Эколого-экономическая эффективность автомобильного топлива

2.10 Воздух 

   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. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода - 200 км. 

2.11 Биогаз 

   Представляет  собой смесь метана и углекислого  газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного  и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов.

   Биогаз как альтернативный энергоноситель может служить высококалорийным топливом. Предназначен для улучшения технико-эксплуатационных и экологических показателей работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и стационарных энергоустановок. Биогаз, представляющий собой продукты брожения отходов биологической деятельности человека и животных, содержит приблизительно 68% СН4, 2% Н2 и до 30% СО2. После отмывки от углекислоты этот газ является достаточно однородным топливом, содержащим до 80% метана с теплотворной способностью более 25 МДж/м3. Применение биогаза в качестве топлива для ДВС осуществляется путем использования серийно выпускаемой топливной аппаратуры для природного газа с коррекцией соотно-шения “топливо-воздух”. Предлагаемая система в сравнении с газовым двигателем позволяет снизить выбросы оксидов азота на 25% и оксида 15%.ёуглерода - на 20%, а также улучшить топливную экономич-ность на 12. Некоторое снижение эффективной мощности, вызванное присутствием балластных компонентов, практически полностью компенсируется за счет высоких антидетонационных качеств биогаза путем соответствующего повышения степени сжатия. Присутствие небольшого количества водорода в биогазе положительно сказывается на качестве протекания рабочего процесса ДВС и не вызывает характерных для водородных двигателей преждевременного воспламенения рабочей смеси и так называемой обратной вспышки. 

2.12 Отработанное масло 

   В настоящее  время на ряде предприятий различных  стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное, трансформаторное, синтетическое  и т. д.) в состояние, которое позволяет  полностью использовать его в  качестве дизельного или печного  топлива. Установка подмешивает  высокоочищенные (в установке) масла  в соответствующее топливо, в  точно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемой  топливной смеси. Полученная смесь  имеет более высокие параметры  по чистоте, обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо  до его модификации в установке.

   Однако  без должного развития инфраструктуры и поддержания экономически обоснованного  спроса ни один из видов альтернативного  топлива не может рассматриваться  как полноценная замена бензина  и дизельного топлива. Эффект от использования  установок по производству биодизельного топлива, синтетического бензина, по преобразованию отработанного масла и т.п. вне рамок реализации масштабной государственной программы может носить лишь исключительно локальный характер. В связи с этим остается только надеяться, что часть тех огромных финансовых ресурсов, которые столь внушительными темпами аккумулируются в настоящее время государством и нефтяными компаниями при реализации нефти и нефтепродуктов пойдет на своевременную разработку и внедрение высокоэффективных энергосберегающих технологий. 

2.13 Водород как альтернативное  топливо 

   Водород является эффективным аккумулятором  энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных  условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику, когда  ресурсы ископаемого топлива  будут близки к полному истощению. По сравнению с бензином и дизельным  топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую среду. Взрывоопасность водорода резко  снижается с применением специальных  присадок (например, добавка 1% пропилена  делает Н2 безопасным).

   Еще одно направление использования водорода – применение в аккумуляторных батареях электромобилей. Лидерство в этой области принадлежит японским фирмам, которые разработали эффективные  водородные электроды, используемые в  топливных элементах.

   Однако  во всех методах использования водородного  топлива основная проблема – хранение водорода. Известны три основных способа  хранения:

сжатый  газ;

сжиженный газ;

металлогидридный  способ.

   Использование жидкого водорода и водорода под  давлением довольно неэффективно. Третий способ хранения водорода – металлогидридный, наиболее перспективный. Гидриды металлов служат источником водорода, который  получается за счет химической реакции  или термического разложения. Обратимое  гидрирование системы Pd-H было

исследовано Т.Грэмом более 100 лет назад. В настоящее время исследовано большое количество систем Ме-Н, которые поглощают большое количество водорода, а затем при изменении условий возвращают его обратно. 

2.14 Спирты 

   Среди альтернативных видов топлива в  первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и  этанол, которые можно применять  не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные  достоинства – высокая детонационная  стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток – пониженная теплотворная способность, что уменьшает  пробег между заправками и увеличивает  расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению  с бензином. Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола  затруднён запуск двигателя.

   Существуют  два способа применения спирта в  качестве горючего для автомобильных  моторов – при частичной (до 20%) и при полной замене бензина и  дизельного топлива. Высокие антидетонационные  качества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным (искровым) зажиганием. 

2.15 Дизель и спирт 

   После переоборудования двигатели могут  работать на метаноле, этаноле, сжатом и сжиженном природном газах.

   Этанол (С2Н5ОН) – винный, или питьевой спирт, являющийся важнейшим представителем одноатомных спиртов. Эта бесцветная жидкость, которая смешивается в  любых соотношениях с водой, спиртами, эфирами, глицерином, бензином и другими  органическими растворителями, горит  бесцветным пламенем. Этанол, обладая  высоким октановым числом и энергетической ценностью, является отличным моторным топливом. Для получения бензина  АИ-95 требуется добавить в бензин АИ-92 около 10% этанола.

2.16 Метанол 

   Теплота сгорания метанола в 2,24 раза меньше, чем  у бензина. Метанол имеет более  высокую скрытую теплоту испарения, низкую упругость паров, низкую температуру  кипения, повышенную гигроскопичность и повышенную склонность к образованию  с некоторыми составляющими бензина  азеотропных смесей, а также повышенную склонность к калильному сжиганию.

   Помимо  этого, метанол обладает повышенной коррозийной агрессивностью к металлам и некоторым пластмассам. Пары метанола токсичнее паров бензина и  вызывают сильные отравления при  попадании в организм человека, слепоту  и даже летальный исход.

   В качестве положительных свойств метанола можно указать его высокую  детонационную стойкость и более  высокие скорости сгорания топливовоздушных смесей. При этом низкая теплота  сгорания не снижает мощностных показателей двигателя, так как их определяющим фактором является не теплота сгорания топлива, а теплота сгорания единицы массы топливообразующей смеси, которая у метаноловоздушных смесей на 3-5% выше, чем у бензинов. Стоит сказать, что при этом и метанола требуется в 2,3 раза больше.