Этанол как топливо для автомобилей
Перейти к содержимому

Этанол как топливо для автомобилей

  • автор:

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.

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, 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), , 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.

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

Этанол как автомобильное топливо. Спирт (этанол).

Спирт изначально был популярен в качестве автомобильного горючего. В 1896 году американский изобретатель Генри Форд\Henry Ford изготовил свой первый автомобиль (носил название «Квадрицикл»\Quadricycle), двигатель которого работал на спирте. Любопытно, что Форд тогда не оценил опыт германских инженеров Карла Бенца и Вильгельма Даймлера, которые за десятилетие до этого создали автомобиль, работавший на бензиновом двигателе. В 1908 году Форд выпустил в продажу свою знаменитую «Модель Т»\Model T — первый в истории массовый автомобиль, который мог работать на бензине, этаноле и смеси обоих видов топлива. Форд прибег к использованию этанола, исходя, в том числе, и из экономических соображений: в 1906 году налоги на спирт были резко уменьшены, что сделало цену этанола сопоставимой с ценой бензина. Кроме того, Форд был фермером и считал, что «спиртовое» автомобилестроение поможет крестьянам. Успешные попытки использования спирта в качестве автомобильного горючего неоднократно предпринимали многие страны мира. Ныне подобные программы наиболее развиты в Бразилии.

Ныне в США многие АЗС предлагают топливо E85 — смесь 85% спирта и 15% бензина (в обычный бензин с 2006 года обязательно добавляется 10% этанола). Появление топливного стандарта E85 привело к созданию нового типа автомобилей — они называются «Автомобили на «Гибком» Топливе»\Flexible Fuel Vehicles (популярная аббревиатура — FFV). Внешне они ничем не отличаются от обычных. Разница заключается в наличии сенсора, который определяет долю этанола в топливе, залитом в бензобак: исходя из этой информации, бортовой компьютер изменяет режим работы двигателя. Первой компанией, создавшей подобный автомобиль, стал Chrysler (1998 год).

Достоинства: 1. E85 могут использовать многие модели автомобилей, чья цена не отличается от стоимости бензиновых аналогов., 2. В ряде случаев E85 может быть дешевле обычного бензина., 3. С экологической точки зрения спирт является практически идеальным видом топлива — он производится из возобновляемых источников и сгорает, не оставляя после себя вредных выхлопов., 4. Использование спирта позитивно отражается на состоянии подготовленного для его использования автомобиля. Этанол содержит больше кислорода, чем бензин, за счет этого сгорание происходит более «чисто». Использование топлива, обогащенного этанолом, позволяет легче завести машину в холодную погоду.

Недостатки: 1. Это горючее наносит ненамного меньший ущерб окружающей среде, по сравнению с бензином. 2. Это топливо менее калорийно, чем бензин — в результате, автомобиль требуется заправлять чаще.

Первоначальные надежды на то, что спирт сможет в краткосрочной перспективе заменить бензин, пока не сбываются. Проблем несколько: как оказалось массовое производство спирта привело к значительному подорожанию зерна (в США — кукурузы), из которой он производится. В результате, по цене E85 немногим дешевле традиционного бензина. Мощности спиртзаводов недостаточно для снабжения всех желающих, а инфраструктура «спиртовых» АЗС пока существует лишь в нескольких штатах страны, в основном — сельскохозяйственных. Администрация Энергетической Информации США\Energy Information Administration в конце 2007 года пришла к выводу, что попытки производства спирта из древесного сырья и пищевых отходов пока коммерчески малоприбыльны. Однако по прогнозу Агентства, объемы производства спирта в США вырастут с 5.6 млрд. галлонов (1 галлон — 3.78 литра) в 2006 году и 6.8 млрд. — в 2007-м до 24.3 млрд. галлонов в 2030 году (в результате, на долю этанола придется 16% автомобильного горючего, которое в 2030 году используют американцы).

Исследование Министерства Сельского Хозяйства США\Department of Agriculture показало, что этанол имеет позитивный энергетический баланс. Это означает, что при его производстве требуется на 67% меньше энергии, чем получается при его использовании. С другой стороны, Корнельский Университет\Cornell University и Университет Беркли\University of California-Berkeley пришли к выводу, что для производства экологически чистого автомобильного топлива требуется больше энергии, чем можно получить в результате его использования. К примеру, производство этилового спирта из кукурузы требует на 27% больше энергии, чем вырабатывается при сжигании спирта в автомобильном двигателе (при подсчете учитывались затраты энергии на сельскохозяйственные работы, производство удобрений и пестицидов, транспортировку, переработку и пр.). Производство спирта из древесины еще более убыточно — минус 57%.

Источник: Washington Profile

Бензин и этанол: вся правда

Дата публикации: 19 апреля 2017 Смешивать бензин с этанолом начали в Европе в начале ХХ века. По мнению топливных экспертов, добавление биоэталона обогащает бензин кислородом, снижает его канцерогенные качества и уменьшает уровень выбросов окиси углерода. Как обстоят дела сегодня?

Немного истории

В 2005 г. в Европе в бензин добавляли 2 % этанолового спирта, а в 2010 – уже 5 %. К 2020 г. количество этанола планируют увеличить до 10 %. К тому времени в Евросоюзе должна быть инфраструктура, которая бы полностью покрывала потребность заправки и поставки бензина для неадаптированных транспортных средств. Таковыми являются автомобили, выпущенные ранее 2008 г., на которых ездят многие владельцы топливных карт АЗС «Газпромнефть» и в целом россияне. Эксперты утверждают, что авто из этой группы будут нормально работать, при условии наличия в бензине не более 5-7 % этанола. Экспериментировать же с более крупными концентрациями не стоит.

В чем риск?

  • Биоэтанол должен содержать не более 0,2 % воды, иначе будет перерасход топлива, детонация, а самые большие проблемы начнутся зимой.
  • Будучи окислителем и растворителем, этанол может повредить пластмассовые детали.
  • В таких случаях сервисы зачастую отказываются предоставлять комплектующие на замену по гарантии.
  • Зимой для прогрева ТС нужно больше времени, а карбюраторные авто вообще нуждаются в точной настройке карбюратора.
  • Владельцы корпоративных карт «Газпромнефть» не испытывают сложностей с покупкой бензина, чего не скажешь о тех, кто ездит на этаноловом аналоге: такие АЗС есть не везде.
  • Такое топливо стоит дешевле ввиду более низкой себестоимости этанола.
  • В нем меньше бензола, серы и других опасных для авто веществ. Поэтому теоретически мотор, моторное масло и свечи служат дольше, выхлоп становится экологичным.
  • Этанол с низкой теплопроводностью и высоким октановым числом сгорает более эффективно. Мотор работает стабильно, без перегрева, как и другие элементы.
  • За счет высокого октанового числа этанола (113) он подходит для моторов всех степеней сжатия топливной смеси, которые работают на бензине марок 76, 80, 92, 95 и 98. С его помощью у профессионалов удается повысить мощность КПД, а с ними и экономичность.

Чем хорош бензин с добавлением спирта

А напоследок еще один факт. При серьезных ДТП этанол менее подвержен взрыву. Применять или нет такое топливо, единого ответа нет. Решение остается за каждым водителем.

Этанол как топливо для автомобиля

1

Рост цен на топливо на мировом рынке заставляет задумываться над поиском новых альтернативных видов, или же вспоминанием давно забытых старых. Один из таких видов топлива – этанол.

Еще «Квадроцикл» Генри Форда в 1896 использовал в качестве топлива спирты.

Что такое этанол?

Этанол – бесцветный одноатомный спирт. Производится из растительного сырья. Структура этанола позволяет его смешивать с рядом жидкостей:

  • Глицерин;
  • Бензин;
  • Спирт;
  • Вода;
  • Эфиры и т.д.

При сгорании этанола пламя бесцветное. Его добавляют в 92 бензин (10%) и в результате получается 95.

Как делают этанол?

Этанол производят из сельскохозяйственных растений: сахарных и крахмальных. К примеру, в Бразилии используют для этих целей сахарный тростник, в Америке — кукурузу.

Технологический процесс изготовления подобен производству спирта. Растения превращают в сахар, далее происходит сбраживание. Получившуюся брагу перегоняют и очищают. В результате получают не чистый этанол (в нем содержится вода). С помощью специального оборудования вода с этанола убирается и его уже можно добавлять в бензин: с его помощью октановое число бензина возрастает.

2

Положительные и отрицательные стороны использования этанола

Этанол получил широкое распространение в Бразилии, меньшее в Америке. Последняя не имеет возможности выращивать сахарный тростник, который наиболее выгодно перерабатывать в данный вид топлива. 1/2 Бразильских автомобилистов имеет возможность заправлять свои машины этанолом, а 1/3 делает это.

Использование данного биотоплива имеет ряд достоинств:

  • Экологичность. При сгорании этанол не выделяет дым, что уменьшает губительное воздействие на окружающую среду.
  • Из-за отсутствия веществ, содержимых в нефтепродуктах, двигатель и топливная система не загрязняется (нет сажи, гари).
  • Стоимость. Если правильно наладить производство этанола, он будет на порядок дешевле бензина. Цена в основном зависит от способности региона выбранного для производства экономически выгодно выращивать сырье.
  • Высокая пожаробезопасность вещества.
  • Для изготовления этанола используют растительные компоненты, которые можно выращивать в нужных количествах, не извлекая ископаемые из недр земли.

Польза от использования данного альтернативного вида топлива достаточно большая, но большие нефтеперерабатывающие предприятия не заинтересованы в переходе на экологические виды топлива. Они наладили серьезный бизнес и не готовы терять деньги.

3

Помимо ряда положительных достоинств этанола, он имеет ряд недостатков:

  • Мало автомобилей способно работать на топливе, в котором большая концентрация этанола. Топливную систему и мотор нужно перерабатывать.
  • Большой расход. Этанол более воспламеняем, нежели бензин и поэтому сгорает быстрее.
  • Отсутствие АЗС, на которых можно заправиться биотопливом. В странах бывшего СНГ движение в сторону перехода на биологические виды топлива практически нет.

Что даст переход на этанол?

Переход на биологические виды топлива требует больших материальных вложений: нужно наладить выращивание сырья, перерабатывающую отрасль и модернизировать существующие АЗС. Но преодоление ряда трудностей отрывает следующие перспективы:

  • Полная независимость от «нефтяного рабства».
  • Увеличения количества рабочих мест.
  • Уменьшение нагрузки на окружающую среду.

Не стоит верить, что переход на биотопливо невозможен. Бразилия доказала, что это вполне реально. На этанол перешла бы и Америка, но у нее пока не хватает для этого необходимых ресурсов.

Следующие:

  • Какой велокомпьютер выбрать
  • SAMSUNG T815 Galaxy Tab S2 9.7″ 32Gb (LTE) — новый флагман линейки планшетов
  • Аксессуары для планшетов
  • Виды и назначение автомобильных прицепов
  • Сетка заградительная: виды, особенности, сфера применения

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *