Этанол как топливо для автомобилей
Перейти к содержимому

Этанол как топливо для автомобилей

  • автор:

Спиртовое топливо

Спиртовое топливо применяется в высокофорсированных спортивных двигателях и позволяет ощутимо увеличить мощность и крутящий момент.

Как правило, применяется либо метиловый спирт (метанол), либо этиловый.

Метиловый спирт (метанол) — бесцветен, с характерным запахом, ядовит даже в небольших дозах, отрицательно влияет на зрение.

Этиловый спирт (винный) — спирт, из которого делают водку:)

Несмотря на тот факт, что теплотворная способность спирта почти в 2 раза меньше, чем у бензина, мощность двигателя возрастает за счет того, что для сжигания 1 части бензина требуется около 15 частей воздуха (стехиометрия), а для сжигания спирта — примерно 6.5-8.4 частей воздуха, что дает возможность сжигать за 1 рабочий цикл большую массу топлива.

Ниже перечислены другие факторы, положительно влияющие на мощностные показатели двигателя:

· высокая антидетонационная стойкость

· высокая скрытая теплота парообразования, что вызывает существенное охлаждение топливовоздушной смеси и увеличение заряда

· более полное сгорание спиртовых смесей, даже при существенном отклонении состава от стехиометрии (альфа до 0.6)

· сгорание без образования нагара

Для того, чтобы в полной мере реализовать преимущества спиртового топлива, степень сжатия двигателя должна быть выше, чем для работы на бензине.

Спирты довольно гигроскопичны, то есть способны впитывать влагу из воздуха, поэтому хранить их следует в герметично закрытых емкостях.

Для стабилизации смесей в них могут добавляться вспомогательные стабилизирующие вещества, такие как ацетон (до 10%), бутиловый спирт (до 15%), бензол (до 30%).

Ниже приведены некоторые известные составы спиртовых смесей, применяемых в автоспорте.

Смесь 1 (для двигателя со степенью сжатия 12…15)

Сернистый эфир — 1%

Смесь 2 (для двигателя со степенью сжатия 12…13)

Смесь 3 (для двигателя со степенью сжатия 11.5…12.5)

Этиловый спирт (95%) — 30%

Смесь 4 (для двигателя со степенью сжатия 11…12)

Перед тем, как использовать приготовленную смесь, ее нужно проверить на стабильность. После выдерживания смеси в стеклянном сосуде в течение 3…4 часов она не должна расслаиваться и должна остаться прозрачной. Если смесь становится мутной, то скорее всего, в ней слишком много воды. Такую смесь использовать нельзя.

Не рекомендуется оставлять спиртовые смеси надолго в топливном баке, лучше всего заливать ее непосредственно перед соревнованиями, а остатки либо сливать для повторного использования в герметически закрытую тару, либо утилизировать.

Следует также учитывать, что цикловая подача спиртовой смеси существенно увеличится по сравнению с цикловой подачей бензина, поэтому, форсунки должны иметь определенный запас производительности.

При работе с бензолом и метанолом соблюдайте особую осторожность, работайте в проветриваемых помещениях, в перчатках. Не допускается подсасывать эти жидкости ртом для перелива, так как они очень ядовиты. Избегайте также вдыхания паров этих смесей и отработанных газов.

В чём плюсы и минусы биоэтанола

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.

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.

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.

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.

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.

В этом смысле весьма пессимистично выглядят перспективы так называемых многотопливных (чаще всего битопливных) автомобилей. Они могут называться Flex Fuel, Flexifuel, BioFlex, 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.

Получается забавная ситуация: на бензине Flexifuel-машина едет хорошо, а на E85 (если кто забыл, это коктейль из 85% этанола и 15% бензина), , плохо, а , «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.

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 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.

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»?

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 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).

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? , как ни крути, а внедрение биотоплива — это вопрос не столько научный и экономический. Здесь вступает в дело большая политика.

Спирт как топливо

Бывают ситуации когда срочно нужны деньги. Брать в банке кредит или у кого-то в долг не совсем рационально. Элитный алкоголь — это то что можно быстро и выгодно продать. И к тому же это наиболее безопасное и выгодное использование спиртного.

Просто пришлите фото бутылки любым удобным способом (например через WhatsApp) и мы сможем оперативно оценить и договориться о сделке.
Мы являемся коллекционерами и приобретаем различные спиртные напитки в личную коллекцию. Вы сможете продать виски, коньяк, арманьяк, ром, вино, шампанское и другие напитки напрямую без посредников конечным покупателям по наиболее выгодной цене.

Спирт в качестве альтернативы бензину

Спирт может стать альтернативой бензину. Интерес к новомодному топливу постоянно растет. За последние три года количество запросов «спирт как топливо» в русскоязычном сегменте интернета постоянно увеличивается со скачками в 5-10 раз, обычно пики интереса совпадают с очередными повышениями стоимости бензина.

спирт как топливо - рост интереса пользователей

Вообще, этот интерес начал возрастать несколько десятков лет назад, ориентировочно в 70-х годах прошлого столетия. А вот в 80-х об этаноле вместо бензина говорили практически все автовладельцы. Популярность можно объяснить преимуществами альтернативного топлива: оно оказывает меньшее влияние на окружающую среду, от него в разы меньше выхлопных газов, а энергоэффективность на уровень выше. Забота об экологии – сегодня это не только хорошо, но и модно. Поэтому интерес к спирту вместо бензина вполне себе объясним.

Еще и если ДВС автомобиля имеет высокую мощность, то спирт так же выступит в качестве удачной альтернативы привычному топливу, так как он имеет высокое октановое число, и значительную скорость горения.

Эволюция спирта как автомобильного топлива

Спирт, он же этанол, постоянно употребляется в быту как для наружного, так и для внутреннего применения. Но на самом деле все намного интереснее: его эволюция в качестве автомобильного топлива – весьма увлекательная история.

Выделим основные даты в его развитии:

1826 г. Впервые был создан ДВС, работа которого основывалась на спирте. Изобретение принадлежит Сэмюэлю Мори.

1876 г. Спустя 50 лет Николосом Отто уже был создан четырехтактный ДВС.

1896 г. – значимая дата, именно тогда был создан первый автомобиль Квадрицикл, который и осуществлял свое движение именно за счет этанола. Автором произведения стал небезызвестный Генри Форд. Но модель не прижилась из-за высоких налогов на спирт и разный алкоголь. Цены были уравнены в начале 20-го века, и автомобили, использующие спирт вместо бензина начали пользоваться популярностью.

Генри Форд. Его лозунг: «Автомобиль для всех»

1919 г. ДВС, работающие лишь на спирту, нельзя было эксплуатировать в связи с сухим законом в США. В качестве топлива допускался лишь спирт, смешанный с бензином.

1925 г. Многие страны Европейского Союза обязали энергетические компании смешивать бензин со спиртом на законодательном уровне.

1927 г. Гонки Indianapolis 500 выпустили на ралли гоночный автомобиль, ДВС которого работал на чистом этаноле

1933 г. Популярность этанола как топлива растет среди американских фермеров.

1937 г. Бензин вновь вытесняет спирт, причиной тому послужила большая разница в цене. Точнее: литра спирта стоил 8 центов, а литр бензина – всего 5.

1941-1945 гг. Спирт опять набирает популярность. Во время Второй Мировой войны нефть пользовалась высоким спросом в военной промышленности, поэтому в производстве топлива для невоенных нужд приходилось использовать этанол. Как только война закончилась, цены на нефть упали, и этанолу вновь пришлось уступить место.

1974 г. В Штатах был подписан закон, основной мотив которого заключался в усилении заинтересованности бизнеса и жителей государства в эксплуатации этанола. Спустя 4 года уже вовсю велись продажи топлива – смеси бензина и этанола.

1979 г. Наконец, достоинства этанола были оценены серьезными энергетическими компаниями, которые начали производить топливо на основе спирта. Одной из первых таких компаний стала Amoco.

1980е годы. Период взлетов и падений. На территории штатов строились дистиллерии и спиртзаводы, но при этом интерес к этанолу сильно падал из-за снижения цен на бензин.

1989-1990 гг. Спирт как топливо становится популярным в Дании и Франции.

1997 г. В США вновь начался выпуск автомобилей на спиртовом ДВС. Только вот на многих заправках этанолового топлива не было, поэтому автовладельцы традиционно продолжали пользоваться бензином.

2003 г. – начало запуска в Штатах программы по переводу транспортных средств на бензиновое топливо.

2004 г. Период существенного роста цен на топливо. Самый низкий процент роста наблюдается у этанола, в связи с этим нефтяные компании внедряют инвестирование в производства, принимающие участие в производстве спиртового топлива.

2005 г. Автопроизводители США обязаны использовать спирт в качестве топлива. Обязанность вменена на законодательном уровне.

Из всего вышеуказанного можно сделать вывод, что на протяжении всей эволюции этанола, спирт преследовали постоянные взлеты и падения. Все это было вызвано постоянными скачками цен на спирт и на различные виды топлива. Но сегодня этанол уже утвердился на своем законном месте, поэтому вероятность вытеснить бензин весьма актуальна.

завод по производству этанола

Что нужно знать об этаноле, чтобы понять сможет ли он вытеснить бензин?

Этанол уже сегодня используется в качестве биотоплива. Его распространение объясняется следующими особенностями:

  • Сдерживает ударные нагрузки, (меньше детонация).
  • Увеличивает мощность ДВС на 20%.
  • Не содержит воду.
  • В ходе эксплуатации не образуется нагар, за счет чего двигатель продолжительное время остается чистым.
  • Спирт позволяет снизить выхлопы в атмосферу. То есть если все автомобили будут ездить на спиртовом топливе, это будет равносильно уменьшению количества машин, использующих бензин, на 1 миллион единиц.
  • Использование спирта дает возможность избавиться от необходимости добавления свинца в топливо.

Но на сегодняшний день полный переход на биотопливо невозможен. Этанол изменяет свойства топлива, и это придется чем-то компенсировать. Тем более, помимо видимых преимуществ, спиртовое топливо имеет ряд недостатков, о которых мы поговорим немного позже.

завод по производству этанола

Технические возможности этанола в качестве топлива

Автолюбителей, которые наслышаны о преимуществах использования спирта в качестве топлива, волнует вопрос: «Могу ли я использовать спирт вместо бензина?». Давайте разбираться.

Вообще, система каждого ДВС имеет свои нюансы, к которым относятся и настройки на различные виды топлива по октановому числу и по углу опережения зажигания. Поэтому использование этанола может привести к некорректной работе двигателя. «Мозги» автомобиля будут корректировать топливно-воздушную смесь, и опять это будет некорректным, так как изначальные настройки делались под иные параметры.

Это грозит серьезным увеличением расхода топлива, что совсем невыгодно. Также вполне вероятно проявление коррозии металлических поверхностей, вызванное контактом с этанолом.

Какими бы весомыми не были преимущества спирта, есть некоторый риск, что двигатель сгниет достаточно быстро.

Но, тем не менее, переход на этанол, возможен. Но при этом необходимо будет заменить форсунки, прокладки, топливные магистрали и перепрошить автокомпьютер. В любом случае, решение вопроса о переходе на этанол остается за собственником автомобиля.

Если автовладелец все же решится перейти на топливную смесь бензина и этанола, то ему стоит так же рассчитать стоимость затрат и сравнить с бензиновыми:

  • Стоимость спиртового топлива в регионе проживания.
  • Повышение расхода топлива.
  • Стоимость технической модернизации автомобиля.
  • Доступность заправок со спиртовым топливом.
  • Снижение срока эксплуатации и работоспособности авто из-за возможной коррозии.
  • Уменьшение стабильности работы мотора в зимний период в холодных регионах.
  • Необходимость модернизации отопления салона (для холодных регионов).

Все эти факторы скорее всего приведут к выводу о нецелесообразности подобной модификации и использования спиртового топлива в первую очередь по финансовым составляющим. Но все же для некоторых районов с плохой инфраструктурой, где можно недорого произвести спирт в домашних условиях, автомобиль на спиртовом ходу может быть полезен.

технические возможностиперехода на этанол

В чем заключаются главные перспективы использования этанола как топлива?

Для того чтобы сделать вывод, насколько перспективно использование этанола, отметим его достоинства и недостатки.

Основные преимущества
  • Экологичность.
  • Нет необходимости разрабатывать дополнительные установки для использования топлива.
  • Использует меньшее количество кислорода, чем бензин.
  • Наиболее высокое октановое число.
  • Выхлопы не имеют неприятного запаха, не оставляют копоти.
  • Повышает КПД ДВС.
  • Невысокая стоимость. Примерно в полтора раза ниже, чем у бензина.
  • ДВС меньше нагревается в жару.
  • Очень низкая вероятность, что топливо загорится или взорвется в следствие серьезной аварии.
  • Повышается срок службы моторного масла.

Очевидно, преимуществ более чем достаточно.

производство этанола

Недостатки
  • Невысокая теплопродуктивность. Низкая энергоэффективность.
  • Конкуренция между производителями спирта и производителями продуктов питания. Посевные площади для спирта вытесняют площади для продовольствия.
  • Невозможность использования в чистом виде.
  • Не всегда можно использовать при низких температурах воздуха.
  • Нестабильность цены.
  • Актуально акцизное налогообложение.
  • Для хранения и перевозки этанолового топлива необходимо создать специальные условия, чтобы качество продукта не снизилось.

Альтернативные виды топлива

О том, какие альтернативные виды топлива бывают, можно говорить достаточно много. Но ЗАЧЕМ? Вроде ездим на бензине, и ездим, зачем еще что-то? Но все же, что придет на замену, если вдруг закончится нефть?

Альтернативные виды топлива

На самом деле вариантов более чем достаточно. Остановимся кратко на основных альтернативных видах топлива:

  • Газомоторное топливо . Этот вид является доступным в отношении цены, но для того, чтобы развить его инфраструктуру, придется вложить более чем крупную сумму. Кстати, газовый и бензиновый пистолеты на заправке не могут находиться рядом, поэтому вероятна необходимость строительства отдельных заправочных станций.
  • Электроэнергия . Важное достоинство электромобилей – это отсутствие вредных выхлопов в атмосферу. Топливо в виде электроэнергии – то, за что активно борются защитники экологии. К сожалению, цена на электромобили достаточно высока, поэтому перейти на электричество ближайшее время совсем вряд ли получится. Хотя это направление очень перспективное с учетом большого разнообразия источников и типов добычи электричества – один только магнитный генератор чего стоит. Но к сожалению пока на рынке энергоносителей главенствуют нефтяные корпорации развитию направления по электроэнергии будет очень сильное противодействие – от государственного запрета на производство и вплоть до физического устранения изобретателей и самих проектов (как было со многими последователями Николы Теслы). Но последнее десятилетие наметился явный разворот к этому направлению как к одному из самых переспективных.
  • Водород . Он же топливная ячейка. Этот вид топлива отошел на задний план с активной разработкой электромобилей. Но, возможно, зря. Водород максимально безвреден для атмосферы, вредные выхлопы отсутствуют напрочь. Но, к сожалению, массовое распространение водорода обойдется в круглую сумму, да и многим владельцам автомобилей такое содержание не по карману. Хотя существуют очень передовые разработки, в которых водород создается по мере надобности (в соответствии со степенью нажатия на педаль газа в автомобиле) из обычной воды посредством электролиза. Эти разработки так же не пускаются на рынок по причине того, что если бы это было реализовано в массовом производстве, то нефтяная отрасль бы просто обанкротилась. Грубо говоря, ездить на воде нам просто не позволят.
  • Биодизельное топливо – это топливо, основа которого состоит в маслах и жирах. В производстве используются преимущественно растительные жиры, но и животные имеют место быть. Здесь также есть трудности с распространением, и как бы странно это не звучало: причина тому конкуренция за пропитание. Для производства топлива придется сильно постараться фермерам. Только будут засеяны не привычными продовольственными культурами, а техническими.
  • Спирт . О нем мы уже говорили достаточно много. Поэтому лишь подведем итог. Этанол может стать прекрасной альтернативой традиционному бензину. Его использование можно назвать не только возможным, но и необходимым. В России это особенно касается межсезонье. Кстати, спирт обладает способность впитывать воду из бака, независимо от того, по какой причине она там появилась. Не исключено, что сотрудники заправки схалтурили и разбавили топливо, или же вода появилась в качестве конденсата.

водородный двигатель

В заключение можно напомнить историю угольной промышленности. По большому счеты мы сейчас присутствуем при закате этой эры – этот энергоноситель потерял свою актуальность и широкую востребованность. К тому же самому придет рано или поздно и нефтяная отрасль и произойдет это по простым причинам – нефть иссекаемый и не возобновляемый энергоноситель. Поэтому технический прогресс в итоге придет к использованию возобновляемых, бесконечных и недорогих источников энергии, таких как спирт, вода, воздух, водород, электроэнергия.

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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.

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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 CO 2 , 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.

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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 C 2 H 5 OH 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.

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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 CO 2 снижаются на 30%. Но заливать в такие машины бензин категорически нельзя — детонация мигом убьёт технологичный мотор.

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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.

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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.

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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»?

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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).

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

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.

Высокие антидетонационные свойства (октановое число – более 100). Введение этанола в бензин обеспечивает повышение октанового числа. Каждые 3% этанола в смеси с бензином обеспечивают повышение октанового числа горючего в среднем на 1 единицу. То есть спирт может быть использован в качестве высокооктановой добавки к топливу. Он повышает и детонационную стойкость горючего, так как температура самовоспламенения чистого бензина составляет 290°С, а его смеси с этанолом – 425°С.
Процесс испарения начинается во впускном трубопроводе и заканчивается в цилиндре при ходе сжатия, обеспечивая охлаждение деталей двигателя – поршней и клапанов – и более полное наполнение цилиндров свежим зарядом (компрессорный эффект с 5-процентным увеличением мощности).
Надежное воспламенение от электрической искры при значительных изменениях состава горючей смеси (диапазон воспламеняемости по коэффициенту избытка воздуха для спирта составляет примерно 0,4…1,7).
КПД двигателя, работающего на чистом спирте, выше, чем при использовании бензина.
Меньшая токсичность отработавших газов.
Низкая пожароопасность.

Адаптация ДВС

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.

Дизель и спирт

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.

Идея использования спирта в качестве топлива не нова. Самый богатый опыт его применения в ДВС имеет Бразилия. После мирового нефтяного кризиса 1973 – 75 годов в этой стране в начале 80-х приняли программу «Топливо на основе этанола». В результате здесь до конца прошлого столетия этанол ежедневно заменял до 250 тыс. баррелей импортируемой нефти. В 90-х годах в Бразилии этиловый спирт служил горючим более чем для 7 млн. машин, а его смесь с бензином (газохол) – для еще 9 млн. авто. Этанол в этой стране изготавливают из сахарного тростника, а продают через заправочную сеть, насчитывающую 25 тысяч станций.

Вторым мировым лидером по использованию этанола в автотранспорте являются США. Здесь также реализуется программа замены бензина спиртом, который получают при переработке излишков кукурузы и других зерновых культур. Чистый этанол в этой стране используется как горючее в 21 штате, а на бензоэтаноловую смесь приходятся 10% топливного рынка США.

Раньше заинтересованность в использовании более дорогого этанола ($60 за баррель) в качестве моторного горючего за рубежом была обусловлена налоговыми льготами. В США они компенсируют продавцам убыток в случае, если те продают этанол по цене бензина. Сейчас, после скачка цен на нефть ($40 – 50 за баррель), с учетом переработки сырья для получения бензина, стоимость этих видов топлива практически сравнялась. Поэтому использование спирта оказалось еще целесообразнее.

Применение спирта в качестве топлива получило поддержку и в некоторых европейских странах – в частности, Франции и Швеции. 7 ноября 2001 года две комиссии ЕС приняли так называемые биодирективы относительно использования биотоплива в странах Евросоюза. Они предусматривают обязательное применение этого горючего как добавки к бензину в будущем.

Этанол (С2Н5ОН) – винный, или питьевой спирт, являющийся важнейшим представителем одноатомных спиртов. Эта бесцветная жидкость, которая смешивается в любых соотношениях с водой, спиртами, эфирами, глицерином, бензином и другими органическими растворителями, горит бесцветным пламенем. Этанол, обладая высоким октановым числом и энергетической ценностью, является отличным моторным топливом. Для получения бензина АИ-95 требуется добавить в бензин АИ-92 около 10% этанола.

Метанол (СН3ОН), или древесный спирт – простейший представитель предельных одноатомных спиртов, бесцветная подвижная жидкость с характерным запахом. Смешивается с водой во всех соотношениях, а также с другими спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими растворителями. Основной способ производства метанола – синтез из водорода и оксида углерода. Сырьем для этого служат природный, коксовый и другие газы, содержащие углеводороды (например, синтез-газ), а также кокс, бурый уголь, древесина, сланцы, биомасса и др.

Характеристики рабочего процесса дизеля при работе на смеси дизтоплива с этанолом и при работе на чистой солярке

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.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *