IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В данной статье рассматриваются различные виды альтернативных видов топлив. Основным и самым перспективным видом из них является метан. В статье будут рассмотрены основные виды перспективных видов топлив и детально проанализированы перспективы метана.

Чем больше в мире производится автомобилей, тем значительнее интерес к альтернативным 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. 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. 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. [1]

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 метана (КПГ,СПГ). В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн машин, работающих на природном газе.

Сырьем для производства синтетического бензина 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 синтетического моторного топлива из природного газа освоено в промышленном масштабе.[3]

Среди альтернативных видов топлива 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.

Так же 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 и высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей.

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.

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.[2]

Стоит рассмотреть еще более перспективную альтернативу бензину и дизельным топливам— это природный газ метан. Заправляя машину метаном, можно проехать в два раза больше, чем на бензине, за те же деньги. Метан, как автомобильное топливо, имеет ряд преимуществ по сравнению со своими ближайшими конкурентами: экологичнось, экономичность, безопасность. Так же метан обладает недостатками: отсутствие компактности, уменьшение грузоподъёмности автомобиля, недостаток АГНКС (автомобильная газовая наполнительная компрессорная станция). Причем проблема наличия АГНКС и специалистов по газобаллонной аппаратуре решаема, а высокая стоимость оборудования быстро окупается за счет экономии на самом топливе. По большинству показателей метан превосходит как бензин, так и другие топлива.

В 1990-е гг. метан как топливо был доступен только для большегрузных автомобилей и автобусов. Природный газ сжимался под давлением в 200 атмосфер и помещался в толстостенные топливные баллоны из стали, которые могли выдержать такое давление. Вес баллона составлял около 100 кг. Поэтому владельцы легковых автомобилей не спешили переводить своих «лошадок» на метан.

Сегодня в автомобилях используются более легкие, но не менее прочные баллоны из металлопластика и композитных материалов. В связи с этимопулярность газобаллонных автомобилей в последние годы растет стремительными темпами. Если в начале XXI века во всем мире было не более 700 тыс. ГБА, то в настоящее время их уже более 10 млн. Крупнейшим поставщиком газа на западный рынок является Россия.

Сегодня практически каждый автозавод разработал и выпускает одну или несколько моделей автомобилей, работающих на газовом топливе: Opel, Mercedes, Volvo, Volkswagen, Renault, Peugeot, Audi, Honda, Toyota и другие.

Достоинства метана оценили не только энергетически бедные страны, но и страны, добывающие нефть.

Автомобили на газе используют во всем мире: в США и Латин-ской Америке, в Европе и Азии и конечно же России

Таблица 1 физико-химическим показатели газа [4]

Наименование показателя	Значение	Метод испытания
1. Объемная теплота сгорания низшая, кДж/м3, не менее	31800	По ГОСТ 22667
2.Относительная плотность к воздуху	0,55-0,70	По ГОСТ 22667
3. Расчетное октановое число газа (по моторному методу), не менее	105	По п. 6.4
4.Концентрация сероводорода, г/м3, не более	0,02	По ГОСТ 22387.2
5.Концентрация меркаптановой серы, г/м3, не более	0,036	По ГОСТ 22387.2
6. Масса механических примесей в 1 м3, мг, не более	1,0	По ГОСТ 22387.4
7. Суммарная объемная доля негорючих компонентов, %, не более	7,0	По ГОСТ 23781
8. Объемная доля кислорода, %, не более	1,0	По ГОСТ 23781
9. Концентрация паров воды, мг/м3, не более	9,0	По ГОСТ 20060, раздел 2

Перспективы использования метана в России.

До 1990-х гг. в России выпускались автобусы и грузовые автомобили, работающие на метане, — ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ, ЛиАЗ и ЛАЗ. Сегодня в России выпускаются метановые автомобили следующих марок: грузовой автомобиль КамАЗ, автобусы ЛиАЗ, НефАЗ, КАВЗ, Иран Ходро. В 2011 г. концерн «АвтоВАЗ» представил промышленный образец Lada Priora, работающей на метане.

В 1994 г. Правительством РФ по инициативе «Газпрома» была учреждена Комиссия по использованию природного и сжиженного нефтяного газа в качестве моторного топлива, а в 2003 г. такую же комиссию создал Наблюдательный совет Российского газового общества. Эти две комиссии работают в тесном сотрудничестве друг с другом, участвуют в разработке проектов законов по использованию природного газа как автотоплива. Несмотря на это, до сего времени одной из главных причин, препятствующих распространению метана, является отсутствие законодательной основы. Тем не менее, ОАО «Газпром» разработало специальную программу, согласно которой занимается строительством АГНКС в России. Всего в стране насчитывается около 250 АГНКС, большинство из них имеют небольшую мощность и могут обслуживать небольшие автопарки. [6]

В целом использование метана как автомобильного топлива в России имеет большие перспективы . С одной стороны, количество ГБА в России составляет немногим менее 10 % от мирового газового автопарка (около 1,5 млн), но с другой стороны подавляющее большинство этих автомобилей работает на пропане и бутане, а метан занимает чуть более 6 %.С другой стороны, резкий рост в перспективе количества автомобилей (к 2016г. — более 80 млн) делает особенно актуальным использование альтернативных видов топлива в более широких масштабах[5].

При условии, что в 35-литровый баллон вмещается всего 7 кг метана, и при расходе топлива в 10 л на 100 км, этого запаса хватит всего на 70 км (расход метана примерно равен расходу бензина, в то время как пропана-бутана расходуется примерно в 1,2–1,3 раза больше).

Намного выгоднее ставить метановое оборудование на коммерческие и грузовые автомобили, автомобили с большим объемом двигателей, коммунально-дорожная техника. При соответствующем развитии АГНКС можно ожидать существенного увеличения количества коммерческих автомобилей, работающих на метане, в городской и пригородной среде. Те, у кого рядом нет АГНКС, кто не располагает большими средствами для установки метанового оборудования и владельцы легковых автомобилей, по крайней мере, в ближайшей перспективе, будут по-прежнему пользоваться бензином или пропан-бутаном.[8]

Продвижению в России метана как моторного топлива мешают, прежде всего, отсутствие закона об альтернативных видах моторного топлива, крайне низкие объемы производства автомобилей с ГБО и небольшая плотность заправок и их неравномерное распределение по территории страны. Однако, как показывает мировой опыт, рано или поздно метан начинает завоевывать все большую популярность. О метане во весь голос говорят как об автомобильном топливе XXI века.[7]

Список литературы:

1) Майорец М.А., Симонов К.И., Сжиженный природный газ — будущее мировой энергетики. М. Изд. АСД, 2013. 345 с.

2)Экологически чистое топливо //[Электронный ресурс] URL: http://mosavto-holod.ru/ekologia/toplivo.html (дата обращения: 20.11.2016).

3)Альтернативныевидытоплива//[Электронныйресурс] URL:http://www.map.asmap.ru/4(68)_06/ toplivo.htm (дата обращения: 22.11.2016).

4)Использование метана в России //[Электронный ресурс] URL: http://www.cars.ru/articles/note/20752608 (дата обращения: 22.11.2016).

5)Антонов И.И.Природный газ компримированный для ДВС// [Электронный ресурс].URL:http://files.stroyinf.ru/Data1/10/10039/

(дата обращения: 22.11.2016).

6)Использование метана в России //[Электронный ресурс]. URL: http://www.cars.ru/articles/note/20752608 (дата обращения: 22.11.2016).

7)Березкин М.Ю. Метан-топливо будущего // Колесо. 2015. №18. С. 20-21.

8)Зюкин В.С., Попов А.В. Персктивы ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАНА В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ // Международный Научно-исследовательский журнал. 2016. № 5.С. 3-4.

7

Код для цитирования: Скопировать