Альтернативное автомобильное топливо — плюсы и минусы

Биотопливо: альтернатива есть

Питательную энергию для двигателей внутреннего сгорания можно не только выкачивать из истощенных недр, но и выращивать на поле или даже брать из компостной кучи.

«Вольво» предлагает на родине широкую гамму моделей, работающих на биоэтаноле. Несколько прежних двигателей заменил единственный 1,6-литровый турбомотор мощностью 180 л.с. Силовой агрегат прошлой волны, 2-литровый 145-сильный атмосферник, уйдет со сцены вместе с устаревшими моделями C30, S40, V50.

Несмотря на отчаянные усилия конструкторов электрифицировать все, что движется, автомобилю в ближайшем будущем без традиционного двигателя не обойтись. Беда в том, что на большей части планеты его меню состоит лишь из невозобновляемых ресурсов — нефти и газа. Однако мотор не прочь питаться и разбавленным горючим. А потому нехитрый бизнес героя фильма «Джентльмены удачи» за 40 лет сделал не один шаг вперед.

АЛКОГОЛИКИ — НАШ ПРОФИЛЬ

На первом месте по популярности — добавление в бензин биоэтанола, то есть спирта из растительного сырья. Около 90% его производства приходится на Бразилию и США. Южноамериканцы гонят спирт из сахарного тростника, северные соседи — преимущественно из кукурузы. Сгодятся и другие растения с высоким содержанием крахмала или сахара, а также целлюлоза.

В некоторых странах добавление от 5 до 15% этанола установлено законодательно. Стандартному двигателю не повредит, если ему в бензин плеснут до 10% спирта. На колонки со смесями, содержащими более десятой доли этанола, обязательно наносят предупреждение об этом: старым двигателям такой рацион может не понравиться.

Бразильцы практикуют езду на биотопливе еще со времен нефтяных кризисов 70‑х годов прошлого века. Сейчас в стране нет в продаже бензина, в котором этанола менее 20% (Е20). Альтернатива этой смеси — только чистый Е100 (95–96% спирта и 4–5% воды). В Швеции и США распространена смесь Е85. Заправлять ими можно только «гибкотопливные» (flex-fuel) автомобили. Их система питания настроена под этанол — чистый или в сочетании с бензином в любой пропорции. Кроме того, октановое число спирта выше, чем у бензина, поэтому обычно требуются еще и переделки по железу, чтобы поднять степень сжатия до 12…13,5:1. Отсюда — более высокий КПД, лучшие мощностные показатели и меньшее количество выбросов. С другой стороны, теплотворная способность E85 ниже, чем у бензина, — если двигатель заправить такой смесью, он потеряет примерно четверть прежних сил.

На рынке Бразилии, мирового лидера в использовании этанола (парк автомобилей flex-fuel превышает 14,5 млн. штук), представлено более 80 моделей разных мировых брендов. В США такие автомобили почти столь же популярны (около 10 млн. машин), что заставляет местную «большую тройку» тоже выпускать биомодификации.

ВЕГЕТАРИАНСКОЕ МЕНЮ

По нестандартным рецептам готовят и дизельное топливо. Сырьем служат рапс, соя, различные масла и жиры. Такое топливо маркируют буквой В и цифрами, соответствующими доле растительных компонентов в смеси. Цетановое число топлива выше, чем у обычного: 51 против 42–45. Горючее отлично разлагается, не нанося вреда окружающей среде, и практически не содержит серы. Из значимых недостатков — недолгий срок хранения.

Биодобавки к дизельному топливу пока не получили такого широкого распространения, как биоэтанол. Тем не менее его производят во многих странах. Есть страны, где пятипроцентное содержание «био» узаконено и не требует упоминания при продаже.

КОМАНДА «ГАЗЫ»

Из биомассы получают и газообразное топливо, также отлично подходящее автомобилям. Например, метан — один из основных компонентов природного и так называемых попутных газов, получающихся при перегонке нефти. Столь полезное ископаемое с легкостью заменит никому не нужная гора органического мусора — от банального навоза до отходов рыбного, мясного, молочного и овощного производств. Этой биомассой и питаются бактерии, вырабатывающие биогаз. Очистив его от газа углекислого, получают так называемый биометан. Его главное отличие от обычного метана, на котором работают многие серийные модели, — он не является полезным ископаемым. Уж что-что, а навоз и растения раньше конца жизни на планете не иссякнут.

Схема производства биометана (все схемы и таблицы открываются в полный размер по клику мышки):

Схема производства биометана

Биомасса служит и для получения другого автомобильного газа — водорода. Его выделяют, нагревая сырье до высоких температур без доступа кислорода или опять-таки призывают на работу бактерии. В ход идет все — от древесины до водорослей. Впрочем, этот газ пока не особенно актуален для рядовых потребителей. В перспективе его хотят использовать как горючее в топливных элементах, которые появятся в серийном производстве (по самым оптимистичным прогнозам концерна «Даймлер») не раньше чем через пять-семь лет. И еще через столько же — адекватные доходам цифры на ценнике.

ПЛЮС НА МИНУС ДАЕТ…

Все перечисленные альтернативы традиционному нефтяному топливу, увы, не лишены недостатков. Например, у наиболее распространенного биоэтанола — затрудненный пуск в зимнее время. Чтобы побороть недуг, автомобили, работающие на смесях Е85 и Е100, дополнительно оснащают подогревателем двигателя или небольшим баком с чистым бензином для холодного пуска. В Швеции предлагают зимний (по аналогии с дизтопливом) состав смеси — в холодное время содержание этанола снижают с 85 до 75%.

НЕОБХОДИМЫЕ ДОРАБОТКИ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ ДЛЯ РАБОТЫ НА БИОЭТАНОЛЕ

Существует и сугубо российская проблема. По давней традиции наше государство считает спирт веществом антисоциальным и оберегает от него граждан налогами и ограничениями. При таком раскладе стоимость спиртового горючего едва ли будет привлекательнее, чем привычного бензина. И разрешат ли продавать этанол круглосуточно.

Есть и препятствия глобального масштаба. Одно из них — отсутствие единых стандартов и требований к биотопливу. Где гарантии, что, например, колесящему по Германии многотопливному «Опелю» понравится биобензин в соседней Франции, изготовленный из другого сырья? Поэтому современные модели, работающие на биотопливе, обычно не брезгуют бензином или дизтопливом.

ТИПЫ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЭТАНОЛА

Любимый аргумент инициаторов активного распространения биотоплива — независимость от невозобновляемых природных ресурсов. Сразу возникает несколько «но». Во-первых, страны-экспортеры нефти и газа приложат все усилия, чтобы воспрепятствовать этому. Для них расстаться с основной (иногда единственной) статьей доходов — катастрофа. Во-вторых, чтобы производить в больших объемах биоэтанол или биодизель, понадобятся огромные участки плодородной земли для выращивания сырья. Можно, конечно, потеснить на полях картошку или пшеницу, — но кто даст гарантию, что доселе благополучные страны не окажутся на пороге продовольственного кризиса?

Пока запасы нефти и газа достаточны, а цены на их добычу и переработку не поднялись на запредельную высоту, биотопливу суждено оставаться лишь добавкой, а не весомой альтернативой основным источникам энергии. Хотя стартовая площадка для взлета неплохая: технологии отработаны, производство совершенствуется с каждым днем. Да и получаемые киловатты обходятся сравнительно дешево. А потому биотопливо — пожалуй, один из наиболее серьезных конкурентов углеводородному горючему. Как подтверждение — миллионы серийных автомобилей, работающих или готовых работать на топливе с приставкой «био». А что до остальных трудностей, сдерживающих развитие этой отрасли, то они вполне разрешимы.

Биотопливо для автомобилей — альтернатива бензину и дизелю

Третье тысячелетие. Человечество в поисках альтернативной энергии. Полезные ископаемые в виде газа, нефти, угля исчерпываются. Мы в поисках нового вещества, которое будет двигать наши машины, и обогревать наши дома. Все более и более популярным становиться биотопливо. Биотопливо это один с видов альтернативного топлива, которое производиться из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.

Для двигателей внутреннего сгорания, то есть для наших автомобилей используются такие виды биотоплива: этанол, метанол, биодизель. Каждое с этих видов имеет свои преимущества и недостатки. В нашей стране нет целенаправленной программы развития производства биотоплива. В других странах мира уже система производства альтернативной энергии более налажена, и автомобилисты используют уже биотопливо в смеси с бензином.

Преимуществами биотоплива являются:

• экологичность — самый важный фактор, который предотвращает засорение окружающей среды выхлопными газами и продуктами внутреннего сгорания;
• цена — стоимость биотоплива на порядок ниже чем того же бензина;
• топливная система не засоряется, на двигателе не образуется гарь, сажа.

А вот и недостатки хоть и небольшие, но все же есть:

• самый большой недостаток в том, что в нашей стране мало заправок с биотопливом.
• если вы захотите перейти на биотопливо – придется почистить топливную систему
• двигатель зимой греться дольше обычного
• использование большего количества топлива, но это зависит и от марки автомобиля.

Основные виды биотоплива

Самым популярным биотопливом для автомобилей является этанол. Биоэтанол – обычный этанол, полученный в ходе переработки и брожения сельскохозяйственных культур. Чаще всего используют кукурузу, и сахарный тростник. Но также в ход идут и картофель, ячмень, сахарная свекла – то есть те продукты, которые содержат много крахмала или сахара что способствует хорошему брожению.

Этанол является самым популярным видом биотоплива

В основном этанол смешивают с бензином в соотношении 10% этанол 90% бензин. Эта формула чаще всего встречается в мире, под нее не нужно перерабатывать топливную систему автомобиля. Кажется что 10 % мало – но они играют большую роль в сохранении окружающей среды. Если же этанола 90%, а бензина 10%, тогда нужно менять всю систему. Если вы обладатель гибридного автомобиля – тогда без проблем можете ездить на любом виде топлива.

Второе топливо по популярности – биодизель. Его тоже получают путем переработки сельскохозяйственных растений, но не крахмальных или сахарных, а тех которые в большом количестве содержат масла. Например: соя, подсолнух или рапс. Производство биодизеля затратное, чем производство этанола. Надо сначала вложить деньги в растения, собрать переработать и именно переработка больше всего требует затрат. Дело в том, что полученное сырье – масло нужно переэтерифицировать метанолом при температуре 60°С и нормальном давлении для получения качественного продукта. И биодизель хранить нужно не более трех месяцев – дольше – он разлагается.

Так же как и этанол, биодизель применяют в смеси с дизельным топливом, тоже в определенном процентном соотношении. Но в применении биодизеля переработки топливной системы не требуется. Конечно эти средства для движения наших автомобилей экологичные и безопасные, но их энергетическая эффективность ниже, чем энергия бензина или дизеля. При этом мощность дизеля снижается, а расход топлива увеличивается.

При использовании биотоплива топливная система как бы очищается, из-за спирта, который содержится в биоэтаноле. Этанол растворяет гарь и сажу в системе и поддерживает топливную систему в чистоте. Конечно, из-за этого расход топлива увеличивается, но не намного. Всего на 5-7%. Но будет экономия на том, что не нужно чистить топливную систему, как при использовании нефтяных продуктов.

При использовании биотоплива не будет проблем с образованием гари на свечах, кольца поршней и сами поршни, факельный выход форсунка – распылителя – все это будет чистым. Но обязательно нужно прочистить топливную систему, из-за того что этанол растворит всю грязь со стенок бензобака и когда двигатель заработает – все это пойдет в камеру сгорания через всю топливную систему – она просто сильно засорится. Поэтому, прочистив систему, вы будете уверенны, что не наносите окружающей среде вреда и ваша топливная система будет находиться в идеальной чистоте. И вы сможете продлить срок эксплуатации вашего любимого авто.

Биотопливо подходит для использования во всех марках автомобилях. При желании на более современных моделях можно установить специальный адаптер, который будет корректировать топливную смесь – дело в том, что датчики, которые контролируют расход топлива, могут показывать, что нужно дополнительное обогащенные топливной системы – а это увеличивает расход топлива – чего совершенно не нужно. Устанавливая адаптер перед форсункой–распылителем, мы совсем не нарушаем систему автомобиля. Но адаптер довольно полезная штука – он контролирует количество и время подачи топлива в камеру сгорания. В автомобилях более ранних моделей можно использовать биотопливо без адаптера. Они не обладают системой автоматического регулирования качества топлива.

Во многих развитых государствах мира создании целые программы по развитию производства биотоплива. В нас, к сожалению, с этим вопросом тяжело. Никто еще не отменял коррупцию.

Почему в нашей стране нет нормального производства биотоплива? Все просто. Нефтетрейдерам это невыгодно, нет в нас нормальной законодательской и нормативно – правовой базы. Но самое важное это то, что автомобилисты мало проинформированные. Люди в силу своей занятости не успевают следить за всеми направлениями. И поэтому нет спроса конечно, а если нет спроса – нет сбыта.

Производство биоэтанола

Как уже говорилось выше, что этанол получают в процессе брожения сахарных и крахмальных сельскохозяйственных растений. Процесс производства почти, такой как производство спирта. С помощью ферментов вещества из растений превращаются в сахар, который сбраживают с помощью дрожжей в брагу. После процесса сбраживания этанол перегоняют с помощью дистилляционной установки и дополнительно очищают в ректификационной установке.

Процесс изготовления этанола похож на приготовления спирта

В результате всех этих действий получают этанол в вперемешку с водой. Потом нужно обезводить смесь и наконец, полученный чистый этанол можно уже смешивать с бензином. Этанол в смеси с бензином работает как окислитель и как способ увеличения октанового числа.

Производство биодизеля

Для производства биодизеля используются разные виды растительных масел. Процесс производства заключается в том, что нужно уменьшить вязкость масла с помощью спирта. Любое масло состоит с триглицеридов. То есть в составе присутствует глицерин – он и увеличивает вязкость масла. Поэтому нужно нейтрализировать глицерин с помощью спирта. Этот процесс называется трансэтерификацией. В конечном итоге получается чистый биодизель цвета меда, он на вид не должен содержать никаких примесей, а если он слегка мутный – значить там есть вода, которая удаляется в процессе нагревания.

В перечень видов биотоплива также входит биометан – газ, получаемый от разных отхода – растений, древесной стружки, соломы, кожуры фруктов и овощей. То есть от второсортного сырья. От прессовки и скопления этих продуктов получают метан – биогаз, который состоит из метана и углекислого газа. Чтоб применить его в автомобилях нужно очистить от углекислого газа.

И самым современным видом топлива, которому еще нет практического применения, является топливо с водорослей. Но этот вид еще на этапе разработки. Преимущество такого типа топлива в том, что сырье можно выращивать и в воде и на непригодных для хозяйства участках земли. Биотопливо с водорослей экономически выгодно. Не нужно тратить большие усилия, чтоб вырастить водоросли, а они имеют самые большие показатели по объему топлива после переработки.

В современном мире существуют разные виды альтернативного топлива, но они еще широко не применяются. Дело в том, что пока есть обычное топливо, человечество не будет задумываться о будущем. А стоит. Ведь нужно все — таки, что — то оставить для своих детей и внуков. Нужно питаться сделать мир чище. И введение в кругооборот биотоплива – один из способов сохранить планету от глобальной катастрофы.

Чем заправляться, когда закончится нефть?

Газомоторное топливо

Один из самых доступных видов альтернативного топлива (хотя в некоторых странах СНГ и ЕС с этим тезисом вряд ли согласятся). Для широкого применения газового топлива нет необходимости конструировать какие-то особые двигатели или создавать с нуля специальную инфраструктуру. Автомобили, работающие на газе, производятся на основе обычных бензиновых или дизельных машин с минимальной модернизацией.

Достоинства и некоторые недостатки «газового» Volkswagen Passat мы уже выяснили. Вы тоже сможете о них узнать, если прочтете статью «Как сэкономить на бензине: тестируем газовый Passat».

Существует два вида газомоторного топлива: пропан (сжиженный нефтяной газ – побочный продукт переработки сырой нефти или природного газа) и метан (природный газ). На пропане работали «газифицированные» грузовики и автобусы в советские времена. В современном автопроме предпочтение отдается метану.

Серийные модели, доступные в России: Volkswagen Passat/Passat Variant EcoFuel. Цена – от 1 275 000 рублей. Кроме того, перевести на газ сегодня можно практически любой бензиновый или дизельный автомобиль. Однако официальные дилеры такими переделками не занимаются, а за работы, выполненные в несертифицированных сервисах, вас немедленно лишат заводской гарантии.

Что мешает массовому распространению: прежде всего затраты на инфраструктуру. Они хоть и меньше тех, что требуются на зарядочные станции и водородные заправки, но тоже существенны. При этом в России, по нашим ГОСТам, бензиновый и газовый заправочные пистолеты не могут соседствовать на одной колонке. Кроме того, природный газ, как и нефть, когда-нибудь закончится.

Электроэнергия

Из всех возможных альтернатив бензину и солярке эту лоббируют наиболее активно. Основной аргумент: работающие электромобили не выбрасывают вредных веществ в атмосферу. Поэтому к ним издавна «неровно дышат» многочисленные экологические организации и поддерживающие их идеи политики.

О том, являются ли электромобили настолько экологически чистыми, как принято считать, – в статье «Электромобили: лечим природу или калечим?».

Но если учесть выбросы при производстве электромобилей и батарей, а также при создании необходимой инфраструктуры – получится, что «на круг» они ненамного экологичнее машин с традиционными ДВС. Ряд проведенных исследований это уже подтвердил.

Серийные модели, доступные в России: Mitsubishi i-MIEV (от 1 800 000 рублей), E-Car GD04B (от 450 000 рублей).

Что мешает массовому распространению: дороговизна электромобилей и отсутствие компактных, емких и стойких к морозам аккумуляторных батарей. Кроме того, мало кто вспоминает о том, что во время зарядки электромобиль потребляет такое же количество электроэнергии, как и электрочайник. Но если последний закипает за пару-тройку минут, то электромобиль заряжается в течение нескольких часов. То есть для массовой «электромобилизации» человечеству придется значительно увеличить выработку электроэнергии. А самый распространенный в мире (и самый эффективный) способ ее выработки – тепловые электростанции. Работающие на тех же углеводородах. Круг замкнулся…

Водород (топливные ячейки)

На фоне моды на электромобили несколько подзабытым оказался водород. Лет пять назад мы намного чаще слышали об автомобильных новинках, использующих такой вид топлива. Не так давно с автомобилями на топливных ячейках активно экспериментировал даже АвтоВАЗ. Та самая компания, что только в прошлом году отказалась от выпуска разработанной в 1950-х годах модели.

Между тем многие производители разработку водородных авто не только не прекращают, но и полагают, что именно за ними – будущее. То самое, в котором не будет места углеводородам и продуктам их переработки, а выхлоп у всех машин будет безвредным.

Примеры серийных моделей: Honda FCX Clarity, семейство моделей Mercedes-Benz Fuel Cell (все перечисленные модели в России недоступны).

Что мешает массовому распространению: дороговизна технологий и разработанных серийных образцов. К этому добавим отсутствие необходимой инфраструктуры (даже в «повернутой» на экологии Калифорнии количество водородных заправок куда меньше, чем спортивных титулов у ее знаменитого экс-губернатора), а также невысокий КПД водородных движков – по сравнению с другими альтернативными видами топлива.

Биодизельное топливо

Представляет собой горючее на основе масел и жиров. Чаще всего – растительных, в некоторых случаях – и животных. В технической литературе встречаются даже описания биотоплива, произведенного из отходов жиров, использованных в кухнях ресторанов и кафе. Получается, фаст-фуд – не такой уж и вредный?!

Практически любой дизельный мотор можно «малой кровью» модернизировать под потребление биотоплива: как в чистом виде, так и в смешанном с «соляркой». Причем в последнем случае возможно использование такого горючего даже на неадаптированной машине.

Данный вид топлива получил несколько лет назад весьма широкое распространение в Европе, Бразилии и Аргентине. Не в последнюю очередь – за счет госсубсидий фермерам, согласившимся в промышленных масштабах выращивать необходимые для производства биодизеля культуры.

Примеры серийных моделей: на «биодизель» на основе жиров и масел переводят главным образом грузовики, автобусы, а также спецтехнику; легковые авто на биодизельном топливе – по большей части экзотика, но в Соединенных Штатах какое-то время назад они мелькали на дорогах довольно часто.

Что мешает массовому распространению: не поверите – конкуренция человека и автомобиля за пропитание! Ученые из Университета Миннесоты предостерегают: мода на биодизель вынудит фермеров засевать поля не продовольственными, а техническими культурами, и количество голодающих на планете (если так пойдет и дальше) вырастет до 1,2 млрд человек! Европа, вняв предупреждениям экспертов, от биодизеля постепенно отказывается.

Спирты (этанол и метанол)

Горючее на основе спиртов – еще одна из разновидностей биотоплива. Метанол, древесный метиловый спирт, в качестве топлива использовали ранее на автомобилях в виде смеси M85 (85% метанола, 15% бензина), но в настоящее время таких машин больше не производят.

Фото: Omniauto.it; Volvo Car Corp.

Зато в мире полным-полно машин, работающих на смесях бензина с этанолом, то есть этиловым (или «хлебным») спиртом. Производится он за счет брожения зерновых культур, но в последнее время этанол гонят (для транспортных нужд, разумеется) из самых различных трав, деревьев и водорослей. Даже из биомассы, остающейся после удаления из растительного сырья пригодных для пищевой промышленности компонентов.

Примеры серийных моделей: автомобили Volvo и Ford семейства FlexiFuel (в России недоступны).

Что мешает массовому распространению: недостаток сырья – все забирает себе ликеро-водочная промышленность… Если серьезно, то главная причина – дороговизна автомобилей, работающих на спирту. Равно как и необходимость использования для производства такого топлива продовольственных культур. Со всеми вытекающими (см. пункт о том, что мешает биодизельному топливу) последствиями…

Резюме Kolesa.Ru

Серийные автомобили на альтернативном топливе появляются в продаже все чаще. Что не может не радовать. Возможно, когда-нибудь мы наконец перестанем ездить на технологиях прошлых столетий и пересядем на достижения века нынешнего.

Проблема лишь в том, что пока эти самые продвинутые технологии слишком далеки от жизни. Альтернативные топливные системы в большинстве своем либо не выдерживают никакой конкуренции с традиционными, либо доступны лишь избранным.

Все изменится, когда будет создан двигатель на альтернативном горючем, столь же практичный и недорогой, как традиционный ДВС. И тогда мы без всяких правительственных льгот и преференций начнем покупать «зеленые» авто.

Мобильные телефоны тоже когда-то представляли собой ящики весом килограмма полтора-два. Когда-нибудь и автомобили «позеленеют», а из выхлопных труб будет вырываться лишь тоненькая струйка пара.