18.05.2009

Энергичные движения

uaEnergy

4

0

Энергичные движения

18.05.2009, Юрий Голубовский

Перспективы новых видов топлива и энергоносителей применительно к столь любимым нами автомобилям

НЕФТЬ

Нефть — это кровь экономики. И горючее, получаемое путем ее перегонки, пока вне конкуренции. По крайней мере, этот тезис подтверждает доклад Национального совета по разведке США "Глобальные течения-2025. Изменяющийся мир" (Global Trends 2025: A Transformed World): "Мир к 2025 г. не сможет отказаться от углеводородов. Слишком дорогим окажется переход на новые виды энергоснабжения, слишком затратным делом будет создание совершенно иной энергетической инфраструктуры". Эксперты относят к этой категории атомную энергию, водородные топливные элементы; меньше — ветер и солнце и, несомненно, уголь. Все это ученый люд пытается освоить, в том числе и применительно к автомобилям. В связи с чем нам стало интересно заглянуть в будущее.

СИНТЕТИКА

Поскольку столь солидными экспертами уголь признан чуть ли не главным энергоносителем, начнем с него. В чистом виде он для "кормежки" автомобилей не годится. Однако уголь можно, образно говоря, сделать жидким. Подобная технология появилась еще в начале XX в., когда переход на жидкое топливо лишь намечался. К началу Первой мировой войны ситуация резко изменилась. Автомобили, превратившиеся из игрушек для богатых в "инструменты войны", требовали бензина. А жертвой прогресса стала Германия, смело ввязавшаяся в войну на два фронта, но не позаботившаяся о ресурсах.

ОДИН ИЗ ПЕРВЫХ МАССОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ НА ПРОПАН-БУТАНОВОЙ СМЕСИ —

ЗиС-156 начала 50-х годов

ПРОШЛОГО ВЕКА

Неудивительно, что немецкий ученый Фридрих Берги-ус построил первый завод по производству синтетической нефти еще в 1915 г. Ориентировано предприятие было на нужды военной промышленности. Синтетическую нефть получали из измельченного угля и водорода в присутствии катализаторов под давлением в 200 кгс/куб.см при температуре 500°С (так называемая гидрогенизация).

Другим путем пошли Франц Фишер и Ганц Трогай. С 1923 г. им удавалось получать из смеси угарного газа (СО) и водорода (такая смесь называется синтезгаз — продукт газификации угля) в присутствии катализаторов под давлением 300 атм при температуре 500°С почти любые жидкие углеводороды.

Со второй половины 1930-х годов с помощью обоих методов было налажено производство синтетического бензина (синтина) с октановым числом не более 55 и синтетической солярки (когазин-П). Перед началом войны в Германии работали несколько заводов по производству эрзац-топлива. Стоило оно в несколько раз дороже обычного (кстати, сейчас ничего не изменилось). Однако это никого не смущало. Ведь войну немцы планировали выиграть быстро. Что из этого получилось — Известно. А после окончания боевых действий массовое производство синтина и когазина по экономическим причинам закрыли.

Однако попытки удешевления синтетического горючего продолжались. После первого топливного кризиса они обрели второе дыхание. А после второго заводами по производству нефти из угля (правда, небольшими) обзавелись даже Канада и США. К слову, в Китае уже вовсю строятся заводы по производству синтетического топлива из угля производительностью до 1 млн т бензина и солярки в год. Появились и предприятия по переработке природного газа в синтезгаз и далее — в синтетическое жидкое топливо. Например, Shell вместе с Qatar Petroleum строит завод в Катаре производительностью 140 тыс. баррелей в день. Вложения Shell в проект составляют около $5 млрд. Аналогичные заводы строятся в ЮАР, Кении и в Австралии. Их расчетная производительность — 140-200 тыс. баррелей в день.

На будущее оставили переработку нефтеносных песков и горючих сланцев, пропитанных нефтью. Правда, стоимость добычи и производства, опять-таки, пока дорога.

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Еще в начале 1980-х годов Бразилия успешно реализовала проект перевода автомобильного транспорта с бензина на этиловый спирт. Основным сырьем для топлива послужили кукуруза и сахарный тростник, из одной тонны которых получают примерно 180 л этанола. В 2005 г. Бразилия и США стали лидерами по производству автоэтанола. На их долю приходилось 44,7% и 45% мирового производства соответственно. Американская компания Xethanol Corporation в содружестве с Renewable Spirits в 2006 г. построила во Флориде экспериментальный завод, который получает этанол из апельсиновой кожуры. Ведутся также исследования относительно возможности переработки в спирт отходов животноводства и деревообрабатывающей промышленности.

Естественно, автоэтанол делают и в Украине (о стимулировании его производства см. БИЗНЕС №33 от 18.08.08 г., стр.88, 89). С марта этого года концерн "Укрспирт" начал выпуск продукта "Био-100", содержащий 60% спирта.

Из недостатков этилового спирта стоит упомянуть более низкую, чем у бензина, теплотворную способность. А также повышенную агрессивность к некоторым пластмассам и большую коррозионную активность. Зато сгорание получается более полным. А значит, выхлоп у спиртовых авто чище.

Впрочем, упомянутые недостатки спирта легко устранить. Достаточно только смешать его с бензином, что, собственно, сейчас и делают. В США, к примеру, активно продвигается топливо Е85 (85% спирта + 15% бензина). Согласно данным Энергетической администрации США, в 2003 г. в Америке эксплуатировали уже почти 100 тыс. авто, лояльных к Е85. Большая часть данной техники использовалась государственными и муниципальными структурами.

Есть и другой вариант — применять вместо солярки растительное масло. Тут сырьем может послужить все, что угодно: быстро растущие бурые водоросли, камыши, кокосы, молочай, подсолнечник, кукуруза, соя, арахис, хлопок и, наконец, рапс. Немцы научились делать топливо даже из навоза.

Масло обладает близкой к дизельному топливу воспламеняемостью и калорийностью. Да и концентрация вредных веществ в отработанных газах невелика. Но, как показали испытания, при работе на нем в системах топли-воподачи и на стенках камеры сгорания быстро образуется совершенно дикий твердый нагар, так называемые лакосо-держащие отложения. Чтобы избежать этого, горючее приходится подогревать до 70-90°С или смешивать с обыкновенной соляркой.

Кстати, отдельные фирмы уже наладили выпуск дизелей, работающих на рапсовом масле. Однако при нынешних ценах на нефть растительное горючее тоже невыгодно и, кстати, не слишком экологично. Дело в том, что при производстве биотоплива окружающая среда часто загрязняется сильнее, чем при перегонке нефти. Например, при получении этанола из древесины часто используют серную кислоту, что приводит к образованию токсичного сульфированного лигнина, который нужно куда-то девать

Топливо Е85 активно

ПРОДВИГАЮТ

в США.

ЕГО ДАЖЕ ИСПОЛЬЗУЮТ ДЛЯ РЕКЛАМЫ НОВЫХ МОДЕЛЕЙ,

вроде buick Lucerne (2008 г.),

СРЕДИ "зеленых"

С ГАЗ

Газообразное топливо с давних пор является самым главным конкурентом обычного жидкого. Ведь первые двигатели внутреннего сгорания Жана Ленуара и Николауса Отто работали именно на газе (смеси водорода, метана и т.д.). В этом нет ничего удивительного. При производстве кокса, брожении сточных вод выделяется довольно много метана и окиси углерода. Грех было этим не воспользоваться. Еще до войны в Украине работали газовые заводы, купленные, кстати, в Германии. Они перерабатывали уголь, в том числе и низкосортный, торф и разный мусор в совсем неплохое горючее. Использовалось оно в основном в бытовых целях.

После того как были разведаны огромные месторождения природного газа, о газовых заводах потихоньку забыли. Добывать газ оказалось намного дешевле, чем производить.

В 1930-1940-е годы весьма активно выпускались газогенераторные авто — эдакие газовые заводики на колесах. В начале 1960-х годов они вышли из моды. Причина примерно та же, по которой "умерли" большие газовые заводы. Кроме того, так называемый генераторный газ, получаемый из дерева, торфа и угля, обладал чересчур низкой теплотворной способностью, из-за чего мощность двигателя снижалась чуть ли не в 2 раза. В придачу увесистая газогенераторная аппаратура серьезно снижала грузоподъемность.

Иначе сложилась судьба газобаллонных авто. В СССР они впервые Ц появились в 1940-х годах, когда старые источники нефти начали иссякать. С открытием новых гигантских месторождений нефти в Западной Сибири работы по совершенствованию "газовиков" были приостановлены. И лишь с началом в 1986 г. "перестройки и ускорения" перевод грузового автотранспорта на газ в Советском Союзе стал массовым явлением.

Увы, газификация имеет свои недостатки. Во-первых, двигатели, работавшие на "голубом топливе", были маломощными, поскольку газ по калорийности уступает бензину. Бороться с этим путем повышения степени сжатия невыгодно. Теряется способность работать на низкооктановом бензине А-76. Во-вторых, слабое развитие сети газонаполнительных станций и пресловутое советское качество аппаратуры подмочили репутацию дешевому газу. И лишь с распространением у нас качественной и недорогой итальянской аппаратуры идея перехода на "голубое топливо" обрела второе дыхание (см., например, БИЗНЕС №12 от 19.03.07 г., стр.108, 109).

В Европе и США на газ обратили внимание после топливных кризисов 1973 г. и 1979 г. В некоторых странах, . например в Италии, были даже приняты государственные программы по переводу транспорта на газ. В итоге во многих странах Европейского Союза до 10% бензинового автопарка работает на "голубом" топливе. А в Нидерландах, где, кстати, расположен самый большой в Европе газовый терминал, на газ переведена почти треть всех автомобилей.

NUVU — последний из серии электроконцептов Nissan. Дизайнерские и технологические решения этого авто лягут в основу серийного электромобиля nissan, который будет представлен в 2010 г. и поступит в продажу в 2011 г

ВОДОРОД И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Водород, в принципе, можно сжигать как обычный газ. Однако намного выгоднее использовать его в топливных элементах, вырабатывающих электричество в результате реакции водорода и кислорода (см. БИЗНЕС №12 от 23.04.09 г., стр.56-58). Расход газа снижается минимум в 2 раза по сравнению с двигателем внутреннего сгорания. В итоге имеем три интересных и дополняющих друг друга проекта: электромобили обычные на аккумуляторах (заряжаются от розетки), водородные на топливных элементах и водородные гибриды, у которых есть и то, и другое. Кстати, электромобили нынче решительно шагнули вперед. Запас хода за счет совершенствования конструкции увеличился с 80 км до 160-250 км. Водородные автомобили тоже в последнее время стали ближе к серийной технике, чем к концептам. Но поскольку и водород, и электричество требуют для своего производства много энергии, возникают некоторые сомнения относительно того, что они в ближайшее время смогут заменить бензин в авто. Тем не менее "электроводород"

Типичный серийный

АВТОМОБИЛЬ, ПРИСПОСОБЛЕННЫЙ ДЛЯ РАБОТЫ НА ГАЗЕ, — OPEL

Combo Tour CNG. Баллоны

СПРЯТАНЫ ПОД ДНИЩЕМ

считается очень перспективным, в него вкладывают (вернее — вкладывали до кризиса) солидные деньги. Расчет, вероятно, на то, что в конце концов появятся новые технологии, значительно удешевляющие энергию. Суммарный объем государственного финансирования водородной энергетики в ЕС составляет примерно EUR350 млн в год. Ожидается, что общие расходы государственного и частного секторов стран ЕС на реализацию принятой в 2006 г. Стратегии развития водородной энергетики на 2007-2015 гг. составят около EUR6,734 млрд. Не отстают и США. В 2003 г. тогдашний президент Джордж Буш в обращении к конгрессу провозгласил "Инициативу в области водородного топлива". На водородную энергетику в 2004-2008 гг. планировалось выделить около $1,2 млрд. Огромные деньги — около $1 млрд — еще до 2004 г. вложила в водород бывшая автокомпания №1 — General Motors. А ее подразделение Opel в свое время принимало участие в международном объединении Clean Energy Partnership (в него вошли компании Aral, BMW, Berliner Verkehrsbetriebe,

DaimlerChrysler и Ford), которое занималось адаптацией водородной энергетики для повседневной жизни. В частности, были построены несколько заправок для обслуживания водородомобилей. Однако массовый автомобиль на водороде, согласно последним данным, можно ожидать не ранее 2020 г. При условии, что кризис закончится осенью и в 2010 г. экономика пойдет в рост.

Комментарии 0

Написать комментарий