Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Этиловый спирт как топливо для калильных двигателей

Биоэтанол

Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2005 году составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

США в августе 2005 года приняли «Энергетический Билль» («Energy Policy Act of 2005»), и «Стандарт возобновляемых видов топлива» («Renewable Fuels Standard»). Они предусматривают к 2012 году ежегодное производство 30 миллиардов литров этанола из зерновых и 3,8 миллиард литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности и т. д.).

Содержание

  • 1 Сырьё для производства биоэтанола
  • 2 Методы производства
    • 2.1 Брожение
      • 2.1.1 Промышленное производство спирта из биологического сырья
      • 2.1.2 Гидролизное производство
  • 3 Этанол как топливо
    • 3.1 В России
  • 4 Топливные смеси этанола
  • 5 Энергоэффективность этанола
  • 6 Экономическая эффективность производства этанола
  • 7 Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива
  • 8 Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива
  • 9 См. также
  • 10 Примечания
  • 11 Ссылки

Сырьё для производства биоэтанола [ править | править код ]

В настоящее время большая часть биоэтанола производится из кукурузы (США) и сахарного тростника (Бразилия). Сырьём для производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и т. д.

Большим потенциалом обладает маниок. Маниоку в больших количествах производят Китай, Нигерия, Таиланд. Себестоимость производства биоэтанола из маниоки в Таиланде — около $35 за баррель нефтяного эквивалента.

Лучшим климатом для производства сахарного тростника обладает Перу, страны Карибского бассейна. В больших количествах сахарный тростник могут также производить Индонезия и некоторые африканские страны, например, Мозамбик.

Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. Сырьём могут быть различные отходы сельского и лесного хозяйства: пшеничная солома, рисовая солома, багасса сахарного тростника, древесные опилки и т. д.

Сырьём для производства биоэтанола может служить борщевик Сосновского. С гектара борщевика, ориентировочно, можно получить до 25 тыс. литров биоэтанола. Для сравнения, сахарный тростник и сахарная свекла позволяют производить соответственно 4550 и 5060 литров биоэтанола с гектара. [1]

Методы производства [ править | править код ]

Брожение [ править | править код ]

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путём дистилляции.

Промышленное производство спирта из биологического сырья [ править | править код ]

Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:

  • подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.;
  • ферментация; на подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено — для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём — глюкоамилаза, амилосубтилин;
  • брагоректификация — осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются барда и сивушные масла. Барда используется для производства кормов.

Крупнейшие производители биоэтанола в США компании «Archer Daniels Midland» и «Cargill».

Гидролизное производство [ править | править код ]

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

Этанол как топливо [ править | править код ]

На 2008 год доля этанола в мировом потреблении моторного топлива составила 5,4 %. В том же году 89 % мирового производства этанола приходились на долю США и Бразилии. [2]

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии, чем бензин (это касается только смесей с высоким содержанием этанола, см. ниже «Энергоэффективность этанола»); пробег машин работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» — от английского Ethanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные автомобильные ДВС не могут работать на Е85, хотя прекрасно работают на Е10. На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. машины «Flex-Fuel» (автомобиль с многотопливным двигателем). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор либо Е20 (иногда Е25) под видом обычного бензина, либо «acool» Е100, азеотроп этанола (96 % С2Н5ОН и 4 % (по весу) воды). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %. Переделать обычную машину в «Flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Критики производства биоэтанола заявляют, что для производства биоэтанола под плантации тростника часто вырубаются тропические леса. Хотя плантации сахарного тростника не являются первоочередной целью лесорубов. Тропические леса вырубаются нелегально. Нелегальные производители древесины вырубают участок леса. После ухода нелегальных дровосеков участок занимают фермеры для выпаса скота. Через 3-4 года выпас скота на этом участке прекращается, а участок занимают фермеры для производства сои и других культур.

Производство этанола из кукурузы в США в 5-6 раз менее эффективно по сравнению с его производством на основе сахарного тростника в Бразилии. В последнее время в южных штатах США начинается производство целлюлозного этанола, для чего проводятся посевы сладкого сорго [2] .

В России [ править | править код ]

В 2004 году в РФ был принят ГОСТ Р 52201-2004 на спиртосодержащие моторные топлива («бензанолы») с содержанием этанола 5–10%. С 2006 года вступили в действие изменения к Закону «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» и к главе «Акцизы» Налогового кодекса РФ. В результате изменений, бензин, содержащий более 1,5 % спирта, признается спиртосодержащей продукцией со всеми вытекающими последствиями: его изготовление и реализация подлежат лицензированию и специальному контролю со стороны налоговых органов. [3]

В 2018 году был принят закон, регулирующий производство и оборот биоэтанола, и призванный вывести производство и оборот автомобильного бензина, произведенного с добавлением этилового спирта, из под действия закона 2006 года о госрегулировании производства и оборота этилового спирта. [4]

Топливные смеси этанола [ править | править код ]

Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно), наиболее распространённые в наши дни. В этих случаях добавка этанола не только экономит бензин путём его замещения, но и позволяет удалить вредную оксигенирирующую добавку МТБЭ.

Е85 — 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. Из-за более низкой энергоплотности продаётся дешевле, чем бензин.

ЕD95 — 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»).

Е100 — формально 100 % этанол, однако в силу того, что этанол гигроскопичен, получение и использование этанола без остаточной концентрации воды невыгодно. Поэтому в большинстве случаев под Е100 подразумевают стандартную азеотропную смесь этанола (96 % С2Н5ОН и 4 % воды (по весу); 96,5 % и 3,5 % в объёмных процентах). Путём обычной дистилляции невозможно получить более высокую концентрацию этанола.

Подробно номенклатура смесей этанола и бензина используемых в качестве топлива в разных странах и машинах описана в английской статье Википедии Топливные смеси этанола.

Энергоэффективность этанола [ править | править код ]

В декабре 2007 года Университет Северной Дакоты и Центр Автомобильных Исследований Миннесоты (MnCAR) опубликовали результаты исследования энергоэффективности применения биоэтанола в автомобильном транспорте [5] . В исследовании принимали участие как обычные автомобили, так и автомобили с «Flex-fuel» двигателями. Исследовали смеси от 2 % до 85 % содержания этанола в бензине.

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».

Экономическая эффективность производства этанола [ править | править код ]

В 2006 г. в своём отчёте Департамент сельского хозяйства США (USDA) сообщил, что себестоимость производства биоэтанола в США составляет около 0,3$ за литр, в Бразилии — 0,19-0,2 $, в Европе — 0,5$ [6] . В начале 2008 года рыночная цена 1 литра этанола была: в США — 0,43 $ (бензин — 0,55 $), в Бразилии — 0,4 $, в Европе — 0,72 $ (бензин — 1,5 $) [7] .

В Бразилии багасса сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях. Это позволяет увеличить топливный баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8.

Читать еще:  Блок питания для шагового двигателя схема

Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива [ править | править код ]

Использование биоэтанола в качестве топлива позволяет снизить выбросы диоксида углерода, являющегося парниковым газом. Сокращение выбросов диоксида углерода при использовании биоэтанола зависит от используемого растительного сырья, климатической зоны и накладных расходов на его выращивание, транспорт и переработку, поскольку в этих процессах используется ископаемое топливо (агротехнические работы, сушка зерна при закладке на хранение, производство удобрений для восстановления плодородия почв, ректификация спирта и переработка отходов). Снижение выбросов CO2 при производстве этанола из зерна, по состоянию на 2007 г., в США составляло, в среднем, 19 %, предполагается, что при модернизации спиртового производства и переводе его исключительно на природный газ возможно снижение выбросов углекислого газа на 28-32 %. Максимальное снижение выбросов CO2 может быть достигнуто при производстве этанола из целлюлозосодержащих отходов (например, отходов лесной промышленности, 52 %) в качестве как источников целлюлозы, так и топлива в спиртовом производстве; теоретический максимум снижения выбросов — 82 % — может быть достигнут при производстве этанола из целлюлозной биомассы проса Panicum virgatum, однако такие производства в настоящее время (2011 г.) отсутствуют [8] .

Главной проблемой производства биоэтанола из товарной сельскохозяйственной продукции, в первую очередь из зерна, является сокращение доли земель, занятых под производство кормовых и пищевых культур и, как следствие, рост цен на продовольствие. Так, по оценкам бюджетного комитета Конгресса США, вклад роста использования зерна для производства этанола в повышении цен на продовольствие в 2008 г. составил 35 % [9] .

Содержащийся в этаноле кислород позволяет более полно сжигать углеводороды топлива. 10 % содержание этанола в бензине позволяет сократить выхлопы аэрозольных частиц до 50 %, выбросы СО — на 30 %.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в CO2 эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива [ править | править код ]

  • «Микроджоуль»
  • Koenigsegg CCXR
  • en:Saab Aero-X
  • Saab 9-3 (в комплектации с двигателем «BioPower»)
  • Ford Focus и Ford C-MAX Flexifuel
  • Zenvo ST1 (Zenvo)
  • Bentley continental Supersports

В начале 2007 г. 15 % автомобилей в Бразилии имели flex-fuel двигатели.

В 2007 году в Бразилии было продано 2 миллиона новых биотопливных автомобилей, что составляет 85,6 % от рынка новых автомобилей Бразилии. За 2003 год в Бразилии было продано 48 тыс. биотопливных автомобилей, что составляло 4 % автомобильного рынка.

Последнее время широкое распространение получили двигатели «Flexifuel» от компании «Ford». В 2007 году в Европе было продано около 17500 автомобилей «Flexifuel».

Альтернативное топливо — топливо будущего и настоящего

Всем известно, что сейчас по всему миру катаются около пятидесяти миллионов автомобилей. И все это количество машин ездят или на бензине или на дизельном топливе. Но нефть ведь не безгранична. И, по мнению аналитиков, запасов нефти должно хватить лет так на 30-40, а может быть и меньше. И тогда напрашивается вопрос — а что будет потом? На чем будут ездить автомобили через 30-40 лет? Рассмотрим все варианты, которые уже сейчас предлагают крупные автомобильные компании.

Биотопливо

Биотопливо – высокотехнологичный продукт, получаемый в результате переработки сельскохозяйственных культур или отходов растительного и животного сырья. Одно из главных преимуществ биотоплива— сокращение выбросов парниковых газов (СО). Это, однако, не означает, что при сгорании биотоплива образуется меньше диоксида углерода. При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты остаётся неизменным. Традиционное топливо— совсем другое дело: углерод в его составе миллионы лет оставался «законсервированным» в земных недрах, и когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается. Еще одни «плюс» в пользу биотоплива заключается в том, что оно не требует специальной перестройки заправочных станций и может заливаться в баки традиционным способом. Если рассмотреть суть биотоплива беспристрастно, становится понятно, что ничего принципиально нового в этой альтернативе нет. Оно использовалось тысячелетиями и для многих остается единственным источником тепла и средством приготовления пищи. К слову сказать, с древних времен и до сих пор используется, пожалуй, главное биотопливо человечества — дрова.

Несмотря на то, что этот вариант топлива имеет существенный недостатков — вырубку и уничтожение лесов — во многих деревнях нашей страны до сих пор активно пользуют именно этот вид биотоплива. Однако, вернемся к автомобилям. Варианты замены традиционного горючего основываются на использовании биомассы. Это и биогаз — метан, получаемый за счет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые виды топлива, но самыми популярными вариантами остаются этанол и «биодизель».

Этанол

Использование спиртов в качестве топлива для автомобильных двигателей — давно не новость. Разработчики первых двигателей внутреннего сгорания уделяли спиртовым мотором не меньше внимания, чем бензиновым. Спирты можно изготавливать из различных сельскохозяйственных культур: сахарного тростника, пшеницы, кукурузы и даже картофеля. Спирты имеют высокие октановые числа — более 100 единиц, но меньшую по сравнению с нефтяными топливами теплоту сгорания (при сгорании топлива выделяется меньше энергии, мощность падает, а расход топлива увеличивается). Начало крупномасштабной добычи нефти сделало применение спирта в качестве моторного топлива не выгодным. Однако на спиртовом топливе работают двигатели мотоциклов для спидвея многих спортивных каров. Спиртовое автомобильное горючее пользуется популярностью в Бразилии, где нет больших запасов нефти, но зато есть идеальные условия для выращивания сахарного тростника и производства из него дешевого спирта.

Читайте также

В США сахарный тростник не растет, поэтому главным источником биоэтанола является кукуруза, а также, картофель, пшеница и различные органические отходы. Бензиновые двигатели, в общем случае, не годятся для использования спиртового топлива, хотя конструктивные изменения для перевода их на спирт минимальны. Часто удается ограничиться использованием стойких к спиртам материалов и установкой элементов для отделения водяного конденсата. В настоящее время многие ведущие автопроизводители выпускают универсальные двигатели, способные работать на бензине, спирте или их смесях. При использовании смесей бензина с небольшим количеством спирта (до 10%) топливо, как правило, подходит и для обычных бензиновых двигателей. Именно смесевое топливо сейчас наиболее популярно в мире. Смеси бензина с этанолом обычно обозначают буквой E (от слова этанол) и числом, показывающим содержание спирта в процентах. Наиболее распространено топливо E10 или газохол, содержащее 10% этанола. Оно широко используется в Дании, Таиланде и других странах. В США топливо E10 набирает популярность из-за вступивших в силу ограничений на применение в бензине эфиров. В странах Евросоюза доля спиртов в общем объеме топлива к 2010 году должна увеличиться до 8%, а, например, в Бразилии этиловый спирт, получаемый из сахарного тростника, уже сегодня — основной вид топлива.

Биодизель

Еще один популярный и перспективный вариант альтернативного топлива— метиловый эфир жирных кислот, который получают из растительного масла. Например, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. Сейчас биодизельное топливо часто отождествляют с рапсовым маслом, которое действительно стало основным сырьевым источником «биодизеля» в Европе. Помимо биотоплива рапс используется и как кормовое растение для всех сельскохозяйственных животных, а также для производства маргарина. Однако биодизельное топливо можно получать и из других масел, например, подсолнечного, пальмового или соевого, что и делают за пределами Европы. Важно иметь ввиду, что сами по себе растительные масла в качестве топлива не используются.

В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биодизеля» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) наиболее простые спирты— метанол и, реже, этанол. Растительные масла и их эфиры, как и спирты, отличаются агрессивностью ко многим материалам, традиционно используемым в двигателях и топливной системе автомобилей. В последние годы большинство европейских производителей выпускают машины, допускающие использование смесей нефтяного топлива с «биодизель» в количестве 5—20%, а иногда и 100% биотоплива. Добавление биокомпонента в количестве до 5% обычно считается приемлемым для любых двигателей, не адаптированных к биотопливу. Достаточно активно биодизельное топливо внедряется и в США, где в качестве сырья используют чаще всего соевое масло.

Еще один перспективный источник биотоплива— отработанные пищевые масла. И в Соединенных Штатах, и в Европе политики рассматривают биотопливо как способ сократить выбросы углекислого газа в атмосферу и уменьшить зависимость от импортируемой нефти. Несмотря на очевидные выгоды использования биотоплива, есть и определенные проблемы. Критики полагают, что из-за биологического топлива, получаемого из зерновых, взлетят цены на продукты питания. По мнению экспертов, возможность производить дизельное топливо из пальмового масла или этанол из кукурузы заставляет фермеров переходить на выращивание только этих культур, что незамедлительно отразится на самых незащищенных слоях населения. Остается надеяться, что производители биотоплива примут во внимание, что существующие сегодня технологии позволяют изготовлять биологическое топливо из ряда непищевых материалов, включая древесину, сорняки и даже пластиковые пакеты.

Водород

Некоторые автопроизводители – например, BMW и Mazda — пробуют в качестве топлива для двигателя использовать водород. Идея действительно привлекательная: во-первых, водород – самый распространенный элемент во Вселенной, а, во-вторых, при его сгорании образуется одна лишь вода! И никакого углекислого газа и токсичных веществ. Увы, на практике и тут все оказалось не так просто. Одна из проблем связана с хранением водорода в автомобиле. Чтобы обеспечить высокую плотность энергии – то есть приемлемый запас хода, водород следует держать сжиженном состоянии, а для этого нужны либо криогенные баки, поддерживающие температуру -253 гр, как в водородной “семерки” BMW, либо баллоны, выдерживающие давление более 350 атмосфер!

Есть и экологические нюансы. При сгорании водорода в цилиндрах двигателя участвует не чистый кислород, а воздух, состоящий на 4/5 из азота, при окислении которого образуются вреднейшие вещества NOx. При этом вследствие высокой температуры водородного пламени оксидов азота в выхлопе оказывается даже больше, чем при работе на бензине!

Читать еще:  Что такое чип тюнинг двигателя логана

Чтобы этого не допустить, разработчики обедняют водородно-воздушную смесь, что, в свою очередь, ведет к новой проблеме – снижению мощности. Так, водородный BMW 760Li развивает всего 260лс, вместо “бензиновых” 445! Хлопот доставляет и легкая воспламеняемость водорода, из-за чего возникает риск калильного зажигания при длительной нагрузке на двигатель.

Но все это кажется мелкими неприятностями на фоне трудоемкости добычи самого водорода. Ведь, несмотря на то, что в природе его чрезвычайно много, в свободном состоянии он практически не встречается, а потому нужно приложить массу усилий, чтобы извлечь водород и существующих соединений. При этом мало того, что, опять-таки, затраты энергии на его получение превышают отдачу при окислении, так еще и в атмосферу выбрасывается углекислый газ, поскольку основной способ добычи водорода – это соединение воды с метаном. Правда, есть и более эффективный метод – разложение воды электролизом, но для его промышленного применения нужны сотни атомных электростанций.

Электричество

Автомобили с электродвигателями традиционно считаются транспортным средством будущего. Это вполне объяснимо, ведь такие моторы относительно просты, им не нужна трансмиссия, у них отличная моментная характеристика, а главное — они бесшумны и не выбрасывают вредных веществ. За последние годы появилось множество электромобилей, которые обозначили заметный прогресс в этой области: двигатели прибавляют в мощности, становясь при этом более компактными. Их даже удается разместить в колесах автомобиля, как сделано, например, в Mitsubishi Lancer Evolution MIEV.

Основным же препятствием на пути распространения электромобилей по-прежнему остается недостаточная емкость источников электроэнергии. Даже лучшие литий-ионные батареи обладает плотностью энергии всего в 150 Вт X ч/кг, в то время как у водорода этот показатель равен 11000 ВтXч/кг, а у бензина — 12000 ВтXч/кг! Поэтому дальность поездки электромобилей едва превышает 300 км, что, возможно, и не было бы столь удручающим фактом, если бы не длительный процесс зарядки — как минимум несколько часов.

Каких-то технических прорывов в области сохранения энергии пока не предвидится, а потому разработчики вынуждены искать способы генерации электрического тока на борту автомобиля. Самый простой способ – привод генератора от небольшого бензинового или дизельного двигателя. И хотя такой вариант не безупречен с точки зрения экологии, тем не менее от работающего в постоянном режиме мотора можно добиться очень неплохих показателей токсичности выхлопа, что и продемонстрировал созданный по такой схеме Chevrolet Volt.

Более перспективным генератором тока считаются так называемые топливные элементы, в которых водород соединяется без горения с кислородом в молекулы воды с получением тепла и электрического тока. Однако пришедшие из космической промышленности эти элементы пока слишком дороги для автомобилей, да и с хранением и получением водорода возникают уже упомянутые сложности. Так что за рамки отдельных концепт-каров эта технология пока вышла.

Гибридные установки

Последнее время все чаще появляется информация о гибридных автомобилях, то есть автомобилях с двумя двигателями внутреннего сгорания (обычно бензиновым) и электрическим. В зависимости от нагрузки работает либо электромотор, либо более мощный ДВС, либо оба двигателя сразу. Питается электромотор от аккумулятора, подзаряжающегося при торможении (рекуперации энергии), или от генератора ДВС. Преимущества данной схемы очевидны: хорошая динамика, экономия топлива, а, следовательно, и уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Лидерами в разработке гибридных автомобилей являются японцы. Toyota, еще в 1997 году опробовав на машине Toyota Prius свою систему Hybrid Synergy Drive, позволяющую очень гибко управлять совместной работой моторов, сейчас успешно применяет её и на дорогих Lexus RX400h, Lexus GS450h, рассчитывая к 2110 году довести выпуск гибридов до миллиона в год! Старается не отставать и Honda, уже давно предлагая покупателям гибридные варианты Honda Insight, Civic и Accord.

Есть ли недостатки у гибридов? Конечно, есть. При движении по шоссе или стоянии в глухой пробке из-за отсутствия торможений невозможно накопление энергии. Частые отключения мотора могут приводить к остыванию и неэффективной работе нейтрализаторов. Но, судя по стремительному росту рынка гибридов, овчинка выделки стоит – вслед за японцами потянулись и европейцы, один за другим анонсируя собственные гибридные системы: Mercedes с бензоэлектрическим Direct Hybrid и дизель-электрическим Bluetech Hybrid, BMW Concept X3 Efficient Dynamics, Audi Q7 Hybrid, Peugeot 307 Hybrid HDi и многие другие.

Nissan Fuga

Nissan Fuga

Nissan Fuga Nissan Fuga
На Токийском моторшоу 2009 года концерн Nissan Motor представит новое поколения седана премиум-класса Nissan Fuga. Этот автомобиль является японским аналогом люксовых седанов Infiniti серии M, реализация которых проходит во многих странах мира, в том числе и в России.

В августе Nissan рассказал, что InfinitiM получит три типа силовых установок: бензиновые двигатели объемом 5,6 литра (400+л.с.) и 3,7 литра (около 330 л.с.), а также дизельный V6 для Европы (Fuga его, скорее всего, не получит). Сегодня Nissan официально заявил о новом силовом агрегате для люксового седана — гибридной силовой установке собственной разработки.

Гибридный Infiniti M и гибридная Fuga получат 3,5-литровый бензиновый двигатель V6 и один электромотор, питание к которому будет подаваться от литий-ионной батареи. Схожая по размерам с используемыми сейчас никель-металл-гидридными аккумуляторами, батарея Nissan в 2 раза эффективнее. Она позволит солидному седану передвигаться только при помощи электромотора на небольшие расстояния.

Пиарщики Infiniti не стали следовать примеру Lexus, увеличивая цифры в именовании модели, так что новая экологичная модель будет называться Infiniti M35 Hybrid. Реализация машины начнется не скоро — осенью 2011 года.

Спирт вместо бензина

При добавлении 10% спирта в бензин никаких модификаций двигателей не требуется. Причем бензин, разбавленный спиртом, дает более экономичный расход топлива и меньший износ деталей. Другое дело – переход на чистый этанол. Тут уже без модификации двигателя не обойтись.

Но процесс вытеснения бензина с рынка пойдет, видимо, без революционных рывков. Слишком сильно международное нефтяное лобби, и слишком непросто «ставить на ноги» этанольную индустрию.

Начать работы по биотопливу американцев подтолкнуло эмбарго на арабскую нефть 1973 г, когда американский конгресс всерьез озаботился поисками возобновляемых источников энергии.

Но тогда громкое решение президента Джимми Картера по перепрофилированию нового завода для производства спиртных напитков в завод по производству топливного этанола было во многом политическим жестом.

Сегодня американские президенты заявляют, что переход на биотопливо (т. е. этанол) позволит США получить независимость от арабской нефти. За идею биотоплива уже ухватилась Европа.

Судя по всему, она готова всерьез побороться за рынок двигателей, работающих на спирте. Уже к 2010 году не менее 5,75% автомобильного топлива в ЕС должно производиться из возобновляемых источников энергии.

Страны Латинской Америки с их большими площадями сельхозугодий твердо намерены контролировать рынок биотоплива.

Уже в 1960‑е годы, когда в Бразилии появилась энергетическая политика, основанная на биотопливе, эта страна стала лидером по производству этанола для автомобилей.

Биотопливная программа Бразилии активно развивалась еще в 1970‑е годы прошлого столетия и назвалась «Про-Алко» (Proalcool).

Она имела политическую поддержку, но когда произошла либерализация цен на алкоголь в 1999 году, правительственная поддержка программы прекратилась – стала самоокупаемой.

В последнем выпуске Зернового совета США (Unаteed States Grain Council) приводится статистика, что сегодня Бразилия производит 4,5 биллиона галлона этанола, сами США – 3,8 биллиона галлонов.

В Азии несколько стран также запустили политически поддерживаемые биотопливные программы. Индийское правительство постановило, что 9 регионов и 4 области федерального значения должны продавать, начиная с 2003 года автомобильное биотопливо E-5.

Так и происходит. Китай стремится создать новый рынок для избытка зерна, которое бы пошло на этанол, чтобы понизить потребление нефти.

Когда будут запущены новые государственные программы по биотопливу в Европе, Азии и Америке, спрос на топливный этанол, как пишет журнал Industrial biotechnology, уже к 2020 году может вырасти за пределы 33 млрд галлонов, т. е. 125 млрд литров.

Уже к 2020 году, по данным американского биотехнолога Грегори Больмана, суммарный спрос на этанол в мире составит 125 биллионов литров.

Найдется ли достаточно сырья, чтобы изготовить такие объемы биотоплива? Сегодня на этанол перерабатывают зерно, стебли сахарного тростника и солому.

Из кукурузы получается топливный этанол отличного качества, а особенно из сортов, содержащих много крахмала.

Именно кукурузный спирт производили американские фермеры во второй половине прошлого столетия, когда Америка почувствовала себя на пороге топливной революции. Это время получило ностальгическое название «перегонный аппарат на каждом холме».

К середине 1980‑х в США было порядка 180 спиртовых «мельниц», каждая из которых производила от 20 тыс. до 7 млн галлонов этанола в год.

После спада «мельничного бума» в США появились первые крупные биотопливные заводы. Каждый требовал штата в 35 человек, а постройка завода в среднем обходилась в 150‑170 млн долларов.

Уже в 1990‑е годы прошлого столетия этаноловые заводы США производили 30 млн галлонов спирта. При этом побочные продукты использовали как высококачественную белковую добавку для животных и птицы.

Однако вскоре стало ясно, что ездить на питьевом спирте – непозволительная роскошь.

И тогда биотехнологии решили научиться гнать спирт из соломы. Экономика производства биотоплива зависит от трех факторов: себестоимости биомассы, дороговизны перегонки, политической конъюнктуры.

Чтобы завод по перегонке соломы на спирт себя окупал, необходимо, чтобы себестоимость соломы (с учетом ее доставки на завод и хранения) «вписалась» в коридор 50‑55 долларов за сухую тонну.

А о прибылях можно будет говорить, когда цена тонны сухой соломы будет снижена до 30 долларов.

Но пока что это для многих бизнесменов – мечта и «камень преткновения».

Кроме стоимости сырья, есть еще и сложности по биохимии перегонки. Биомасса с высоким содержанием влаги, такая, как сахарный тростник или кукурузные початки, легко подвергается влажной ферментации, более простой и экономичной, чем «сухой» процесс.

Читать еще:  Все о чип тюнинге дизельных двигателей

Тростник и кукуруза легко ферментируются с помощью распространенных энзимов, а вот для соломы этот процесс получается не такой уж и легкий.

Пока что для каждого вида сахаров нужен специфический фермент, то есть в перегонный аппарат приходится запускать «целую команду энзимов», что здорово усложняет процесс получения спирта.

Другая задача микробиологов состоит в том, чтобы создать термоустойчивые дрожжи, ибо те, что используются в процессе получения этанола сегодня, работают при высоких температурах недостаточно эффективно.

Во время процесса перегонки колонии дрожжей испытывают температурный стресс, и гибель этих живых культур приводит к тому, что молекулы этанола замещаются глицеролом, который забивает мыльной пеной всю систему водоснабжения аппарата.

Итак, выведение породы термоустойчивых дрожжей – мечта всех производственников.

И тем не менее этанол претендует на роль победителя бензина.

Вот что о себестоимости этанольного биотоплива говорит начальник отдела технологии спирта ЗАО «Кристалл» Владимир Леденев: «Один декалитр спирта, который мы для водки гоним из пшеницы, по себестоимости не превышает 200 рублей, или всего 20 рублей за литр. И это питьевой спирт! В одной бутылке его доля – всего 3‑4 рубля.

Что касается производства спирта на автомобильное топливо, то здесь никаких проблем нет. Ни технологических, ни экономических.
Единственная сложность – где вы возьмете столько зерна?

А если вы решите в качестве сырья использовать солому или отходы деревообработки, так это уже совсем другой процесс».

Какой из рецептов топлива самый лучший для калильного 2-х двухтактного двигателя

Тема раздела ДВС — калильные и компрессионные двигатели в категории Cамолёты — ДВС; Главная » Статьи » Эрзац-топливо для калильных двигателей Что делать, когда не можешь достать метанол? Выкручивайся. Многие моделисты, находящиеся в .

Опции темы
  • Версия для печати
  • Отправить по электронной почте…
  • Подписаться на эту тему…

Какой из рецептов топлива самый лучший для калильного 2-х двухтактного двигателя

Главная » Статьи » Эрзац-топливо для калильных двигателей

Что делать, когда не можешь достать метанол? Выкручивайся. Многие моделисты, находящиеся в отдалении от «авиамодельной цивилизации», вынуждены оставить мысль о полетах. Не стоит опускать руки. Ниже приведены рецепты некоторых составов эрзац топлива, для производства которых достаточно сходить в ближайший магазин хоз. товаров. Проанализировав и поэкспериментировав над составом топливных смесей, мне кажется, можно оживить модельный мотор.

Техническая комиссия в составе пяти человек (инструктор по авиационным видам спорта, заместитель председателя городской федерации авиамодельного спорта, инженер по летательным аппаратам и инженер-патентовед) провела испытания топлива для двигателей с калильным зажиганием, предложенного Н. Голубевым и В. Ивушкиным. Испытания проводились на серийном микродвигателе «Радуга-7», выпускаемом в Перми.

— двигатель хорошо запускается (в подавляющем числе испытаний на запуск уходило менее 1 мин, примерно в половине случаев двигатель был «холодным»);

— при отключении источника питания от калильной свечи двигатель продолжает устойчиво работать;

— >максимальные и минимальные устойчивые обороты вращения коленвала со стандартной нагрузкой (воздушный винт 250х150 мм) находились в интервале 1000-12000 об/мин, что полностью удовлетворяет паспортным данным двигателя для топлива, состоящего из 1 части касторового масла и 3 частей этилового или метилового спирта;

— двигатель непрерывно работает без заклинивания до 10 минут;

— испытания двигателя проводились в самом широком диапазоне температур окружающего воздуха в процессе испытаний двигатель в общей сложности проработал 4 часа. Дальнейшие испытания не проводились, так как двигатель отработал паспортный ресурс.

Испытания двигателя проводились в самом широком диапазоне температур окружающего воздуха и влажности (вне помещения).

— топливо предложенного состава работоспособно; серийный двигатель на нем работает устойчиво, без снижения основных характеристик;

— предложенное топливо нетоксично, доступно, по розничным ценам дешевле спиртового;

— рекомендовать топливо для использования в технических видах спорта.

Компонент Процентное отношение
Бензин (марки А-76 или АИ-93)

26%
Ацетон 8%
Растворитель для масляных красок (арт. КЛ-095-01-81 или ТУ 205 11.269-80) 53%
Масло минеральное (марки АС-8 или МС) 13%

Немного о создании нового топлива и о причинах, побудивших нас заняться поисками новых составов «горючки» для калильных микродвигателей.

Работая в лаборатории авиамоделизма, мы поставили перед собою задачу найти состав из доступных компонентов, позволяющих эксплуатировать «калилки» без изменения их конструкции. Изучение технической литературы и аналогичных видов топлива позволило выявить более десятка подходящих веществ и приблизительно определить возможное процентное содержание из в будущем горючем. Дальнейшая работа носила экспериментальный характер. Было опробовано свыше 50 различных составов.

Результаты пробных запусков 2,5-кубовиков положительны. Работа на предложенном топливе отличалась лишь повышенным дымовыделением. Перегрев не наблюдался, ресурс калильных свечей аналогичен ресурсу на спиртовом составе. Испытания на ресурс самого двигателя, к сожалению не проводились, так как главной целью была отработка состава для пилотажного мотора.

При наработке ресурса «Радуги-7» 30% запусков были осуществлены с маслом МС-20, остальные – на масле АС-8. результаты одинаковы. В учетом трудностей обеспечения авиационным маслом марки МС-20 можно смело рекомендовать легкодоступное автомобильное АС-8.

Сообщаем еще один аналогичный рецепт топлива. По сравнению с уже предложенным, он имеет ряд преимуществ. Это более плавная регулировка оборотов двигателя (что немаловажно как для пилотажников — кордовиков, так и для всех, у кого мотор оборудован управляемым карбюратором), дымовыделение меньшее, чем даже у спиртовых составов, упрощенное соотношение компонентов.

Компонент Процентное отношение
Скипидар

30%
Ацетон 10%
Растворитель для масляных красок (арт. КЛ-095-01-81 или ТУ 205 11.269-80) 40%
Масло минеральное (марки АС-8 или МС) 20%

Попытки самостоятельно найти состав топлива, в полной мере удовлетворяющий требования без дефицитности, дали интересный результат. Оказалось, что на смеси (см. табл.) любые массовые модельные двигатели хорошо работают и без подбора свечей. Например, «Радуга-7» без всяких перерегулировок на таком эрзац-топливе быстро запускается, не глохнет после отключения питания свечи и устойчиво держит заданный режим работы. Полезно отметить, что испытания смеси проходили при отрицательной температуре!

А. Сухоносов, г. Астрахань
Компонент Процентное отношение
Бензин (А-76 или АИ-93)

55%
Уайт — спирит 25%
Масло минеральное (марки АС-8 или МС-20) 20%

Хочу поделиться своим небольшим открытием с другими моделистами, особенно теми, кто занимается самостоятельно и использует калильные двигатели.

Несколько раз мне пришлось применять заменители метанолосодержащих смесей, основанные на изопропиловом спирте (ИПС), который можно приобрести в обычном хозмагазине. Однако, несмотря на неплохую работу двигателя, от такого состава пришлось отказаться. Основная причина – сильное загрязнение свечи. Ее приходится менять чуть ли не после каждого запуска.

Выход из положения оказался в применении в качестве основного компонента уайт спирита. По моему мнению, топливо, приготовленное на этой жидкости, не уступает метаноловым. Для улучшения запуска я добавляю растворитель для нитрокрасок марки 646 или близкий по свойствам.

К. Бурка, г. Киев
Компонент Процентное отношение
Растворитель 646

5..7%
Уайт — спирит 68..70%
Масло касторовое 25%

Главной причиной, побудившей меня заняться поисками новых составов топливных смесей, стала полная невозможность приобрести в нашем районе требуемые растворители для масляных красок, рекомендованные в «М-К». в последнее время абсолютно невозможно найти в продаже и ацетон.В конце концов выяснилось, что мой «Метеор» весьма стабильно работает на смеси с некоторыми замененными компонентами.

С. Бережной
Компонент Процентное отношение
Скипидар

30%
Растворитель №651 или 646 40%
Бензин А-76 или АИ-93 10%
Масло АС-8 20%

Нами был испробован состав 2. однако из-за отсутствия требуемого растворителя пришлось заменить его толуолом. Серийная «Радуга-7» запускалась на этом топливе хорошо; после отключения накала свечи обороты нормальные, режим устойчивый.

Е. Корольков г. Пикалево.
Компонент Процентное отношение
Скипидар

20%
Толуол 50%
Ацетон 10%
Масло МС-20 10%
Масло касторовое 10%

Топлива эти успешно использовались как для тренировочных полетов, так и на соревнованиях в течении нескольких лет в клубе «Икар», г.Ильичевск, Одесская обл., Украина.

1. Автор: Валерий Смиренский.

Был такой растворитель для красок: АС, может быть где-то еще есть, применялся нами просто как полная замена метанола без каких-либо добавок и в стандартной пропорции к касторке. Результаты были просто великолепные! Причем, одинаково хорошие на моторах от 2,5 до 6,5 кубиков.

Точный состав растворителя я, к сожалению, не знаю (хотя именно порывшись в ГОСТАх Валерию Смиренскому и удалось найти подходящие сорта!).

Однако потом АС из продажи пропал и вместо него появился растворитель АС-1, в котором судя по запаху и результатам применения, появилась значительная доля ацетона. В результате, запуск значительно улучшился, особенно в зимнее время, но в теплую погоду моторы начинали перегреваться, особенно малых кубов. Увеличение камеры сгорания помогало, но не очень сильно. Но на больших кубах сильного перегрева не было и топливо на АС-1 очень успешно использовалось на пилотажках в зимнее время.

Итак:
Компонент Процентное отношение
Растворитель АС (или АС-1)

75. 80 %
Касторовое масло 20. 25 %

2. Автор: Валерий Смиренский (а может и клуб «ИКАР», не помню уже. )

Стеклоочиститель «Быстрый» — жидкость синего цвета, расфасована была в обычные «водочные» бутылки по 0,5 л.

В состав скорее всего входили метанол, этанол и какое-то ПАВ (похоже, что какой-то шампунь, который и давал синюю окраску). Жидкость пользовалась некоторым спросом у законченных алкашей, пили они его разводя водой, но некоторые все равно временно слепли.

Первоначально мы его очищяли, прогоняя через противогазную коробку, но затем попробовали использовать «как есть» — никаких проблем не возникло, напротив, установили, что ПАВ может выполнять роль смазки и снизили содержание масла.
Рецепт аналогичен предыдущему:
Компонент Процентное отношение
Стеклоочиститель «Быстрый»

75. 80 %
Касторовое масло 20. 25 %

В зимних условиях в этот состав иногда добавляли немного ацетона (порядка 5%) для улучшения запуска.

Вот собственно и все.
Очень надеюсь, что приведенные рецепты помогут решить проблему с топливом тем, у кого нет возможности покупать нормальное метаноловое.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector