Топливо будущего для автомобилей

Последние годы стали одними из худших по среднероссийскому росту цен на бензин, достигнув более 30 рублей за литр бензина марки Аи-92 на подавляющем большинстве АЗС. Кроме того, эксперты прогнозируют, что новые повышения цен на бензин неизбежны, и это естественно заставляет задаться вопросом, какие альтернативы могут быть бензиновым (и дизельным) автомобилям.

Давайте взглянем на некоторую статистику по ценам на топливо из продуктов переработки нефти:

Динамика роста цен на бензин Аи-92

Динамика роста цен на дизельное топливо

Статистика цен на бензин в различных странах

Ну, как выясняется, есть много таких альтернатив. И многие из них находятся на дороге к созданию или даже в дилерских центрах прямо сейчас. В то время как некоторые альтернативы займут некоторое время, прежде чем выйдут в круг широкого использования, всё же довольно интересно знать, в каких направлениях работают на сегодняшний день компании, которым не всё равно, на чём будут ездить машины в будущем… В обозримом будущем.

Итак, какие альтернативные виды топлива существуют на сегодняшний день?

Водород

Использование водорода в качестве топлива Вашего автомобиля может вызвать в воображении образы Гинденбурга, но это на самом деле вполне безопасно. Водород может на самом деле присутствовать в виде топлива как такового в двух различных типах автомобилей: автомобилей с топливными элементами в виде водорода и автомобилей, которые имеют двигатель внутреннего сгорания, который спроектирован, чтобы использовать водород вместо бензина.

В первом случае водород используется для выработки электроэнергии, которая затем используется для питания электродвигателя. Так водородный автомобиль использует топливный элемент для выработки собственной электроэнергии. В химическом процессе в топливном элементе водород и кислород объединены, чтобы создать электричество, и единственным побочным продуктом этого процесса является водяной пар. Эту технологию уже используют в автомобиле Honda FCX Clarity, и в настоящее время автомобиль получает всё больший рейтинг.

В двигателе внутреннего сгорания водород является источником топлива вместо привычного бензина или дизельного топлива. Вместо вредных выбросов CO2, которые производит бензин, опять же, водородные автомобили производят только водяной пар. Много автопроизводителей в настоящее время испытывают водородные автомобили. В настоящее время BMW Hydrogen 7 является, пожалуй, самым известным из них — компания сдала в аренду несколько опытных таких машин в Германии и США, и некоторые тесты даже показали, что автомобиль на самом деле очищает воздух вокруг себя во время работы.

Тем не менее, водородные автомобили пока не получили широкого распространения в значительной степени, потому что сегодня нет необходимой инфраструктуры водородных заправочных станций. А вот следующий вид альтернативного топлива несколько легче найти — и по сути, Вы используете его прямо сейчас.

Электричество

Может показаться, что электрические автомобили — это долгожданный прорыв в использовании альтернативных видов топлива. Но дело в том, что некоторые из самых ранних автомобилей уже использовали электродвигатели. Тем не менее, только из-за последних событий, включая широкое распространение как следствие активной PR-кампании автомобилей Тесла, электрические автомобили стали более жизнеспособным методом для повседневной езды.

Но что сдерживает технологию от проникновения в широкие массы? Технология батареи и электродвигателя. Перемещение автомобиля требует много энергии, и, чтобы делать это на высоких скоростях и на большие расстояния, требуется очень много энергии. В прошлом электрические автомобили не могли проезжать большие расстояния (более нескольких километров), и как только их батареи садились, требовались долгие часы, чтобы их перезарядить. Дело в том, что электродвигатель сам по себе достаточно прожорлив в плане потребления электроэнергии. Добавьте к этому огромный вес самого аккумулятора (в современном электромобиле он может составлять половину массы всей машины), и недостатки такого вида альтернативного топлива станут достаточно весомыми.

Тем не менее, с новыми технологиями аккумуляторных батарей некоторые автопроизводители преодолели такие ограничения. Новые батареи (литий-ионные батареи, если быть точным) являются такими же, какие установлены в Ваш сотовый телефон или ноутбук. Они заряжаются достаточно быстро и работают дольше. А автомобили, такие как Tesla Model S, используют их не просто для перемещения в физическом понимании этого слова, а для получения производительности, достойной суперкаров. Другие автомобили, которые также укрепляются на рынке, такие как Chevy Volt и Toyota Prius, например, используют эти типы батарей в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, чтобы создать новый класс автомобиля с расширенным диапазоном использования источника передвижения. Батареи можно заряжать, подключив машину к обычной розетке; однако, когда заряд батареи начинает иссякать, включается бензиновый генератор, чтобы перезарядить её и не допустить остановки автомобиля.

Биодизель

Мы надеемся, что Вы прислушались к совету, что обезжиренная диета с ограниченным количеством жареной пищи хороша для Вашего здоровья. Впрочем, то же самое не обязательно справедливо для Вашего автомобиля.

Биодизель является одним из видов топлива, который производится из растительного масла. Любой автомобиль с дизельным двигателем может работать на нём, но не пытайтесь запустить двигатель, выжав перед этим в топливный бак салфетку, оставшуюся с Вашего последнего визита в Макдональдс. Для того, чтобы привести в движение машину, масло должно быть преобразовано в биодизельное топливо через определённый химический процесс.

Сам процесс можно реально сделать в домашних условиях. На самом деле, много любителей биодизеля делают своё собственное топливо с использованием растительного масла из местных ресторанов. Однако, существует небольшой риск, связанный с этим процессом. Если Вы сделаете это неправильно, Вы можете наделать много вреда для Вашего автомобиля (не говоря уже о своём доме и собственной безопасности). Прежде чем пытаться сделать биодизель по какому-либо найденному рецепту, убедитесь, что это хорошая идея, потренировавшись некоторое время с кем-то, кто уже успешно делал это.

Однако, энтузиасты по биодизелю по-настоящему довольны такой идеей. Такое топливо не только значительно дешевле и чище, чем ископаемое дизельное топливо, оно также придаст выхлопам Вашего авто запах картофеля-фри… Без шуток!

Этанол

Теперь Вы знаете, что можете запустить автомобиль даже на растительном масле, но что, если Вам критично не нравится ездить по городу, пахнущему фри или у Вас вовсе аллергия или неприятные ассоциации с этим запахом? Каковы другие варианты? На самом деле, есть и другие варианты заставить автомобиль работать на овощах.

Этанол также является одним из наиболее распространённых видов альтернативного топлива. Его часто добавляют в бензин в летнее время, чтобы помочь сократить вредные выбросы. Этанол, на самом деле, является одним из видов алкоголя (но даже не думайте пытаться его пить), произведённого из растительного материала. В Соединенных Штатах он обычно производится из кукурузы, в то время как в других странах, например, в Бразилии, его делают из сахарного тростника.

Сегодня достаточно немало автопроизводителей предлагают свои автомобили с многотопливными двигателями. Эти двигатели могут работать на традиционном бензине или этаноле E85 в топливной смеси, когда топливо состоит на 15 процентов из бензина и на 85 процентов из этанола. Этанол получил широкое признание как хороший способ удешевить бензин в странах, где нефть закупается из других стран — яркий пример этому — США. Тем не менее, требуется довольно много энергии, чтобы произвести этанол, поэтому там, где нефть стоит дешевле, так как добывается внутри страны (Россия и относится к таким странам), этанол не особо то и выгоден. Кроме того, существует необычное мнение, что, поскольку фермеры могут заработать больше денег, выращивая сельскохозяйственные культуры для производства этанола, они перестанут выращивать эти культуры для производства продуктов питания, что могло бы резко поднять цены на продовольствие.

Несмотря на эти опасения, этанол сегодня предлагает много преимуществ в качестве альтернативного топлива, а сеть этаноловых заправочных станций в ряде стран продолжает расти.

Сжиженный природный газ

Продолжая кулинарную тему, отметим следующий альтернативный вид топлива, который, впрочем, производится не из пищевых продуктов, но его также можно встретить на кухне. В отличие от этанола и биодизеля, это не то, что Вы могли бы съесть или выпить в исходной его субстанции, но это то, что топ-повара используют для приготовления пищи: природный газ.

Природный газ является ископаемым топливом. Да, это не совсем экологически чистый продукт, но в результате его использования в автомобилях производится несколько меньше вредных выбросов. Природный газ, который Вы часто используете, чтобы готовить пищу и согреть Ваш дом, является природным газом в виде очень низкого давления таким образом, чтобы он стал сжиженным, чтобы давать намного больше энергии и занимать при этом меньше места. Когда сжиженный природный газ (СПГ) сжигается, он освобождает гораздо больше энергии. Так, например, вместо того, чтобы просто нагревать суп — несжатый природный газ справляется с этим просто отменно, сжиженный природный газ может питать крупногабаритное оборудование, такое как грузовик. В общем-то это основная цель, для которой он используется — питание тяжёлых грузовиков, путешествующих на дальние расстояния.

Сжиженный нефтяной газ

Если Вы недавно были на пикнике, то Вы, вероятно, знакомы с нашим следующим альтернативным видом топлива: сжиженным нефтяным газом (или просто сжиженным газом). Всё ещё не уверены, что Вы видели это когда-либо? Ну, тогда вспомните газовые горелки с баллончиками с пропаном или грузовые «газельки» с красным баллоном пропана вместо бензобака!

Пропан является общим названием для сжиженного нефтяного газа, хотя это не совсем верно. Сжиженный нефтяной газ представляет собой углеводородный газ под низким давлением. Он состоит в основном из пропана, но также включает в себя другие углеводородные газы, и, прежде всего, это бутан. Сжиженный нефтяной газ хранится под давлением для того, чтобы находиться в жидком виде. Подобно сжиженному природному газу, сжиженный нефтяной газ (СНГ) даёт гораздо больше энергии, будучи плотным, и, следовательно, становится более полезным для питания легковых автомобилей и грузовиков.

Сжиженный газ работает в обыкновенном двигателе внутреннего сгорания после совсем небольших модификаций (правильно это называть установкой ГБО на автомобиль — адаптация машины под использование «пропана»). В то время как этот вид топлива не используется широко для автомобилей во многих странах, таких как США, к примеру, всё же в ряде стран до 10 процентов использования автомобильного топлива приходится на сжиженный нефтяной газ, и наша страна в этом плане — один из лидеров использования СНГ.

Сжатый природный газ

Последний из трёх видов альтернативного топлива, имеющих схожие названия и которые легко перепутать — это сжатый природный газ (СПГ), в котором преобладает метан.

Сжатый природный газ — это то же самое топливо, которое можно использовать в Вашем доме для приготовления пищи и отопления, и оно работает в Вашем доме. В случае транспортного средства СПГ также хранится в баллонах высокого давления. И это очередная модификация газообразного ископаемого топлива, которая является самой экологичной, производя меньше всего выбросов CO2 в атмосферу при аналогичных показателях производительности, но при этом также является одним из самых громоздких — менее всего сжимается при его охлаждении под низким давлением, занимая гораздо большее пространство в машине, чем предыдущие два вида альтернативного топлива.

Сжатый воздух

Воздух есть везде, так почему бы не использовать его в качестве топлива для автомобиля? И, хотя это кажется бредовой идеей, ведь воздух попросту не горит, всё-таки автомобили могут работать на сжатом воздухе.

В таком типе машины воздух сжимается в трубах высокого давления. В то время, как типичный двигатель использует воздух, смешанный с бензином (или дизельным топливом), который затем зажигается искрой (или высоким давлением в случае дизеля) для выработки энергии, двигатель на сжатом воздухе использует расширение сжатого воздуха, поступающего из трубки высокого давления для привода поршней двигателя.

Тем не менее, автомобили на сжатом воздухе не работают полностью на этом самом воздухе. Электродвигатели также присутствуют на борту машины для сжатия воздуха, только потом отправляя его в трубки высокого давления автомобиля. Однако, эти машины не могут считаться полностью электрическими автомобилями, главным образом, потому что электродвигатели здесь не непосредственно питают авто, приводя в движение его колёса. Электродвигатели намного меньше, чем те электродвигатели, используемые в электроавтомобилях, где основной функцией двигателя является приведение в движение машины. Поэтому автомобили на сжатом воздухе потребляют гораздо меньше энергии, чем электромобили.

Жидкий азот

Жидкий азот является ещё одной альтернативой продуктам нефтепереработки. Как и водород, азот находится в изобилии в нашей атмосфере. Кроме того, как и водород, автомобили под питанием азота делают гораздо меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо. Но, в то время как водород используется в топливных элементах автомобилей, а также двигателях внутреннего сгорания, автомобили на жидком азоте требуют совсем другой тип двигателя в целом.

В самом деле, жидкий азот использует двигатель, подобный двигателю, используемому в пневматической машине. В таком двигателе азот хранится в сжиженном состоянии под огромным давлением. Для питания автомобиля азот выделяется в двигатель, где он нагревается и расширяется, чтобы создать энергию. В то время как типичный бензиновый или дизельный двигатель использует горение, чтобы заставить двигаться поршни, двигатель на жидком азоте использует расширение азота для питания энергетических турбин.

Являясь экологичным и эффективным способом питания транспортного средства, жидкий азот сталкивается с теми же препятствиями, как и многие другие альтернативные виды топлива: отсутствие общенациональной сети заправочных станций для доставки его потребителям.

Уголь

Очередное альтернативное топливо в нашем списке, вероятно, является неожиданностью, и многие могут подумать, что это достаточно устаревший вид топлива.

Технически, уголь является относительно новым альтернативным топливом для автомобилей — косвенно, так или иначе, ведь всё новое — это хорошо забытое старое, хотя, некоторые поезда всё ещё приводятся в движение углём. Однако, в 21 веке владельцам не придётся бросать лопатой из ведра уголь в установки для сжигания, если это то, о чём Вы сразу подумали.

В то же время, как и электродвигатель в случае питания авто сжатым воздухом, уголь не питает двигатель напрямую. Давайте рассуждать: электрические транспортные средства (по большей части), не производят своё собственное электричество. Они несут в себе энергию в их заряженных батареях. А батареи получают свой ​​заряд от стандартной розетки, которая получает потенциальную энергию от электростанции, которая, в свою очередь, получает питание… от горящего угля в большинстве случаев. На самом деле, 50 процентов всей электроэнергии в мире происходит от угольных электростанций. Это означает, что, когда Вы проходите последовательно весь путь энергетической цепочки, много электрических машин на самом деле являются по сути машинами с питанием от угля.

В то время как уголь имеет аналогичные недостатки бензину, он также имеет некоторые преимущества. В пересчёте на километр поездки, электричество от угля является более дешёвым способом для питания автомобиля, чем бензин. Кроме того, во многих странах есть большие запасы угля — гораздо больше, нежели бензина. Кроме того, люди, которые получают электроэнергию из других источников, таких как гидроэлектростанции или атомные электростанции, ещё меньше загрязняют атмосферу.

Солнечная энергия

Только произнесите вслух это прекрасное название: «солнечный автомобиль»! Солнечный автомобиль является по сути обычным электромобилем с питанием от солнечной энергии, получаемой от солнечных батарей на автомобиле. Однако, солнечные батареи не могут в настоящее время быть использованы для прямого единоличного питания двигателя машины из-за недостаточности мощности, но они могут быть использованы для расширения диапазона питания и экономии электроэнергии от аккумуляторов таких электромобилей.

Диметиловый эфир

Диметиловый эфир (ДМЭ) является перспективным видом альтернативного топлива в дизельных двигателях, бензиновых двигателях и газовых турбинах, благодаря своему высокому цетановому числу (аналог октанового числа у бензина, определяющий качество сгорания топлива при его сжатии), которое составляет 55 единиц по сравнению с 40-53 единицами у дизельного топлива. При этом, совсем небольшие изменения необходимы для преобразования дизельного двигателя в диметилоэфирный двигатель. За счёт низкого количества вредных выхлопов, ДМЭ отвечает самым строгим нормам токсичности в Европе (Евро-5).

ДМЭ разрабатывается как синтетическое биотопливо второго поколения (BioDME), которое может быть изготовлено из лигноцеллюлозной биомассы, и в настоящее время наиболее активно его использует автоконцерн Volvo.

Аммиак

Двигатели, работающие на аммиачном газе, использовались ещё во время Второй мировой войны для приведения в движение автобусов в Бельгии. Жидкий аммиак также питает ряд ракетных двигателей во всём мире. Хотя он и не такой мощный и высокопроизводительный, как другие виды топлива, аммиак не оставляет сажи в многоразовых двигателях, а его плотность примерно соответствует плотности окислителя.

Аммиак уже давно был предложен в качестве практической альтернативы ископаемым видам топлива для двигателей внутреннего сгорания. Теплота сгорания аммиака составляет 22,5 МДж/кг, что составляет около половины от теплоты сгорания дизельного топлива. Аммиак может быть использован в существующих двигателях с довольно незначительными модификациями карбюраторов или инжекторов.

Однако, главным недостатком аммиака остаётся, конечно же, его высокая токсичность.

Водяной пар

Это по сути вымерший сегодня паровой автомобиль, который имеет паровой двигатель, и он также фактически работает на других видах топлива, которые и образуют этот самый водяной пар. В качестве топлива используются этанол, уголь и даже дерево. Топливо сжигается в котле, и тепло преобразует воду в пар. Когда вода превращается в пар, она расширяется. Расширение создает давление, которое толкает поршни, которые, в свою очередь, заставляют карданный вал вращаться.

Паровые автомобили требуют очень много времени между началом работы и приведением в движение такого авто, но некоторые из них могут достигать достаточно высокой скорости — более 160 км/ч в конце концов. Так, наиболее успешные автомобили начинали двигаться после запуска примерно через полминуты-минуту.

Паровой двигатель использует внешнее сгорание в отличие от двигателей внутреннего сгорания. Автомобили с питанием от бензина являются более эффективными при около 25-28% эффективности. Но это всё в теории, практические примеры паровых двигателей по эффективности составляют всего около 5-8% по сравнению с обычными ДВС.

Мускульная сила человека

О да, это самый неэффективный и не попросту не имеющий права на жизнь вид альтернативного топлива! Тем не менее, в очень небольших количествах транспортных средств, спрос на которые стремительно уменьшается, используется человеческая сила, чтобы улучшить показатели экономичности аккумуляторов, которые являются основным источником приведения в движение автомобиля. Два таких коммерческих авто, увидевших недолгий «свет», стали «Sinclair C5» и «Twike».

Водоросли

Биотопливо, полученное из водорослей, называют биотопливом третьего поколения — это относительно новый вид альтернативного топлива. По сути принцип работы двигателя на водорослях основывается на гниении этих водорослей, в результате которого выделяется метан, который используется в качестве основного топлива для приведения в движение машины.

В США рассчитали, что примерно 200 гектаров прудов, в которых будет выращиваться определённый вид водорослей, который лучше всего подходит для питания автомобилей, могут обеспечить таким топливом до 5% всех автомобилей страны. Тем не менее, в Соединённых же Штатах эта технология не прижилась из-за сравнительно более низкой стоимости нефти и высоких требований таких водорослей к росту (высокая температура и определённая окружающая среда).

Альтернативные виды топлива: сравнение

Вид топлива	Плюсы	Минусы	Примеры известных автомобилей	Оценка экологичности	Стоимость по сравнению с бензином или дизелем
Водород	Экологичность	Высокая температура горения Отсутствие инфраструктуры при активных разработках	BMW Hydrogen 7 Chevrolet Equinox	Высокая	Высокая
Электричество	Экологичность Маленький объём двигателя Бесшумность Доступность источников питания (обычные розетки)	Большая масса аккумулятора Низкий пробег на одном аккумуляторе Долгая зарядка аккумулятора	Tesla Model S Tesla Roadster Chevy Volt Toyota Prius	Высокая	Низкая
Биодизель	Простота изготовления биодизеля Экологичность Возможность использования в ДВС Хорошие смазочные показатели Высокое цетановое число	Необходимость долгого прогревания двигателя зимой Низкий срок хранения (3 месяца) Удорожание сельхозпродуктов в случае широкого потребления биодизеля	—	Высокая	Умеренно высокая
Этанол	Хорошая возгораемость	Практически невозможность использования зимой Удорожание сельхозпродуктов в случае широкого потребления этанола В странах, где нефть не добывается, использовать этанол невыгодно	—	Средняя	Низкая
Сжиженный природный газ	Немного лучшая экологичность, чем у нефтепродуктов	Трудность транспортировки крупных объёмов Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле	Грузовые автомобили	Средняя	Умеренно низкая
Сжиженный нефтяной газ	Нетоксичность Высокое октановое число Оснащённость инфраструктурой по АЗС	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле	Любые автомобили после модификации установкой ГБО	Средняя	Умеренно низкая
Сжатый природный газ	Высокий КПД Нетоксичность Экономичность	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле Самая низкая сжимаемость при охлаждении	Специальная версия Honda Civic GX	Средняя	Умеренно низкая
Сжатый воздух	Лучшая экономичность, нежели в электромобилях	Низкая эффективность	AirPod	Высокая	Низкая
Жидкий азот	Экологичность Полная замена двигателя	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле Отсутствие инфраструктуры при активных разработках	Volkswagen CooLN2Car	Высокая	Аналогичная
Уголь	—	—	—	Низкая	Умеренно низкая
Солнечная энергия	Практически нулевая стоимость Экологичность	Большая требуемая площадь для потребления энергии батареей	Solar Challenge	Высокая	Низкая
Диметиловый эфир	Высокое цетановое число Экологичность	—	Экспериментальные автомобили Volvo, Nissan и КАМАЗ	Умеренно высокая	Аналогичная
Аммиак	Экологичность выхлопов	Небольшая энергопроизводительность Высокая токсичность	Goldsworthy Gurney Специальная версия Chevrolet Impala	Средняя	Аналогичная
Водяной пар	Экологичность	Долгий процесс приведения в движение автомобиля Большой занимаемый объём Дороговизна использования (требуется нагрев воды) Очень низкая эффективность	Stanley Steamer	Высокая	Высокая
Мускульная сила человека	Экологичность	Самая низкая эффективность Бессмысленность	Sinclair C5 Twike	Высокая	Высокая
Водоросли	Экологичность	Требуются определённые условия для выращивания	—	Высокая	Высокая

Потребление альтернативных видов топлива на 2011 год

Сравнение потребления альтернативных видов топлива и традиционных (бензин и дизель)

Человечество активно использует ресурсы планеты и загрязняет окружающую среду, мало заботясь о том, что останется после нас. Неисчерпаемые ресурсы используются минимально, а те, которые могут исчерпаться уже в ближайшее время, как раз наоборот. Запасы нефти в частности сильно истощены, тогда как потребность в топливе только растёт. При современных объёмах потребления ни о каком возобновлении ресурса не может быть и речи, тем более что для этого понадобилось бы не одно тысячелетие. Задумываясь о глобальных проблемах, учёные предпринимают шаги по замещению топлива, полученного путём переработки нефти, альтернативными вариантами. Все попытки пока не принесли серьёзных успехов, а лишь дали толчок для дальнейших разработок.

Выбор альтернативных видов топлива.

Тем не менее, альтернативные виды топлива для автомобилей применяются уже сегодня, хоть и в небольших масштабах. К тому же известными автопроизводителями в борьбе за экологию (или чтобы быть в тренде) выпускается всё больше экологически чистых машин, гибридных, а также оборудованных системами снижения вредных выбросов. Как известно, продукты горения классического топлива наносят колоссальный вред окружающей среде, поэтому горючее, которое придёт на смену бензину и дизельному топливу, решит сразу две проблемы – и недостаток энергоресурсов, и сохранение природы.

Исследования в данном направлении ведутся многие годы учёными разных стран. На данный момент используется несколько видов альтернативного горючего, способного в будущем заменить привычное топливо, и практикуется два варианта применения: частичное (в качестве добавок) и полное замещение. Конечно, для повсеместного внедрения разработок потребуется много времени и денежных вложений, в частности на обустройство инфраструктуры, поскольку такие автомобили необходимо обеспечить заправочными станциями, что на данном этапе не слишком активно воплощается.

Газомоторное топливо

Оптимальным во всех отношениях вариантом для замещения бензина и дизельного топлива сегодня является газомоторное топливо. Это экономный и экологически чистый вид горючего, широко распространённый во всём мире. В России среди других видов альтернативного моторного топлива чаще встречаются сжиженный углеводородный газ и компримированный природный газ. Потребление газа в виде топлива для автомобилей постоянно увеличивается, поскольку этому благоприятствуют большие запасы ресурса, активное развитие газозаправочной инфраструктуры и сравнительно низкая стоимость. Городские власти экономят внушительные суммы, переводя пассажирский транспорт и коммунальную технику на газомоторное топливо.

Сети заправок стремительно растут, а в ближайшие годы планируется существенное расширение инфраструктуры и увеличение поставок топлива. Многие предприятия сегодня стремятся к осуществлению работы автопарка на природном газе, переходят на него и автовладельцы, которые ценят экономичность (а она заметна с первых километров), хотя первоначальное переоборудование автомобиля потребует немалых затрат. Так, компримированный или сжиженный метан, сжиженные углеводородные газы в виде пропан-бутановых смесей, на которых базируется топливо, благодаря многочисленным преимуществам являются более логичной альтернативой привычному горючему.

Электроэнергия

Попытки привести автомобиль в движение за счёт электроэнергии предпринимались ещё со времён создания первых машин. Современные разработки обеспечили форсированное развитие автомобилестроения в данном направлении и намекают на повсеместное внедрение технологий уже в ближайшем будущем. Совсем недавно электромобили представлялись на обозрение общественности в единичных экземплярах, а сегодня уже поставлены на поток.

Серийно выпускаются и гибриды, которые сегодня считают необходимым иметь в своих линейках известнейшие автоконцерны. Во многих странах владельцы экологически чистых авто поощряют значительными субсидиями или налоговыми льготами, а то и вовсе освобождают от налога. Гибридные автомобили функционируют как на бензине, так и на электричестве, что очень удобно в отношении экономии и отсутствии прямой зависимости от источников электроэнергии. Машина не прекратит движение, если закончится запас энергии, а переключится на применение традиционного топлива.

Электромобили же, чаще всего оснащаемые крупными литий-ионными батареями и полностью зависящие от электропитания, не внедряются в больших масштабах ввиду необходимости регулярных поисков источников питания авто, а инфраструктура в данном направлении не спешит развиваться. Самый большой шаг вперёд сделала Швеция, где недавно открыли первую в мире электрифицированную дорогу для зарядки транспортных средств во время передвижения, её протяжённость всего 2 километра, но планы у правительства на внедрение заправочных дорог крупномасштабные. В ближайшее время планируется расширение сети таких дорог с целью увеличения транспортных средств, не загрязняющих окружающую среду.

Альтернативные источники топлива в виде электроэнергии, конечно, достаточно перспективны, но пока полноценно вживить инновации не получается. Проблема также состоит в обслуживании таких автомобилей, редкий автосервис возьмётся за электромобиль или гибрид, а те, что специализируются на этом, назовут за услуги немалую цену. Да и стоимость самих авто не каждому придётся по карману.

Водород

В поисках замены традиционного горючего на альтернативное топливо стоило только обратиться к истории, и идея воплотилась в использовании легковоспламеняющегося водорода, запасы которого практически неисчерпаемы, если наладить производство при помощи возобновляемых источников энергии. Применение вещества практиковалось ещё два века назад и давно используется в ракетных двигателях. В качестве подъёмного газа для авиатранспорта о водороде пришлось забыть, чему поспособствовала трагедия, случившаяся с дирижаблем «Гинденбург», в действительности газ при правильном обращении не более опасен, чем любое другое горючее.

Переход на новый вид топлива не требует больших вложений, ведь серьёзных конструктивных изменений не понадобится. Водород может применяться в классических двигателях внутреннего сгорания, а падения мощности ДВС поможет избежать небольшой апгрейд системы зажигания. Сгорание водородной смеси, заменяющей топливо, обеспечивает выделение большей энергии, чем в случае с бензином, что спровоцирует перегрев элементов конструкции двигателя, вещество также при нагреве негативно повлияет на смазку механизмов, так что хоть и незначительная, но модернизация всё же необходима. В целом направление имеет перспективы, но требует больших усилий для воплощения на практике.

Экологичность транспорта благодаря применению водорода бесспорна, поскольку «выхлопы» такого автомобиля пригодны даже для питья. Опасность газа сводится к минимуму благодаря его летучести, так что, если утечка произошла на открытом пространстве, он быстро растворится в воздухе, и гремучей смеси опасаться не стоит, однако в закрытом пространстве существует опасность удушья (например, если авто находится в гараже). Перспективные разработки современности по переходу на водород в виде экологического топлива уже внедряют ведущие автопроизводители, такие ка Тойота, БМВ, Хонда, Мерседес и Мазда.

Биодизельное топливо

В Европе, США и ряде других стран в виде альтернативы традиционному топливу решили использовать биодизель. Топливо на основе растительных масел, являющее собой метиловый эфир, полученный в результате химических реакций, применяется как в чистом виде, так и в смесях с дизельным топливом. Для добычи горючего используются самые разные сельскохозяйственные культуры, чаще всего рапс, соя, кокосовое и пальмовое масла, ятрофа, а также отработка растительных масел, животных жиров.

При применении альтернативного биодизельного топлива не требуется коррекция конструкции двигателя, но существенным недостатком является малый срок хранения, составляющий три месяца, после чего начинается разложение компонентов. К минусам относятся также негативное воздействие на лакокрасочное покрытие кузова и детали двигателя, потеря свойств в морозы, снижение мощности двигателя. К тому же используемые средства для выращивания требуемых растений в больших масштабах приводят к снижению качества почвы, а для производства сырья необходимы значительные территории.

К стопроцентным эко-продуктам биодизель не причисляется, но сравнительно с обычным дизтопливом горючее будет чище. Всё же, несмотря на преимущества биодизельного топлива, в том числе в виде дешевизны продукта и низкого уровня токсичности, вряд ли удастся внедрить повсеместно данный вариант, заменяющий привычное горючее.

Спирты

Посреди альтернативных видов автомобильных топлив широкое распространение получили спирты, известные хорошей возгораемостью, а именно этанол и метанол, добавляемые к бензину или самостоятельно в чистом виде. Этанол активно используется в жарких странах Латинской Америки, добывается из отходов древесины и сахарного тростника. Этиловый спирт отличается высоким октановым числом, он обеспечивает высокую производительность двигателя и снижает уровень вредных выбросов.

Метанол или древесный спирт, добываемый из хвои, успешно применяется США и европейскими государствами как альтернативное топливо ввиду дешевизны производства. Метиловый спирт имеет высокое октановое число и по стоимости ниже, чем этиловый. На заправках можно встретить бензин с добавлением спиртов, маркирующийся буквенными обозначениями Е и М, а также цифрами, которые свидетельствуют о процентном содержании спирта. В случае маркировки М100 или Е100, заливать горючее в обыкновенный ДВС нельзя. Применение стопроцентных спиртов, как этанола, так и метанола в качестве топлива потребует переоборудования двигателя автомобиля.

При таком обилии альтернатив никаких серьёзных подвижек не наблюдается для перехода на новый уровень технологического развития, и бензин по-прежнему остаётся главным видом горючего для заправки автомобилей. Сомнительно, что в ближайшие годы мы увидим воочию технологический прорыв в направлении полной или хотя бы хоть сколько-нибудь частичной замены традиционного топлива альтернативным, но в целом разработки весьма перспективны.

Что заменит нефть в ближайшем будущем?

Ученые бьют тревогу. По сравнению с серединой XVIII века, когда началась индустриальная эпоха, концентрация углекислоты в атмосфере в начале века нынешнего выросла на 37%. По прогнозам, если темпы увеличения концентрации сохранятся, то к концу текущего столетия температура на нашей планете может увеличиться на 2,4 – 6,4 градуса Цельсия. Парниковый эффект, глобальное потепление и невиданный подъем уровня мирового океана с учетом этих данных уже не выглядят наукообразными страшилками и обретают черты вполне реальной опасности.

Можно ли бороться с напастью? Конечно можно, если изменить структуру промышленного производства и потребления энергии. Те времена, когда для современников было актуальным знаменитое сравнение эффективности сжигания нефти в топке паровоза со сжиганием банковских ассигнаций, давно прошли. Наши современники в необходимости высокотехнологичной переработки энергетического сырья не сомневаются.

Тем не менее, углеводороды по-прежнему главный источник энергии на нашей планете. Именно нефть, газ и уголь обеспечили столь заметный рост содержания в атмосфере углекислоты. Сможет человечество от них отказаться в пользу иных, более чистых источников – значит, выживут многие миллионы людей, которым грозит гибель ввиду подъема уровня мирового океана и связанного с этим сокращением пригодных для проживания территорий, как следствие – мирового передела, обусловленного не стремлением к наживе, а необходимостью выживания.

В авангарде научного сообщества, занимающегося проблемами мирового потепления, американские ученые. Но американские политики почему-то оказались менее восприимчивы к предупреждениям, чем европейцы.

Странами ЕС претворяется в жизнь план по борьбе с климатическими изменениями, реализация которого должна привести к сокращению выбросов СО2 в атмосферу на 20% в 2020 году, и даже на 30%, если европейцы не окажутся единственными, кто предпримет конкретные шаги, а к 2050 году вообще на фантастических 80 – 95%.

Пресса пишет, что план обойдется достаточно дорого. В ближайшие 40 лет странам Евросоюза придется тратить на защиту климата более четверти триллиона евро ежегодно. Казалось бы, где их взять, когда по всему миру страны сотрясают один за другим то экономические, то политические кризисы?

Но оказывается, при всей своей развитости, мы все еще продолжаем нестись незнамо куда на паровозе, в топке которого пылают бумажные деньги. По самым скромным подсчетам только экономия потребления энергии может принести до 175 миллиардов евро в год.

И все же главное направление борьбы с ростом концентрации СО2 не экономия потребления энергии, а переход на использования ее «чистых» видов из возобновляемых источников.

Главные источники чистой энергетики ближайшего будущего – полупроводниковое фотоэлектричество и биотопливо из отходов сельскохозяйственного производства.

Полупроводниковая фотоэнергетика – это преобразование в электроэнергию солнечного света с помощью полупроводников. Сегодня стоимость энергии, полученной таким образом, все еще выше, чем добытой сжиганием углеводородов, но процесс развития солнечной энергетики развивается лавинообразно.

Судите сами. За год в мире производится около 3,8 – 4 тысячи гигаватт электроэнергии, из которой только 7,5 гигаватт фотоэлектричества. Но каждые 1,7 года производство энергии методами полупроводникового преобразования солнечного света увеличивается вдвое. Займитесь несложными подсчетами, и увидите, что цифры 7,5 и 3800 разделяет всего лишь 17 лет.

Не менее бурные темпы развития у производства биотоплива. Сегодня широко известные его виды – биоэтанол, биометан, биобутанол и биодизель. Учеными разработаны новые энергоемкие молекулы – биоцетаны и биокетали, сырьем для которых послужат не посадки зеленой массы, вытесняющие посадки продовольственных культур, а отходы сельхозпроизводства. К примеру, получению тонны пшеничного зерна сопутствует почти две тонны соломы и других отходов, практически не используемых. По прогнозам, к 2030 году всех видов биотоплива в мире будет производиться столько же, сколько сегодня добывается нефти.

Фотоэлектричество и биотопливная энергетика обеспечены ресурсами и способны полностью удовлетворить потребности человечества в энергии. Возможно, что через 10 – 15 лет биржевые нефтяные котировки перестанут передавать в сводках горячих новостей.

Заменители нефти: актуальность и перспективы

Не секрет, что нефть является невозобновляемым, конечным ресурсом. На данный момент на планете по-прежнему существуют богатые месторождения нефти, позволяющие вести ее добычу в огромных масштабах, но так будет не всегда. Со временем добыча нефти будет только дорожать, а новые нефтеносные провинции (такие, как Карская) будут открываться во все более и более труднодоступных и дорогих в освоении регионах планеты. Со временем единственной сферой применения остатков нефти на планете станет нефтехимия, и исполнятся пророческие слова Дмитрия Менделеева: «Нефть – не топливо: топить можно и ассигнациями».

Многие аналитики предполагают, что к моменту, когда использование нефти в качестве топлива утратит практичность, человечество ещё не достигнет той ступени развития, на которой станет возможным переход на качественно новую энергетику. Поэтому, хотя в краткосрочной перспективе вопрос об окончании нефти на планете не стоит, разработка технологий получения и использования альтернативных жидких органических топлив и смазочных материалов остается перспективным направлением.

При этом, учитывая, что в настоящее время мир становится всё менее стабильным, технологии получения заменителей нефти могут стать актуальными в зонах чрезвычайных ситуаций и боевых действий, в которых затруднена международная торговля этим ресурсом. Станет снова востребован опыт Второй Мировой войны, когда в СССР строились автомобили с газогенераторными двигателями, а в нацистской Германии производилась синтетическая нефть.

В настоящей статье мы рассмотрим несколько наиболее перспективных технологий получения и использования заменителей нефти, и проведем их сравнительный анализ.

Вариант №1: газообразное топливо

Газ как заменитель нефти обладает большим количеством достоинств. Хотя природный газ и является, как и нефть, невозобновляемым ресурсом, его запасы на планете оцениваются как существенно превосходящие нефтяные. Вдобавок, технологии добычи природного газа постоянно совершенствуются, хотя некоторые из них (в частности, добыча газа из сланцевых пластов) и становятся объектами критики. Природный газ выгодно отличается от нефти более высокой экологической чистотой: при сгорании он не выделяет соединений серы и других вредных неорганических газов. Добыча его значительно менее дорогостояща, чем добыча нефти. Многие аналитики предсказывают, что использование природного газа как заменителя нефти позволит человечеству прожить ещё около 100 лет, используя технологии сжигания углеводородов.

Наиболее эффективен природный газ в качестве моторного топлива. Он отличается высоким октановым числом и при использовании многократно снижает вредные выбросы двигателей внутреннего сгорания. Также существует богатый опыт использования газа (в частности, в Европе) в качестве топлива для тепловых электростанций.

Тем не менее, природный газ (метан) обладает одним существенным недостатком. Речь идет о неудобстве хранения. Метан – лёгкий газ, который трудно поддается сжижению. При нормальной температуре он не сжижается под давлением; для хранения сжиженного метана нужна криогенная температура, составляющая -165 градусов Цельсия. Поэтому любое компактное оборудование для хранения природного газа (например, топливные баки автотранспорта) рассчитано на хранение сжатого, а не сжиженного метана. Это накладывает на них особые требования по прочности и герметичности, так как они должны долгое время выдерживать высокое давление. Добавим к этому еще и более низкую теплотворную способность метана по сравнению с нефтепродуктами, и недостатки начнут перевешивать преимущества.

Этими недостатками не обладают другие газообразные углеводороды, такие, как пропан и бутан, обычно объединяемые под названием «сжиженные углеводородные газы» (СУГ). Эти более тяжелые газы легко поддаются сжижению и остаются жидкими при комнатной температуре под относительно умеренным давлением. Пропан и бутан используются как в качестве моторного топлива, так и в качестве поставляемого в баллонах заменителя бытового природного газа в негазифицированных районах Российской Федерации. Фактически, СУГ предлагают преимущества природного газа без самого существенного его недостатка. Однако и самого существенного преимущества метана сжиженные углеводородные газы лишены: они далеко не так дёшевы. Всё дело в том, что в природном газе пропан и бутан присутствуют лишь в небольших количествах. Они легко отделяются от метана в виде конденсата при добыче природного газа, и также получаются в качестве попутных газов при добыче нефти, но в обоих случаях пропан и бутан составляют лишь малую часть добываемого продукта. Месторождений пропана или бутана в природе не существует, они лишь полезные ископаемые-спутники, получающиеся при добыче нефти и газа в небольших количествах. Поэтому полноценно заменить нефть они не могут.

Вариант №2: биотопливо

Интересной, но, увы, бесперспективной технологией является получение заменителей нефтепродуктов из растительных материалов. Речь идет о двух видах топлива: биобензине (смесях на основе этилового спирта) и биодизеле (смесях на основе сложных эфиров жирных кислот). Эти вещества могут с успехом заменить нефтепродукты, но их фатальным недостатком, перечеркивающим все перспективы биотопливных технологий, является низкая производительность. Чтобы получать объёмы биотоплив, сравнимые с объёмами ныне производимых нефтепродуктов, надо отдавать под выращивание соответствующих растений (не дающих никакого пищевого продукта) огромные сельхозплощади, или строить огромные чаны с искусственно выращиваемыми водорослями. Поэтому чистые биотоплива редко используются сейчас, а применяются только различные биодобавки к традиционным нефтепродуктам.

Вариант №3: каменный уголь

В качестве альтернативы газу некоторыми странами рассматривается и возвращение к каменному углю как основному добываемому топливу. В первую очередь речь идет о Китайской Народной Республике – стране, первой в мире по добыче угля, при этом не обладающей никакими значительными запасами нефти. Китай еще в 2004 году принял государственную программу по строительству заводов, преобразующих уголь в жидкое топливо. Это не чисто китайское ноу-хау: подобные технологии внедряла также гитлеровская Германия на позднем этапе Второй мировой войны, когда оказалась отрезана ото всех нефтедобывающих регионов. Основой для технологии послужила разработка, начавшаяся еще в кайзеровские времена и законченная в 1934 году немецкими химиками Фишером и Тропшем. Процесс Фишера-Тропша происходит в два этапа: на первом этапе в результате реакции каменного угля с водяным паром получалась смесь водорода и угарного газа – так называемый водяной газ, или синтез-газ. На втором этапе происходил синтез легких углеводородов из водяного газа. В результате каменный уголь перерабатывался в синтетический бензин.

Недостатком этого метода является высокая стоимость синтетического бензина по сравнению с получаемым из натуральной нефти. Однако, по всей видимости, КНР располагает технологиями, достаточными для того, чтобы удешевить процесс и сделать синтетическое моторное топливо дешевле, чем получаемое из импортируемой нефти. Однако китайцам придется решить еще одну проблему, связанную с процессом Фишера-Тропша, а именно крайнюю сложность получения из водяного газа тяжелых углеводородных фракций (газойля и моторных масел): катализатор быстро отравляется и расходуется, в результате стоимость получения тяжелых углеводородов этим методом получается запредельной.

Другой вариант использования каменного угля в качестве моторного топлива не предусматривает его химического преобразования, а использует тонкодисперсный порошок углерода (угольную пыль). Эксперименты с этим способом начались в США в 1970-е годы, но не получили особого развития; однако, достаточно большое распространение этот способ получил в такой стране, как Украина. На Украине разработан автомобиль «Таврия-130», использующий в качестве топлива угольную пыль; предпринимаются попытки его серийного производства.

Вариант №4: торф и продукты его переработки

Такое органическое полезное ископаемое, как торф, многими воспринимается как «уголь для бедных». Но, хотя торф и уступает каменному углю по многим показателям, он уникален среди природных топлив в одном аспекте: он образуется из растительной биомассы за историческое время и способен возобновляться. Так, за один год на территории Западной Сибири образуется от 10 до 20 миллионов тонн нового торфа. Но насколько это реально – переработать торф в синтетический заменитель нефти?

Свойства торфа более разнообразны, чем свойства каменного угля, что связано с его более сложным химическим составом. С одной стороны, торф также является годным сырьём для уже описанного процесса Фишера-Тропша: его также можно газифицировать и синтезировать из получаемого газа бензин. Точнее, для получения водяного газа используется так называемый торфовый полукокс – углеродный остаток, получаемый в результате пиролиза торфа. Однако тот же процесс пиролиза торфа дает и другие, более интересные продукты. В числе их и жидкие продукты – торфяной дёготь, смола. Эти продукты по своему составу напоминают тяжелые фракции нефти или мазут, но отличаются от них более высоким содержанием ароматических углеводородов. Помимо того, что из жидких продуктов пиролиза торфа можно получать бензол, фенол, толуол, нафталин и другие ароматические углеводороды, их также можно подвергать перегонке и крекингу, как нефть.

Что замечательно, так это то, что две технологии дополняют друг друга. Из так называемых фракций лёгкого масла и поглотительного масла, выделяемых из торфяных смол, можно получать вещества, аналогичные керосину, газойлю, минеральным маслам и другим тяжелым нефтепродуктам, которые затратны и затруднительно получать по способу Фишера-Тропша. А путем переработки торфяного полукокса по способу Фишера-Тропша можно получать бензин, пропан, бутан и другие легкие углеводороды. Из этого можно сделать вывод, что переработка торфа позволяет сочетать достоинства переработки каменного угля и биотопливных технологий: этот способ отличается и возобновляемостью ресурсов, и общей нефтеподобностью получаемых веществ (в отличие от биотопливных технологий, результатом которых является спирт, эфиры и другие кислородсодержащие вещества), и, в отличие от биотопливных технологий, не требует для успешного внедрения огромных сельскохозяйственных площадей или чанов с водорослями; в их роли выступают существующие в природе торфяные болота.

7 экологичных видов топлива для автомобилей

Многие годы исследователи бьются над поиском альтернативы бензину как основному типа топлива для автотранспорта. Экологические и ресурсные причины нет смысла перечислять — о токсичности выхлопных газов не говорит только ленивый. Решение проблемы ученые находят в самых, порой, необычных видах топлива. Recycle выбрал наиболее интересные идеи, бросающие вызов топливной гегемонии бензина.

Биодизель на растительных маслах

Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.

Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.

Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г. доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.

Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.

Сжатый воздух

Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями. Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха. Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.

Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.

К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.

Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.

Продукты жизнедеятельности

До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании. На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco. Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.

Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.

При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.

Солнечные батареи

Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).

В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км. Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км. В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.

Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.

Биодизель на кулинарных отходах

В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.

Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.

По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.

До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.

Жидкий водород

Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.

Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.

Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду. Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S. В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.

Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.

Зеленые водоросли

Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.

Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.

Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.

В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

KhADI-34 ›
Блог ›
Экологически чистые автомобили – технологии сегодняшнего дня

Желание комфортно передвигаться выводит каждый день на дороги столицы Украины количество автомобилей, равное половине населения Киева. По данным исследований экологического портала Eco-time, наиболее высокое загрязнение воздуха в мегаполисе наблюдается в местах, прилегающих к автомагистралям и перекрёсткам: Ленинградской, Бессарабской, Московской, Харьковской площадях, улицах Телиги, Набережно-Крещатицкой, проспекте Воссоединения, на бульваре Дружбы Народов и Леси Украинки.

Данная картина – типична для всех крупных городов страны. Мы уже давно привыкли фокусироваться на тех плюсах, которые сопутствуют использованию автомобильного транспорта, как-то постоянно забывая о вреде для окружающей среды его выбросов. Меж тем, загрязнение воздуха выхлопными газами повышает риск развития редких заболеваний, особенно – у детей. Рак, лишающий жизни наибольшее число людей в мире, в Украине становится причиной 15% смертности населения. К сожалению, данный процент растёт год от года.

Если же мы, в своей повседневной деятельности, не готовы отказаться от такого блага цивилизации как автомобиль, то в наших с вами силах подумать о приемлемых на данном этапе оптимальных экологически чистых решениях.

Автомобиль – крупнейший загрязнитель атмосферы

Автомобиль в процессе своей «жизнедеятельности» ежесекундно выбрасывает в атмосферу диоксид и оксид углерода, оксиды азота, формальдегид, бензол. Содержащийся в выхлопных газах диоксид углерода способствует изменению климата, возникновению парникового эффекта. Кроме этого, автомобиль расходует огромное количество кислорода, всего за один час примерно столько же, сколько четыре человека расходуют на дыхание в течение года.
Транспорт, включающий кроме автомобильного, авиационный, железнодорожный и водный, является одним из крупнейших поставщиков выбросов диокиси углерода (СО2) в атмосферу. СО2-один из парниковых газов, принимающих участие в процессе глобального потепления.

Мировой выброс СО2 по отраслям человеческой деятельности.

Понятно, что такого вредного зверя нужно ограничивать и контролировать. Над решением этой проблемы уже давно работают автомобильные инженеры, законодатели и экологи, держащие руку на пульсе современных технологий.

Законодательное урегулирование экологической проблемы

Начиная с февраля 2010 года Украина присоединилась к Женевскому Соглашению о технических требованиях к конструкции транспортных средств, называемых в народе экологические стандарты Euro1, Euro2 и т.д. С 1 января 2014 года в Украине действуют нормы Евро-4. Это означает, что автомобили, не соответствующие этому стандарту, не могут быть ввезены или произведены в стране. Однако, в Евросоюзе, с сентября 2009 года действуют уже нормы Евро-5, для европейцев срок действия стандарта Евро-4 закончился ещё в 2009 году.

Кроме этого, Украина является участницей Киотского протокола — международного соглашения, принятого в Японском городе Киото в 1997 году в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Страны-участники международного соглашения взяли на себя ответственность за уменьшение парниковых выбросов в атмосферу. Между ними были распределены квоты, которые можно продавать компаниям других государств.

Ратифицирован Киотский протокол в нашей стране в 2004 году. По словам первого заместителя председателя Верховной Рады Адама Мартынюка, на сегодняшний день выбросы CO2 в Украине доходят лишь до 40% от выделяемых квот. Излишки наше правительство успешно продает. Так в 2010-2011 годы за них было получено 4 миллиарда гривен. В рамках освоения киотских средств, в 2013 году был подписан договор на поставку 1200 гибридных автомобилей для украинской милиции. Средства для закупки, а это 380,7 миллиона гривен, получены от продажи госквот Японии.

Гибриды Toyota Prius поступившие на службу в МВД Украины

Ну раз уж и у милиции появились экологически чистые автомобили, время и нам разобраться, что к чему.

«Зелёные автомобили» — варианты и перспективы

Условно всех экомобилистов можно разделить на два противоположных лагеря. Первые, озабоченные выбросом оксидов азота из выхлопных труб наших с вами автомобилей, ратуют за революционный переход от использования двигателей внутреннего сгорания (ДВС) к использованию двигателей работающих на альтернативном источнике энергии. К последним зачастую относят: биотоплива, электрическую энергию, водород. Исследования в этом направлении ведутся и не прекращаются с самого рождения автомобиля. Говоря об экомобилях чаще всего имеются в виду электромобили. Другой вопрос, где брать необходимое для движения электричество?

Вариант первый – из розетки. Но можно ли будет назвать такое решение экологически чистыми? Если сфокусироваться только на автомобиле в процессе движения, то – да, но ведь электроэнергию тоже надо где-то брать. По данным ежегодника Международного энергетического агентства (IEA), 67,1% электричества «из розетки» — это результат сжигания ископаемых углеводородов. Другими словами, мы, по сути, отдаляем от себя источник загрязнения, а не исключаем его, используя все те же не возобновляемые ресурсы.
Альтернативным путем развития электромобилей является использование энергии солнца и получение электроэнергии из водорода. Но все это пока далеко от конвейера и производится штучными экземплярами. К тому же, тотальному продвижению электромобилей в массы мешает неразвитая инфраструктура отрасли. Именно поэтому, в ближайшем будущем они скорее будут использоваться как шатл–такси или маршрутный транспорт, нежели как автомобили общего назначения. Но списывать электромобили со счетов не нужно.
Среди сторонников применения так называемых альтернативных источников энергии существуют и совсем оригинальные решения, такие как автомобили на сжатом воздухе или на жидком азоте. Но это уже совсем для далёкого будущего. Пусть на них пока поездят разработчики, затем – испытатели, а потом уже и мы с вами, обычные обыватели, присмотримся к новинкам.

Второй, более консервативный лагерь экомобильщиков уверяет, что ничего сверхъестественного не происходит, и слухи о кончине старичка ДВС слишком преувеличены. Постоянное введение новых стандартов, регулирующих содержание вредных веществ в выхлопных газах, постепенно делают их все более экологичными. Скорее идет обычная эволюция. Если на заре автомобилестроения основным критерием для жизнеспособности модели было ездит/не ездит, чуть позднее — надежно/не надежно, то потом к проектированию подключились дизайнеры, затем специалисты по безопасности, и вот теперь пришло время экологов. Главное, о чем стоит сейчас задумываться — о разумном подходе к производству и потреблению энергии, создании энергоэффективных технологий и внедрять их в серийные разработки.
Одним из основательных шагов на этом пути является производство так называемых гибридных автомобилей, по сути имеющих на своем борту две силовых установки: внутреннего сгорания и электрическую. В зависимости от условий движения и задач, электронный блок управления автомобиля самостоятельно выбирает каким двигателем пользоваться, когда отдавать, а когда накапливать энергию. На практике такой тандем позволяет использовать ДВС в наиболее эффективном диапазоне, помощь электромотора в переходных режимах, делает автомобиль более экологически чистым и, помимо всего прочего, влияет на комфортабельность поездки, а система рекуперативного торможения позволяет более полно использовать энергию сгораемого в двигателе топлива. Конечно, такие автомобили подкупают покупателя малым расходом топлива, следовательно, и выбросов вредных веществ, но это для тех, кто рассматривает автомобиль только как рабочую лошадку, а как же имидж? И с этим, уверяю вас, все в порядке. Ведущие автопроизводители уже заявили о разработке гибридных спорткаров, электродвигатели которых, плюс ко всему, улучшают динамику разгона этих автомобилей.

По международной терминологии называются гибридные машины так: HEV (hybrid electric vehicle) или PHEV (plug-in hybrid electric vehicles). У первых — дополнительный электрический мотор заряжается во время движения машины, у вторых — его можно заряжать еще и от сети, получая тем самым более дешевую, нежели при рекуперации, энергию. А это — огромный шаг в сторону тех же электромобилей. И это не засекреченные разработки и не завтрашний день, все это используется уже сегодня. «Где?» — спросите вы. Да в тех же самых Штатах. Современные гибриды, обойдемся без имен и брендов, на электрическом двигателе без дополнительной подзарядки, пробегают 60-70 км. А сколько вы ежедневно проезжаете до работы?
Активная пропаганда гибридов в СМИ уже ведется. Начиная с сезона 2009 года в «Формуле-1» на некоторых болидах используется система рекуперации кинетической энергии (KERS). Рассчитывается, что это подстегнёт разработки в области гибридных автомобилей и дальнейшие совершенствования данной системы. И правда, если пробежаться глазами по новинкам автосалонов, то у всех, уважающих себя автопроизводителей, появились автомобили на смешенной тяге. По словам Адама Мулалли, председателя компании «Ford» в 2010 году, гибриды становятся все более доступными. Следующим шагом будет окончательно электрифицированный автомобиль.
И Украина, отнюдь, не является белым пятном на этом рынке. А вот и «первая ласточка»: В 2015 году, рядом с трассой Киев — Борисполь, будет открыт импортерский центр компании BMW, по мимо прочего, он сможет обслуживать электромобили этой марки, которые в будущем появятся и на украинском рынке.

BMW i3 называют еще MegaCity Vehicle — Автомобиль Мегаполиса

Конечно, это направление только развивается, и есть много нерешенных вопросов, но оставим их профессионалам. Электромобили и гибриды уже нашли себе применение в службах такси и доставки по всему миру. Благодаря правильной маркетинговой политике, последние начинают завоевывать сердца автомобилистов всего мира. Но, не смотря на все оптимистические прогнозы и обещания, ортодоксальных автомобилей с одним двигателем внутреннего сгорания в мире пока больше, и прежде всего, нужно заботится о повышении их эффективности и экологичности.

Меньше расход – выше экологичность
Четыре международные организации: международная автомобильная федерация (FIA); Международное агентство по энергии (IEA); Международный транспортный форум (ITF) и Программа ООН по окружающей среде (UNEP), выступили с глобальной инициативой повышения топливной экономичности транспортных средств «50х50» (Global Fuel Economy Initiative — GFEI). Цель которой, снижение расхода топлива автомобилями к 2050 году на 50% по сравнению с нынешним уровнем топливной экономичности. Таким образом, при ожидаемом к этому времени удвоении мирового парка автотранспортных средств, потребление ими углеводородного топлива, а следовательно и выброс СО2 , останется на уровне сегодняшнего дня.
Сегодняшний уровень топливной экономичности автомобилей сильно разнится по странам. Так, в странах, входящих в Организацию европейского экономического сотрудничества, средняя величина в 2005 году была 8 л/100 км для новых легковых автомобилей. Улучшение на 50% означает величину 4 л/100 км, а это примерно 90г СО2. Конечно, приведенные цифры весьма условны, так как зависят от многих факторов.
Европейские государства, выпускающие автомобили, всячески стимулируют внедрение в эксплуатацию автомобилей с улучшенной топливной экономичностью. Сегодняшний, и планируемый уровень экологических стандартов, достижим при поэтапном внедрении в конструкции автомобилей следующих особенностей, одинаково эффективных как для целей снижения СО2, так и для улучшения топливной экономичности, которые следует рассматривать исключительно в комплексе с другими:

• двигатель: 4-х клапанная головка блока с двумя верхними распределительными валами; электронный впрыск топлива (EFI) с переходом на непосредственный впрыск в цилиндр; снижение механических потерь; управляемые фазы клапанов — для бензиновых двигателей; для дизельных двигателей — система «коммон рейл» с давлением впрыскивания топлива 135 МРа и последующим повышением до 180 МРа;
• передача крутящего момента: контроль трансмиссии с «гибким» включением блокировок и мостов; интегрированный контроль всего транспортного средства, с применением автоматических коробок перемены передач с 6-ю, а затем и 8-ю передачами; применение вариаторов и бесступенчатых передач (CVT, DVT);
• кузов: улучшение аэродинамики путём совершенствования конфигурации; снижение веса транспортного средства за счёт расширения применения лёгких материалов в конструкции кузова;
• применение шин с уменьшенным сопротивлением качению;
• применение отключаемых вспомогательных агрегатов таких как: масляный насос, насос кондиционера и т.п. или замена их привода на электрический.

Все эти новшества, придуманные извне, в ближайшее время мы увидим на дорогах Украины, а кое-что уже видим и используем. Что-то из этого будет отверточно собрано и на территории нашей страны.

Отечественные решения

На крупнейшей автомобильной выставке страны SIA 2013, был презентован серийный электромобиль «Selena EC-4» китайского производства. При подробном рассмотрении, на украинском рынке можно найти две-четыре фирмы, занимающиеся продажей или сборкой электромобилей китайского производства. Если усреднить, то технические характеристики этих машин будут таковыми: максимальная скорость 70-80 км/ч; пробег на одной полной зарядке 100-120 км; стоимость пяти местного электромобиля – от 158 965 гривен.
Стоит заметить, что с созданием электромобилей так сказать «на конвейер», экспериментировали и на АвтоЗАЗе ещё с советских времён, вначале 90-х, даже была пробная партия автомобилей на экспорт. Потом проект закрыли, и вот сейчас он, похоже, обрел новое дыхание. Дело дошло до создания макетного образца гибридного автомобиля, с внешним подзарядом батареи, совместно с учеными Харьковского автомобильно-дорожного университета.

Гибридный автомобиль украинского производства созданный на базе «ЗАЗ Lanos Pickup»

Основная идея проекта — «малой кровью» переделать обычный автомобиль в гибрид. В обычной комплектации «Lanos Pickup» продаётся за 75–80 тысяч гривен, сделать из него гибридный автомобиль можно будет еще за 25–30 тысяч. По словам разработчиков, харьковский гибрид расходует 4 литра на 100 км, обеспечивая запас хода на электротяге до 30 км. Стоимость одного километра, полученного не в результате рекуперации, а из домашней розетки, не превысит 20 копеек.
К слову сказать, в Харьковском автодорожном не впервой создаются передовые новинки автоиндустрии. Еще в советские годы, студентами были созданы пять моделей рекордно гоночных автомобилей на электрической тяге. В двухтысячных – третий в мире «абсолютно зелёный» автомобиль, работающий на жидком азоте, а с 2010 года — студенческая команда ВУЗа постоянно принимает участие в международном соревновании по экономии топлива «Shell eco-marathon».

Полный размерСамый энергоэффективный автомобиль Украины — ХАДИ 34

Специальный автомобиль, созданный для участия в соревновании по экономии топлива, может преодолеть 575 км. на одном литре бензина. За это достижение он и занесен в книгу рекордов Украины. Хочется верить, что если за разработку экологически чистых видов транспорта принялись уже и студенты, то в обозримом будущем на конвейере все-таки появится экомобиль, разработанный и произведенный в Украине.

Каждый из нас способен сделать свой автомобиль чуточку экологичнее!

Что же может сделать каждый из нас, что бы сделать свой автомобиль и его передвижение экологичнее?

1) Сохранять дистанцию между автомобилями, по возможности сократить резкие разгоны и торможения.
2) Выбирать не кратчайший маршрут, а тот, который гарантированно избавит Вас от толкотни в пробке, дабы не тратить топливо при простое автомобиля. Поддерживать постоянный скоростной режим движения.
3) Заглянуть в технические характеристики автомобиля и найти в них обороты двигателя, обеспечивающие минимальный расход топлива; постараться чаще использовать двигатель в этом диапазоне.
4) Проверять регулярно давление в своих шинах, и вообще, профилактически посещать автосервис и следить за техническим состоянием автомобиля. Не помешает и прибраться в автомобиле, выложить все лишнее, сделав его тем самым, по возможности, легче. Эти простые вещи помогут снизить коэффициент суммарного сопротивления движению.
5) Помнить об аэродинамическом сопротивлении и, по возможности, отказаться от неиспользуемых каждый день внешних устройств, таких как багажник на крыше автомобиля или крепление для велосипедов.
6) Не использовать автомобиль в пределах шаговой доступности.
7) Не исключать каталитический нейтрализатор выхлопных газов из конструкции Вашего автомобиля.

Да, на первый взгляд соблюдать все эти правила не просто. Тут на помощь автомобилистам приходят так называемые любительские «клубные» эко-ралли, организованные различными автоклубами, проходящие при поддержке украинских автомобильных производителей, сетей заправочных станций и т.д.

Опечатанный люк бензобака автомобиля-участника эко-ралли

При подготовке к соревнованиям, все желающие могут попрактиковаться в экономии топлива, на других посмотреть и себя показать. Абсолютный рекорд соревнований по топливной экономичности на серийных автомобилях был установлен в Украине на автомобиле «Skoda Octavia a5». Он составил 3.44 литра бензина на 100 километров пробега. Справедливости ради, хочется заметить, что рекорд был незамедлительно опротестован. Видимо, там, где победу невозможно достичь умением или техническим путем, в ход идёт несовершенство составленных правил соревнования и народная смекалка.

И все-таки технический прогресс, как известно, не остановить! Так что если утром вы выйдите из дома и увидите, как сосед включает в розетку свой новенький автомобиль, не пугайтесь, просто завтра уже наступило, и автомобиль, в своей эволюции, стал еще чуточку «зеленее», а вслед за ним улучшились экология и наше здоровье.

Оригинал статьи

Альтернативные виды топлива: краткая характеристика новейших разработок

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

Ещё 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 – 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

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:

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.

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.

Не так давно китайские власти создали настоящий инвестиционный бум в машины на электродвигателях. Этого коммунистам из Поднебесной оказалось мало и теперь они надеются поддержать (и это ни какая-то шутка) еще одно направления, а именно автомобили на водородных двигателях. По данным представителей британских СМИ, верхушка Китая уверена в том, что водород является перспективнейшим видом горючего для автомобилей. В первую очередь речь идет о машинах, которые будут использоваться в международных перевозках, на работах в экстремальных условиях и малолюдных районах.

Решение о поддержке водородных авто было принято после того, как премьер-министр КНР Ли Кэцян посетил в 2018 году Японию. Там он смог поближе познакомиться с творением кампании Toyota – водородной машиной Mirai. Политика впечатлило, что заправка столь технологичного средства занимает всего 3-4 минуты, после чего машина способна пройти до 650 км пути. Именно после такой «дегустации» в Поднебесной была сформирована своя команда специалистов по водородным агрегатам.

Стоит пояснить, что водородные автомобили действительно обладают рядом неоценимых преимуществ на фоне электрокаров. Так, литий-ионные батареи слишком сложно (и затратное) утилизировать. Более того, электрический заряд невозможно удерживать действительно долгое время. Электрокары не способны проезжать большие дистанции, а их зарядка занимает достаточно продолжительное время.

В Китае уже давно решили для себя, что бензиновые двигатели – это тупиковая ветвь эволюции автомобилей. Согласно последним планам к 2020 году в КНР должно быть не менее 5 тысяч водородных авто. К 2025 – более 25 тысяч. К 2030 году – не менее одного миллиона. Совершенно очевидно, что Китай намерен не просто штамповать моторы и кузова, но также нацелен на создание необходимой развитой инфраструктуры. Все это нужно для того, чтобы в ближайшие десятилетия полностью отказаться от нефти.

Хочется узнать еще больше всего интересного? Как насчет того, чтобы прочесть про первый в мире «чистый» корабль-катамаран на водороде отправился в кругосветное путешествие.

Техника — молодёжи 1989-02, страница 6

(нефть, уголь, природный газ), но вдобавок делаем это таким образом, что загрязняем окружающую среду и отравляем самих себя. Сотни миллионов лет самоочищалась природа, создавая объективно благоприятные условия для жизни рода людского — за считанные десятилетия человечество возвращает в воду, воздух на поверхность всю грязь. Повышение содержания в атмосфере углекислого газа (также продукта горения) грозит так называемым «парниковым эффектом»: обогащенный двуокисью углерода воздух, словно пуховое одеяло, будет задерживать тепло у земной поверхности. Общее потепление климата вызовет таяние снегов Антарктиды и Гренландии, начнет расти уровень Мирового океана, станут уходить под воду плодородные приморские низменности, сотни городов… Новый всемирный потоп! И

не легендарный, а реальный, вызванный ие мистическими силами, а глобальной деятельностью человека.

О такой перспективе на конференции говорилось много, приводились расчеты, подтверждающие подобные мрачные прогнозы. Уничтожать огромные запасы природного топлива нам приходится для того, чтобы получать энергию, благодаря которой приводится в движение транспорт и вырабатывается электричество. Таким образом, наиболее простой и радикальный способ охраны окружающей среды — отказ от автомобилей, самолетов, электроприборов, короче говоря, всех технических систем, потребляющих энергию ископаемого топлива. Так, значит, долой

«электрических мужиков» и «лошадей внутреннего сгорания»?! Да возродятся лучина и ручной труд?!

Нет, подобные лозунги давно уже ие в чести. Всем нам хотелось бы, чтобы и сыты были волки энергетики, и целы были овцы экологии. Только возможно ли такое?

Да, возможно! — отвечают энергетики, которые специализируются на водородных двигателях.

ИДЕАЛЬНОЕ ТОПЛИВО?

Идеал — это то, чего иет в действительности, но очень хотелось бы узреть. Хотя бы в мечтах. Однако в энергетике идеальное топливо не только придумано, ио и существует, причем в немалых количествах. Это — водород.

Сгорая, он выделяет больше тепла, чем любой вид традиционного ископаемого топлива. Ну а продуктом горения, отходом, становит

ся окись водорода, говоря попросту — вода.

Воображение подсказывает идиллические картинки: автомобиль, из выхлопной трубы которого разбрызгивается освежающая влага; трубы ТЭС, выбрасывающие в небо животворный пар…

Фантастика? Нет. И хотя говорить о широком промышленном применении водорода еще рановато, ио первые шаги по «приручению» этого вида топлива сделаны.

Для производства электроэнергии в промышленных масштабах водород пока не используют. Но в ФРГ уже созданы опытные турбины, в которые впрыскивают водород и кислород наряду с водяным паром. Работа таких комбинированных агрегатов более стабильна

и экономична, чем у обычных паровых турбин, а мощность больше

на 5%.

В Америке построен жилой корпус, где водороду определены бытовые функции: выработка электричества, отопление, горит он и на кухне.

Большое впечатление на участников VII Всемирной конференции произвел доклад А А. Туполева, подкрепленный документальным кинофильмом. Один из трех двигателей внушительнейшего Ту-155 работал на водороде! Американский ученый В. Эшер напомнил и о другом достижении: в США небольшой самолет произвел недолгий полет, также используя водород в качестве горючего.

Весьма перспективно водородное горючее и для космических кораблей. (Первым предложил его использовать в ракетной технике еще К. Э. Циолковский.) Примерно

половина энергии, необходимой для запуска «Шаттла», получается за счет сжигания водорода. Ну а в будущем, когда корабли начнут стартовать с других планет, где, как считают ученые, не разжиться никаким другим топливом, придется переводить ракетную технику

Пролетарии всех стран, соединяйтесь!

i^P1- Ежемесячный общественно-политический, научно-х удожестаеиный н производственный журнал ЦК ВЛКСМ

Издается с нюпя 1933 года

На конференции американский ученый Р. ЦВЕЙГ передал в дар советским коллегам многокрасочное панно. Его автор — профессор биологии С. НУАНГ из Риверсайда. На стр. 2—3 — солнечные зеленые города будущего (русские и американские) в экологически чистом мире. А на стр. 4 — города, небо над которыми скрыл ядовитый смог.

Q «Техника — молодежи», 198V г.