В этой статье мы рассмотрим различные виды топлива, которые уже существуют и появятся в ближайшем будущем, и которые могут быть использованы для питания наших автомобилей вместо бензина и дизельного топлива.
Сжиженный нефтяной газ (LPG)
Сжиженный нефтяной газ уже использовался в качестве топлива для автомобилей в прошлом. Например, в конце 1990-х годов Opel, Volvo и некоторые другие автопроизводители предлагали его в качестве топлива для своих двухтопливных автомобилей. Эти автомобили сначала заводились на бензине, а затем, когда прогревались, переходили на сжиженный газ.
В Европе и за ее пределами «СНГ» или «автогаз» является третьим по распространенности видом топлива после бензина и дизельного топлива. Он выбрасывает в атмосферу меньше загрязняющих веществ и гораздо экономичнее бензина. Однако расход его в два раза больше, чем бензина, поэтому это следует учитывать.
Водород: Обещанное топливо с задержкой
Водород уже несколько десятилетий является обещанным топливом, однако до сих пор не получил широкого распространения. Известно, что автомобиль, работающий на водороде, выбрасывает в атмосферу только водяной пар, но, к сожалению, производство водорода очень дорого и даже дороже, чем бензина и газа. Кроме того, сложной задачей является хранение водорода: он взрывоопасен при хранении в баллонах под давлением, но может безопасно храниться в дорогостоящих ячейках.
Получение электроэнергии с помощью водорода
Топливный элемент автомобиля работает за счет смешивания водорода из емкости с кислородом для получения электрической энергии, от которой зависит работа двигателя. Фактически автомобиль имеет собственный встроенный генератор и не хранит электроэнергию в аккумуляторе.
Производство биоэтанола
Биоэтанол получают в процессе преобразования растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Полученный этанол затем соединяется с бензином или дизельным топливом, в результате чего получается новый вид топлива, который с небольшими изменениями или без них может использоваться в большинстве автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
Смесь биотоплива
Процентное содержание биоэтанола в смеси с традиционным нефтяным топливом составляет от 10% (E10) до 15% (E85). С экологической точки зрения использование биоэтанола имеет смысл, так как углекислый газ, выделяемый при его сгорании в двигателе, компенсируется CO2, который он поглощает в процессе своего роста. С другой стороны, увеличивается расход топлива. Альтернативным вариантом является использование сжиженного природного газа (СПГ).
Около 20 миллионов двигателей работают на СПГ
В настоящее время около 20 млн. машин по всему миру работают на сжиженном природном газе (СПГ), который сжимается под высоким давлением в жидкую форму. Большинство из них — это автобусы и грузовики, работающие в городах, что позволяет ограничить их вредное воздействие на окружающую среду.
По сравнению с дизельным топливом СПГ снижает выбросы твердых частиц в атмосферу на 75%, выделяет гораздо меньше углекислого газа, чем бензин, и до 90% меньше оксида азота.
Преимущества биодизельного топлива
Биодизель получают из восстанавливаемых органических материалов, что делает его перспективным источником топлива. Оно имеет три поколения и может быть получено из таких культур, как рапс, жиросодержащих отходов и липидов микроводорослей. Хотя промышленное производство биодизеля более дорогостоящее, чем традиционного дизельного топлива, оно еще не получило широкого распространения. Кроме того, биодизель обладает лучшими растворяющими свойствами, что требует более частой замены фильтров для поддержания их работоспособности.
Отличие пропана от сжиженного газа
Пропан не следует путать со сжиженным газом; некоторые виды сжиженного газа могут содержать пропан, но не все. Автомобилей, работающих исключительно на пропане, немного, а те, что есть, в основном используют его в качестве биотоплива, дополняя бензин для снижения вредных выбросов.
Для двигателя, работающего на пропане, требуется более емкий баллон, поскольку он является газом, и для получения той же мощности он потребляет на 27% больше пропана, чем бензина. Также полезно помнить, что пропан эффективнее работает в более холодном климате.
Иной взгляд на воду как на топливо
Мысль о том, что можно просто залить воду в бак и поехать, манит, но в реальной жизни она еще не изобретена. Не ведитесь на ложные обещания видеороликов на YouTube. Для разделения воды на кислород и водород необходим процесс электролиза, а для этого требуется много электроэнергии. При сжигании водорода происходят тепловые потери, что делает всю систему неэффективной.
Но что если найти способ обойти эту проблему? Что если мы сможем разработать новую технологию, позволяющую использовать воду в качестве топлива? Это было бы грандиозным достижением в области транспорта. К сожалению, чудо этой технологии еще не открыто.
Использование солнечной энергии
Несмотря на то, что успешной реализации пока не существует, можно использовать солнечный свет для питания автомобиля. Электроэнергия, необходимая для электролиза воды, может быть получена с помощью солнечных батарей, установленных на внешней стороне автомобиля. Теоретически это может быть жизнеспособным и экономически эффективным вариантом, но на практике это еще не реализовано.
Целенаправленные усилия
В настоящее время несколько компаний, таких как Jaguar Land Rover Tata и Citroen, работают над этой концепцией. Они надеются воплотить ее в жизнь в ближайшем будущем.
Предлагаемое компанией Citroen использование сжатого воздуха
В 2014 году компания Citroen предложила инновационное использование сжатого воздуха в модели Cactus Airflow 2L. В этой модели обычный бензиновый двигатель сочетался с двумя воздушными баллонами, которые заряжались рекуперативной энергией. Система «Hybrid Air» использовала энергию сжатого воздуха, хранящегося в специальных резервуарах, для приведения в движение ведущих колес. Такая схема позволила снизить нагрузку на двигатель внутреннего сгорания и уменьшить расход дорогостоящего топлива.
Steam: Не шутка
На заре автомобильной революции пар не был предметом шуток. Более того, в 1906 г. автомобиль, работающий на паре, установил мировой рекорд скорости, достигнув 200 км/ч. И хотя в наши дни редко можно встретить автомобиль с паровым двигателем, эта концепция по-прежнему жива среди энтузиастов.
Кинетическая энергия: Популярная альтернатива
Рекуперативное торможение — широко распространенный альтернативный источник энергии. Этот процесс предполагает возврат энергии движения обратно в аккумулятор при замедлении автомобиля, вместо того чтобы тратить тепло и трение в процессе торможения.
Неэффективность передачи кинетической энергии
Как бы это ни было сделано, преобразование кинетической энергии в запасенную никогда не бывает полностью эффективным. Невозможно эксплуатировать автомобиль, только сохраняя энергию для последующего использования.
Размер аккумулятора
Для достижения приемлемого запаса хода необходима большая батарея, а это увеличивает массу автомобиля. Чем тяжелее автомобиль, тем больше кинетической энергии должно быть преобразовано в запасенную при рекуперативном торможении.
Использование солнечной энергии
По мере приближения к эпохе, когда автомобили больше не нужно будет подзаряжать или заправлять, солнечная энергия стала использоваться во многих сферах жизни. Несмотря на то, что получить достаточное количество энергии с такой небольшой площади было непросто, прогресс был достигнут.
ТехнологияLightyear
Голландская компания Lightyear объявила о том, что ее технология позволяет решить проблемы, с которыми сталкивается автомобильная промышленность. Ожидается, что она появится в продаже в 2020 году.
Азот
Азот — наиболее распространенный газ в нашей атмосфере, составляющий около 78% воздуха. Мы вдыхаем его каждый день, поэтому логично использовать его в качестве источника топлива для автомобилей, поскольку он практически не производит вредных выбросов. В жидком виде он может быть помещен в бак и работать как «воздушный» двигатель.
Высвобождение мощности с помощью впрыска азота
Впрыск азота из баллона приводит к резкому превращению жидкости в газ. Это мгновенное расширение используется для приведения в действие турбины, которая, в свою очередь, вращает генератор, вырабатывая электроэнергию для привода автомобиля.
Неблагоприятные последствия
К сожалению, жидкий азот является опасным материалом, а инфраструктура для его заправки до сих пор отсутствует.
Сила аммиака
В 1943 г. аммиак был использован для питания двигателей внутреннего сгорания. Хотя его удельная энергия была ниже, чем у бензина, он был дешев в производстве и его можно было приобретать в больших количествах. Преимущество аммиака в том, что он не содержит углерода, а значит, не производит выбросов углекислого газа. Основным препятствием для использования аммиака в качестве топлива является безопасность его хранения на заправках и в автомобилях.
Древесный газ: Нетрадиционный источник энергии
Древесный газ используется с 1870-х годов, но наибольшей популярности он достиг во время Второй мировой войны, когда топливо было дефицитным. Процесс газификации древесины используется для приведения в действие двигателя внутреннего сгорания. К сожалению, мощность двигателя ограничена, и он не отличается особой экологичностью, поскольку необходимо использовать древесину соответствующего сорта. Машина будет двигаться, но не очень быстро.
Спирт как автомобильное топливо
Когда мы предлагаем человеку «налить себе пол-литра», это может приобрести новый смысл, если бы спирт использовался в качестве автомобильного топлива. Действительно, автомобили, работающие на спиртовом топливе, таком как метанол, бутанол и этанол, использовались в прошлом, причем одним из наиболее популярных видов такого топлива были гонки на выносливость.
Особую привлекательность спиртовому топливу придает его высокое октановое число, что делает его пригодным для использования в двигателях внутреннего сгорания. Таким образом, этот альтернативный источник топлива стоит рассматривать в будущем.
Спиртовое топливо: выгодный выбор для природы
Метанол обладает меньшей энергетической плотностью, чем бензин, поэтому для получения той же мощности двигателя его требуется больше. Однако исследования показали, что при производстве спиртового топлива используется больше парниковых газов, чем при его сжигании в двигателе, что делает спирт выгодным вариантом для окружающей среды.