Влияние содержащего этанол бензина на двигатель — Компания «Лакор»
Вам необходимо знать
Существует большая путаница относительно влияния топлива с содержанием этанола на двигатели морского назначения и на средства поддержания топлива в хорошем состоянии.
По мнению Брайана Клюге, директора отдела комплектующих компании Mercury Marine, качество всех марок бензина, с добавлением этанола или без него, со временем ухудшается (деградирует) из-за испарения, присутствия воды и окисления. Однако этанол может привести к усугублению этой деградации бензина.
Разделение фаз
Бензин E10 (топливо с содержанием этанола до 10 процентов) подвержен процессу разделения фаз, хотя это возникает только при редких условиях. Чистый бензин не обладает способностью поглощения воды, но топливо E10 при определенных условиях может содержать до 0.5 процента воды. Например, 20 галлонов E10 при температуре 60 градусов могут содержать до 12 унций воды. Эти 12 унций воды поглощаются этанолом и проходят по топливной системе без вреда для нее.
Способность поглощения воды фактически делает E10 лучшим топливом в идеальных условиях, хотя E0 в основном все еще является более предпочтительным.
Как только топливо достигает полной степени насыщения, в данном случае 12 унций воды, вода и спирт отделяются от бензина и вследствие своей плотности спускаются на дно топливного бака, оставляя верхний слой топлива лишенным этанола, который имеет более низкое октановое число, и тонкий нижний слой, который содержит агрессивную, коррозийную смесь воды и этанола.
Топливные продукты с определенными типами спиртов снижают скорость разделения на фазы, однако на рынке нет продукта – независимо от того, что заявляют производители – который может полностью предотвратить разделение на фазы. Равно как и не существует продукта, который может рекомбинировать, воссоединить разделенные на фазы слои.
E10 присутствует на рынке уже не одно десятилетие, и некоторые географические регионы, особенно на Среднем Западе, больше не предлагают чистый бензин в качестве топлива.
Современные двигатели морского исполнения разработаны и изготовлены для заправки как топливом марки E10, так и чистым бензином.
Переход от чистого бензина на топливо E10
Большинство проблем, связанных с E10, возникают при переходе с чистого бензина на E10 или во время сезонного хранения. Проблемы могут возникать в регионах США, где E10 вводится в практику, например, на Восточном побережье и Юго-востоке. Топливная система, в которой использовался только чистый бензин, будет иметь тонкий слой воды на дне топливного бака. Эта вода всасывается заборником топлива в очень малых количествах и проходит через топливную систему без вреда для нее. Обычно это капельки воды, которые вызывают замерзание топливной линии в холодную погоду.
Кроме того, со временем в баке будут образовываться отложения продуктов окисления и загрязнения, когда двигатель работает только на чистом бензине. Отложения образуются несмотря на то, что слой воды тонкий, но система двигателя будет оставаться стабильной.
Когда вы добавляете в топливный бак E10, вы тем самым добавляете в него новый растворитель. Этанол будет растворять некоторое количество отложений, которые со временем накопились, потенциально снижая стабильность работы двигателя.
“Кроме этого, при добавлении небольшого количества этанола вероятность разделения на фазы становится очень высокой,” — сказал Эд Альанак, менеджер отдела развития и планирования испытаний двигателей компании Mercury Marine. — «Этот спирт выделяется из топлива в находящуюся ниже воду, при этом воды в топливе будет слишком много, она не будет смешиваться с топливом, и вы получите слой воды и этанола.”«Этот слой может теперь быть достаточно толстым и глубоким в области, где находится сетчатый фильтр патрубка забора топлива (погруженный) в эту смесь воды,” — добавил он.
В результате патрубок забора топлива всасывает в двигатель смесь воды и этанола.
«Для бензинового двигателя это будет совсем неблагоприятным фактором,» — сказал Альанак.
Проблемы перехода можно ограничить с помощью простых указанных ниже процедур:
Сначала проверить систему на присутствие воды в топливном баке и осмотреть и проверить водоотделительный фильтр (на больших двигателях). Если обнаружена вода, из бака необходимо все насухо выкачать. Кроме того, проверить топливо в баке на прозрачность. Если топливо имеет молочный цвет, плавающие в нем частицы или испускает кислый запах, бак необходимо прочистить.
Качественное чистящее средство, такое как Mercury’s Quickleen Fuel Product, поможет растворить отложения. Первая полная заправка бака должна состоять только из топлива E10 для того, чтобы в баке находилось максимальное количество абсорбирующего воду этанола.
Необходимо всегда следить за фильтрами и их состоянием, при этом рекомендуется всегда иметь при себе дополнительные топливные фильтры на случай возникновения потенциальных проблем с забиванием фильтров.
Сезонное хранение
Сезонное хранение также вызывает проблемы.
Температура может в большой степени снизить способность этанола связывать воду. Помните те самые 20 галлонов топлива, которые смогли поглотить 12 унций воды при температуре 60 градусов? При температуре 20 градусов те же самые 20 галлонов могут поглотить восемь или девять унций воды, приблизительно две трети воды, которая могла бы быть поглощена при идеальных температурах.
Вода и этанол, которые были поглощены в теплую погоду, теперь разделяются и оседают на дно топливного бака. Во время хранения топливо может также окисляться (вступать в реакцию с кислородом в баке). Окисленное топливо будет издавать кислый запах и будет обесцвеченным. Оно также может иметь мелкие частицы смолы, которые содержатся в нем во взвешенном состоянии.
Окисленное топливо может забивать топливные фильтры, создавать отложения в топливной системе, особенно в инжекторах, и в целом отрицательно влиять на рабочие характеристики двигателя. После того, как топливо окислилось, его невозможно обратно восстановить и превратить в топливо, пригодное для использования.
Компания Mercury рекомендует ставить лодку на хранение с полным топливном баком для снижения количества воздуха, с которым может взаимодействовать топливо, и для снижения вероятности возникновения конденсации.
Компания Mercury также рекомендует добавлять качественный топливный стабилизатор, такой как Mercury’s QuickStor.
Некоторые помещения для хранения требуют, чтобы топливные баки во время сезонного хранения были пустыми. В большинстве случаев в этих помещениях имеются инструменты и насосное оборудование для откачки топлива из двигателя и линий.
Все марки бензина деградируют
Чистый бензин или бензин марки E10 будет со временем деградировать. При этом бензин требует особого внимания к своему состоянию и принятия мер по сохранению его качества, независимо от того, что используется в качестве топлива — чистый бензин или бензин с добавкой этанола.
“На рынке имеются три утвержденных законом типа продуктов, которые позволяют предотвратить связанные с топливом проблемы, независимо от типа бензина,” — сказал Клюге.
Он рекомендует использование следующих продуктов:
- Чистящие средства, которые добавляются к топливу для удаления отложений в топливном баке и двигателе и которые могут быть использованы для краткосрочной чистки или длительного техобслуживания.
- Стабилизаторы, которые помогают снизить темп деградации топлива и приобретения им кислого запаха и которые содержат коррозионные ингибиторы. Стабилизаторы часто используются во время сезонного хранения или тогда, когда топливо не будет потребляться в течение месяца или около этого.
- Средства для предотвращения замерзания, состоящие из спирта, соединяются с топливом в баке и снижают точку замерзания присутствующей воды. Для бензина, содержащего до 10 процентов этанола (E10), средства для предотвращения замерзания не требуются. За дополнительной информацией по топливу E10 и топливным присадкам обращаться на сайт компании Mercury Marine http:// www.mercurymarine.com/service-and-support/storage~ and-maintenance/faqs/outboards/?category=ethanol
Средства Mercury’s Quickleen, Quickare и Quickstor помогают замедлить влияние содержащего этанол бензина на двигатель!
Какими характеристиками обладает этанол?
Этанол – это окисленное углеводородное соединение, имеющее высокое октановое число и поэтому пригодное для увеличения уровня октана в неэтилированном бензине.
Организация EPA, агентство по защите окружающей среды, отвечающее за установление ряда требований и нормативов для всех используемых в США марок бензина, допускает использование этанола в бензине на уровне до 10 процентов в качестве повышающей октановое число добавки и меры обеспечения благоприятных характеристик чистого сгорания, которое способствует снижению выброса некоторых вредных веществ. Этанол гигроскопичен (т.е. поглощает воду), он легче и быстрее смешивается с водой, чем бензин. Он обладает отличной от бензина растворимостью, включая способность разрыхлять ржавчину и засорения, которые могут находиться в нетронутом, неразрушенном состоянии в топливной системе. Он может легче и быстрее удалять пластификаторы и смолы из определенных пластмассовых материалов, на которые только один, чистый, бензин повлиять не может. Разрыхленные засорения забивают фильтры и могут мешать работе двигателя. Кроме того, этанол является агрессивным, коррозионным агентом для некоторых металлов, особенно в сочетании с водой.
Хотя бензин не проводит хорошо электрический ток, этанол обладает значительной способностью проводить электрический ток и поэтому может провоцировать гальваническую коррозию.
Влияет ли этанол на мощность или экономию топлива?
Этанол имеет теплотворную способность, равную 76,000 британских тепловых единиц (BTU — БТУ) на один галлон, что приблизительно на 30 процентов меньше, чем теплотворная способность бензина [приблизительно 109,000 — 119,000 BTU/gal (БТУ/галлон)], бензин E10 должен давать несколько меньший пробег в милях, т.е. снижение приблизительно на 3 процента.
Топлива, содержащие более высокий уровень этанола, будут соответственно приводить к сокращению пробега в милях. Например, топлива марки E85 дают пробег в милях приблизительно на 30 процентов меньше, чем бензин.
Октановое число чистого этанола (крепости 200) равно приблизительно 100 и поэтому пригодно для повышения октанового числа бензина. В блендах E-10 присутствие этанола обеспечивает около 2.
5 – 3 процентов суммарного октанового числа. Влияние на мощность двигателя определяется результирующим октановым числом топлива с добавкой. В выборе марок топлива для правильной работы необходимо соблюдать осторожность и выбирать топлива с октановым числом, которое рекомендовано для конкретного двигателя, как указано в руководстве по работе, обслуживанию и гарантии (Operation, Maintenance & Warranty Manual).
Могут ли топлива с содержанием этанола влиять на работу традиционных 2-тактных карбюраторных подвесных лодочных моторов?
2-тактные подвесные лодочные моторы не должны испытывать совсем никакого снижения рабочих характеристик или испытывать лишь небольшое их снижение из-за бензиновых топлив, содержащих до 10 процентов этанола, когда моторы эксплуатируются по стандартам согласно рекомендациям компании Mercury. Когда бензин с этанолом используется в первый раз после перехода с топлива с метил-трет-бутиловом эфиром, бак должен быть полностью освобожден от воды перед заправкой бензина с этанолом.
В противном случае может возникнуть разделение на фазы, которое может вызвать забивание фильтра или повреждение двигателя. Вероятно, для владельца лодки лучше в первый раз заправлять топливные баки топливом с этанолом тогда, когда в баке низкий, но некритичный уровень топлива. Если бак чистый и в нем нет воды, не должно быть никаких трудностей. Если в баке присутствует вода, то частичная заправка топлива приведет к разделению на фазы быстрее, т.к. с меньшим содержанием этанола в баке требуется меньше воды для разделения на фазы. Важным фактором для владельцев лодок, с которым они должны считаться, является присутствие воды в баках их систем. Если двигатель выпуска 1990 года или ранее, то рекомендуется проводить частые осмотры и проверки всех узлов и деталей топливной системы для того. чтобы обнаружить любые признаки утечек, смягчения, затвердения, вздутия или коррозии. Если наблюдается любой признак утечки или ухудшения состояния, то перед дальнейшей работой необходимо заменить поврежденный узел или деталь.
Как этанол влияет на топливный бак из стекловолокна?
Стекловолоконные топливные баки, изготовленные до 1991 года, возможно, были несовместимы с бензином, содержащим этанол. Имеются свидетельства того, что в присутствии этанола некоторые смолы могут вытягиваться из стекловолокна и попадать в двигатель, где они могут вызвать серьезные повреждения. Если используется стекловолоконный бак более старой модификации, связаться с производителем и определить возможность безопасного использования бензина с этанолом в этом баке.
Подвержены ли старые топливные линии отказам и повреждению от топлива на основе этанола? А что происходит с прокладками?
В 1980-ые годы для использования в топливных системах разрабатывалось множество резиновых изделий и комплектующих, способных выдерживать воздействие топлива с содержанием этанола. Если имеются подозрения на то, что резиновые комплектующие и изделия в топливной системе выпущены именно в те годы или еще раньше, то перед использованием марок топлива с содержанием этанола, может быть, целесообразно заменить их более новыми изделиями, которые безопасны и выдерживают воздействие этанола.
Посоветоваться с производителем или часто осматривать и проверять эти узлы и детали топливной системы на признаки вздутия или ухудшения состояния и, если обнаружены проблемы, заменить.
В моем регионе этанол заменяет метил-трет-бутиловый эфир (MTBE). Что мне необходимо сделать?
Перед тем, как заливать бензин с этанолом в свой топливный бак, проконсультируйтесь с производителем вашей лодки на предмет необходимости принятия специальных мер предосторожности при использовании топлива, содержащего этанол. Проверьте свой топливный бак на присутствие в нем воды. Если обнаружите любое количество воды, удалите всю воду и полностью просушите бак. В качестве меры предосторожности советуем всегда иметь при себе дополнительные фильтры на случай, если во время работы на лодке фильтр засорится или будет забит.
Имеются ли присадки или добавки, которые могут предотвратить разделение на фазы?
Практически добавок, которые могут предотвратить разделение фаз, не существует.
Единственным практическим решением является одно – прежде всего не допускать накопления воды в баке.
Имеются ли добавки, которые при добавлении в топливный бак, позволяют снова смешать разделенную на фазы смесь?
Нет. Единственным способом, который позволяет избежать дальнейших проблем, является удаление воды, утилизация истощенного топлива, чистка бака; и затем необходимо начать с использования свежего обезвоженного топлива.
Есть ли простое решение проблемы конденсации воды в баке при применении этанола?
Лучше всего следить за тем, чтобы, когда двигатель не эксплуатируется, топливный бак был всегда полным. Это позволит уменьшить объем пустого пространства над уровнем топлива в баке и снизить приток воздуха в бак и отток воздуха из него при температурных колебаниях. Это приведет к уменьшению конденсации на внутренних стенках бака и ограничит воздействие влажности и конденсации на этанол в топливе.
1. ИСПАРЕНИЕ
Более легкие химические вещества в бензине испаряются в баках, имеющих средства вентиляции, тем самым оставляя после этого в баке более тяжелое топливо, которое не принесет вреда двигателю, но может вызвать проблемы с запуском холодного двигателя.
2. ПРИСУТСТВИЕ ВОДЫ
Вода от конденсации оседает и накапливается на дне бака под топливом. Эта вода может стать причиной коррозии и замерзания бензопроводных линий.
3. ОКИСЛЕНИЕ
Топливо вступает в реакцию с кислородом, образуя новые соединения. Окисление ведет к образованию осадка, смолы и кислотных отложений. Окисленный бензин будет иметь измененный цвет (обесцвечен), кислый запах, а также может содержать мелкие частицы смолистого вещества во взвешенном состоянии. Окисленное топливо может забить топливные фильтры, стать причиной образования отложений в топливной системе, особенно в инжекторах, и в целом привести к снижению эксплуатационных характеристик двигателя.
Бензин со спиртом. Выгодна ли машина на альтернативном топливе
В конце декабря вице-премьер Дмитрий Козак заявил, что со следующего года все госкомпании должны будут начать переводить свой автопарк с бензина на газ. В правительстве подсчитали, что газ стоит в три раза дешевле бензина, в то время как расход на 100 км у них примерно одинаковый.
Позже выступил губернатор Краснодарского края Вениамин Кондратьев, который предложил правительству пересмотреть вопрос о компенсациях за топливо. Вместо того чтобы выплачивать аграриям компенсации за рост цен на ГСМ, он предложил субсидировать перевод техники на газомоторное топливо. В свою очередь, автоэксперты стали всерьёз обсуждать вопрос разбавления бензина спиртом. Кстати, такая смесь используется для заправки автомобилей по всему миру и имеет как свои преимущества, так и недостатки.
Фото: © РИА Новости / Максим Богодвид
— Из-за роста цен на бензин сейчас всё чаще обсуждается использование альтернативных видов топлива для автомобилей, — рассказывает директор дилерского центра «КИА столица» ГК «Автоспеццентр» Дмитрий Константинов. — Одним из них является бензин, разбавленный этиловым спиртом. Кстати, первые испытания этого вида топлива прошли в России ещё в 1914 году и уже тогда показали существенную экономию топлива. На одном литре смеси бензина и спирта можно было проехать 7,5 км, а на чистом бензине — 5,8 км.
По словам Дмитрия Константинова, преимущества использования смеси бензина и спирта — это экономия на 5–10% нефтяного аналога. Кроме того, такое топливо более экологично, может использоваться при низких температурах и снижает температуру двигателя в жару. Однако эксперт не советует забывать, что этанол является растворителем, что может негативно отразиться на состоянии деталей автомобиля.
— Именно поэтому этот вид топлива не рекомендован к использованию, — поясняет Дмитрий Константинов. — Также в России пока немного заправок с данным видом топлива, поэтому при междугородних поездках может возникнуть проблема с дозаправкой. Смесь бензина и этанола не единственный аналог топлива на основе нефти, который может прижиться в нашей стране. Биотопливо — этанол из кукурузы (используется в США) или сахарного тростника (используется в Бразилии), электродвигатели с нулевыми выбросами и низкими эксплуатационными расходами, водородное топливо с высочайшими энергетическими свойствами, сжиженный нефтяной газ, сжатый природный с низкой стоимостью и меньшим расходом — все эти альтернативные виды топлива для автомобилей могут в будущем составить конкуренцию бензину.
Как отмечает основатель сервиса BenzUber Артём Скворцов, использование биоэтанола должно быть предусмотрено производителем автомобилей. Например, некоторые американские производители допускают добавление этанола в бензин, но не более 25%. Большинство автомобилей российского рынка не допускают применения даже смеси бензина и этилового спирта. Если будут разработаны технологии и ТУ на добавление спирта в бензин, только тогда его применение будет возможно, и то при одобрении автопроизводителями.
Завод по производству этанола на западе Бёрлингтона, штат Айова. Фото: © wikipedia.org
При этом Артём Скворцов считает, что перевод техники на газ, особенно на природный газ (CNG и LNG), даёт не только экономию на эксплуатации машины, но и сокращает вредные выбросы в атмосферу. По мнению автоэксперта, тренд абсолютно правильный, государство вполне оправданно стимулирует потребление именно этого вида топлива.
— Для того чтобы ездить на газе, бензиновый и дизельный двигатели требуют минимальной модернизации, которая доступна практически для любой модели, — поясняет ведущий аналитик ООО «Эксперт плюс» Мария Сальникова.
— Электричество как альтернатива заправки доступно специальным автомобилям. То есть для перевода на электричество машину никак нельзя модернизировать. На самом деле как альтернативу, которая должна была бы получить широкое распространение, стоит рассматривать биодизельное топливо. Оно основано на растительных маслах или животных жирах — даже тех, которые остаются в ресторанах после приготовления пищи. Двигатели автомобилей следует модифицировать так, чтобы можно было сжигать биодизельное топливо в чистом виде.
По словам Марии Сальниковой, биодизельное топливо можно также смешивать с углеводородным дизельным топливом и использовать в неадаптированных двигателях. Среди преимуществ — оно экологически чистое, безопасно, поддаётся биохимическому разложению и снижает содержание веществ, загрязняющих воздух, — таких как твёрдые примеси, монооксид углерода и углеводороды. По мнению Сальниковой, биодизель является единственной альтернативой топливу, которая может использоваться в обычных, не модифицированных дизельных двигателях.
Условия хранения не отличаются от таковых для обычного дизельного топлива. Проблема его использования упирается в цену. Заправки на биодизеле не развиваются из-за того, что, если выбирать альтернативу бензину по цене, газ выгоднее. Газ (пропан и бутан) значительно дешевле.
Фото: © РИА Новости / Павел Лисицын
— Основной проблемой использования спиртов — как этанола, так и метанола — в качестве топлива является российский климат, — продолжает руководитель Центра аналитической информации ГК TeleTrade Сергей Лысаков. — При низких (тем более отрицательных) температурах легко могут возникнуть сложности с запуском двигателей. При падении температуры ниже 0 градусов доля спирта в топливной смеси должна быть уменьшена. Если говорить о метаноле как добавке к топливу, то он действительно повышает эффективность топливной смеси, но оказывает вредное воздействие на алюминиевые карбюраторы и инжекторные системы подачи топлива. Даже незначительная добавка этилового спирта при очень низких температурах может вызвать проблемы с работой двигателя.
Если же доля спирта превысит, например, 15%, потребуется уже специально подготовленный двигатель, установка которого может стать экономически нецелесообразной. Соответственно, остальные проблемы также никуда не исчезнут. В случае использования компонентного топлива потребуется и переоборудование АЗС.
По словам Сергея Лысакова, использование пропан-бутановой смеси действительно способно сэкономить значительные деньги автолюбителю. Впрочем, это потребует установки дополнительной топливной системы и баллона для хранения топлива. Кроме того, расход пропан-бутановой смеси для автомобиля выше, чем у бензина, так что это может оказаться сомнительной модернизацией именно для легкового автомобиля. Правда, всё зависит от дальнейшей динамики цен на бензин и газовые смеси. И если в случае с небольшими грузовыми автомобилями, используемыми в коммерческих целях, это вполне может оказаться рентабельным, то для легкового автомобиля особой выгоды вы можете и не почувствовать. При этом Сергей Лысаков считает, что использование газовой смеси потенциально более перспективно для России.
Правда, без государственного стимулирования ценовой политики использование его всё равно будет ограниченным.
Фото: © РИА Новости / Максим Богодвид
— Россия медленно реагирует на тенденцию к диверсификации энергетического баланса на транспорте, поскольку нефтепродукты по-прежнему используются для удовлетворения 99% спроса, — отмечает эксперт Международного финансового центра Гайдар Гасанов. — Тем не менее сейчас есть целый ряд факторов, которые будут способствовать развитию альтернативного топлива. Это государственная поддержка альтернативных видов топлива, воздействие быстрой автомобилизации последних десятилетий на окружающую среду, которая особенно серьёзна в некоторых крупных российских городах, рост внутренних цен на топливо и нехватка нефтепродуктов в сочетании с сокращением экспортных поступлений. За последние десять лет упор на сокращение выбросов топлива был повесткой дня для многих правительств. Стремясь уменьшить свой общий углеродный след, многие люди начали искать способ контролировать воздействие на окружающую среду.
Именно из-за такой ситуации во многих странах возросло использование этанолового топлива.
Тем не менее, по словам Гайдара Гасанова, у тех, кто хочет перейти на другой вид топлива, много вопросов об этаноле. Многие из них обеспокоены тем, что это топливо на самом деле может также нанести вред окружающей среде. При сжигании в двигателях внутреннего сгорания этанол производит значительно больше формальдегида и других соединений, которые могут повышать уровень озона в почве.
— Но стоит отметить очень важную вещь: в мире истощающихся запасов ископаемого топлива этанол является важной возобновляемой альтернативой, которая обладает достоинствами, перевешивающими его недостатки, — поясняет Гайдар Гасанов. — И именно в этом направлении стоит обеспечить должное развитие в стране.
Деловые новости, новости о личных финансах и деньгах
1 час назад
Местные лидеры одобрили планы по созданию массивного центра обработки данных Microsoft в деревне на юго-востоке Висконсина, где крупнейший в мире производитель электроники имеет огромный кампус
1 час назад
2 часов назад
Кипр заявляет, что запрашивает информацию у США и Великобритании о том, нарушили ли 13 кипрских граждан, включенных в новый раунд санкций против финансовых сетей двух российских олигархов, внутренние законы и законы Европейского Союза
2 часа назад
3 часа назад
Легальные производители марихуаны на Западном побережье борются с избытком предложения, низкими ценами и ограниченными точками продажи своей продукции
3 часа назад
3 часа назад
Верховный суд отклонил основные аргументы турецкого банка для отклонения судебного иска, обвиняющего его в помощи Ирану в уклонении от санкций США
3 часа назад
3 часа назад
восточная Франция
3 часа назад
3 часа назад
Благодаря учебной программе для владельцев бизнеса из числа представителей меньшинств, организованной Golden State Warriors, ЛаСония Мэнсфилд резко изменила свою карьеру и взяла на себя сложную задачу стать женщиной-руководителем в области строительства.
очистка
3 часа назад
3 часа назад
Правительство Германии стремится убедить домовладельцев в том, что планы поэтапного отказа от систем отопления на газе или жидком топливе обеспечат щедрые переходные периоды и примут во внимание трудные случаи
3 часа назад
4 часа назад
В Белфасте на этой неделе лидеры Великобритании, ЕС и два президента США призвали Демократическую юнионистскую партию Северной Ирландии восстановить законсервированное правительство Белфаста и пожинать плоды дополнительных экономических инвестиций
4 часа назад
4 часа назад
Премьер-министр Испании Педро Санчес предупредил законодателей, что сильная засуха, поразившая южноевропейскую страну, останется одной из ее главных долгосрочных проблем
4 часа назад
19 апреля
Растущий бизнес Medicaid помог увеличить прибыль Elevance Health на 11%, поскольку страховая компания показала лучший, чем ожидалось, первый квартал
19 апреля
19 апреля
движется, чтобы сдержать внутреннюю ссору из-за того, что некоторые страны-члены временно запрещают импорт украинской сельскохозяйственной продукции
19 апреля
19 апреля
Торговый представитель США Кэтрин Тай сообщила японским официальным лицам, что Соединенные Штаты надеются на углубление торговых связей по мере укрепления и расширения сотрудничества в области экономической безопасности со своими азиатскими союзниками и партнерами
19 апреля
19 апреля
Министр обороны Украины заявил, что в Украину прибыли ракеты Patriot американского производства
19 апреля
19 апреля
Если традиционный двухдверный спортивный автомобиль недостаточно практичен для вас, рассмотрите два варианта хот-хэтча: Volkswagen Golf R или Honda Civic Type R
19 апреля
19 апреля
Американские законодатели обвинили швейцарский банк Credit Suisse, испытывающий трудности, в ограничении масштабов внутреннего расследования в отношении нацистских клиентов и счетов, связанных с нацистами о сотруднике, которого, по его словам, арестовали по дороге на Лондонскую книжную ярмарку и часами допрашивали о скандальной схеме пенсионной реформы президента Франции Эммануэля Макрона.
..
19 апреля
19 апреля
В новостях сообщается, что китайские власти пришли к выводу, что завод Tesla Inc. в Шанхае, где в результате несчастного случая 4 февраля погиб сотрудник, имеет недостатки в мерах безопасности
19 апреля
19 апреля
A Профсоюз Германии призывает железнодорожников провести восьмичасовую забастовку в пятницу, чтобы поддержать призывы к повышению заработной платы с целью снижения инфляции
19 апреля
19 апреля
препарат, используемый в наиболее распространенном методе аборта в США, в то время как судебный процесс продолжается
19 апреля
19 апреля
Цены на продукты питания в Великобритании росли самыми быстрыми темпами за 45 лет в прошлом месяце, удерживая инфляцию выше 10% седьмой месяц подряд на фоне кризиса стоимости жизни, который подпитывает волна забастовок государственных служащих
19 апреля
19 апреля
Уолл-стрит в среду снижается после некоторых смешанных отчетов о доходах крупных американских компаний и еще одного сигнала о том, что инфляция остается высокой во всем мире
19 апреля
18 апреля
Около 155 000 федеральных служащих, в том числе 35 000 сотрудников налогового агентства Канады, объявили забастовку, которую их профсоюз называет одной из крупнейших забастовок в истории страны
18 апреля
18 апреля
3
3 Генеральный директор JPMorgan Chase & Co.
Джейми Даймон должен пройти до двух дней допроса юристами, ведущими судебные процессы, по поводу того, может ли банк быть привлечен к ответственности за сексуальное насилие финансиста Джеффри Эпштейна над девочками и женщинами-подростками
18 апреля
18 апреля
По мере того, как уровень волонтерства в стране продолжает снижаться, корпорации и некоммерческие организации ищут что-то более полезное
18 апреля
18 апреля
Большинство основных национальных Медиакомпании Fox и NBCUniversal создают альянс, чтобы гарантировать, что реклама ставок на спорт осуществляется ответственно и не нацелена на несовершеннолетних
18 апреля
18 апреля
Netflix начал год с очередного всплеска роста числа подписчиков, который затмил прогнозы аналитиков на третий квартал подряд. запрещенные роли, такие как подача алкоголя в ресторанах
18 апреля
18 апреля
United Airlines сообщила об убытках за первый квартал
18 апреля
18 апреля
Акции, которые активно торговались или имели существенные изменения цен во вторник: Southwest Airlines, XCel Brands падают; Lockheed, Bellus поднимаются
18 апреля
18 апреля
Последняя неудача Boeing из-за проблем с производством означает, что у авиакомпаний будет меньше самолетов, чем они ожидали, чтобы обслуживать большие толпы путешественников этим летом
18 апреля
18 апреля
закрыть службу проката DVD по почте, которая подготовила почву для ее новаторской службы потокового видео
18 апреля
18 апреля
Контрольная цена сырой нефти США с поставкой в мае выросла на 3 цента до 80,86 доллара за баррель во вторник
18 апреля
18 апреля
18 апреля
18 апреля
Твиттер незаметно отменил политику, направленную против «целенаправленного искажения пола или мёртвых имен трансгендеров».
18 апреля
18 апреля
Польские и украинские официальные лица заявляют, что колонны с украинским зерном, следующие транзитом через Польшу для экспорта за границу, будут опечатаны, охраняться и контролироваться, чтобы продукция не наводняла польский рынок и не влияла на цены
18 апреля
18 апреля
Адвокаты врачей, выступающих против абортов, призывают Верховный суд разрешить вступление в силу ограничений на лекарство, используемое в наиболее распространенном методе аборта в Соединенных Штатах, в то время как судебный процесс продолжается
18 апреля
18 апреля
Тысячи теле- и кинописателей подавляющим большинством голосов проголосовали за санкционирование забастовки.
18 апреля
18 апреля
Европейский союз близок к одобрению плана по наращиванию производства полупроводников работниками розничного магазина в том же городе, где был основан бренд
18 апреля
18 апреля
Если вы получаете платежи через такие приложения, как Venmo, Zelle, Cash App или PayPal, требования к вашей налоговой отчетности изменятся в следующем году снова после того, как вылеты были задержаны из-за того, что авиакомпания называет периодической технической проблемой медиа-платформа ударила по общественным вещателям
18 апреля
18 апреля
Рейсы Southwest Airlines приостановлены по всей стране из-за технических проблем компании, ведущие с ними бизнес
18 апреля
18 апреля
Спикер палаты представителей Кевин Маккарти усердно работает над тем, чтобы заручиться поддержкой предложения республиканцев, которое повысит лимит государственного долга
18 апреля
18 апреля
Некоторые американцы, подверженные высокому риску заражения COVID-19, этой весной могут получить дополнительную бустерную дозу вакцины
18 апреля
18 апреля
Левое коалиционное правительство Испании одобрило план предоставления в аренду около 50 000 домов по мер, направленных на сдерживание резкого роста арендной платы и цен на жилье
18 апреля
Мы делаем этанол неправильно — Новости инженерных исследований
Он может повредить небольшие двигатели и старые автомобили.
Это уменьшает расход бензина. Он плохо хранится. Он конкурирует с едой. Есть много причин не любить этанол, по крайней мере, в том виде, в каком мы его производим и используем в США. Мы забрели глубоко в кукурузное поле, и, хотя у многих людей есть мнение о лучшем выходе, у нас нет желания уходить. Куда мы должны пойти? Например, мы могли бы лучше использовать этанол.
«Я люблю топливо», — сказала Маргарет Вулдридж, профессор Артура Ф. Турнау и профессор машиностроения, которая утверждает, что наш нынешний подход к смешиванию с бензином упускает большую часть преимуществ этанола. «К критике этанола есть много предостережений».
Ее направление исследований показывает, что этанол может привести к более низким выбросам на милю, чем, например, бензин. Многие другие изучают способы улучшения работы биотоплива. Но что касается того, как мы застряли там, где находимся? Что ж, мы не прошли мимо нашего стартового решения по производству и распределению этанола.
Стандарт возобновляемого топлива
Федеральное правительство устанавливает повышенные требования к биотопливу, смешанному с бензином и дизельным топливом, продаваемому на заправке.
Когда в 2007 году была принята текущая политика, Закон об энергетической независимости и безопасности, она получила поддержку по обе стороны прохода. Демократам понравилась идея вытеснения бензина в наших баках топливом с нулевым выбросом углерода, а республиканцам понравилась энергетическая безопасность производства автомобильного топлива на американской земле.
Он предписывал рост отрасли, превращающей кукурузный крахмал в топливо, но также ограничивал вклад этого пути в будущее возобновляемых источников энергии на уровне 15 миллиардов галлонов в год. Мы достигли этого в 2015 году.
Но это никогда не рассматривалось как конечная цель этанола. К настоящему времени мы должны были производить миллиарды галлонов «целлюлозного» этанола в год. Вместо того, чтобы использовать источники пищи, его получают из волокнистых растений, таких как просо, которое можно выращивать на бедных сельскохозяйственных угодьях, или из сельскохозяйственных «отходов», таких как стебли и листья кукурузы.
Но до сих пор производство целлюлозного этанола обычно стоит более 10 долларов за галлон. В 2017 году мы все равно произвели 10 миллионов галлонов, что все еще на 4,99 миллиарда галлонов меньше годового целевого показателя.
Что касается иностранной нефти, кукурузный этанол сократил наше потребление бензина примерно на 10 процентов, но фрекинг затмил его вклад в энергетическую безопасность, производя около 30 процентов наших потребностей в бензине.
Некоторые исследования показывают, что биотопливо не оправдывает возложенных на него надежд на климат. В 2016 году Джон ДеЧикко, профессор-исследователь Энергетического института Мичиганского университета, опубликовал в журнале Climatic Change статью, в которой утверждал, что биотопливо, производимое сегодня, увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере.
Короче говоря, мы не получили ни прогресса, ни прибыли, на которые рассчитывали, и политика не изменилась.
Этанол кукурузный и атмосферный диоксид углерода
Итак, вы вытягиваете углерод из воздуха с помощью растений, делаете топливо из растений и возвращаете углерод обратно в воздух. Чем это может быть хуже, чем извлекать углерод из земли и добавлять его в воздух?
Идея о том, что кукурузный этанол по своей природе является углеродно-нейтральным, если для его переработки в топливо не требуется слишком много энергии, кажется простой и очевидной. Это предположение настолько глубоко укоренилось в дискуссиях о биотопливе, что многим умным людям легче списать ДеЧикко на нефтяную ширму, чем принять его тезис. Его выводы категорически отвергаются сообществом биотоплива.
«Здесь я персона нон грата», — сказал ДеЧикко с кривой полуулыбкой в своем кабинете в Энергетическом институте У-М.
Мандат на этанол заменил сельскохозяйственные культуры в США, а не просто увеличил их.
В результате увеличение количества углерода, зафиксированного на фермерских полях, не полностью компенсирует выбросы, возникающие при преобразовании кукурузы в этанол и последующем сжигании топлива.Его концепция столь же проста и очевидна. Он делает шаг назад от топливного углеродного цикла к глобальному углеродному циклу: мы выбрасываем в атмосферу с определенной скоростью, и сжигание биотоплива вместо нефти не меняет эту скорость — по крайней мере, в том виде, в каком мы его используем сейчас. Таким образом, чтобы биотопливо было выгодным, увеличение урожая должно компенсировать все выбросы, связанные с биотопливом.
ДеЧикко знал, что для математических расчетов есть числа, но экологические группы и правительственные учреждения отказались финансировать его исследование. Однако Американский институт нефти финансово заинтересован в том, чтобы обнаружить, что кукурузный этанол не снижает наши выбросы углерода. Поэтому они дали ДеЧикко, бывшему старшему научному сотруднику Фонда защиты окружающей среды, деньги на изучение того, действительно ли биотопливо может вызывать большее накопление CO2 в атмосфере.
Нефтяные деньги считаются грязными деньгами в кругах защитников окружающей среды, но он чувствовал необходимость взглянуть на сельскохозяйственные данные. Он и его коллеги изучили, сколько углерода фиксируется сельскохозяйственными культурами, что довольно просто измерить по объему урожая. В документе предполагается, что оставшиеся на поле вещества разлагаются, и углерод возвращается в атмосферу.
Биотопливо, производимое сегодня, фактически увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере. «Если бы я был королем, я бы остановил все производство биотоплива».
John DeCicco
В качестве исходного уровня они оценили общий урожай пахотных земель в 2005 г., в котором преобладали кукуруза и соя, но также были включены пшеница, люцерна и хлопок. Чтобы биотопливо выбрасывало меньше углерода в атмосферу, повышение урожайности должно компенсировать выбросы от ферментации кукурузного крахмала в этанол, а также от сжигания биотоплива.
Анализ ДеЧикко показывает, что, хотя количество углерода, улавливаемого урожаем, увеличилось, количество углерода, выделяемого в результате ферментации и сжигания этанола, было выше. Его команда подсчитала, что в период с 2005 по 2013 год использование биотоплива в США добавило в атмосферу 83 миллиона тонн углерода по сравнению с простым сжиганием ископаемого топлива.
Эта цифра не включает «углеродные долги», которые возникают, когда богатые углеродом природные земли — как леса, так и пастбища — уничтожаются, чтобы обеспечить дополнительные пахотные земли для выращивания биотоплива в дополнение к продуктам питания. Биотопливные культуры возвращают эти долги, вытесняя углерод, который был бы выброшен из ископаемого топлива, но на это уходят десятилетия или столетия.
Существуют и другие факторы, выходящие за рамки анализа ДеЧикко, такие как изменения в импорте и экспорте полевых культур в США, усовершенствования обработки, которые превращают больше кукурузного крахмала в топливо, и возможность того, что сельское хозяйство с нулевой обработкой почвы может фиксировать углерод в почве.
Исследователи биотоплива утверждают, что такие ограничения анализа дают наихудшую картину первых лет действия мандата на этанол, а не представление потенциала биотоплива.
Но у DeCicco есть поддержка со стороны аналитиков изменения климата, которые предлагают различные решения землепользования для атмосферного углерода, такие как лесовосстановление или возвращение к пастбищам.
«Если бы я был королем, я бы прекратил производство биотоплива», — сказал ДеЧикко. «Я бы не отказался от исследований, но я бы определенно отказался от мандатов, политики и стимулов для производства биотоплива».
Тем не менее, Вулдридж отмечает, что это оставит фермеров в беде, в отрасли, которая и без того имеет низкую прибыль и высокий уровень самоубийств. И даже если бы мы сейчас попытались отказаться от этанола из кукурузного крахмала, мы бы больше занимались гидроразрывом. У нас пока нет других масштабируемых биотопливных ответов.
Акр за акр
Смешанный лес: ~0,3 тонны углерода на акр в год (долгосрочное решение) Молодые сосны (~20 лет): 2–3 тонны углерода на акр в год (долговременное решение) Управляемые пастбища: ~0,04–1,3 тонны углерода на акр в год (долгосрочное исправление) Кукуруза: компенсация ~1 тонна углерода на акр в год = ~0,7 тонны углерода на акр в год + ~0,3 тонны в более низких производственных выбросах (по сравнению с восстановлением и очисткой бензина) Непростое решение проблемы с нагаром.
Сторонники разных методов управления выбросами углерода продвигают разные статистические данные, чтобы обосновать свои аргументы, но у каждой стратегии есть недостатки. Леса могут загореться или пройти через периоды, когда они выделяют больше углерода, чем фиксируют, потому что так много хранится над землей. Луга не всегда фиксируют много углерода, даже когда они орошаются или удобряются. И хотя цифры по кукурузе выглядят хорошо, акр за акр, ДеЧикко утверждает, что мы не выращиваем достаточно дополнительных культур, чтобы исправить выбросы углерода при производстве и сжигании этанола — мы просто обходимся меньшим количеством еды.
Источник пастбищ:
Conant, Richard et al. «Воздействие управления пастбищами на запасы углерода в почве: новый синтез», Ecological Applications, 27(2), 2017, стр. 665.
Лесные источники: Schlesinger, W.H. и Эмили Бернхардт. «Биогеохимия: анализ глобальных изменений», Кембридж, Массачусетс: Academic Press, 2013, стр. 149.
Беллассен, Валентин и Себастьян Луйссарт.
«Улавливание углерода: управление лесами в непростые времена», Nature 506, 153–155 (13 февраля 2014 г.).
Источники кукурузы:
Стандартная справочная таблица низкоуглеродистого топлива Pathways, Калифорнийский совет по воздушным ресурсам. https://ww3.arb.ca.gov/fuels/lcfs/fuelpathways/pathwaytable.htm.
Урожайность кукурузы:
Национальная служба сельскохозяйственной статистики, Министерство сельского хозяйства США. https://quickstats.nass.usda.gov/.
Что случилось с целлюлозой?
В 2007 году технологии превращения целлюлозы в топливо казались не за горами. Сельскохозяйственные отходы, такие как стебли и листья кукурузы (известные как кукурузная солома), и непищевые культуры, такие как просо, тополь и конопля, были размещены в плавании в качестве следующего крупного сырья для производства этанола.
Проблема в том, что для превращения целлюлозы в этанол по-прежнему требуется много энергии, независимо от того, какое сырье вы выберете. Как заметил ДеЧикко, коммерчески проверенные подходы к биотопливу — это просто вариации на тему древних: мы используем микробы для ферментации сахаров в этанол и производим масла для биодизеля, выжимая их из семян.
«Вы можете легко расщепить крахмалы до сахаров», — сказал ДеЧикко. «Целлюлоза — это полимер на основе сахара, созданный природой, чтобы сопротивляться пищеварению».
Мы знаем, что можно эффективно превращать целлюлозу в химическое топливо — термиты делают это всякий раз, когда перекусывают парой на четыре. Но мы не смогли освоить его на нефтеперерабатывающем заводе.
«Это крепкий орешек, — сказал Андре Боман, профессор машиностроения и директор Института машиностроения W.E. Lay Automotive Laboratory, отметив, что заводы по переработке целлюлозы в США в настоящее время работают на демонстрационном уровне или закрыты.
Современные заводы по производству целлюлозного этанола полагаются на предварительную обработку материалов, таких как стебли кукурузы и солома, с использованием тепла и химикатов, чтобы начать разрушать цепочки сахаров в целлюлозе. Они часто производят электричество или пеллеты для печей вместе с жидким биотопливом, максимально повышая эффективность преобразования энергии, но этот метод производства остается дорогим.
Тем временем ученые все еще ищут способы объединить этапы процесса, удешевив их. Некоторые отказываются от предварительной обработки путем измельчения растительного материала во время ферментации, но для этого требуются стойкие микробы.
Сяося (Нина) Лин, адъюнкт-профессор химического машиностроения, и ее группа использовали команды микробов в одном реакторе, чтобы расщепить кукурузную солому на сахара и ферментировать их в изобутанол — еще одно топливо, которое может заменить бензин в нашей нынешней транспортной инфраструктуре. .
Группа Xiaoxia Lin использовала микробы для разрушения кукурузной соломы (слева) и проса (в центре) и превращения их компонентов в изобутанол (справа). Она рассматривала возможность создания компании по производству биотоплива, но обнаружила, что рынка нет. Она столкнулась с падением спроса на биотопливо, когда в 2014 году она и ее команда попытались запустить стартап, основанный на этом процессе. В итоге они использовали подход команды микробов, чтобы превратить другой материал из растений в другую молекулу.
Их новый продукт будет стоить дороже, если будет использоваться в таких товарах, как лосьоны, подгузники и макси-прокладки.
«Биотопливо в то время было делом непростым. Во-первых, цена на нефть действительно падала», — сказал Лин.
Передовые биотопливные стартапы, которые уже работали, когда цены на нефть упали в 2015 году, сделали аналогичные повороты или разорились.
«Нам нужен рациональный способ оценки выбросов углерода», — сказал Боман. «В некотором смысле это несправедливо, потому что мы не платим за ущерб, причиняемый ископаемым топливом, и мы пытаемся заставить биотопливо конкурировать лицом к лицу».
Помимо производства топлива, целлюлозное сырье тоже не так просто, как казалось раньше. Несмотря на то, что сельскохозяйственные отходы кажутся дешевыми отходами, они имеют ценность для предотвращения эрозии почвы и уменьшения количества удобрений, которые потребуются на поле. А что касается выращивания целлюлозных культур, то конкуренция с продуктами питания — это только часть соображений.
Мы также должны взвесить стоимость выкапывания естественных поглотителей углерода.
Тем не менее, целлюлозное сообщество изучает проблему выращивания. В обзоре исследований целлюлозного биотоплива, опубликованном в журнале Science в 2017 году, предлагается засадить бывшие фермерские поля, заброшенные из-за низкой продуктивности, несколькими местными видами, улучшая разнообразие растений. Такой подход не будет конкурировать с едой и не нарушит хорошие поглотители углерода.
Нам нужен рациональный способ оценки углерода. «Мы не платим за ущерб, который наносит ископаемое топливо, и мы пытаемся заставить биотопливо конкурировать лицом к лицу».
André Boehman
Они исследовали, сколько биомассы можно выращивать на этой «маргинальной земле». Согласно оценке одного исследования, если бы мы возделывали наиболее доступные из этих полей для производства целлюлозного этанола, он мог бы производить около 5,5 миллиардов галлонов.
Это далеко от цели 2022 года — 16 миллиардов галлонов целлюлозного этанола. Однако Дж. Филип Робертсон, профессор наук об экосистемах Мичиганского государственного университета и ведущий автор обзора, отметил, что с электрификацией транспортных средств и повышением эффективности к 2050 году нам может не понадобиться столько жидкого топлива9.0003
«Суть в том, что мы, вероятно, могли бы удовлетворить прогнозируемые потребности, используя от 50 до 75 процентов доступных малоплодородных земель», — сказал Робертсон.
Этанол в двигателях
Если мы разработаем более совершенные способы его производства, у этанола есть свои преимущества. Но мы должны использовать его по-другому. Смешивание его с бензином в виде 10-процентной смеси этанола, известной как E10, усиливает недостатки этанола, а не его достоинства.
Автомобили 2001 модельного года или новее хорошо переносят смеси до E15 (15-процентный этанол), но он может разъедать металлы и резину в двигателях, которые не были рассчитаны на его присутствие.
Это потому, что каждая молекула этанола содержит проблемный атом кислорода. Этот кислород (и его маленький друг водород) может связываться с металлом или резиной и разрушать смазочные материалы.
Малые и судовые двигатели больше всего подвержены риску повреждения и перебоев в работе, согласно отчетам, заказанным Министерством энергетики. По словам Боемана, небольшие двигатели, которые не оптимизированы, борются с этанолом, потому что для его сжигания не требуется столько воздуха. Поэтому, когда двигатели смешивают топливо с воздухом, смесь может быть слишком обедненной топливом. Это решаемые проблемы — некоторые новые небольшие двигатели уже рассчитаны на работу с E10, — но на это потребуется время.
Обычный бензин теперь обычно содержит 10% этанола или E10. Бензин с примесью этанола также плохо хранится, потому что его атомы кислорода являются магнитами для атомов водорода в воде, образуя случайные химические связи, известные как водородные связи. Например, когда этанол поглощает воду, сконденсировавшуюся внутри бензобака, он создает низкооктановый бензин, находящийся поверх слоя этанола и воды.
И эта вода может нанести серьезный ущерб, если попадет в двигатель.
Даже в устойчивых двигателях у этанола есть свои критики. Большой проблемой является плотность энергии — галлон этанола имеет только две трети плотности энергии чистого бензина.
Положительным моментом этанола является то, что его хитрые молекулы кислорода уже дали нам более чистый воздух, почти полностью устранив сажу из выхлопных газов автомобилей. Но настоящая проблема этанола, по словам Вулдриджа, заключается в том, что мы не оптимизируем наши двигатели, чтобы использовать его преимущества.
«Представим, что вы поставили рядом ослика и чистокровного и заставили их тянуть одну и ту же повозку. Ну, ты едешь так же быстро, как осел, — сказал Вулдридж. А осел? Это бензин.
Чем полезен этанол
Чистый этанол в оптимизированном двигателе может не соответствовать бензину по количеству миль на галлон. Но он может превзойти газ в милях на килограмм выбросов углерода. Этанол является высокооктановым топливом, а это означает, что его можно сжимать гораздо дальше, чем обычное соотношение бензина 10:1.
Чем больше вы можете сжать топливо и воздух, тем эффективнее ваш двигатель превращает топливо в энергию.
Проблема в том, что если степень сжатия слишком высока для топлива, топливо начинает сгорать до того, как в цилиндре появится искра. Этот неконтролируемый взрыв, широко известный как детонация в двигателе, означает, что поршень отталкивается назад, не успевая за другими цилиндрами. Стук может привести к поломке двигателя.
Мы могли бы использовать этанол, чтобы увеличить октановое число нашего бензина и сделать стандартом более эффективную степень сжатия. Но мы этого не делаем. Этанол смешивают с бензином более низкого качества, чтобы получить E10 с «обычным» октановым числом 87, пояснил Боеман.
Настоящая проблема этанола заключается в том, что мы не оптимизируем наши двигатели, чтобы использовать его преимущества. «Если осел и чистокровка тянут одну и ту же повозку, вы едете с той же скоростью, что и осел».
Маргарет Вулдридж
Даже автомобили с гибким топливом, использующие E85, не могут использовать преимущества более высокой степени сжатия, потому что водители не могут надежно получить E85.
Они должны работать на любой смеси от E10 до E85.
«Если бы у вас везде была только Е85, я мог бы дать вам степень сжатия 14:1 и 16:1», — почти задумчиво сказал Вулдридж. «Но я не могу сделать это с гибким топливом».
То, что она хотела бы видеть, — это более качественная и надежная смесь этанола, не испорченная бензином со сверхнизким октановым числом, чтобы наши двигатели могли быть рассчитаны на чистокровные свойства этанола.
Конечно, повышение требований к стандартному октановому числу сократит выбросы углерода с помощью этанола или без него, поскольку топливо с более высоким октановым числом означает лучшую степень сжатия. Это направление, которое также изучают экологически мыслящие автомобильные инженеры.
Куда нам двигаться дальше?
Поскольку мандаты на биотопливо продолжают действовать из года в год, мы, кажется, застряли с выбранным нами победителем, и мало признаков того, что мы улучшим то, как мы его используем. Тем не менее, продолжающиеся исследования могут в конечном итоге привести нас к лучшему решению для будущего транспортной энергетики.
Это включает множество видов биотоплива, среди которых целлюлозный этанол и биодизель из водорослей, пожалуй, наиболее обсуждаемые. К 2050 году электромобили в значительной степени повлияют на прогнозируемую потребность в топливе. Кроме того, есть варианты, которые означают еще большие изменения в инфраструктуре, такие как водородные топливные элементы.
Мы можем подождать, пока эти технологии начнут конкурировать с ископаемым топливом, или мы можем добавить налоги на выбросы углерода или льготы на выбросы углерода, которые ускорят выбор рынка. Добыча нефти станет более дорогостоящей, поскольку нефть станет труднее добывать, и эта тенденция временно остановилась из-за гидроразрыва сланцевых месторождений. А по мере роста цен на нефть, отметили Вулдридж и Боеман, многие новые технологии становятся экономически жизнеспособными.
Вопрос в том, насколько изменится климат за это время?
Помимо этанола
По опыту ДеЧикко, наука не является полностью объективным занятием: идеи появляются и исчезают из общественной и политической поддержки, и это влияет на то, что получает финансирование.
Тем не менее, для нашего транспортного будущего выделяются два варианта.
Гибриды и подключаемые модули
Если бы мы собирались выбрать нового победителя прямо сейчас, с точки зрения снижения зависимости от нефти и замедления изменения климата, вероятно, выбор должен был бы состояться из гибридов. Комбинируя перезаряжаемую батарею и электродвигатель с двигателем внутреннего сгорания меньшего размера, они сокращают расход бензина примерно на 30 процентов. И даже при сегодняшних низких ценах на бензин многие из них экономически эффективны в течение 10-летнего ожидаемого срока службы автомобиля.
Если бы гибридные силовые агрегаты были стандартными, мы могли бы сократить потребление бензина со 143 миллиардов галлонов до примерно 108 миллиардов галлонов. И мы могли бы уменьшить его еще больше, разработав двигатели для высокооктанового топлива, урезав еще 10 процентов или около того.
«Почему бы не сделать и то, и другое?» — спросил Боман. «Почему бы не использовать действительно эффективный двигатель внутреннего сгорания в составе гибридной трансмиссии?»
Конечно, производство аккумуляторов для гибридов с 2 процентов продаваемых автомобилей в США до 100 процентов — непростая задача.
Вулдридж выступает за гибридные автомобили, но ее беспокоит производство и утилизация огромного количества автомобильных аккумуляторов. Ее особенно беспокоит добыча полезных ископаемых в странах, где нет строгих трудовых и экологических законов.
«Люди должны убедить меня, что потребление сотен тысяч батареек не имеет последствий для социальной справедливости, которые могут быть хуже для уязвимых сообществ», — сказал Вулдридж. «Вы можете обменять выбросы CO2 на проблему с тяжелыми металлами, которую вы получите через пять-десять лет».
Это одна из причин, по которой Вулдридж скептически относится к полностью электрическим транспортным средствам, чьи аккумуляторы обычно в 10 и более раз превышают вес аккумуляторов стандартных гибридов.
Но другие занимаются решением этой проблемы с батареей. Анна Стефанопулу, новый директор Энергетического института и профессор производства Уильяма Клея Форда, возглавляет проект, изучающий, как сделать автомобильные аккумуляторы устойчивыми.
Фактический процесс переработки прост, но дорог. Аккумулятор полностью разряжается, чтобы все металлы — как дорогие, так и более дешевый литий — попали на катодную сторону для восстановления. Дорогостоящей частью является разделение металлов.
«Сейчас задача состоит в том, можем ли мы омолодить электроды батареи с помощью промежуточного процесса, чтобы нам не пришлось возвращаться к первоначальным металлам?» — сказал Стефанопулу.
Кроме того, она сказала, что аккумуляторы электромобилей по-прежнему имеют около 80 процентов своей емкости, когда они снимаются с автомобилей. Могут ли они иметь вторую жизнь в сети, например, накапливать энергию от ветряной электростанции?
Конечно, даже если электрификация транспортных средств получится, нам все равно понадобится жидкое топливо для полетов и дальнемагистральных перевозок.
«Вы никогда не будете управлять реактивным самолетом на батареях», — сказал Брэдли Кардинале, профессор Школы окружающей среды и устойчивого развития Университета штата Массачусетс, который экспериментирует с выращиванием водорослей для производства биотоплива.
Биодизель
Биодизель является частью стандарта возобновляемого топлива, но, как и кукурузный этанол, он был ограничен. В то время как биодизельное топливо в США в основном зависит от соевых бобов, переориентация большего количества масличных культур в США на биодизельное топливо может ускорить вырубку лесов в Юго-Восточной Азии. Это вопрос спроса и предложения: новые плантации пальмового масла могут компенсировать глобальный дефицит растительных масел. С точки зрения изменения климата углеродные долги для расширения производства биодизеля высоки.
Другое сырье может изменить игру. Многие утверждают, что этим сырьем являются водоросли. Его можно выращивать в пустыне, где он не вытесняет сельскохозяйственные угодья, пастбища или леса.
Хотя большинство стартапов по производству биотоплива из водорослей, появившихся в недавний период высоких цен на газ, закрылись, исследователи все еще работают над тем, чтобы сделать эту технологию конкурентоспособной по сравнению с нынешними низкими ценами. Одним из таких усилий является исследование «от колыбели до могилы», проведенное Боеманом.
«Это будет один из первых случаев, когда мы пройдем весь путь от выращивания водорослей в пруду до производства биосырья, превращения этого биосырья в топливо и последующего тестирования его в реальном двигателе», — сказал Кардинале.
Проблема выращивания водорослей заключается в том, что они склонны к внезапному отмиранию. Чтобы обеспечить непрерывное снабжение, Cardinale сосредоточилась на поиске комбинаций видов водорослей, которые могут — как сообщество — противостоять вредителям, патогенам и изменениям солнечного света и температуры. Это отход от более ранних усилий по разработке «суперводорослей», которые превышали их вес в добыче нефти.
Они плохо выживали на открытом воздухе.
Команда Кардинале добилась успеха в выращивании своих сообществ водорослей в резервуарах для крупного рогатого скота в заповеднике Эдвина С. Джорджа, примерно в 20 милях к северо-западу от Анн-Арбора, и в новом исследовании они доведут разнообразие видов и методы культивирования до высшей лиги в Аризоне. , где предполагается разместить будущие фермы водорослей.
Их урожай водорослей затем будет передан Филиппу Сэвиджу, заведующему кафедрой химического машиностроения Пенсильванского государственного университета. Сэвидж провел два десятилетия в UM, где он заработал репутацию, продвигая метод, называемый гидротермальным сжижением. В отличие от методов, которые просто извлекают масла из водорослей, его команда нагревала водоросли в воде, что также превращает нежирные части водорослей в биосырье. Таким образом, группа Сэвиджа может преобразовать до 70 процентов энергии водорослей в биосырье.
Бионефть, загрязненная кислородом и азотом в большем количестве, чем в двигателях, будет очищена командой Леви Томпсона, почетного профессора химического машиностроения Ричарда Э.