Реферат альтернативные виды топлива – Исследовательская работа Моисеенко Василия «Альтернативныеи виды топлива»

Учебное пособие для учащихся «Альтернативные виды топлива»

Чем больше в мире производится автомобилей, тем значительнее интерес к альтернативным бензину видам топлива, при сгорании которых выделяется меньше вредных веществ. Во многих странах все более популярным становится биологическое топливо, изготавливаемое из растительного сырья. В шести государствах ЕС, а также в США, Канаде, Бразилии, Малайзии такое биологическое топливо производят в промышленных масштабах, но все, же его доля в топливном балансе не превышает 0,3%.

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания остаётся основной движущей силой автомобиля. В связи с этим единственный путь решения энергетической проблемы автомобильного транспорта — это создание альтернативных видов топлива. Новое горючее должно удовлетворить очень многим требованиям: иметь необходимые сырьевые ресурсы, низкую стоимость, не ухудшать работу двигателя, как можно меньше выбрасывать вредных веществ, по возможности сочетаться со сложившейся системой снабжения топливом и др.

Нефть сегодня — основной и наиболее востребованный энергоресурс. Однако ее запасы катастрофически заканчиваются, и уже понятно, что наступает закат нефтяной эры. Снижение темпов нефтедобычи в ряде стран, включая Россию, и снижение ее рентабельности наблюдается уже сегодня. Все это является первопричиной увеличения стоимости нефтепродуктов и, как следствие, накладывает определенные ограничения на развитие экономик отдельных стран и мировой экономики в целом. Данное обстоятельство, с учетом того, что 80% механической энергии, которую использует в своей деятельности человек, вырабатывается двигателями внутреннего сгорания, заставляет уже сегодня серьезно задуматься об альтернативном источнике энергии, не нефтяного происхождения.

Проверь себя :

1. На каком виде топлива работает подавляющее большинство современных автомобилей ?

2. Какие компоненты содержаться в автомобильных выхлопных газах?

3.В чем причина поиска замены традиционного топлива на альтернативные?

1.1 Понятие «альтернативное топливо».

Понятие «альтернативное топливо» не имеет точного определения: в настоящее время используются различные обозначения, такие как «особое», «дополнительное», «суррогатное» или «вторичное» топливо, «топливо из мусора», «топливо из отходов» или специальные названия марок. 

Альтернативные виды топлива — виды топлива (сжатый и сжиженный газ, биогаз, генераторный газ, продукты переработки биомассы, водоугольное топливо и другие), использование которого сокращает или замещает потребление энергетических ресурсов более дорогих и дефицитных видов. Сырьем для производства альтернативных видов топлива являются калорийные фракции, получаемые при подготовке и сортировке бытовых отходов, крупногабаритных отходов, аналогичных бытовым производственных отходов, остатков ценных материалов (бумаги, картона, древесины, текстиля, пластмасс), а также специфические производственные и промышленные отходы.

1. История появления альтернативных видов топлива.

Еще в 1826 году американский изобретатель Сэмюэль Мори запатентовал двигатель, в котором в качестве топлива использовались растительный скипидар и спирт. В 1853 году было доказано, что растительное масло вполне можно употреблять в качестве горючего для паровых машин и пароходов. Первый настоящий четырехтактный двигатель внутреннего сгорания инженера Николауса Августа Отто, различными модификациями которого мы пользуемся и по сию пору, работал на этиловом спирте.

В начале 90-х годов XIX века Рудольф Дизель построил первый двигатель, работавший на угольной пыли. При запуске модель взорвалась, чуть не убив самого изобретателя. И следующий свой экспериментальный двигатель в 1894 году он заправил уже более дешевым и значительно менее опасным арахисовым маслом.

А Генри Форд как начал со «спиртовых» двигателей, так и поддерживал их вплоть до 40-х годов прошлого века. Возможно, одной из причин было то, что Генри сам был из фермеров и технологию производства домашнего спирта хорошо знал. Так или иначе, но первый его «квадрицикл», собранный в 1896 году, работал именно на спирту, несмотря на то, что автомобили немецких инженеров Готтлиба Даймлера и Карла Бенца к этому времени уже почти десятилетие заправлялись бензином. Первый по-настоящему массовый автомобиль, построенный Фордом в 1908 году, знаменитая «Модель Т», одинаково хорошо бегал и на этиловом спирте, и на бензине, и на их смеси. Форд был настолько уверен в будущем спиртовых автомобилей, что даже построил на Среднем Западе США спиртоперегонный завод. Вплоть до середины 20-х годов XX века 25% продаж компании Standard Oil на Среднем Западе приходилось именно на фордовский этиловый спирт.

1908 год. Генри Форд за рулем «автомобильного плуга»

(так называли первые трактора). Ранние модели двигателей

Форда работали на этаноле

2.2.Виды альтернативного топлива

В последнее время большое количество научно-исследовательских центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на экономию топлива и замену традиционных жидких углеводородных топлив новыми видами.

Рассмотрим каждый из наиболее распространенных видов альтернативного топлива более подробно.

Природный газ.

 Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде сжатого до давления 200 атмосфер, газа, так и в виде жидкого, охлажденного до -160°С газа. В настоящее время наиболее перспективным является применение жидкого газа (пропан-бутан). В Европе это топливо называется Liquefied petroleum gas. В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн машин, работающих на Liquefied petroleum gas. 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.

Сжиженный нефтяной газ

Пропан является общим названием для сжиженного нефтяного газа, хотя это не совсем верно. Сжиженный нефтяной газ представляет собой углеводородный газ под низким давлением. Он состоит в основном из пропана, но также включает в себя другие углеводородные газы, и, прежде всего, это бутан. Сжиженный нефтяной газ хранится под давлением для того, чтобы находиться в жидком виде. Подобно сжиженному природному газу, сжиженный нефтяной газ (СНГ) даёт гораздо больше энергии, будучи плотным, и, следовательно, становится более полезным для питания легковых автомобилей и грузовиков.

Сжиженный газ работает в обыкновенном двигателе внутреннего сгорания после совсем небольших модификаций (правильно это называть установкой ГБО на автомобиль — адаптация машины под использование «пропана»). В то время как этот вид топлива не используется широко для автомобилей во многих странах, таких как США, к примеру, всё же в ряде стран до 10 процентов использования автомобильного топлива приходится на сжиженный нефтяной газ.

Газовый конденсат.

Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива.

Шахтный метан.

В последнее время к числу альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в угольных регионах страны. Прогнозируется, что газовая добыча метана в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 миллиардов метров кубических.

Синтетический бензин.

Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м

3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России, производство синтетического моторного топлива из природного газа освоено в промышленном масштабе. Так, в Новой Зеландии на установке фирмы «Мобил» из предварительно полученного метанола ежегодно синтезируется 570 тыс. т моторных топлив. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в 1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных. В то же время разработки по получению синтетического бензина из угля достаточно.

Уголь

Технически, уголь является относительно новым альтернативным топливом для автомобилей — косвенно, так или иначе, ведь всё новое — это хорошо забытое старое, хотя, некоторые поезда всё ещё приводятся в движение углём. Уголь не питает двигатель напрямую. Электрические транспортные средства (по большей части), не производят своё собственное электричество. Они несут в себе энергию в их заряженных батареях. А батареи получают свой ​​заряд от стандартной розетки, которая получает потенциальную энергию от электростанции, которая, в свою очередь, получает питание… от горящего угля в большинстве случаев. На самом деле, 50 процентов всей электроэнергии в мире происходит от угольных электростанций. Это означает, что, когда Вы проходите последовательно весь путь энергетической цепочки, много электрических машин на самом деле являются, по сути, машинами с питанием от угля. В то время как уголь имеет аналогичные недостатки бензину, он также имеет некоторые преимущества. В пересчёте на километр поездки, электричество от угля является более дешёвым способом для питания автомобиля, чем бензин. Кроме того, во многих странах есть большие запасы угля — гораздо больше, нежели бензина. 

Спирты.

 Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые можно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные достоинства — высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток — пониженная тепловая способность, что уменьшает пробег между заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином. Кроме того, затруднён запуск двигателя из-за плохого испарения метанола и этанола.

Этанол (питьевой спирт), обладающий высокой энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол — в стране более 7 млн автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн — его смесью с бензином. США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется как «чистое» топливо в 21 штате, а этанол-бензиновая смесь составляет 10% топливного рынка США и применяется более чем в 100 млн двигателей. Стоимость этанола в среднем гораздо выше себестоимости бензина. Всплеск интереса к его использованию в качестве моторного топлива за рубежом обусловлен налоговыми льготами.

Использование спиртов в качестве автомобильного топлива требует незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле достаточно отрегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии материалы более стойкими. Учитывая то, что чистый метанол ядовитый, необходимо предусмотреть тщательную герметизацию топливной системы автомобиля. Пары метанола более токсичны, чем пары бензина и вызывают сильные отравления при попадании в организм человека, слепоту и даже летальный исход.

А вот для работы на чистом спирте требуется увеличение вместимости топливного бака и степени сжатия до 12-14, чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива.Низкое давление насыщенных паров и высокая теплота испарения спирта делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей уже при температуре окружающей среды ниже +10°С.

Электрическая энергия.

Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений.

Но что сдерживает технологию от проникновения в широкие массы? Технология батареи и электродвигателя. Перемещение автомобиля требует много энергии, и, чтобы делать это на высоких скоростях и на большие расстояния, требуется очень много энергии. В прошлом электрические автомобили не могли проезжать большие расстояния (более нескольких километров), и как только их батареи садились, требовались долгие часы, чтобы их перезарядить. Дело в том, что электродвигатель сам по себе достаточно прожорлив в плане потребления электроэнергии. Добавьте к этому огромный вес самого аккумулятора (в современном электромобиле он может составлять половину массы всей машины), и недостатки такого вида альтернативного топлива станут достаточно весомыми.Тем не менее, с новыми технологиями аккумуляторных батарей некоторые автопроизводители преодолели такие ограничения. Новые батареи (литий-ионные батареи, если быть точным) являются такими же, какие установлены в Ваш сотовый телефон или ноутбук. Они заряжаются достаточно быстро и работают дольше. А автомобили, такие как Tesla Model S, используют их не просто для перемещения в физическом понимании этого слова, а для получения производительности, достойной суперкаров. Другие автомобили, которые также укрепляются на рынке, такие как Chevy Volt и Toyota Prius, например, используют эти типы батарей в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, чтобы создать новый класс автомобиля с расширенным диапазоном использования источника передвижения. Батареи можно заряжать, подключив машину к обычной розетке; однако, когда заряд батареи начинает иссякать, включается бензиновый генератор, чтобы перезарядить её и не допустить остановки автомобиля.

Биодизельное топливо.

 В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из растительного масла. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей — сера в биодизельном топливе составляет 0,02%. Биотопливо сгорает в двигателе значительно лучше, чем солярка, и делает выхлоп в четыре раза более чистым.

Лучшим сырьем для биодизеля пока считается не подсолнечник и даже не кукуруза, а рапс. Эта техническая культура почти не требует ухода, растет, где посадишь, дает высокие урожаи. Из тонны рапса можно выжать до 500 литров масла. Утечка рапсового масла, в отличие от солярки, не наносит экологического ущерба, так как в почве и в воде оно полностью разлагается за 2–3 недели. Наконец, рапс — прекрасная промежуточная культура. Если поля, отдыхающие после урожая пшеницы и просто пустующие, засеять рапсом, то потом та же пшеница будет расти на них значительно лучше.

При всех достоинствах у биодизельного топлива есть и недостатки. Главный из них — высокая вязкость. На холоде (уже при –9) оно застывает и перестает прокачиваться по топливопроводу. Приходится либо искусственно его подогревать, либо разбавлять специальными присадками. Кроме того, хорошее биодизельное топливо (В100, чистый биодизель, без добавок) пока относительно дорого — его цена примерно на 30% выше, чем у солярки. Однако с помощью различных программ поддержки и налоговых льгот, которые предоставляются предприятиям-производителям, цены эти удается несколько снизить. Наиболее популярная среди дизелистов смесь В30 (30% биодизеля на 70% солярки) сейчас стоит уже даже несколько дешевле обычного топлива.

Особенно широко применяется биодизель в Германии. Здесь его производят почти 3,5 миллиарда литров в год. Далее идут Италия(1,2 миллиарда литров), Франция (1 миллиард литров), США (600 миллионов литров).. В России  компания «ЛУКОЙЛ» тоже построила завод по производству биодизеля, однако из-за отсутствия спроса среди отечественных водителей, больше доверяющих привычной и более дешевой солярке, биотопливо пока увозят в Финляндию. Сам процесс можно реально сделать в домашних условиях. На самом деле, много любителей биодизеля делают своё собственное топливо с использованием растительного масла из местных ресторанов. Однако, существует небольшой риск, связанный с этим процессом. Если Вы сделаете это неправильно, Вы можете наделать много вреда для Вашего автомобиля (не говоря уже о своём доме и собственной безопасности). Прежде чем пытаться сделать биодизель по какому-либо найденному рецепту, убедитесь, что это хорошая идея, потренировавшись некоторое время с кем-то, кто уже успешно делал это.

Британский химик Пол Дэй с образцом топлива Aquafuel

(справа), полученного смешиванием воды и дизельного

топлива с добавлением касторового масла 

Биогаз.

Он представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов. Биогаз как альтернативный энергоноситель может служить высококалорийным топливом. Он предназначен для улучшения технико-эксплуатационных и экологических показателей работы двигателя внутреннего сгорания. Применение биогаза в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания позволяет снизить выбросы, а также улучшить топливную экономичность.

Отработанное масло.

 В настоящее время на ряде предприятий различных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное, трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяет полностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива. Установка подмешивает очищенные (в установке) масла в соответствующее топливо, в точно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемой топливной смеси. Полученная смесь имеет более высокие параметры по чистоте, обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо до его модификации в установке.

Сжатый воздух

Воздух есть везде, так почему бы не использовать его в качестве топлива для автомобиля? В таком типе машины воздух сжимается в трубах высокого давления. В то время, как типичный двигатель использует воздух, смешанный с бензином (или дизельным топливом), который затем зажигается искрой (или высоким давлением в случае дизеля) для выработки энергии, двигатель на сжатом воздухе использует расширение сжатого воздуха, поступающего из трубки высокого давления для привода поршней двигателя.

Тем не менее, автомобили на сжатом воздухе не работают полностью на этом самом воздухе. Электродвигатели также присутствуют на борту машины для сжатия воздуха, только потом отправляя его в трубки высокого давления автомобиля. Однако, эти машины не могут считаться полностью электрическими автомобилями, главным образом, потому что электродвигатели здесь не непосредственно питают авто, приводя в движение его колёса. Электродвигатели намного меньше, чем те электродвигатели, используемые в электроавтомобилях, где основной функцией двигателя является приведение в движение машины. Поэтому автомобили на сжатом воздухе потребляют гораздо меньше энергии, чем электромобили.

Жидкий азот

Жидкий азот является ещё одной альтернативой продуктам нефтепереработки. Как и водород, азот находится в изобилии в нашей атмосфере. Кроме того, как и водород, автомобили под питанием азота делают гораздо меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо. Но, в то время как водород используется в топливных элементах автомобилей, а также двигателях внутреннего сгорания, автомобили на жидком азоте требуют совсем другой тип двигателя в целом.

В самом деле, жидкий азот использует двигатель, подобный двигателю, используемому в пневматической машине. В таком двигателе азот хранится в сжиженном состоянии под огромным давлением. Для питания автомобиля азот выделяется в двигатель, где он нагревается и расширяется, чтобы создать энергию. В то время как типичный бензиновый или дизельный двигатель использует горение, чтобы заставить двигаться поршни, двигатель на жидком азоте использует расширение азота для питания энергетических турбин.

Являясь экологичным и эффективным способом питания транспортного средства, жидкий азот сталкивается с теми же препятствиями, как и многие другие альтернативные виды топлива: отсутствие общенациональной сети заправочных станций для доставки его потребителям.

Водород

Водород может на самом деле присутствовать в виде топлива как такового в двух различных типах автомобилей: автомобилей с топливными элементами в виде водорода и автомобилей, которые имеют двигатель внутреннего сгорания, который спроектирован, чтобы использовать водород вместо бензина.

В первом случае водород используется для выработки электроэнергии, которая затем используется для питания электродвигателя. Так водородный автомобиль использует топливный элемент для выработки собственной электроэнергии. В химическом процессе в топливном элементе водород и кислород объединены, чтобы создать электричество, и единственным побочным продуктом этого процесса является водяной пар. Эту технологию уже используют в автомобиле Honda FCX Clarity, и в настоящее время автомобиль получает всё больший рейтинг.

В двигателе внутреннего сгорания водород является источником топлива вместо привычного бензина или дизельного топлива. Вместо вредных выбросов CO₂, которые производит бензин, опять же, водородные автомобили производят только водяной пар. Много автопроизводителей в настоящее время испытывают водородные автомобили. В настоящее время BMW Hydrogen 7 является, пожалуй, самым известным из них — компания сдала в аренду несколько опытных таких машин в Германии и США, и некоторые тесты даже показали, что автомобиль на самом деле очищает воздух вокруг себя во время работы.

Тем не менее, водородные автомобили пока не получили широкого распространения в значительной степени, потому что сегодня нет необходимой инфраструктуры водородных заправочных станций.

2.3.Необычные виды альтернативного топлива.

Аммиак

Двигатели, работающие на аммиачном газе, использовались ещё во время Второй мировой войны для приведения в движение автобусов в Бельгии. Жидкий аммиак также питает ряд ракетных двигателей во всём мире. Хотя он и не такой мощный и высокопроизводительный, как другие виды топлива, аммиак не оставляет сажи в многоразовых двигателях, а его плотность примерно соответствует плотности окислителя.

Аммиак уже давно был предложен в качестве практической альтернативы ископаемым видам топлива для двигателей внутреннего сгорания. Теплота сгорания аммиака составляет 22,5 МДж/кг, что составляет около половины от теплоты сгорания дизельного топлива. Аммиак может быть использован в существующих двигателях с довольно незначительными модификациями карбюраторов  или инжекторов.

Однако, главным недостатком аммиака остаётся, конечно же, его высокая токсичность.

Водяной пар

Это по сути вымерший сегодня паровой автомобиль, который имеет паровой двигатель, и он также фактически работает на других видах топлива, которые и образуют этот самый водяной пар. В качестве топлива используются этанол, уголь и даже дерево. Топливо сжигается в котле, и тепло преобразует воду в пар. Когда вода превращается в пар, она расширяется. Расширение создает давление, которое толкает поршни, которые, в свою очередь, заставляют карданный вал вращаться.

Паровые автомобили требуют очень много времени между началом работы и приведением в движение такого авто, но некоторые из них могут достигать достаточно высокой скорости — более 160 км/ч в конце концов. Так, наиболее успешные автомобили начинали двигаться после запуска примерно через полминуты-минуту.

Паровой двигатель использует внешнее сгорание в отличие от двигателей внутреннего сгорания. Автомобили с питанием от бензина являются более эффективными при около 25-28% эффективности. Но это всё в теории, практические примеры паровых двигателей по эффективности составляют всего около 5-8% по сравнению с обычными ДВС.

Мускульная сила человека.

Это самый неэффективный и не попросту не имеющий права на жизнь вид альтернативного топлива! Тем не менее, в очень небольших количествах транспортных средств, спрос на которые стремительно уменьшается, используется человеческая сила, чтобы улучшить показатели экономичности аккумуляторов, которые являются основным источником приведения в движение автомобиля. Два таких коммерческих авто, увидевших недолгий «свет», стали «Sinclair C5» и «Twike».

Водоросли

Биотопливо, полученное из водорослей, называют биотопливом третьего поколения — это относительно новый вид альтернативного топлива. По сути принцип работы двигателя на водорослях основывается на гниении этих водорослей, в результате которого выделяется метан, который используется в качестве основного топлива для приведения в движение машины.

В США рассчитали, что примерно 200 гектаров прудов, в которых будет выращиваться определённый вид водорослей, который лучше всего подходит для питания автомобилей, могут обеспечить таким топливом до 5% всех автомобилей страны. Тем не менее, в Соединённых же Штатах эта технология не прижилась из-за сравнительно более низкой стоимости нефти и высоких требований таких водорослей к росту (высокая температура и определённая окружающая среда).

3.1.Сравнительная таблица альтернативных видов

Вид топлива	Плюсы	Минусы	Примеры известных автомобилей	Оценка экологичности	Стоимость по сравнению с бензином или дизелем
Водород	Экологичность	Высокая температура горения Отсутствие инфраструктуры при активных разработках	BMW Hydrogen 7 Chevrolet Equinox	Высокая	Высокая
Электричество	Экологичность Маленький объём двигателя Бесшумность Доступность источников питания (обычные розетки)	Большая масса аккумулятора Низкий пробег на одном аккумуляторе Долгая зарядка аккумулятора	Tesla Model S Tesla Roadster Chevy Volt Toyota Prius	Высокая	Низкая
Биодизель	Простота изготовления биодизеля Экологичность Возможность использования в ДВС Хорошие смазочные показатели Высокое цетановое число	Необходимость долгого прогревания двигателя зимой Низкий срок хранения (3 месяца) Удорожание сельхозпродуктов в случае широкого потребления биодизеля	—	Высокая	Умеренно высокая
Этанол	Хорошая возгораемость	Практически невозможность использования зимой Удорожание сельхозпродуктов в случае широкого потребления этанола В странах, где нефть не добывается, использовать этанол невыгодно	—	Средняя	Низкая
Сжиженный природный газ	Немного лучшая экологичность, чем у нефтепродуктов	Трудность транспортировки крупных объёмов Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле	Грузовые автомобили	Средняя	Умеренно низкая
Сжиженный нефтяной газ	Нетоксичность Высокое октановое число Оснащённость инфраструктурой по АЗС	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле	Любые автомобили после модификации установкой ГБО	Средняя	Умеренно низкая
Сжатый природный газ	Высокий КПД Нетоксичность Экономичность	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле Самая низкая сжимаемость при охлаждении	Специальная версия Honda Civic GX	Средняя	Умеренно низкая
Сжатый воздух	Лучшая экономичность, нежели в электромобилях	Низкая эффективность	AirPod	Высокая	Низкая
Жидкий азот	Экологичность Полная замена двигателя	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле Отсутствие инфраструктуры при активных разработках	Volkswagen CooLN2Car	Высокая	Аналогичная
Уголь	—	—	—	Низкая	Умеренно низкая
Солнечная энергия	Практически нулевая стоимость Экологичность	Большая требуемая площадь для потребления энергии батареей	Solar Challenge	Высокая	Низкая
Диметиловый эфир	Высокое цетановое число Экологичность	—	Экспериментальные автомобили Volvo, Nissan и КАМАЗ	Умеренно высокая	Аналогичная
Аммиак	Экологичность выхлопов	Небольшая энергопроизводительность Высокая токсичность	Goldsworthy Gurney Специальная версия Chevrolet Impala	Средняя	Аналогичная
Водяной пар	Экологичность	Долгий процесс приведения в движение автомобиля Большой занимаемый объём Дороговизна использования (требуется нагрев воды) Очень низкая эффективность	Stanley Steamer	Высокая	Высокая
Мускульная сила человека	Экологичность	Самая низкая эффективность Бессмысленность	Sinclair C5 Twike	Высокая	Высокая
Водоросли	Экологичность	Требуются определённые условия для выращивания	—	Высокая	Высокая

Это интересно

Заправки RTC Fuel, действующие при финансовой поддержке Ford Motor Company, первыми в США стали предлагать максимально широкий выбор альтернативного топлива. Здесь есть возможность заправиться этанолом, пропаном, биодизелем и даже подключить к розетке электромобиль. Изюминка станции RTC Fuel — демонстрационный зал, где публика может ознакомиться с различными видами топлива

Потребление альтернативных видов топлива в мире.

Проверь себя

1. Считаете ли вы, что основным фактором загрязнения воздуха являются выхлопные газы автомобилей?

2. Какие альтернативные источники топлива вы знаете?

3.Перечислите основные критерии оценки эффективности различных видов топлива

4.Как вы считаете, какой вид топлива будет лучшей альтернативой бензину?

• газ

• электричество

• водород

• органика (спирт и др. орг. в-ва)

• солнечная энергия

5.Каковы достоинства природного газа, как автомобильного топлива?

6.В чем главное преимущество использования электрической энергии для движения автотранспорта?

7.Какой вид топлива подходит под критерий доступность и низкая токсичность?

8.У какого вида топлива высокая удельная теплота сгорания?

9.Как вы считаете, какой вид топлива является самым экологичным?

10. Каким из альтернативных видов топлива вы бы заправили свой автомобиль?

• водород

• электричество

• органика (спирт и др. органические вещества)

• солнечная энергия

• газ

• никаким

11

Альтернативные виды топлива

 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 


Введение 3

1. Значение и необходимость  в альтернативных  видах топлива 4

2. Основные альтернативные  виды топлива 6

Заключение 10

Список  литературы 11 


 


     Введение

     Обеспеченность  энергоресурсами является обязательным условием развития экономики любой  страны.

     В настоящее время мировой автопарк составляет порядка 900 млн. ед. и приблизительно на 30% состоит из грузовых автомобилей, а на 70% — из легковых и автобусов. Каждый год в мире производится 40-45 млн. автомобилей, причем порядка 25 млн. заменяют выводимые из эксплуатации транспортные средства, а 20 млн. составляют ежегодный прирост мирового автопарка. Подсчитано, что в среднем один автомобиль потребляет 2,2 т бензина (дизтоплива) в год. Таким образом, весь мировой автопарк потребляет порядка 2-х млрд. т топлива, на изготовление которого в зависимости от глубины переработки требуется от 6 до 8 млрд. т нефти.

     Уже сейчас абсолютно ясно, что XXI век  станет закатом нефтяной эры. Снижение темпов нефтедобычи в ряде стран, включая Россию, и снижение ее рентабельности наблюдается уже сегодня. Все  это является первопричиной увеличения стоимости нефтепродуктов и, как  следствие, накладывает определенные ограничения на развитие экономик отдельных  стран и мировой экономики  в целом.

     В последнее время большое количество зарубежных научно-исследовательских  центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на экономию топлива и замену традиционных жидких углеводородных топлив новыми видами.

     В данной работе мы рассмотрим альтернативные (нефтепродуктам) виды топлива, обозначим  предпосылки к их использованию.

 


     

     1. Значение и необходимость в альтернативных видах топлива

     История развития человечества теснейшим образом  связана с получением и использованием энергии. Издавна в качестве основных источников энергии, использовались дрова (и сейчас тоже), торф, древесный уголь, вода, ветер. Также с древнейших времен известны уголь и нефть.

     История нефти насчитывает тысячи лет. Различные  памятники древности свидетельствуют  о том, что Она применялась  задолго до нашей эры. Так, обнаружены (раскопками) следы нефтяного промысла, существовавшего за 6-4 тысячи лет  до нашей эры на берегу Ефрата. Нефтяная смола здесь применялась в  качестве цемента при постройке  города УР и как гидроизоляция  при возведении тоннеля под рекой  Евфрат.

     Практическая  ценность топлива определяется количеством  теплоты, выделяющимся при его полном сгорании.

     Основной  недостаток природного топлива — его  крайне медленная восполняемость. Существующие ныне запасы образовывались десятки  и сотни миллионов лет назад. В тоже время добыча топлива непрерывно увеличивается [2, c-38].

     Шведские  ученые полагают, что бытующее представление  об общемировых природных запасах  нефти в размере 18 трлн. барр., из которых до настоящего времени был израсходован только 1 трлн. является «совершенно нереалистичным». Согласно их данным, в настоящий момент мировые запасы нефти составляют всего 3,5 трлн. барр. Если учесть, что ежегодно человечество потребляет около 25 млрд. барр. нефти и эта цифра имеет тенденцию к росту, предположение, что кризис ресурсов возможен уже в ближайшие 2-3 десятилетия, видится вполне обоснованным. По самым пессимистичным подсчетам Межправительственной группы по климатическим изменениям, мировые ресурсы нефти на данный момент составляют 5 трлн. барр.

     Истощение не грозит гидроэнергетическим ресурсам — в отличие от органического топлива  они непрерывно возобновляются. Но гидроэнергетические ресурсы неспособны, дать необходимое количество энергии [1, c-92].

     Вот почему важнейшей проблемой энергетики стала проблема изыскания новых  источников энергии, в частности  ядерной энергии, энергии солнечного излучения, внутреннего тепла Земли.

 


      2. Основные альтернативные  виды топлива

     Альтернативные  виды топлива можно классифицировать следующим образом:

     — по составу: углеводородно-кислотные  (спирты), эфиры, эстеры, водородные  топлива с добавками;

     — по агрегатному состоянию: жидкие, газообразные, твердые;

     — по объемам использования: целиком,  в качестве добавок;

     — по источникам сырья: из угля, торфа, сланцев, биомассы, горючего  газа, электроэнергии и др.

     Одним из перспективных источников энергии  является водород. Его выделяют из обыкновенной воды, и это не единственный способ его получения, он хорошо хранится и  транспортируется в газообразном, жидком и твердом виде. Газ удобно хранить  в подземных хранилищах, жидкость — в резервуарах. Одного резервуара объемом 3500м в кубе хватало бы для снабжения энергией в течение  целого года небольшого городка с 20-ти тысячным населением.

     Природный газ. Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде компримированного, сжатого до давления 200 атмосфер, газа, так и в виде сжиженного, охлажденного до -160°С газа.

     Газовый конденсат. Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива.

     Диметилэфир. Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя.

     На  сегодняшний день в мире потребление  диметилэфира составляет около 150 тыс. т в год.

     В отличие от сжиженного природного газа, диметилэфир менее конкурентоспособен, в основном по причине того, что  теплотворная способность на тонну  диметилэфира на 45% ниже теплотворности на тонну сжиженного природного газа [4, c-102].

     Шахтный метан. В последнее время к числу альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в угольных регионах страны. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до 98%. В США за период с 1988 по 2000 гг. добыча угольного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд до 40 мрлд м3 и в будущем еще удвоится. Прогнозируется, что газовая добыча метана в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 млрд м3. Общие ресурсы метана в угольных пластах России составляют, по различным источникам, 48-65 трлн м³.

     Этанол  и метанол. Этанол (питьевой спирт), обладающий высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах.

     Метанол как моторное топливо имеет высокое  октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства обеспечивают его  широкое применение на гоночных автомобилях.

     Синтетический бензин. Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м³ синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России, производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено в промышленном масштабе.

     Электрическая энергия. Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей [5, c-113].

     Топливные элементы. Топливные элементы — это устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, — в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый водород, либо метанол. В этом направлении работает достаточно много зарубежных автомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилей на топливных элементах к бензиновым, то это станет реальной альтернативой традиционным нефтяным топливам в странах, импортирующих нефть.

     Биодизельное  топливо. В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из рапса (возможно также производство из отработанного растительного масла). В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; в Италии — 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) — cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.

     Воздух. Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода — 200 км.

     Биогаз. Представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов [3, c-94].

     Отработанное  масло. В настоящее время на ряде предприятий различных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное, трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяет полностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива. Установка подмешивает высокоочищенные (в установке) масла в соответствующее топливо, в точно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемой топливной смеси. Полученная смесь имеет более высокие параметры по чистоте, обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо до его модификации в установке.

 


     Заключение

     В заключение следует отметить, что  производство и применение тех или  иных видов альтернативного топлива  в отдельно взятой стране связано  с рядом ограничений.

     Например, в России практически отсутствует  сырьевая база для получения этанола  и биодизельного топлива (необходимо отметить, что наиболее эффективными продуцентами для их топлив являются представители тропической и  субтропической флоры). С другой стороны, использование LPG, учитывая огромные запасы газа в нашей стране, крайне актуально. Из всех видов моторных топлив, получаемых из местного сырья, только биогаз, с  точки зрения промышленного производства и применения в двигателях транспортных средств, представляет серьезный практический интерес для России. Кроме того, шахтный метан уже в настоящее  время может рассматриваться  как перспективный источник альтернативного  моторного топлива для угольных регионов нашей страны.

Проект на тему: ПРОЕКТ на тему: «Альтернативные виды топлива»

  Областное государственное автономное  образовательное учреждение

среднего профессионального образования

 «Чернянский агромеханический техникум»

ПРОЕКТ

на тему: «Альтернативные виды топлива»

Выполнил :студент группы Т21

Бондарев Андрей

           

Руководитель проекта:  Преподаватель спецдисциплин

Верченко Галина Анндреевна

 

Тема проекта: « Альтернативные виды топлива»

Автор  Бондарев Андрей-гр Т21

Аннотация

Обоснование выбора направления

К концу ХХ века стало ясно, что запасы земных недр не безграничны и появилась проблема невозобновляемости источников топлива (месторождений) а, следовательно, и удорожание добычи, поскольку приходится осваивать все новые месторождения идти дальше и глубже. К тому же огромные выбросы вредных веществ образующихся при сгорании стали бедствием для экологии. С середины ХХ века начался активный поиск альтернативных возобновляемых источников энергии.

Цель исследований

Изучение современных заменителей топлива и возможности их применения  в качестве альтернативы бензину и дизелю.

Гипотеза

Газ, спирт, водород, биотопливо и солнечная энергия  сегодня уже используются в качестве альтернативного топлива, но пока не занимают существенной доли в выработке энергии ввиду своей дороговизны и малому кпд. Тем не менее, в последнее десятилетие на западе, а теперь и у нас стала развиваться биотопливная энергетика.

Методы проведения исследования

Изучение и анализ социологической, технической и научной литературы по проблематике исследования альтернативных источников топлива; анализ отечественного и зарубежного опыта использования современных заменителей топлива в промышленности.

Результаты проведения исследования

1. Создано обучающее пособие  в виде мультимедийного диска на тему «Альтернативные виды топлива» в программе Power Point c использованием возможностей данной программы: внедрение звука, мультимедийных роликов, картинок. Данное пособие может использоваться  на уроках экологии, физики, материаловедения ,а также диск может использоваться классными руководителями для проведения тематических классных часов.
2. В рамках проекта был проведен социологический опрос среди водителей, паркующихся (владельцы легковых автомобилей) около техникума. Данный опрос показал, что большинство водителей заправляют свой автомобиль бензином с октановым числом 95. Осознают, что самый большой вред экологии города наносится автомобильным транспортом. Автомобилистам хорошо известно о существовании альтернативных источников топлива, хотя заправлять собственные автомобили они не торопятся вследствие технических трудностей (необходимо переделывать двигатель под определенный вид топлива) и небольшого количества либо вообще отсутствия специализированных заправок.
3. В процессе изучения информации по этой теме возникла идея получения альтернативного топлива из мусора. Оказывается, что такая методика уже разработана компанией General Motors, крупнейшим мировым производителем автомобилей. Инженеры компании разработали способ производства этанола из старых шин, бытовых отходов и практически любой биомассы. Мы верим, что в  скоро появится такое производство, которое позволит решить две серьезные проблемы: утилизации мусора и создания альтернативных источников топлива.

Научная статья

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Люди не ценят, и берут то, что у них есть, то, что дает жизнь: воздух, воду, землю. Не думая о будущем своих детей, внуков, правнуков, они заботятся о том, чтобы им было удобнее и легче а жизни, не понимают, что за этим последует. Источники загрязнения бывают как природные, так и антропогенные… Но, по сравнению с природными источниками загрязнения, антропогенные приобретают глобальный характер.

Антропогенными проблемами загрязнения атмосферы являются: парниковый эффект, Кислотный дождь, фотохимический Смог и т.д.

В последнее десятилетие антропогенные факторы загрязнения атмосферы стали особа опасными, К основным источникам загрязнения относится: транспорт, промышленные предприятия, теплоэнергетика, с/х. и др.

Количества кислорода в атмосфере нашей планеты остаётся неизменным ног уже многие миллионы лет. Не представляет существенной угрозы и его расходование в настоящие время на сжигание значительного количества ископаемого топлива. А вот связанное с нашей деятельностью одновременное и, соответственно, столь же незначительное увеличение концентрации в воздухе углекислого газа — проблема более серьёзная, Ещё опаснее для нас и всего живого, проступание в атмосферу совсем уж ничтожных, по сравнению с её общим объемом, количеств токсичных веществ — продуктов пашей деятельности. Огромные объемы вредных веществ в атмосфере вызывают целый ряд неблагоприятных последствий.

Основная часть

Цель исследований

Изучение современных заменителей топлива и возможности их применения  в качестве альтернативы бензину и дизелю.

Задачи исследований

1. Подобрать информацию на темы:
• Возможные способы получения энергии.
• Информацию о пагубном воздействии сырья (нефти, угля) на экологию Земли.
• Альтернативные источники  энергии на фоне роста цен на сырьё и потребления всё большего количества энергии.
• Воздействие биотоплива на окружающую среду.

2. Сделать презентацию на заданную тему.

3. Провести опрос на тему «Виды топлива».

4. Обоснование выводов.

Актуальность  темы

Человечество с древних времен использует дерево, кустарник, растительные остатки для получения тепла. Но с развитием промышленной революции эти источники (когда то основные) отодвигались все дальше в списке энергоносителей. Бурное развитие промышленности требовало новых источников, более концентрированных и удобных для получения тепловой энергии. Ими стали сначала уголь затем нефть и газ. К концу ХХ века стало ясно, что этот путь развития имеет большие недостатки, в частности не возобновляемость источников топлива (месторождений) а, следовательно, и удорожание добычи, поскольку приходится осваивать все новые месторождения идти дальше и глубже. К тому же огромные выбросы вредных веществ образующихся при сгорании стали бедствием для экологии. С середины ХХ века начался активный поиск альтернативных возобновляемых источников энергии. Солнечные, ветровые, приливные электростанции сегодня уже действуют (в том числе и малые для индивидуального использования), но пока не занимают существенной доли в выработке энергии ввиду своей дороговизны и малому кпд. Тем не менее, в последнее десятилетие на западе, а теперь и у нас стала развиваться биотопливная энергетика.

Научная новизна

Впервые возникло предложение использование   свалок мусора в качестве альтернативного топлива.  Если переработать данный мусор в топливо, то возможно получение самого экономичного источника альтернативного топлива. Этот способ производства этанола из старых шин, бытовых отходов и практически любой биомассы является универсальным. Для переработки отходов используются микроорганизмы и биореактор. При чем стоимость литра спирта, полученного с помощью новой технологии, составляет около 1/5 стоимости бензина, что дает высокий экономический эффект.

Обзор литературы

Сжиженный газ и традиционное топливо

Точно установлено, что двигатели внутреннего сгорания, прежде всего, автомобильные карбюраторные двигатели, являются основными источниками загрязнения. Выхлопные газы автомобилей, работающих на бензине, в отличие от автомобилей, работающих на сжиженном газе, содержат соединения свинца. Если применяются очистительные фильтры каталитического действия, то поглощаемые ими соединения свинца дезактивируют катализатор, в результате чего не только свинец, но и окись углерода, не сгоревшие углеводороды выбрасываются вместе с выхлопными газами в количестве, зависящем от условий и стандартов на эксплуатацию двигателей, а также от условий очистки и других факторов. Количественно концентрацию загрязняющих компонентов в выхлопных газах при работе двигателей как на бензине, так и на сжиженном газе определяют по специальной методике. При проведении большинства экспериментов было выявлено, что перевод двигателей с бензина на сжиженный газ приводит к снижению количества выбросов окиси углерода в 10 раз и несгоревших углеводородов в 5 раз.

Примесями, содержащимися в выхлопных газах при работе на бензине, так и на сжиженном газе, являются окислы серы и азота. Концентрация окислов серы при работе двигателя на сжиженном газе может быть в десятки раз ниже, чем при работе его на бензине. Окиси азота, как было установлено, являются основными виновниками образования оптического смога. В сочетании с ненасыщенными углеводородами под влиянием ультрафиолетового излучения они образуют канцерогены. Эксперименты показали, что при переводе двигателей с бензина на сжиженный газ наблюдается снижение (до 70 %) выбросов окислов азота. При работе двигателей на бензине были получены следующие показатели по загрязнению атмосферы: соединения свинца и окислы серы присутствуют, окиси углерода и несгоревших углеводородов — стандартное содержание; при работе на сжиженном газе — соединения свинца отсутствуют, окислы серы практически отсутствуют, содержание окиси углерода и несгоревших углеводородов снижено соответственно на 80 и 70 %.

Перевод двигателей с бензина на сжиженный газ относительно прост и дешев, хотя и зависит от размеров двигателя и типа выбранного оборудования. Стоимость перевода, включая стоимость специального оборудования и топливного баллона, обычно не превышает 150 — 500 $.

Спирт

Автомобили с двигателями на спирту, так называемые «алкомобили», вполне успешно эксплуатируются в Бразилии, где традиционно наблюдается избыток сахарного тростника и недостаток нефти. Однако бразильские агрегаты недостаточно эффективны, маломощны и очень несовременны.

Зато в руках фордовских инженеров этанол показал свои лучшие качества, в первую очередь — колоссальное сокращение выбросов СО2.

Немудрено, что именно Швеция была избрана для того, чтобы представить новые автомобили Ford Focus Flexi-Fuel и Focus C-MAX Flexi-Fuel, оснащенные 1.8-литровыми спиртовыми двигателями. Главное достоинство новинок — снижение на 70% выбросов в атмосферу диоксида углерода, который, как предполагают, является причиной «парникового эффекта».

Распространением «алкомобилей» активно занимается шведский Консорциум потребителей многотопливных автомобилей: в частности, благодаря их усилиям Ford продал уже более 15.000 Focus Flexi-Fuel первого поколения.

Изюминкой Ford Focus и C-MAX Flexi-Fuel является их способность передвигаться как на спирту, так и на бензине и даже на их смеси в любой пропорции. Поэтому, если владелец не доехал до «зеленой» заправки, он может спокойно заправиться на первой попавшейся.

Причем, для создания «алкомобиля» фордовцам не пришлось серьезно переделывать конструкцию: поршневая группа была выполнена из более твердых сплавов, контроллер зажигания получил новую программу, а система зажигания обзавелась предпусковым подогревом, схожим с тем, который применяется на дизельных моторах. Последняя мера связана с низкой испаряемостью спирта при температурах ниже минус 15 по Цельсию.

Так что у «алкомобилей» большое будущее в экологически ориентированной Швеции. Правда, может возникнуть проблема у полисменов: поди докажи, что нарушитель выпил рюмку-другую, а не надышался газами в пробке.

 

Водород

В отличие от классических двигателей внутреннего сгорания альтернативные энергетические установки выделяют энергию, полученную не в результате процесса горения, а в результате химической реакции окисления водорода кислородом. Подаваемый на анод водород ионизируется на платиновом электрохимическом катализаторе, и образовавшиеся протоны проходят через электролит на катод, где они реагируют с кислородом с образованием воды. Образовавшиеся при ионизации электроны создают электрический ток и используются для полезной нагрузки. Помимо собственно водорода топливом может служить целый ряд первичных энергоносителей, из которых получают Н2: метанол, этанол, природный газ, биогазы и биомасса, уголь, аммиак и др. Что касается автомобильной промышленности, то использование двигателей, работающих на водороде, позволит централизованно собирать отходы СО2 на производящих водород заводах, а не выбрасывать их прямо под нос пешеходам из выхлопной трубы каждого автомобиля. Таким образом, даже сейчас, на переходном этапе, внедрение энергоустановок нового образца в автотранспорте и энергетике способно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Теоретически переход на водородное топливо выглядит достаточно простым. На автомобиль нужно «всего лишь» установить электродвигатель, который «питался» бы энергией химической реакции водорода и кислорода. Благодаря этому, во-первых, автомашины перестали бы отравлять атмосферу вредными газами, поскольку в их «выхлопе» была бы лишь безвредная дистиллированная вода. Во-вторых, водородный двигатель гораздо эффективнее бензинового: средний коэффициент полезного действия нынешней вазовской водородной энергоустановки составляет 60-65 процентов, что более чем в два раза выше, чем у двигателя внутреннего сгорания. В-третьих, в отличие от нефти водород является неисчерпаемым топливом. Все это звучит очень привлекательно, но, как оказалось, чтобы создать приемлемый по стоимости, безопасности и размерам водородный движок, нужно решить большой комплекс сложнейших технических задач.

       На «АВТОВАЗе» работают над созданием водородных двигателей без какой-либо государственной поддержки. Испытания первого из них, «Антэл-1», в 1999 году проводились на удлиненной «Ниве». Следующий вариант, «Антэл-2», уже смог разместиться на универсале «Лада-111», показ которой на международных автосалонах вызвал неподдельный интерес у специалистов.

Создаваемая сейчас установка «Антэл-3» будет обходиться без бака для водорода: топливный процессор на борту автомобиля будет вырабатывать его из бензина. Это позволит увеличить пробег на одной заправке до 900-950 км. Проблема разработчиков, — создать компактной и недорогой преобразователь бензина в водород.

А в 2006 году «АВТОВАЗ» собирается представить совершенно новый автомобиль «Антэл-4», у которого и платформа, и компоновка, и дизайн-проект, и электрохимический генератор будут разработаны заново. Успешная реализация этого проекта может вывести АВТОВАЗ в лидеры по производству экологически чистых и экономичных автомашин.

Биотопливо

В настоящее время точка в поиске новых видов топлива не поставлена. И, например, американские исследователи в данный момент лоббируют идею перевода автомобилей на спирт и растительное масло, для получения которых будет использоваться переработанная биомасса (любого органического вещества растительного или животного происхождения). На ее основе уже изготовляются горючий газ и этиловый спирт (этанол). Дополнительным преимуществом производства топлива из биомассы является то, что исходным сырьем могут послужить в том числе пищевые и бытовые отходы, экскременты сельскохозяйственных животных, различные сельхозкультуры. Таким образом, автомобильное топливо, изготовленное подобным способом, будет отличаться легкостью производства, а следовательно, и низкой стоимостью. В пользу того, чтобы начать увеличивать производство автомобильных двигателей, приспособленных к биотопливу,  говорит также и то, что оно не требует специальной перестройки заправочных станций и может заливаться в баки традиционным и всем привычным способом. И, наконец, принципиальным плюсом биотоплива является то, что, в отличие от нефти, его запасам на Земле уж точно не грозит истощение. Сейчас в мире уже существует несколько видов комбинированного горючего, как правило, представляющего сочетание бензина и спирта, произведенного из растительного сырья, а с 1990 г. этанол в небольшом количестве стал добавляться в бензин, дабы снизить вредоносность автомобильных выхлопов для окружающей среды. Также с 1991 г. началось массовое производство специального биодизельного топлива, которое вырабатывается из растительного и животного жира (главным образом используются пальмовое и соевое масла). Основой для производства биодизеля может послужить даже растительное масло, использованное в пищевой промышленности. Национальный биодизельный совет США уверяет, что биодизель на 5% более экономичен, а его энергоемкость выше на 5%. В настоящий момент наиболее активно используют такое топливо для своих машин автовладельцы стран ЕС. Однако значительное число аргументов выдвигается и против биотоплива. Никто не против того, чтобы воздух в мире стал чище, а горючее дешевле. Но это будет требовать внесения изменения в конструкцию автодвигателей, а следовательно, и в сам процесс их производства, что потребует значительных затрат и займет достаточно долгое время. Сложно пока предположить и то, насколько охотно начнут переходить на новое топливо рядовые водители.

Компания GM представила экологически чистый Hummer. На ежегодной выставке в Лос-Анджлесе, темой которого была Защита окружающей среды, GM получили приз за лучший концепт автомобиля будущего. Модель-победитель — Hummer 02, в которой сделан упор на принесение пользы для экологии. Hummer 02 оснащен фототропическим кузовом, который производит чистый кислород. А кузовные панели заполнены водорослями и преобразуют двуокись углерода в кислород. При вторичной обработке водоросли можно использовать для производства электроэнергии. Автомобиль способен управлять выработкой кислорода с помощью расположенных на каждой панели двусторонних клапанных систем — отслеживается количество двуокиси углерода и рассчитывается количество питательной смеси, необходимой для роста водорослей. Одновременно оптимизируется производство и распределение кислорода. В каждое колесо встроены водородные двигатели, питающиеся от модульных независимых топливных батарей. Для обеспечения безопасности и удобной компоновки баллон с водородом расположен прямо в центре автомобиля. Конструкция автомобиля полностью выполнена из материалов, поддающихся вторичной переработке, включая алюминиевую раму, обивку сидений и окраску кузова по специальной технологии РЕТЕ.

Сжатый воздух

Есть автомобили, для движения которых не требуется ни нефти, ни аккумуляторов большой мощности, а выхлоп таких машин не отличается от окружающего воздуха. Это всё потому, что воздух и приводит их в движение. Речь идёт о «воздушных» моделях OneCAT и CityCAT индийской компании Tata Motors, Разработаны модели во французской компании Moteur Développment International Ги Нэгром. Идея использовать сжатый воздух в качестве энергоносителя на транспортном средстве не нова. В конце XIX века в Европе на сжатом воздухе ездили некоторые трамваи, грузовики и внутризаводской транспорт. Однако энергоёмкость сжатого воздуха, даже если давление доводили до трёхсот атмосфер, была низка, к тому же не существовало прочных и легких материалов, способных заменить металл в баллонах для сжатого воздуха.

Разработка воздушного двигателя является настоящим поршневым двигателем с коленвалом, впускным и выпускным коллекторами. Поршень в цилиндре мотора приводится в движение за счёт расширения смеси охлаждённого сжатого и тёплого атмосферного воздуха. Основным отличием «воздушного» двигателя является конструкция шатуна поршня, благодаря которой поршень может задержаться в верхней мёртвой точке, а затем резко сорваться вниз, не останавливая при этом движения коленвала. Мотор работает, а пневматический автомобиль показал разгон до 90 км/ч за семь секунд.

«Топливный бак» автомобиля — это баллон со сжатым воздухом. Изготовлен из углеволокна, в результате чего он обрел прочность, легкость и безопасность. Углеволоконный баллон с воздухом под давлением можно трясти и бросать. В серийной версии совместных автомобилей Нэгр и Tata Motors находится два баллона с общим объемом в 340 л. Полной заправки баллонов хватает на двести километров движения автомобиля, а «заправить» пустые баллоны можно будет в любом месте, где есть компрессор для подкачки шин. Там, где не найдётся компрессора, но будет электрическая розетка, владельцы смогут заправить свою «воздушную» машину с помощью электричества, так как пневматический двигатель может работать в качестве компрессора (15).

Практическая часть

Тема альтернативных источников топлива, безусловно, актуальна и злободневна в настоящее время на фоне быстро дорожающей нефти истощающихся природных источниках. Во время проведения информационного обзора выяснили, что человечество всерьез задумалось об использовании альтернативных источников топлива. По данной тематике были изучены как библиотечные материалы, так и  материалы из Интернета. Самые  интересные, с нашей точки зрения, перспективы применения данного вида топлива представлены в мультимедийном обучающем пособии.

I. Обучающее пособие  в виде мультимедийного диска на тему «Альтернативные виды топлива»  создано в программе Power Point c использованием возможностей данной программы: внедрение звука, картинок. Данное пособие может использоваться  на уроках экологии, информатики, физики,материаловедения. а также диск можно использовать классными руководителями для проведения тематических классных часов.

II.В рамках проекта был проведен социологический опрос на тему «Виды топлива» среди водителей, паркующихся (владельцы легковых автомобилей) около техникума – опрошено 35 человек (образец анкеты прилагается (приложение 1).

По результатам данного опроса, оказалось, что:

1. Были перечислены следующие виды топлива: бензин 80; бензин 92; бензин 95; дизтопливо; газ; электричество; спирт.
2. Выяснили, что:
• 57% опрошенных ездит на бензине с октановым числом  95;
• 31%  — на бензине 92;
• 6% — на дизтопливе;
• 3% — на бензине с октановым числом 80;
• 3% — на газе.

4. 95% респондентов согласились с тем, что основным загрязнителем воздуха являются выхлопные газы автомобилей.

5. Среди альтернативных источников топлива были названы: природный газ — 31%, спирт – 29%, водород – 6%, электричество – 31%, солнечная энергия – 3%.

6. На альтернативных источниках топлива согласились ездить: 50% опрошенных,    20% — отказались, 30% — затрудняются ответить.

7.  По результатам опроса выяснили, что:

• 31% респондентов считают самым экологичным видом топлива электричество;
• 31% — водород;
• 29% — солнечная энергия;
• 9% — органика.

8. 34% опрошенных согласны ездить на газе;

31% в качестве топлива выбрали электричество;

23% заправили бы свое транспортное средство органическим топливом;

6%  — водородом;

6% считают, что лучше заправлять машину  бензином.

Результаты анкетирования приведены в таблице

№	Вопрос	Количество ответивших
1	Какие виды топлива вы знаете?	35
2	На каком топливе ездит ваш автомобиль?
	бензин 80	1
	бензин 92	11
	бензин 95	20
	дизтопливо	2
	газ	1
	электричество	0
3	Считаете ли вы, что основным фактором загрязнения воздуха Москвы являются выхлопные газы автомобилей?	35
4	Какие альтернативные источники топлива вы знаете?	35
5	Как вы считаете, какой вид топлива будет лучшей альтернативой бензину?
	газ	11
	электричество	11
	водород	2
	органика (спирт и др. орг. в-ва)	10
	солнечная энергия	1
6	Использовали бы вы альтернативные источники топлива?	35
7	Как вы считаете, какой вид топлива является самым экологичным?
	водород	11
	электричество	11
	органика	10
	солнечная энергия	3
8	Каким из альтернативных видов топлива вы бы заправили свой автомобиль?
	водород	2
	электричество	11
	органика (спирт и др. органические вещества)	8
	газ	12
	никаким	2

Данный опрос показал, что большинство водителей заправляют свой автомобиль бензином с октановым числом 95. Осознают, что самый большой вред экологии города наносится автомобильным транспортом. Автомобилистам хорошо известно о существовании альтернативных источников топлива, хотя заправлять собственные автомобили они не торопятся вследствие технических трудностей (необходимо переделывать двигатель под определенный вид топлива) и небольшого количества либо вообще отсутствия специализированных заправок.

4. В рамках данного проекта возникло предложение использовать в качестве альтернативного топлива мусор  свалок. Одной из серьезных проблем нашего города стала проблема утилизации мусора. По данным СМИ мусоросжигательных заводов в у нас мало, свалки переполнены. Мы можем «захлебнуться» в собственном мусоре.  

Разработана блок-схема переработки мусора с целью получения топлива. Данный процесс должен состоять из трех основных этапов:

1 этап: сортировка (металл и стекло направляется на переплавку, строительный мусор на захоронение, органика (бытовые отходы, резина, древесина, бумага и т.д.)) в биореактор;

2 этап: процесс разложения мусора в биореакторе (мусор нагревают до температуры 36-500С, бактерии определенного вида перерабатывают мусор с образованием газов и спирта).

3 этап: процесс очистки спирта.

Если переработать данный мусор в топливо, мы получим самый экономичный источник альтернативного топлива. В процессе изучения информации по этому вопросу мы выяснили, что такая методика уже разработана компанией General Motors, крупнейшим мировым производителем автомобилей. Для производства чудо-топлива General Motors заключила соглашение с компанией Coskata, инженеры которой придумали способ производства этанола из старых шин, бытовых отходов и практически любой биомассы. Для переработки отходов используются микроорганизмы и биореактор. При чем стоимость литра спирта, полученного с помощью новой технологии, составляет около 26 центов (или 1 доллар за 4,5 литра)(14).

В  ближайшем будущем в мире появится такое производство, которое позволит решить две серьезные проблемы: утилизации мусора и создания альтернативных источников топлива.

Заключение и выводы

Проблема поиска топлива для автомобилей, которое станет достойной альтернативой бензину и дизелю, является одной из наиболее актуальных в мире. Заставляют искать новые виды горючего: и все время растущая дороговизна нефти, и рост загрязнения окружающей среды. Ряд автомобилистов уже заправляют свои машины природным газом, кто-то ездит на электромобилях, а наибольшей популярностью в настоящий момент пользуются так называемые автомобили-гибриды, в которых используются альтернативные источники энергии (обычно это электричество и бензин).

В рамках данного проекта мы провели анкетирование и выяснили, что большинство водителей заправляют свой автомобиль бензином с октановым числом 95. Осознают, что самый большой вред экологии города наносится автомобильным транспортом. Автомобилистам хорошо известно о существовании альтернативных источников топлива, хотя заправлять собственные автомобили они не торопятся вследствие технических трудностей (необходимо переделывать двигатель под определенный вид топлива) и небольшого количества либо вообще отсутствия специализированных заправок.

В процессе изучения информации по этой теме возникла идея получения альтернативного топлива из мусора. Оказывается, что такая методика уже разработана компанией General Motors, крупнейшим мировым производителем автомобилей. Инженеры компании разработали способ производства этанола из старых шин, бытовых отходов и практически любой биомассы.

Мы верим, что скоро появится такое производство, которое позволит решить две серьезные проблемы: утилизации мусора и создания альтернативных источников топлива.

   

Список литературы

1. Т.Н. Смирнова, В.М. Подгаецкий. Биодизель – альтернативное топливо для дизелей. «Двигатель» №2 (50) 2007 г.
2. Американские инициативы / альтернативное топливо. «Современная АЗС», Июль 2006 г.
3. В. Квинт. Могучая смесь. «Forbes», август 2007 г.
4. Н.Г. Кириллов. Альтернативное моторное топливо из местного сырья. «Энергетика и промышленность России», № 4 (32) апрель 2003 г.
5. С. Скрипка. Топливо расцвело. «Автоцентр»  № 10, 2004 г.
6. В. Кузнецова. Новое меню для «железного коня». АиФ, № 35 (536) от 29 августа 2007 г. 
7. http://www.eprussia.ru/epr/84/5980.htm
8. www.intersolar.ru
9. www.svobodanews.ru
10. www.uzr.com.ua
11. www.Gazogenerator.ru
12. http://1kz.biz/battery
13. www.au92.ru
14. http://musor.net
15. http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/auto/640/

Приложение1

Анкета на тему «Виды топлива»

1. Какие виды топлива вы знаете?
2. На каком топливе ездит ваш автомобиль?
• бензин 80
• бензин 92
• бензин 95
• дизтопливо
• газ
• электричество
1. Считаете ли вы, что основным фактором загрязнения воздуха   являются выхлопные газы автомобилей?
2. Какие альтернативные источники топлива вы знаете?
3. Как вы считаете, какой вид топлива будет лучшей альтернативой бензину?
• газ
• электричество
• водород
• органика (спирт и др. орг. в-ва)
• солнечная энергия
4. Использовали бы вы альтернативные источники топлива?
5. Как вы считаете, какой вид топлива является самым экологичным?
• водород
• электричество
• солнечная энергия
• органика

8.     Каким из альтернативных видов топлива вы бы заправили свой автомобиль?

• водород
• электричество
• органика (спирт и др. органические вещества)
• солнечная энергия
• газ
• никаким

Реферат «Топливо автомобилей» (физика)

Муниципальное образовательное учреждение

«Семёновская средняя общеобразовательная школа»

Амурская область Свободненский район с. Семёновка ул. Дзержинского, 46

Реферат

Топливо автомобилей

Выполнил ученик 9 класса

Горюнов Алексей

Руководитель учитель физики

Суслина Анна Прокопьевна

с. Семёновка

2018 г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………3

Основная часть…………………………………………………………4

1. Традиционные виды топлива………………………………………4

2. Альтернативные виды топлива……………………………………8

3. Самые безопасные виды топлива……………………………….12

Заключение……………………………………………………………14

Список используемой литературы…………………………………15

Введение

То́пливо в широком смысле слова — это вещество, способное выделять энергию в ходе определённых процессов, которую можно использовать для технических целей.

Актуальность работы в том, что в современном мире необходимо заботиться об окружающей среде, поэтому необходимо выбрать такое топливо, которое будет наносить наименьший урон экологии.

Цель: изучение видов топлива для выявления самого экологически чистого.

Задачи: 1. Рассмотреть традиционные виды автомобильного топлива

2. Рассмотреть виды альтернативного топлива

3. Выявить самые безопасные и экологически чистые виды топлива.

Проблема: какие виды топлива менее всего загрязняют окружающую среду.

Для решения проблемы обратились к разным источникам информации.

Основная часть

1. Традиционные виды автомобильного топлива

Основные виды топлива для автомобилей — продукты переработки нефти — бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, а в состав дизельных топлив – углеводороды[1].

Бензины Бензины применяются в двигателях с принудительным зажиганием[1]. Долгое время бензин получали путём перегонки и отбора фракций нефти, выкипающих в определённых температурных пределах (до 100 °C — бензин I сорта, до 110 °C — бензин специальный, до 130 °C — бензин II сорта). Однако общим свойством этих бензинов является низкое октановое число[2]. Бензин, подаваемый в систему питания, смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха. Автомобильные бензины должны обладать испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе. Давление насыщенных паров летом — до 670 ГПа и зимой — от 670 до 930 ГПа. От теплоты сгорания зависит топливная экономичность: чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси. Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10…40 м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500…2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны[1]. существует 4 вида бензина. Различают «Нормал-80», «Регуляр-92», а также «Супер-98» и «Премиум-95» [3]. Причём прирост потребления отмечается прежде всего за счёт высокооктановых (АИ-95) бензинов, происходит постепенное замещение ими низкооктановых. Основным потребителем АИ-80 является грузовой, малотоннажный и внутригородской пассажирский транспорт[2].

Дизельные топлива

Ди́зельное то́пливо — жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти. Дизельные двигатели в силу особенностей рабочего процесса на 25-30% экономичнее бензиновых двигателей, что и предопределило их широкое применение. Основные потребители дизельного топлива — железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт, военная техника, дизельные электрогенераторы, сельскохозяйственная техника, а также легковой дизельный автотранспорт. Кроме дизельных двигателей, остаточное дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного топлива, для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах и закалочных жидкостях, при механической и термической обработке металлов[4]. Наиболее важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива являются его испаряемость, воспламеняемость и низкотемпературные свойства. Испаряемость топлива определяется составом. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив для автомобилей в некоторой степени определяет температура выкипания 50% топлива. Воспламеняемость ДТ характеризует его способность к самовоспламенению в камере сгорания. Склонность ДТ к самовоспламенению оценивают по цетановому числу (ЦЧ). ЦЧ — это условный, показатель воспламеняемости дизельного топлива [1].

Ассортимент ДТ:

•ДЛ — дизельное летнее — для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже 0 «С;

•ДЗ — дизельное зимнее — для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -30 «С;

•ДА — дизельное арктическое — для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -50 «С[3].

Газообразные топлива

По физическому состоянию горючие газы делятся на две группы: сжатые и сжиженные. Если критическая температура углеводородов ниже обычных температур при эксплуатации автомобилей, то их применяют в сжатом виде, а если выше — то в сжиженном виде. Сжиженные газы. Основные компоненты – пропан и бутан. Получают из попутных нефтяных газов, из газообразных фракций при переработке нефтепродуктов и каменных углей. Поэтому они получили название сжиженных нефтяных газов. Для их обозначения часто используют аббревиатуру «СНГ». Промышленность выпускает СНГ для автомобилей двух марок:

•СПБТЗ — смесь пропана и бутана техническая зимняя;

•СПБТЛ — смесь пропана и бутана техническая летняя.

В состав СНГ добавляют специальные вещества, имеющие сильный запах, т.к. СНГ не имеет ни цвета не запаха, и обнаружить их утечку сложно.

Сжатые газы. Основные компоненты — метан, окись углерода и водород. Получают из горючих газов различного происхождения — природных, попутных нефтяных, коксовых и других. По опасности воспламенения и пожароопасносности они значительно безопаснее бензина. С учетом достоинств и недостатков автомобилей, работающих на СПГ, определена область их рационального использования — перевозки в крупных городах и прилегающих к ним районах[5].

2. Альтернативные виды топлива

Природный газ

Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде компримированного, сжатого газа. В настоящее время наиболее перспективным является применение сжиженного газа (пропан-бутан). В Европе это топливо называется LPG (сжиженный бензиновый газ). В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн машин, работающих на LPG[1].

Газовый конденсат

Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива[1].

Диметилэфир

Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя. И на сегодняшний день в мире потребление диметилэфира составляет около 150 тыс. т в год. В будущем диметилэфир можно рассматривать только в качестве продукта, имеющего ограниченные возможности, так как производство сжиженного природного газа характеризуется более значительной экономией за счет масштабов производства, более низким уровнем капитальных затрат и более высокой эффективностью процесса производства.

Синтетический бензин

Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России, производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено в промышленном масштабе. Так, в Новой Зеландии на установке фирмы “Мобил” из предварительно полученного метанола ежегодно синтезируется 570 тыс. т моторных топлив. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в 1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных. В то же время разработки по получению синтетического бензина из угля достаточно активно ведутся в настоящее время в Англии[1].

Топливные элементы

Топливные элементы — это устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, — в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый водород, либо метанол. В этом направлении работает достаточно много зарубежных автомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилей на топливных элементах к бензиновым, то это станет реальной альтернативой традиционным нефтяным топливам в странах, импортирующих нефть. В настоящее время стоимость зарубежного экспериментального легкового автомобиля с топливными элементами составляет порядка 1 млн долл. США. Кроме того, к недостаткам применения топливных элементов следует отнести повышенную взрывоопасность водорода и необходимость выполнения специальных условий его хранения, а также высокую себестоимость получения водорода[1].

Биодизельное топливо

В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из рапса (возможно также производство из отработанного растительного масла). В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; в Италии — 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) — cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%[7].

Водород как альтернативное топливо

Водород является эффективным аккумулятором энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику, когда ресурсы ископаемого топлива будут близки к полному истощению. По сравнению с бензином и дизельным топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую среду. Взрывоопасность водорода резко снижается с применением специальных присадок[6].

Спирты

Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые можно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные достоинства – высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток – пониженная теплотворная способность, что уменьшает пробег между заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином. Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола затруднён запуск двигателя. Существуют два способа применения спирта в качестве горючего для автомобильных моторов – при частичной и при полной замене бензина и дизельного топлива. Высокие антидетонационные качества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным (искровым) зажиганием[1].

Зеленые водоросли

Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии. Япония 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 на улицах появился пассажирский автобус, 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 в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля 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[7].

3. Самые безопасные и экологически чистые виды топлива

Всем известно, что на сегодняшний день основным видом топлива для автомобилей являются нефтепродукты. По результатам международных исследований нефти из используемых ныне месторождений хватит всего на 30 лет, из еще неразведанных – на 10 лет. Что же ждет человечество потом? Мы выявили самые экологически чистые виды топлива для автомобилей.

Двигатель, работающий на сжатом воздухе. В Австралии уже выпускаются микро грузовые машины, работающие «на воздухе» с грузоподъемностью в пол тонны. Движет грузовичком сила сжатого воздуха под давлением в 300 атмосфер, которая подается в двигатель из баллона[8].

Двигатель, работающий на газе от экскрементов (биогаз). Представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов. Биогаз как альтернативный энергоноситель может служить высококалорийным топливом. Биогаз, представляющий собой продукты брожения отходов биологической деятельности человека и животных. После отмывки от углекислоты этот газ является достаточно однородным топливом. Предлагаемая система в сравнении с газовым двигателем позволяет снизить выбросы оксидов азота, а также улучшить топливную экономичность. Присутствие небольшого количества водорода в биогазе положительно сказывается на качестве протекания рабочего процесса и не вызывает характерных для водородных двигателей преждевременного воспламенения рабочей смеси и так называемой обратной вспышки[6].

Двигатель, работающий на животном жире. Защитникам фауны сразу поясним, что убивать животных ради топлива не нужно. Здесь речь пойдет о жире, который остается после приготовления разных блюд. Во многих странах готовят не на растительном масле, а на животном жире. Остатки такого жира перерабатывают на мыло или корм для скотины. В Японии уже налажено целое производство такого топлива, что значительно уменьшает вредоносное влияние токсичных выхлопов[8].

Двигатель, работающий на солнечных батареях. Принцип работы таких батарей известен всем. Специальные панели с большой площадью поглощают солнечный свет и аккумулируют энергию, которой достаточно, чтобы приводить в движение автомобиль. Основной проблемой внедрения таких авто является пасмурный климат отдельных стран и невысокая скорость передвижения. В Австралии уже есть разработанный студентами Сансвифт, который разгоняется до 100 километров в час[8].

Электрическая энергия. Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей[7].

Заключение

Развитие мирового научно-технического прогресса, рост численности населения и улучшение его благосостояния привели к резкому увеличению энергопотребления, обратной стороной которого является истощение углеводородных сырьевых ресурсов. Экологические проблемы, связанные с использованием традиционного топлива в двигателях транспортных средств, актуальны не только для России. Во многих странах мира приняты жесткие требования по экологизации автотранспорта. Их многолетний опыт показывает, что добиться этого можно только в случае использования альтернативных (не нефтяных) видов моторного топлива. Мы рассмотрели виды топлива для автомобилей и выявили самые безопасные и экологически чистые. Надеемся, что эти виды топлива в будущем будут использоваться гораздо чаще, чем традиционные, чтобы сохранить и защитить окружающую среду.

Список литературы

5. http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/56-gaz_toplivo/index.shtml

6. http://recyclemag.ru/article/7-eco-vidov-topliva-dlja-avtomobilej

7. https://fishki.net/auto/1504982-10-idej-alternativnogo-topliva-dlja-avtomobilja.html

8. http://www.greenrussia.ru/news/ekologiya/4798-samye-ekologichnye-vidy-topliva-dlya-avtomobiley.html

Исследовательская работа Моисеенко Василия «Альтернативныеи виды топлива»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«АЛЕКСАНДРОВСКАЯ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

Альтернативные виды топлива автомобилей

ВЫПОЛНИЛ

ученик 9 класса

Моисеенко Василий

РУКОВОДИТЕЛЬ

Постоялко С.Г.

д. Александровка

2014г.

Аннотация

Моисеенко Василий Викторович

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Александровская основная общеобразовательная школа», 9класс.

Руководитель: Постоялко Светлана Григорьевна

Цель работы: изучить альтернативные виды топлива для автомобилей.

Методы работы: работа с литературой.

Основные результаты исследования: изучены альтернативные виды топлива для автомобилей, выяснены их плюсы и минусы. В работе указаны какие виды топлива являются экологически безопасными.

Актуальность работы: мы все хотим машину с мощным двигателем, который стал экономичнее, и выбрасывает в воздух меньше вредных веществ. Сейчас очень распространенные машины на бензиновом топливе, но мне стало интересно узнать о машинах с другим видом топлива

Цель: изучить альтернативные виды топлива для автомобилей

Задачи:

1.Изучить историю изобретения автомобиля;

2. С помощью дополнительной литературы изучить альтернативные виды топлива автомобилей.

3. Изучить, какой вид топлива экологически менее вреден.

Объект – автомобиль, предмет — альтернативные виды топлива.

Методы исследования: анализ научной литературы

Первые автомобили

В энциклопедии «Открытия и изобретения» [1] я нашел историю появления автомобиля.

Если велосипед – самое любимое, то автомобиль, пожалуй, самое распространенное средство передвижения в мире. А началось все с идеи «безлошадного экипажа», которая завладела умами изобретателей еще в 18 веке. Первый в истории автомобиль был взят на вооружение французской армией в 1770г. Это чудо технике создал военный инженер Николя Жозеф Кюнью, и предназначалось оно для перевозки пушек. Вместо привычных лошадей машину приводил в движение паровой двигатель без топки: костер разводили прямо под котлом. Тормоза тогда еще не изобрели, но, к счастью, машина ездила очень медленно и была довольно прочной. На одном из первых испытаний она «на полном ходу» врезалась в каменную стену – и уцелела!

Маломощный и опасный паровой двигатель не прижился в автомобиле и уступил место бензиновому двигателю внутреннего сгорания. В 1885г. Карл Бенц, владелец небольшой мастерской, которая как раз выпускала такие двигатели, сконструировал свой первый самодвижущийся экипаж. Он имел три колеса и развивал скорость до 16 км/ч.

Альтернативные виды топлива

В статье «Альтернативные виды топлива»[3] я нашел подробный материал по моей тематике. История развития человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Издавна в качестве основных источников энергии, использовались дрова (и сейчас тоже), торф, древесный уголь, вода, ветер.

Одним из путей экологизации автомобильного транспорта является перевод его на альтернативные виды топлива. Под собирательным термином «альтернативные топлива» понимаются, в принципе, все вещества, способные гореть, которые с большим или меньшим успехом могут быть использованы вместо классических топлив из нефти и углей в двигателях внутреннего сгорания или в энергетических установках. Первоначально основным назначением альтернативных топлив считалась замена ими топлив из традиционного нефтяного сырья, ресурсы которого ограничены.

Природный газ

Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде компримированного, сжатого до давления 200 атмосфер, газа, так и в виде сжиженного, охлажденного до -160°С газа. В настоящее время наиболее перспективным является применение сжиженного газа (пропан-бутан

Газовый конденсат

Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива.

Диметилэфир

Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя. В последние годы разрабатываются технологические процессы получения диметилэфира из синтетического горючего газа, производимого из угля.

Шахтный метан

В последнее время к числу альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород.

Этанол и метанол

Этанол (питьевой спирт), обладающий высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Стоимость этанола в среднем гораздо выше себестоимости бензина. Всплеск интереса к его использованию в качестве моторного топлива за рубежом обусловлен налоговыми льготами.

Метанол как моторное топливо имеет высокое октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства обеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях.

Синтетический бензин

Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России, производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено в промышленном масштабе. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в 1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных.

Электрическая энергия

Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей.

Топливные элементы

Топливные элементы — это устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, — в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый водород, либо метанол. К недостаткам применения топливных элементов следует отнести повышенную взрывоопасность водорода и необходимость выполнения специальных условий его хранения, а также высокую себестоимость получения водорода.

Биодизельное топливо

В последние годы в странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из рапса (возможно также производство из отработанного растительного масла). Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) — cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.

Воздух

Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин встречается с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода — 200 км.

Биогаз

Представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов.

Биогаз как альтернативный энергоноситель может служить высококалорийным топливом. Отработанное масло

В настоящее время на ряде предприятий различных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное, трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяет полностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива.

Я хотел бы вас познакомить с некоторыми автомобилями с нетрадиционным видом топлива

Гелиомобили

В статье «Вдогонку за солнцем» [2] я нашел описание гелиомоболей. Это легкие одноместные экипажи, движимые электромоторами, которые получают энергию из солнечных батарей. Обязательно также наличие аккумуляторов, которые выручают водителя в пасмурную погоду или вечером.

В пустыне Сахара на каждый квадратный метр поверхности с лучами Солнца за год падает 2300 киловаттчасов. В Центральной Европе – примерно в двое меньше. Но и достаточно для того, чтобы с приличной скоростью привести в движение легкую повозку. Правда, лучшие кремниевые солнечные батареи, применяемые на спутниках, имеют сегодня кпд не выше 22%, поэтому гелиомобиль должен иметь как можно более широкую крышу с пластинами солнечных батарей, как можно более легкий корпус и отличные аэродинамические показатели. В гонках участвуют преимущественно не любители – самодельщики (мало кто может себе позволить, например, «космические» солнечные батареи ценой по 300 долларов за пластину размерами 6 на 2 сантиметра), а крупные фирмы. Гелиомобили создаются экспериментально — исследовательскими отделами таких компаний, как «Даймлер-Бенц», «Форд», «Дженерал моторс». Рано или поздно технические решения, найденные для этих дорогостоящих игрушек, можно будет применить в серийных изданиях. Вряд ли гелиомобили в обозрительном будущем выйдут на улицы городов, но вот аккумуляторы и электромоторы, разработанные и усовершенствованные для солнечных экипажей, наверняка можно будет применять в электромобилях, которые сейчас всё увереннее заявляют о себе.

Паромобили

В статье «Затея с паромобилями» [5] я нашел описание паромобиля.

Паровой автомобиль был предшественником не только привычного нам бензинового автомобиля, но и паровоза. Первый самоходная “паровая телега” была построена Николя-Жозефом Кюньо в 1769 году. После изобретения двигателя внутреннего сгорания паровые автомобили начали быстро вытесняться конкурентами. Однако в 1927 году вновь ненадолго возрос интерес к автомобилям парового типа благодаря освоению парового двигателя высокого давления. Это позволило продержаться паромобилям, как грузовым, так и легковым, в производстве до конца 30-х годов.

Россия познакомилась с машинами на паровом ходу еще в 1870-1878 годах, во время Русско-Турецкой войны. В русской армии применялись локомобили английского и отечественного производства — по сути, дорожные паровозы-тягачи.

Советские инженеры впервые обратились к автомобилям с паровыми двигателями в середине тридцатых годов прошлого века. К концу 30-х годов автомобили, работающие с газогенераторными установками, прочно обосновались в лесной промышленности нашей страны, однако грузоподъемность таких машин была невелика, а установка сложна в эксплуатации. Газогенераторные автомобили работали на приспособленных бензиновых двигателях, а в умах конструкторов созрела идея устройства машины работающей по типу паровоза — только и успевай кидать в топку горючее, а давление пара в котле будет крутить колеса.

Электромобили

В статье «История электромобиля» [6] я нашел описание электромобиля.

Электромобиль появился раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Первый электромобиль в виде тележки с электромотором был создан в 1841 году.

В 1899 году в Санкт-Петербурге русский дворянин и инженер-изобретатель Ипполит Романов создал первый русский электромобиль. Его общая компоновка была заимствована у английских кэбов, где извозчик располагался на высоких козлах позади пассажиров. Экипаж был двухместным и четырёхколёсным, передние колёса по диаметру были больше задних. На первом электромобиле использовался свинцовый аккумулятор системы Бари, имевший 36 банок (вольтовых столбов). Он требовал подзарядки каждые 60 вёрст (~64 километра). Суммарная мощность автомобиля составляла 4 лошадиные силы. Разработка экипажа была заимствована у моделей американской фирмы «Моррис-Салом», которая выпускала автомобили с 1898 года. Электромобиль изменял скорость движения в девяти градациях от 1,6 до 37,4 км/час.

В статье Савко А. «Альтернативные виды топлива» [6] я нашел описание японского автомобиля с гибридным приводом Это автомобиль, приводимый в движение системой электродвигатель-двигатель внутреннего сгорания (ДВС), на основе использования, как обычного топлива, так и заряда электрического аккумулятора. Главное преимущество гибридного автомобиля — снижение расхода топлива и вредных выхлопов. Заключение
Альтернативные виды топлива – это не только та экзотика, которая   позволяет улучшить экологию или продемонстрировать новые направления в энергетике. Все рекомендации по внедрению альтернативных источников энергии основываются сугубо на экономической целесообразности. Не стоит забывать, что темпы внедрения экологических технологий на транспорте во многом обуславливаются политикой государства и являются показателем высокой технической и экологической культуры нации.

Литература

1.Артемова О.В., Гальперштейн Л.Я и др. Открытия и изобретения /науч. — поп. Издание для детей._ М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2008.-96с.

2. Журнал «Наука и жизнь» №1 1990 г. статья «Вдогонку за солнцем». По материалам иностранной печати.

3 http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=516558 статья «Альтернативные виды топлива

4. http://bib.convdocs.org/ статья «Альтернативные виды топлива»

5. http://www.avtoar.com/index.php?id=168- статья «Затея с паромобилями»

6. http://el-mobile.ru/istoriya-elektromobilej/istoriya-elektromobilej.html статья «Истории электромобиля»

Альтернативные виды топлива как мера экономии и защиты экосистемы



В связи с развитием транспортного рынка, число автомобилей на Земле неуклонно растёт. Статистика зафиксировала, что уже в 2009 году количество авто во всём мире составило 980 миллионов.

Спустя год мировое производство легкового транспорта увеличилось на 3,6%. Так что сегодня на планете насчитывается более миллиарда автомобилей, работающих на бензине. По средним подсчётам, на обеспечение каждого из них уходит 440 000 литров бензинового топлива в год. Если так пойдёт и дальше, природа скоро не сможет обеспечивать человечество необходимым количеством нефти. Вот почему люди ищут и изобретают новые виды топлива для легковых машин.

Некоторые варианты всё ещё находятся на стадии разработки, однако большая часть топливных альтернатив уже сегодня выходит в свет.

Электричество и солнечная энергия


Ещё в ХХ веке нашлась недорогая и экологически безвредная альтернатива бензину, которая и по сей день конкурирует с нефтяным топливом. Речь идёт об электрической энергии.

Транспортные средства, оснащённые электрическим мотором, появились раньше, чем машины с двигателем внутреннего сгорания. Описание первых опытов по созданию действующего электромобиля датируется 1830–1840 годами. Показатели спидометров и качественные характеристики из года в год росли, и уже в 1899 году электромобиль поставил новый скоростной рекорд – 100 км/ч.

Существует несколько вариантов устройства электромобиля. Различия состоят в конструкции мотора и способе получения энергии:

1. Аккумулятор.Автомобиль оснащён аккумулятором, запасающим электроэнергию. Батарея питается от стационарной сети.
2. Солнечные батареи.Фотоэлементы «усваивают» энергию солнца, превращая её в электрическую.
3. Топливные элементы (ТЭ).ТЭ осуществляют переход энергии топлива в электроэнергию вне процесса горения. В качестве топлива выступает водород.
4. Комбинированный.В такой конструкции предусмотрено одновременное использование аккумуляторных батарей и ТЭ.

Таким образом, электричество – мощный источник энергии, заменивший горючие топливные смеси.

Водород



Водород – топливо будущего, которое обладает хорошими характеристиками. Автомобиль с полным баком этого сырья способен проезжать до 660 км без дозаправки. В ходе реакции окисления водорода внутри специального генератора выделяется мощная энергия, применяемая в автомобиле как альтернативный источник питания. Водород экологичен: конечным продуктом, вместо вредных выхлопов, является чистая вода.

Водород – успешный пример альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания.

В развитых странах мира (например, в Японии) на «водородные» автомобили государство выплачивает субсидии. Таким образом, этот транспорт становится доступнее для народа.

Биотопливо



Вести о новейших разработках в сфере энергетики быстро проникают в народ, а потому большое количество современных людей знает, что такое биотопливо и для чего оно используется.

Биологическое топливо производится из биомассы, запасы которой в мире постоянно возобновляются. Всё производимое топливо делится на такие категории:

• твёрдое;
• жидкое;
• газообразное.

Твёрдое

Топливо имеет вид брикетов и пеллет. Для их производства используются отходы древесной промышленности: опилки, кора, щепки, мелкие сучья и ветки. В ход идут сено, торф и бумага. С помощью пресса предварительно измельчённым ингредиентам придаётся форма цилиндрических гранул (пеллет) или целых брусков. В самом автомобиле твёрдое биотопливо преобразуется в газ посредством газогенератора.

Жидкое

Жидкое биотопливо подразделяется на такие виды:

1. Биоэтанол.Производится в процессе спиртового брожения ингредиентов, содержащих крахмал или сахар (иногда целлюлозу). Это альтернативное топливо уже сегодня стало лидером продаж и активно используется автолюбителями. Биоэтанол улучшает качество работы мотора, увеличивает его мощность, не способствует образованию нагара и копоти. Двигатель также не перегревается и не забивается отходами. В качестве топлива для ДВС может использоваться лишь смесь этанола с бензином.
2. Биодизель.Его производство базируется на использовании органических масел. В Европе и Японии активно ведутся разработки авто, способного ездить на отработанном масле из фастфуд-ресторанов. Современные ДВС уже адаптированы под потребление этого вида топлива.Биодизель нового поколения производится из зелёных водорослей, при гниении которых выделяется метансодержащий газ. Однако эти водные растения привередливы в уходе, поэтому проект пока невозможно реализовать в глобальных масштабах – это нерентабельно.
3. Биобутанол.По свойствам и технологии производства схож с биоэтанолом, хотя пока не так популярен.
4. Биометанол.Редко играет роль топлива для автотранспорта, и его технология производства требует серьёзных доработок.

Основой жидкого биотоплива являются компоненты растительного происхождения, поэтому оно не наносит ущерба природе и не портит качественные характеристики машины.

Газообразное

Газообразное биотопливо для автомобилей получают в результате метанового брожения биомассы:

• отходов жизнедеятельности человека и животных;
• соломы, силоса;
• опавшей листвы;
• водорослей;
• отходов сельхоз промышленности;
• бытового мусора.

При использовании этого топлива исключена детонация, поэтому срок службы двигателя увеличивается.

Делаем биотопливо своими руками


Автолюбителям будет полезно узнать, как сделать биотопливо самостоятельно. Для этих целей необходимо найти ингредиенты и построить соответствующее оборудование.

Чтобы приготовить биотопливо в домашних условиях, понадобится большое количество биомассы:

• отходы жизнедеятельности человека или животных;
• сельскохозяйственные отходы (ботва растений, очистки) и мусор.

Обратите внимание: подойдёт любая органика растительного и животного происхождения.

Второй этап: собрать биогазовую установку для производства биотоплива. Самый примитивный аппарат схематически включает такие составляющие:

• вместительный отсек для ингредиентов;
• непосредственно реактор;
• трубопровод и конечная ёмкость для отбора газа;
• второй трубопровод для вывода сгнившего сырья.

Данная установка не требует принудительного подогрева, все процессы происходят без вмешательства человека. Расположение этой установки на участке занимает много места, поэтому в условиях города создавать биотопливо не получится. Для этого подойдут дача или собственный дом.

Можно приобрести профессиональную биогазовую установку, но стоит она недёшево.

В результате процессов брожения биомассы продуцируется газ, в составе которого:

• Н₂;
• метан;
• азот;
• сероводород;
• СО₂.

Этот газ представляет собой мощное альтернативное топливо для автомобилей. При его использовании не происходит загрязнения атмосферы.

Таким образом, вполне реально приготовить биотопливо в домашних условиях. А стоит ли это делать – каждый определяет для себя самостоятельно.

Обратите внимание: для получения биодизеля профессионалы используют органические масла и щёлочи, однако эта рецептура сложнее, а ход работы требует постоянного контроля. Вдобавок работа со щелочами (или спиртосодержащими веществами) опасна для человека и его окружения. Поэтому осуществлять производство биотоплива на собственном участке таким образом не рекомендуется.

Экзотика

Как возможные источники автомобильного топлива рассматриваются:


1. Сжатый воздух.Налицо одни преимущества – воздух общедоступен, а машина, работающая на таком топливе, не производит вредных выбросов в атмосферу.
2. Шоколад.Машина, работающая на шоколаде, уже изобретена. Её работоспособность доказана, однако преимущества и недостатки сладкого топлива не изучены. Ясно одно: применять этот продукт в целях заправки автомобиля не рентабельно.
3. Использованные подгузники.Принцип их применения тот же, что у биотоплива. Сырьё перегнивает, продуцируя необходимый газ.
4. Животные.Мёртвые животные – органика в чистом виде. Идея очень экстравагантная, однако эта мера позволит раздобыть дешёвое топливо и очистить улицы городов от трупов бесхозных кошек/собак.

Данные альтернативные виды топлива всё ещё представлены лишь на бумаге. Многие проекты подкрепляются опытными образцами. Изобретатели-новаторы не отступают и работают над внедрением своих идей в сферу транспортной промышленности.

Заключение

Специалисты в области энергетики уверены, что бензин – пережиток прошлого и на нём «далеко не уедешь». Скачок в развитии науки и техники дал человеку возможность открывать и использовать альтернативные виды топлива, более безопасные и дешёвые. Основными требованиями к альтернативным видам топлива являются экологичность, доступность и рентабельность. Солнечный свет, водород, органика – это топливо будущего, на котором, возможно, уже скоро будут работать все автомобили.

‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘