Бразилия топливо для автомобилей

В чём плюсы и минусы биоэтанола

О том, что для двигателей автомобилей можно использовать растительное топливо, известно ещё со времён первых самоходных тележек. Но лишь в последние годы эта идея вновь стала актуальна. Виной тому неуклонно повышающиеся цены на нефть.

В последнее время в мировой прессе всё чаще публикуются сообщения об опасности и даже вредности массового перевода автомобилей на биоэтанол. Одно авторитетное мнение очень скоро оспаривается другим, не менее авторитетным. Критика настолько жёсткая, что поневоле вызывает недоумение. Как такое может быть: ведущие страны принимают энергетические стратегии, которые, если верить скептикам, совершенно бездумны и являются кратчайшим путём к масштабным экологическим и экономическим катастрофам? Где правда? Попробуем разобраться.

Противники сжигания этанола в двигателях внутреннего сгорания приводят убедительные доводы. Они не опровергают факта, что при использовании этилового спирта выхлоп автомобилей становится намного чище. Это действительно так. Главная же беда — в самом производстве этого вида топлива, когда в атмосферу выбрасываются огромные количества углекислого газа. А значит, вся экологическая эффективность использования спиртосодержащих смесей сводится на нет. И бравые лозунги о борьбе с глобальным потеплением, об изменении климата не только теряют свою актуальность, но даже смешны.

Правы они? И да и нет. Производство этанола действительно насыщает атмосферу парниковыми газами (ещё они называются GHG — от greenhouse gas) в количествах, сопоставимых с выбросами бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Но у всякой монеты есть и обратная сторона. Дело в том, что в процессе производства и сжигания 1 литра этанола из растительного сырья в атмосферу попадает ровно столько же CO₂, сколько до этого было поглощено теми же самыми растениями в результате реакции фотосинтеза. По сути производство этилового спирта есть не что иное, как «фотосинтез наоборот», с той лишь разницей, что в одном случае требуется солнечный свет, а в другом — выделяется тепло.

Получается, биоэтанол абсолютно нейтрален в качестве источника парниковых газов. Значит — лучше от него не станет, но и хуже не будет, в отличие от продуктов переработки нефти. Есть у этилового спирта и ещё одно преимущество: положительный энергетический баланс. В зависимости от вида сырья последний может колебаться от 1,24 до 8. То есть при сжигании этанола выделяется в несколько раз больше энергии, чем затрачивается при его производстве. В этом смысле «скандальное топливо» на порядок превосходит бензин или солярку. Только вообразите себе расходы на разведку, добычу, транспортировку, переработку нефти, и вы поймёте, что топливный баланс нефтяных продуктов значительно меньше единицы.

Но и без недостатков у C₂H₅OH не обходится. При сгорании 1 литра этилового спирта выделяется на 34% меньше энергии, чем при сгорании того же объёма бензина. Выходит, что если заправлять автомобиль топливом с содержанием этанола (к примеру, широко пропагандируемой смесью с бензином E85), то расход топлива неизбежно возрастёт вплоть до этих самых 34% — всё будет зависеть от концентрации спирта в каждом конкретном случае. Но с этой печальной картиной столкнутся лишь владельцы машин с двигателями, изначально рассчитанными на традиционный бензин и лишь затем адаптированными под новомодное топливо.

Нельзя забывать, что октановое число этанола равно 105. Это означает, что его можно сжигать в двигателях с куда большей степенью сжатия. Так что, в принципе, двигатели, рассчитанные исключительно на новый источник энергии, должны быть уж никак не хуже нынешних бензиновых или дизельных собратьев. И в плане экономичности, и в плане мощностных характеристик. А уж про экологию и говорить не приходится! Примерно на 80% уменьшаются выбросы углеродных соединений, а конкретно CO₂ снижаются на 30%. Но заливать в такие машины бензин категорически нельзя — детонация мигом убьёт технологичный мотор.

В этом смысле весьма пессимистично выглядят перспективы так называемых многотопливных (чаще всего битопливных) автомобилей. Они могут называться Flex Fuel, Flexifuel, BioFlex, и как угодно ещё — всё зависит от фантазии фирм-производителей. Про такие разработки мы писали уже не раз и не два. Причём если некоторые носят статус концептов, то другие — вполне себе серийные машинки. Но у всех этих автомобилей есть один противный недостаток — этанол там сжигается неэффективно, ведь степень сжатия нельзя изменить, просто нажав кнопку на панели.

Получается забавная ситуация: на бензине Flexifuel-машина едет хорошо, а на E85 (если кто забыл, это коктейль из 85% этанола и 15% бензина), , плохо, а , «жрёт» ощутимо больше. Да, биоэтанол дешевле бензина, но не намного. Зря вы думаете, что с этим топливом сэкономите сколько-нибудь значимую сумму. Может даже случиться и так, что будут одни убытки. Смотря как ездить — на одной лишь «зелёной» ориентации недалеко окажешься. Поэтому не удивляйтесь, что внедрение, казалось бы, перспективной идеи сопровождается законодательным регулированием, например в США и Бразилии.

Стоит тормознуть и поговорить подробнее, ибо в этих странах внедрение биоэтанола зашло очень далеко. Бразильцы очень не любят топливные кризисы c 1973 года. И всячески стараются их предотвратить. Так, с в стране функционирует масштабная биотопливная кампания. Не стоит поэтому удивляться, что 4,5% площади Бразилии заняты плантациями сахарного тростника, а большинство местных автомобилей можно с чистой совестью причислить к заядлым алкоголикам. За год миллион бразильских рабочих производит двадцать с лишним миллиардов (!) литров этанола.

Назвать экономику этой страны зависимой от нефти никак нельзя. Выращивая и перерабатывая сахарный тростник, Бразилия полностью обеспечивает себя топливом и электричеством. Всё это безусловно радует, но даже в бочке спирта нашлось место вездесущему дёгтю. Ради новых плантаций бразильцы вырубают леса Амазонки. Можно назвать это странной и недальновидной политикой, а если сказать прямо — то это настоящий идиотизм. Как жить без «лёгких планеты»?

Похожая ситуация складывается и в США. Президент Буш выдвинул программу «20 за 10», которая должна помочь к 2017 году снизить потребление бензина на 20%. За счёт чего? Разумеется, за счёт этанола. К озвученному сроку власти намерены увеличить его производство до 30 с лишним миллиардов литров. За последние годы инвестиции только в исследования перевалили за 12 миллиардов долларов. И это только начало.

В Америке производят этанола хоть и много, но чуть меньше, чем в Бразилии. Правда, делают его не из тростника (он в Штатах расти не хочет), а из кукурузы. Такой вариант менее эффективен, а стало быть, себестоимость американского эталона выше бразильского. Тем не менее программу активно продвигают власти многих штатов, и губернатор «кукурузного» Иллинойса, кандидат в президенты Барак Обама (Barack Obama), — не исключение. Принимаются новые требования к бензиновому топливу, которое должно содержать 10% этанола (такая пропорция безопасна для традиционных двигателей).

Достигнут ли американцы своих целей? Каково будущее всей этой затеи с биоэтанолом? Пока что всё туманно. Ясно одно — рассчитывать на тотальный переход к спиртовым двигателям нереально. Если предположить стопроцентную эффективность процесса переработки, то для того, чтобы только США перевести с нефти на этанол, нужно 75% сельскохозяйственных земель нашей планеты засеять соответствующими культурами. Грубо говоря, если даже всю Луну засадить тростником, этого окажется недостаточно.

Массовое культивирование культур для производства этанола неизбежно окажет значительное влияние на сельское хозяйство. Фермеры не дураки — раз спрос на кукурузу растёт, они будут её сеять везде, где смогут. А кто при этом подумает о миллионах голодающих жителей Земли? Поэтому многие исследователи и негодуют, утверждая, что «выращивать» биотопливо в то время, когда людям есть нечего, — низкое, подлое и вообще аморальное занятие.

Впрочем, к любой критике надо относиться со здоровой долей скептицизма. Сами по себе биотопливные программы вполне разумны и при грамотной реализации способны принести ощутимую пользу. Стоит только иметь в виду, что повсеместное внедрение этанола окажет ощутимое влияние на мировую экономику. И, разумеется, найдутся те, чьи интересы пострадают. Пример: так называемый саммит «табачных королей» 1988 года, где боссы крупнейших компаний обсуждали, как бы нейтрализовать политику ВОЗ по борьбе с курением. И есть ли гарантия, что подобные действия не предпринимают сейчас все те, кто почувствовал угрозу нефтяному бизнесу? , как ни крути, а внедрение биотоплива — это вопрос не столько научный и экономический. Здесь вступает в дело большая политика.

Источник статьи: http://www.drive.ru/technic/4efb331a00f11713001e3994.html

ЭТАНОЛ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ. ВЫТЕСНИТ ЛИ СПИРТ БЕНЗИН?

НОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЛИ НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ?

Все больший масштаб приобретает применение спирта в качестве топлива. Лидируют пока Бразилия и США. Обычно когда заходит речь об использовании этанола в ДВС главной причиной объявляют заботу об экологии. Однако и в США, и в Бразилии не забота о природе стала основным драйвером тренда. В Бразилии главная причина — деньги. Нужно было куда-то девать избыток сахарного тростника в условиях кризиса. Конечно нельзя забывать, что стоимость спирта именно в Бразилии очень низка. Примерно на 25% ниже, чем в соединенных штатах. В США главный драйвер роста — это гонка за мощностью. Оказалось, что ограничением на пути роста мощности машин стал дефицит кислорода. И спирт позволяет несколько отодвинуть это ограничение, т.к. требует меньше кислорода. Особенно это актуально для мощных моторов малого объема. Понятно, что чем меньше объем цилиндра, тем меньше туда поместится воздуха.

Оптимальное соотношение воздуха и топлива для наилучшего сгорания — стехиометрическое соотношение.
Неэтилированный бензин 14,7 : 1
Метанол (метиловый спирт) 6,5 : 1
Этанол (этиловый спирт) 9,0 : 1

Этанол (этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь, часто в просторечии просто «спирт») — одноатомный спирт с формулой C2H5O H (эмпирическая формула C2H6O), другой вариант: CH3-CH2-OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость.

ПРОЦЕНТ СОДЕРЖАНИЯ ЭТАНОЛА В АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДАХ ТОПЛИВА

Е55 %Е77 %Е1010%Е1515%Е2020%Е2525%Е3030%Е6060%Е8585%смесь 85 % этанола и 15 % бензина. Стандартное топливо для т. н. «Flex-Fuel» машин, распространённых — в основном, в Бразилии и США, и в меньшей степени — в других странах. Продаётся дешевле, чем бензин.ЕD9595%смесь 95 % этанола и 5 % топливной присадки. Компания «Scania» начала разрабатывать дизельный двигатель для автобуса, работающий на 95 % этаноле в середине 80-х годов. Создана программа испытаний городских автобусов с двигателями, работающими на 95 % этаноле — «BEST» («BioEthanol for Sustainable Transport»).

ИСТОРИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ЭТАНОЛЕ

Конкуренция между спиртом и бензином родилась не вчера. Есть легенда, что даже сухой закон в США ввели под давлением нефтяного лобби, чтобы выбить спирт как альтернативное топливо.
В подтверждение того, что еще более 100 лет назад спирт мог вытеснить бензин несколько занимательных исторических фактов:
1826 год. Американский изобретатель Сэмюэль Мори\Samuel Morey создал двигатель, работавший на спирте и скипидаре.
1876 год. Немецкий изобретатель Николас Отто создал первый в мире четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, работавший на этаноле.
1896 год. Американский изобретатель Генри Форд\Henry Ford изготовил свой первый автомобиль (носил название «Квадрицикл»\Quadricycle), двигатель которого работал на спирте. 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.
В 1906 году добавление спирта в бензин стало основой для работы общественного транспорта Парижа. Многих сразу привлекла дешевизна новинки и её уменьшенная пожароопасность. Позже этот способ начали использовать и в Германии для обычных автомобилей. Исследования показали явную выгоду нового вида топлива, так как при 1 литре полученной смеси можно было проехать 7,5 км, а вот с чистым бензином — 5,8 км.
Во время Первой Мировой войны автомобили большинства стран мира использовали этанол в качестве топлива, наряду с бензином. Во Вторую Мировую в США и Швеции бензин на треть состоял из спирта.
в 1934 г. в Европе произвели свыше 2,65 млн м3 спиртобензиновых смесей.
Некоторые думают, что этилированный бензин и есть смесь бензина с этиловым спиртом. Это не так. Этилированный бензин — это обычный бензин с добавкой тетраэтилсвинца. Добавка повышает октановое число, но пары свинца вредны для людей, поэтому такое топливо запрещено.

Для начала перечислим самые явные плюсы спирта.

ТОП 15 ПРЕИМУЩЕСТВ СПИРТА В КАЧЕСТВА ТОПЛИВА

• Разумеется начать нужно с лучшей экологичности этанола (Ethanol). Результаты испытаний автомобилей на спиртовых топливах показали, что при этом практически в два раза снижается концентрация в ОГ экологически опасных оксидов углерода, азота и несгоревших углеводородов.
  2. Переход на спирт или бензоспиртовую смесь по сравнению с другими «зелеными» альтернативами очень прост. В отличие от других типов экологического топлива под него не нужно разрабатывать специфические двигательные установки или дополнительное оборудование.
  3. Для выделения одного и того же количества энергии спирту нужно меньше кислорода, чем бензину. Стехиометрическая смесь например, кислорода и этанола 9 к 1, а не 15 к 1, как у бензина.
  4. Детонационная стойкость. Октановое число этилового спирта 113 исследовательским методом и Спирт оптимален в двигателях с большим сжатием. Добавка 5–20% этилового спирта в бензин повышает октановое число на 3–8 единиц
  5. Снижается температура внутри двигателя при езде в жару.
  6. Увеличивает ресурс современных двигателей.
  7. Низкая пожароопасность. В случае серьёзной аварии уменьшается шанс возгорания или взрыва топлива.
  8. Налоговые льготы. Все больше стран запускают программы поддержки биотоплива. Можно привести в пример Швецию, Бразилию, Францию, США, Австралию. Евросоюз принял директивы об обязательном добавлении спирта в топливо в будущем.
  9. Гораздо меньше неприятных запахов и копоти.
  10. Возможность повысить КПД двигателя.
  11. Спирт дешевле бензина с аналогичным октановым числом до полутора раз, а в ближайшем будущем спирт обещает стать еще дешевле.
  12. Добавление спирта используют для удаления воды из бензобака. Для удаления 500 миллилитров воды понадобится всего полтора литра обычного медицинского спирта
  13. Возможность использовать разные варианты спирта. От этанола до изобутанола. Виды спирта для моторов — этанол, пропанол, изопропанол, метанол, бутанол, пентанол, изопентанол, изобутанол.
  14. Дает больший крутящий момент. Что в свою очередь дает прибавку в мощности и экономичности.
  15. Моторное масло служит существенно дольше и стабильней. Увеличивается ресурс моторного масла. Благодаря чему можно проехать большее расстояние без замены масла. Почему это происходит? Во-первых, понижение температуры двигателя на 15-20°С снижает скорость деградации автомасла. В спирте или смеси спирта с бензином меньше серы, бензола и других вредных веществ. Это уменьшает число продуктов сгорания, которые помимо прочего окисляют масло. Поэтому моторное масло эффективно работает дольше, как и свечи, и двигатель, и антифриз. Уменьшенный расход двигательного масла дополнительно экономит средства автовладельца.

С положительными сторонами закончили. Выгод очень много. Если другие экологические технологии убыточны и компании при малейшем намеке на экономический кризис или падение цен на нефть сразу оказываются на краю разорения, то биоэтанол может быть выгодным. И теперь, когда вы уже точно решили выходить на демострацию за тотальный переход на спирт, потратьте еще несколько минут чтобы узнать о 10 главных минусах спирта. И возможно вы передумаете .

ТОП 10 НЕДОСТАТКОВ СПИРТА

1. Меньшая теплопродуктивность. Как и большинство видов топлива с высокой антидетонационной стойкостью он несколько менее энергоэффективен. 1 литр спирта сгорая производит меньше энергии, чем 1 л бензина.
2. Конкуренция за посевные площади с продуктами питания. Если значительно вырастут посевные площади под биоэтанол, то соответственно сократятся площади под продукты питания, что не только повысит цены на часть продуктов, но и может привести к дефициту продуктов. В долгосрочной перспективе такой способ борьбы за экологии выглядит уже наким заманчивым.
Выход этанола из некоторых культур следующий, л/т:
сахарный тростник — 70;
маниок — 180;
сладкое сорго — 86;
сладкий картофель —125;
зерновые (кукуруза) — 370;
плодовые — 160.
3. Не может быть использован в чистом виде.
4. Не эффективен при отрицательных температурах
5. Нуждаются в большем количестве моторного масла — ? Смесь спирта и бензина может расслаиваться при попадании воды.
6. Он относительно дешев только пока его производство — побочный продукт с/х культур. Как только фермеры начнут выращивать растения для производства этанола в качестве основного продукта, себестоимость может резко вырасти
7. Хотя при сгорании спирта выделяется меньше вредных веществ, при производстве самого этанола в атмосферу их попадает очень много.
8. Продажа спирта облагается акцизами.
9. Добавление 10-20% спирта в бензин приводит не к снижению, а даже к некоторому увеличению вредных выбросов.
10. Необходимы специальные условия хранения и перевозки, иначе качество спиртового бензина ухудшается.

Интересно, что в отличие от смеси бензина и этанола добавление спирта в дизельное топливо приводит к росту давления (Р) в ВМТ более чем на 20%. Резко увеличивается скорость нарастания давления, двигатель работает жестче. Момент на валу двигателя снижается. Иными словами, введение этанола в дизельное топливо ухудшает его технико-экономические показатели. Хотя уменьшаются вредные выбросы.
Позволим себе некоторые комментарии к недостаткам
Несмотря на то, что формально при сгорании 1л спирта выделаяется до 30 % меньше тепла в сравнении с бензином, но фактически это иногда почти полностью компенсируется возросшим КПД работы двигателя. Можно сослаться на результаты широкомасштабных исследований разных видов бензоспиртовых смесей.
Для обычных автомобилей оптимальной оказалась смесь Е30. Потребление топлива снизилось на 1 % в сравнении с бензином. Результат получен на автомобилях «Toyota Camry» и «Ford Fusion». Для «flex-fuel» автомобилей оптимальной оказалась смесь Е20. Потребление топлива снизилось на 15 % в сравнении с бензином. Результат получен на «flex-fuel» модели «Chevrolet Impala».

ПЕРСПЕКТИВЫ СПИРТА КАК БИОТОПЛИВА

Стремясь улучшить экологическую обстановку в крупных городах и не имея возможности прямо повлиять на покупателей личных автомобилей в некоторых странах пытаются перевести на спирт общественный транспорт. Так в США, странах Скандинавии и, разумеется, в Бразилии запущены автобусы на спирту.
Количественный рост транспорта на спирту в США, Южной Америке и Скандинавии на спирте на сегодняшний день ограничен в первую очередь возможностями заводов по производству спирта. В США почти все имеющиеся загружены под завязку и строятся десятки новых заводов.
Подводя итог, можно сказать, что из альтернативных топлив. которыми нам постоянно грозят единственная альтернатива — это спирт. Только он может реально в ближайшее время заменить бензин, а не занять какую-то небольшую нишу на рынке.
Для России спирт менее интересен, чем для других стран, т.к. температура среды гораздо ниже. Но в Швеции с такими же температурными особенностями тем не менее уже десятилетия эксплуатируются автобусы на этаноле. Уже несколько сот автобусов Scania работают на линиях. Благодаря им удалось сократить уровень выбросов в 10 раз.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5e1971a1027a1500ae9de655/etanol-dlia-dvigatelei-vytesnit-li-spirt-benzin-5f50a6cc50251b53039ecaf9