Альтернативные виды топлива

Давайте разберемся, какие варианты заправки автомобиля доступны в настоящее время и какие будут доступны в ближайшем будущем, помимо бензина и дизельного топлива.

Сжиженный нефтяной газ (LPG)

Сжиженный углеводородный газ уже пытались использовать в качестве топлива для автомобилей. Например, в конце 1990-х годов Opel, Volvo и ряд других производителей предложили его в качестве альтернативы для своих двухтопливных моделей. Такие автомобили сначала работали на бензине, а затем, после прогрева, переходили на сжиженный углеводородный газ.

Континентальная Европа и другие регионы

В различных регионах «СНГ» или «Автогаз» по-прежнему остается третьим по распространенности топливом после бензина и дизельного топлива. Он образует меньше вредных веществ, а стоит в два раза дешевле бензина. Однако следует учитывать, что его расход в два раза выше, чем у традиционного жидкого бензина.

Водород: Многообещающее будущее, которое еще не наступило

В течение многих лет водород рассматривался как топливо будущего. Его плюсом является то, что из выхлопной трубы автомобиля выделяется только водяной пар. Однако реальность гораздо менее привлекательна. Производство водорода дорого — дороже, чем бензина и даже природного газа,— а его хранение может быть опасным, если только он не хранится в специальных дорогостоящих контейнерах.

Очевидно, что необходимо проделать большую работу, прежде чем водород сможет реализовать свой потенциал.

Топливные элементы

Силовая установка автомобиля работает за счет смешивания водорода из резервуара с кислородом для выработки электроэнергии, которая приводит автомобиль в движение. По сути, автомобиль имеет встроенный генератор, а не аккумулятор электроэнергии.

Биоэтанол

Биоэтанол производится путем превращения органических компонентов растений в биотопливо. Полученный этанол затем соединяется с бензином или дизельным топливом для получения нового вида топлива, которое может быть использовано в большинстве автомобилей с двигателями внутреннего сгорания как с небольшими модификациями, так и без них.

Смешивание биоэтанола с ископаемым топливом

Соотношение биоэтанола и ископаемого топлива в топливных смесях может колебаться в пределах от 10% (E10) до 15% (E85). С экологической точки зрения смешивание биоэтанола с ископаемым топливом выгодно, так как приводит к чистому балансу выбросов CO2 за счет газа, поглощенного при его производстве. Недостатком является увеличение потребления. В качестве альтернативы можно использовать сжиженный природный газ (СПГ).

Преимущества использования СПГ для транспортных средств

В настоящее время насчитывается около 20 млн. легковых автомобилей, автобусов и грузовиков, работающих на СПГ (природном газе, сжатом до жидкого состояния). Эти автомобили, как правило, эксплуатируются в городских условиях, что позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду. По сравнению с дизельным топливом СПГ снижает выбросы твердых частиц на 75%, а также производит меньше углекислого газа и до 90% меньше оксидов азота, чем бензин.

Преимущества биодизельного топлива

Биодизель — это вид топлива, получаемый из возобновляемых органических материалов. В настоящее время разработано три поколения биодизельного топлива, получаемого из таких культур, как рапс, жировые отходы и липиды микроводорослей. Однако по сравнению с традиционным дизельным топливом производство биодизеля более дорогостоящее, и поэтому он не получил широкого распространения. Другой проблемой биодизельного топлива является то, что оно не является нейтральным веществом и обладает большей растворяющей способностью; это означает, что для поддержания эффективности необходимо более регулярно менять фильтры.

Различение пропана и сжиженного газа

Не следует путать пропан со сжиженным газом. Хотя пропан может называться сжиженным газом, не все сжиженные газы являются пропаном.

Пропан в автомобилях

Редко какой автомобиль работает исключительно на пропане. Как правило, в них используется комбинация бензина и пропана в качестве биотоплива, что позволяет снизить уровень вредных выбросов. Поскольку пропан является газом, для его хранения требуется более емкий баллон. И для достижения той же мощности, что и на бензине, требуется на 27% больше пропана. Кроме того, он более эффективен в более холодном климате.

Можно ли просто залить воду в резервуар?

Если бы можно было просто наполнить бак водой и отправиться в путь, это, безусловно, было бы революционным событием. Но, к сожалению, в реальной жизни такая технология пока не изобретена. Не ведитесь на обманчивые видеоролики на YouTube.

Метод работы заключается в электролизе — процессе расщепления воды на кислород и водород. Для этого требуется много электроэнергии, которую вырабатывает водород. Но при сжигании водорода происходит потеря тепла, что делает весь механизм неэффективным.

Использование солнечной энергии для создания автомобилей на водородном топливе

Возможность использования солнечной энергии для питания автомобилей, работающих на водородном топливе, не потеряна. По мнению экспертов, этого можно добиться, установив на кузове автомобиля солнечные батареи для получения электроэнергии, необходимой для электролиза воды. К сожалению, до практической реализации этой теории еще далеко, и она может оказаться экономически нецелесообразной.

Компании, работающие над решениями на основе воздуха

Несмотря на это, такие корпорации, как Jaguar Land Rover, Tata и Citroen, в настоящее время занимаются разработкой воздушных решений для автомобилей, работающих на водородном топливе.

Cactus Airflow 2L: иной способ использования сжатого воздуха

В 2014 году компания Citroen предложила новый способ использования сжатого воздуха от двух компаний в своей модели Cactus Airflow 2L. Вместо того чтобы полагаться исключительно на газовый двигатель, автомобиль оснащен двумя дополнительными воздушными баллонами, которые работают на рекуперативной энергии. Эта система Hybrid Air использует энергию сжатого воздуха, хранящегося в баллонах, для вращения колес, снижая нагрузку на газовый двигатель и уменьшая количество необходимого дорогостоящего топлива.

Steam: Серьезный соперник

Пусть вас не обманывает название. В первые годы после появления автомобилей, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, пар представлял собой серьезную проблему. Один из таких автомобилей, представленный в 1906 году, даже установил мировой рекорд скорости на суше, достигнув 200 км/ч. В настоящее время такие автомобили строят только страстные автолюбители.

Кинетическая энергия: Возобновляемый ресурс

Помимо пара, у автопроизводителей популярен еще один возобновляемый источник энергии. Обычно его называют рекуперативным торможением. Суть его проста: когда автомобиль замедляется, полученная им кинетическая энергия используется для зарядки аккумулятора, а не расходуется в виде тепла и трения при торможении.

Неэффективность преобразования энергии

Какой бы способ передачи энергии ни использовался, он не может быть эффективным на 100%. Так, автомобиль не может работать только за счет энергии, которую он накапливает и отдает по мере необходимости. Кроме того, для того чтобы проехать приличное расстояние, необходима мощная батарея для хранения электроэнергии, что увеличивает массу автомобиля. Чем больше автомобиль, тем больше кинетической энергии ему приходится преобразовывать в накопленную за счет рекуперативного торможения.

Использование энергии солнца

Мечта об автомобиле, который никогда не нуждается в дозаправке или подзарядке, становится все ближе к осуществлению с помощью солнечной энергии. Этот источник энергии прошел многочисленные испытания во многих областях человеческой деятельности. Однако получить от него достаточное количество энергии при небольшой площади поверхности было непросто.

Революционная технология # Lightyear Голландская компания Lightyear утверждает, что ее технология устраняет все перечисленные проблемы. Новинка, выпуск которой намечен на 2020 год, использует азот — газ, составляющий около 78% воздуха, которым мы дышим. Используя его в качестве топлива, он практически не производит вредных выбросов. Азот хранится в жидком состоянии в контейнере и работает как «воздушный» двигатель.

Впрыск азота для питания автомобиля

При закачке азота из контейнера он быстро превращается из жидкости в газ, который может быть использован для выработки энергии, необходимой для вращения турбины и, соответственно, генератора, вырабатывающего электричество. Это электричество используется для приведения автомобиля в движение.

Недостатки

К сожалению, жидкая форма азота очень опасна, и пока не существует никакой инфраструктуры для его пополнения.

Потенциал аммиака как источника топлива

В 1940-х годах аммиак был использован в качестве источника топлива для двигателей внутреннего сгорания. Несмотря на низкую энергетическую плотность (примерно в два раза ниже, чем у бензина), этот ресурс оказался экономически эффективным и пригодным для производства в больших количествах. Он может использоваться для питания поршневых двигателей или топливных элементов для выработки электроэнергии. Основная причина, по которой аммиак не находит более широкого применения,— это безопасность его хранения на автозаправочных станциях и на автомобилях. Существенным плюсом является то, что аммиак не содержит углерода, поэтому при его производстве не происходит вредных выбросов углекислого газа.

Газификация древесины

С 1870-х годов было известно, что древесный газ можно использовать для привода двигателя внутреннего сгорания. Эта практика была особенно популярна во время Второй мировой войны, когда топливо было в дефиците. Однако о мощности и эффективности таких автомобилей говорить не приходится: они работают, но не быстро. Кроме того, выхлопы от таких двигателей далеко не экологичны, особенно если используется не та древесина.

Алкогольные автомобили

Когда мы говорим «налью-ка я себе пол-литра», то обычно имеем в виду выпивку. Но это выражение может приобрести совершенно новый смысл, если мы начнем использовать алкоголь в качестве автомобильного топлива. На самом деле автомобили, работающие на спирте, существуют уже давно, в основном в мире спорта. Например, в гонках «драг-рейсинг» обычно используется метанол.

Кроме того, такие виды спиртового топлива, как метанол, бутанол и этанол, обладают высоким октановым числом и могут использоваться в обычных двигателях внутреннего сгорания.

Преимущества автомобилей, работающих на спиртовом топливе

Метанол дает меньше энергии, чем бензин, поэтому для получения той же мощности приходится увеличивать расход топлива. Тем не менее, согласно научным данным, при производстве спиртового топлива выделяется больше парниковых газов, чем при его использовании в двигателе автомобиля, поэтому с экологической точки зрения выбор в пользу спиртового топлива для автомобилей весьма выгоден.