Альтернативные виды топлив для автомобильных двигателей

1.1 Альтернативные виды  топлив для автомобильных двигателей

Чем больше в мире производится автомобилей, тем значительнее интерес  к альтернативным бензину видам  топлива, при сгорании которых выделяется меньше вредных веществ. Во многих странах  все более популярным становится биологическое топливо, изготавливаемое  из растительного сырья - рапса, конопли, бананов, бобовых, цитрусовых. В шести  государствах ЕС, а также в США, Канаде, Бразилии, Малайзии такое биологическое  топливо производят в промышленных масштабах, но все же его доля в  топливном балансе не превышает 0,3%.

До конца XX столетия двигатель  внутреннего сгорания остаётся основной движущей силой автомобиля. В связи  с этим единственный путь решения  энергетической проблемы автомобильного транспорта – это создание альтернативных видов топлива. Новое горючее  должно удовлетворить очень многим требованиям: иметь необходимые  сырьевые ресурсы, низкую стоимость, не ухудшать работу двигателя, как можно  меньше выбрасывать вредных веществ, по возможности сочетаться со сложившейся  системой снабжения топливом и др.

Нефть сегодня - основной и  наиболее востребованный энергоресурс.

В последнее время большое  количество зарубежных научно-исследовательских  центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на экономию топлива и замену традиционных жидких углеводородных топлив новыми видами.

Альтернативные виды топлива  можно классифицировать следующим  образом:

 

- по составу: углеводородно-кислотные (спирты), эфиры, эстеры, водородные топлива с добавками;

- по агрегатному состоянию:  жидкие, газообразные, твердые;

- по объемам использования:  целиком, в качестве добавок;

- по источникам сырья:  из угля, торфа, сланцев, биомассы, горючего газа, электроэнергии и  др.

К альтернативным видам топлива  относятся:

1)   

природный газ

Природный газ в большинстве  стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного  топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться  как в виде компримированного, сжатого  до давления 200 атмосфер, газа, так и  в виде сжиженного, охлажденного до -160°С газа. В настоящее время наиболее перспективным является применение сжиженного газа (пропан-бутан). В Европе это топливо называется

LPG

(Liquefied petroleum gas- сжиженный бензиновый газ). В то время как сжатый газ (метан) находится в баках под давлением 200 бар, что само по себе представляет повышенную опасность,

LPG

 сжиживается при давлении 6-8 бар. В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн машин, работающих на

LPG.

 

2)    газовый конденсат

Использование газовых конденсатов  в качестве моторного топлива  сведено к минимуму из-за следующих  недостатков: вредное воздействие  на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного  расхода топлива.

3)    диметилэфир

Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя.

В отличие от сжиженного природного газа, диметилэфир менее конкурентоспособен, в основном по причине того, что теплотворная способность на тонну диметилэфира на 45% ниже теплотворности на тонну сжиженного природного газа. Также для производства диметилэфира требуется не только более высокий уровень предварительных капиталовложений, но и больший объем сырьевого газа для производства продукта с эквивалентной теплотворной способностью.

4)    этанол и метанол

Этанол (питьевой спирт), обладающий высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов древесины  и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен  в теплых странах.

Стоимость этанола в среднем  гораздо выше себестоимости бензина.

 

Метанол как моторное топливо  имеет высокое октановое число  и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства обеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях. Метанол может смешиваться с бензином и служить основой для эфирной добавки - метилтретбутилового эфира, который в настоящее время замещает в США большее количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе взятые.

5)   синтетический бензин

Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ  и другие вещества. Наиболее перспективным  считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России, производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено в промышленном масштабе. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в 1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных.

6)    электрическая  энергия

Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально  решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность  использования нефти для получения  химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как  вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей.

7)    топливные элементы

Топливные элементы - это  устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного  средства, - в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и  электрический ток. В качестве водородосодержащего  топлива, как правило, используется либо сжатый

 водород, либо метанол. к недостаткам применения топливных элементов следует отнести повышенную взрывоопасность водорода и необходимость выполнения специальных условий его хранения, а также высокую себестоимость получения водорода.

8)    биодизельное топливо

Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) -

cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.

9)   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”.

10)  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.

11)       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).

12)  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.

Использование спиртов в  качестве автомобильного топлива требует  незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле достаточно перерегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии материалы более стойкими. Учитывая ядовитость чистого метанола, необходимо предусмотреть тщательную герметизацию топливоподающей системы автомобиля.

 

Список использованных источников.

1.http://www.coolreferat.com/Альтернативные_виды_топлив_для_автомобильных_двигателей.

2. http://www.permmag.ru/magazine/business_and_tech/new_fuel.