Альтернативные источники топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Альтернативные источники топлива

Процесс массового внедрения альтернативных видов топлива (АВТ) неизбежен, так как определяется объективными причинами ограниченности запасов нефти в мире и возрастающими требованиями по экологии.

По мнению специалистов, основными видами альтернативного топлива принято считать:

Природный газ

Электричество

Водород

Пропан

Биодизельное топливо

Метанол

Этанол

Топлива серии Р

альтернативный топливо метанол газ

Природный газ

Природный газ представляет собой альтернативный вид топлива, которое полностью сгорает и уже сейчас повсеместно доступно потребителям многих стран за счет снабжения природным газом домов и производственных объектов. При использовании в транспортных средствах, работающих на природном газе (автомобилях и грузовиках со специально спроектированными двигателями), природный газ дает значительно меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо.

У природного газа есть преимущества перед нефтью и углем, он сгорает более чисто, не производя побочных продуктов за исключением углекислого газа и воды, таким образом, он не вызывает ту же самую степень загрязнения воздуха, как другое ископаемое топливо. Он не производит шлак, который получается при сжигании угольного топлива.

Его сгорание не выпускает пепла и производит минимум углекислого газа и других углеводородов и очень небольшое количество окисей азота и двуокиси серы. Автомобили на газовом топливе, испускают на 90 процентов меньше угарного газа и 25 процент меньше углекислого газа чем у бензинового автомобиля.

Природный газ может стать замечательной альтернативой бензину, в качестве топлива для автомобилей, грузовиков. Большинство автомобилей на сжиженном газе используют другую технологию заправки, она почти идентична процессу заправки бензином. Некоторые автомобили могут использовать и бензин и сжатый газ. Автомобили на газовом топливе не испытывают никаких трудностей, так как они попадают под экологические стандарты из-за их низкой эмиссии при сгорании.

Много лет газ был более дешевым чем бензин. Много городов в мире преобразовали муниципальный и служебный транспорт для использования природного газа, это хорошо подходило в качестве топлива, так как они не передвигались на большие расстояния, где могли отсутствовать заправки.

Голубое топливо трудно транспортировать и хранить, но современная технология по большей части исчерпала эту проблему. Одна из причин, по которой газовое топливо не совершенная замена для нефти, это ограниченное количество залежей. По действующим потребностям человечества в голубом топливе, его запасы иссякнут через сорок - девяносто лет.

Автомобили на сжиженном газе не стали широко распространенными, потому что преобразовывать автомобили с бензиновым двигателей для использования природного газа относительно дорого; количество азс с газовым топливом мало; и такие автомобили не могут путешествовать на большие расстояния без дозаправки.

На экономическом уровне стоимость использования сжатого газа значительно выгодна. Усовершенствование технологий LNG означает, что газ становится менее дорогим для хранения и транспортировки, и методов сжижения (превращения газа в жидкость). Постоянно улучшаются методы обнаружения и извлечения природного газа из земли.

Природный газ может изменить способ, которым люди получают энергию для своих потребностей. В двадцать первом столетии голубое топливо - незначительное топливо по сравнению с бензином, но у газа есть потенциал и перспектива. Если электростанции переключаются на использование голубого топлива в течение лета, когда спрос на природный газ низкий, они могли бы уменьшить количество выхлопных газов и улучшить качество воздуха. Используя природный газ вместо другого ископаемого топлива поможет уменьшить эмиссию макрочастиц и кислотный дождь. Поскольку люди больше стали предавать значение экономии топлива, они могут использовать автомобили на сжиженном газе, тогда они станут широко доступными и менее дорогими.

Электричество

Электричество может использоваться в качестве альтернативного вида топлива для транспортных средств с питанием от аккумуляторных батарей, или работающих на топливных элементах. Работающие от батарей электрические транспортные средства накапливают энергию в батареях, которые заряжаются путем подключения транспортного средства к стандартному источнику питания. Транспортные средства на топливных элементах работают на электрической энергии, которая вырабатывается за счет электрохимической реакции, имеющей место при соединении водорода и кислорода. Топливные элементы производят электроэнергию без внутреннего сгорания и загрязнения окружающей среды.

Нас с детства учили, что автомобили будущего всенепременно будут ездить на электричестве, потому в качестве альтернативного источника энергии для автомобилей электричество напрашивается в первую очередь. И интерес к электромобилям постоянно растет - начиная с 1960х годов, когда экологи забили тревогу, после - росту популярности электромобилей способствовал энергетический кризис 1980х, сегодня причиной повышенного внимания к этим транспортным средствам служит рост цены на нефть.

Водород

Водород можно смешивать с природным газом для создания альтернативного вида топлива для транспортных средств, в которых используются некоторые виды двигателей внутреннего сгорания. Водород также используется в транспортных средствах с топливными элементами, работающими на электричестве, вырабатываемом в результате реакции, которая происходит при соединении водорода и кислорода в топливной ячейке.

Водород -- топливо будущего. Он имеет массу преимуществ по сравнению с другими видами топлива и имеет огромные перспективы его заменить. Он может быть использован абсолютно во всех отраслях современного производства и транспорта, даже газ, на котором готовиться пища, можно запросто, без каких либо переделок, заменить на водород.

Одна из проблем заключается в технологиях его получения . Пожалуй, единственным эффективным на данный момент способом его получения является электролитический способ - получение из вещества воздействием сильного электрического тока. Но на данный момент, большая часть электричества получается на теплоэлектростанциях, и поэтому возникает вопрос «А стоит ли игра свеч?». Но внедрение в производство электричества атомной энергии, энергии ветра и солнца, наверное, исправит эти проблемы.

Об экологической чистоте водорода можно сказать только одно: при его сгорании и реакциях в топливных элементах образуется только вода.

Проблема внедрения водорода -- его способ хранения. Вся сложность заключается в том, что атом водорода - самый маленький по размерам в химической таблице, а это значит, что он может проникать практически сквозь любое вещество. Это значит, что даже самые толстые стальные стенки будут медленно, но верно его пропускать. Эта проблема сейчас решается химиками.

Пропан

Пропан, также называемый сжиженным нефтяным газом, представляет собой побочный продукт переработки природного газа или сырой нефти. Он уже широко используется в качестве топлива при приготовлении пищи и для отопления; пропан также является распространенным альтернативным видом топлива для транспортных средств. При использовании пропана производится меньше вредных выбросов в атмосферу, чем при использовании бензина, кроме того, имеется высокоразвитая инфраструктура для транспортировки, хранения и распространения пропана.

В пропановой промышленности есть множество методов безопасной транспортировки и использования пропана:

Все пропановое оборудование, как и бытовые приборы, отвечает строгим стандартам безопасности.

У пропана малая степень воспламеняемости по сравнению с другими продуктами переработки нефти и минимальная степень воспламеняемости из всех типов ископаемого горючего. Чтобы зажечь его, нужна смесь пропана и воздуха с содержанием пропана от 2,2% до 9,6%. Если в смеси содержится меньше 2,2% газа, она слишком бедна, чтобы гореть. Если в ней газа больше 9,6%, она слишком богата, чтобы гореть.

Смесь пропана и воздуха не загорится, пока источник зажигания не достигнет, как минимум, 940 градусов Фаренгейта (504,4 0С).Напротив, бензин загорается, когда источник зажигания достигает только 430-500 градусов Фаренгейта (221-260 0С).

Если возникает утечка жидкого пропана, он не накапливается в виде лужи, а испаряется и рассеивается в воздухе.

Пропан выходит в виде пара из газгольдера, в котором он содержится под давлением. Поэтому его нельзя принимать внутрь как бензин или алкогольное топливо.

Пропан нетоксичен, не ядовит, не загрязняет почву и водоносные слои в ней.

Так как в своем естественном состоянии пропан не имеет ни цвета, ни запаха, то в него добавляют промышленное ароматическое вещество одорант, с помощью которого можно обнаружить утечку пропана из емкости.

Автомобильные баки для пропана делают из углеродистой стали в соответствии с правилами, разработанными обществом инженеров-механиков.

При производстве новых пропановых цилиндров в них устанавливается УПП (OPD), устройство предотвращения переполнения, которое прекращает процесс заполнения, когда бак наполнен на 80% от его наливного объема. В этом случае изменения объема горючего материала, связанные с колебаниями температуры, не вызывают утечку пропана из бака.

Двигатели, работающие на горючем материале, оборудуются устройствами обеспечения безопасности и стопорными клапанами, которые срабатывают автоматически при разрыве топливопровода.

Биодизельное топливо

Биодизельное топливо представляет собой альтернативный вид топлива на основе растительных масел или животных жиров, даже тех, которые остаются в ресторанах после приготовления пищи. Двигатели транспортных средств можно модифицировать так, чтобы можно было сжигать биодизельное топливо в чистом виде; биодизельное топливо можно также смешивать с углеводородным дизельным топливом и использовать в неадаптированных двигателях. Биодизельное топливо безопасно, поддается биохимическому разложению и снижает содержание веществ, загрязняющих воздух таких как твердые примеси, монооксид углерода и углеводороды.

Биодизель химически является смесью метиловых (или этиловых) эфиров жирных кислот. Исходное сырье (жиры) химически являются глицериновыми эфирами жирных кислот.

Главное преимущество биодизеля - это то, что его производят из ресурсов, которые быстро восстанавливаются.

Биодизель подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля. Этот продукт безопасен, настолько, что даже обычная кухонная соль может быть признана более токсичной.

Биодизель - это главный прорыв в сфере альтернативных топлив. Он безопасен, эффективен и чист. Он прост в приготовлении и использовании, что не может быть в такой же мере сказано о других топливах, альтернативных или минеральных.

Биодизель - это удивительное открытие, которое может проихвести коренные изменения в мыслях людей и сделать их менее зависимыми от тех топлив, которые вредны для окружающей среды, ограничены в количестве и дорого стоят, в отличие от биодизеля.

Метанол

Метанол, также известный, как древесный метиловый спирт, может использоваться в качестве альтернативного вида топлива в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые спроектированы для работы на M85, смеси, содержащей 85% метанола и 15% бензина. Но в наши дни не производят транспортных средств с метаноловыми двигателями. Тем не менее, в будущем метанол может стать важным альтернативным видом топлива в качестве источника водорода, который необходим для работы топливных элементов.

Такое вещество, как метанол, нередко применяется в наши дни в качестве топлива, и зарекомендовало себя в этом отношении вполне неплохо. В этом отношении данное вещество имеет как свои достоинства, так и недостатки. Энергоемкость этого вещества, как массовая, так и объемная оказывается меньшей, нежели у бензина, который используется как топливо традиционно, однако при всем при том если говорить о процессе сгорания бензиновых и спиртовых воздушных смесей в двигателе, в значительной мере теплопроизводительность различаться не будет. Наполнение цилиндров в двигателе происходит более эффективно, теплонапряженность снижается, и спиртовоздушная смесь сгорает практически полностью.

Если в качестве топлива используется именно метанол, то мощность двигателя может возрасти примерно на 10-15 процентов, и прирост этот будет вполне ощутимым. Что касается сферы применения этого топлива: его можно применять как в особых топливных элементах, чтобы вырабатывать электроэнергию. Ограничений при его использовании в классических двигателях нет.

Плюсами такого топлива считают невысокую стоимость и указанные выше преимущества. Однако есть у этого вещества и недостатки, - если рассматривать его именно как вариант топлива. Так, в частности, оно травит алюминий, и если речь идет о инжекторной или карбюраторной системы подачи топлива, в которой задействованы алюминиевые элементы, применение этого вещества может стать проблематичным. Также метанол гидрофилен, он втягивает воду и может засорить систему подачи топлива именно по этой причине, сформировав ядовитые желеобразные отложения, которые придется своевременно удалять. Еще один не слишком приятный нюанс - для некоторых видов пластмасс метанол повышает пропуск испарений, и потому увеличивается риск, связанный с эмиссией вредных газовых смесей. Это делает топливо не слишком экологичным в плане разрушения озонового слоя. А еще при падении температуры окружающей среды работающие на метаноле моторы могут выдать проблемы запуска. Этот же недостаток ведет к повышенному потреблению топлива в холодную погоду - по крайней мере, при разогреве агрегата и по достижению им нормальной температуры функционирования.

Если рассматривать использование метанола в современных двигателях различных транспортных средств, стоит отметить, что оптимальным можно считать низкий уровень таких примесей при использовании веществ - ингибиторов коррозии в качестве дополнения и страховки. По европейским стандартам можно использовать до 3 процентов этого вещества, совмещая его с таким же объемом присадок, которые также следует примешивать в бензин. Особо активно используют это вещество в Китае, который и является передовой в этом отношении страной. В год здесь используют более 1000 миллионов галлонов метанола. А углеродный след от такого топлива гораздо меньший, что позволяет говорить о экологичности такого топлива, несмотря на отмеченный уже риск повышенного испарения от пластмасс.

Этанол

Этанол (еще называется этиловым спиртом или хлебным спиртом) представляет собой альтернативный вид топлива, его можно смешивать с бензином для получения топлива с более высоким октановым числом и меньшим содержанием вредных веществ в выбросах по сравнению с чистым бензином. Этанол производится за счет брожения зерновых продуктов таких как: кукуруза, ячмень или пшеница; и дистилляции. Также его можно производить из многих видов трав и деревьев, хотя здесь технология будет более сложной, в таком случае эго называют биоэтанолом.

В соответствии с Законом об энергетической политике от 1992 г. смеси, содержащие не менее 85% этанола, считаются альтернативными видами топлива.

E85, смесь состоящая на 85% из этанола и на 15% из бензина, используется в транспортных средствах с универсальной топливной системой, которые предлагаются большинством производителей транспортных средств. Транспортные средства с универсальной топливной системой могут работать на бензине, E85, или на любом сочетании этих двух видов топлива.

Смеси с большим содержанием этанола, такие как E95, также являются отличными альтернативными видами топлива. Смеси с более низкими концентрациями этанола, такие как E10 (10% этанола и 90% бензина), иногда используются для увеличения октанового числа и повышения качества выбросов, но они не рассматриваются как альтернативные виды топлива.

Производство этанола поддерживает фермеров и позволяет создавать рабочие места внутри страны. И поскольку этанол производится внутри страны и из выращиваемого в стране зерна, он снижает зависимость США от импортируемой нефти и повышает национальную энергетическую безопасность.

Виды топлива серии P

Топливо серии P представляет собой смесь этанола, газоконденсатной жидкости и метилтетрагидрофурана, вспомогательного растворителя, полученного из биомассы. Виды топлива серии P представляют собой прозрачные альтернативные виды топлива с высоким октановым числом, которые можно использовать в транспортных средствах с универсальной топливной системой. Топлива серии P можно использовать в чистом виде или в смеси с бензином в любом соотношении путем простого добавления бензина в бак.

Топлива P-серии можно либо использовать в чистом виде, либо смешивать с бензином, но производители не делают автомобилей под это топливо.

Размещено на Allbest.ru