сжигается в котле, а тепло преобразует воду в пар. Когда вода превращается в пар, она расширяется. Расширение создает давление, которое толкает поршни, которые, в свою очередь, заставляют карданный вал вращаться. Однако, чтобы привести в движение такое авто, нужно время, так как у паровых автомобилей большая пауза между началом работы и началом движения.

Биотопливо – один из видов альтернативного топлива, производимый из сырья растительного или животного происхождения. Первыми начали использовать сельскохозяйственные культуры с высоким содержанием жиров, крахмала, сахаров. Растительные жиры хорошо перерабатываются в биодизель. Растительные крахмалы и сахара перерабатываются в этанол. Однако такое сырьё оказалось крайне неудобным: помимо затратного землепользования с истощением почв и высокими потребностями в обработке почв, удобрениях и пестицидах его изъятие с рынка прямо влияет на цену пищевых продуктов. Такое сырьё относят к первому поколению.

Решить эти проблемы призваны биотоплива второго поколения. Главное их отличие в том, что сырьем для их производства служит биомасса, то есть разного рода отходы: остаточные непищевые части растений (стебли, листья, шелуха), древесная стружка, солома, кожура и мякоть от прессовки фруктов, навоз. Одним из представителей биотоплива второго поколения является биогаз. Также из биомассы можно получать этанол и дизель.

Биотопливо третьего поколения вырабатывается из водорослей, но до его практического применения пока еще далеко. Водоросли можно выращивать на землях и в водоемах, непригодных для сельского хозяйства. Также для их выращивания могут использоваться и закрытые фитобиореакторы. По мере роста водоросли накапливают жиры и биомасла, имеющие молекулярную структуру, аналогичную традиционной нефти. Растущие водоросли потребляют углекислый газ, обеспечивая снижение объемов парниковых газов в атмосфере. 

Таблица 1

Сравнение альтернативных видов топлива

Вид топлива

Плюсы

Минусы

Оценка экологичности

Стоимость по сравнению с бензином или дизелем

Водород

Экологичность

Высокая температура горения, отсутствие инфраструктуры

Высокая

Высокая

Этанол

Хорошая возгораемость

Сложность в использовании зимой, удорожание сельхозпродуктов

Средняя

Низкая

Сжиженный природный газ

Экологичен

Трудность транспортировки, высокое давление

Средняя

Умеренно низкая

Сжатый природный газ

Высокий КПД, нетоксичность, экономичность

Самая низкая сжимаемость при охлаждении

Средняя

Умеренно низкая

Сжатый воздух

Лучшая экономичность по сравнению с электромобилем

Низкая эффективность

Высокая

Низкая

Жидкий азот

Экологичность, полная замена двигателя

Отсутствие инфраструктуры

Высокая

Аналогичная

Солнечная энергия

Практически нулевая стоимость, экологичность

Большая площадь для потребления энергии батареей

Высокая

Низкая

ДМЭ

Высокое цетановое число, экологичность

__

Умеренно высокая

Аналогичная

Аммиак

Экологичность

Небольшая энергопроизводительность, высокая токсичность

Средняя

Аналогичная

Водяной пар

Экологичность

Долгий процесс приведения в движение автомобиля, дороговизна использования, низкая эффективность

Высокая

Высокая

Биотопливо

Высокая экологичность

Определенные условия для выращивания, удорожание сельхозпродуктов

Высокая

Умеренно высокая

 

В заключении хочется сказать, что перечисленные альтернативные нефти и газу виды топлив являются экологически намного чище. И пусть даже требуются новые двигатели, новые заправочные станции – это того стоит, ведь от чистоты нашей планеты зависит будущее человечества.

 

Список литературы

  1. Кириллов Н.Г. Сжиженный природный газ – универсальный энергоноситель XXI века: новые технологии производства. //Индустрия, №3 (29), 2002. – стр. 113- 118
  2. Ягафарова Г.Г., Насырова Л.А., Шаимова А.М., Фасхутдинов Р.Р.Альтернативные источники топлива – перспективный способ энергосбережения//Нефтегазовое дело. – 2006. - № 6. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://ogbus.ru/authors/Yagafarova/Yagafarova_1.pdf (дата обращения: 30.11.2016)

sibac.info

Альтернативные виды топлива | Автомобильный справочник

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

 

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.

 

Содержание

 

 

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.

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)» ).

 

 

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

 

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.

 

 

Гидрирогенизация растительных масел

 

Парафиновое дизельное топливо может быть получено гидрогенизацией жиров и масел. В отличие от трансэстерификации в биоди­зель, при преобразовании газа, содержащего водород, предъявляются меньшие требова­ния к происхождению и качеству исходных материалов. Результатом гидрогенизации является крекинг жиров и масел, во время которого также удаляются все атомы кисло­рода и ненасыщенные связи. Длинноцепные парафины получают из жирных кислот, гли­церин преобразуется в пропан и кислород соединяется с водой. Поскольку парафины получают из биомассы, они упоминаются как биопарафины. Производство биопарафинов может быть осуществлено на отдельных за­водах или даже объединено в существующие процессы нефтеперегонного завода.

Гидрогенизация растительных масел раз­вивается все более и более как существенная альтернатива производству биодизеля.

Процесс COD

 

Третий способ получения парафинов, со­стоящий в преобразовании олефинов в со­ответствии с процессом COD (преобразова­ние олефинов в продукты перегонки), часто применяется только как последующий шаг к предыдущим процессам нефтеперегонного завода. В этом случае продукты олефиновых фракций преобразуются олигомеризацией и гидрогенизацией в парафины.

Независимо от типа производства, созданы парафиновые смеси углеводородов с по­добными химическими составами и превосходными характеристиками двигателя. Топливо, свободное от серы и ароматиков, имеет высокое цетановое число. Однако, плотность — меньше нижней границы пре­дельных значений, определенных стандартом EN 590. Требования к парафиновым дизель­ным топливам разработаны группой экспер­тов Европейского комитета по стандартиза­ции (CEN) и изданы в виде спецификации CWA 15940 (2009), табл. «Характеристики парафиновых дизельных топлив в соответствии со спецификацией CWA 15940 (действующей с февраля 2009)». Для того чтобы достигнуть данного уровня качества, к трем описанным выше производственным процессам прилагается дополнительный шаг изомеризации, особенно для получения необходимой термостойкости.

 

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

 

Парафиновые углеводороды идеально подошли для маркетинга в качестве компо­нентов смеси в дизельных топливах Premium. Кроме того, дизельные топлива, которые не в состоянии достигнуть предельных зна­чений, установленных в стандарте EN 590, могут быть улучшены добавлением GtL до такой степени, что они соответствуют стан­дарту. Использование чистого парафинового топлива оправдано, прежде всего, в местах скопления населения, чтобы, тем самым, способствовать уменьшению загрязнения воздуха на локальном уровне.

Таблица «Свойства жидкого топлива и углеводородов»

 

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

 

 

Таблица «Свойства газообразного топлива и углеводородов»

 

Новый вид топлива – 10 идей альтернативного топлива для автомобиля

 

В следующей статье я расскажу о тормозных жидкостях и антифризах.

 

Рекомендую еще почитать:

press.ocenin.ru

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *