Мировой топливный кризис, из-за которого подскочили цены на бензин и дизтопливо, вновь заставляет задуматься об иных источниках энергии для транспортных средств. Неплохая альтернатива традиционному топливу – спирт. Чем хорош такой заменитель и что сделать, чтобы автомобильный двигатель смог на нем работать?
 | | Мировой топливный кризис, из-за которого подскочили цены на бензин и дизтопливо, вновь заставляет задуматься об иных источниках энергии для транспортных средств. Неплохая альтернатива традиционному топливу – спирт. Чем хорош такой заменитель и что сделать, чтобы автомобильный двигатель смог на нем работать? |
Спирт обладает целым рядом преимуществ по сравнению с нефтяным топливом, и только большая стоимость, малая теплоотводность, высокая гигроскопичность и повышенное содержание альдегидов препятствуют его массовому применению в качестве топлива для ДВС. А достоинства спирта следующие.
Существуют два способа применения спирта в качестве горючего для автомобильных моторов – при частичной (до 20%) и при полной замене бензина и дизельного топлива. Высокие антидетонационные качества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным (искровым) зажиганием. Стандартный двигатель не нужно переделывать для работы на бензо-спиртовой смеси.
На АО «АвтоВАЗ» были проведены испытания бензина АИ-95 с 10-процентным содержанием этанола на токсичность, расход топлива и обеспечение динамики автомобиля без перерегулировки двигателя. Было установлено, что добавка к бензину 10% спирта приводит к обеднению топливовоздушной смеси и незначительно ухудшает ездовые качества машины практически на всех режимах движения. При переходе на АИ-95Э с 10-процентным содержанием этанола требуется перерегулировка карбюратора.
Согласно результатам стендовых испытаний «АвтоВАЗа», применение бензина АИ-95Э с 5-процентным содержанием спирта не приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик автомобиля и не требует изменения исходных регулировок двигателя.
А вот для работы на чистом спирте требуется увеличение вместимости топливного бака и степени сжатия до 12 – 14 ед. (чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива) и перерегулировка карбюратора или перепрограммирование ЭБУ инжекторного двигателя. Горючую смесь необходимо немного обогатить: для сгорания 1 кг спирта требуется 9 кг воздуха, а для сгорания 1 кг бензина – 14,93 кг.
Низкое давление насыщенных паров и высокая теплота испарения спирта делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей уже при температуре окружающей среды ниже +10°С. Для улучшения пусковых качеств в спирт добавляют 4 – 6% изопентана (С5Н12) или 6 – 8% диметилового эфира (СН3-О-СН3 или С2Н6О), что обеспечивает нормальный пуск двигателя при температуре от –25°С и выше. Для этой же цели спиртовые моторы оборудуют специальными пусковыми подогревателями. В случае неустойчивой работы двигателя при повышенных нагрузках (из-за плохого испарения спирта) применяется дополнительный подогрев топливной смеси с помощью, например, отработавших газов.
Адаптировать дизельный мотор для сжигания в его цилиндрах спирта гораздо сложнее. Венским техническим университетом были проведены экспериментальные исследования на 4-цилиндровом тракторном дизеле фирмы Steyr.
Ввиду того, что цетановое число этанола низкое, двигатель был дополнительно оснащен электронной системой зажигания, а головку цилиндров модернизировали для размещения свечей зажигания. Кроме того, была изменена геометрическая форма камеры сгорания в днище поршня, установлены новые топливный насос высокого давления, форсунки и топливоподкачивающий насос повышенной производительности. Исследования показали, что дизель работает на этаноле практически бездымно. По сравнению с работой на дизельном топливе выброс NOx снижается, что является результатом уменьшения температуры вследствие повышенной теплоты испарения этанола. Выброс СО такой же, как у бензинового ДВС, выброс СН относительно высок, однако может быть радикально снижен при применении простейшего окислительного нейтрализатора. При переходе на дизельное горючее дымность и расход топлива у переоборудованного дизеля значительно выше, чем первоначально. Объемный расход у этанола почти в 2 раза больше, чем у дизельного топлива, что является следствием его более низкой теплоты сгорания, а удельный приведенный расход лишь немногим выше.
Модернизировать двигатель могут не только автопроизводители, но и специализированные фирмы. Например, в США бензиновые двигатели и дизели для работы на альтернативном топливе переоборудует фирма Jasper Engines and Transmissions. Переделываются моторы от 8-цилиндровых V-образных до рядных 6- и 4-цилиндровых. После переоборудования двигатели могут работать на метаноле, этаноле, сжатом и сжиженном природном газах.
| Мировой опыт | |
| |
|
| Топливный спирт | |
| |
|
| Характеристики рабочего процесса дизеля при работе на смеси дизтоплива с этанолом и при работе на чистой солярке | |
| |
|
| Украинские перспективы | |
| |
|
Подготовил Юрий ГерасимчукФото Сергея Кузьмича
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.autocentre.ua
В последнее время в мировой прессе всё чаще публикуются сообщения об опасности и даже вредности массового перевода автомобилей на биоэтанол. Одно авторитетное мнение очень скоро оспаривается другим, не менее авторитетным. Критика настолько жёсткая, что поневоле вызывает недоумение. Как такое может быть: ведущие страны принимают энергетические стратегии, которые, если верить скептикам, совершенно бездумны и являются кратчайшим путём к масштабным экологическим и экономическим катастрофам? Где правда? Попробуем разобраться.
Противники сжигания этанола в двигателях внутреннего сгорания приводят убедительные доводы. Они не опровергают факта, что при использовании этилового спирта выхлоп автомобилей становится намного чище. Это действительно так. Главная же беда — в самом производстве этого вида топлива, когда в атмосферу выбрасываются огромные количества углекислого газа. А значит, вся экологическая эффективность использования спиртосодержащих смесей сводится на нет. И бравые лозунги о борьбе с глобальным потеплением, об изменении климата не только теряют свою актуальность, но даже смешны.
Вообще говоря, этиловый спирт можно получать из любых растений, лишь бы там в достаточном количестве содержались сахар и крахмал. Картофель, ячмень, пшеница, свёкла — всё подходит. Но лучший вариант — сахарный тростник. Можно также перерабатывать различные отходы, например древесные опилки, но пока что это экономически невыгодно. А потенциально рентабельные методы находятся в стадии разработки.
Правы они? И да и нет. Производство этанола действительно насыщает атмосферу парниковыми газами (ещё они называются GHG — от greenhouse gas) в количествах, сопоставимых с выбросами бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Но у всякой монеты есть и обратная сторона. Дело в том, что в процессе производства и сжигания 1 литра этанола из растительного сырья в атмосферу попадает ровно столько же CO2, сколько до этого было поглощено теми же самыми растениями в результате реакции фотосинтеза. По сути производство этилового спирта есть не что иное, как «фотосинтез наоборот», с той лишь разницей, что в одном случае требуется солнечный свет, а в другом — выделяется тепло.
Когда биоэтанол получит глобальное распространение, а всё к этому и идёт, то «с банкой чистого спирта» можно будет не только ходить в гости, но и помогать тем несчастным на дороге, у которых совсем опустел бак. Если вас смущает цвет, то помните, что в отличие от пищевого топливный спирт не подвергается чересчур уж тщательной обработке.
Получается, биоэтанол абсолютно нейтрален в качестве источника парниковых газов. Значит — лучше от него не станет, но и хуже не будет, в отличие от продуктов переработки нефти. Есть у этилового спирта и ещё одно преимущество: положительный энергетический баланс. В зависимости от вида сырья последний может колебаться от 1,24 до 8. То есть при сжигании этанола выделяется в несколько раз больше энергии, чем затрачивается при его производстве. В этом смысле «скандальное топливо» на порядок превосходит бензин или солярку. Только вообразите себе расходы на разведку, добычу, транспортировку, переработку нефти, и вы поймёте, что топливный баланс нефтяных продуктов значительно меньше единицы.
Сам процесс заправки этанолом не содержит в себе ничего особенного — всё ровно так же, как и в случае с бензином. Однако сеть таких заправок сегодня ещё только развивается. Например, в США точек, где продают E85, сегодня насчитывается примерно полторы тысячи.
Но и без недостатков у C2H5OH не обходится. При сгорании 1 литра этилового спирта выделяется на 34% меньше энергии, чем при сгорании того же объёма бензина. Выходит, что если заправлять автомобиль топливом с содержанием этанола (к примеру, широко пропагандируемой смесью с бензином E85), то расход топлива неизбежно возрастёт вплоть до этих самых 34% — всё будет зависеть от концентрации спирта в каждом конкретном случае. Но с этой печальной картиной столкнутся лишь владельцы машин с двигателями, изначально рассчитанными на традиционный бензин и лишь затем адаптированными под новомодное топливо.
Из примерно тысячи европейских этанольных заправок почти 800 находятся в Швеции. Эта страна планирует лет через 20 вообще отказаться от нефти. Скандинавы уповают на гибриды, потребляющие этанол. На этой фотографии люди из Scania представляют новейший городской автобус.
Нельзя забывать, что октановое число этанола равно 105. Это означает, что его можно сжигать в двигателях с куда большей степенью сжатия. Так что, в принципе, двигатели, рассчитанные исключительно на новый источник энергии, должны быть уж никак не хуже нынешних бензиновых или дизельных собратьев. И в плане экономичности, и в плане мощностных характеристик. А уж про экологию и говорить не приходится! Примерно на 80% уменьшаются выбросы углеродных соединений, а конкретно CO2 снижаются на 30%. Но заливать в такие машины бензин категорически нельзя — детонация мигом убьёт технологичный мотор.
Не секрет, что наиболее дешёвым способом транспортировки жидких топлив является закачка их в трубопровод. Но в случае с этанолом появляется проблема. Он гигроскопичен, то есть впитывает из атмосферы воду и, следовательно, обладает повышенной коррозионной агрессивностью. Поэтому пока что топливный спирт перевозят автотранспортом или по железной дороге.
Получается забавная ситуация: на бензине Flexifuel-машина едет хорошо, а на E85 (если кто забыл, это коктейль из 85% этанола и 15% бензина), во-первых, плохо, а во-вторых, «жрёт» ощутимо больше. Да, биоэтанол дешевле бензина, но не намного. Зря вы думаете, что с этим топливом сэкономите сколько-нибудь значимую сумму. Может даже случиться и так, что будут одни убытки. Смотря как ездить — на одной лишь «зелёной» ориентации недалеко окажешься. Поэтому не удивляйтесь, что внедрение, казалось бы, перспективной идеи сопровождается законодательным регулированием, например в США и Бразилии.
Не стоит думать, что при заправке биоэтанолом машина наотрез отказывается ехать, подобно водородным аналогам. По сравнению с бензином E85 действительно обладает меньшей энергетической ценностью, но для её сгорания требуется меньше кислорода, поэтому в цилиндры можно впрыскивать большие количества топлива. В итоге мощность падает, но не настолько, чтобы водители приходили в ярость.
Стоит тормознуть и поговорить подробнее, ибо в этих странах внедрение биоэтанола зашло очень далеко. Бразильцы очень не любят топливные кризисы c 1973 года. И всячески стараются их предотвратить. Так, с 1975-го в стране функционирует масштабная биотопливная кампания. Не стоит поэтому удивляться, что 4,5% площади Бразилии заняты плантациями сахарного тростника, а большинство местных автомобилей можно с чистой совестью причислить к заядлым алкоголикам. За год миллион бразильских рабочих производит двадцать с лишним миллиардов (!) литров этанола.
В Бразилии существует целая отрасль по выращиванию сахарного тростника, со своими традициями и правилами. При производстве широко используется дешёвый ручной труд, что приносит сумасшедшие доходы местным «сахарным королям». Иностранцы спят и видят, как бы принять участие в этанольном буме, но местные бизнесмены наотрез отказываются продавать свои предприятия. А если и соглашаются, то заламывают поистине космические цены. Стоит заметить, что правительство их полностью поддерживает.
Назвать экономику этой страны зависимой от нефти никак нельзя. Выращивая и перерабатывая сахарный тростник, Бразилия полностью обеспечивает себя топливом и электричеством. Всё это безусловно радует, но даже в бочке спирта нашлось место вездесущему дёгтю. Ради новых плантаций бразильцы вырубают леса Амазонки. Можно назвать это странной и недальновидной политикой, а если сказать прямо — то это настоящий идиотизм. Как жить без «лёгких планеты»?
Сахарный тростник в Бразилии выращивают тысячи частных хозяйств. И это порождает некоторые проблемы. Ведь из тростника и сахар делают. Поэтому когда в 1980-х годах резко выросли цены на сахар, производство этанола сократилось до такой степени, что людям стало элементарно нечем заправлять свои машины. Сейчас правительство регулирует ситуацию и даже вложило в 2007 году 25 миллионов долларов в развитие новых технологий. В США же эта сумма равняется $385 миллионам.
Похожая ситуация складывается и в США. Президент Буш выдвинул программу «20 за 10», которая должна помочь к 2017 году снизить потребление бензина на 20%. За счёт чего? Разумеется, за счёт этанола. К озвученному сроку власти намерены увеличить его производство до 30 с лишним миллиардов литров. За последние годы инвестиции только в исследования перевалили за 12 миллиардов долларов. И это только начало.
В Америке производят этанола хоть и много, но всё-таки чуть меньше, чем в Бразилии. Правда, делают его не из тростника (он в Штатах расти не хочет), а из кукурузы. Такой вариант менее эффективен, а стало быть, себестоимость американского эталона выше бразильского. Тем не менее программу активно продвигают власти многих штатов, и губернатор «кукурузного» Иллинойса, кандидат в президенты Барак Обама (Barack Obama), — не исключение. Принимаются новые требования к бензиновому топливу, которое должно содержать 10% этанола (такая пропорция безопасна для традиционных двигателей).
Чтобы машину можно было заправлять топливом, содержащим более 10% этанола, необходимы некоторые переделки. «Мозг» мотора должен научиться определять концентрацию спирта и подбирать соответствующие режимы работы. Поскольку спирт содержит воду, модернизации требует и топливная магистраль. Кроме того, если автомобиль эксплуатируется в холодных условиях, надо подогревать топливо перед запуском.
Достигнут ли американцы своих целей? Каково будущее всей этой затеи с биоэтанолом? Пока что всё туманно. Ясно одно — рассчитывать на тотальный переход к спиртовым двигателям нереально. Если предположить стопроцентную эффективность процесса переработки, то для того, чтобы только США перевести с нефти на этанол, нужно 75% сельскохозяйственных земель нашей планеты засеять соответствующими культурами. Грубо говоря, если даже всю Луну засадить тростником, этого окажется недостаточно.
Массовое культивирование культур для производства этанола неизбежно окажет значительное влияние на сельское хозяйство. Фермеры не дураки — раз спрос на кукурузу растёт, они будут её сеять везде, где смогут. А кто при этом подумает о миллионах голодающих жителей Земли? Поэтому многие исследователи и негодуют, утверждая, что «выращивать» биотопливо в то время, когда людям есть нечего, — низкое, подлое и вообще аморальное занятие.
Впрочем, к любой критике надо относиться со здоровой долей скептицизма. Сами по себе биотопливные программы вполне разумны и при грамотной реализации способны принести ощутимую пользу. Стоит только иметь в виду, что повсеместное внедрение этанола окажет ощутимое влияние на мировую экономику. И, разумеется, найдутся те, чьи интересы пострадают. Пример: так называемый саммит «табачных королей» 1988 года, где боссы крупнейших компаний обсуждали, как бы нейтрализовать политику ВОЗ по борьбе с курением. И есть ли гарантия, что подобные действия не предпринимают сейчас все те, кто почувствовал угрозу нефтяному бизнесу? Всё-таки, как ни крути, а внедрение биотоплива — это вопрос не столько научный и экономический. Здесь вступает в дело большая политика.
Спирт обладает целым рядом преимуществ по сравнению с нефтяным топливом, и только большая стоимость, малая теплоотводность, высокая гигроскопичность и повышенное содержание альдегидов препятствуют его массовому применению в качестве топлива для ДВС. А достоинства спирта следующие.
Существуют два способа применения спирта в качестве горючего для автомобильных моторов – при частичной (до 20%) и при полной замене бензина и дизельного топлива. Высокие антидетонационные качества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным (искровым) зажиганием. Стандартный двигатель не нужно переделывать для работы на бензо-спиртовой смеси.
На АО «АвтоВАЗ» были проведены испытания бензина АИ-95 с 10-процентным содержанием этанола на токсичность, расход топлива и обеспечение динамики автомобиля без перерегулировки двигателя. Было установлено, что добавка к бензину 10% спирта приводит к обеднению топливовоздушной смеси и незначительно ухудшает ездовые качества машины практически на всех режимах движения. При переходе на АИ-95Э с 10-процентным содержанием этанола требуется перерегулировка карбюратора.
Согласно результатам стендовых испытаний «АвтоВАЗа», применение бензина АИ-95Э с 5-процентным содержанием спирта не приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик автомобиля и не требует изменения исходных регулировок двигателя.
А вот для работы на чистом спирте требуется увеличение вместимости топливного бака и степени сжатия до 12 – 14 ед. (чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива) и перерегулировка карбюратора или перепрограммирование ЭБУ инжекторного двигателя. Горючую смесь необходимо немного обогатить: для сгорания 1 кг спирта требуется 9 кг воздуха, а для сгорания 1 кг бензина – 14,93 кг.
Низкое давление насыщенных паров и высокая теплота испарения спирта делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей уже при температуре окружающей среды ниже +10°С. Для улучшения пусковых качеств в спирт добавляют 4 – 6% изопентана (С5Н12) или 6 – 8% диметилового эфира (СН3-О-СН3 или С2Н6О), что обеспечивает нормальный пуск двигателя при температуре от –25°С и выше. Для этой же цели спиртовые моторы оборудуют специальными пусковыми подогревателями. В случае неустойчивой работы двигателя при повышенных нагрузках (из-за плохого испарения спирта) применяется дополнительный подогрев топливной смеси с помощью, например, отработавших газов.
Адаптировать дизельный мотор для сжигания в его цилиндрах спирта гораздо сложнее. Венским техническим университетом были проведены экспериментальные исследования на 4-цилиндровом тракторном дизеле фирмы Steyr.
Ввиду того, что цетановое число этанола низкое, двигатель был дополнительно оснащен электронной системой зажигания, а головку цилиндров модернизировали для размещения свечей зажигания. Кроме того, была изменена геометрическая форма камеры сгорания в днище поршня, установлены новые топливный насос высокого давления, форсунки и топливоподкачивающий насос повышенной производительности. Исследования показали, что дизель работает на этаноле практически бездымно. По сравнению с работой на дизельном топливе выброс NOx снижается, что является результатом уменьшения температуры вследствие повышенной теплоты испарения этанола. Выброс СО такой же, как у бензинового ДВС, выброс СН относительно высок, однако может быть радикально снижен при применении простейшего окислительного нейтрализатора. При переходе на дизельное горючее дымность и расход топлива у переоборудованного дизеля значительно выше, чем первоначально. Объемный расход у этанола почти в 2 раза больше, чем у дизельного топлива, что является следствием его более низкой теплоты сгорания, а удельный приведенный расход лишь немногим выше.
Модернизировать двигатель могут не только автопроизводители, но и специализированные фирмы. Например, в США бензиновые двигатели и дизели для работы на альтернативном топливе переоборудует фирма Jasper Engines and Transmissions. Переделываются моторы от 8-цилиндровых V-образных до рядных 6- и 4-цилиндровых. После переоборудования двигатели могут работать на метаноле, этаноле, сжатом и сжиженном природном газах.
| Мировой опыт | |
| |
 |
| Топливный спирт | |
| |
 |
| Характеристики рабочего процесса дизеля при работе на смеси дизтоплива с этанолом и при работе на чистой солярке | |
|
Источник
auto.mirtesen.ru
Россия. Солнечное утро воскресения. К автомобильной заправке нескончаемым потоком ,как к Мавзолею Ленина, в лучшие его годы, движется череда разновозрастных граждан с помятыми лицами и пронзительно горящими глазами. Народ прёт пешком, ни в какую не давая дорогу редким автомобилям. У каждого в руках канистра, а то и две. Все ходоки нетерпеливо под самую завязку тарятся топливом,- чистейшим этиловым спиртом, по смешной цене рядового бензина.
Некоторые особи истосковавшиеся по живительной влаге за ночь, временами подзаправляются тут же ненадолго припадая к заправочному пистолету и шумно выдыхая воздух. Вместо антифриза и масел здесь же, не отходя от кассы вовсю торгуют пирожками, ирисками и прочей нехитрой снедью. ..
Наверняка такие убийственные картины рисует воображение рядового обывателя, когда речь идёт о биоэтаноле, топливе на основе спирта. Неужели всё так печально? Давайте смотреть.
Впервые мысль использовать спирт как топливо, осенила немецкие светлые головы в, далёком уже, 1898 году. Теоретические наработки по поводу использования спирта в качестве топлива в двигателе была опубликована Г. Иггернгом. Сама идея оказалась настолько жизнеспособной, что за проработку практической линии взялась Берлинская техническая школа и институт брожения. Работы велись до 1906 года и показали полную теоретическую и практическую состоятельность.
Во Франции не стали заморачиваться с теорией, и сразу приступили к делу. В том же 1898-ом, М.Лепретр выпускает «электрин»- смесь бензола со спиртом, который сразу же даёт очень обнадёживающие результаты, как по устойчивости работы мотора, так и по его тяге под нагрузкой. Смесь здорово отработали на ряде спортивных состязаний, и уже к 1906 году на неё переходит парк Парижского автобусного общества.
Как ни странно, но именно американский континент преумножил технические наработки европейских инженеров и сделал этанол в баке автомобиля настоящим массовым явлением. Впереди планеты всей солнечная Бразилия, страна, в которой, как известно, очень много диких обезьян и все аборитены, поголовно ходят в белых штанах. Бразильские чудесники спиртового дела, взяв в помощники жаркое южное солнце, умудряются выжимать с одного гектара целевых посевов, ни много ни мало, порядка семи с половиной тысяч литров биотоплива.
В этом плане они далеко переплюнули и технологическую мощь Соединённых Штатов, которые на кукурузе «выдаивают» только 3800 литров с гектара, и отточенную десятилетиями технологическую цепочку европейских аграриев, которым удаётся получить на посевах сахарной свеклы 5500 литров. Причём, бразильцы, практически единственная страна в мире, в которой машины потребляют чистый спирт как топливо. И дело не в том, что они такие морально устойчивые к соблазнам алкоголя. Чистый спирт как топливо для автомобиля можно использовать только на территориях с жарким климатом.
В остальных случаях, необходима бензиновая подпитка горючей смеси. Даже совсем небольшая. Ещё в 1989 году, двигателисты всемирно известного концерна «Скания», выпустили на рынок мотор, который работал на смеси бензина и спирта в соотношении 5 к 95. Озабоченные экологическим движением скандинавы, наверное как никто другой эти агрегаты тут же приспособили в моторные отсеки городских автобусов, работающих на постоянных маршрутах в наиболее крупных шведских городах.
Чем же так влюбил в себя спирт как топливо северных ребят с гаечным ключом и маслёнкой. Ну, конечно же, чистотой выхлопа. При сгорании спирта как топлива для автомобиля образуется углекислый газ и вода. Причём, как подсчитали специалисты из Стокгольмского университета, 1 литр такого моторного топлива, при сжигании в камере сгорания движка выделяет ровно столько углекислого газа, сколько потребило его растения при синтезе своей биологической массы.
Всё, круг оборота органики в природе замкнулся. Но не в одной экологии дело. Шведы, как и любые цивилизованные северные народы, очень рачительны и прагматичны. Помимо чистоты выхлопа мотор ещё и должен везти. И он везёт. У спирта, по сравнению с бензином, более низкая теплотворная ёмкость, то есть, как говорят спецы мотростроители, спирт «менее энергетически заряжен». Зато у него более высокое октановое число и, находящийся в молекулярной решётке связанный кислород, позволяет смеси более полно и мягко, без детонации сгорать. Кроме того… В спиртах, априори нет серы.
В результате сгорания сернистого топлива, образуются очень активные к металлам сернистые соединения. Отсюда и коррозия деталей и заниженный межсервисный отрезок по смене масла. И последнее. В Швеции не густо с углеводородами. Зато полно деревообрабатывающих и целлюлозных предприятий. Как известно, самый дешёвый синтетический этиловый спирт – продукт гидролиза целлюлозы. Шведы вылизали эту технологию до хрустального звона и спирта у них действительно много и он действительно дешёвый.
В нашей стране первые масштабные опыты по спиртовым присадкам и заменителям были проведены в 1928 года под эгидой Главного Технического Управления Военно-Воздушных сил РККА. Однако, справедливости ради, необходимо упомянуть, что ещё в 1915 году проводились изыскательные работы, результатом которой стала спиртовая смесь Бриллинга-Дьякова, однако широко распространения она не получила.
В годы гражданской войны и интервенции, в условиях тотального сухого закона, большевики использовали складские запасы товарного алкоголя для нужд моторного хозяйства, однако после перехода жизни в мирное русло алкогольная река снова хлынула в «правильном» направлении. Великая Отечественная война снова обнажила проблемы со снабжением топливом механизированных подразделений и авиации. Особенно остро это проявилось, во второй половине 1942 года, когда враг начал отсекать основные разработанные и освоенные нефтяные поля. Именно в это время проявляется возрождение знаменитой «казанской смеси», включавшей в свой состав 30% спирта как топлива.
Что же предпринимать, что бы водители и пассажиры, в современных реалиях использования спирта как топлива для автомобиля не окунались в бензобак. Путей несколько. Самый главный -это совесть и высокие самосознание и морально-этические качества. Это же относится и к производителям спирта как топлива, поскольку соблазн манипулирования с высоколиквидными подакцизными материалами очень велик. Далее… Использование технологий жёсткого денатурирования спирта, на ранних этапах производства, исключающий возможность быстрой очистки и приёма внутрь. Основной вариант-смешивание с бензином.
Запасной- использование битрэкса. Ничтожное содержание его в спирте вызывает неудержимый рвотный рефлекс ещё при попытке первичного заглатывания порции. В качестве обрезания крыльев производителям предлагается снижение параметров ректификационных колонн, которые не позволят получать спирт пищевого класса, а его дальнейшая доочистка будет экономически невыгодной. В общем, проблема вполне решаема, и вполне возможно, что в недалёком будущем бдительные сытые гаишники будут принюхиваться к перегару автомобиля, а не водителя.
alcocheap.ru
 | Александр Агеев, 28 февраля 2008. |
| О том, что для двигателей автомобилей можно использовать растительное топливо, известно ещё со времён первых самоходных тележек. Но лишь в последние годы эта идея вновь стала актуальна. Виной тому неуклонно повышающиеся цены на нефть. |
В последнее время в мировой прессе всё чаще публикуются сообщения об опасности и даже вредности массового перевода автомобилей на биоэтанол. Одно авторитетное мнение очень скоро оспаривается другим, не менее авторитетным. Критика настолько жёсткая, что поневоле вызывает недоумение. Как такое может быть: ведущие страны принимают энергетические стратегии, которые, если верить скептикам, совершенно бездумны и являются кратчайшим путём к масштабным экологическим и экономическим катастрофам? Где правда? Попробуем разобраться.
Противники сжигания этанола в двигателях внутреннего сгорания приводят убедительные доводы. Они не опровергают факта, что при использовании этилового спирта выхлоп автомобилей становится намного чище. Это действительно так. Главная же беда — в самом производстве этого вида топлива, когда в атмосферу выбрасываются огромные количества углекислого газа. А значит, вся экологическая эффективность использования спиртосодержащих смесей сводится на нет. И бравые лозунги о борьбе с глобальным потеплением, об изменении климата не только теряют свою актуальность, но даже смешны.
Вообще говоря, этиловый спирт можно получать из любых растений, лишь бы там в достаточном количестве содержались сахар и крахмал. Картофель, ячмень, пшеница, свёкла — всё подходит. Но лучший вариант — сахарный тростник. Можно также перерабатывать различные отходы, например древесные опилки, но пока что это экономически невыгодно. А потенциально рентабельные методы находятся в стадии разработки.
Правы они? И да и нет. Производство этанола действительно насыщает атмосферу парниковыми газами (ещё они называются GHG — от greenhouse gas) в количествах, сопоставимых с выбросами бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Но у всякой монеты есть и обратная сторона. Дело в том, что в процессе производства и сжигания 1 литра этанола из растительного сырья в атмосферу попадает ровно столько же CO2, сколько до этого было поглощено теми же самыми растениями в результате реакции фотосинтеза. По сути производство этилового спирта есть не что иное, как «фотосинтез наоборот», с той лишь разницей, что в одном случае требуется солнечный свет, а в другом — выделяется тепло.
Когда биоэтанол получит глобальное распространение, а всё к этому и идёт, то «с банкой чистого спирта» можно будет не только ходить в гости, но и помогать тем несчастным на дороге, у которых совсем опустел бак. Если вас смущает цвет, то помните, что в отличие от пищевого топливный спирт не подвергается чересчур уж тщательной обработке.
Получается, биоэтанол абсолютно нейтрален в качестве источника парниковых газов. Значит — лучше от него не станет, но и хуже не будет, в отличие от продуктов переработки нефти. Есть у этилового спирта и ещё одно преимущество: положительный энергетический баланс. В зависимости от вида сырья последний может колебаться от 1,24 до 8. То есть при сжигании этанола выделяется в несколько раз больше энергии, чем затрачивается при его производстве. В этом смысле «скандальное топливо» на порядок превосходит бензин или солярку. Только вообразите себе расходы на разведку, добычу, транспортировку, переработку нефти, и вы поймёте, что топливный баланс нефтяных продуктов значительно меньше единицы.
Сам процесс заправки этанолом не содержит в себе ничего особенного — всё ровно так же, как и в случае с бензином. Однако сеть таких заправок сегодня ещё только развивается. Например, в США точек, где продают E85, сегодня насчитывается примерно полторы тысячи.
Но и без недостатков у C2H5OH не обходится. При сгорании 1 литра этилового спирта выделяется на 34% меньше энергии, чем при сгорании того же объёма бензина. Выходит, что если заправлять автомобиль топливом с содержанием этанола (к примеру, широко пропагандируемой смесью с бензином E85), то расход топлива неизбежно возрастёт вплоть до этих самых 34% — всё будет зависеть от концентрации спирта в каждом конкретном случае. Но с этой печальной картиной столкнутся лишь владельцы машин с двигателями, изначально рассчитанными на традиционный бензин и лишь затем адаптированными под новомодное топливо.
Из примерно тысячи европейских этанольных заправок почти 800 находятся в Швеции. Эта страна планирует лет через 20 вообще отказаться от нефти. Скандинавы уповают на гибриды, потребляющие этанол. На этой фотографии люди из Scania представляют новейший городской автобус.
Нельзя забывать, что октановое число этанола равно 105. Это означает, что его можно сжигать в двигателях с куда большей степенью сжатия. Так что, в принципе, двигатели, рассчитанные исключительно на новый источник энергии, должны быть уж никак не хуже нынешних бензиновых или дизельных собратьев. И в плане экономичности, и в плане мощностных характеристик. А уж про экологию и говорить не приходится! Примерно на 80% уменьшаются выбросы углеродных соединений, а конкретно CO2 снижаются на 30%. Но заливать в такие машины бензин категорически нельзя — детонация мигом убьёт технологичный мотор.
Вот так выглядит стандартный завод по производству биоэтанола. Отличие от классических спиртовых заводов только в масштабах производства и количестве ректификационных колонн. Получают «зелёное» топливо, что называется, не отходя от кассы, прямо в поле. Это связано с тем, что транспортировка сырья серьёзно увеличивает себестоимость.
В этом смысле весьма пессимистично выглядят перспективы так называемых многотопливных (чаще всего битопливных) автомобилей. Они могут называться Flex Fuel, Flexifuel, BioFlex, Tri-Flex и как угодно ещё — всё зависит от фантазии фирм-производителей. Про такие разработки мы писали уже не раз и не два. Причём если некоторые носят статус концептов, то другие — вполне себе серийные машинки. Но у всех этих автомобилей есть один противный недостаток — этанол там сжигается неэффективно, ведь степень сжатия нельзя изменить, просто нажав кнопку на панели.
Не секрет, что наиболее дешёвым способом транспортировки жидких топлив является закачка их в трубопровод. Но в случае с этанолом появляется проблема. Он гигроскопичен, то есть впитывает из атмосферы воду и, следовательно, обладает повышенной коррозионной агрессивностью. Поэтому пока что топливный спирт перевозят автотранспортом или по железной дороге.
Получается забавная ситуация: на бензине Flexifuel-машина едет хорошо, а на E85 (если кто забыл, это коктейль из 85% этанола и 15% бензина), во-первых, плохо, а во-вторых, «жрёт» ощутимо больше. Да, биоэтанол дешевле бензина, но не намного. Зря вы думаете, что с этим топливом сэкономите сколько-нибудь значимую сумму. Может даже случиться и так, что будут одни убытки. Смотря как ездить — на одной лишь «зелёной» ориентации недалеко окажешься. Поэтому не удивляйтесь, что внедрение, казалось бы, перспективной идеи сопровождается законодательным регулированием, например в США и Бразилии.
Не стоит думать, что при заправке биоэтанолом машина наотрез отказывается ехать, подобно водородным аналогам. По сравнению с бензином E85 действительно обладает меньшей энергетической ценностью, но для её сгорания требуется меньше кислорода, поэтому в цилиндры можно впрыскивать большие количества топлива. В итоге мощность падает, но не настолько, чтобы водители приходили в ярость.
Стоит тормознуть и поговорить подробнее, ибо в этих странах внедрение биоэтанола зашло очень далеко. Бразильцы очень не любят топливные кризисы c 1973 года. И всячески стараются их предотвратить. Так, с 1975-го в стране функционирует масштабная биотопливная кампания. Не стоит поэтому удивляться, что 4,5% площади Бразилии заняты плантациями сахарного тростника, а большинство местных автомобилей можно с чистой совестью причислить к заядлым алкоголикам. За год миллион бразильских рабочих производит двадцать с лишним миллиардов (!) литров этанола.
В Бразилии существует целая отрасль по выращиванию сахарного тростника, со своими традициями и правилами. При производстве широко используется дешёвый ручной труд, что приносит сумасшедшие доходы местным «сахарным королям». Иностранцы спят и видят, как бы принять участие в этанольном буме, но местные бизнесмены наотрез отказываются продавать свои предприятия. А если и соглашаются, то заламывают поистине космические цены. Стоит заметить, что правительство их полностью поддерживает.
Назвать экономику этой страны зависимой от нефти никак нельзя. Выращивая и перерабатывая сахарный тростник, Бразилия полностью обеспечивает себя топливом и электричеством. Всё это безусловно радует, но даже в бочке спирта нашлось место вездесущему дёгтю. Ради новых плантаций бразильцы вырубают леса Амазонки. Можно назвать это странной и недальновидной политикой, а если сказать прямо — то это настоящий идиотизм. Как жить без «лёгких планеты»?
Сахарный тростник в Бразилии выращивают тысячи частных хозяйств. И это порождает некоторые проблемы. Ведь из тростника и сахар делают. Поэтому когда в 1980-х годах резко выросли цены на сахар, производство этанола сократилось до такой степени, что людям стало элементарно нечем заправлять свои машины. Сейчас правительство регулирует ситуацию и даже вложило в 2007 году 25 миллионов долларов в развитие новых технологий. В США же эта сумма равняется $385 миллионам.
Похожая ситуация складывается и в США. Президент Буш выдвинул программу «20 за 10», которая должна помочь к 2017 году снизить потребление бензина на 20%. За счёт чего? Разумеется, за счёт этанола. К озвученному сроку власти намерены увеличить его производство до 30 с лишним миллиардов литров. За последние годы инвестиции только в исследования перевалили за 12 миллиардов долларов. И это только начало.
В Америке производят этанола хоть и много, но всё-таки чуть меньше, чем в Бразилии. Правда, делают его не из тростника (он в Штатах расти не хочет), а из кукурузы. Такой вариант менее эффективен, а стало быть, себестоимость американского эталона выше бразильского. Тем не менее программу активно продвигают власти многих штатов, и губернатор «кукурузного» Иллинойса, кандидат в президенты Барак Обама (Barack Obama), — не исключение. Принимаются новые требования к бензиновому топливу, которое должно содержать 10% этанола (такая пропорция безопасна для традиционных двигателей).
Чтобы машину можно было заправлять топливом, содержащим более 10% этанола, необходимы некоторые переделки. «Мозг» мотора должен научиться определять концентрацию спирта и подбирать соответствующие режимы работы. Поскольку спирт содержит воду, модернизации требует и топливная магистраль. Кроме того, если автомобиль эксплуатируется в холодных условиях, надо подогревать топливо перед запуском.
Достигнут ли американцы своих целей? Каково будущее всей этой затеи с биоэтанолом? Пока что всё туманно. Ясно одно — рассчитывать на тотальный переход к спиртовым двигателям нереально. Если предположить стопроцентную эффективность процесса переработки, то для того, чтобы только США перевести с нефти на этанол, нужно 75% сельскохозяйственных земель нашей планеты засеять соответствующими культурами. Грубо говоря, если даже всю Луну засадить тростником, этого окажется недостаточно.
Массовое культивирование культур для производства этанола неизбежно окажет значительное влияние на сельское хозяйство. Фермеры не дураки — раз спрос на кукурузу растёт, они будут её сеять везде, где смогут. А кто при этом подумает о миллионах голодающих жителей Земли? Поэтому многие исследователи и негодуют, утверждая, что «выращивать» биотопливо в то время, когда людям есть нечего, — низкое, подлое и вообще аморальное занятие.
Этанольный вопрос неизбежно связан с большой политикой. На фотографии справа вы видите, как президент США Джордж Буш и президент Бразилии Луис Инасиу Лула да Силва (Luiz Inacio Lula da Silva ) радуются окончанию очередного раунда трудных переговоров. Поэтому не удивляйтесь, если в будущем мы столкнёмся самыми разными пиар-кампаниями, прямо противоречащими друг другу.
Впрочем, к любой критике надо относиться со здоровой долей скептицизма. Сами по себе биотопливные программы вполне разумны и при грамотной реализации способны принести ощутимую пользу. Стоит только иметь в виду, что повсеместное внедрение этанола окажет ощутимое влияние на мировую экономику. И, разумеется, найдутся те, чьи интересы пострадают. Пример: так называемый саммит «табачных королей» 1988 года, где боссы крупнейших компаний обсуждали, как бы нейтрализовать политику ВОЗ по борьбе с курением. И есть ли гарантия, что подобные действия не предпринимают сейчас все те, кто почувствовал угрозу нефтяному бизнесу? Всё-таки, как ни крути, а внедрение биотоплива — это вопрос не столько научный и экономический. Здесь вступает в дело большая политика.
www.drive.ru
Какая связь между спиртом, его крепостью и автомобильным бензином? Оказывается, такая связь давно существует. Уже на протяжении многих десятилетий в разных странах, в том числе и нашей, постоянно ведутся работы и реализуются проекты использования спирта в качестве автомобильного топлива или как добавки к нефтяному автобензину и дизельному топливу.
Объектом пристального изучения является не только винный этиловый спирт, но и метиловый (метанол), хотя ядовитость последнего общеизвестна. Ядовит не только сам метанол, но и его пары в воздухе, предельно допустимая концентрация (ПДК) которых равна 5 мг/м3. Несмотря на столь отрицательный фактор, метанол рассматривается в качестве серьезной альтернативы нефтяным автомобильным топливам.
Основная цель работ в области «спиртовой топливной энергетики» заключается в увеличении ресурсов горючего для автотранспорта за счет использования альтернативных энергоносителей, которые, в отличие от нефтяных, характеризуются возобновляемой и, следовательно, неограниченной сырьевой базой.
Земные запасы нефти, этого ценного углеводородного сырья для нефтехимических производств, а также источника энергии, в определенной степени ограничены. Сроки их исчерпания в целом и в отдельных нефтесодержащих регионах планеты, по расчетам различных специалистов, составляют от 50 до 80 лет.
Россия по запасам нефти занимает восьмое место в мире (менее 7 млрд тонн), добывая ежегодно около 300 млн тонн и перерабатывая на отечественных заводах порядка 170 млн тонн нефти в год. Разделив 7 млрд на 300 млн, не нужно пугаться полученному числу в 23,3 года, поскольку практически ежегодно увеличивается количество открытых нефтяных месторождений, а вслед за ними возрастает объем новых разведанных запасов нефти.
Расчет и прогноз запасов нефти является сложной задачей, граничащей с искусством, которая заключается в оценке совокупности выявленных или доказанных запасов, а также измеренных, отмеченных, подразумеваемых, неоткрытых, потенциально рентабельных и умозрительных (классификация, принятая в США).
К идее использования спиртов в качестве автомобильного топлива неоднократно обращались специалисты и ученые на протяжении всего пути развития двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и автомобильной техники. Так, еще в 1902 г. на интернациональном конкурсе в Париже демонстрировалось более 70 карбюраторных двигателей, работающих на этиловом спирте и его смесях с нефтяным бензином.
В 1906-1907 гг. Парижское автобусное общество успешно эксплуатировало городские автобусы на смеси 50% спирта и 50% бензина, которая была дешевле бензина и менее пожароопасна. После снижения цен на бензин эксплуатацию автобусов перевели на смесь спирта с более дешевым бензолом в аналогичной пропорции. В это же время спирт и смеси спирта с бензином стали широко использоваться в качестве топлива для автомобилей в Германии. Техническая служба отдела правительственных сообщений Германии скрупулезно обобщила все данные эксплуатации таких автомобилей и пришла к выводу о значительном преимуществе нового вида топлива. Соответствующие статистические данные показали, в частности, что на 1 л смеси бензин-этанол автомобили проходили в среднем 7,5 км, а на чистом бензине — 5,8 км. При этом средняя скорость движения автомобилей составляла, соответственно, 69 и 70 км/ч. Согласитесь, что для начала прошлого века это очень приличный показатель.
В 1914 г. в России были проведены испытания целого ряда автомобильных двигателей для установления особенностей их работы при замене бензина на спирт. На основе проведенных опытов преподаватель Императорского Московского технологического училища инженер Н.Р. Бриллин сделал 21 декабря 1914 г. доклад в аудитории Политехнического Российского общества, в котором указал на такие положительные факторы при работе двигателей на спирте, как более устойчивая работа и увеличение мощности на 5%. Была также высказана рекомендация о необходимости снабжения карбюратора подогревательным устройством, реализующим для улучшения пусковых качеств спиртовых двигателей тепло выхлопных газов. В заключение своего доклада инженер Н.Р. Бриллин отметил, что перевод эксплуатации автомобилей с бензина на спирт выгоден экономически и легко обеспечивается технически.
В этот же период работы по внедрению спирта в качестве автомобильного топлива были начаты и в Америке. В 1905-1907 гг. под эгидой Геологического комитета США проведено более 2000 испытаний основных моделей карбюраторных двигателей на спирте и спиртобензиновых смесях.
В последующие годы и до настоящего времени работы по внедрению на автотранспорте спиртовых топлив постоянно расширялись и, если в начальный период они проводились, в основном, с целью повышения мощности двигателей, то в дальнейшем приобрели большое значение для экономии ограниченных нефтяных ресурсов и снижения отрицательного воздействия отработавших газов (ОГ) двигателей на окружающую среду. Результаты испытаний автомобилей на спиртовых топливах показали, что при этом практически в два раза снижается концентрация в ОГ экологически опасных оксидов углерода, азота и несгоревших углеводородов.
В настоящее время спирты заняли твердую позицию в системе топливообеспечения мирового автомобильного парка. В странах Южной, Центральной Америки и США первенство завоевал этанол, что объясняется значительными ресурсами в этих регионах растительного природного сырья для его производства (биомасса, солома, древесные, кукурузные отходы и т.п.). На европейском континенте, с меньшими ресурсами зеленой массы, но с более развитой химической промышленностью, первое место занял метанол, основным сырьем для получения которого является как природный, так и нефтяной газ.
Масштабы использования спиртов в качестве автомобильного топлива постоянно возрастают. Только в США получают более 7,5 млн м3 топливного этанола в год с тенденцией роста его производства. Метанола в Америке для вовлечения его в состав бензина производят всего лишь 200 тыс. м3 в год.
В Бразилии для обеспечения горючим автомобильного парка страны производство этанола увеличено до 12 млн м3 в год. Дополнительно, около 300 тыс. м3, Бразилия ежегодно закупает этанол у других стран. Весь «бразильский» этанол получают из отходов при переработке сахарного тростника. 40% бразильского автопарка эксплуатируется на чистом этаноле, 60% — на спиртобензиновой смеси.
В странах Западной Европы для использования в составе автобензинов в пределах от 6 до 15% ежегодно потребляется около 20 млн тонн метанола.
В России для производства топливных спиртов имеется достаточно серьезная сырьевая, технологическая и промышленная база. Отечественные мощности уникального гидролизного производства этанола уже сейчас могут обеспечить получение до 160 тыс. тонн этанола в год.
Объем производства метанола превышает 1,4 млн тонн в год.
Уже пять нефтеперерабатывающих заводов отрасли провели все необходимые исследования и испытания для выпуска бензинов АИ-92, содержащих в своем составе 5% этанола, и получили соответствующие разрешения Госстандарта России (допуск к производству и применению).
В середине 80-х годов прошлого столетия в нашей стране были проведены широкомасштабные испытания (включая эксплуатационные) автобензинов с добавкой 5 и 15% метанола. Для исключения расслоения спирто-бензиновой смеси с 15% метанола в ее состав был введен стабилизатор — изобутиловый спирт, в концентрации 7%. Бензины маркировались как БМ-76/5 и БМ-76/15 (бензин, метанолсодержащий). В целом положительные результаты испытаний указали на необходимость разработки более дешевого и обеспеченного ресурсами стабилизатора, а также на необходимость замены ряда деталей и узлов из резины и пластмассы в системе питания автомобилей, средств транспортирования и заправки, на более стойкие в условиях контакта со спиртобензиновыми смесями.
К сожалению, межведомственная неразбериха тех лет и последующий экономический кризис 90-х годов не позволили реализовать результаты многолетних испытаний для развития в нашей стране столь перспективного направления топливной энергетики.
Какие же свойства этилового и метилового спиртов позволяют им на равных конкурировать с нефтяными автомобильными топливами? Из данных, представленных в таблице, видно, что спирты значительно отличаются от бензина в основном по трем показателям:
Детонационная стойкость, теплота сгорания и теплота испарения. Высокие антидетонационные свойства спиртов позволяют повысить степень сжатия бензинового двигателя до 12-14 единиц и, соответственно, увеличить мощность и КПД двигателя. Из данных на рисунке также хорошо видно, как повышаются значения показателей детонационной стойкости бензина (октановые числа по моторному (ОЧМ) и исследовательскому (ОЧИ) методам) при добавлении в бензин спиртов. По данной характеристике спирты практически не отличаются эффективностью действия от широко применяемого много лет в составе автобензинов синтетического высокооктанового кислородсодержащего компонента метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), что также видно на рисунке. При этом следует отметить, что МТБЭ, получаемый из метанола и изобутилена, по своей цене превосходит спирты в два и более раз.
Объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) спиртов на 40-50% ниже по сравнению с бензином, что видно из данных таблицы. Но при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно.
Высокое значение теплоты испарения спирта способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя, снижению их теплонапряженности и повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси, что в результате способствует росту мощности двигателя на 10-15%.
Однако повышенная, по сравнению с бензином, теплота испарения спиртов и их смесей с бензином обуславливает трудности при холодном запуске двигателя.
О снижении токсичности ОГ двигателей при использовании спиртовых топлив отмечено выше. Вместе с этим положительным фактом отмечается повышенная в 2-4 раза концентрация в ОГ формальдегида в случае применения метанола и ацетальдегида при применении этанола. Спирты и их смеси с бензином характеризуются повышенной агрессивностью по отношению к цветным металлам, пластмассам и некоторым маркам резин, стойким при контакте с нефтяными бензинами.
Главным эксплуатационным недостатком спиртобензиновых смесей является их повышенная склонность к расслоению при попадании в смеси воды, что заставляет использовать в их составе специальные стабилизаторы (сложные спирты, сивушные масла и т.п.).
Подводя итог краткому обзору положительных и отрицательных эксплуатационных свойств спиртов и нефтяных бензинов, следует отметить их примерно равный баланс.
Дальнейшее развитие на автотранспорте «спиртовой энергетики» будет зависеть в основном от темпов сокращения промышленных запасов нефти и роста себестоимости ее добычи.
Необходимо также отметить, что эффективное применение спиртовых топлив требует значительного повышения уровня технического состояния всех средств хранения и транспортирования горючего, заправки техники и самих систем питания автомобилей. В противном случае спирт будет растворять отстоянную воду на дне резервуаров и топливных баков и «терять» октановое число, а спиртобензиновые смеси будут расслаиваться. Применение спиртовых топлив требует также постоянной зачистки технических средств от смолистых отложений и загрязнений, накапливающихся на стенках и дне резервуаров, цистерн и продуктопроводов. При избытке таких загрязнений они будут прекрасно растворяться в спиртовом горючем и поступать вместе с ним в камеру сгорания двигателя со всеми отрицательными последствиями.
В свете изложенного вспомните, уважаемые автовладельцы, когда в последний раз вы сливали осадок из топливного бака автомобиля и насколько загрязнен этот самый бак?
Несмотря на отмеченные трудности, спиртовые горючие все более широко применяются на автотранспорте практически во всех странах мира. Так что, возможно, в ближайшем будущем все мы узнаем, что при оценке бензина необходимо еще и измерять его крепость. Но при соответствии данного показателя установленным требованиям заливать такой бензин можно будет только в бензобак автомобиля.
В заключение следует отметить, что спирты положительно зарекомендовали себя при их использовании в качестве добавки к дизельным топливам. При этом исследователями и специалистами было выявлено столь много особенностей применения таких топлив и найдено столь много новых технических решений, что это тема отдельной статьи.
motornoe.com
Биоэтанол — не только возобновляемый топливный ресурс, позволяющий резко снизить уровень вредных выхлопов и заменить собой топливо из ископаемых углеводородов, но и интересный экономический инструмент.
Олег Макаров
24 августа 2010 00:00
В финале комедии «Особенности национальной рыбалки» герои фильма, скрепя сердце, выливают в топливный бак подводной лодки всю припасенную, понятно, для иных удовольствий водку. Сатирический посыл очевиден — лишь ввиду крайней нужды решится наш человек так бездарно «перевести продукт»…
А вот, например, в Бразилии есть автозаправки, заливающие в бак чистейший спирт. Но почему-то к их пистолетам не тянется по утрам очередь из бразильских пешеходов с изможденными лицами. Хотите об этом поговорить?
Бразильские кудесники топливной индустрии «выдаивают» с одного обожженного тропическим солнцем гектара 7500 л этанола. Это рекорд извлечения спирта из пищевого сырья. Другой крупнейший производитель топливного биоэтанола — США — довольствуется 3800 л/га. Причина в том, что в Бразилии есть сахарный тростник. Когда смотришь на его толстые, мясистые стебли, розоватые на срезе, так и представляешь себе, как аппетитно будет гореть полученный из него спирт в цилиндрах автомобильного мотора. Американцы же добывают этанол из кукурузы, но, несмотря на более скромные показатели, активно развивают его производство. В Европе сахарная свекла дает 5500 л/га, однако объемы производства пока не сравнимы ни с Бразилией, ни с США.
В широкое понятие «биотопливо» входит целый ряд продуктов, получаемых при переработке разнообразного биологического сырья. Сюда входят этанол и метанол, бутанол, биодизель (из растительных масел) и другие. Биодизель не так актуален для России в связи тем, что в нашей стране не производится избыточного количества растительного масла, однако топливный спирт мог бы иметь перспективу.
Биоэтанол первого поколения
Биоэтанолом первого поколения называется спирт, получаемый из пищевого растительного сырья: сахарного тростника, кукурузы, сахарной свеклы. Крупнейшими производителями этого вида топлива являются Бразилия и США. В 2009 г. на долю этих двух стран приходилось 89% мирового производства. В 2007 году был подписан бразильско-американский меморандум о взаимопонимании, нацеленный на совместную разработку стандартов использования биотоплива и на пропаганду использования этанола в мире.
Биоэтанол второго поколения
Биоэтанол второго поколения представляет собой следующую ступень переработки биологического сырья. В его производстве используются древесная масса, солома, менее ценные аграрные культуры.
Бутанол — перспективное топливо
Бутанол — четырехатомный спирт C4H5OH. Это топливо, с энергетической плотностью, сопоставимой с бензином и не попадающее под акцизы, однако технология его производства пока слишком дорога, чтобы составить конкуренцию бензину. Перспективы бутанола связываются с успехами химиков, которые сейчас создают более дешевые ферменты для бутанольного производства.
Чем же так хорош биоэтанол в качестве моторного топлива? Во‑первых, спиртовой выхлоп гораздо чище бензинового. При сжигании этанола получаются лишь два продукта: углекислый газ и вода, в то время как в бензиновом выхлопе присутствует сернистый газ и иные неприятные примеси. Во‑вторых, сжигая нефть, природный газ, уголь, мы выпускаем в атмосферу углерод, связанный органическими останками миллионы лет назад, когда в воздухе присутствовало не сравнимое с нынешним количество углекислого газа. То есть мало-помалу возвращаем атмосферу к тем удушливым временам. Сжигание растительного спирта лишь отдает воздуху количество CO2, которое было поглощено тростником, кукурузой или свеклой в процессе роста. В-третьих, биоэтанол — возобновляемый ресурс, опять же в отличие от ископаемого сырья. Ну и наконец, нефть — очень «политический» товар: значительная часть ее добычи сконцентрирована в нестабильных регионах. Потенциальное сырье для спирта растет почти везде — только сахарный тростник возделывает около сотни государств.
На самом деле на чистом спирте ездят практически только в Бразилии. В других странах (кстати, и в Бразилии тоже) этанол смешивают с бензином в разных пропорциях. Топливо, содержащее этанол, маркируется буквой Е и цифрой, которая означает процент содержания спирта. Например E10 — это бензин с десятипроцентной добавкой, E85 — этанол с пятнадцатипроцентным содержанием бензина. Строго говоря, заливать в бак E100 могут позволить себе только в теплых странах — у этанола есть один существенный недостаток: при низких температурах двигатель на спирту плохо заводится. Проблема решается совсем небольшой (около 5%) добавкой бензина или специальной смеси. В частности, в несолнечной Швеции, где давно (с 1989 года) и преданно используют спирт, заправляя им городские автобусы марки Scania, 5%-ная добавка снимает все вопросы.
В США распространено моторное топливо стандарта E10 (зимой возможно повышение содержания этанола до 15%), в некоторых штатах применяется E85. Казалось бы, что проку от 10%-ной добавки спирта в бензин? Оказывается, даже такое небольшое содержание этанола в топливе дает снижение на 30% вредных веществ в выхлопе автомобиля — присутствующий в спирте кислород обеспечивает полное сгорание смеси. При этом, во‑первых, E10 — E15 можно заливать в бак любой машины, работающей на бензине, а во-вторых, расход топлива практически не увеличивается, так как, обладая несколько меньшей, чем бензин, энергетической плотностью, этанол повышает октановое число смеси, и значит, смесь может сжигаться с большей эффективностью.
Что же касается моторного топлива с высоким (до 100%) содержанием этанола, то им заправляются лишь счастливые обладатели автомобилей Flexible Fuel (то есть с возможностью выбора топлива). В сегодняшней Бразилии таких машин продается уже до 90%, и других там скоро, похоже, не будет. Благо технология Flexible Fuel не требует серьезных и дорогостоящих изменений в конструкции авто.
www.popmech.ru
По версии производителей спирта и продавцов альтернативного вида топлива, спирт в бензине – вполне безобидный коктейль для машины. А что об этом думают в автомобильных компаниях?
По версии производителей спирта и продавцов альтернативного вида топлива, спирт в бензине – вполне безобидный коктейль для машины. А что об этом думают в автомобильных компаниях?
В «Автоцентре» № 23`2013 мы рассказали о неоднозначной ситуации, сложившейся в нашей стране относительно спиртового или альтернативного топлива. Напомним, в Украине уже есть крупные сети, которые на законных основаниях реализуют бензин с содержанием спирта выше 30%. Это топливо дешевле обычного бензина приблизительно на 1,5 грн. в зависимости от АЗС. А согласно Закону Украины № 4970-VI от 19.06.2012 «О внесении изменений в некоторые законы Украины относительно производства и потребления моторных топлив с содержанием биокомпонентов» со следующего года весь продающийся у нас бензин будет содержать минимум 5% биоэтанола.
Сегодня водителей интересует, какой процент спирта в бензине безвреден для автомобиля. В Бразилии, например, машины заправляют топливом с большим содержанием спирта – 85–100%. Но не все знают, что такие авто специально подготовлены для такого вида горючего.
В Германии попытки вывести на рынок топливо Super E10, где допускалось наличие 10% биоэтанола, быстро притормозили после того, как Федеральное автоведомство провело исследование и обнаружило, что для 4 млн. немецких машин (почти каждой десятой) новое горючее может быть вредным. Оно способно вывести из строя алюминиевые и резиновые детали топливной системы.
Большинство автомобилей, выпущенных до 2000 года, не приспособлено для работы на бензине с добавлением спирта даже в минимальных количествах. И если в благополучной Германии таких авто всего около 10%, то у нас – более половины. Чтобы понять, какое количество спирта в бензине допустимо для машин, эксплуатирующихся в Украине, «АЦ» обратился к автоимпортерам и автопроизводителям за комментариями.
Двигатель и топливная система должны быть адаптированы к бензинам, содержащим более 5% этилового спирта. Для этого используются металлические детали, изготовленные из специальных сплавов, не подверженных коррозии, вызываемой продуктами окисления спиртов, уплотнительные элементы, стойкие к воздействию спиртов, изменяются настройки двигателя для обеспечения оптимального соотношения между мощностью мотора и расходом топлива. Автомобили, продающиеся в Украине, такой «прокачки» не проходили и не проходят. Поэтому опрошенные нами специалисты сошлись во мнении, что в бак машины должен попадать бензин, адекватный указанному в документации к ней. В большинстве случаев современным авто подходит топливо, соответствующее ДСТУ 4839:2007 (на АЗС это А-92 Евро, А-95 Евро и А-98 Евро, а также фирменное горючее, созданное на их основе, например, Ventus, Pulsar, Pulls, V-Power, ЭKTO, Mustang и т. д.). Старые иномарки и автомобили СНГ могут довольствоваться и бензином, соответствующим ДСТУ 4063-2001 (А-92, А-95 и А-98 без приставки «Евро»). В указанных ДСТУ доля этанола (биоэтанола) не превышает 5%. Именно это допустимая норма спирта для машин, колесящих по дорогам нашей страны.
Рекламные проспекты спиртосодержащего топлива пестрят заманчивыми фразами: «низкая стоимость топлива»; «больше мощности, выше крутящий момент»; «больше стабильности, отсутствие детонации»; «экологичность», «увеличение ресурса двигателя, уменьшение затрат на обслуживание и замену масла». Часто цитируют известных в узких кругах специалистов. Так, заведующий топливной лабораторией говорит, что горючее с 30-процентным содержанием спирта может использоваться в современных инжекторных авто, оборудованных широкополосным датчиком кислорода. На одной листовке в самом конце было указано: если машина находится на гарантии, нужно изучить сервисную книжку на предмет допуска использования бензина с содержанием спирта. Если применять бензин, содержащий 10% спирта не разрешается, то при заправке альтернативным топливом гарантия на авто может быть утеряна.
 | Сергей Куюн Директор «Консалтинговой группы А-95» |
Так называемое альтернативное топливо (более 30% биокомпонента) сегодня больше чем на гривню дешевле обычного, так как производителю предоставляется льгота по акцизу и другие налоговые преференции. Однако в отрасли идет профессиональная дискуссия о реальной экономии при использовании этого горючего, ведь его расход выше, чем традиционного бензина. Что касается цены на бензин с добавлением 5% биоэтанола, то он, очевидно, будет дороже традиционных марок, которые поставляются на рынок сегодня. Дело в том, что любые манипуляции с топливом ведут к его удорожанию. В нашем случае законодатель фактически предлагает ограничить пункты добавления в некий базовый (нестандартный) бензин биокомпонента, а это означает дополнительные расходы на логистику, хранение и саму процедуру «производства» такого горючего. Разумеется, все дополнительные расходы будут переложены на потребителя.
 | Виталий Чеховский Представитель автомобильного социального движения AutoVisio |
В прошлом году мы провели опыт на «живом» автомобиле, благодаря которому выявили, что голая экономия на спиртовом бензине составляет приблизительно 2 грн. на 100 км. В рамках эксперимента тестовый Nissan X-Trail проехал 600 км, из них половину пути – на бензине, содержащем около 40% спирта. Тест-пилоты отметили, что машина, заправленная альтернативным топливом, теряла в динамике разгона. Также повышался шум работы двигателя. Исходя из полученных данных, непереоборудованный автомобиль в среднем потребляет на 12,7% больше спиртового топлива, чем традиционного.
 | Дмитрий Перлин Эксперт международного автомобильного холдинга «Атлант-М» |
На все вопросы, касающиеся «биобензина», существует один универсальный ответ: «Смотрите руководство по эксплуатации вашего Volkswagen». Если автомобиль не предназначен для работы на данном виде топлива, то оно будет агрессивным, коррозионно-активным по отношению к ряду компонентов двигателя и его топливной системы. Переоборудование и замена этих деталей предназначенными для эксплуатации на биотопливе нецелесообразны с экономической точки зрения. Однако есть маленький нюанс: важно не столько присутствие биокомпонента в горючем, сколько его доля. Так, биотопливо марки Е10, то есть в котором до 10% биоэтанола, можно применять (по данным «Порше Украина») на немалом количестве автомобилей Volkswagen, выпущенных после 2000-го года, в частности. А вот что касается Е40 и тем более Е85 – тут нужно быть особенно внимательными. Если в руководстве по эксплуатации автомобиля нет информации, что его можно заправлять топливом, содержащим спирт (или биотопливом), этого лучше не делать.
 | Олег Мельник Руководитель учебного центра «Renault в Украине» |
Некоторые модели двигателей Renault, выпускающиеся с 2001 года, рассчитаны на работу на топливе с содержанием спирта 10–100%. Возможность его применения указана в соответствующей документации к автомобилю, где также описаны особенности работы данной системы. Ведь, к примеру, при доливании в бак авто обычного бензина изменится соотношение компонентов, а системе питания ДВС понадобится некоторое время для адаптации к данному соотношению. Также необходимо рассчитать экономическую эффективность применения альтернативного горючего (ведь в сравнении с обычным бензином расход при применении смесевых топлив будет несколько выше, причем пропорционально увеличению доли спиртосодержащего компонента в смеси), учесть экологические параметры и т. д.
 | Юрий Дацык Заместитель главного редактора журнала «Автоцентр» |
В цивилизованном мире сначала делают автомобили для работы на новых источниках энергии, а потом под эти автомобили строят ту или иную заправочную сеть (электрическую, водородную). У нас же все наоборот – мы начали продавать спиртосодержащие бензины и законодательно пытаемся обязать, чтобы в продаже были только такие бензины, а о том, что он не подходит для эксплуатируемых и продаваемых у нас автомобилей, никто и не думает. Интересно будет увидеть реакцию наших законодателей, когда в случае поломки топливной аппаратуры на их Mercedes-Benz или Lexus из-за применения спиртосодержащего топлива им откажут в гарантийном ремонте!
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.autocentre.ua
Из приведенных данных хорошо видно, что введение спирта в дизельное топливо приводит к росту давления (Р) в ВМТ более чем на 20%. Резко увеличивается скорость нарастания давления, т. е. возрастает жесткость работы двигателя. Горение этанольного топлива начинается раньше. При этом момент на валу двигателя снижается. Иными словами, введение этилового спирта в дизельное топливо ухудшает его технико-экономические показатели. Однако при этом несколько улучшаются экологические показатели работы мотора. Для получения максимального эффекта от введения спирта в дизельное топливо необходимо провести регулировку двигателя.
