Альтернативное топливо его применение в автомобилях

Чем заправляться, когда закончится нефть?

Газомоторное топливо

Один из самых доступных видов альтернативного топлива (хотя в некоторых странах СНГ и ЕС с этим тезисом вряд ли согласятся). Для широкого применения газового топлива нет необходимости конструировать какие-то особые двигатели или создавать с нуля специальную инфраструктуру. Автомобили, работающие на газе, производятся на основе обычных бензиновых или дизельных машин с минимальной модернизацией.

Достоинства и некоторые недостатки «газового» Volkswagen Passat мы уже выяснили. Вы тоже сможете о них узнать, если прочтете статью «Как сэкономить на бензине: тестируем газовый Passat».

Серийные модели, доступные в России: Volkswagen Passat/Passat Variant EcoFuel. Цена – от 1 275 000 рублей. Кроме того, перевести на газ сегодня можно практически любой бензиновый или дизельный автомобиль. Однако официальные дилеры такими переделками не занимаются, а за работы, выполненные в несертифицированных сервисах, вас немедленно лишат заводской гарантии.

Что мешает массовому распространению: прежде всего затраты на инфраструктуру. Они хоть и меньше тех, что требуются на зарядочные станции и водородные заправки, но тоже существенны. При этом в России, по нашим ГОСТам, бензиновый и газовый заправочные пистолеты не могут соседствовать на одной колонке. Кроме того, природный газ, как и нефть, когда-нибудь закончится.

Электроэнергия

Из всех возможных альтернатив бензину и солярке эту лоббируют наиболее активно. Основной аргумент: работающие электромобили не выбрасывают вредных веществ в атмосферу. Поэтому к ним издавна «неровно дышат» многочисленные экологические организации и поддерживающие их идеи политики.

О том, являются ли электромобили настолько экологически чистыми, как принято считать, – в статье «Электромобили: лечим природу или калечим?».

Но если учесть выбросы при производстве электромобилей и батарей, а также при создании необходимой инфраструктуры – получится, что «на круг» они ненамного экологичнее машин с традиционными ДВС. Ряд проведенных исследований это уже подтвердил.

Серийные модели, доступные в России: Mitsubishi i-MIEV (от 1 800 000 рублей), E-Car GD04B (от 450 000 рублей).

Что мешает массовому распространению: дороговизна электромобилей и отсутствие компактных, емких и стойких к морозам аккумуляторных батарей. Кроме того, мало кто вспоминает о том, что во время зарядки электромобиль потребляет такое же количество электроэнергии, как и электрочайник. Но если последний закипает за пару-тройку минут, то электромобиль заряжается в течение нескольких часов. То есть для массовой «электромобилизации» человечеству придется значительно увеличить выработку электроэнергии. А самый распространенный в мире (и самый эффективный) способ ее выработки – тепловые электростанции. Работающие на тех же углеводородах. Круг замкнулся…

Водород (топливные ячейки)

На фоне моды на электромобили несколько подзабытым оказался водород. Лет пять назад мы намного чаще слышали об автомобильных новинках, использующих такой вид топлива. Не так давно с автомобилями на топливных ячейках активно экспериментировал даже АвтоВАЗ. Та самая компания, что только в прошлом году отказалась от выпуска разработанной в 1950-х годах модели.

Между тем многие производители разработку водородных авто не только не прекращают, но и полагают, что именно за ними – будущее. То самое, в котором не будет места углеводородам и продуктам их переработки, а выхлоп у всех машин будет безвредным.

Примеры серийных моделей: Honda FCX Clarity, семейство моделей Mercedes-Benz Fuel Cell (все перечисленные модели в России недоступны).

Что мешает массовому распространению: дороговизна технологий и разработанных серийных образцов. К этому добавим отсутствие необходимой инфраструктуры (даже в «повернутой» на экологии Калифорнии количество водородных заправок куда меньше, чем спортивных титулов у ее знаменитого экс-губернатора), а также невысокий КПД водородных движков – по сравнению с другими альтернативными видами топлива.

Биодизельное топливо

Представляет собой горючее на основе масел и жиров. Чаще всего – растительных, в некоторых случаях – и животных. В технической литературе встречаются даже описания биотоплива, произведенного из отходов жиров, использованных в кухнях ресторанов и кафе. Получается, фаст-фуд – не такой уж и вредный?!

Практически любой дизельный мотор можно «малой кровью» модернизировать под потребление биотоплива: как в чистом виде, так и в смешанном с «соляркой». Причем в последнем случае возможно использование такого горючего даже на неадаптированной машине.

Данный вид топлива получил несколько лет назад весьма широкое распространение в Европе, Бразилии и Аргентине. Не в последнюю очередь – за счет госсубсидий фермерам, согласившимся в промышленных масштабах выращивать необходимые для производства биодизеля культуры.

Примеры серийных моделей: на «биодизель» на основе жиров и масел переводят главным образом грузовики, автобусы, а также спецтехнику; легковые авто на биодизельном топливе – по большей части экзотика, но в Соединенных Штатах какое-то время назад они мелькали на дорогах довольно часто.

Что мешает массовому распространению: не поверите – конкуренция человека и автомобиля за пропитание! Ученые из Университета Миннесоты предостерегают: мода на биодизель вынудит фермеров засевать поля не продовольственными, а техническими культурами, и количество голодающих на планете (если так пойдет и дальше) вырастет до 1,2 млрд человек! Европа, вняв предупреждениям экспертов, от биодизеля постепенно отказывается.

Спирты (этанол и метанол)

Горючее на основе спиртов – еще одна из разновидностей биотоплива. Метанол, древесный метиловый спирт, в качестве топлива использовали ранее на автомобилях в виде смеси M85 (85% метанола, 15% бензина), но в настоящее время таких машин больше не производят.

Фото: Omniauto.it; Volvo Car Corp.

Зато в мире полным-полно машин, работающих на смесях бензина с этанолом, то есть этиловым (или «хлебным») спиртом. Производится он за счет брожения зерновых культур, но в последнее время этанол гонят (для транспортных нужд, разумеется) из самых различных трав, деревьев и водорослей. Даже из биомассы, остающейся после удаления из растительного сырья пригодных для пищевой промышленности компонентов.

Примеры серийных моделей: автомобили Volvo и Ford семейства FlexiFuel (в России недоступны).

Что мешает массовому распространению: недостаток сырья – все забирает себе ликеро-водочная промышленность… Если серьезно, то главная причина – дороговизна автомобилей, работающих на спирту. Равно как и необходимость использования для производства такого топлива продовольственных культур. Со всеми вытекающими (см. пункт о том, что мешает биодизельному топливу) последствиями…

Резюме Kolesa.Ru

Серийные автомобили на альтернативном топливе появляются в продаже все чаще. Что не может не радовать. Возможно, когда-нибудь мы наконец перестанем ездить на технологиях прошлых столетий и пересядем на достижения века нынешнего.

Проблема лишь в том, что пока эти самые продвинутые технологии слишком далеки от жизни. Альтернативные топливные системы в большинстве своем либо не выдерживают никакой конкуренции с традиционными, либо доступны лишь избранным.

Все изменится, когда будет создан двигатель на альтернативном горючем, столь же практичный и недорогой, как традиционный ДВС. И тогда мы без всяких правительственных льгот и преференций начнем покупать «зеленые» авто.

Мобильные телефоны тоже когда-то представляли собой ящики весом килограмма полтора-два. Когда-нибудь и автомобили «позеленеют», а из выхлопных труб будет вырываться лишь тоненькая струйка пара.

Источник

Альтернативное топливо для автомобилей

Дата публикации: 31 августа 2015

В данной статье рассмотрена целесообразность использования различных видов
альтернативного моторного топлива в России. Это различные спирты, водород, этанол, метанол, рапсовое масло, биогаз и др. Приведены состав и отличительные особенности альтернативных топлив. Среди этих топлив стоит выделить биогаз. Биогаз является альтернативным источником энергии, в настоящее время его так же можно использовать в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Сейчас в большинстве стран мира решается задача поиска заменителей топлива нефтяного происхождения, запасы которого резко сокращаются, а потребности в топливе растут. В последние время потребление углеводородных топлив в общем энергетическом балансе мира увеличилось в 4,2 раза.

Читайте также:  Акт передачи автомобиля в служебных целях

Решение проблемы значительного сокращения потребления моторного топлива автомобилями, за счет совершенствования рабочего цикла ДВС, вряд ли может быть достигнуто. Это связано с тем, что известные способы улучшения экономичности, такие как совершенствование топливных систем и систем зажигания, в том числе применение микропроцессорных систем управления двигателем (МСУД), управление процессом газообмена, применение наддува, рециркуляция отработавших газов, недостаточно эффективны для кардинального решения проблемы.

Применение альтернативных топлив может значительно помочь решению этой задачи, а также в решении проблемы загрязнения автомобилями окружающей среды. В связи с этим во всех промышленно развитых странах мира широко развернуты работы по поиску эффективных заменителей топлив нефтяного происхождения. Несколько программ перевода ДВС на альтернативные топлива разрабатываются в США. Так, в начале 2003 г. более чем 520 тыс. автомобилей в США работали на этаноле, метаноле и биогазе, в Швеции начался выпуск автомобиля Volvo S80 BiFuel, который работает как на бензине, так и на биогазе. Но наибольших успехов в этом направлении достиг Китай, где 80% сельских и 60% городских перевозок осуществляются на биогазе. Кроме того, Китай экспортирует специальные ДВС, работающих на биогазе, в 20 стран мира.

Анализируя состояние с моторными топливами, делаем вывод, что такими топливами уже в ближайшее время могут быть: этанол, метанол, рапсовое масло, биогаз.

Все альтернативные топлива можно классифицировать по следующим признакам:

Применение альтернативных топлив осуществляется в двух вариантах:

В ряде стран уже широко используются добавки спиртов к бензину, что позволяет значительно уменьшить потребление последнего. Проводятся исследования по производству синтетических бензинов из угля, сланцев и нефтяных песков, проводится также исследование возможности использования в качестве топлива смеси бензина с 15 % метанола и 7 % изобутилового спирта, добавляется в качестве стабилизатора.

Перспективным считается применение метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) в качестве присадки к бензину вместо токсического тетраэтилсвинца. Несмотря на то, что теоретически и экспериментально доказана целесообразность использования в качестве моторного топлива водорода, он пока дорог. Кроме того, не до конца решена проблема его рационального хранения на борту автомобиля.

Газовые топлива первыми получили распространение как моторные топлива, составляющих альтернативу традиционным. Известно несколько видов альтернативных топлив, которые можно и целесообразно использовать в России как автомобильные топлива, а именно: нефтяной газ, природный газ, генераторный газ, водород, биогаз, этанол и рапсовое масло.

Свойства наиболее перспективных альтернативных топлив

Нефтяной газ (бутан-пропановая смесь) используется преимущественно в сжиженном состоянии (СНГ). Ее октановое число составляет 90-100 ед., низшая теплота сгорания 24800 кДж/кг. Применение ее вместо бензина значительно уменьшает содержание вредных веществ в ОГ автомобиля СО — в 2 раза, CnHn — в 1,3…1,9 раза, NOx — в 1,2 раза.

Природный газ достаточно популярен. Автомобилестроители уже разработали и построили значительное количество автомобилей, работающих на природном газе. Это объясняется, прежде всего, тем, что современные ДВС для перевода на природный газ требуют лишь небольшие конструктивные изменения в системе питания топливом, в установке угла опережения зажигания и в системе смазки. Для обеспечения достаточного запаса газа на борту автомобиля он предварительно должен быть компринован (КПГ) или сжиженным (СПГ). Октановое число природного газа составляет 100-110 единиц, низшая теплота сгорания — 32-36 мДж/кг. При эксплуатации двигателей на природном газе существенно уменьшается токсичность по СО — в 4-6 раз, по CnHn — в 1,3-1,9 раза, по NOx — в 1,3 раза; в газодизеле — дымность на 50-70 % меньше, чем в дизелях, содержание канцерогенных веществ уменьшается в 5-7,5 раз, NOx остается на том же уровне, что и в дизеле, но в газодизеле больше выбросов CnHn и альдегидов.

Необходимость быстрого перехода на газовые альтернативные топлива, связана с переоборудованием топливной аппаратуры существующих транспортных средств (ТС), которая дает возможность работать на двух видах топлива — бензине и газе (в зависимости от их наличия). Но при этом ухудшаются энергетические показатели ТС на 15-20%. Для сокращения таких расходов необходимо изготавливать ДВС, предназначенные только для газового топлива.

Во многих странах мира (США, Канада, Новая Зеландия, Аргентина, Нидерланды, Франция, Китай и др.) перевод ТС на работу на газовом топливе поднят до ранга государственной политики как путь к экологизации автотранспорта. Для этого разработаны и внедряются нормативно-законодательные базы: ценовая, налоговая, тарифная, кредитная. Такая политика дает ощутимые результаты. Так, в Нидерландах 50 %, в Италии — более 20%, в Австрии — 95 %, в Дании — 87 % автобусного парка работает на газовом топливе. США планируют в 2010 году довести использование природного газа на ТС до 57 %, а пропан-бутановой смеси — до 31 %.

Генераторный газ или синтез-газ (ГГ). Его получают на борту транспортного средства в реакторе (генераторе) в результате преобразования в газовое состояние твердого топлива: древесного угля, каменного угля, торфа, древесины и др. Состоит из 50 % водорода и 50 % оксида углерода. Отличительной особенностью его является то, что его получают из возобновляемых источников энергии, а для его хранения на борту ТС требуются значительно меньшие емкости, что значительно увеличивает грузоподъемность этого ТС. Для продуцирования ГГ на борту ТС привлекается энергия системы охлаждения, которая в обычном ТС рассеивается в окружающую среду, то есть уменьшается тепловое загрязнение атмосферы и частично утилизируется теплота сгорания.

По сравнению с природным газом ГГ сгорает медленнее и имеет более низкую теплоту сгорания 16,8…21,0 мДж/кг. Его октановое число составляет 90-95 единиц, т.е. работа на нем связана с крупнейшими потерями технико-экономических показателей ДВС.

Водород — наиболее экологически чистое топливо с неограниченными запасами в природе. Н2 входит в состав 90% компонентов, имеющихся в окружающей среде, и более, чем в треть компонентов на поверхности земли. Его основные недостатки в качестве топлива при применении на ТС: высокая энергия, которая нужна для его сжатия, и очень низкая удельная энергоемкость. Есть проблемы и с хранением его на борту автомобиля, особенно в криогенных баках, но главная проблема — высокая стоимость его получения.

Более перспективным является применение водорода на ТС в виде топливных элементов, особенно с применением протонных обменных мембран (Proton exchange membrane). Первые автомобили с топливными элементами уже продемонстрировали фирмы Toyota, Honda, Volkswagen, BMW, Nissan, Hyundai, но для наладки их промышленного производства требуется время.

Биогаз — сравнительно новое, перспективное, экологически чистое и экономически выгодное моторное топливо для транспортных установок. По данным шведских и швейцарских ученых, биогаз на 75% чище дизельного топлива и на 50 % чище бензина.

Перед применением в ДВС биогаз лучше подвергать обогащению до уровня метана 95%, очистке, сушке и компримировать. Энергетический эквивалент биогаза составляет 9-10 (кВт•ч/м3). Физико-химические и экологические свойства обогащенного и очищенного биогаза и природного газа практически идентичны, поэтому для них может применяться одна и та топливная аппаратура. Есть только одно отличие между природным газом и биогазом: при сгорании последнего в атмосферу выбрасывается такое же количество СО2, которое было из него удалено при переработке. Еще биогаз считается абсолютно сбалансированным биологическим топливом.

Читайте также:  Автомобиль не подлежит регистрационным действиям

Согласно европейским планам, биогаз будет использоваться прежде всего на автотранспорте, который обслуживает сельские и пригородные районы. Кстати, в Западной Европе биогазом уже отапливается не менее половины птицеферм, причем сырьем для отопительных установок являются обычные отходы тех же птицеферм. Благодаря биогазу потребности западноевропейского животноводства в топливе за последние десять лет сократились более чем на треть.

Лидером по использованию биогаза является Китай, который еще в 70-е годы XX в. совершил «большой биогазовый скачок», в результате которого более 60% всего автобусного парка страны, в том числе в сельской местности, сейчас работает на биогазе. Производство биогазовых двигателей в Китае к концу 80-х годов XX в. было засекречено. Сейчас Китай экспортирует их более чем в 20 стран мира.

Ученые подсчитали, что только в мировом сельском хозяйстве накапливается столько отходов, что их энергопотенциал может дважды покрыть общемировой спрос на энергию.

Этанол — одно из наиболее практичных альтернативных топлив. Чистый этанол или смеси этанола и бензина могут применяться в ДВС, предназначенных для работы на бензинах, например Chevrolet Suburban/Tahoe, GMC Wicon и др. В США сейчас объем потребления этанола и бензиновой смеси составляет до 10 % от общего объема использования бензина.

Главные преимущества топлива на базе этанола: во-первых, при сгорании образуется меньше токсичных веществ, во-вторых, при сгорании снижается содержание озона в воздухе. Недостатками этанола в качестве моторного топлива является его низкая энергоемкость, более высокая стоимость по сравнению с бензином и меньшая продолжительность пробега на одной заправке.

Наконец, рапсовое масло. Среди стран Европы рапсу уделяют наибольшее внимание Германия, Франция, Бельгия, Италия, Польша. При сгорании топлива из рапсового масла выхлопные газы содержат на 20-25% меньше вредных веществ, значительно меньше серы, а круговорот СО2 значительно уменьшает угрозу парникового эффекта.

Свойства МЭСМ (метиловые эфиры соевого масла) отличаются от аналогичных свойств дизельного топлива (меньшее значение Hu, большие плотность, коэффициент поверхностного натяжения и проч.). Поэтому для эффективного использования МЭСМ в качестве биотоплива необходимо изменить некоторые конструктивные и регулировочные параметры дизеля.

Л.Б. Ларионов, П.А. Болоев, Н.В. Степанов
Материалы IV международной научно-практической конференции
КЛИМАТ, ЭКОЛОГИЯ, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ЕВРАЗИИ

Источник

Автомобили на альтернативном топливе

Содержание:

Вокруг автомобилей на альтернативном топливе немало легенд. Так, рассказывают, что один харьковский изобретатель построил автомобиль, который заправлялся водой, и при этом прекрасно ездил. Или, что один французский изобретатель изобрёл двигатель, который работал почти без топлива, расходуя лишь небольшие количества металла в качестве катализатора, но злые нефтяные магнаты, которым изобретение грозило разорением, наняли для его устранения киллеров, а все материалы разработок таинственным образом исчезли.

Но даже если обратиться к более проверенным и массовым попыткам перевода автомобилей на альтернативное топливо, то и здесь можно насчитать очень большое число самых разнообразных вариантов.

С другой стороны, альтернативные бензиновым и вообще автомобилям с ДВС автомобили появились ещё очень давно. Более того, эти «альтернативные» автомобили появились раньше и были исторически первыми. Это были автомобили, во-первых, автомобили с паровым двигателем, а во-вторых, электромобили.

Что же остаётся ещё? Оказывается, можно придумать ещё немало вариантов.

Вот, например, автомобиль, придуманный одним французским изобретателем, который работает на воздухе:

А в солнечной Австралии уже который год подряд проходят гонки на автомобилях с солнечными батареями. Машины, подобные этой, соревнуются в гонке по пустыне через всю Австралию и иногда им удаётся развить скорость свыше 100 км/час.

↑ Автомобили с паровым двигателем

Автомобили с паровым двигателем появились в 19 веке, и, к моменту, когда начали выпускаться автомобили, работающие на бензине, они уже были рапространены. Вот такой автомобиль образца 1884 г. был недавно выставлен на аукцион, и, что интересно, до сих пор находится во вполне рабочем состоянии!

Но на самом деле первые паровые автомобили появились ещё намного раньше! Считается, что первый паровой автомобиль был построен ещё в 1769 г. французом по фамилии Кюньо (более, чем за 100 лет до первых автомобилей с ДВС, которые пявились только в 80-е годы 19 в.). Вот как выглядел этот автомобиль (кстати, он до сих пор хранится во французском музее):

Первый автомобиль, так называемая малая телега Кюньо, развивал на дороге скорость 4,5 км/ч, но только в течение 12 мин, поскольку на большее не хватало ни воды, ни пара. Необходимо было наполнить котел водой и вновь разжечь под ним костер, так как у первого автомобиля отсутствовала даже топка. Несмотря на свои недостатки, телега так понравилась военному министру, что он приказал тотчас же приступить к постройке улучшенного и увеличенного экземпляра, который можно было бы изготовлять в больших количествах для использования в войсках для транспортировки пушек. Кюньо построил новый, больший по размерам экзмепляр, котёл в котором уже имел собственную топку. Однако во время демонстрации у машины заклинило механизм управления, и машина, поехав не в ту сторону, врезалась в кирпичную стену, развалив её, а паровой котёл вдобавок взорвался.

В 19 в. паровые автомобили получают распространение.

Паровые омнибусы стали использоваться для перевозки пассажиров на большие расстояния. Но несмотря на все усовершенствования, паровые автомобили до конца 19 в. оставались весьма неудобными для эксплуатации.

Однако, с постепенным совершенствованием двигателей внутреннего сгорания и автомобилей, которые их использовали, паровые автомобили были постепенно вытеснены. Они оказались сложнее, дороже и менее экономичными. К началу 1920-х годов паровые автомобили практически полностью проиграли соревнование.

В 50-е в СССР задумались над проблемой обеспечения транспортом районов, в которых в то время существовали некоторые трудности с доставкой жидкого топлива. Был разработан паровой грузовик НАМИ-012, который развивал скорость 45 км в час, брал в кузов 6 тонн груза и имел запас хода до 80 км на одной заправке, а позже и полноприводный паровой тягач НАМИ-018, который использовался для вывоза брёвен на лесозаготовках. Эти грузовики могли запросто работать на дровах, угле или торфе.

↑ Электромобили

В самом конце 19 в. вот этот электромобиль установил рекорд скорости для автомобилей, впервые превысив рубеж 100 км/час.

До сегодняшнего момента электромобили выпускались и использовались то тут, то там, периодически возникали разговоры об их преимуществах и необходимости внедрения, однако проблемы, присущие электромобилям, в полной мере так и не решены до сих пор.

Несмотря на это, многие автопроизводители полны энтузиазма в отношении того, что в самое ближайшее время мы станем свидетелями бума в распространении электромобилей. Практически все известные компании, такие, как «Дженерал Моторс», «Тойота», «Рено», «Опель» и т. д. и т. п., внесли в свои планы на ближайшие годы развёртывание или расширение серийного производства электромобилей.

Кроме того, многие из них планируют существенно расширить производство гибридных автомобилей, таких, как этот Toyota Prius:

Гибридные автомобили смогут ездить как в режиме обычного бензинового автомобиля, так и в режиме электромобиля.

↑ Автомобили на «традиционном» альтернативном топливе

Постоянно усиливающаяся проблема с ростом цен на топливо и загрязнением окружающей среды заставляет производителей активнее разрабатывать силовые установки, работающие на альтернативном топливе. Среди этих этих разработок уже выделились достаточно «традиционные» направления. Среди них:

2) «Биодизель». Ещё одна разновидность топлива из растительного сырья, возможность использования которого использовали ещё в начале 20 века. Наиболее предпочтительным сырьём для производства этого вида топлива является рапс, можно использовать также сою, хлопок и т. п.

3) Природный газ. В общем-то, этот вид топлива уже давно используется в качестве «альтернативного» и в настоящее время газ является самым популярным альтернативным топливом. Газ дешевле и запасов его в мире больше, машины, работающие на природном газе, меньше загрязняют окружающую среду, однако за счёт того, что для хранения газа нужны тяжёлые и прочные баллоны, для небольших автомобилей использование газа не очень выгодно.

Читайте также:  Автомобиль ока для рыбалки

Однако, есть немало проблем. Во-первых, водород очень взрывоопасен, и хранить его неудобно и дорого. Во-вторых, само получение водорода требует затрат энергии, и имеет смысл, очевидно, только в том случае, если для его получения будет использоваться «даровая» энергия ветра или Солнца, иначе никакого выигрыша с точки зрения охраны окружающей среды получено не будет. В-третьих, переоборудование автомобиля для работы на водороде приведёт к усложению и утяжелению конструкции.

↑ Водородный транспорт

↑ Водородная энергетика

За проведения подобной модернизации выступают и экологи, поскольку продукт распада водородного топлива (вода) относится к абсолютно безвредным химическим соединениям, чего не скажешь о привычных углеводах, горение которых сопровождается выделение в атмосферу целого «букета» вредных веществ. Доступность водорода, содержащегося и в воде, и воздухе, и даже в разряженном космическом пространстве, делает водородную энергетику чрезвычайно популярной с точки зрения крупного бизнеса (затраты на добычу энергоносителя практически нулевые, а прибыль можно извлекать буквально из воздуха).

В начале 21-го века серьезный бизнес открыто заявил о заинтересованности именно в водородной энергетике. Во второй половине «нулевых» США, Китай и страны ЕС инвестировали в производство водорода миллиарды долларов. Только один проект водородной электростанции «FutureGen» обошелся правительству США в 1,2 миллиарда долларов, а стоимость китайского аналога GreenGen оценивается в еще большую сумму. Кроме того, водородную энергетику развивают такие компании, как Sharp, Sanyo, Hitachi, Toyota, Panasonic, инвестирующие громадные суммы в производство бытовых энергоустановок.

↑ Водородное топливо

Одним из возможных способов использования энергии водорода является трансформация этого химического элемента в водородное топливо – сжиженную или газообразную смесь водорода и кислорода. Теплота горения подобного коктейля существенно выше теплоты окисления смеси бензина (природного газа) и воздуха. Кроме того, смешанный в определенных пропорциях водород и кислород детонирует в камере сгорания не хуже бензиновых паров. Распространение водородного топлива пока еще сдерживает высокая себестоимость конечного продукта и отсутствие развитой инфраструктуры (заправочные станции, заводы по производству, топливопроводы и прочее). Стоимость килограмма водородного топлива зависит от способа получения. Например:

— конверсия метана обходится в 2,5 доллара за кило топлива;

— классический электролиз воды приводит к затратам от 2 до 10 долларов за кило топлива (в зависимости от способа получения электроэнергии);

— высокотемпературная обработка угля в безвоздушном пространстве позволяет получать кило топлива по цене от 1,5 до 2 долларов.

Разумеется, при таком уровне развития технологии добычи водородного топлива оно не может конкурировать с традиционными энергоносителями. Однако современные технологии совершенствуются, что приводит к снижению себестоимости альтернативного горючего, а традиционные нефтепродукты только дорожают. Поэтому в ближайшем будущем либо бензин приблизится к цене водородного топлива, либо альтернативное горючее подешевеет до цены нефтепродуктов – в любом случае в выигрыше окажутся производители альтернативных энергоносителей.

↑ Водородные автомобили

Гиганты автомобильной индустрии очень быстро отреагировали на перспективы трансформации энергоносителей. Попытки разработки «водородного» транспортного средства увенчались успехом еще в прошлом веке, а в первом десятилетии века нынешнего появились уже серийные образцы «водородных» автомобилей. По оценкам немецких футурологов из группы к середине 21 века доля привычных, бензиновых двигателей не превысит одной четверти, остальные агрегаты будут потреблять альтернативное топливо.

На сегодняшний день мировые автопроизводители могут предложить заинтересованным покупателям и «водородную» и «гибридную» (традиционный бензин плюс водород) схему силового агрегата. Лидирующие позиции в этом сегменте рынка занимают концерны Daimler, Honda, и симбиоз китайского Shanghai и немецкого VW. Именно эти производители предлагают автолюбителям готовые решения: BMW Hydrogen 7, Honda FCX, Mercedes F-Cell. Рассмотрим эти и другие решения подробнее.

1. Honda FCX – полноценный «водородный» автомобиль, развивающий скорость до 160 км/час и способный проехать более 500 километров на одной заправке. Емкость бака Honda FCX – более 5 килограмм сжиженного водорода. На сегодня обладателями этого технического чуда являются 200 счастливчиков, а готовность приобрести такой автомобиль выразили около 50 тысяч автолюбителей.

Силовыми агрегатами Honda FCX являются 3 электродвигателя, один вращает вал передней колесной пары, два других вмонтированы в задние колеса. Мощность «переднего» двигателя – 80 кВт. Мощность «задних» агрегатов – по 25 кВт каждый. Двигатели Honda FCX не испытывают проблем с пуском даже при чрезвычайно низких температурах (-30 по Цельсию).

2. Mercedes F-Cell является автомобилем из серии «B-class», оснащенным особым агрегатом, который разрабатывался в рамках проекта HYGENIUS. На сегодняшний день проект F-Cell проходит традиционные тесты, аналогичные испытаниям в полевых условиях «бензиновых» моделей. Инженеры концерна Mercedes заявили о решении проблемы «холодного пуска» двигателя и возможном завершении работ по оптимизации функционирования управления электродвигателем в скоростном режиме.

Mercedes F-Cell образца 2010 года оснащен электродвигателем F 600, мощность которого увеличилась до 115 лошадиных сил, а крутящий момент приближается к отметке 350 Нм. Кроме того, инженеры Mercedes добились 16-процентного сокращения потребления топлива по сравнению с моделями 2005 года. Теперь Mercedes F-Cell способен преодолеть более 400 километров всего на одной заправке «водородного» бака. Расходы на заправку «полного» бака не превышают стоимости 12 литров стандартного дизельного топлива. Автомобиль Mercedes F-Cell пока еще не поступил в продажу. Концерн Mercedes-Benz эксплуатирует модель F-Cell в рекламных целях, подогревая интерес к другим разработкам компании – автобусам из серии Citaro.

3. Проект Citaro ориентирован на выпуск общественного транспорта для крупных городов. На сегодня в мире существует около 40 действующих автобусов Mercedes Citaro. Мощность электродвигателя такого автобуса не превышает 250 кВат, что позволяет транспортировать пассажиров и багаж со скоростью 80 км/час. Расход составляет 25 кило на 100 километров. В баке бака Mercedes Citaro помещается 42 килограмма водородного топлива, что позволяет этому транспортному средству проехать 167 км без дозаправки. Автобусы Mercedes Citaro можно увидеть не только в крупных городах Европы – 3 автобуса закупил Китай (для пекинского общественного транспорта), а 1 автобус «заехал» в далекую Австралию.

4. BMW Hydrogen 7 –очередной вариант стандартной «семерки» BMW, оснащенный гибридным двигателем внутреннего сгорания. В качестве топливной смеси применяется бензин или водород. Двигатель Hydrogen является итогом двадцатилетней работы инженеров компании BMW. Этот агрегат способен «разогнать» стандартный BMW 7 до 230 км/час, а до первой сотни это авто «добегает» за 9,5 секунд.

5. Аналогичный проект делает компания Mazda, решившая запустить в серию концепт RX-8 hydrogen – автомобиля с гибридным двигателем. Агрегат получил наименование Wankel и позволяет проехать до 100 километров пути на одной заправке водородным топливом или 550 км на бензине.

↑ Водородные заправочные станции. Водородные шоссе

Для представителей автомобильной индустрии ввод в эксплуатацию водородных двигателей является очередным этапом борьбы за благорасположение целевой аудитории потребителей. Практически все крупные корпорации уже имеют в своем модельном ряду «водородный» автомобиль и готовы наращивать производство подобных авто уже в ближайшем будущем. Представители энергетических компаний не разделяют подобного оптимизма. В последние десятилетия бензиновые колонки с трудом уступают место газозаправочным станциям.

Вероятно, поэтому производители водородных заправок ориентируют свою продукцию на бытовой рынок, предпочитая разрабатывать и продавать либо домашние, либо мобильные водородные заправочные станции. Подобную политику декларирует концерн Toyota, реализующий бытовую водородную установку всего за 4100 долларов США.

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector