Альтернативные виды топлива: бензин, электричество, водород, биотопливо. За каким из них будущее? Альтернативные топлива


АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТОПЛИВА - это... Что такое АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТОПЛИВА?

(от лат. alter-другой, один из двух), получают в осн. из сырья ненефтяного происхождения, применяют для сокращения потребления нефти с использованием (после реконструкции) энергопотребляющих устройств, работающих на нефтяном топливе. Осн. виды А. т.: сжиженные и компримированные горючие газы; спирты, продукты их переработки и смеси с бензином; топливные смеси; искусств. жидкое топливо; водород (см. Водородная энергетика).

Сжиженные и компримированные горючие газы - углеводородные газы С 3 и С 4 (пропан-бутановые фракции, получаемые переработкой нефтяных попутных и прир. газов), а также метан, используемый в чистом виде и в составе прир. газа или продукта газификации твердых топлив. Осн. достоинства - высокая теплота сгорания, экология, безвредность продуктов сгорания; недостаток-необходимость применения спец. оборудования для сжижения, сжатия, хранения (при низких т-рах), распределения и транспортирования. Используются как пром. топливо и наряду со сжиженным и сжатым прир. газом как топливо для коммунально-бытовых целей.

Спирты, продукты их переработки и спиртобензиновые смеси. наиб. перспективны низшие алифатич. спирты-этанол и особенно метанол, к-рые благодаря высоким октановым числам и небольшому загрязнению атмосферы выхлопными газами могут использоваться как автомобильное топливо непосредственно или в смесях с бензином. Достоинство этанола-доступность сырьевых ресурсов (см. Этиловый спирт), метанола - горит при более низкой т-ре, чем бензин; недостатки метанола - низкая теплота сгорания (примерно вдвое меньше, чем у бензина), высокая токсичность. Интерес к метанолу быстро возрастает по след. причинам: синтез-газ, из к-рого гл. обр. производят метанол, м. б. получен конверсией любого углеродсодержащего сырья, в т. ч. прир. газа, нефтяных остатков и углей; синтез метанола освоен в крупных масштабах; из него получают высокооктановый бензин, высокооктановые добавки к нему (метил- трет -амиловый и метил- трет -бутиловый эфиры), др. виды топлив, напр. дизельные (см. также Метиловый спирт).

Для повышения детонационной стойкости топлива и, следовательно, мощности двигателей внутр. сгорания применяют гомог. смеси метанола или этанола с бензином (3-15% спирта), т. наз. спирто-бензиновые смеси. Трудная проблема при использовании этих смесей - предотвращение их расслаивания при пониж. т-рах в зимнее время (стабилизаторы смесей - высшие спирты).

Топливные смеси. Начато использование водно-топливных эмульсий (80-85% дизельного топлива, остальное-вода) для транспортных дизельных двигателей, а также метанольно-угольных, углемасляных, водно-угольных, водно-углемазутных и др. смесей вместо жидкого котельного топлива (мазута) или угля (напр., на тепловых электростанциях либо на речном транспорте). Указанные смеси легко воспламеняются, имеют высокую теплоту сгорания, хорошо перекачиваются по трубопроводам и легко распыляются топочными форсунками. Стабильность их при хранении и транспортировавши обеспечивается введением ПАВ. Масштабы применения топливных смесей определяются разницей в ценах на мазут и уголь.

Искусственное жидкое топливо. Получают переработкой (напр., гидрогенизацией, термич. растворением, полукоксованием) твердых горючих ископаемых - угля, сланцев, торфа, а также газификацией их с послед. синтезом из СО и Н 2 (см. Фишера-Тропша синтез). Кроме того, сырьем для произ-ва искусств. жидкого топлива могут служить разл. битуминозные породы (см. также Битуминозные пески, Газификация твердых топлив, Гидрогенизация угля, Полукоксование, Синтетическое жидкое топливо).

Лит.: КричкоА. А., Лебедев В. В., Фарберов И. Л., Нетопливное использование углей, М., 1978; Лом У.-Л., Уильяме А. Ф., Заменители природного газа Производство и свойства, пер. с англ., М., 1979; Химические вещества из угля, пер. с нем.. М.. 1980. И. Р. Черный.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под ред. И. Л. Кнунянца. 1988.

dic.academic.ru

Виды альтернативного топлива » Альтернативная энергетика. Альтернативные источники энергии. Альтернативная энергия

Сейчас в большинстве стран мира решается задача поиска заменителей топлива нефтяного происхождения, запасы которого резко сокращаются, а потребности в нем 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 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 т

alternativenergy.ru

Альтернативные виды топлива Настоящее и будущее.

Альтернативные виды топлива. Настоящее и будущее.

История развития человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Издавна в качестве основных источников энергии, использовались дрова (и сейчас тоже), торф, древесный уголь, вода, ветер. Также с древнейших времен известны уголь и нефть.

История нефти насчитывает тысячи лет. Различные памятники древности свидетельствуют о том, что Она применялась задолго до нашей эры. Так, обнаружены (раскопками) следы нефтяного промысла, существовавшего за 6-4 тысячи лет до нашей эры на берегу Ефрата. Нефтяная смола здесь применялась в качестве цемента при постройке города УР и как гидроизоляция при возведении тоннеля под рекой Евфрат.

Практическая ценность топлива определяется количеством теплоты, выделяющимся при его полном сгорании.

(Так при сгорании 1 кг древесины выделяется теплота, равная 10,2 мДж/кг, каменного угля -22 мДж/кг, бензина - 44 мДж/кг.)

Основной недостаток природного топлива - его крайне медленная восполняемость. Существующие ныне запасы образовывались десятки и сотни миллионов лет назад. В тоже время добыча топлива непрерывно увеличивается.

Шведские ученые полагают, что бытующее представление об общемировых природных запасах нефти в размере 18 трлн барр., из которых до настоящего времени был израсходован только 1 трлн, является "совершенно нереалистичным". Согласно их данным, в настоящий момент мировые запасы нефти составляют всего 3,5 трлн барр. Если учесть, что ежегодно человечество потребляет около 25 млрд. барр. нефти и эта цифра имеет тенденцию к росту, предположение, что кризис ресурсов возможен уже в ближайшие 2-3 десятилетия, видится вполне обоснованным. По самым пессимистичным подсчетам Межправительственной группы по климатическим изменениям, мировые ресурсы нефти на данный момент составляют 5 трлн барр. (03.10.2003)

Истощение не грозит гидроэнергетическим ресурсам - в отличие от органического топлива они непрерывно возобновляются. Но гидроэнергетические ресурсы неспособны, дать необходимое количество энергии.

Вот почему важнейшей проблемой энергетики стала проблема изыскания новых источников энергии, в частности ядерной энергии, энергии солнечного излучения, внутреннего тепла Земли.

Одним из перспективных источников энергии является водород. Его выделяют из обыкновенной воды, и это не единственный способ его получения, он хорошо хранится и транспортируется в газообразном, жидком и твердом виде. Газ удобно хранить в подземных хранилищах, жидкость - в резервуарах. Одного резервуара объемом 3500м в кубе хватало бы для снабжения энергией в течение целого года небольшого городка с 20-ти тысячным населением.

Для того чтобы получать водород в больших количествах необходимо в дали от населенных пунктов на берегу моря можно поставить мощные атомные, а в будущем термоядерные реакторы. При этом энергия атома пойдет не только для производства электроэнергии, но и на разложение воды. По одному трубопроводу диаметром 900 мм можно передать энергопоток мощностью свыше 12000 мВт.

Учёные Научно-исследовательского института энергетики США работают над проектом сверхпроводящей энергосети для доставки электричества и водородного топлива по всей стране. Способность к передаче больших объёмов энергии и доставка альтернативного топлива - водорода – делает новую сеть очень перспективной сетью. Её внедрение значительно ускорило бы отказ от традиционного сжигания углеводородов.

Переход на водородное топливо имеет и еще одну привлекательную сторону. Если каменный уголь, нефть, газ расходуется безвозвратно, то водород может участвовать в круговороте энергии сколько угодно: сгорая, он, превращается в водяной пар, затем в воду.

Все идет к тому, что основным топливом в автомобильных двигателях станет электричество. Вот только как его получить? По всей видимости, самым эффективным, компактным и безвредным способом является использование водорода в так называемых топливных элементах.

Топливный элемент - это электрохимическое устройство, которое превращает топливо в электричество без горения. В качестве топлива можно использовать природный газ, метанол, бензин или нефть. При работе топливный элемент выделяет только тепло и водяной пар.

Идея их использования не так уж и нова. Еще в 1839 году англичанин сэр Уильям Гроув разработал принципы их функционирования. Начиная с 60-х NASA стала использовать щелочные топливные элементы в космосе. И уже сейчас серийно выпускаются электростанции на топливных элементах с мощностью до 200 кВт.

У топливных элементов есть несколько больших преимуществ. Во-первых, они намного более эффективны по сравнению с любыми другими способами генерации электрической энергии, особенно - с двигателями внутреннего сгорания. Электроэнергия в элементах вырабатывается непосредственно из химических реакций. В этом случае не требуется промежуточных механических звеньев, использующихся в большинстве электростанций и снижающих эффективность. Кроме того, следует отметить экологическую чистоту и удобство топливных элементов. Они не выделяют токсичных веществ и работают практически бесшумно.

Пока что получение водорода современными методами (из природного газа или электролизом воды) требует больше энергии, чем полученный водород может дать. Тем не менее, после исчерпания месторождений источников нефти и газа он может стать единственным доступным видом автомобильного топлива. Именно по этой причине, практически все крупные автомобильные компании вкладывают в разработку двигателей на водороде огромные средства.

Наиболее близка к серийному производству таких систем компания Ford. Совместно с канадской компанией Ballard Power Systems ею разработан образец водородной генераторной установки Ballard Ecostar. Она способна заменить небольшие турбины или двигатели внутреннего сгорания, в которых применяются другие виды топлива. Установка способна развивать мощность до 114 киловатт.

Надо сказать, что и Россия не отстает от конкурентов. На ОАО "АВТОВАЗ" в 1999 году была принята программа по разработке автомобиля на топливных элементах. В 2001 году был разработан ходовой макет АНТЭЛ 1 на базе автомобиля ЛАДА НИВА 2131.

Кстати говоря, процесс соединения водорода с кислородом составляет основу биоэнергетики организма человека. Благодаря химическим реакциям, протекающим в каждой живой клетке, энергия с высоким КПД преобразуется в тепловую и механическую. Так что человек лишь повторяет созданное природой устройство получения энергии (и не без пользы для самого себя, естественно; так что работа по дальнейшему усовершенствованию технологии топливных элементов вселяет надежду на счастливое энергетическое будущее).

Безусловно, на пути к нему возникает и еще возникнет достаточно проблем. И до появления на дорогах автомобилей на водороде пройдет еще не мало времени.

Но уже сейчас Исландия планирует перевести весь транспорт на топливные элементы. Исландия готовится стать первой страной в мире, которая сведет выбросы углекислого газа в атмосферу к нулю. Это северное островное государство станет испытательной лабораторией новой экономики, в которой роль ведущего энергоносителя будет играть водород.

В течение 20 ближайших лет правительство намерено перевести автобусы, автомобили и рыболовный флот на топливные элементы (fuelcells) и создать новую инфраструктуру.

А в России, непосредственно в Москве Юрий Михалычь уже собирается перевести технику на эфир.

Еще одним альтернативным видом топлива сегодня является ДМЭ (диметиловый эфир). Это, так сказать, следующая ступень по внедрению использования газа в двигателях внутреннего сгорания. В Москве состоялась презентация совершенно нового вида дизельного двигателя. Отныне ЗИЛы смогут ездить на диметиловом эфире. По большому счету это аналог газа. Главный плюс нового топлива - экологическая безопасность. Выбросы оксида азота сокращаются минимум в 2,5, а то и в 3 раза.

"Мы хотим запустить следующую опытную партию примерно из 50 автомобилей. Но эта работа только начинается. При этом первые три образца автомобилей показывают, что принципиальных трудностей с ними не будет, - отметил заместитель начальника Управления транспорта и связи Москвы Валерий Антюфеев. По его словам, "все автомобили подтвердили те экологические характеристики, на которые мы рассчитывали. В будущем мы планируем изменить инфраструктуру заправочных станций". "Пропанобутановые станции, которые сейчас строятся в городе по этой же программе, в будущем подвергнутся глубокой модернизации и станут двухтопливными".

Еще в начале 2002 года столичная мэрия приняла программу перевода части городского автопарка на альтернативные виды топлива. Одним из главных "козырей" программы считалось внедрение вместо дизельного топлива диметилового эфира (ДМЭ, химическая формула СНз-0-СНз, получают несколькими способами из органических соединений, наиболее экономичный " - синтез из природного газа метана). Отмечалось, что применение этого топлива не потребует серьезных доработок серийных автомобилей, зато выхлопы вполне будут соответствовать строгим европейским стандартам.

Мэр сообщил, что химические заводы уже готовы поставлять новое топливо и его можно производить миллионами тонн. А тульские химики пообещали сделать ДМЭ в массовом производстве в два раза дешевле солярки. То есть даже при расходе альтернативного топлива в 1,7 раза больше дизельного, машины будут экономичнее в эксплуатации.

Также на сегодняшний день в науке уже много лет разрабатывается проблема использования для целей энергетики термоядерных реакций как гигантских источников энергии. Ученые стремятся научиться контролировать ход термоядерной реакции. О величине термоядерной энергии можно судить по такому сравнению: вступление в синтез 1 г. изотопов водорода эквивалентно сгоранию 10 тонн бензина.

Но и здесь есть свои подводные камни, для того чтобы осуществить термоядерную реакцию нужно построить огромный завод, оснастить его надежным оборудованием и высоко квалифицированной рабочей силой, что, как нам известно, не очень дешево, и это все, если не брать проблемы бюрократического и экологического характера.

mirznanii.com

Какие альтернативные виды топлива бывают?

альтернатива обычному топливуПерсональная мобильность приближается к большому переломному моменту - в третий раз за всю историю человечества. Первый прорыв был сделан 5000 лет назад с одомашниванием вьючных животных и изобретением колеса. Человек больше не должен был полагаться лишь на себя и собственные ноги при перемещении из пункта А в пункт Б. Второй переломный момент имел место не более века назад, когда были разработаны практичные средства передвижения для повышения мобильности - автомобили. Во времена первых автомашин существовало три основные силы, которые приводили их в движение: пар, электричество и двигатель внутреннего сгорания. Паровые двигатели стали доминантными для общественного транспорта, но были слишком громоздкими для автомобилей личного пользования. В этот период электрический двигатель на время превзошел своего конкурента – двигатель внутреннего сгорания. Вскоре, однако, последний победил по ряду причин. Ими явились производительность, выгодность, ассортимент и стоимость. Как вы наверняка заметили, выбросы в окружающую среду тогда не брали во внимание. Перспектива того, что улицы наконец-то станут свободными от тонн конского навоза, брала верх!

Время определиться с альтернативным видом топлива

В XXI веке произошла переоценка приоритетов. Производительность, выгодность, ассортимент и стоимость до сих пор остаются важными факторами в автомобиле, но появился и ряд новых, с которыми нужно считаться. Это выбросы в атмосферу, сокращение природных ресурсов и охрана окружающей среды в широком смысле этого понятия. Как и в начале XX века, мы стоим перед выбором, какое топливо использовать: жидкое, электрическое или водород. В одну сторону одеяло тянут экологи, в другую - «Нострадамусы» предсказывающие скорое исчерпание нефтяных запасов земли, а в третью - экономисты, считающие нынешнюю цену на нефть приговором для развития экономики некоторых стран третьего мира.

Наименее затратный вид топлива, с большим потенциалом. О жидком топливеБензин

Поговорим о таких нефтяных продуктах как бензин и дизельное топливо. По мнению многих, в том числе и национальных исследовательских центров, бензин до сих пор является наиболее эффективным видом топлива, но надолго ли? Он наименее затратный, купить автозапчасти на него не так трудно и у этого вида топлива до сих пор достаточно пространства для технического развития: прямой впрыск, изменение фаз газораспределения, дезактивация цилиндра, принудительная индукция. Все это - технические навороты, которые, по мнению автомобильных инженеров, еще не исчерпали свой потенциал для развития и совершенствования.Ненамного отстает от бензина дизельное топливо, которое приводит в движение большие грузовики и практически всю спецтехнику. Его беда в наибольшем загрязнении окружающей среды. Но зато в экономичности и мощности бензиновым двигателям с ним не сравнится! Не смотря на экономичность, в альтернативные виды топлива дизельное горючее включать нельзя, так как если сегодня сотрудники общества Greenpeace обливают красками шубы из натурального меха, то мы даже боимся представить, что они будут делать с автомобилями, использующими дизельное топливо в массе.

Теперь поговорим о проблемах, которые вскоре могут встать на пути развития этих самых эффективных на сегодняшний день, источников питания авто. Многие говорят, что мы уже давно пересекли ту линию «нефтяного пика», после которого мировое производство просто обязано уменьшиться. Ни для кого не является секретом тот факт, что человечество уже добыло всю «легкую нефть», то есть ту, которая была ближе всего к земной поверхности. Зато геологи утверждают, что «труднодобываемой нефти» хватите еще на 100 лет как минимум. Так, в 2011 году на семинаре Toyota Питер Уэллс, эксперт в отрасли нефти и бензина, предсказал (несколько смело, по мнению некоторых), что и в 2050 году 90% автомобилей будут по-прежнему использовать энергию от бензина и дизельного топлива.Так ли это, мы узнаем в пятидесятых, а пока поговорим о конкуренте, который дышит в затылок общепринятым видам продукта автопотребления.

Биотопливо из кукурузыИтак, это – биотопливо. Один из самых перспективных источников альтернативного топлива. Если вы не знали, то ученые уже давно научились производить такое вещество как этанол из обычной кукурузы, на котором с успехом ездят прототипы машин будущего! Более того, уже не один год та или иная компания выставляет один из таких прототипов питающийся биотопливом, на очередной выставке новых моделей, как это было на недавнем автошоу в Женеве о котором мы писали на предыдущих страницах нашего раздела Автоинфо.

 К сожалению, общество и экономика сверхдержав еще не готовы к быстрому переходу от нефтяного сырья к биорастительности. Такой резкий переход вызовет лишь очередной мировой  кризис ввиду падения цен на нефть и краха экономики таких нефтяных  держав, как Россия и ОАЭ. Однако у нас есть все основания полагать, что  однажды наука шагнет так далеко, что автомобили начнут ездить на  настойках из проса, овса, кукурузы и даже водорослей. Как вам такая  перспектива? Очень даже логично - кормить железных коней настоящим овсом!  Посему уйти от прогресса, скорее всего, не удастся, и в скором времени  вместо нефтяных вышек ЛУКОЙЛ и "Роснефть" будут засаживать кукурузные поля.

Электродвигатели – верное решение проблемы? (не путать с гибридом)

Для некоторых оптимистов, автомобили с электрическими батареями заменяющие бензиновые  двигатели, являются панацеей от всех бед с топливом. --     Высокоэффективные  электродвигатели, нулевые выбросы, надежная механика, низкие  эксплуатационные расходы, казалось бы, чего еще желать? Но всегда есть одно «но». Мы упоминали сколько стоит купить такой аккумулятор - двигатель? Нет? В настоящий момент батарея в 20-25 кВ/ч стоит 15 000 долларов США и для того, чтобы «заправиться», вам нужно будет заплатить 600-700 долларов США. Мы говорим о специализированных заправках, которые оснащены специальными розетками. Как вам такие расценки? Конечно, сторонники электромобилей утверждают, что спрос на них станет куда выше, как только стоимость запраки опустится до 200 долларов США, но стоит оценивать ситуацию трезво и признаться в том, что эта цель практически неосуществима. К тому же, «заправить» такой автомобиль не так уж и просто. Во-первых, наша инфраструктура еще не готова к этому. Тут потребуется создание сети эллектрозаправок, что весьма затратно для государства. И, во-вторых, «заправка» такого авто длится не 10 минут, и даже не час. Для того, чтобы зарядить аккумулятор полностью вам может понадобиться ночь.Более того, неправильно будет сказать, что при использовании электромобилей выбросов в атмосферу практически не будет. Существуют энергетические станции, которые производят электричество и от их работы определенный процент отходов, конечно, попадает в атмосферу. Правда, это и огромный экологический плюс - намного легче контролировать отходы нескольких электропредприятий, чем миллионов автомобилей по отдельности.

Гибридные авто как альтернатива обычным видам топливаМожет быть, стоит сделать ставку на гибрид?

Два взаимодействующих силовых агрегата гибрида взяли лучшее от обеих технологий – жидкого топлива и электроэнергии. Компромиссами такого автомобиля являются добавочная стоимость и добавочный вес из-за двух двигателей. В настоящее время каждая марка автомобилей имеет, по меньшей мере, один гибрид в своем арсенале. Данная технология уже хорошо освоена и не вызывает сомнений в своем дальнейшем развитии. По прогнозам специалистов, к 2016 году половина автомобилей, представленных на авторынке, будут гибриды. С каждым годом процент продаж таких автомобилей растет.

Слово о водороде как об источнике альтернативы обычному топливуВодород как вид топлива

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной. Увы, он также очень неразборчив и вступает в реакцию практически со всеми другими химическими элементами, в особенности с h3O. На самом деле, топливный элемент использует это качество для преобразования водорода и кислорода в электроэнергию, часть тепла и часть чистейшей воды.Водородные автомобили будущего – это те же самые электромобили, но гораздо усовершенствованные, они могут самостоятельно вырабатывать электроэнергию. Ведущие автопроизводители - такие, как Mercedes-Benz, Toyota, Volkswagen со своей серией UP! - планируют выпустить свои первые модели автомобилей, которые будут ездить на водороде, в 2014-2015 годах. Honda же впереди планеты всей - у нее уже есть ограниченное количество автомобилей с таким альтернативным топливом. Несмотря на то, что водород может быть очень хорошим энергоносителем, с ним все же остаются значительные проблемы. Но ученые оптимистически смотрят в будущее и считают, что оно именно за водородом.

Кому же отдать лавры победителя: водороду, электроэнергии, биотопливу или оставить все как есть?

Каждый из вышеописанных видов альтернативного вида топлива, имеет свои преимущества и недостатки. Мы можем сказать откровенно, что в данный момент нет безоговорочного лидера. Идеальным вариантом было бы совмещение всех типов топлива в одном двигателе. Но возможен ли такой вариант, или же это утопия? Время покажет, за кем будущее.

Если же вы еще не являетесь счастливым обладателем машины будущего, но зато обладаете другим более земным транспортным средством, рекомендуем опробовать нашу уникальную систему поиска автозапчастей zap-online.ru! Если вам требуются какие-либо автодетали для вашего железного коня, то заполнив форму раздела "Найти автозапчасть", либо введя название в верхнем правом углу данной страницы, вы получите десятки выгодных предложений от автомагазинов запчастей зарегистрированных у нас на сайте. Попробуйте. Это выгодно!

Ну и по традиции, в тему о гибридах предлагаем посмотреть рекламный видео - ролик от Lexus CT Hybrid в 3D. Такого вы еще не видели.

zap-online.ru

Альтернативные виды топлива - Перспективные направления

 

 

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

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

Преподаватель высшей школы, кандидат технических наук

Кузнецов Юрий Александрович

 

Альтернативные виды топлива

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

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

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

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

 

 

Рис. 1. Классификация альтернативных видов топлива

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Категория: Перспективные направления | Популярность: 31187 | Оценка: 2.8

Добавить комментарийКомментарии:

www.akpspb.ru

Альтернативные виды топлива как мера экономии и защиты экосистемы

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

ЭлектромобилиЕщё 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

Двигатель

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

Разное биотопливо

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:Топливо на памперсах

  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.

ekoenergia.ru

Альтернативные виды топлива » Привет Студент!

Актуализация топливно-энергетической проблемы связана с нехваткой и подорожанием энергетических ресурсов, потребности в которых удовлетворяются в основном за счет ископаемых топлив, которые относятся к невозобновляемым исчерпаемым ресурсам. Сегодня в мире насчитывается более 800 млн автомобилей с ДВС. За последние 30 лет общее количество автомобилей увеличилось в 3 раза, и их производство постоянно растет. Через 10 лет этот показатель возрастет до 1 млрд и топливно-экологическая проблема обострится. Поэтому в ближайшие годы практически всеми странами мира планируется снижение потребления нефтяных моторных топлив на 20—30 %.

Автомобильный транспорт является основным потребителем нефтяных топлив, на получение которых расходуется примерно 80 % добываемой нефти. Мировые ресурсы нефти ограниченны, например, для Европы и стран СНГ, включая Российскую Федерацию, двумя десятками лет при постоянном снижении уровней ее добычи и существенном повышении стоимости. Ресурсного запаса природного газа в Европе и странах СНГ, включая Российскую Федерацию, при современном уровне потребления хватит примерно на 60 лет.

Анализируя природные ресурсы РФ, необходимо отметить, что Россия имеет 6, 2 % разведанных мировых запасов нефти, 26, 6 % мировых запасов природного газа, 17, 3 % мировых запасов угля, а также 12, 8 % мировой суши, большая часть которой занимают леса и сельскохозяйственные угодья — источники биотоплив.

Из известных ныне путей снижения потребления нефтяных моторных топлив реальное практическое значение имеют два:

• существенное повышение экономичности автомобилей, в том числе применением более совершенных энергоустановок с высокой топливной экономичностью и параметрической надежностью;

• замещение нефтяных топлив (частичное или полное) альтернативными энергоносителями.

Таблица 1. Ресурсы газа

Регионы

Ресурсы, млрд т

Добыча, млн т/год

Потребление, млн т/год

Запас, годы

Северная Америка

7, 8

642, 5

1132, 6

11, 9

Латинская Америка

14, 8

350, 6

223, 3

40, 7

Европа и страны СНГ

19, 2

845

963, 3

22

Средний и Ближний Восток

101, 2

1208, 1

271, 3

81

Африка

15, 5

467, 1

129, 3

31, 8

Индокитай и страны Тихого океана

5, 4

381, 7

1116, 9

13, 8

Таблица 2 ресурсы нефти

Регионы

Ресурсы, млрд м3

Добыча, млн м3/год

Потребление, млрд м3/год

Запас, годы

Северная Америка

7460

750, 6

774, 5

9, 9

Латинская Америка

7020

135, 6

124, 1

51, 8

Европа и страны СНГ

63 010

1061, 1

1121, 9

60, 3

Средний и Ближний Восток

72 130

292, 5

251, 0

247

Африка

14 390

163, 0

71, 2

88, 3

Индокитай и страны Тихого океана

14 840

360, 1

406, 9

41, 2

К альтернативным энергоносителям, которые могут быть использованы как топливо для автомобильных двигателей, можно отнести:

• природный газ как наиболее эффективный энергоноситель на переходный период;

• электроэнергию;

• биотоплива растительного происхождения;

• синтетические моторные топлива, в том числе спиртовые;

• в перспективе водород, который может использоваться как самостоятельный вид топлива для генерации энергии, как и высокоэффективная добавка к горючим смесям и в качестве необходимого компонента при производстве синтетических моторных топлив.

Оценка возможности использования в Российской Федерации различных альтернативных топлив на ближайшую и отдаленную перспективу показывает, что наиболее перспективным на ближайшие годы является природный газ и биотоплива (биотоплива на основе растительного сырья — биогаз, биоэтанол, биометанол, биодизельное топливо), на среднесрочную перспективу 5—20 лет в качестве наиболее приемлемых альтернативных топлив можно рассматривать диметиловый эфир, другие синтетические топлива и водород.

Основными факторами, определяющими долю того или иного вида энергоносителя в общей структуре энергопотребления, являются: технико-экономический потенциал и региональные особенности топливно-энергетического баланса, динамика цен на сырье и топливо на мировом рынке, технический уровень и структура промышленности, энергетики и автотранспорта, а также экологическая ситуация в регионе.

Сжиженный нефтяной газ. Сжиженный нефтяной газ (СНГ) является самым популярным альтернативным топливом для автомобилей. Так, в Германии в 2007 г. было зарегистрировано 232 тыс. легковых автомобилей, работающих на СНГ. При этом доля машин, работающих на СНГ, среди автомобилей, использующих альтернативное топливо или энергию, составляет 63, 2 %.

 

Рис. 1. Замещение нефтяных топлив на автотранспорте

СНГ по физико-химическим свойствам является высококачественным полноценным топливом для автомобильных двигателей. Основные компоненты СНГ — пропан и бутан, представляющие собой побочные продукты добычи или переработки нефти на газобензинных заводах. Этот вид топлива относительно недорог, не требует большого топливного бака, поэтому получил достаточно широкое распространение.

СНГ хорошо смешивается с воздухом для образования однородной горючей смеси, обеспечивает высокую теплоту сгорания, не детонирует при сгорании. В газе минимально содержание веществ, способствующих нагарообразованию, загрязняющих систему питания, а также вызывающих коррозию деталей. Компоненты СНГ позволяют формировать моторные свойства газового топлива.

При перемешивании пропана может быть обеспечено оптимальное давление насыщенных паров в газовой смеси, что особенно важно для эксплуатации газобаллонных автомобилей в различных климатических условиях и в разное время года. Поэтому пропан является желательным компонентом СНГ.

Бутан относится к числу обладающих высокой теплотой сгорания и легко сжигаемых компонентов СНГ. Однако из-за низкого давления насыщенных паров бутан в нашей стране в чистом виде в качестве моторного топлива не применяют. Показателем качества топлива является октановое число, с помощью которого оценивают детонационную стойкость углеводородных газов. Чем выше октановое число топлива, тем оно более устойчиво к детонации. Для большинства основных компонентов газов октановое число составляет 100—115, т. е. выше, чем у лучших сортов автомобильных бензинов.

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы «жидкость—пар» вследствие возникновения давления насыщенного пара, т. е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Таблица 3 Сравнительная характеристика видов топлива

Параметры

Пропан

Бутан

Бензин

Химическая формула

С2Н8

С4Н10

С8Н17

Молекулярная масса

44

58

114

Плотность жидкой фазы при температуре 15 °С и нормальном | атмосферном давлении, кг/м3

510

580

730

Температура кипения при атмосферном давлении, °С

-43

-0, 5

Не ниже 35

Теплота сгорания в газообразном состоянии, МДж/м3

85

111

213

Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при нормальных атмосферных условиях, % объема:

нижний

2, 4

1, 8

1, 5

верхний

9, 5

8, 5

6, 0

Октановое число

110

95

92

Степень сжатия

10... 12

7, 5... 8, 5

8, 2

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг

15, 8

15, 6

14, 7

Молекулярная масса сжиженного газа меньше, чем у бензина, и это ухудшает работу двигателя. Поскольку в двигатель сжиженный газ поступает в газообразном состоянии, то по сравнению с бензином уменьшается наполнение им цилиндров (ниже скорость горения газовоздушной смеси) при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. При уменьшении частоты вращения в двигатель подается меньший объем газа. Таким образом, при работе двигателя на газе его мощность снижается. И в этом один из недостатков двигателей, работающих на СНГ. Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за. 100 %, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 90 %, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4 %.

Токсичность выхлопных газов двигателей при работе на газе по отношению к бензиновому двигателю снижается в следующем соотношении: оксид углерода в 2—3 раза; оксид азота в 1, 2 раза; углеводород в 1, 3—1, 9 раза; кроме того, обеспечивается сохранность катализаторов.

 

Рис. 2. Сравнение токсичности газового и бензинового топлива

По сравнению с дизелями сжигание СНГ приводит к сокращению NOх, отсутствию сажи и твердых частиц.

Сжиженный нефтяной газ не имеет цвета и запаха, поэтому для обеспечения безопасности при его использовании на автомобилях ему придают особый запах — одарируют.

Для заправки автомобилей созданы автомобильные газозаправочные станции, которые осуществляют заправку автомобилей и других транспортных средств, двигатели которых конвертированы или изначально рассчитаны на работу на сжиженном нефтяном газе и имеют соответствующую систему.

Сжиженный нефтяной газ обычно транспортируется к заправочным станциям в автомобилях-газовозах или автоприцепах-цистернах с баз хранения или газонаполнительных станций. Давление внутри емкости определяется температурой емкости и фракционным составом пропан-бутановой смеси. Типичные значения давления: при 0 °С — 0, 03 МПа (0, 3 атм), при +25 °С — 1, 2 МПа (12 атм).

Природный газ. Природный газ как моторное топливо для автомобиля может поставляться в двух видах;

• сжиженный;

• компримированный (сжатый).

Основной компонент природного газа — метан (углеводород, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода). Благодаря этому при его сжигании образуется примерно на 25 % меньше СО2 по сравнению с тем же количеством бензина (в энергетическом эквиваленте). По сравнению с дизельным топливом природный газ при сжигании в двигателях образует меньшее количество NOx, при этом он не образует сажи и соединений серы.

Компримированный (сжатый) природный газ (КПГ). Техническое преимущество применения КПГ состоит в том, что моторное масло, находящееся на стенках цилиндров, не вступает во взаимодействие с газообразным метаном. Масло не разжижается и не загрязняется продуктами сгорания, в результате чего периодичность смены масла увеличивается в 1, 5—2 раза, на 15—20% уменьшается его эксплуатационный расход. Ресурс двигателя повышается в среднем на 35 %. Срок службы свечей зажигания увеличивается на 40 %. Ввиду того что октановое число природного газа составляет 114... 118 ед., исключается детонация двигателя. Отсюда следует и экологический эффект при работе двигателя автомобиля на природном газе: выбросы оксида углерода СО снижаются в 4—5 раз, окислов азота уменьшаются на 30—40 %, в 10 раз снижается дымность выхлопа дизельных двигателей.

Основная проблема применения природного газа заключается в том, что метан — это газообразное топливо. Даже находясь под давлением 20 МПа, сжатый природный газ занимает в 4 раза больший объем, чем такое же (по энергии) количество бензина. Поэтому для его хранения на автомобиле требуются большие тяжелые баллоны, которые обеспечивают запас хода всего 200 км.

Однако с появлением баллонов, изготовленных из алюминия с покрытием из углеродного волокна, проблема веса баллонов потеряла свою остроту. Переход автомобилей на сжатый природный газ (метан) приводит к снижению технико-экономических показателей: запас хода снижается на 88 %, грузоподъемность — примерно на 500... 550 кг.

В общем случае применение КПГ в качестве моторного топлива имеет ряд существенных недостатков:

• увеличение массы топливной системы;

• значительное уменьшение пробега на одной заправке;

• необходимость периодического освидетельствования баллонов высокого давления;

• отсутствие развитой сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций и т. д.

Сжиженный природный газ (СПГ). В нашей стране еще в начале 1950-х годов был осуществлен комплекс работ по изучению возможности использования СПГ на грузовом автотранспорте в качестве моторного топлива. Однако, несмотря на положительные результаты, сжиженный природный газ не нашел широкого практического применения из-за наличия мощной сырьевой базы для производства бензина и его низкой стоимости.

Исследования, выполненные специалистами ОАО «Газпром» и ВНИИгаз, показывают, что использование СПГ в качестве моторного топлива, с точки зрения технико-экономической эффективности, значительно выгоднее, чем КПГ. Так, при масштабном производстве СПГ удельные капиталовложения на производство ниже на 25—30 %, себестоимость производства — на 40 %, а суммарные приведенные затраты на производство—доставку—распределение для СПГ — на 10—30 %, чем на аналогичные системы для КПГ.

privetstudent.com