Задача перехода на альтернативное топливо
Переход двигателей внутреннего сгорания на альтернативное топливо – актуальная задача современности, обусловленная тепловым и химическим загрязнением атмосферы, истощением мировых запасов нефти и необходимостью решения этих проблем. Помимо природоохранных, данная задача имеет и экономические мотивы. Чем раньше государство начнет переходить на альтернативное топливо, тем больше будет у него возможностей сформировать свое будущее независимо от непредсказуемой мировой конъюнктуры рынков традиционных энергоносителей – нефти и газа.
Альтернативное топливо для двигателей должно обладать несколькими основными качествами. Оно должно быть легко производимым в больших количествах из недефицитных исходных компонентов, обладать большой теплотворной способностью, быть структурно удобным для использования, не образовывать при сгорании токсичных и прочих вредных продуктов.
Статья: Уменьшение загрязнения окружающей среды за счёт использования перспективных альтернативных видов топлива
В соответствии с основными требованиями к альтернативному топливу, возможна замена нефтяных топлив на природный газ (как сжатый, и сжиженный), применение сжиженного нефтяного газа, биогаза, смеси бензина с этиловым спиртом, диметилового эфира, рапсового масла, водорода. На данный момент нет однозначного ответа на вопрос, какое из данных альтернативных топлив лучше всего, и какое альтернативное топливо будет использоваться в будущем.
Диметиловый эфир
Это вещество производится из природного газа, через стадию промежуточного продукта – метанола. Свойства диметилового эфира близки к таковым дизельного топлива. Применение этого топлива в двигателях внутреннего сгорания способствует снижению содержания в отработанных газах СН в 3 раза; монооксида углерода в 5 раз; оксидов азота в 2,5 раза. Техническими проблемами являются пока неустойчивая работа двигателя в условиях изменения его температурного режима и резкого изменения нагрузки, а также необходимость использования противозадирных присадок в связи с низкими смазывающими свойствами диметилового эфира.
Биотопливо
Наиболее перспективным альтернативным биотопливом для двигателей внутреннего сгорания являются биоэтанол и биодизель.
Биоэтанол, или жидкое спиртовое топливо состоит из эфиров растительных масел или животных жиров, производится путем химической реакции масел или жиров с метанолом. Биоэтанол производят из органического сырья, это биомасса или биологически разлагаемые компоненты растительного происхождения. Возможно использование биоэтанола в качестве топлива с небольшими – 10-15% – добавками бензина.
Основной недостаток такого биотоплива – это определенное загрязнение атмосферы на этапе его производства, кроме того, его смесь с бензином отличается фазовой нестабильностью.
Перспективным видом биотоплива является биогаз, который может производиться из горючих бытовых отходов, либо его источником могут служить биомасса или биологически разлагаемые компоненты растительного происхождения. Его теплотворная способность ниже, чем у обычного природного газа, поэтому конструкция двигателей внутреннего сгорания, работающих на биогазе, должна иметь специальную форму камер сгорания.
Биогаз можно получать:
- термическим (пиролиз, газификация) методом,
- биохимическим (алкогольное, аэробное или анаэробное брожение) методом.
В качестве биодизельного топлива перспективно использование рапсового масла. Уже сейчас рентабельность его производства для биотопливных целей близка к таковой дизельного топлива. Для работы на рапсовом масле двигатель нуждается в некотором дооборудовании, поскольку перед поступлением в камеру сгорания его необходимо подогревать, а также удалять из масла излишний глицерин.
Водород
Весьма перспективным альтернативным видом топлива для автомобильного транспорта может стать водород. Его можно использовать также в жидком фазовом состоянии.
При этом, на заправках автотранспортных средств жидким водородом необходимы криогенные заправочных станций.
Водород также может использоваться в электромобилях с топливными элементами, где водород не сгорает, а разлагается на положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны. При этом направленное движение электронов формирует электрический ток, который служит электропитанию бортовой энергетической установки электромобиля. В результате такого технологического процесса образуется практически безвредный отход – водяной пар.
