Яке паливо є найчистішим. Екологічні види палива

В даний час Корпорація Паливні Технології здійснює розробку всіх видів палив, у тому числі розробку та випуск високооктанового палива для гоночних двигунів. Ми проводимо вивчення нових принципів теорії горіння та здійснюємо пошук поновлюваної сировини, що важливо з екологічної точки зору.

Нашою компанією випускаються різні види гоночного палива та присадки для серійних видів бензину, що дозволяють істотно знизити шкідливі викиди в атмосферу. Наші фахівці завжди детально Вас проінформують про всі особливості того чи іншого виду палива, яке випускається нашою компанією.

ТОТЕК - це паливно-інформаційні технології, екологія та економія, корпорація створена за безпосередньою участю вченими, розробниками ракетних та космічних палив. У роботі нашої компанії задіяні найкращі науково-технічні розробки у галузі паливних технологій.

ТОТЕК - це пошук, розробка та впровадження в життя екологічно чистих видів палив та екологічно чистих виробництв даного палива, таких як сучасні паливні технології та інше. Нафта - це відходи стародавнього життя, ми можемо перетворити відходи сучасного життя на нове паливо.

Газовані напої можуть стати екологічно чистим паливом

Американські вчені створили батарею, яка працює на безалкогольних напоях у рамках проекту з розробки екологічно чистого виду палива.

Новий пристрій, який працює майже від будь-якого виду цукру, може використовуватися як портативний зарядний пристрій для мобільних телефонів. Дослідники з університету Сент-Луїс у Міссурі вважають, що їх винахід може, зрештою, замінити літій у батареях багатьох невеликих електронних приладів, включаючи комп'ютери.

Рідина, що розкладається мікроорганізмами, містить ферменти, які перетворюють паливо - в цьому випадку цукор - в електрику, залишаючи воду як головний побічний продукт.

У найближчій перспективі прогнозується підвищення ролі вугілля у паливно-енергетичному балансі країни, що з його великими запасами. Проте екологічні обмеження (особливо після ратифікації Кіотського протоколу) вимагають розробки та впровадження нових екологічно чистих вугільних технологій, що забезпечують високу повноту використання палива за максимально низького шкідливого навантаження на навколишнє середовище.

Застосування суспензійного вугільного палива є реальною можливістю заміни не лише «брудного» вугілля та малоефективних методів його спалювання у шарових топках, а й дефіцитних рідких та газоподібних видів палива.

Особливо гостро стоїть проблема у вугільних регіонах Росії, де навколо вугледобувних та вуглепереробних підприємств у гідровідвалах і відстійниках накопичується велика кількість вугілля, що видобувається, представленого у вигляді тонкодисперсних вугільних шламів. Зазначена проблема вирішується, як правило, найпримітивнішим чином. Води шахтного припливу, технологічні води збагачувальних фабрик з дрібними вугільними частинками скидаються в поверхневі відстійники, які періодично чистяться механо-гідравлічним способом, і повторно видобуті вугільні шлами або скидаються у відпрацьовані виробітки шахт, або найближчі яри і водоймища. В окремих випадках проводиться зневоднення відходів флотації та їхнє складування на вільних площах.

Переведення шламів у транспортабельне та технологічно зручне суспензійне водокутне паливо (ВУТ) дозволить отримати суттєвий економічний ефект та різко покращити екологічну обстановку у регіонах. При цьому одержуване паливо та технології його використання повинні відповідати жорстким вимогам сучасного ринку: економічна конкурентоспроможність та мінімально можлива небезпечна екологічна дія на навколишнє середовище при його отриманні та використанні.

Враховуючи, що в собівартості теплової енергії вартість паливної складової становить від 40 до 70%, зниження вартості палива або його питомої витрати є важливим фактором отримання економічного ефекту.

Водовугільне паливо (ВУТ) представляє дисперсну систему, що складається з тонкоподрібненого вугілля, води та реагенту-пластифікатора: склад ВУТ: вугілля (кл. 0-500 мкм) - 59-70%, вода - 29-40%, реагент-пластифікатор - 1 % температура займання - 450-650 ° C; температура горіння – 950-1050°С;

має всі технологічні властивості рідкого палива: транспортується в авто- і залізничних цистернах, трубопроводами, танкерах і наливних суднах, зберігається в закритих резервуарах;

зберігає свої властивості при тривалому зберіганні та транспортуванні;

вибухо- та пожежобезпечно.

Стратегічними цілями при впровадженні суспензійного вугільного палива є:

мінімізація витрат на реконструкцію існуючих систем теплоенергетики;

підвищення економічної та екологічної ефективності систем теплоенергетики та створення економічної мотивації для відмови від використання топкового мазуту, природного газу та вугілля з шаровим спалюванням;

підвищення надійності та гарантованої працездатності систем теплоенергетики;

підвищення енергобезпеки кінцевих споживачів.

З метою широкого впровадження екологічно чистого водовугільного палива, а також організації виробництва вугільних брикетів та брикетних установок було підписано угоду про співпрацю між НВЦ «Екотехніка», «Сибекотехніка» (м. Новокузнецьк) та Білівським заводом гірничошахтного обладнання (БЗГШО).

Було поставлено завдання - розробити та забезпечити на замовлення підприємств виробництво модульних установок приготування ВУТ на основі вугілля та вугільних шламів та технологічних комплексів з отримання доступної теплової та (або) електричної енергії при його спалюванні. Одночасно, з урахуванням того, що на БЗГШО вже була створена брикетна установка з виробництва брикетного палива з вугілля та вугільних шламів, вирішуються завдання організації виготовлення необхідного комплексу обладнання для комплектації модульних установок приготування ВУТ, брикетних установок та технологічних комплексів, постачання супутнього обладнання комплексів та навчання експлуатаційного персоналу.

автотранспорт екологічний забруднювач паливо

На першому етапі на заводі змонтовано та запущено в експлуатацію пілотний демонстраційний технологічний комплекс з приготування ВУТ та його спалювання.

В даний час суспензійне вугільне паливо з вугільних шламів гідровидобування готується також на дослідно-промисловій установці при котельні «Тирганська». На спільне спалювання рядового вугілля та ВУТ переведено котел КЕ-10-14С. Надлишки палива відвантажуються в котельню ВАТ «Хліб» (м. Новокузнецьк), де на ТВП переведено газомазутний котел КП-0,7. Отриманий експлуатаційний досвід роботи різних котлів на суспензійному паливі як у літню, так і в зимову пору (при температурі до - 42°С) показав високу ефективність використання нового виду рідкого палива з вугілля.

Екологічні переваги ВУТ перед іншими видами палива були високо оцінені представницькою комісією при проведенні в 2005 Першого всеросійського конкурсу російських екологічних інновацій. Проект «Екологічно чиста технологія комплексної утилізації шламів та відходів флотації вуглезбагачувальних фабрик методом спалювання суспензійного палива», представлений ЗАТ НВП «Сібекотехніка», зайняв перше місце.

Впровадження в енергетику більш ефективних та екологічно чистих технологій сьогодні є одним із пріоритетних завдань. Пов'язано це як із необхідністю всілякої економії енергоресурсів, так і із захистом навколишнього середовища - проблемою, яка ще більше загостриться у зв'язку з очікуваним скороченням подачі природного газу на електростанції Росії та зростанням споживання ними вугілля. Цим питанням були присвячені доповіді, що представлені на 5-й секції міжнародної науково-практичної конференції «Екологія енергетики-2000».

Заплановане скорочення подачі газового палива на електростанції Росії в найближчі роки змушує енергетиків розпочати широкомасштабну роботу із заміни природного газу вугіллям та іншими видами твердого палива, впровадження нових технологій, у тому числі пов'язаних з використанням відновлюваних джерел енергії. Зростання споживання вугілля на ТЕС, особливо при традиційних методах його спалювання, неминуче спричинить негативні екологічні наслідки; перехід до відновлюваних джерел енергії вимагатиме великих початкових витрат, хоча, як вважають фахівці, вони можуть досить швидко окупитися. За такої альтернативи цікаві розроблені вітчизняною наукою та технікою маловитратні методи та технології для енергетики, а також світовий досвід у цих питаннях.

Доповіді, представлені на конференції за вказаною у заголовку статті тематикою, можна розділити на дві групи:

• - присвячені технологіям отримання, підготовки до спалювання та власне спалювання палив;
• - присвячені новим джерелам енергії та методам її перетворення.

З доповідей першої групи увагу учасників секції привернув, зокрема, доповідь О.О. Євтушенко та ін. «Нова технологія використання твердого палива в енергетиці» (Новосибірський державний технічний університет, «Новосибірськ-енерго»). Авторами доповіді запропоновано та випробувано оригінальну технологію приготування та спалювання рідкого композиту, що складається із суміші вугілля та торфу. За цією технологією спеціально приготовлена ​​суспензія вугільного пилу у воді прямує в диспергатор-кавітатор, після якого змішується з водною суспензією подрібненого торфу, також попередньо обробленої диспергатор-кавітатор. В обох випадках вміст рідкої фази в суспензіях має бути не менше ніж 15% за обсягом. При необхідності отриману суміш можна також додавати нафту або мазут. Таким чином, за рахунок варіації компонентів, інтенсивності обробки кожного з них та композиції в цілому отримують екологічно чисте рідке паливо заданої якості. Воно може бути використане і як основне паливо, і як розпалювальне. Досвід спалювання композитного палива виявився дуже успішним.

У доповіді Г.М. Делягіна «Екологічно чисте паливо ЕКОВУТ - шлях різкого поліпшення екологічної ситуації в енергетиці Росії» (ГУП «Науково-виробниче об'єднання «Гідротурбопровід», Москва) запропоновано в експлуатованих нині котлах ТЕС та котелень замість природного газу використовувати водовугільне паливо, що створюється на основі вугілля, властивостями, необхідні споживачам. Паливо ЕКОВУТ - це дешеве екологічно чисте паливо, технологія виробництва якого створена в останнє десятиліття в НВО «Гідротрубопровід». У процесі виробництва цього палива, внаслідок механохімічної активації його початкових компонентів, практично повністю руйнується структура вугілля як природної гірської маси. Вугілля розпадається на окремі органічні та мінеральні компоненти з високою хімічною активністю поверхні, що утворюється при такій обробці твердого палива. Вихідна вода, що має асоційовану структуру, при виробництві ЕКОВУТУ також зазнає ряд перетворень, у результаті утворюється дисперсійне середовище, насичене іонними компонентами. Таким чином, паливо ЕКОВУТ - це високостабільне паливо, вибухо- та пожежобезпечне; при тривалому його зберіганні в ємностях-сховищах ніколи не утворюється щільного осаду.

При спалюванні ЕКОВУТУ в продуктах згоряння відсутні монооксид вуглецю, вторинні вуглеводні, сажа та канцерогенні речовини; різко скорочується утворення та викид мікронних твердих частинок, оксидів сірки та оксидів азоту. Рівень викидів оксидів азоту зазвичай не перевищує 0,08-0,1 г/МДж, що становить 50-60% від допустимого рівня. Ціна палива ЕКОВУТ істотно залежить від ціни вихідних сировинних компонентів (вугілля, води, хімреагентів). Частка вихідного вугілля (з розрахунку на 1 т у.т.) вартості палива ЕКОВУТ становить 40-60%. Підсумкова вартість (з розрахунку на 1 т у. %. За даними за 1999 р., за ціною вихідного кам'яного вугілля у споживача, що дорівнює 300 руб./т (460 руб./т у. т.), вартість палива ЕКОВУТ становитиме від 290 до 325 крб. за 1 т (480-540 руб. / Т у.т.). Технологія приготування та спалювання ЕКОВУТУ відпрацьована на ряді ТЕС Росії, в тому числі на Іркутській ТЕЦ-11, Семипалатинській ТЕЦ-2 та ін. Котел, що працює на паливі ЕКОВУТ, зданий у постійну експлуатацію.

Спалювання палива у киплячому шарі було розглянуто у низці доповідей. Досвіду спалювання вугілля та горючих відходів на експериментальному промисловому котлі УДТУ з циркулюючим киплячим шаром (ЦКС) було присвячено повідомлення співробітників Уральського державного технічного університету (УДТУ) О.П. Баскакова, С.В. Дюкіна та ін. Котел із ЦКС УДТУ тепловою потужністю 11,6 МВт розрахований на спалювання в режимі ЦКС низки видів вугілля: березівського Б-2, кузнецького Т, буланаського Г, відходів збагачення богословського вугілля. Отримані при дослідному спалюванні дані були використані для розробки проекту реконструкції котла КВТС-10. Розроблено малогабаритний котел з киплячим шаром потужністю 1 МВт, спеціально призначений для встановлення в існуючих шарових котельнях для допалювання шлаку та винесення, що виходять із топки основного котла.

Про проблеми екологічної безпеки при спалюванні низькосортних палив та утилізації горючих відходів у топках із киплячим шаром йшлося у доповіді співробітників Уральського державного технічного університету Б.В. Берга та ін. Наведено експериментальні залежності концентрації оксидів азоту в димових газах від температури киплячого шару та коефіцієнта надлишку повітря при спалюванні нерюнгрінського та кізелівського кам'яного вугілля. Встановлено, що концентрація оксидів азоту в димових газах зростає із збільшенням температури киплячого шару. У той же час присутність сірки в паливі помітно знижує вихід оксидів азоту, тому що одночасно з їх утворенням вони витрачаються на доокислення оксидів сірки:

• 2NO + 2SO2 = N2 + 2SO3;
• 2NO + SO2 = N2O + 2SO3.

Використання технології низькотемпературного киплячого шару дозволяє значною мірою вирішити проблему зниження викидів оксидів сірки в атмосферу. Для цього в киплячий шар вводять відповідні присадки (вапняк або доломіт), що зв'язують сірку в сульфат за реакціями:

CaCO3 = CaO + CO2; CaO + SO2 + 0,5O2 = СаSO4.

Були розглянуті можливості за допомогою киплячого шару придушити утворення діоксинів. Середні викиди діоксинів від теплових електростанцій, за даними авторів, становлять 2,5 нг/м3, що у 2,5 рази вище за допустимі. Однак необхідно зазначити, що за загальним обсягом викидів діоксинів теплові електростанції стоять на четвертому місці серед різних джерел (пристроїв індивідуального опалення, старих сміттєспалювальних установок та автотранспорту) і частка їх становить 0,13% (без урахування енергопідприємств, що спалюють різні відходи). На думку авторів доповіді, низький рівень вмісту діоксинів у продуктах згоряння можна отримати при одноступінчастому спалюванні палива (і відходів) у топках з киплячим шаром, але для цього необхідно забезпечити такий режим, при якому збільшився час перебування продуктів горіння в межах шару.

Нова технологія спалювання вугілля з високотемпературним попереднім підігрівом вугільного пилу, розроблена в Сибірському теплотехнічному науково-дослідному інституті (ВАТ «СібВТІ»), була представлена ​​у доповіді В.В. Білого та інших. За цією технологією досягається зниження викидів оксидів азоту з допомогою попереднього підігріву вугільного пилу до 850 град. З умов відновлювального середовища, коли азот переходить у вільний стан (N2), з наступним ступінчастим спалюванням гарячого вугільного пилу. На підставі отриманих дослідних даних спроектований дослідно-промисловий котлоагрегат на Мінусинській ТЕЦ, який повинен мати наступні показники викидів (мг/нм3): оксиди азоту - до 200, оксиди сірки - до 300, зола - до 50, тобто. укладатися і в старі, і нові норми, а також відповідати кращим міжнародним стандартам. Дослідно-промисловий котлоагрегат Мінусинської ТЕЦ призначений для відпрацювання та демонстрації цієї нової технології спалювання палива та очищення газів. При успішному його освоєнні запропонована технологія може набути широкого поширення на теплових електростанціях.

Про екологічно чисту ТЕС із каталітичним спалюванням газового палива йшлося у доповіді А.І. Поліводи та ін. (МЕІ, УТЕХ). В ЕНІН та МЕІ виконано великий обсяг науково-дослідних робіт, спрямованих на розробку екологічно чистої каталітичної теплоелектростанції (КТЕС), що забезпечує повне виключення викидів шкідливих речовин у повітряний басейн завдяки спалюванню палива у присутності каталізатора. Застосування каталізаторів дозволяє проводити безполум'яне глибоке окиснення палива при температурах реакторі в межах 600-800 град. З.

Каталітичні реактори можна поділити на два типи: перший - з фіксованим каталізатором та теплопередачею до робочого тіла за допомогою інфрачервоного випромінювання і другий - з псевдозрідженим киплячим шаром. Фіксовані каталізатори застосовують переважно для паливно-повітряних сумішей, що містять газове та пароподібне паливо. У реакторах з псевдозрідженим киплячим шаром окиснення газоподібного або рідкого палива відбувається киснем повітря у виваженій масі гранул діаметром 2-4 мм. Як матеріал гранул застосовують гамма-оксид алюмінію. В даний час ведуться дослідно-конструкторські роботи зі спорудження першої експериментальної КТЕС потужністю 2 МВт для електротеплопостачання автономного мікрорайону Куркіно в Москві. Застосування каталітичних електростанцій замість низькоефективних старих котелень дозволить значно покращити екологічну обстановку у місті.

Друга група доповідей, що відноситься до тематики «Екологічно чисті технології при використанні відновлюваних джерел енергії», охоплювала: геотермальні енергетичні технології (доповідь О.В. Бритвіна, О.А. Поварова та ін. від РАТ «ЄЕС Росії», НУЦ «Гео» МЕІ, АТ "Геотерм"); спільне скоординоване використання сонячної та геотермальної енергії (Г. Ердманн та Я. Хінріхсен – Берлінський технічний університет); використання теплових насосів для теплопостачання автономних споживачів (Г.В. Ноздренко та ін. – НДТУ, ВАТ «Новосибірськенерго»).

На даній секції конференції були зроблені доповіді та повідомлення також з низки інших питань та проблем, пов'язаних з екологією енергетики, у тому числі щодо вдосконалення енергетичних вихрових пальників (Б.В. Берг та ін. – УГТУ); охорони навколишнього середовища при транспортуванні та зберіганні твердого палива на теплових електростанціях (В.В. Демкін та В.І. Казаков - РАТ «ЄЕС Росії» та УралВТІ); способів утилізації енергії природного газу, що транспортується, без викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище (В.С. Агабабов та ін. - МЕІ, ТЕЦ-21 «Мосенерго», Мосенергопроект); оцінки ефективності технологічних природоохоронних заходів для газомазутних котлів (Л.Є. Єгоров та ін. – МЕІ); альтернативним системам зберігання природного газу в абсорбованому стані (Л.Л. Васильєв та ін. – Інститут тепломасообміну ім. Ликова); вдосконалення методів експлуатаційного контролю технічного стану обладнання турбоустановок для зниження перепалу палива та шкідливих викидів ТЕС (Є.В. Дорохов та ін. – МЕІ).

Одна з шефілдських автоконструкторських фірм розпочала розробку нової економічної та екологічно чистої паливної системи для автомобілів, що працює на водні. Представники компанії ITM Power стверджують, що після закінчення розробок водневе паливо вперше можна буде відтворювати в домашніх умовах.

За офіційною заявою компанії новий вид палива може використовуватися в транспортних засобах з бензиновим двигуном для поїздок на відстані до 25 миль. Причому для більш довгих поїздок передбачена можливість зворотного перемикання на бензиновий варіант. Перший досвідчений зразок було сконструйовано на базі Ford Focus.

Розробники компанії ITM Power кажуть, що досі єдиним фактором, що перешкоджає ширшому поширенню таких автомобілів, була вартість обладнання, що перетворює воду, платину та електрику водню.

Нині у світі є одиниці авто, що працюють на водневому паливі. Також невелика кількість автозаправних станцій, здатних обслуговувати такі машини. Крім того, існуючі зараз транспортні засоби працюють на рідкому водні, який важко зберігати. Як альтернативу доводиться використовувати готові взаємозамінні паливні елементи або електродвигуни.

Прототип компанії ITM Power на базі Ford Focus буде забезпечений паливною системою, що дозволяє спалювати водень у звичайному бензиновому двигуні.

Фахівцям з ITM Power знадобилося вісім років, щоб розробити новий відносно дешевий спосіб отримання водню. Їх запатентована станція дозаправки використовує унікальний дешевий матеріал, який дозволяє знизити потреби в платині, а витрати на його виробництво становлять приблизно 1% вартості традиційної, раніше використовуваної технології.

Нова система дозволить отримувати водень у домашніх умовах. Очікується, що у разі виробництва такої станції на конвеєрі її вартість буде рівносильна покупці звичайного котла для нагрівання води. Також передбачається, що як тільки нова технологія набуде широкого поширення, водневий еквівалент бензину коштуватиме приблизно 80 центів.

Основним елементом системи буде так званий "електролізер", який і перетворюватиме воду та електрику в чистий водень та кисень. Для того, щоб зробити виробництво повністю екологічно безпечним, пропонується отримувати електрику, використовуючи енергію вітру, припливів та відливів, сонця, а також за допомогою гідроелектростанцій.

У всьому світі як джерело енергії повсюдно продовжує використовуватися викопне паливо, яке хоч і екологічно покращується з кожним роком, забруднення від вихлопів якого залишається однією з головних екологічних проблем. Це змушує вчених та інженерів замислитися про можливість використання альтернативного палива як інші джерела енергії.

Таких розробок багато, однак у серійне використання просуваються не так багато видів екологічно чистого палива.

Тиск стисненого повітря

Пневмопривід був розроблений у Франції та Індії практично одночасно. Нині такі автомобілі виробляються серійно. Для руху використовується сила, що створюється стисненим повітрям. Такий транспортний засіб розвиває швидкість до 35 км/годину (з використанням мізерної кількості палива до 90 км/год). Витрата стисненого повітря в бензиновому еквіваленті становить близько 1 літра на 100 кілометрів.

Спиртовий двигун

Етанол або етиловий спирт - один із найпоширеніших видів альтернативного палива. У США та Бразилії близько 32 тисяч заправних станцій реалізують етилове паливо. Понад 230 млн. транспортних засобів у всьому світі використовують саме його. Речовина, що отримується під час бродіння різних культур, забезпечує достатню кількість енергії, а продукти його горіння не зазнають жодної шкоди екології.

Біодизель або енергія рослинної олії

Конструкція дизельного двигуна сама по собі ефективніша за бензиновий. А якщо його заправити його олією, то ще й екологічно чиста. Мова про спеціально перероблену олію. Отримати таке паливо можна навіть у домашніх умовах, використовуючи нескладні технологічні процеси. Така технологія має безліч плюсів: немає необхідності змінювати конструкцію двигунів на вже зібраних авто, для його виробництва використовуються відновлювані ресурси, а вихлоп абсолютно безпечний для навколишнього середовища.

Водневий двигун

На початку ХХІ століття було розроблено водневий двигун. Технологічно можна використовувати водневе паливо та у звичайному двигуні внутрішнього згоряння, але тоді потужність падає на 60 – 82%. Якщо внести необхідні зміни в системі запалення, то, навпаки, потужність тільки збільшиться на 117%, у цьому випадку збільшення виходу оксиду азоту призводить до підгоряння поршнів і клапанів, а також вступ водню в реакцію з іншими матеріалами призводить до швидкого зносу двигуна. Його вдосконалена версія в майбутньому зможе, можливо, використовувати як паливо навіть воду. Крім того, водень має сильну леткість, тому його важко зберегти в рідкому вигляді, в паливному баку BMW Hydrogen ( автомобіль на зображенні) всього за тиждень невикористання випаровується півбака водневого палива.

Електродвигун

Є тип двигуна, який взагалі не виробляє вихлопу – електричний. Технологія починає свою історію ще у ХІХ столітті. Популярність електричного двигуна сприяли трамваї і тролейбуси як міського транспорту, але у разі транспорту необхідний був постійний електричний струм як проводів. Електромобіль так і не набрав свого часу популярності, хоч і з'явився раніше, ніж автомобіль із двигуном внутрішнього згоряння. Нині електромобілі випускаються серійно, у містах обладнуються електричні заправки для них та технологія набирає популярності.

Гібридний автомобіль

Особливо популярні гібридні автомобілі з одночасним використанням електродвигуна і двигуна внутрішнього згоряння, що дозволяє приводити в рух автомобіль, як від електричного заряду, так і від звичного палива. Гібридні автомобілі, звичайно, не позбавляють атмосферу повністю від шкідливих вихлопів, але зменшують кількість газів, що відпрацювали, при цьому дозволяють у рази економити паливо і зменшувати експлуатаційні характеристики.

Автомобільний транспорт як джерело забруднення довкілля. Причини утворення токсичних компонентів у відпрацьованих газах ДВЗ

Останніми роками у зв'язку зі зростанням щільності руху автомобілів у містах різко побільшало забруднення атмосфери продуктами згоряння двигунів. Випускні гази двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) складаються в основному з нешкідливих продуктів згоряння палива – вуглекислого газу та пари води. Однак у відносно невеликій кількості в них містяться речовини, що мають токсичну та канцерогенну дію. Це окис вуглецю, вуглеводні різного хімічного складу, оксиди азоту, що утворюються переважно при високих температурі та тиску.

При горінні вуглеводневого палива відбувається утворення токсичних речовин, пов'язане з умовами горіння, складом та станом суміші. У двигунах з примусовим запаленням концентрація окису вуглецю досягає великих значень через нестачу кисню для повного окислення палива за їх роботи багатою паливом суміші.

При русі автомобілів у місті і на дорогах зі змінним ухилом і швидко мінливими швидкостями з включеною передачею і відкритою дросельною заслінкою двигунам доводиться близько 1/3 дорожнього часу працювати в режимі примусового холостого ходу. На примусовому холостому ходу двигун не віддає, а, навпаки, поглинає енергію, накопичену автомобілем. При цьому нераціонально витрачається паливо, посилене всмоктування якого призводить до найбільшого викиду токсичних газів СО та СН в атмосферу.

Автомобільні вихлопні гази – суміш приблизно 200 речовин. Вони містяться вуглеводні-не згорілі або не повністю згорілі компоненти палива, частка яких різко зростає, якщо двигун працює на малих оборотах або в момент збільшення швидкості на старті, тобто. під час заторів та біля червоного сигналу світлофора. Саме в цей момент, коли натискають на акселератор, виділяється найбільше частинок, що не згоріли: приблизно в 10 разів більше, ніж при роботі двигуна в нормальному режимі. До незгорілих газів відносять і звичайний окис вуглецю, що утворюється в тій чи іншій кількості всюди, де щось спалюють. У вихлопних газах двигуна, що працює на нормальному бензині та при нормальному режимі, міститься в середньому 2,7% оксиду вуглецю. За зниження швидкості ця частка збільшується до 3,9%, але в малому ходу-до 6,9%.

Основними експлуатаційними чинниками, які впливають рівень шкідливих викидів двигунів, є чинники, що характеризують стан деталей цилиндропоршневой групи (ЦПГ). Підвищений знос деталей ЦПГ та відхилення від їх правильної геометричної форми є причиною збільшення концентрації токсичних компонентів у відпрацьованих газах (ОГ) та картерних газах (КГ).

Базовою деталлю ЦПГ, від якої залежить працездатність та екологічність двигуна, є циліндр, тому що герметичність камери згоряння залежить від ущільнюючої здатності кільця в поєднанні з циліндром. Від технічного стану циліндрів та поршневих кілець головним чином залежить інтенсивність зростання зазорів між кільцями та канавками поршнів. Таким чином, контроль та регулювання зазору між кільцем і циліндром в процесі експлуатації є істотним резервом зниження кількості шкідливих домішок в ОГ і КГ за допомогою поліпшення умов згоряння палива та зниження кількості олії, що залишилася в надпоршневому просторі.

Токсичними викидами ДВЗ є відпрацьовані та картерні гази. З ними надходить у повітря близько 40% токсичних домішок від загального викиду. Зміст вуглеводнів у відпрацьованих газах залежить від технічного стану та регулювань двигуна і на холостому ходу коливається від 100 до 5000% і більше. При загальній невеликій кількості картерних газів, що дорівнює 2-10% відпрацьованих газів у загальному забрудненні атмосфери, частка картерних газів становить близько 10% у мало зношених двигунів і зростає до 40% при експлуатації двигуна зі зношеною циліндропоршневою групою, т.к. концентрація вуглеводнів у картерних газах у 15-10 разів вище, ніж у відпрацьованих двигунах. Кількість КГ, а також їхній хімічний склад залежать від стану деталей ЦПГ, що здійснюють ущільнення камери згоряння. Від величини зазорів між деталями ЦПГ, що труться, залежить проникнення газів з циліндра в картер і назад. При цьому збільшується частка вуглеводнів з канцерогенними властивостями через підвищений чад олії та збільшеної витрати картерних газів через замкнуту систему вентиляції картера.

До досягнення граничного зношування двигуна викиди збільшуються в середньому на 50%. На прикладі прискорених випробувань, проведених у НАМІ, встановлено, що знос двигуна збільшує викиди ОГ вуглеводнів у 10 разів. Основна маса двигунів з підвищеною димністю ОГ посідає двигуни, що пройшли капітальний ремонт.

Ступінь розущільнення камери згоряння залежить від зношування деталей ЦПГ, відхилення їх макрогеометри від правильної геометричної форми. При збільшенні нещільностей камери згоряння відбувається зростання СО та СН та зниження СО2 внаслідок погіршення умов згоряння палива. Крім зниження якості організації робочого процесу, зазори між кільцем і циліндром, а також зазори між кільцем і канавкою поршня призводять до збільшення кількості масла, що потрапило в надпоршневий простір, до збільшення відхилення від заданої динаміки тепловиділення в процесі згоряння, а, отже, - збільшення загальної маси токсичних викидів. Олія становить 30-40% твердих часток ОГ.

Базовою деталлю ЦПГ є циліндр, від якого залежить економічна та екологічна доцільність експлуатації двигуна. Зношування гільз циліндрів має виражену форму овалу, велика вісь якого розташована в площині хитання шатуна. Причиною утворення овальності циліндрів головним чином є збільшене навантаження поршнів на гільзи саме в площині хитання шатунів. На овальність циліндрів впливає також недосконалість технології збирання блоку циліндрів. Зміна макрогеометрії циліндрів (овальності та конусності) після складання двигуна також призводить до погіршення прилягання поршневих кілець до дзеркала циліндра. Відомо, що при встановленні гільз в блоки різних марок ДВЗ, овальність в циліндрах збільшується в 2-3 рази.

Дуже важливо відзначити, що характер спотворення макрогеометрії гільз циліндрів після складання та в процесі експлуатації однаковий для більшості конструкцій блоків циліндрів з мокрими гільзами. Велика вісь овалу циліндра, що утворюється при складанні, в зоні зупинки верхнього компресійного кільця у верхній мертвій точці поршня має таку ж спрямованість, як і велика вісь овалу, що утворюється при експлуатації. Такий характер деформації циліндрів пояснюється більшою деформацією блоку у місцях між розточуванням під гільзи.

Зниження овальності циліндрів сприяє зниженню інтенсивності зношування кілець і канавок поршнів, що в цілому сприяє покращенню роботи поршневих кілець та покращенню ущільнення камери згоряння. Відомо, що заміна маслознімних кілець після вироблення граничного ресурсу певною мірою відновлює середній рівень токсичності двигуна. Безперечно, якщо при заміні кілець провести регулювання овальності циліндрів до рівня граничної величини на виготовлення нових гільз, то ефект буде набагато значнішим.

Розробка нових способів змішування та розчинення та математичного опису впливу відповідних присадок та добавок у нафтовому паливі дозволить значно скоротити час на розробку нових складів альтернативних палив та передбачення їх фізико-хімічних властивостей, що дозволить довести робочий процес двигуна при використанні нових альтернативних палив.

Аналіз вітчизняної та зарубіжної літератури показав, що розвиток переходу на нові види палива проходитиме три основні етапи. На першому етапі буде використовуватися стандартне нафтове паливо, спирти, добавки водню та водневмісних палив, газове паливо та різні їх поєднання, що дозволить вирішити проблему часткової економії нафтового палива. Другий етап базуватиметься на виробництві синтетичних палив, подібних до нафтових, вироблених з вугілля, горючих сланців тощо. На цьому етапі вирішаться проблеми довгострокового постачання існуючого парку двигунів новими видами палива. На завершальному, третьому етапі буде характерний перехід до нових видів енергоносіїв та енергосилових установок (робота двигунів на водні, використання атомної енергії).

Переведення ДВС на водень і водневмісне паливо являє собою складний соціально-економічний процес, для здійснення якого буде потрібна велика перебудова ряду галузей промисловості, тому на першому етапі найбільш прийнятним варіантом є робота дизелів з добавками палив. Вкрай обмежені відомості в літературі про особливості горіння вуглеводневого палива з добавками водню та аміаку в дизелях не дозволяють однозначно відповісти на питання про вплив водневмісних палив на показники робочого процесу дизеля.

Також дуже слабко досліджено питання про застосування в дизелях синтетичного рідкого палива (СЖТ), що виробляється з вугілля. Різні літературні дані не дозволяють дати однозначну оцінку впливу СЖТ на робочий процес, у зв'язку з тим, що його фізико-хімічні властивості дуже залежать від вихідної сировини та технології переробки.

Найбільш ймовірним джерелом моторного палива можуть бути спирти, проте слід врахувати їх дуже погані моторні властивості у разі використання в дизелях. Застосовувані способи використання спиртових палив вимагають додаткового ускладнення конструкції (установка карбюраторів, свічок запалювання або другої паливної системи) або подорожчання палива (використання добавок, що підвищують цетанове число). Найбільш оптимальним у цій ситуації може бути спосіб використання розчинів етанолу або метанолу з дизельним паливом у дизелях.

Дослідження впливу різних типів альтернативних палив проводилося для кількох типів швидкохідних дизелів з різними способами сумішоутворення, тому необхідно було отримати якомога повнішу інформацію про протікання процесів паливоподачі, згоряння, сажеутворення, токсичності тощо. Тому було розроблено і впроваджено автоматизована система реєстрації та обробки інформації з урахуванням ПК. Для цього комплексу було розроблено пакет прикладних програм, що включає програму збору інформації з різних датчиків під час випробувань, програми обробки отриманих даних щодо аналізу індикаторної діаграми, результатів оптичного індикування, паливоподачі та обчислення параметрів режиму.

Для одночасної подачі циклової порції дизельного палива та газу в циліндр автором розроблена спеціальна двопаливна форсунка, яка доповнювалася окремою магістраллю, що складається зі штуцера підведення газу та каналів у корпусі форсунки та розпилювача. У каналі корпусу форсунки виконаний зворотний клапан, що притискається до сідла пружиною. У канал розпилювача запресована циліндрична вставка з гвинтовою нарізкою на поверхні, яка утворює змішувально-акумулюючу камеру, що з'єднується з під'їгольною порожниною форсунки розпилювача.

На основі розробленої форсунки була виготовлена ​​паливна система дизеля, що дозволяє подавати різні види газоподібних добавок до палива.

Найбільш ефективно проводити розгляд особливостей робочого процесу при використанні альтернативних палив, володіючи інформацією про просторовий розподіл полів концентрації сажі та температури. На сьогоднішній день існує переважно двомірне уявлення температурно-концентраційної неоднорідності в циліндрі дизеля. В результаті було поставлено завдання експериментального дослідження просторового розподілу полів температури та концентрацій сажі. У роботі використовувалося оригінальне експериментальне обладнання визначення масової концентрації сажі, засноване на оптичному індикуванні циліндрів, і програмно реалізовані методики визначення температурних полів.

Розрахункові дослідження розчинності газу (водню, аміаку та ін.) ґрунтувалися на таких припущеннях: по-перше - процес розчинення йде в змішувально-акумулюючій камері та розпилювачі форсунки; по-друге - розчинення протікає відповідно до моделі оновлення поверхні, тобто. поверхня контакту палива з газом оновлюється з частотою, яка дорівнює частоті коливання тиску палива в нагнітальному трубопроводі високого тиску.

Одним із шляхів подолання труднощів приготування сумішей дизельного палива з альтернативними є застосування третього компонента – спільного розчинника дизельного палива та спирту. Спільний розчинник повинен мати властивості дизельного палива та спирту, тобто. його молекула повинна мати як полярні властивості, так і аліфатичну складову для утворення зв'язків із вуглеводнями.

Спроби використання водню як паливо двигунів внутрішнього згоряння відомі досить давно. Так, наприклад, у двадцяті роки досліджували варіант використання водню як добавки до основного палива для двигунів внутрішнього згоряння дирижаблів, що давало змогу збільшити дальність їхнього польоту.

Використання водню як паливо для ДВС є комплексною проблемою, яка включає широке коло питань:

Можливість переведення на водень сучасних двигунів;

Вивчення робочого процесу двигунів під час роботи на водні;

Визначення оптимальних способів регулювання робочого процесу, що забезпечують мінімальну токсичність та максимальну паливну економічність;

Розробку системи паливоподачі, що забезпечує організацію ефективного робочого процесу в циліндрах ДВЗ;

· Розробку ефективних способів зберігання водню на борту транспорту;

Забезпечення екологічної ефективності застосування водню для ДВЗ;

Забезпечення можливості заправки та акумулювання водню для двигунів.

Вирішення цих питань має варіантний рівень, однак, загальний стан досліджень із цієї проблеми можна розглядати як реальну базу для практичного застосування водню. Підтвердженням цього є практичні випробування, дослідження варіантних двигунів, що працюють на водні. Так, наприклад, фірма Mazda робить ставку на водневий роторно-поршневий двигун.

Дослідження в цій галузі відрізняються широким спектром варіантів використання водню для двигунів зовнішнього та внутрішнього сумішоутворення, при використанні водню як присадку, частково заміщаючи паливо воднем, та роботи двигуна тільки на водні.

Великий перелік досліджень визначає необхідність їх систематизації та критичного аналізу. Використання водню відоме у двигунах, що працюють на традиційних паливах нафтового походження, а також у поєднанні з альтернативними паливами. Так, наприклад, зі спиртами (етиловий, метиловий) або природним газом. Можливе використання водню у поєднанні з синтетичними паливами, мазутами та іншими паливами.

Дослідження цієї області відомі як бензинових двигунів, так дизелів, і навіть інших типів двигунів. Деякі автори робіт цієї тематики вважають, що водень є неминучістю і потрібно краще підготуватися до зустрічі з цією неминучістю.

Відмінною особливістю водню є його високі енергетичні показники, унікальні кінетичні характеристики, екологічна чистота та практично необмежена сировинна база. По масової енергоємності водень перевершує традиційні вуглеводневі палива у 2,5-3 рази, спирти - у 5-6 разів, аміак - у 7 разів.

Якісний вплив на робочий процес ДВЗ водню визначається, насамперед, його властивостями. Він має більш високу дифузійну здатність, більшу швидкість згоряння, широкі межі займання. Енергія займання водню значно менше, ніж у вуглеводневих палив. Реальний робочий цикл визначає вищу ступінь досконалості робочого процесу ДВЗ, кращі показники економічності та токсичності.

Щоб пристосувати існуючі конструкції поршневих ДВЗ, бензинових та дизелів до роботи на водні, як основному паливі, необхідні певні зміни, в першу чергу – конструкції паливної системи. Відомо, що застосування зовнішнього сумішоутворення призводить до зменшення наповнення двигуна свіжим окислювачем, а значить і зниження потужності до 40%, через низьку щільність і високу леткість водню. При використанні внутрішнього сумішоутворення картина змінюється, енергоємність заряду водневого дизеля може зростати до 12%, або може бути забезпечена на рівні, що відповідає роботі дизеля на традиційному дизельному вуглеводневому паливі. Особливості організації робочого процесу водневого двигуна визначаються властивостями воднево-повітряної суміші, а саме: межами запалення, температурою та енергією займання, швидкістю поширення фронту полум'я, відстанню гасіння полум'я.

Практично у всіх відомих дослідженнях робочого процесу водневого двигуна відзначається важкоконтрольне запалення воднево-повітряної суміші. Вплив на передчасне займання шляхом подачі води у впускний трубопровід або шляхом упорскування холодного водню досліджено і дають позитивні результати.

Залишкові гази та гарячі точки камери згоряння інтенсифікують передчасне займання воднево-повітряної суміші. Ця обставина вимагає додаткових заходів щодо запобігання неконтрольованому займанню. У той же час, низька енергія спалаху в широких межах коефіцієнта надлишку повітря дозволяє використовувати існуючі системи запалення під час переведення двигунів на водень.

Самозаймання воднево-повітряної суміші в циліндрі двигуна при ступені стиснення, що відповідає дизелям, не відбувається. Для самозаймання цієї суміші необхідно забезпечити температуру кінця стиснення щонайменше 1023К. Можливо, спалах повітряної суміші від запальної порції вуглеводневого палива, за рахунок збільшення температури кінця стиснення застосуванням наддуву або підігрівом на впуску повітряного заряду.

Водень як паливо для дизелів характеризується великою швидкістю поширення фронту полум'я. Ця швидкість може перевищувати 200 м/с і викликати хвилі тиску, що переміщається в камері згоряння зі швидкістю понад 600 м/с. Висока швидкість згоряння воднево-повітряних сумішей, з одного боку, повинна позитивно впливати на підвищення ефективності робочого процесу, з іншого боку, цим визначаються високі значення максимального тиску і температури циклу, більш висока жорсткість робочого процесу водневого двигуна. Підвищення максимального тиску циклу тягне за собою зниження моторесурсу двигуна, а підвищення максимальної температури призводить до інтенсивного утворення оксидів азоту. Можливе зниження максимального тиску за рахунок дефорсування двигуна або спалювання водню при його подачі в циліндр на такті робочого ходу. Зниження емісії оксидів азоту до незначного рівня можливе шляхом збіднення робочої суміші або використання води, що подається у впускний трубопровід. Так, при а>1,8 емісія оксидів азоту практично відсутня. При подачі води за масою у 8 разів більше, ніж водню, емісія оксидів азоту знижується у 8…10 разів.

CNG дозволено безпосередньо у міських кварталах житлової та громадської забудови. Більше того, у багатьох країнах дозволено заправляти транспортні засоби природним газом у підземних гаражах. 1.6. Виробництво газового обладнання для автомобілів. У наші дні славу найкращого у світі виробника газової автоапаратури перехопила Італія. І зараз на світовому ринку найбільший попит має...

Модель, що одержала позначення «H2R», розвиває швидкість понад 300 км/год. Перспективним представляється новий напрямок у двигунобудуванні на водневому паливі, заснований на застосуванні двигуна Стірлінга. Цей двигун остаточно XX в. широко не застосовувався на автотранспорті через складнішу порівняно з двигуном внутрішнього згоряння конструкції, більшу матеріаломісткість і вартість. ...

Паливно-енергетична та екологічна ситуація, що складається в Російській Федерації та у світі, свідчить про те, що природний газ, що використовується як моторне паливо, є реальною альтернативою рідким вуглеводневим паливам. Це випливає з фізико-хімічних властивостей метану: високе октанове число, широкий діапазон займання за коефіцієнтом надлишку повітря, здатність утворювати гомогенну з повітрям суміш, низька фотохімічна активність і, у перспективі, нижча порівняно з дизельним паливом токсичність газів, що відпрацювали. Однак природний газ тільки тоді є екологічно чистим паливом, коли вирішено проблеми з організацією відповідного робочого процесу та апаратурою, що його забезпечує.

ДАЕЧ дизельне арктичне екологічно чисте паливо.

Отримано також, що використання екологічно чистого палива (природний газ, водень) не вирішує проблему емісії оксидів азоту, а навпаки, при використанні водневого палива посилює її.

Використання нафтопродуктів як паливо призводить до забруднення навколишнього середовища продуктами горіння, включаючи сполуки сірки (Б02 та БОз). При перегонці нафти більшість сірки з таких продуктів, як гас і бензин, видаляється. На відміну від нафти та вугілля природний газ практично не містить сірки. Щодо цього газ є екологічно чистим паливом.

Прийнято технічні умови на дизельне літнє екологічно чисте паливо (ДЛЕЧ) без обмеження вмісту ароматичних вуглеводнів та ДЛЕЧ-В з обмеженням вмісту ароматичних вуглеводнів, а також дизельне арктичне екологічно чисте (ДАЕЧ) з обмеженням вмісту ароматичних вуглеводнів (табл. 4.5.1). .]

КГ з високим вмістом органічних речовин переробляють на екологічно чисте паливо; нейтралізуючими агентами служать карбонати або гідроксиду лужних і лужноземельних металів, При нагріванні суміші без доступу повітря утворюються сульфіди відповідних металів, які при спалюванні палива окислюються до сульфатів, що суттєво.зменшує перехід сірки в газоподібні. Енергетична цінність котельного палива збільшується при додаванні до КГ вугільного пилу та інших вуглеводневих компонентів /25/.

За прогнозами фахівців, до 2020 р. споживання водню як екологічно чисте паливо зросте в 12... 17 раз.[ ...]

Плюс до цього вирішено матеріально зацікавити водіїв у переведенні своїх авто на екологічно чисте паливо. Відповідно до законопроекту, вартість газу має бути значно нижчою, ніж вартість палива з нафтопродуктів.

Теплотворна здатність водню як перспективного енергоносія у 3 рази вища, ніж вуглеводневе паливо. Водень - екологічно чисте паливо, на відміну традиційних видів природного палива містить ні сірки, ні пилу, ні важких металів. При спалюванні водень перетворюється на водяну пару. Єдиною шкідливою сполукою в цих умовах можуть стати оксиди азоту, які утворюються через окислення атмосферного азоту за особливо високих температур горіння. Це негативне явище вдається порівняно легко локалізувати деякими каталізаторами. Водень придатний для використання як не тільки пального, а й універсального акумулятора енергії, яку таким чином можна і транспортувати, і застосовувати в різних галузях енергетики.

Забруднення атмосфери А. зменшується також заміні бензину на скраплений газ. Використовуються спеціальні добавки-каталізатори до рідкого палива, що збільшують повноту згоряння, бензин без свинцевих добавок. Розробляються нові види палива. Так, в Австралії апробовано екологічно чисте паливо, у складі якого 85% дизельного палива, 14% етилового спирту та 1% спеціального емульгатора, що підвищує повноту згоряння пального. Проводяться роботи зі створення двигунів А. з кераміки, які дозволять підвищити температуру спалювання пального та зменшити кількість вихлопних газів. У Японії та ФРН вже з'явилися А., обладнані спеціальними електронними пристроями, що забезпечують повніше спалювання палива.

Найактуальнішим завданням сучасності є зниження забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами автомобілів. В даний час ведеться активний пошук альтернативного, більш екологічно чистого палива, ніж бензин. Продовжуються розробки двигунів автомобілів, що працюють на електроенергії, сонячній енергії, спирті, водні та ін.

У минулі десятиліття у Росії здійснювалося переважне розвиток газової промисловості та інтенсивно зростало споживання газу на теплових електростанціях. Слід зазначити, що газ у РФ є найдешевшим та екологічно чистим паливом. У умовах проблема золоуловлювання на ТЕС Росії поки що дуже гостра. Проте продуктивність освоєних родовищ природного газу в країні незабаром почне скорочуватися. Це пов'язано з тим, що неможливе надалі в періоди освоєння нових газових і газоконденсатних родовищ підтримувати видобуток газу на постійному рівні. Відповідно до чинних нормативів цей період може тривати 12-15 років. Тим часом, як показала практика освоєння Оренбурзького, Ведмежого, Уренгойського та Ямбурзького родовищ, така тривалість постійного видобутку в період освоєння нових родовищ не є раціональною, вона не враховує інтереси майбутніх поколінь. На рис. 2.1 представлені графіки видобутку газу за родовищами у період 1970-2030 гг. Вони показують, що після досягнення максимуму видобутку газу відбувається поступове та планомірне її зниження. Тільки за родовищем Ведмеже вдалося протягом близько 15 років підтримувати максимальний видобуток газу, а потім сталося інтенсивне її зниження.

Зважаючи на зростання виробництва і збільшення викидів забруднюючих речовин, що почалося в 1999 р. підприємствами основних галузей - забруднювачів навколишнього середовища, а також можливе значне зростання викидів від теплоенергетики у зв'язку з планованим переведенням кількох десятків великих ТЕС і ДРЕС з екологічно чистого палива - природного газу. на вугілля та мазут, очікується значного погіршення якості атмосферного повітря. З метою пріоритетного забезпечення інтересів здоров'я населення країни та збереження природного середовища необхідно посилити діяльність державної екологічної експертизи, державного екологічного контролю за підприємствами, очисними спорудами, а також контролю за якістю атмосферного повітря у містах та промислових центрах.

До основних забруднювачів атмосфери відносяться вуглекислий газ, оксид вуглецю, діоксиди сірки та азоту, а також малі газові складові, здатні впливати на температурний режим тропосфери: діоксид азоту, галогенуглероди (фреони), метан та тропосферний озон. Обсяг викидів забруднюючих речовин, у атмосферу від стаціонарних джерел біля Росії становить близько 22-25 млн. т на рік. Обсяг цих викидів протягом останніх 10 років щорічно скорочується на 300-600 тис. т. Скорочення викидів зумовлено переважно повсюдним спадом промислового виробництва, особливо у видобувних і ресурсопереробних галузях. Позитивну роль цих умовах зіграла відносна стабільність видобутку та використання газу - екологічно чистого палива.

Багато років дослідники борються над пошуком альтернативи бензину як основного типу палива для автотранспорту. Екологічні та ресурсні причини немає сенсу перераховувати – про токсичність вихлопних газів не говорить лише лінивий. Вирішення проблеми вчені знаходять у найчастіше незвичайних видах палива. Recycle вибрав найцікавіші ідеї, що кидають виклик паливній гегемонії бензину.

Біодизель на рослинних оліях

Біодизель - різновид біопалива на основі рослинних олій, яка застосовується як у чистому вигляді, так і як різні суміші з дизельним паливом. Ідея застосування рослинної олії як паливо належить ще Рудольфу Дизелю, який у 1895 році створив перший дизельний двигун для роботи на олії.

Як правило, для отримання біодизеля використовують рапсову, соняшникову та соєву олії. Зрозуміло, самі по собі рослинні олії як паливо в бензобак не заливаються. У рослинному маслі містяться жири - ефіри жирних кислот із гліцерином. У процесі отримання «біосоляри» ефіри гліцерину руйнують і замінюють гліцерин (він виділяється як побічний продукт) більш прості спирти — метанол і, рідше, етанол. Це стає компонентом біодизеля.

У багатьох європейських країнах, а також у США, Японії та Бразилії, біодизель вже став непоганою альтернативою звичайному бензину. Так, у Німеччині ріпаковий метиловий ефір продається вже більш як на 800 заправних станціях. У липні 2010 року в країнах Євросоюзу працювало 245 заводів із виробництва біодизеля сумарною потужністю 22 млн тонн. Аналітики компанії Oil World прогнозують, що до 2020 р. частка біодизеля у структурі споживаного моторного палива в Бразилії, Європі, Китаї та Індії становитиме 20%.

Біодизель - екологічне паливо для транспорту: у порівнянні зі звичайним дизельним паливом він майже не містить сірки і при цьому зазнає практично повного біологічного розпаду. У ґрунті або у воді мікроорганізми за 28 днів переробляють 99% біодизеля – це мінімізує ступінь забруднення річок та озер.

Стиснене повітря

Моделі пневмоавтомобілів - машин, що їздять на стиснутому повітрі - випущені кількома компаніями. Інженери Peugeot свого часу викликали фурор в автомобільній індустрії, заявивши про створення гібрида, у якого на допомогу двигуну внутрішнього згоряння додається енергія стисненого повітря. Французькі інженери розраховували, що така технологія допоможе малолітражкам скоротити витрати палива до 3 л на 100 км. Фахівці Peugeot стверджують, що у місті пневмогібрид може до 80% часу пересуватися на стиснутому повітрі, не створивши жодного міліграма шкідливих викидів.

Принцип роботи «повітромобіля» досить простий: рух машину приводить не бензинова суміш, що не згорає в циліндрах мотора, а потужний потік повітря з балона (тиск у балоні — близько 300 атмосфер). Пневматичний двигун конвертує енергію стисненого повітря в обертання півосей.

На жаль, машини повністю на стиснутому повітрі чи air-гібриди створюються, здебільшого, мізерними партіями — для роботи в специфічних умовах та на обмеженому просторі (наприклад, на виробничих майданчиках, які потребують максимального рівня пожежної безпеки). Хоча є деякі моделі і для «стандартних» покупців.

Екологічно чистий мікровантажівка Gator від компанії Engineair - перший в Австралії автомобіль на стиснутому повітрі, що надійшов у реальну комерційну експлуатацію. Його вже можна побачити на вулицях Мельбурна. Вантажопідйомність – 500 кг, об'єм балонів з повітрям – 105 літрів. Пробіг вантажівки на одній заправці - 16 км.

Продукти життєдіяльності

До чого дійшов прогрес — деяким автомобілям для роботи двигуна потрібен не бензин, а відходи життєдіяльності людини, що потрапляють у каналізацію. Таке диво автопрому створили у Великій Британії. На вулиці Брістоля викотили автомобіль, який використовує як паливо метан, виділений із людських екскрементів. Прототиповою моделлю став Volkswagen Beetle, а виробник машини VW Bio-Bug на інноваційному паливі – компанія GENeco. Встановлений на кабріолеті «Фольксваген» двигун, що переробляє фекалії, дозволив проїхати 15 тисяч кілометрів.

Винахід GENeco поспішили назвати проривом у впровадженні енергозберігаючих технологій та екологічно чистого палива. Обивателю ідея здається сюрреалістичною, тому варто роз'яснити: автомобіль завантажується, звичайно, вже перероблене паливо — у вигляді готового до використання метану, отриманого завчасно з відходів життєдіяльності.

При цьому двигун VW Bio-Bug використовує два види палива одночасно: машина стартує від бензину, але, як двигун прогрівається, а автомобіль набирає певну швидкість, включається подача переробленого на заводах GENeco людського шлункового газу. Споживачі можуть навіть помітити різниці. Втім, залишається головна маркетингова проблема — людське негативне сприйняття тієї сировини, з якої одержують біогаз.

Сонячні батареї

Виробництво автомобілів, що живляться сонячною енергією, — мабуть, найрозвиненіший напрямок автопрому, орієнтованого на використання еко-палива. Машини на сонячних батареях створюються по всьому світу і в різних варіаціях. Ще в 1982 році винахідник Ханс Толструп на сонцемобілі «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») перетнув Австралію із заходу на схід (щоправда, зі швидкістю лише 20 км на годину).

У вересні 2014 року автомобілю Stella не вдалося проїхати маршрут від Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а це 560 км. Сонцемобіль, розроблений групою з голландського Університету Ейндховена, оснащений панелями, що збирають сонячну енергію, та 60-кілограмовим блоком батарей ємністю шість кіловат-годин. Stella має середню швидкість 70 км/год. За відсутності сонячного світла запасу батарей вистачає 600 км. У жовтні 2014 року студенти з Ейндховена на своїй диво-машині взяли участь у World Solar Challenge – 3000-кілометровій ралі по Австралії для машин на сонячних батареях.

Найшвидкіснішим електрокаром на сонячних батареях зараз є Sunswift, створений командою студентів з австралійського Університету Нового Південного Уельсу. На випробуваннях у серпні 2014 року цей сонцемобіль на одному заряді акумулятора подолав 500 кілометрів із приголомшливою для такого транспорту середньою швидкістю 100 км на годину.

Біодизель на кулінарних відходах

У 2011 році Міністерство сільського господарства США разом із Національною лабораторією відновлюваних видів енергії проводило дослідження альтернативних типів палива. Одним із дивовижних результатів став висновок про перспективність використання біодизельного палива на основі сировини тваринного походження. Біодизель із залишків жирів – технологія ще не надто розвинена, але вже використовується в азіатських країнах.

Щороку в Японії після приготування національної страви, темпура залишається приблизно 400 тисяч тонн використаного кулінарного жиру. Раніше він перероблявся у корм для тварин, добрива та мило, проте на початку 1990-х років економні японці знайшли йому ще одне застосування, налагодивши на його основі виробництво рослинного дизельного палива.

У порівнянні з бензином такий нестандартний вид автозаправки виділяє в атмосферу меншу кількість окису сірки – головної причини кислотних дощів – і на дві третини скорочує кількість інших отруйних викидів вихлопних газів. Щоб зробити нове паливо популярнішим, його виробники вигадали цікаву схему. Кожному, хто надішле на завод з вироблення РДТ десять партій пластмасових пляшок із використаним кулінарним жиром, виділяється 3,3 квадратних метри лісу в одній із японських префектур.

До Росії технологія в такому обсязі ще не дійшла, а дарма: щорічна кількість відходів російської харчової промисловості становить 14 млн. тонн, що за своїм енергетичним потенціалом еквівалентно 7 млн. тонн нафти. У Росії пущені на біодизель відходи закрили потреба транспорту на 10 відсотків.

Рідкий водень

Рідкий водень вже давно вважається одним із головних видів палива, здатних кинути виклик бензину та дизелю. Транспортні засоби на водневому паливі не є рідкістю, але через багато факторів так і не завоювали широкої популярності. Хоча останнім часом завдяки новій хвилі стурбованості «зеленими» технологіями ідея водневого двигуна набула нових прихильників.

Відразу кілька великих виробників зараз мають у своєму модельному ряду машини з водневим двигуном. Один з найвідоміших прикладів – BMW Hydrogen 7, автомобіль із двигуном внутрішнього згоряння, який може працювати і на бензині, і на рідкому водні. BMW Hydrogen 7 має бензиновий бак на 74 літри та резервуар для зберігання 8 кг рідкого водню.

Таким чином, автомобіль може використовувати обидва види палива під час однієї поїздки: перемикання з одного типу пального на інше відбувається автоматично, при цьому перевага надається водню. Таким же типом двигуна оснащений, наприклад, гібридний воднево-бензиновий автомобіль Aston Martin Rapide S. У ньому двигун може працювати на обох видах палива, а перемикання між ними здійснює інтелектуальна система оптимізації витрати та викидів шкідливих речовин в атмосферу.

Водневе паливо збираються освоювати й інші автогіганти - Mazda, Nissan та Toyota.Вважається, що рідкий водень екологічно безпечний, оскільки при горінні серед чистого кисню не виділяє ніяких забруднюючих речовин.

Зелені водорості

Водорослевое паливо – екзотичний спосіб отримання енергії для автомобіля. Розглядати водорості як біопаливо стали, насамперед, у США та Японії.

Японія не має великого запасу родючих земель для вирощування ріпаку або сорго (які використовуються в інших країнах для отримання біопалива з олії). Зате Країна Вранішнього Сонця видобуває величезна кількість зелених водоростей. Раніше їх вживали в їжу, а зараз на їхній основі стали робити заправку для сучасних автомобілів. Нещодавно в японському місті Фудзісава на вулицях з'явився пасажирський автобус DeuSEL від компанії Isuzu, який пересувається на паливі, частина якого отримана на основі водоростей. Одним із головних елементів стала евглена зелена.

Зараз «водорості» добавки становлять лише кілька відсотків від загальної маси палива в транспортних баках, але в майбутньому азіатська компанія-виробник обіцяє розробити двигун, який дозволить використати біоутворюючу на всі 100 відсотків.

У теж щільно зайнялися питанням біопалива з урахуванням водоростей. Мережа заправок Propel у Північній Каліфорнії розпочала продаж біодизеля Soladiesel усім охочим. Паливо отримують з водоростей шляхом їх зброджування та подальшого виділення вуглеводнів. Винахідники біопалива обіцяють двадцятивідсоткове зменшення викидів вуглекислоти та помітне зниження токсичності за іншими показниками.