С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Доработать мотор под биоэтанол

Доработать мотор под биоэтанол


В чём плюсы и минусы биоэтанола — ДРАЙВ

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.

Биотопливо и двигатель - друзья или враги?

Александр [streetcartest1]

В двадцать первом веке человечество, как никогда, обеспокоенно поисками альтернативных источников энергии. Традиционные, такие как нефть, газ и уголь, имеют ограниченный запас, да и не всегда соответствуют нормам экологии. Необходимо новое вещество или процесс, который будет создавать тепло в наших домах и перемещать автомобили, поезда и самолеты.

Биотопливо является одним из таких альтернативных источников. Производится оно из растений или органических отходов.

У меня автомобиль с большим мотором и большим расходом. Поэтому я изучал этот вопрос применительно к моторам. Для ДВС существует несколько разновидностей биотоплива:

  • биоэтанол — это спирт;
  • биометан — газ;
  • биодизель.
Любое из них обладает своими положительными и отрицательными сторонами. В некоторых странах многие автомобилисты уже давно подмешивают биотопливо в обычный бензин или дизель.

Что можно считать преимуществами?

Рассмотрим простые и понятные показатели.

  • Экологичность. Пожалуй, самое важное преимущество. Биотопливо практически не загрязняет окружающую среду вредными продуктами сгорания. Хотя многие простые водители мало обращают на это внимания.
  • Цена. Этот фактор для большинства будет стоять на первом месте. Стоимость биотоплива ощутимо ниже стоимости традиционного бензина и дизтоплива.
  • Загрязнение двигателя. Биотопливо сгорает очень чисто, практически не образуя нагара и сажи.

К отрицательным показателям принято относить:

  • Неразвитая сеть заправочных станций, где предлагается биотопливо.
  • Для перехода на чистое биотопливо потребуется переделывать всю топливную систему автомобиля. Без переделок допускается только подмешивание в соотношении 1 к 10.
  • Повышенный расход топлива. Для меня лично это самый главный недостаток. Несмотря на более низкую цену, сэкономить у меня не получилось. Есть мнение, что на некоторых автомобилях повышение расхода незначительное, и тогда удается сэкономить.

Как и из чего добывают биотопливо

Наиболее распространенным и применяемым в автомобилях, наверное, считается биоэтанол. Это обычный спирт этанол, получаемый в процессе разложения и перегонки различных сельхоз культур. Наиболее распространенными растениями для этого являются сахарный тростник и кукуруза. Реже на перегонку идут: зерно, сахарная свекла и картофель. Главное, чтобы количество крахмала и сахара было максимальным.

Биоэтанол подмешивают к бензину в количестве до 10% от общего объема. Это практически мировой стандарт. Такая пропорция не требует вмешательства в топливную систему автомобиля. Когда биоэтанола больше 10%, необходимо переделывать всю систему питания. Встречаются автомобили с гибридной системой питания, в них можно заливать как бензин, так и чистый биоэтанол.

Не менее популярным является биодизель. Это тоже продукт переработки культурных сельскохозяйственных растений. В отличии от биоэтанола, на его производство идут не крахмалистые, а растения с высоким содержанием масла, например, рапс, подсолнух или соя. Производство биодизеля намного сложнее, чем перегонка биоэтанола. Порядок производства биодизеля примерно такой:

  • выращивание необходимой культуры;
  • сбор урожая и перегонка его на масло;
  • этерификация масла при помощи метанола и нагрева до 60 градусов.

Так как процесс этерификации обратимый, хранится биодизель около 3х месяцев. После этого начинается процесс разложения и он теряет свои свойства.

Биодизель тоже смешивают с обычным ДТ в определенных пропорциях. Для применения такого топлива никаких переделок не нужно. Альтернативное топливо для автомобиля — это экологично, но его энергоэффективность ниже, по сравнению с традиционными вариантами. Соответственно, мощность двигателя снижается, а расход топлива наоборот — увеличивается.

Наименее распространен такой вид биотоплива, как биометан. Это газ, получаемый из отходов растений. В процессе нагрева и прессования отходов выделяется биометан и углекислый газ. Для дальнейшего применения углекислый газ нужно удалить.

Этот вид биотоплива, скорее, имеет экспериментальное значение. Говорить о какой-то массовости в производстве и применении не стоит.

Таким же экспериментальным видом можно назвать топливо, получаемое из водорослей. Эта разработка — одна из самых современных, на данный момент находится в начальной стадии и до полномасштабного внедрения еще далеко. Уже сейчас можно сказать, что основным преимуществом будет возможность выращивания водорослей в водоемах и на участках земли, не предназначенных для земледелия. Уход за ними минимальный, а количество топлива, получаемого из них после переработки, максимальное, по сравнению с другими растениями.

Последствия применения биотоплива

Когда применяется биоэтанол, даже в небольшой концентрации, происходит очищение камер сгорания, клапанов и всей топливной системы. Это возможно благодаря спиртам, содержащимся в составе биотоплива. Спирты растворяют сажу и нагар и, в дальнейшем, препятствуют их образованию.

Вот только вопрос — куда уйдет эта сажа и нагар на начальном этапе применения биотоплива? В моторное масло. Если вовремя его не сменить, возможны негативные последствия для ДВС, вплоть до капитального ремонта. В дальнейшем будет заметна незначительная экономия на чистке мотора и топливной системы.

При переходе на биотопливо настоятельно рекомендуется промыть всю топливную систему. Спирт растворит все отложения на стенках бака, и весь этот мусор пойдет прямо в двигатель. Предварительная чистка не помешает и мотору. Перед переходом на биотопливо можно промыть двигатель во время замены масла.

Итоги моих экспериментов

Применительно к своему автомобилю, я не нашел выгоды в использовании биотоплива. Кроме поддержания чистоты камер сгорания и топливной системы, других положительных моментов не получил. Расход стал выше, тяга мотора ниже, стоимость пробега в 100 километров практически не изменилась.

В целом, для мотора биотопливо скорее друг чем враг, но пока не иссякнут привычные нам нефть и газ, альтернативные источники не обретут большой популярности. Хотя начинать думать об этом нужно уже сейчас.

Биотопливо: альтернатива есть - журнал За рулем

24 апреля 2012 года«Вольво» предлагает на родине широкую гамму моделей, работающих на биоэтаноле. Несколько прежних двигателей заменил единственный 1,6-литровый турбомотор мощностью 180 л.с. Силовой агрегат прошлой волны, 2-литровый 145-сильный атмосферник, уйдет со сцены вместе с устаревшими моделями C30, S40, V50.«Вольво» предлагает на родине широкую гамму моделей, работающих на биоэтаноле. Несколько прежних двигателей заменил единственный 1,6-литровый турбомотор мощностью 180 л.с. Силовой агрегат прошлой волны, 2-литровый 145-сильный атмосферник, уйдет со сцены вместе с устаревшими моделями C30, S40, V50.

Несмотря на отчаянные усилия конструкторов электрифицировать все, что движется, автомобилю в ближайшем будущем без традиционного двигателя не обойтись. Беда в том, что на большей части планеты его меню состоит лишь из невозобновляемых ресурсов — нефти и газа. Однако мотор не прочь питаться и разбавленным горючим. А потому нехитрый бизнес героя фильма «Джентльмены удачи» за 40 лет сделал не один шаг вперед.

АЛКОГОЛИКИ — НАШ ПРОФИЛЬ

На первом месте по популярности — добавление в бензин биоэтанола, то есть спирта из растительного сырья. Около 90% его производства приходится на Бразилию и США. Южноамериканцы гонят спирт из сахарного тростника, северные соседи — преимущественно из кукурузы. Сгодятся и другие растения с высоким содержанием крахмала или сахара, а также целлюлоза.

В некоторых странах добавление от 5 до 15% этанола установлено законодательно. Стандартному двигателю не повредит, если ему в бензин плеснут до 10% спирта. На колонки со смесями, содержащими более десятой доли этанола, обязательно наносят предупреждение об этом: старым двигателям такой рацион может не понравиться.

Бразильцы практикуют езду на биотопливе еще со времен нефтяных кризисов 70‑х годов прошлого века. Сейчас в стране нет в продаже бензина, в котором этанола менее 20% (Е20). Альтернатива этой смеси — только чистый Е100 (95–96% спирта и 4–5% воды). В Швеции и США распространена смесь Е85. Заправлять ими можно только «гибкотопливные» (flex-fuel) автомобили. Их система питания настроена под этанол — чистый или в сочетании с бензином в любой пропорции. Кроме того, октановое число спирта выше, чем у бензина, поэтому обычно требуются еще и переделки по железу, чтобы поднять степень сжатия до 12…13,5:1. Отсюда — более высокий КПД, лучшие мощностные показатели и меньшее количество выбросов. С другой стороны, теплотворная способность E85 ниже, чем у бензина, — если двигатель заправить такой смесью, он потеряет примерно четверть прежних сил.

На рынке Бразилии, мирового лидера в использовании этанола (парк автомобилей flex-fuel превышает 14,5 млн. штук), представлено более 80 моделей разных мировых брендов. В США такие автомобили почти столь же популярны (около 10 млн. машин), что заставляет местную «большую тройку» тоже выпускать биомодификации.На рынке Бразилии, мирового лидера в использовании этанола (парк автомобилей flex-fuel превышает 14,5 млн. штук), представлено более 80 моделей разных мировых брендов. В США такие автомобили почти столь же популярны (около 10 млн. машин), что заставляет местную «большую тройку» тоже выпускать биомодификации.

ВЕГЕТАРИАНСКОЕ МЕНЮ

По нестандартным рецептам готовят и дизельное топливо. Сырьем служат рапс, соя, различные масла и жиры. Такое топливо маркируют буквой В и цифрами, соответствующими доле растительных компонентов в смеси. Цетановое число топлива выше, чем у обычного: 51 против 42–45. Горючее отлично разлагается, не нанося вреда окружающей среде, и практически не содержит серы. Из значимых недостатков — недолгий срок хранения.

Биодобавки к дизельному топливу пока не получили такого широкого распространения, как биоэтанол. Тем не менее его производят во многих странах. Есть страны, где пятипроцентное содержание «био» узаконено и не требует упоминания при продаже.

КОМАНДА «ГАЗЫ»

Из биомассы получают и газообразное топливо, также отлично подходящее автомобилям. Например, метан — один из основных компонентов природного и так называемых попутных газов, получающихся при перегонке нефти. Столь полезное ископаемое с легкостью заменит никому не нужная гора органического мусора — от банального навоза до отходов рыбного, мясного, молочного и овощного производств. Этой биомассой и питаются бактерии, вырабатывающие биогаз. Очистив его от газа углекислого, получают так называемый биометан. Его главное отличие от обычного метана, на котором работают многие серийные модели, — он не является полезным ископаемым. Уж что-что, а навоз и растения раньше конца жизни на планете не иссякнут.

Схема производства биометана (все схемы и таблицы открываются в полный размер по клику мышки):

Биомасса служит и для получения другого автомобильного газа — водорода. Его выделяют, нагревая сырье до высоких температур без доступа кислорода или опять-таки призывают на работу бактерии. В ход идет все — от древесины до водорослей. Впрочем, этот газ пока не особенно актуален для рядовых потребителей. В перспективе его хотят использовать как горючее в топливных элементах, которые появятся в серийном производстве (по самым оптимистичным прогнозам концерна «Даймлер») не раньше чем через пять-семь лет. И еще через столько же — адекватные доходам цифры на ценнике.

ПЛЮС НА МИНУС ДАЕТ…

Все перечисленные альтернативы традиционному нефтяному топливу, увы, не лишены недостатков. Например, у наиболее распространенного биоэтанола — затрудненный пуск в зимнее время. Чтобы побороть недуг, автомобили, работающие на смесях Е85 и Е100, дополнительно оснащают подогревателем двигателя или небольшим баком с чистым бензином для холодного пуска. В Швеции предлагают зимний (по аналогии с дизтопливом) состав смеси — в холодное время содержание этанола снижают с 85 до 75%.

Существует и сугубо российская проблема. По давней традиции наше государство считает спирт веществом антисоциальным и оберегает от него граждан налогами и ограничениями. При таком раскладе стоимость спиртового горючего едва ли будет привлекательнее, чем привычного бензина. И разрешат ли продавать этанол круглосуточно?..

Есть и препятствия глобального масштаба. Одно из них — отсутствие единых стандартов и требований к биотопливу. Где гарантии, что, например, колесящему по Германии многотопливному «Опелю» понравится биобензин в соседней Франции, изготовленный из другого сырья? Поэтому современные модели, работающие на биотопливе, обычно не брезгуют бензином или дизтопливом.

Любимый аргумент инициаторов активного распространения биотоплива — независимость от невозобновляемых природных ресурсов. Сразу возникает несколько «но». Во-первых, страны-экспортеры нефти и газа приложат все усилия, чтобы воспрепятствовать этому. Для них расстаться с основной (иногда единственной) статьей доходов — катастрофа. Во-вторых, чтобы производить в больших объемах биоэтанол или биодизель, понадобятся огромные участки плодородной земли для выращивания сырья. Можно, конечно, потеснить на полях картошку или пшеницу, — но кто даст гарантию, что доселе благополучные страны не окажутся на пороге продовольственного кризиса?

Пока запасы нефти и газа достаточны, а цены на их добычу и переработку не поднялись на запредельную высоту, биотопливу суждено оставаться лишь добавкой, а не весомой альтернативой основным источникам энергии. Хотя стартовая площадка для взлета неплохая: технологии отработаны, производство совершенствуется с каждым днем. Да и получаемые киловатты обходятся сравнительно дешево. А потому биотопливо — пожалуй, один из наиболее серьезных конкурентов углеводородному горючему. Как подтверждение — миллионы серийных автомобилей, работающих или готовых работать на топливе с приставкой «био». А что до остальных трудностей, сдерживающих развитие этой отрасли, то они вполне разрешимы.

На биометан частично пере- веден обществен- ный транспорт нескольких городов Европы и США. Однако широкого распространения это начинание пока не получило.На биометан частично пере- веден обществен- ный транспорт нескольких городов Европы и США. Однако широкого распространения это начинание пока не получило.Выше доля биодобавок в топливе — ниже цена: компенсация за снижение энергоэффективности.Выше доля биодобавок в топливе — ниже цена: компенсация за снижение энергоэффективности.Биотопливо: альтернатива есть Биотопливо: альтернатива есть Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Биоэтанол для двигателя внутреннего сгорания: чем больше, тем лучше

Попытки использовать этанол — а проще говоря, этиловый спирт — в качестве топлива для ДВС начались едва ли не со времен изобретения этого самого двигателя. Какие-то из них были более успешными, какие-то — менее; как бы там ни было, всемирно распространенным видом топлива этанол так и не стал. Тем не менее, учитывая постоянное удорожание топлива на основе ископаемых углеводородов и возросшее значение экологии в жизни людей, такой поворот вполне возможен если не завтра, то послезавтра. Вспомним достоинства и недостатки этанола как топлива, а также выясним, как обстоят дела с производством и использованием этого горючего в разных странах мира.

Биоэтанол — тот же этиловый спирт

В современных статьях, посвященных альтернативным источникам энергии, чаще всего фигурирует термин «биоэтанол», который употребляется для обозначения спирта, полученного путем переработки сельскохозяйственной продукции с содержанием сахара или крахмала. Тем не менее это все тот же этанол — жидкое спиртовое топливо, способное при соблюдении ряда условий (о которых мы скажем ниже) обеспечить эффективную и экономичную работу двигателя. Несмотря на то, что для производства этанола чаще всего используются вполне съедобные культуры — зерновые, кукуруза, сахарный тростник, — пить этанол нельзя: в отличиие от спирта, применяемого для производства алкогольных напитков, топливный этанол не содержит воды и производится укороченной дистилляцией, при которой используются две ректификационные колонны вместо пяти. По этой причине в нем имеются такие составляющие, как метанол, сивушные масла и ряд других, делающих его категорически непригодным для питья, даже несмотря на часто добавляемую приставку «био». А вот для езды, в качестве экологичного топлива — сколько угодно, учитывая, что процесс производства этанола вреда окружающей среде практически не наносит.

Экологичное топливо

Биоэтанол — экологически чистый продукт. Он нетоксичен, легко растворяется в воде и не вызывает загрязнения грунтовых вод. В то же время бензин является источником канцерогенных веществ и его разлив в больших количествах неизбежно наносит серьезный вред окружающей среде.

Многие эксперты называют производство этанола самым перспективным промышленным направлением. И вот почему. В то время как езда на чистом этаноле в мировом масштабе пока остается явлением не очень распространенным, благодаря высокому октановому числу и содержанию кислорода его активно используют в качестве составляющей для бензина. Именно этанол является наилучшим средством для борьбы с газами, вызывающими пресловутый парниковый эффект. И конечно же, сам процесс его производства позволяет создавать в сельской местности новые рабочие места, решая таким образом проблему, имеющуюся у многих стран на разных континентах.

В то время как чистый этанол годится в качестве основного топлива лишь в странах со стабильно теплым климатом, его смеси с бензином в разной пропорции имеют большую популярность во всем мире. Этанол в таких смесях повышает детонационную стойкость топлива, препятствует перегреву двигателя и загрязнению топливной форсунки, а также играет роль антифриза для топливопровода. И конечно же, минимизирует вред от выхлопа. При добавлении даже 5% этанола токсичность выхлопных газов значительно уменьшается, содержание углеводородов в выхлопе уменьшается на 4,5%, окиси азота — на 5,7%, окиси углерода — на 26,3%.

Этанол vs. бензин

Но прежде чем говорить о смешанных видах топлива, вернемся к биоэтанолу в чистом виде и сравним его с самым распространенным видом жидкого топлива, получаемым на основе природных углеводородов, — бензином. Этанол в меньшей степени смывает масло со стенок цилиндра; его пары горят быстрее и при этом с меньшей температурой, что благотворно сказывается на работе выпускных клапанов.Кроме уже упомянутого высокого октанового числа 105 этанол позволяет существенно увеличить мощность двигателя — за один ход этанола в цилиндре сгорает наполовину больше по массе, чем бензина, что обеспечивает прирост мощности ДВС около семи процентов, а крутящего момента — до двадцати процентов. Но еще важнее, что при сгорании этанола не образуется соединений серы и нагара, что вдвое и больше увеличивает срок службы масла и свечей, а также существенно продлевает ресурс работы самого двигателя. Для замены литра бензина требуется 1,15 литра этанола, однако стоит последний вид топлива почти вдвое дешевле, обеспечивая владельцу транспортного средства экономию в 40%, а то и в 50%.

На заправках в Бразилии можно приобрести топливо Acool E100, азеотроп этанола, состоящий из 96% этанола и 4% воды (либо 96,5% этанола и 3,5% воды). Формально это чистый этанол, но по причине гигроскопичности этого вещества его получение в более высокой концентрации путем дистилляции невозможно, а использование без остаточной концентрации воды — невыгодно. Подходит Е100 для машин с двигателем типа flex-fuel, рассчитанным на работу как с этанолом, так и с бензином, а также с их разнообразными смесями. Наиболее же распространенным топливом для автомобилей с таким двигателем является Е85 — смесь 85% этанола и 15% бензина.

Преимущества и ограничения использования

Казалось бы, экономическая выгода очевидна и переход на этанол неизбежен. Однако есть у этого вида топлива и ряд недостатков. Для запуска двигателя, работающего на этаноле, при температуре воздуха ниже плюс десяти градусов топливу потребуется подогрев (впрочем, если мотор при этом хоть немного теплый, то нет). Да и сам двигатель для работы на этаноле потребует некоторых затрат на модернизацию, позволяющую обогатить смесь топлива и воздуха: для карбюратора понадобятся жиклеры большого сечения, для инжектора — специальная настройка или установка адаптера. Второй вариант предпочтительней, так как позволяет в одно нажатие переходить с бензина на этанол или наоборот.

Раз уж мы коснулись вопроса переоборудования транспортного средства, сравним этанол и с газовым топливом. Стоимость пробега на километр пути в случае на спирту окажется несколько выше, чем на пропане или тем паче метане. Однако затраты на модернизацию автомобиля в том и другом случае просто несоизмеримы. Адаптация ДВС «под спирт» затрагивает лишь систему питания двигателя и в нынешних ценах вряд ли превысит десять тысяч рублей — само же топливо при этом заливается в штатный бак автомобиля. В случае же перехода на газ на машину потребуется установка газобалонного оборудования, связанная с уменьшением пространства в багажнике — или того, что использовалось под запаску, — а также особая регистрация в органах автоинспекции. Но даже после всех этих манипуляций машина на этаноле тянет лучше, а клапана ее двигателя не прогорают дольше, чем у той, что использует газовое топливо.

Но вернемся к вопросу запуска двигателя, работающего на этаноле, при температуре окружающей среды ниже +10°С. Проблема решается просто — добавкой к спирту небольшого количества бензина. Добавив 15% бензина, владелец транспортного средства обеспечит легкий пуск двигателя при температурах до -10°С; добавление 25% бензина позволит завести машину и при -25°С.

Наиболее распространенными в наше время являются смеси с низким содержанием этанола Е5, Е7 и Е20 — содержание интересующего нас вещества составляет в них 5, 7 и 20 процентов соответственно. Этанол в этих смесях не только замещает более дорогостоящий бензин, но и удаляет из него вредную оксигенерирующую добавку МТБЭ. Такие смеси могут использоваться автомобилями с обычным бензиновым двигателем.

Таким образом, езда на чистом этаноле идеально подходит для стран с теплым климатом, где температура в холодное время года не опускается ниже плюс десяти по шкале Цельсия. Возможно, отчасти именно этим обстоятельством объясняется тот факт, что мировыми лидерами производства топливного этанола являются такие страны, как Бразилия и США (на две эти страны приходится около 90% мирового производства этанола). С другой стороны, государственная программа по производству биоэтанола существует и в не столь теплой Канаде.

В Старом свете объем производства топливного этанола год от года растет в таких странах, как Италия, Испания, Франция и Германия. В Африке лидером производства выступает Южноафриканская республика — тот самый случай, когда индустрия изготовления биотоплива (в 70% случаев — из мелассы) помогает успешно создавать новые рабочие места в сельскохозяйственных районах страны. Два других государства из числа стран BRICS — Индия и Китай — имеют схожие по сути программы, направленные на рост производства как этанола в частности, так и других видов биотоплива.

Впрочем, национальные регуляторы роста производства экологически безвредных видов топлива во всем мире имеют много общего и включают в себя государственные субсидии и налоговые льготы для предприятий, специализирующихся в этой сфере. На сей день главными потребителями этанола в мире выступают производящие его страны — однако в среднесрочной перспективе, учитывая ежегодный рост объемов производства, ситуация здесь может измениться, а биоэтанол — стать весьма выгодной статьей экспорта, во всяком случае для некоторых из вышеназванных стран.

Прежде всего это касается стран-лидеров производства биоэтанола. В Соединенных Штатах действует более сотни таких предприятий, производящих более 150 миллионов литров этого топлива каждое — при этом активно строятся новые. Группируются такие объекты, как правило, в штатах, имеющих выраженную сельскохозяйственную «специализацию»; открытие каждого нового завода дает работу в среднем 700 местным жителям и приносит 1,2 миллиона долларов в местный и федеральный бюджеты. Производство этанола открыло новые горизонты для американских производителей пшеницы и кукурузы, обеспечив им более высокую прибыль, чем та, которую они получали раньше, что, в свою очередь, привело к подъему в агропромышленном секторе страны и позволило правительству уменьшить издержки на поддержку фермеров, которая традиционно осуществляется за счет собранных налогов. Американская национальная ассоциация производителей зерновых отмечает тенденцию роста кооперативов, приобретающих оборудование для производства биоэтанола — в этой индустрии уже трудятся более миллиона фермеров. В целом же вклад американских производителей этанола в экономику страны ежегодно составляет не менее шести миллиардов долларов.

И в США, и в других странах, где вырабатывают этанол, его производство справедливо считается не только экологичным, но и высокорентабельным — и вот почему. В среднем из тонны кукурузы, а вернее из содержащегося в ней крахмала, удается получить 410 тонн биоэтанола. При наличии соответствующего оборудования кроме собственно спиртового топлива можно выработать целый ряд других полезных продуктов: кукурузное масло, сиропы-подсластители, протеиновый корм для животных, сухую барду и двуокись углерода. Реализация этих продуктов часто приносит производителям этанола дополнительную прибыль, и немалую. Это касается не только США, но и их прямого конкурента в области производства биоэтанола — Бразилии, где для получения спиртового топлива традиционно используют не кукурузу, а сахарный тростник.

И наконец, о том, что касается энергозатрат на производство этанола. Согласно подсчетам, которые в свое время обнародовал Департамент сельского хозяйства США, этанол в ходе своего жизненного цикла вырабатывает 134% (если за 100% взять затраты энергии при получении — выращивании, уборке и переработке). А вот бензин способен вернуть лишь 80% энергии, затраченной на его производство. Другими словами, если перечислять виды альтернативных источников энергии, не только безвредных для окружающей среды, но и высокорентабельных, такой привычный этанол явно будет вверху этого списка — а то и вообще на самом первом месте.

Этанол может использоваться в виде смеси не только с бензином, но и с дизельным топливом. Еще в середине 80-х годов компания Scania начала разработку дизельного двигателя для автобуса, работающего на смеси Е95 — 95% этанола и 5% топливной присадки. Появилась особая программа испытаний городского пассажирского транспорта, работающего на 95%-м этаноле.

Журнал «Прогресс технологий»

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости