АЛЬТЕРНАТИВНІ ВИДИ ПАЛИВА Види та способи використання Історія Історія розвитку людства найтіснішим шляхом пов'язана з отриманням і використанням енергії. Здавна як основні джерела енергії, використовувалися дрова (і зараз також), торф, деревне вугілля, вода, вітер.Одним з шляхів екологізації автомобільного транспорту є переоснащення його альтернативними видами палива. Під збірним терміном «альтернативні палива» розуміються, в принципі, всі речовини, здатні горіти, які з великим або меншим успіхом можуть бути використані замість класичних палив з нафти і вугілля в двигунах внутрішнього згоряння або в енергетичних установках ,за для збереження вичерпного ресурсу. Природний газ Природний газ в більшості країн є найбільш поширеним виглядом альтернативного моторного палива. Природний газ як моторне паливо може застосовуватися як у вигляді компримированного, стислого до тиску 200 атмосфер, газу, так і у вигляді сжиженного, охолодженого до -160°З газу. У цей час найбільш перспективним є застосування сжиженного газу (пропан-бутан). У Європі це паливо називається LPG (Liquefied petroleum gas - сжиженний бензиновий газ). У той час як стислий газ (метан) знаходиться в баках під тиском 200 бар, що саме по собі представляє підвищену небезпеку, LPG сжижается при тиску 6-8 бар. У Європі сьогодні нараховується біля 2,8 млн. машин, працюючих на LPG. Газовий конденсат Використання газових конденсатів як моторне паливо зведено до мінімуму через наступні недоліки: шкідливий вплив на центральну нервову систему, недопустиме искрообразование в процесі роботи з паливом, зниження потужності двигуна (на 20%), підвищення питомої витрати палива. Діметілефір Диметилефир є похідною метанола, який виходить в процесі синтетичного перетворення газу в рідкий стан. Існують розробки по переобладнанню дизельних двигунів під диметилефир. При цьому істотно поліпшуються екологічні характеристики двигуна. На сьогоднішній день в світі споживання диметилефира складає біля 150 тис. т в рік. У останні роки розробляються технологічні процеси отримання диметилефира з синтетичного горючого газу, вироблюваного з вугілля. На відміну від сжиженного природного газу, диметилефир менш конкурентоздатний, в основному внаслідок того, що теплотворна здатність на тонну диметилефира на 45% нижче за теплотворність на тонну сжиженного природного газу. Також для виробництва диметилефира потрібно не тільки більш високий рівень попередніх капіталовкладень, але і більший об'єм сировинного газу для виробництва продукту з еквівалентною теплотворною здатністю. У майбутньому диметилефир можна розглядати тільки як продукт, що має обмежені можливості, оскільки виробництво сжиженного природного газу характеризується більш значною економією за рахунок масштабів виробництва, більш низьким рівнем капітальних витрат і більш високою ефективністю процесу виробництва. Шахтний метан Останнім часом до числа альтернативних видів автомобільних топлив стали відносити і шахтний метан, що добувається з вугільних порід. Так, до 1990 р. в США, Італії, Німеччині і Великобританії на шахтному метані працювали понад 90 тис. автомобілів. У Великобританії, наприклад, він широко використовується як моторне паливо для рейсових автобусів у вугільних регіонах країни.Вміст метану в шахтному газі коливається від 1 до 98%. У США видобуток вугільного метану з спеціальних свердловин зріс від 1 млрд. до 40 млрд. м3 і в майбутньому ще подвоїться. Прогнозується, що газовий видобуток метану у вугільних басейнах світу вже найближчим часом становитиме 96-135 млрд. м3. Загальні ресурси метану у вугільних пластах Росії становлять, по різних джерелах, 48-65 трлн. м3. Етанол і метанол Етанол (питний спирт), що володіє високим октановим числом і енергетичною цінністю, добується з відходів деревини і цукрової тростини, забезпечує двигуну високий КПД і низький рівень викидів і особливо популярний в теплих країнах. Так, Бразілія після своєї нафтової кризи 1973 р. активно використовує етанол - в країні більше за 7 млн. автомобілів заправляються етанолом і ще 9 млн. - його сумішшю з бензином (газохолом). США є другим світовим лідером по масштабному виготовленню етанола для потреб автотранспорту. Етанол використовується як "чисте" паливо в 21 штаті, а етанол-бензинова суміш становить 10% паливних ринки США і застосовується більш ніж в 100 млн. двигунів. Вартість етанола в середньому набагато вище за собівартість бензину. Сплеск інтересу до його використання як моторне паливо за рубежем зумовлений податковими пільгами. Метанол як моторне паливо має високе октановое число і низьку пожароопасность. Дані обставини забезпечують його широке застосування на гоночних автомобілях. Метанол може змішуватися з бензином і служити основою для ефірної добавки - метилтретбутилового ефіру, який в цей час заміняє в США більшу кількість бензину і сирої нафти, чим всі інші альтернативні палива разом взяті. Синтетичний бензин Сировиною для його виробництва можуть бути вугілля, природний газ і інші речовини. Найбільш перспективним вважається синтезування бензину з природного газу. З 1 м3 синтезу-газу отримують 120-180 г синтетичних бензини. За рубежем, на відміну від Росії, виробництво синтетичних моторних топлив з природного газу освоєне в промисловому масштабі. Так, в Новій Зеландії на установці фірми "Мобіл" із заздалегідь отриманого метанола щорічно синтезується 570 тис. т моторних топлив. Однак в цей час синтетичні палива з природного газу в 1,8-3,7 рази (в залежності від технології отримання) дорожче нафтових. У той же час розробки по отриманню синтетичного бензину з вугілля досить активно ведуться в цей час в Англії. Електрична енергія Заслуговує уваги застосування електроенергії як енергоносій для електромобілів. Кардинально вирішується питання, пов'язане з токсичностью відпрацьованих газів, з'являється можливість використання нафти для отримання хімічних речовин і з'єднань. До нестач електроенергії як вигляду електроносителя можна віднести: обмежений запас ходу електромобіля, збільшені експлуатаційні витрати, висока первинна вартість, висока вартість енергоємних акумуляторних батарей. Паливні елементи Паливні елементи - це пристрої, що генерують електроенергію безпосередньо на борту транспортного засобу, - в процесі реакції водня і кисня утворяться вода і електричний струм. Як водородосодержащего паливо, як правило, використовується або стислий водень, або метанол. У цьому напрямі працює досить багато зарубіжних автомобільних фірм, і якщо ним в результаті вдасться наблизити вартість автомобілів на паливних елементах до бензинових, то це стане реальною альтернативою традиційним нафтовим топливам в країнах, що імпортують нафту. У цей час вартість зарубіжного експериментального легкового автомобіля з паливними елементами складає порядку 1 млн. долл. США. Крім того, до нестач застосування паливних елементів потрібно віднести підвищену вибухонебезпеку водня і необхідність виконання спеціальних умов його зберігання, а також високу собівартість отримання водня. Повітря У Франції вже почато виробництво автомобіля, як паливо для якого буде використовуватися стисле повітря. Принцип роботи мотора машини дуже схожий на принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння. Тільки в двох циліндрах воздух-кара не бензин "зустрічається" з іскрою, а холодне повітря з теплим. За попередніми даними, автомобіль буде коштувати порядку 13 тис. евро. Запас ходу - 200 км. Водень Водень є ефективним акумулятором енергії. Застосування водня як паливо можливе в різноманітних умовах, що може дати істотний внесок в світову енергетику, коли ресурси викопного палива будуть близькі до повного виснаження. У порівнянні з бензином і дизельним паливом водень більш ефективний і менше забруднює навколишнє середовище. Вибухонебезпека водня різко знижується із застосуванням спеціальних присадок (наприклад, добавка 1% пропилена робить Н2 безпечним). Ще один напрям використання водня - застосування в акумуляторних батареях електромобілів. Лідерство в цій області належить японським фірмам, які розробили ефективні водневі електроди, що використовуються в паливних елементах. Однак у всіх методах використання водневого палива основна проблема - зберігання водня Водень Використання рідкого водня і водня під тиском досить неефективне. Третій спосіб зберігання водня - металлогидридний, найбільш перспективний. Гідриди металів служать джерелом водня, яке виходить за рахунок хімічної реакції або термічного розкладання. Оборотне гидрирование системи Pd-H було досліджене Т. Гремом більше за 100 років тому. У цей час досліджена велика кількість систем міни, які поглинають велику кількість водня, а потім при зміні умов повертають його зворотно. Дякую за увагу!
