Що таке альтернативне паливо для автомобілів

Бензиновий двигун внутрішнього згоряння зробив справжню революцію в розвитку самохідних транспортних засобів. Згодом автомобілі перемістилися з категорії розкоші в необхідність.

Сучасне споживання природних ресурсів настільки збільшилася, що запаси не встигають поповнюватися. Це змушує людство розробляти альтернативні види палива. В даному огляді розглянемо вже готові розробки, які застосовуються на багатьох транспортних засобах.

Види альтернативного палива

Крім знижуються запасів нафти у розробок альтернативних видів палива є ще кілька причин.

Одна з них - забруднення навколишнього середовища. При згорянні бензин і дизпаливо виділяють шкідливі речовини, які руйнують озоновий шар і можуть викликати хвороби дихальних шляхів. З цієї причини учені до цих пір працюють над створенням чистого джерела енергії, який мав би мінімальний вплив на навколишнє середовище, як на етапі видобутку, так і в процесі роботи двигуна.

Друга причина - енергетична незалежність держави. Всім відомо, що запаси нафти знаходяться під землею лише деяких держав. Всім іншим доводиться миритися з ціновою політикою, яку встановлюють монополісти. Використання альтернативного палива дозволить вийти з-під економічного гніту таких держав.

Відповідно до Закону Сполучених Штатів про енергетичну політику, альтернативними видами палива визначені:

• Природний газ;
• біопаливо;
• етанол;
• Біодизель;
• водень;
• Електрика;
• Гібридна установка.

Звичайно, кожен тип пального має свої позитивні і негативні фактори. Грунтуючись на цій інформації, автолюбителю легше буде зорієнтуватися, в чому він може піти на компроміс, набуваючи унікальний транспортний засіб.

Природний газ

Повсюдна газифікація спонукала інженерів задуматися над тим, чи можна використовувати його в якості альтернативного палива. Виявилося, що цей природний ресурс повністю згорає і не виділяє таких же шкідливих речовин, як бензин або дизель.

На території пострадянського простору мотор, переобладнаний під газ, стало звичним явищем. Деякі навіть купуючи економічний автомобіль, задаються питанням: чи є сенс переводити його на газ.

Останнім часом деякі виробники з заводу обладнають машини газовим обладнанням. Прикладом тому служить Skoda Kamiq G-Tec. Виробник комплектує модель ДВС, що працює на метані. Про достоїнства і недоліки пропану і метану розповідається в іншій статті. А ще в одному огляді розповідається про різні модифікаціях газобалонного обладнання.

біопаливо

Дана категорія альтернативного палива з'являється в результаті переробки сільськогосподарських культур. На відміну від бензину, газу та дизпалива, біопаливо при згорянні не виділяє діоксид вуглецю, який раніше знаходився в надрах землі. У цьому випадку використовується вуглець, який ввібрали рослини.

Завдяки цьому парникові гази не перевищують ту кількість, яка виділяється в процесі життєдіяльності всіх живих організмів. До переваг такого пального відноситься можливість заправки на звичайних АЗС.

Розглядається паливо швидше є категорією, ніж окремим паливом. Наприклад, при переробці відходів тваринного і рослинного походження утворюється метан і етанол. Незважаючи на дешевизну і простоту в одержанні (не потрібні нафтові вишки зі складним переробним обладнанням), у даного палива є свої недоліки.

Один з істотних мінусів - щоб виготовити достатню кількість пального, потрібні великі плантації, на яких можна вирощувати спеціальні рослини, що містять високий відсоток відповідних речовин. Такі культури виснажують грунт, що робить її нездатною дати якісний урожай іншим культурним рослинам.

етанол

Розробляючи двигуни внутрішнього згоряння, конструктори випробовували різні речовини, на основі яких міг би працювати агрегат. І спирт займає не останнє місце в списку таких речовин.

Плюсом етанолу є те, що його можна отримати, чи не виснажуючи природні запаси землі. Наприклад, його можна отримати з рослин з високим вмістом цукру і крохмалю. До таких культур належать:

• Цукрова тростина;
• Пшениця;
• Кукурудза;
• Картопля (використовується рідше, ніж попередні).

Етанол по праву може зайняти одне з перших місць в рейтингу дешевого альтернативного палива. Наприклад, Бразилія має досвід у виготовленні даного типу спирту. Завдяки цьому країна може мати енергетичну незалежність від держав, на території яких ведеться видобуток природного газу або нафти.

Для роботи на спирті двигун повинен бути виготовлений з металів, стійких до впливу даної речовини. І це є одним з істотних недоліків. Деякі автовиробники створюють мотори, здатні працювати як на бензині, так і на етанолі.

Такі модифікації називаються FlexFuel. Особливістю таких силових агрегатів полягає у тому, що вміст етанолу в бензині може варіюватися від 5 до 95 відсотків. В позначенні таких автомобілів використовується буква Е і максимально допустимий процентний вміст спирту в паливі.

Дане пальне набирає популярність через жорсткість змісту в бензині ефірів. Одним з недоліків речовини є утворення водяного конденсату. Також при згорянні вони виділяють менше теплової енергії, що значно знижує потужність двигуна, якби він працював на бензині.

Біодизель

На сьогоднішній день цей вид альтернативного палива є одним з перспективних. Біодизель виготовляється з рослин. Іноді таке пальне називається метиловим ефіром. Основна сировина, яка використовується для виготовлення пального - рапс. Однак це не єдина культура, яка є ресурсом для створення біодизелю. Його можуть виготовляти з масел наступних культур:

• сої;
• соняшнику;
• Пальми.

Ефіри масел, подібно спиртів, мають руйнівний вплив на матеріали, з яких виготовляються звичайні мотори. З цієї причини не кожен виробник бажає адаптувати свою продукцію під це паливо (низький інтерес до подібних автомобілів, що знижує резон в створенні великої партії, а виготовляти лімітовані версії на альтернативному паливі не несе вигоди).

Останнім часом деякі виробники дозволяють змішувати нафтопродукти з біопаливом. Вважається, що 5-процентний вміст ефірів жирних речовин не зашкодить мотору.

У розробок на основі сільськогосподарських відходів є істотний недолік. Заради економічної вигоди багато фермерів можуть перекваліфікувати свої угіддя під вирощування виключно тих культур, з яких виготовляється біопаливо. Це може посприяти значного подорожчання харчових продуктів.

водень

В якості дешевого палива намагаються також використовувати водень. Поки такі розробки занадто дорогі для звичайного користувача, але, як здається, у подібних розробок є майбутнє.

Інтерес такий елемент викликає тим, що він найдоступніший на планеті. Єдиним відходом після згоряння є вода, яку після нескладної очищення можна навіть пити. В теорії згоряння такого палива не утворює парникових газів і речовин, що руйнують озоновий шар.

Однак, це поки на теорії. Практика показує, що використання водню набагато шкідливіше, ніж бензину в автомобілі без каталізатора. Проблема полягає в тому, що в циліндрах згоряє суміш не чистого повітря і водню. У робочій камері циліндра знаходиться суміш повітря з азотом. А цей елемент при окисленні утворює одне з дуже шкідливих речовин - NOx (оксид азоту).

BMW X-5 на водневому двигуні

Ще однією проблемою у використанні водню є його зберігання. Щоб використовувати газ в автомобілі, резервуар повинен бути виконаний або у вигляді кріогенної камери (-253 градусів, щоб газ не самозаймається), або балона, розрахованого на тиск в 350 атм.

Ще один нюанс - добування водню. Незважаючи на те, що цього газу в природі багато, але в більшості своїй він знаходиться в будь-якому поєднанні. У процесі видобутку водню в атмосферу викидається досить велика кількість вуглекислого газу (при з'єднанні води і метану - найпростіший спосіб отримати водень).

З огляду на перелічені вище фактори, водневі двигуни залишаються найдорожчими з усіх модифікацій, які працюють на альтернативному паливі.

Електрика

Найбільшою популярністю користуються електромобілі. Вони не забруднюють навколишнє середовище, так як у електромотора взагалі немає вихлопу. Такі автомобілі безшумні, дуже комфортні і досить потужні (наприклад, Nio EP9 розганяється до сотні за 2,7 сек., А максимальна швидкість - 313 км / ч.).

Завдяки особливостям роботи електромотора електромобіль не потребує коробці передач, що скорочує час розгону і полегшує процес водіння. Здавалося б, у таких транспортних засобів тільки плюси. Але насправді і такі авто не позбавлені негативних моментів, через які вони стоять на позицію нижче класичних машин.

Один з істотних недоліків - ємність батареї. Одного заряду в самому якісному виконанні вистачає максимум на 300 км. Щоб «заправитися», навіть використовуючи швидку зарядку, потрібно витратити кілька годин.

Чим більше ємність батареї - тим важче автомобіль. У порівнянні зі звичайною моделлю електричний аналог може важити на 400 кілограм більше.

Щоб збільшити відстань їзди без підзарядки, виробники розробляють складні системи рекуперації, завдяки яким збираються мізерні обсяги енергії (наприклад, при спуску з пагорба або під час гальмування). Однак такі системи вкрай дорогі, а продуктивність від них не настільки відчутна.

Єдиний варіант, який дозволяє підзарядити акумулятор під час руху - встановити генератор, що працює від того ж бензинового мотора. Так, це дозволяє істотно заощадити на паливі, але для функціонування системи все одно доводиться вдаватися до класичного палива. Приклад такого автомобіля - Chevrolet Volt. Він вважається повноцінним електромобілем, але з бензиновим генератором.

гібридні установки

Як компроміс, який дозволяє мінімізувати витрату класичного палива, виробники оснащують силовий агрегат гібридними установками. Це може бути система м'якого або повноцінного гібрида.

Основний силовий агрегат в таких моделях - бензиновий ДВС. Як доповнення використовується малопотужний мотор (або кілька) і окрема батарея. Система може допомагати основному двигуну при старті, щоб мінімізувати навантаження і, як наслідок - кількість шкідливих речовин у вихлопі.

Інші модифікації гібридних автомобілів можуть проїхати деяку відстань виключно на електротязі. Це може стати в нагоді, якщо водій не розрахував відстань до заправки.

До недоліків гібридів відноситься неможливість рекуперації енергії, поки авто стоїть у пробці. Щоб заощадити електрику, можна вимкнути систему (запускається вона дуже швидко), однак це негативно позначається на компенсатори мотора.

Незважаючи на недоліки, гібридні версії відомих автомобілів набирають велику популярність. Наприклад, Toyota Corolla. Бензинова версія в змішаному циклі споживає 6,6 літрів на 100 км. Гібридний аналог в два рази економічніше - 3,3 літра. Але при цьому він майже на 2,5 тисячі доларів дорожче. Якщо такий автомобіль купується заради економії палива, то він повинен експлуатуватися дуже активно. І то така покупка виправдає себе лише через кілька років.

Як видно, пошуки альтернативного палива дають свої результати. Але через дорожнечу розробок або видобутку ресурсів такі види енергоносіїв поки залишаються на кілька позицій нижче звичайного палива.

Питання та відповіді:

Яке паливо належать до альтернативних видів палива? Альтернативними видами палива є: природний газ, електрика, біопаливо, пропан, водень, етанол, метанол. Все залежить від того, який двигун використовується в машині.

В якому році з'явився бензин? Виробництво бензину розпочалося з 1910-х років. Спочатку це побут побічний продукт при дистиляції нафти, коли створювали гас для гасових ламп.

Чи можна синтезувати нафту? Синтетичну нафту можна отримати при додаванні у вугілля водень на основі каталізаторів та при тиску близько 50 атмосфер. Енергозберігаючу технологію роблять відносно дешеві методи видобутку вугілля.