Экологически чистое топливо для автомобилей это

7 экологичных видов топлива для автомобилей

Многие годы исследователи бьются над поиском альтернативы бензину как основному типа топлива для автотранспорта. Экологические и ресурсные причины нет смысла перечислять — о токсичности выхлопных газов не говорит только ленивый. Решение проблемы ученые находят в самых, порой, необычных видах топлива. Recycle выбрал наиболее интересные идеи, бросающие вызов топливной гегемонии бензина.

Биодизель на растительных маслах

Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.

Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.

Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г. доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.

Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.

Сжатый воздух

Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями. Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха. Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.

Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.

К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.

Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.

Продукты жизнедеятельности

До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании. На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco. Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.

Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.

При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.

Солнечные батареи

Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).

В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км. Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км. В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.

Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.

Биодизель на кулинарных отходах

В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.

Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.

По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.

До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.

Жидкий водород

Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.

Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.

Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду. Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S. В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.

Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.

Зеленые водоросли

Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.

Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.

Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.

В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.

Источник статьи: http://recyclemag.ru/article/7-eco-vidov-topliva-dlja-avtomobilej

Экологически чистые виды топлива

Проблематика использования современных энергоносителей часто основывается на низкой эффективности топлива и большого объема выбросов в конце жизненного цикла. Человечество продолжает оставаться на массовых источниках потребления, принимая во внимание еще один критерий – экономичность. Вместе с этим существующие виды энергоносителей совершенствуются, снижается вредное воздействие на окружающую среду после их использования. Именно поэтому экологически чистое топливо — это прежде всего сырье, имеющее минимальное количество посторонних веществ и присадок. В процессе использования, например, при сгорании, должно использоваться не менее 95 процентов активного состава.

Биотопливо, достоинства и недостатки

Исходным сырьем для получения этого типа энергоносителя является животная или растительная среда, промышленные отходы, продукты жизнедеятельности человека. Активная переработка начинается до того, как биомасса попадет в природный ареал, что уже позволяет делать вывод о снижении негативного влияния на окружающую среду.

Из поступающего на заводы биотоплива сырья получают этанол. Как альтернативный вид этот вид энергоресурса известен достаточно давно. При этом в настоящее время биоэтанол забыт ввиду начала массовой добычи «черного золота» и последующей переработки и получения нефтепродуктов. С фиксацией роста выбросов углекислого газа в атмосферу снова стали возвращаться существующие виды биотоплива. Для перехода на массовое производство необходимо оценить в полном объеме все преимущества и недостатки биологического топлива.

• Мобильность. Перерабатывающие мощности можно развернуть вне зависимости от региональной принадлежности;
• Снижение эксплуатационной стоимости двигателей;
• Жидкое биотопливо, в отличие от бензина, является возобновляемым источником энергии;
• При использовании сокращается выброс углекислого газа, снижается действие парникового эффекта;
• В регионах, занятых выращиванием культурной растительности для производства альтернативных энергоресурсов, будет происходить активное поглощение оксида углерода.

Кроме положительных свойств, жидкое биотопливо имеет некоторые минусы:

• Ограничивается региональная пригодность;
• Используется большое количество воды;
• Существует возможность повреждения экологической системы региона, где производится биотопливо для автомобилей;
• Климатические ограничения.

Твердое биотопливо

Самый распространённый вид альтернативной энергии. Основная технология, по которой производится твердое биотопливо, — термохимический катализ. Различают агрегатные состояния энергоресурсов. Первичное применяется в необработанном виде на генерацию электричества или отопление. Сюда относятся каменный уголь и древесина. Вторичное состояние биотоплива как альтернативного источника энергии – видоизмененное под влиянием технологических процессов. Результат производства используется в промышленности, для поддержания работоспособности агрегатов, машин.

Древесина

Применяется в качестве первичного источника энергии. В регионе, где задействована древесина как экологический вид топлива, создается возможность для развития экономики, повышение энергетической безопасности района. Особенно актуально стоит вопрос для регионов, не обладающих достаточными запасами газа и нефти. Основные преимущества биотоплива состоят в прямой экономической выгоде, расширению сферы применения, отсутствию неактивности.

В каком виде используется:

Болотный и лесной торф

Представляет собой чистое топливо, которое может использоваться в первичном агрегатном состоянии. Свежий торф для топки не походит ввиду высокой влажности и наличия большого количества посторонних примесей. Чаще для нужд энергетики забирается верховой и переходный материал ввиду того, что эти виды дают минимальное количество отходов в процессе сгорания. Для загрузки промышленных и бытовых печей болотный и лесной топливный торф перерабатывают на специальных производствах. Получаются следующие виды экологически чистого топлива:

• Торфяная крошка. Добывается фрезерным способом, затем просушивается. Используется редко, закладка малыми объемами;
• Полубрикеты. Самый дешевый вид топлива. Требует установки дополнительных фильтрующих элементов в печи и бережного отношения при транспортировке;
• Брикеты. На производстве смешиваются с другими материалами для усиления практических свойств;
• Пеллеты. Гранулированные изделия.

Преимущества и недостатки биотоплива:

1. Плюсы: подходит для всех типов котлов, быстро разгорается, держит температуру до 10 часов, КПД выше, чем у дров и угля, компактно в хранении.
2. Легко воспламеняется, большое количеств золы, неприятный запах, активно впитывает влагу.

Топливо из сельскохозяйственных отходов

Побочные продукты животноводства, культурных растений, багасса и другие материалы могут активно использоваться во вторичном производстве. Использование биотоплива, полученного из отходов сельского хозяйства, имеет ярко выраженную региональную принадлежность. На практике такие продукты могут сжигаться в первичном состоянии в локации предприятия или использоваться в качестве сырья для получения экологических энергоресурсов.

При применении различных способов получения биотоплива получаются следующие виды материалов:

• Жидкие – биодизель и биоэтанол (на основе растительных видов сырья);
• В твердом виде. При производстве биотоплива используют кукурузу, семена подсолнечника, навоз и помет;
• Газообразное.

Биотопливо животного происхождения

Получать энергоресурсы можно не только из растительного сырья. С использованием специальных реакторов можно получать экологически чистое топлива, примером которого можно считать биотопливо (дизель). Технология производства сводится к предварительной обработке жирового сырья, понижении кислотного числа. Конечными продуктами являются дистиллированный спирт, глицерин и керосин.

Жидкое биотопливо

Этот вид энергии приобретает популярность благодаря возможности использования в двигателях внутреннего сгорания. Это безопасный и экологически чистый источник питания для автомобилей и различной техники, в результате использования которого выделяется минимальное количество вредных остаточных продуктов. В такой концепции снижается вредное влияние на окружающую среду и внутренние детали мотора.

Классификация энергоресурсов выглядит следующим образом:

Применение жидких материалов известно в домашних каминах, печах. Образует минимальное количество серы и сажи при сгорании.

Биоэтанол из растительных культур

Лидирует в списке альтернативных источников питания, применяемых для обеспечения потребностей подвижных машин и механизмов. Примером использования является смешанный с бензином биоэтанол. Для получения используется растительное сырье, — культурные растения. Технология производства основывается на спиртовом брожении на сахаре из таких видов сырья как кукуруза, тростник, свекла, некоторые зерновые, содержащие целлюлозу.

Биобутанол для заправки автомобилей

Положительная практика использования четырехуглеродного спирта, получаемого при ферментации растительного сырья, основывается на минимальном количестве выбросов. Существуют аналоги, вырабатываемые из нефти. Известно применение в крупной промышленности в замкнутом цикле производства. В настоящее время происходит улучшение технологии с целью формирования перспективы получения виду дороговизны бензина на рынке.

В сравнении с этанолом обладает следующими достоинствами:

• Обладает высоким энергоресурсом;
• Смешивается с бензином для получения обогащенной топливной смеси;
• Химически устойчив;
• Более экологическое топливо;
• Характеризуется подтвержденными значениями сниженных CO и NOx.

Диметиловый эфир c 2 h 6 o

Производится из биомассы (угля или природного газа), в том числе из отходов целлюлозно-бумажных предприятий. Сжижение вещества происходит уже на низких давлениях. Первой из стран, взявшей на вооружение диметиловый эфир как биотопливный материал, стал Китай. Применение на практике ввиду чистоты продукта не требует установки фильтрующих систем. Для повышения эффективности сжигания необходимо некоторое перестроение оборудования и системы зажигания моторов. Вслед за Китаем концепция внедрения альтернативного источника энергоресурсов принята Московским департаментом транспорта. Сегодня использование биотопливного сырья возможно на таких автомобилях как Volvo, KAMAZ и Nissan .

Биометанол из одноклеточных водорослей

По составу и свойствам является аналогом обычного метанола. Применение материала достаточно широко развито в промышленности. Используется в качестве сырья для изготовления веществ группы формальдегидов, кислоты уксусной, растворителей.

Производство биометанола актуально вдали от газовых месторождений. Для этих целей используются целые плантации зеленых водорослей (в том числе искусственно культивируемых), которые впоследствии сбраживаются до простейшего спирта. Фитопланктон на практике обладает достаточно высокой продуктивностью. В отличие от других технологий, не задействует вода и почва, не оказывается влияние на соседствующие отрасли, например, сельское хозяйство.

Биодизель как альтернатива транспортному горючему

Истощение ископаемых природных ресурсов ставит перед современным поколением серьезную проблематику. Преимущества биодизеля как биотоплива состоит прежде всего в том, что его начинают активно получать и использовать в домашних хозяйствах. Именно так происходит в Европе, где на этом типе энергоносителя работают системы обогрева помещений, садовая техника, машины и агрегаты. Европейцы несколько десятилетий используют такой продукт для езды на автомобиле.

Газообразное биотопливо

Этанол и биодизель относятся к группе жидких энергетических веществ. Не менее интересны с точки зрения вытеснения привычных и неэффективных видов топлива газообразные вещества, полученные из восполняемых ресурсов. В группу данного агрегатного состояния входят биогаз, биоводород и метан. Способ производства аналогичен остальным технологиям, — сырьевая масса сбраживается до активного выделения более легких газов под воздействием активных бактерий. Для изготовления в частных условиях подойдет навоз, отходы мясобойного производства и даже канализационные стоки. В результате получается газ, сходный по составу с природным, но более чистый (не влечет негативных последствий для природы при сгорании). Активно используется в котельных и автомобилях.

Биогаз как замена природного газа

Биотопливо второго поколения характеризуется массовым производством из наиболее доступного сырья. Ученые полагают, что известные способы получения биотоплива уже сегодня позволяют найти выход из энергетического кризиса. Замена природного газа вполне возможна на промышленном уровне. Проблематика вопроса состоит в том, что для перехода потребуется переоснащение промышленных мощностей в международном масштабе. В частных условиях закупка специальных реакторов вполне может себя оправдать в горизонте 15-25 месяцев.

Биоводород полученный химическим методом

Альтернативная технология получения вещества, сходного по химической формуле, позволяет получить лишь аналог продукта. Между тем водородная энергетика уже занимает 6 место в мире по источнику альтернативных ресурсов. Электролиз как химический метод сегодня активно отрабатывается с целью генерации вне стационарных условий. Есть концепты автомобилей, готовых передвигаться на водороде, полученным от расщепления воды.

Солнечная энергия

Источник жизни на всей планете, активно используется в качестве резервного, а иногда и основного источника ресурсов. Генерация мощности происходит в специальных устройствах с последующим преобразованием в электрическую (через фотоэлектрические элементы) или тепловую (через коллекторы) энергию. Считается одним из самых чистых носителей, не оказывающих существенного влияния на окружающую среду.

Электрическая энергия

Особый вид материи, который используется в превалирующих секторах промышленности. На электричестве работает бытовая техника, гаджеты, освещение офисов и улиц, оборудование и агрегаты. Все больше в обиход входят электромобили. В сравнении с биоэтанолом, который используют в качестве энергоносителя, начинает отставать по стоимости производства. Экологический чистый источник ресурсов, в процессе потребления происходит только разогревание проводников, — среды для доставки электричества.

Человечество стоит на пороге перехода к более дешевым, экологически безопасным и возобновляемым источникам энергии. Концепция уже принята в развитых странах, в том числе находится в обиходе домашних хозяйств ввиду относительной легкости получения и наличия сырьевой базы.

Источник статьи: http://pobenzinu.ru/toplivo/ekologicheskoe