Довольно редко дорожные указатели сообщают водителям о том, что через пару километров они могут заправить баки своей машины сжиженным газом. Пожалуй, на этих трех типах топлива наши познания об автомобильном питании и заканчиваются. Хотя изобретатели и ученые всего мира давно и упорно ищут достойную и экологически чистую альтернативу традиционному «автоменю».
Известно, что выхлопы бензиновых и дизельных двигателей составляет более 50% всех загрязнений, попадающих в атмосферу Земли вследствие производственной и бытовой деятельности человека. Грязная атмосфера самым негативным образом сказываются на здоровье людей и природы. Совсем отказаться от использования автомобильного транспорта в ближайшем будущем человечество вряд ли сможет. Вот почему задача нахождения альтернативной «чистой» энергии, способной обеспечить эффективное и безопасное перемещение автомобилей, является столь актуальной.
Альтернативные виды топлива
Помимо уже упомянутого сжиженного газа современные авто в качестве топлива для ДВС используют целый ряд натуральных и синтезированных веществ:
- Сжатые газы и их производные;
- Спирты;
- Биодизельное топливо;
- Смеси бензинов и спиртов;
- Смеси дизеля и отработанных масел.
Эти виды топлива не требуют кардинального изменения конструкции двигателя, так как в основе их использования лежит все тот же принцип получения тепловой энергии за счет сжигания вещества в камере сгорания.
Вторая группа альтернативной энергии относится к самой экологичной, и потому более перспективной, области – электрической тяге. Здесь работы ведутся по двум основным направлениям:
- Создание емких и надежных аккумуляторных батарей, способных обеспечить достаточный запас хода от одной зарядки до другой;
- Разработка высокоэффективных топливных элементов, позволяющих воспроизводить электроэнергию в процессе самого движения автомобиля.
Многие ведущие автомобильные компании мира уже давно серийно производят по несколько моделей, оснащенных либо чисто электрическими моторами, либо гибридными силовыми установками, сочетающими в себе возможности электромоторов и обычных ДВС.
Электрические двигатели конструктивно отличаются от традиционных моторов, поэтому их использование сопряжено со значительными и дорогостоящими доработками многих узлов и механизмов автомобиля.
Характеристика альтернативных видов топлива
Пока наибольшее распространение в мире среди альтернативных видов топлива получил газ. Можно отметить следующие неоспоримые преимущества использования газа в ДВС:
- снижение на 90% содержания вредных примесей в отработанных газах;
- увеличение эксплуатационного ресурса двигателя и свечей зажигания до 35-40%;
- кратный (в 2-3 раза) рост межсервисных интервалов замены моторного масла.
Казалось бы, с такими показателями автомобильное топливо в виде газа как раз и является вполне качественной и доступной альтернативой традиционному бензину (или дизелю). Но у газа есть и слабые места:
- высокая стоимость качественного газобалонного оборудования;
- трудоемкость и сложность обслуживания и ремонта;
- значительное снижение мощности ДВС (до 20%), ухудшение динамических и тяговых характеристик;
- ограниченная дальность поездки на одной заправке.
Использование газа, таким образом, позволяет практически решить экологические проблемы, связанные с автомобильными выхлопами, но не выдерживает конкуренции с традиционными видами топлива в вопросах эффективности и экономики.
Еще одной распространенной альтернативой традиционному топливу являются спирты - этанол и метанол. Исходным сырьем для производства спиртов являются отходы древесного производства или волокна некоторых тропических растений. В Бразилии спирт производят из сахарного тростника, в Италии - из сорго, в США - из кукурузы. ДВС, работающие на спиртах, обладают высоким КПД и обеспечивают низкий уровень эмиссии выхлопа.
Себестоимость промышленного производства спиртов в 2-3 раза выше себестоимости производства традиционного топлива. Еще один недостаток спиртов - низкая испаряемость при отрицательных температурах, что сильно затрудняет запуск ДВС в условиях холодного климата. Топливная экономичность также не является сильной стороной спиртов: расход может в 1,5-2 раза превышать показатели аналогичного ДВС на бензине. Лидерами по использованию спиртов и спиртобензиновых смесей в автомобильных двигателях являются Бразилия и США, где государством предусмотрены специальные налоговые послабления для владельцев такого транспорта.
Люди научились извлекать из растительных материалов и такие вещества, которые по своим характеристикам близки к дизелю. К ним относится, например, метиловый эфир, получаемый из семян рапса. Выхлопы, образующиеся при сгорании такого биодизеля в ДВС, практически не содержат вредных примесей. Недостатки у биодизеля такие же, как у спиртов: высокая цена производства, климатическая зависимость и низкая топливная экономичность.
Перспективы развития
Автомобильным топливом XXI века называют водород. По содержанию тепловой энергии водород в 3 раза превосходит параметры современных ископаемых видов топлива и в процессе сгорания не выделяет вредных примесей.
Но пока ученые всего мира бьются над решением сложнейшей задачи размещения необходимого количества этого вещества на автомобиле из-за очень низкой плотности водорода. Если же эту задачу удастся разрешить, человечество получит абсолютно чистый и практически неиссякаемый источник автомобильной энергии.
