Литература (стр. 2 )

Второй критерий оценки - затраты на топливо и инфраструктуру - дает возможность оценить издержки на производство, доставку, распределение топлива и эксплуатацию транспортного средства. При работе на альтернативном топливе может существенно изменяться расход горючего на единицу работы, выполняемой автомобилем. Кроме того, цена альтернативного топлива также отличается от цены применяемого сейчас нефтяного топлива.

Третий критерий - стоимость двигателя - характеризует затраты на конвертацию двигателя для работы на альтернативном топливе. В зависимости от вида применяемого топлива могут требоваться различные изменения в конструкции двигателя и его систем от достаточно простых (перерегулировка топливной аппаратуры) до существенного изменения конструкции двигателя (установка газовой аппаратуры). Таким образом, сложность модернизации двигателя будет существенно сказываться на его стоимости.

До настоящего времени не существует единой концепции перехода на производство и использование альтернативных моторных топлив. Поэтому первым шагом в решении этой проблемы является рассмотрение всех видов возможных альтернативных моторных топлив и анализ перспективности их использования. В таблице представлена оценка относительной эффективности использования различных альтернативных видов топлива на автотранспорте. 

Альтернативные заменители нефтяных топлив

Альтернативное горючее условно можно поделить на три группы:

1. Нефтяное горючее с добавкой синтетических компонентов, топлива широкого и утяжеленного фракционного состава.

2. Горючее, полученное на основе переработки угля, горючих сланцев, природного газа.

3. Спиртовое горючее, природный и нефтяной газ, водород, аммиак.

Альтернативные топлива - топлива, полученные в основном из сырья не нефтяного происхождения.

Сырьевые источники альтернативных топлив

Топливо	Источник
Природный газ (сжатый и сжиженный)	Природные источники
Метанол	Уголь, газ, биомасса, нефтяные остатки
Этанол	Биомасса
Эфиры	Газ
Электроэнергия	Ископаемые и природные источники регенерации, батареи
Растительные масла	Биомасса
Синтетические углеводороды	Уголь, газ, нефтяные остатки
Водород	Электролиз воды, углеводороды, метанол, газ, бомасса

Классификация. Единой классификации нет. Так, в США к альтернативному топливу относят сжиженный нефтяной газ, природный газ, смеси, содержащие не менее 85% спирта, водородное топливо и электроэнергию.

Перед современным двигателестроением поставлена задача расширения ресурсов моторных топлив за счет применения альтернативных топлив. В первую очередь обращается внимание на топлива не нефтяного происхождения с достаточными запасами сырьевых ресурсов (природный газ, водород, метанол и др.) и приемлемыми экологическими характеристиками.

При выборе альтернативного источника энергии следует в каждом конкретном случае учитывать целесообразность его применения в качестве моторного топлива. Предварительная оценка может быть проведена на основе сравнительного анализа физико-химических и химмотологических свойств отдельных энергоносителей (см. таблицы).

Физико-химические свойства различных энергоносителей:

Характеристика	Дизельное топливо	Метанол	Этанол	Метан	ДМЭ
Химическая формула	-	СН3-ОН	СН3-СН2-ОН	СН4	СН3-О-СН3
Плотность, г/см3	0,84	0,79	0,81	-	0,66
Цетановое число	40...55	5	8	-	55
Температура самовоспламенения, °С	250	450	420	650	235
Октановое число	-	111	108	130	-
Температура кипения, °С	180...370	65	78	-162	-25
Теплота испарения, кДж/кг	250	1110	904	-	410
Предел взрываемости (% паров топлива в воздухе)	0,6...6,5	5,5...26	3,5...15	5...15	3,4...18

Важно отметить, что  в любом случае двигатель, работающий на альтернативном топливе, характеризуется низким уровнем выбросов СО2, который  обуславливает формирование «парникового эффекта».

Элементный состав и химмотологические свойства некоторых видов энергоносителей:

Топливо	Элементный состав, %	l0, кг/кг	Hu, МДж/кг
wc	wH	wo	wN	ws
Сжатый природный газ	71,0	23,2	0,4	5,3	0,1	13,63	46,9
Сжиженный нефтяной газ	84,0	16,0	-	-	0,01	15,1	45,5
Метанол СН3ОН	37,5	12,5	50,0	-	-	6,45	19,6
Продукты конверсии метанола	37,5	12,5	50,0	-	-	6,45	23,8
Диметилэфир СН3ОСН3	52,2	13,0	34,8	-	-	9,0	28,8
Бензин	85,5	14,5	-	-	0,02	14,8	44,0
Дизельное топливо	86,5	13,3	-	0,02	0,2	14,5	41,3

  Условные обозначения: wc, wH, wo, wN, ws – массовые доли углерода, водорода, кислорода, азота, серы, соответственно; l0 – теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива; Hu – низшая теплота сгорания топлива.

Потребление кислорода воздуха и выделение продуктов в кг при полном сгорании 1 кг топлива:

Топливо	Потребление О2	Выход продуктов в результате сгорания
Н2О	N2	СО2
Водород	7,94	8,94	26,41	-
Сжатый природный газ	3,13	2,25	13,28	2,8
Сжиженный нефтяной газ	3,47	1,59	12,0	3,0
Метанол СН3ОН	1,5	1,13	4,98	1,37
Диметилэфир СН3ОСН3	1,92	1,08	-	1,84
Бензин	3,04	1,46	11,74	3,1
Дизельное топливо	3,34	1,29	11,39	3,16

Для автомобильных двигателей наиболее перспективными альтернативными энергоносителями, которые могут быть использованы в качестве самостоятельного вида топлива, являются:

- природный газ;

- диметиловый эфир;

- метанол;

- этанол;

- топлива на основе биологических (растительных) энергоносителей.

Газообразные топлива, применяемые уже относительно давно в автомобильных двигателях, в зависимости от физического состояния делят на две группы - сжатые и сжиженные.

По способу получения газообразные топлива делятся на естественные (природный газ), добываемые из газовых месторождений, и выходящие из нефтяных скважин (попутные нефтяные газы), и искусственные, получаемые при переработке нефти или газификации твердого топлива.

Газы являются экологически чистым видом топлива, обеспечивающим высококачественное сгорание в двигателях автомобилей, снижение токсичности выхлопных газов и шума. При применении газообразного топлива вместо бензина или дизельного топлива улучшаются экологические качества автомобилей. Показатели токсичности выхлопных газов снижаются по окиси углерода в 3…4 раза, по окислам азота 1,2…2 раза, по углеводородам в 1,2…1,4 и более раз. Это позволяет существенно приблизиться к выполнению действующих в России экологических норм.

При применении газообразного топлива улучшаются технические характеристики автомобилей в том числе:

- надежность и ресурс двигателей возрастает на 30-50%;

- срок службы моторного масла увеличивается в 2...3 раза;

- межремонтные пробеги увеличиваются в 1,4…1,5 раза.

В качестве отрицательных характеристик при использовании в автомобилях газообразного топлива можно отметить снижение динамических качеств автомобилей на 5…8% и повышение трудоемкости технических обслуживании и ремонтов на 3…5%.

Основными оценочными характеристиками газообразных топлив являются:

Температура воспламенения. Для газов эта температура относительно высока (св. 470°С),  что вызывает необходимость применения высокоэффективного зажигания от постороннего источника (электрической искры или запального дизельного топлива). Октановое число. Характеризует антидетонационные свойства. Газообразные топлива имеют октановые числа 90…125, то есть более высокие, чем автомобильные бензины и обеспечивают мягкую работу двигателей. Теплота сгорания газовоздушных смесей  несколько ниже, чем бензовоздушных смесей, что снижает энергетические показатели двигателя (7…12%). Содержание влаги в газе. Ухудшает процесс сгорания, вызывает коррозию металлических поверхностей, выводит из строя запальные свечи. Пары влаги из газообразного топлива должны удаляться.

Самый газифицированный автомобильный транспорт в мире имеет на настоящее время Аргентина, затем Италия. Россия занимает пятое место, автомобилей на газе у нас в 13 раз меньше, чем в Аргентине.