Реферат: Виды топлива, применяемые на автотранспорте
В последнее время к числу
альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый
из угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на
шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например,
он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в
угольных регионах страны. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до
98%. В США добыча угольного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд до
40 мрлд м3 и в будущем еще удвоится. Прогнозируется, что газовая добыча метана
в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 млрд м3. Общие
ресурсы метана в угольных пластах России составляют, по различным источникам,
48-65 трлн м3.
2.5 Этанол и метанол
Этанол (питьевой спирт), обладающий
высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов
древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий
уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего
нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол - в стране более 7 млн
автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн - его смесью с бензином
(газохолом). США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению
этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется как “чистое” топливо в 21
штате, а этанол-бензиновая смесь составляет 10% топливного рынка США и
применяется более чем в 100 млн двигателей. Стоимость этанола в среднем гораздо
выше себестоимости бензина. Всплеск интереса к его использованию в качестве моторного
топлива за рубежом обусловлен налоговыми льготами.
Метанол как моторное топливо имеет
высокое октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства
обеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях. Метанол может
смешиваться с бензином и служить основой для эфирной добавки -
метилтретбутилового эфира, который в настоящее время замещает в США большее
количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе
взятые.
2.6 Синтетический бензин
Сырьем для его производства могут
быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается
синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России,
производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено в
промышленном масштабе. Так, в Новой Зеландии на установке фирмы “Мобил” из
предварительно полученного метанола ежегодно синтезируется 570 тыс. т моторных
топлив. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в
1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных. В то же
время разработки по получению синтетического бензина из угля достаточно активно
ведутся в настоящее время в Англии.
2.7 Электрическая энергия
Заслуживает внимания применение
электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально
решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется
возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений.
К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести:
ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы,
высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных
батарей.
2.8 Топливные элементы
Топливные элементы - это устройства,
генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, -
в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В
качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый водород,
либо метанол. В этом направлении работает достаточно много зарубежных
автомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилей
на топливных элементах к бензиновым, то это станет реальной альтернативой
традиционным нефтяным топливам в странах, импортирующих нефть. В настоящее
время стоимость зарубежного экспериментального легкового автомобиля с
топливными элементами составляет порядка 1 млн долл. США. Кроме того, к недостаткам
применения топливных элементов следует отнести повышенную взрывоопасность
водорода и необходимость выполнения специальных условий его хранения, а также
высокую себестоимость получения водорода.
2.9 Биодизельное топливо
В последние годы в США, Канаде и
странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к
технологии его производства из рапса (возможно также производство из
отработанного растительного масла). В Австрии такое топливо уже сейчас
составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных
мощностей до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; в
Италии - 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное
топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и
грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую
очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах
(на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования
дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения
парников и т.п.) - cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.
2.10 Воздух
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. По предварительным данным,
автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода - 200 км.
2.11 Биогаз
Представляет собой смесь метана и
углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ
растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам,
получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его
производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие
географических, климатических, экономических и других факторов.
Биогаз как альтернативный энергоноситель
может служить высококалорийным топливом. Предназначен для улучшения
технико-эксплуатационных и экологических показателей работы двигателя
внутреннего сгорания (ДВС) и стационарных энергоустановок. Биогаз,
представляющий собой продукты брожения отходов биологической деятельности
человека и животных, содержит приблизительно 68% СН4, 2% Н2 и до 30% СО2. После
отмывки от углекислоты этот газ является достаточно однородным топливом,
содержащим до 80% метана с теплотворной способностью более 25 МДж/м3.
Применение биогаза в качестве топлива для ДВС осуществляется путем
использования серийно выпускаемой топливной аппаратуры для природного газа с
коррекцией соотно-шения “топливо-воздух”. Предлагаемая система в сравнении с
газовым двигателем позволяет снизить выбросы оксидов азота на 25% и оксида 15%.¸углерода - на 20%, а также улучшить
топливную экономич-ность на 12. Некоторое снижение эффективной мощности,
вызванное присутствием балластных компонентов, практически полностью
компенсируется за счет высоких антидетонационных качеств биогаза путем
соответствующего повышения степени сжатия. Присутствие небольшого количества
водорода в биогазе положительно сказывается на качестве протекания рабочего
процесса ДВС и не вызывает характерных для водородных двигателей
преждевременного воспламенения рабочей смеси и так называемой обратной вспышки.
2.12 Отработанное масло
В настоящее время на ряде предприятий
различных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное
масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное,
трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяет
полностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива. Установка
подмешивает высокоочищенные (в установке) масла в соответствующее топливо, в
точно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемой
топливной смеси. Полученная смесь имеет более высокие параметры по чистоте,
обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо до его
модификации в установке.
Например, в России практически
отсутствует сырьевая база для получения этанола и биодизельного топлива
(необходимо отметить, что наиболее эффективными продуцентами для их топлив
являются представители тропической и субтропической флоры). С другой стороны,
использование LPG, учитывая огромные запасы газа в нашей стране, крайне
актуально. Из всех видов моторных топлив, получаемых из местного сырья, только
биогаз, с точки зрения промышленного производства и применения в двигателях
транспортных средств, представляет серьезный практический интерес для России.
Кроме того, шахтный метан уже в настоящее время может рассматриваться как
перспективный источник альтернативного моторного топлива для угольных регионов
нашей страны.
Однако без должного развития
инфраструктуры и поддержания экономически обоснованного спроса ни один из видов
альтернативного топлива не может рассматриваться как полноценная замена бензина
и дизельного топлива. Эффект от использования установок по производству
биодизельного топлива, синтетического бензина, по преобразованию отработанного
масла и т.п. вне рамок реализации масштабной государственной программы может
носить лишь исключительно локальный характер. В связи с этим остается только
надеяться, что часть тех огромных финансовых ресурсов, которые столь
внушительными темпами аккумулируются в настоящее время государством и нефтяными
компаниями при реализации нефти и нефтепродуктов пойдет на своевременную
разработку и внедрение высокоэффективных энергосберегающих технологий.
2.13 Водород как альтернативное
топливо
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |