Несмотря на долгую историю освоения различных заменителей бензина и «солярки», единая классификация альтернативных видов топлива пока не принята. Для облегчения восприятия излагаемого материала и на основании всестороннего анализа существующих разработок в этой области мы предлагаем следующую классификацию основных видов альтернативного топлива (рис.1).
Рис. 1. Классификация альтернативных видов топлива
Наибольшее распространение в качестве альтернативного топлива, особенно в нашей стране, получил природный газ: метан (болотный, рудничный, шахтный газ) и пропан-бутан (нефтяной, попутный газ). Природный газ в качестве моторного топлива применяется в компримированном (сжатом до 200 атмосфер) или сжиженном (охлажденном до -1600С) состоянии. Наиболее перспективным и безопасным является использование сжиженного газа. В Европейских странах этот вид топлива называют LPG (Liquefied petroleum gas - сжиженный бензиновый газ). Однако, пропан-бутан получают при переработке нефти, поэтому его запасы также ограничены и рассчитывать на этот вид топлива в случае нефтяного кризиса не приходится. Метан, кроме традиционной добычи, можно получать при переработке органических отходов (биогаз), то есть из возобновляемых источников. Природный газ обладает меньшей по сравнению с бензином токсичностью выхлопа и не требует серьезных изменений конструкции автомобиля.
Этанол (этиловый спирт) более известен как сырье для производства алкогольных напитков. Этанол в качестве топлива для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания еще в 1876 году применял немецкий изобретатель Николаус Отто. Биоэтанол – это обезвоженный этиловый спирт, изготовленный из биологически возобновляемого сырья. Основные способы его получения: сбраживание пищевого сырья (переработка содержащегося в сырье сахара в спирт при помощи дрожжей), гидролиз растительного сырья и гидратация этилена (синтетический спирт). Биоэтанол как автомобильное топливо можно использовать либо в чистом виде, либо в смеси с бензином. Такая смесь называется газохол (gasohol). Смешивая биоэтанол и бензин в определенных пропорциях, получают топливо марок Е85 (85% биоэтанола и 15% бензина) и Е10 (10% биоэтанола и 90% бензина). Бразилия после нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол - в стране более 7 млн. автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн. газохолом. США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется в чистом виде в 21 штате, а газохол составляет 10% топливного рынка США и применяется более чем в 100 млн. двигателей. Запасы сырья для получения биоэтанола практически не ограничены, но процесс его производства дорогостоящ. Кроме того, переработка растительного сырья (кукуруза, сахарный тростник и т.д.) при производстве топлива для автомобилей уже сейчас вызывает значительный рост цен на продукты питания. Человек становится перед выбором – есть самому или «кормить» свою машину.
Метанол (метиловый, древесный спирт) из-за высокого октанового числа и низкой пожароопасности получил распространение на гоночных автомобилях. Метанол может использоваться в чистом виде, смешиваться с бензином (М85 – 85% метанола, 15% бензина), и служить основой для производства диметилэфира и эфирной добавки - метилтретбутилового эфира. На сегодняшний день в мире потребление диметилэфира составляет около 150 тыс. тонн в год, а метилтретбутиловый эфир в настоящее время замещает в США большее количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе взятые.
Электроэнергию, как энергоноситель для автомобиля получают или в топливных элементах в процессе реакции водорода и кислорода, или из аккумуляторных батарей. Электроэнергия кардинально решает проблему токсичности отработавших газов, но производство электромобилей очень дорого и в настоящее время они не могут обеспечить достаточного запаса хода. Вместе с тем, работы по созданию гибридных автомобилей, работающих с использованием электричества, приобретают все большее распространение. Сегодня существуют две принципиальные схемы работы гибридных установок: параллельная (parallel) и последовательная (series). При первой колеса приводит и бензиновый мотор (или дизель), и электродвигатель. В другом гибриде двигатель внутреннего сгорания работает лишь на зарядку батарей, а колеса вращает электромотор.
Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым.
Топливо серии Р представляет собой смесь этанола, газоконденсатной жидкости и метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Топливо серии Р имеет высокое октановое число и может использоваться в автомобилях с универсальной топливной системой как в чистом виде, так и в смеси с бензином в любом соотношении.
Биодизельное топливо – это альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров. В зависимости от технологии его производства биодизельное топливо можно разделить на три основных вида: Синфьюэл (Synfuel), Санфьюэл (Sunfuel), и Биотролл (Biotroll). Синфьюэл получают путем специальной обработки природного газа, Санфьюэл – перегонкой при температуре 16000С любых органических соединений (ил, опилки, уголь, трава, старые лекарства, ин*сектициды, боевые отравля*ющие вещества) с последующей обработкой. Биотролл – синтетическое горючее. Биодизельное топливо имеет неограниченные запасы сырья, меньшее количество вредных веществ в отработавших газах и позволяет получить требуемые характеристики топлива. В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным. Компания «ЛУКойл» построила в Рос*сии завод по производству «биодизеля».
Однако из всех альтернативных возобновляемых источников энергии наилучшие перспективы имеет водород. Этот газ можно получать буквально из всего: из природного газа, океанской воды, биомассы, воздуха. Водород можно сжигать в двигателе внутреннего сгорания или получать из него электричество в топливных элементах. Водород обладает намного более широким, по сравнению с бензином, диапазоном пропорций смешивания его с воздухом, при которых ещё возможен поджиг смеси. Сгорает водород полнее, даже вблизи стенок цилиндра, где в бензиновых двигателях обычно остаётся несгоревшая рабочая смесь. Перевод на водород обычных двигателей внутреннего сгорания не только делает их чистыми, но и повышает термический КПД и улучшает гибкость работы. В сентябре 2002 г. ЕС принял долгосрочную (50 лет) программу перехода к "интегрированной водородной экономике" в масштабах всей Европы. А в США активно изучают возможности использования технологии водородных топливных ячеек для энергопитания военной бронетехники.
тут
Рис. 1. Классификация альтернативных видов топлива
Наибольшее распространение в качестве альтернативного топлива, особенно в нашей стране, получил природный газ: метан (болотный, рудничный, шахтный газ) и пропан-бутан (нефтяной, попутный газ). Природный газ в качестве моторного топлива применяется в компримированном (сжатом до 200 атмосфер) или сжиженном (охлажденном до -1600С) состоянии. Наиболее перспективным и безопасным является использование сжиженного газа. В Европейских странах этот вид топлива называют LPG (Liquefied petroleum gas - сжиженный бензиновый газ). Однако, пропан-бутан получают при переработке нефти, поэтому его запасы также ограничены и рассчитывать на этот вид топлива в случае нефтяного кризиса не приходится. Метан, кроме традиционной добычи, можно получать при переработке органических отходов (биогаз), то есть из возобновляемых источников. Природный газ обладает меньшей по сравнению с бензином токсичностью выхлопа и не требует серьезных изменений конструкции автомобиля.
Этанол (этиловый спирт) более известен как сырье для производства алкогольных напитков. Этанол в качестве топлива для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания еще в 1876 году применял немецкий изобретатель Николаус Отто. Биоэтанол – это обезвоженный этиловый спирт, изготовленный из биологически возобновляемого сырья. Основные способы его получения: сбраживание пищевого сырья (переработка содержащегося в сырье сахара в спирт при помощи дрожжей), гидролиз растительного сырья и гидратация этилена (синтетический спирт). Биоэтанол как автомобильное топливо можно использовать либо в чистом виде, либо в смеси с бензином. Такая смесь называется газохол (gasohol). Смешивая биоэтанол и бензин в определенных пропорциях, получают топливо марок Е85 (85% биоэтанола и 15% бензина) и Е10 (10% биоэтанола и 90% бензина). Бразилия после нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол - в стране более 7 млн. автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн. газохолом. США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется в чистом виде в 21 штате, а газохол составляет 10% топливного рынка США и применяется более чем в 100 млн. двигателей. Запасы сырья для получения биоэтанола практически не ограничены, но процесс его производства дорогостоящ. Кроме того, переработка растительного сырья (кукуруза, сахарный тростник и т.д.) при производстве топлива для автомобилей уже сейчас вызывает значительный рост цен на продукты питания. Человек становится перед выбором – есть самому или «кормить» свою машину.
Метанол (метиловый, древесный спирт) из-за высокого октанового числа и низкой пожароопасности получил распространение на гоночных автомобилях. Метанол может использоваться в чистом виде, смешиваться с бензином (М85 – 85% метанола, 15% бензина), и служить основой для производства диметилэфира и эфирной добавки - метилтретбутилового эфира. На сегодняшний день в мире потребление диметилэфира составляет около 150 тыс. тонн в год, а метилтретбутиловый эфир в настоящее время замещает в США большее количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе взятые.
Электроэнергию, как энергоноситель для автомобиля получают или в топливных элементах в процессе реакции водорода и кислорода, или из аккумуляторных батарей. Электроэнергия кардинально решает проблему токсичности отработавших газов, но производство электромобилей очень дорого и в настоящее время они не могут обеспечить достаточного запаса хода. Вместе с тем, работы по созданию гибридных автомобилей, работающих с использованием электричества, приобретают все большее распространение. Сегодня существуют две принципиальные схемы работы гибридных установок: параллельная (parallel) и последовательная (series). При первой колеса приводит и бензиновый мотор (или дизель), и электродвигатель. В другом гибриде двигатель внутреннего сгорания работает лишь на зарядку батарей, а колеса вращает электромотор.
Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым.
Топливо серии Р представляет собой смесь этанола, газоконденсатной жидкости и метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Топливо серии Р имеет высокое октановое число и может использоваться в автомобилях с универсальной топливной системой как в чистом виде, так и в смеси с бензином в любом соотношении.
Биодизельное топливо – это альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров. В зависимости от технологии его производства биодизельное топливо можно разделить на три основных вида: Синфьюэл (Synfuel), Санфьюэл (Sunfuel), и Биотролл (Biotroll). Синфьюэл получают путем специальной обработки природного газа, Санфьюэл – перегонкой при температуре 16000С любых органических соединений (ил, опилки, уголь, трава, старые лекарства, ин*сектициды, боевые отравля*ющие вещества) с последующей обработкой. Биотролл – синтетическое горючее. Биодизельное топливо имеет неограниченные запасы сырья, меньшее количество вредных веществ в отработавших газах и позволяет получить требуемые характеристики топлива. В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным. Компания «ЛУКойл» построила в Рос*сии завод по производству «биодизеля».
Однако из всех альтернативных возобновляемых источников энергии наилучшие перспективы имеет водород. Этот газ можно получать буквально из всего: из природного газа, океанской воды, биомассы, воздуха. Водород можно сжигать в двигателе внутреннего сгорания или получать из него электричество в топливных элементах. Водород обладает намного более широким, по сравнению с бензином, диапазоном пропорций смешивания его с воздухом, при которых ещё возможен поджиг смеси. Сгорает водород полнее, даже вблизи стенок цилиндра, где в бензиновых двигателях обычно остаётся несгоревшая рабочая смесь. Перевод на водород обычных двигателей внутреннего сгорания не только делает их чистыми, но и повышает термический КПД и улучшает гибкость работы. В сентябре 2002 г. ЕС принял долгосрочную (50 лет) программу перехода к "интегрированной водородной экономике" в масштабах всей Европы. А в США активно изучают возможности использования технологии водородных топливных ячеек для энергопитания военной бронетехники.
тут
