Содержание
Экологически чистые автомобили и альтернативные виды топлива
«Зеленый автомобиль» — автомобиль, который использует меньше бензина и производит меньше выбросов. В стремлении сохранить окружающую среду за счет сокращения вредных выбросов и меньшего потребления невозобновляемых ресурсов, мировой автопром делает значительные успехи в производстве экологически чистых автомобилей.
Экологически чистые автомобили классифицируются на гибридные – работающие как на бензине, так и на электричестве; автомобили, работающие только на электричестве; автомобили, использующие биотопливо; и дизельные «зеленые авто». Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.
Автомобили этого типа оснащены двумя двигателями: двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. Гибридные автомобили подразделяются на три вида:
1. Параллельный — бензиновый двигатель и электромотор работают вместе (например Porsche Panamera S Hybrid).
2. Последовательный — бензиновый двигатель либо напрямую питает электромотор, либо заряжает батареи (например Chevrolet Volt).
3. Последовательно-параллельный — в зависимости от режима, система работает как последовательно, так и параллельно (например Toyota Prius). Инженеры из Toyota создали систему Hybrid Synergy Drive (гибридный синергетический привод).
При средних и постоянных скоростях двигатель передает часть энергии на передние колеса через планетарный механизм. Оставшаяся энергия передается на генератор, который в свою очередь отдает часть энергии на подзарядку аккумулятора и часть на электромотор.
При обгоне, подъеме и ускорении подзарядка аккумулятора прекращается и весь ток направляется на электромотор. При малых скоростях автомобиль работает как электромобиль. Все эти процессы контролируются компьютером.
Все три вида гибридов используют процесс рекуперативного торможения для сохранения кинетической энергии — бензиновый двигатель выключается, а электромотор переключается в режим генерации тока и возвращает энергию в батарею. Все три вида имеют небольшие бензиновые двигатели и, следовательно, производят гораздо меньше загрязняющих веществ, чем стандартный автомобиль. Но и мощность их тоже меньше — 60-90 лошадиных сил.
Для преодоления этого разрыва мощности, гибридные автомобили построены из легких материалов, таких как углеродное волокно и алюминий. Гибридные автомобили также более аэродинамические, что снижает сопротивление воздуху. Эти факторы в совокупности дают эффективную форму автомобиля, который получает превосходную экономию топлива и сокращает загрязнение окружающей среды.
Например гибрид Toyota Prius производит на 90% меньше загрязняющих веществ, чем аналогичные негибриды.
На протяжении последнего десятилетия автомобили-гибриды стали широко доступны, и их можно найти во всех ценовых диапазонах. А Volvo выпустили первый в мире дизельный гибрид Volvo V60 Plug-in.
Электромобили
Электрические транспортные средства приводятся в движение электрическим двигателем, питающимся от аккумуляторных батарей. Электрические двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Электродвигатели конвертируют 75% химической энергии от батарей в мощность, двигатели внутреннего сгорания лишь 20% энергии бензина.
Электромобили не выделяют выхлопных загрязняющих веществ. Электродвигатель обеспечивает плавность хода и более сильное ускорение, требуют меньше ухода, чем ДВС. Но имеется и ряд недостатков. Электромобиль сможет проехать без подзарядки примерно в 2 раза меньше пути, чем обычный автомобиль.
Полная зарядка батарей может занимать до 8 часов, да и сами батареи стоят довольно дорого.
1. Этанол
Наиболее распространенный тип биотоплива – этанол − этиловый спирт, используемый для получения моторного топлива взамен бензина. Этанол производится из различных материалов, биомассы, таких как кукуруза, сахарный тростник и отходов древесины. Большинство моделей автомобилей могут использовать E10, который состоит из 10% этанола и 90% бензина, без каких-либо изменений в двигателе.
Другие подобные смеси состоят из 20% и 30% — E20 и E30, соответственно. Самое экологичное этаноловое топливо — E85, состоит из 85% этанола и 15% бензина. Использование E85 в качестве транспортного топлива значительно снижает вредные выбросы выхлопных газов. Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин.
Пробег машин, работающих на Е85, на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин.
Этанол в качестве горючего для четырехтактного ДВС в 1876 году использовал немецкий изобретатель Николаус Отто, а в 1908 году Генри Форд разработал Ford T с двигателем, работающим на этаноле.
2. Дизельное топливо
Дизельные двигатели примерно на 30 процентов более эффективны, чем бензиновые двигатели.
Биодизель — топливо на основе животных и растительных жиров и микробного происхождения. Биодизель еще более усиливает преимущества дизельного топлива путем сокращения выбросов выхлопных газов.
B20 – двадцати процентная смесь биодизеля и обычного дизеля — снижает выбросы углеводородов на 20% и угарного газа и твердых частиц на 12%. Является нетоксичным и подвергается биологическому разложению.
Это означает, что дизельный двигатель будет производить около 30 процентов больше лошадиных сил, или даст 30 процентов экономии топлива (или 30 процентов меньше выбросов углекислого газа).
3. Водород
Водород – абсолютно экологически чистое и неиссякаемое альтернативное топливо, которое можно получить из воды.
Водород может использоваться в качестве топлива в обычном роторном двигателе внутреннего сгорания, так как в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного. Обычный ДВС для работы на водороде не подходит, так как водород легко воспламеняется от высокой температуры выпускного коллектора.
При использовании водорода в ДВС снижается мощность двигателя до 82% — 65% в сравнении с бензином.
Если внести небольшие изменения в систему зажигания, мощность двигателя увеличивается до 117% в сравнении с бензиновым аналогом, но тогда значительно увеличится выход окислов азота из-за более высокой температуры в камере сгорания и возрастает вероятность подгорания клапанов и поршней при длительной работе на большой мощности.
Кроме того, водород при температурах и давлениях, которые создаются в двигателе, способен вступать в реакцию с материалами двигателя и смазкой, приводя к более быстрому износу. Водород не производит выбросов парниковых газов при использовании в топливных элементах, он производит только оксиды азота при сгорании.
Пример эко-мобиля вы можете посмотреть на этом видео:
Источник: http://autotale.ru/ekologicheski-chistye-avtomobili-i-alternativnye-vidy-topliva/
7 экологичных видов топлива для автомобилей
Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.
Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.
Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях.
В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г.
доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.
Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.
Сжатый воздух
Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями.
Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха.
Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.
Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.
К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.
Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.
Продукты жизнедеятельности
До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании.
На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco.
Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.
Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.
При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.
Солнечные батареи
Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).
В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км.
Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км.
В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.
Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.
Биодизель на кулинарных отходах
В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.
Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.
По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов.
Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему.
Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.
До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.
Жидкий водород
Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.
Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.
Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду.
Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S.
В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.
Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.
Зеленые водоросли
Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.
Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей.
Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей.
Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.
Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.
В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.
Смотреть далее: 10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали
Источник: https://recyclemag.ru/article/7-eco-vidov-topliva-dlja-avtomobilej
Экологически чистое топливо
Московское правительство решило возложить функции по распространению экологических видов топлива и источников энергии на автомобильном транспорте города, на определенные автопредприятия. Дизтопливо цена за литр, которого не сильно отличается от бензина, менее практично, нежели альтернативные виды топлив.
Предприятия осуществляли работу на уже экспериментальных образцах автомобилей, которые приспособлены к использованию компримированного природного газа, то есть метана.
Половина всех автомобилей имеющихся в автопарке предприятия, работают на альтернативных видах горючего.
До этого момента в городах России такая техника никогда не использовалась, опыт который сей час активно приобретается, позволяет получить те необходимые знания, которые создадут условия для расширения и внедрения инноваций по всех регионах страны.
В недалекие 1960-е годы почти все высокоразвитые страны имели энергетику, которая зависела от нефти. Западные страны, выигрывали за сет экспорта дешевой нефти, баррель им обходился около 5 $. Что повлекло довольно высокие оптовые цены на дизельное топливо.
Спустя 13 лет, организацией арабских стран-экспортеров нефти, было наложено эмбарго на ввоз нефти в Соединенные штаты Америки, это произошло из-за того, что в войне Израиля с Сирией и Египтом, Северная Америка поддержала Израиль.
После этого случая, те страны, которые называли себя высокоразвитыми, пришли к выводу, что действующая экономические планы уже не эффективны, нужно срочно вырабатывать новые, с учетом уже совершенно других видов топлива. Самым слабым местом, оказалась транспортная отрасль, которая использовала углеводородные виды топлива.
Другой причиной поиска альтернативы нефти, стало то, что ее добыча с каждым годом становилась все дороже, а ее запасы в недрах земли расходовались очень великими темпами, и могли вообще исчезнуть примерно через 50 лет.
Самое интересное то, что газовый двигатель совсем не новинка современности, так как он был изобретен еще в очень далеком XIX веке, инженером из Франции, Ленуаром, работал он, конечно же, на газе. В наши дни, применяя альтернативные виды топлива в автомобилях, чаще всего используют именно газ.
Не стоит путать с бытовым газом, ведь заправляя автомобиль, на заправках используют специальные компоненты пропан-бутана, это сжиженый нефтяной газ. Его использование дишевле, и экологически безопасно для окружающей среды, по сравнению с бензином. Заправку машин производят на специальных комплексах для заправки альтернативными видами топлева.
Лучшее горючее для транспортных средств
Природный газ метан, это то, что обходит по характеристикам и бензин, и нефтяной газ. Им обычно заправляют машины те, кто хочет за те же деньги проехать вдвое, больше расстояние.
Не провоцирует нагар, моторное масло не подвергается изминениям. Поршням и цилиндрам наносится намного меньше вреда, хорошая производительная работа двигателя. Нет нагара, не разжижается моторное масло. Меньший износ поршней и цилиндров, улучшается ресурс двигателя. Масляный нагар, плюс сажа, окисляется масло, значительно понижая смазочные свойства.
Очень мало специализированых пунктов, где без проблем можно заправится. Присутствует сеть заправок. Очень много мест, где можно заправиться.
Не требует какой либо переработки, годен к использованию в первичном виде. Смесь, которая требует определенных пропорций с учетом времен года. Требуются комбинаты по переработке нефти.
Осуществляется доставка по газотранспортным путям. Привозят специальными тягачами. Так же как и пропан-бутан, доставляется на заправки в цистернах.
Разведанных залежей, должно хватить человечеству, примерно на 200 лет. Так как газ, добывают из нефти, то, его хватит примерно на 50 лет. Производится из нефти, запаси не более чем на 50 лет.
Довольно дешевый, и требует малых вложений. Имеет среднюю цену. Нестабильная себестоимость, в том плане, что с каждым годом только растет.
Дорогое оборудование, очень мало специалистов.в Российской Федерации, по монтажу и добыче, а также ремонту установок. Не дешевая стоимость оборудования. Нет нужды в дополнительном оборудовании.
Отсутствует возможность хищения метана на заправках или с баков автомобилей. Нельзя украсть с заправок. Легко можно перепродать.
Почти не меняет свои свойства при понижении температуры. Свойства падают при понижении температуры Малые изменения свойств, если температура падает.
Имеет наивысший 4 класс безопасности. Не очень безопасный, так как обладает лишь 2-м классом безопасности. Стабильная безопасность, 3-й класс.
Напрашивается вывод, метан имеет всего три недостатка, если ровнять с другими вилами топлива. Проблемы со специалистами легко решить, а дороговизна оборудования, со временем все равно окупается, за сет той же экономии. Метан это топливо, которое имеет наилучшие показатели среди других видов топлив.
Сегодня метаном можно заправлять практически все автомобили, но в 90-е годы, считалось, что он предназначен для грузовых автомобилей и автобусов. Он помещался в специальные стальные баллоны, которые выдерживали давление в 200 атмосфер. Но вес баллона в 100 килограмм, отпугивал автолюбителей, поэтому мало кто переводил своего «зверя» на это топливо. Сейчас дизельное топливо в Москве купить также просто как и любое другое топливо.
Сегодня баллоны из стали заменили менее прочными композитными сплавами, надежность стала жертвой легкости, тоесть меньшего веса баллона. Баллоны, как и стальные выдерживают давление, и высокие температуры. Взрывоопасность завышена, метан способен воспламенится только тогда, когда температура достигает 600 градусов, в то время когда бензин при 250, не говоря о его парах которым достаточно и 170 градусов.
Применение в Европейских странах
Широкое применение возрастает огромными шагами. Сейчас газоболонных машин, насчитывается 10 миллионов. Россия лидер в поставках газового топлива, на западном рынке.
Современные заводы обязательно занимаются разработкой и выпуском одной или двух моделей газобалонных автомобилей Audi, Honda, Toyota и другие. Все они начинают налаживать производство автомобилей.
Энергетические преимущества были оценены разными странами, с разными экономическими обстановками. Авто, способные использовать газовое топливо, можно встретить от США, до Азии. В России, заводских газоболонных автомобилей очень мало, чаще всего можно встретить переоборудованные под газ, бензинные аналоги.
Автомобили с таким альтернативным видом топлива как газ, хорошо производят в таких странах как Германия и Чехия. Это из-за того что в первой налажена отличная заправочная инфраструктура, во второй, планируют заменить на более экономные аналоги 10% топлива. Страной, в которой уже сейчас широко используются автомобили на газовом топливе, является Италия. Более 779 тыс. ГБА, колеся просторами этой страны.
Источник: http://mostoplivo.ru/ekologicheskoe-toplivo/