Promremont34.ru

Авто мастеру
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличается бензиновый двигатель от спиртового

Чем отличается бензиновый двигатель от спиртового

В связи с плохим состоянием экономики, во многих отраслях на Украине наблюдается спад. Затронул он и топливный рынок. Клиенты стараются экономить, а кое-кто и вовсе отказался от машины, пересев на общественный транспорт. Чтобы вернуть себе хотя бы какие-нибудь доходы и выжить в кризис, АЗС придумывают различные ухищрения для привлечения клиентов. Один из наиболее популярных способов – продажа смеси бензина с биотопливом. Стоит такое горючее дешевле чистого бензина, и при этом, как уверяют некоторые компании, совершенно безопасно для автомобиля.

Однако есть одна архиважная тонкость – хранить биоэтанол необходимо в особых условиях, поскольку ему требуется специальный резервуар. Место хранения имеет значение – желательно располагать их рядом с производством и ни в коем случае под открытом небом.

Данное обстоятельство побудило осуществить масштабную проверку образцов спиртового бензина силами киевского Института потребительских экспертиз.
Поскольку топливо этого вида пока что не особенно распространено, то исследования проводились в отношении 4-ех образцов, взятых на заправках «WOG«, «БРСМ-Нафта«, «КЛО» и «Авиас«. Забегая вперед, скажем, что 3 из них показали результаты, полностью удовлетворяющие нормативам, чем весьма порадовали экспертов, ожидавших худшего.

Сколько спирта должно содержаться в бензине: нормы

Первая и самая главная экспертиза должна была ответить на вопрос о количестве биоэтанола во взятых образцах. Это крайне важный показатель, поскольку такое горючее подразделяется на 2 класса. Если количество биоэтанола больше или равно 30%, то это топливо называется альтернативным. Если же это цифра достигает размера 7% или меньше (с 2018-го – 10% и менее), то оно считается спиртовой маркой бензина.

Соответственно, у них разные техрегламенты, условия хранения и т.д. После проведения всех необходимых процедур выяснилось, что 3 образца из 4-х представляют собой именно альтернативное горючее. Подкачал лишь бензин, взятый из резервуаров сети АЗС «Авиас«, поскольку массовая доля биоэтанола у него оказалась лишь 26%. Иначе говоря, его нельзя назвать ни спиртовым бензином, ни альтернативным видом топлива.
Несмотря на то, что в таком бензине велика доля спирта (в среднем, это 1/3), его можно без малейших опасений лить в бак в холодное время года – горючее не замерзнет и даже не загустеет.

Как влияет спирт на изменения октанового числа

Следующая экспертиза была призвана выяснить октановое число конкурсантов. Для топлива это едва ли не самая важная характеристика, обуславливающая границу начала детонации (т.е. слишком быстрого сгорания). Это явление очень плохо сказывается на состоянии двигателя, поскольку значительно увеличивает износ кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы, а также способно навредить и газораспределительному механизму. Побочные эффекты – усиленный расход топлива при одновременном уменьшении мощности.

Измерялось октановое число исследовательским методом. Эксперты снова были удивлены, так как все испытуемые сумели уложиться в нормативные показатели, а кое-кто – это снова был «Авиас» – даже превысил их. На практике такое превышение может грозить автомобилю последствиями, указанными выше. Судя по всему, корнем всех зол является именно спиртовая составляющая со слишком большим октановым числом.

Содержание бензола и ароматических углеводородов в спиртовом топливе

Для любого топлива, полученного путем переработки нефти, крайне нежелательно иметь в своем составе большое количество бензола и ароматических углеводородов. Все дело в том, что они наносят определенный ущерб. Первый из них ускоряет износ топливной системы авто, так как обладает неприятной способностью к смыванию масляной пленки, а без смазки ресурс агрегатов значительно сокращается. Вторые вредят окружающей среде – чем их больше, тем менее экологичным получается выхлоп.

Но в тоже время есть и обратная сторона медали в случае с ароматическими углеводородами. Эти вещества получаются в результате вторичной переработки нефти, и только благодаря ним бензин можно сделать высокооктановым. Их содержание в горючем, четко прописано во всевозможных технических регламентах.

В случае биоэтанола, ароматических углеводородов должно быть меньше, нежели в обычном бензине, из-за присутствия спирта, ведь он сам по себе обладает большим октановым числом.

В настоящее время в сфере производства биоэтанола нет государственного стандарта. Это значит, что производится он, исходя из технических условий, а у каждого производителя они хоть и немного, но отличаются. Как оценивать конкурсантов, было не слишком понятно, поэтому в качестве ориентира избрали ДСТУ для бензина АИ-95. Там написано, что содержание бензола не должно превышать 1%. Если судить по этому критерию, то все образцы, за исключением пресловутого «Авиаса«, снова уложились в нормативы, причем топливо от «WOG» так и вовсе оказалось рекордсменом, поскольку в нем лишь 0,3% бензола и 10% «ароматики»! Что касается аутсайдера, то бензола в нем аж 6%, а ароматических углеводородов целых 22,1%.

Как влияет спиртовой бензин на двигатель и топливную систему: на предмет коррозии

В отличие от обыкновенного бензина или солярки, для биоэтанола очень важен такой показатель, как коррозионная активность. Это обусловлено свойствами спирта, ведь он представляет собой растворитель, а значит, потенциально способен разъесть резиновые уплотнения или шланги. Чтобы нивелировать эти негативные эффекты, в биоэтанол обязательно добавляется особое вещество, которое повышает кислотность. В готовом горючем, данный параметр должен колебаться в диапазоне от 6 до 9 pH. По итогам экспертизы было установлено, что у всех участников значение оказалось в районе 7 – 7,4 pH. Примерно такие же цифры демонстрирует и обычный бензин, из чего можно сделать следующий вывод: данные марки биоэтанола не способны нанести урон компонентам топливной системы автомобиля, сделанным из резины.

Выводы и рекомендации

Резюмируем. Новые виды топлива появились на украинском рынке, и в будущем, судя по всему, составят реальную альтернативу традиционным, причем с течением времени конкуренция среди АЗС будет постепенно нарастать. Заправляться, теме не менее, пока что лучше исключительно на крупных автозаправках, принадлежащих к большим сетям.

Что касается лидеров и аутсайдеров проверки, то первое место занял образец горючего от WOG, наглядно продемонстрировав высокое качество европейского топлива. А вот биоэтанол «Авиаса» стал последним, поскольку не удовлетворяет большинству требований, предъявляемым к такому виду топлива.

Содержание

  • 1 Сырьё для производства биоэтанола
  • 2 Методы производства
    • 2.1 Брожение
      • 2.1.1 Промышленное производство спирта из биологического сырья
      • 2.1.2 Гидролизное производство
  • 3 Этанол как топливо
    • 3.1 В России
  • 4 Топливные смеси этанола
  • 5 Энергоэффективность этанола
  • 6 Экономическая эффективность производства этанола
  • 7 Экологические аспекты применения этанола в качестве топлива
  • 8 Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива
  • 9 См. также
  • 10 Примечания
  • 11 Ссылки

В настоящее время большая часть биоэтанола производится из кукурузы (США) и сахарного тростника (Бразилия). Сырьём для производства биоэтанола также могут быть различные с/х культуры с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и т. д.

Большим потенциалом обладает маниок. Маниоку в больших количествах производят Китай, Нигерия, Таиланд. Себестоимость производства биоэтанола из маниоки в Таиланде — около $35 за баррель нефтяного эквивалента.

Лучшим климатом для производства сахарного тростника обладает Перу, страны Карибского бассейна. В больших количествах сахарный тростник могут также производить Индонезия и некоторые африканские страны, например, Мозамбик.

Этанол можно производить в больших количествах из целлюлозы. Сырьём могут быть различные отходы сельского и лесного хозяйства: пшеничная солома, рисовая солома, багасса сахарного тростника, древесные опилки и т. д.

Сырьём для производства биоэтанола может служить борщевик Сосновского. С гектара борщевика, ориентировочно, можно получить до 25 тыс. литров биоэтанола. Для сравнения, сахарный тростник и сахарная свекла позволяют производить соответственно 4550 и 5060 литров биоэтанола с гектара. [1]

Брожение Править

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

Читать еще:  Двигатель vtec на каких авто

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путём дистилляции.

Промышленное производство спирта из биологического сырья Править

Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:

  • подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.;
  • ферментация; на подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено — для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём — глюкоамилаза, амилосубтилин;
  • брагоректификация — осуществляется на разгонных колоннах.

Отходами бродильного производства являются барда и сивушные масла. Барда используется для производства кормов.

Крупнейшие производители биоэтанола в США компании «Archer Daniels Midland» и «Cargill».

Гидролизное производство Править

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

На 2008 год доля этанола в мировом потреблении моторного топлива составила 5,4 %. В том же году 89 % мирового производства этанола приходились на долю США и Бразилии. [2]

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии, чем бензин (это касается только смесей с высоким содержанием этанола, см. ниже «Энергоэффективность этанола»); пробег машин работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» — от английского Ethanol) на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные автомобильные ДВС не могут работать на Е85, хотя прекрасно работают на Е10. На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. машины «Flex-Fuel» (автомобиль с многотопливным двигателем). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор либо Е20 (иногда Е25) под видом обычного бензина, либо «acool» Е100, азеотроп этанола (96 % С2Н5ОН и 4 % (по весу) воды). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %. Переделать обычную машину в «Flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Критики производства биоэтанола заявляют, что для производства биоэтанола под плантации тростника часто вырубаются тропические леса. Хотя плантации сахарного тростника не являются первоочередной целью лесорубов. Тропические леса вырубаются нелегально ради древесины. Если нелегальные производители древесины вырубают участок леса, то после их ухода участок занимают фермеры для выпаса скота. Через 3-4 года выпас скота на этом участке прекращается, а участок занимают фермеры для производства сои и других культур.

Производство этанола из кукурузы в США в 5-6 раз менее эффективно по сравнению с его производством на основе сахарного тростника в Бразилии. В последнее время в южных штатах США начинается производство целлюлозного этанола, для чего проводятся посевы сладкого сорго [2] .

В России Править

В 2004 году в РФ был принят ГОСТ Р 52201-2004 на спиртосодержащие моторные топлива («бензанолы») с содержанием этанола 5–10%. С 2006 года вступили в действие изменения к Закону «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» и к главе «Акцизы» Налогового кодекса РФ. В результате изменений, бензин, содержащий более 1,5 % спирта, признается спиртосодержащей продукцией со всеми вытекающими последствиями: его изготовление и реализация подлежат лицензированию и специальному контролю со стороны налоговых органов. [3]

В 2018 году был принят закон, регулирующий производство и оборот биоэтанола и призванный вывести производство и оборот автомобильного бензина, произведенного с добавлением этилового спирта, из-под действия закона 2006 года о госрегулировании производства и оборота этилового спирта. [4]

Е5, Е7, Е10 — смеси с низким содержанием этанола (5, 7 и 10 весовых процентов, соответственно), наиболее распространённые в наши дни. В этих случаях добавка этанола не только экономит бензин путём его замещения, но и позволяет удалить вредную оксигенирирующую добавку МТБЭ.

Е85 — смесь 85 % этанола и 15 % бензина. Стандартное топливо для т. н. «Flex-Fuel» машин, распространённых в основном в Бразилии и США и в меньшей степени — в других странах. Из-за более низкой энергоплотности продаётся дешевле, чем бензин.

ЕD95 — смесь 95 % этанола и 5 % топливной присадки. Компания «Scania» начала разрабатывать дизельный двигатель для автобуса, работающий на 95 % этаноле, в середине 80-х годов. Создана программа испытаний городских автобусов с двигателями, работающими на 95 % этаноле — «BEST» («BioEthanol for Sustainable Transport»).

Е100 — формально 100 % этанол, однако в силу того, что этанол гигроскопичен, его получение и использование без остаточной концентрации воды невыгодно. Поэтому в большинстве случаев под Е100 подразумевают стандартную азеотропную смесь этанола (96 % С2Н5ОН и 4 % воды (по весу); 96,5 % и 3,5 % в объёмных процентах). Путём обычной дистилляции невозможно получить более высокую концентрацию этанола.

Подробно номенклатура смесей этанола и бензина, используемых в качестве топлива в разных странах и машинах, описана в английской статье Википедии Топливные смеси этанола.

В декабре 2007 года Университет Северной Дакоты и Центр Автомобильных Исследований Миннесоты (MnCAR) опубликовали результаты исследования энергоэффективности применения биоэтанола в автомобильном транспорте [5] . В исследовании принимали участие как обычные автомобили, так и автомобили с «Flex-fuel» двигателями. Исследовали смеси от 2 % до 85 % содержания этанола в бензине.

Для обычных автомобилей оптимальной оказалась смесь Е30. Потребление топлива снизилось на 1 % в сравнении с бензином. Результат получен на автомобилях «Toyota Camry» и «Ford Fusion».

Для «flex-fuel» автомобилей оптимальной оказалась смесь Е20. Потребление топлива снизилось на 15 % в сравнении с бензином. Результат получен на «flex-fuel» модели «Chevrolet Impala».

В 2006 г. в своём отчёте Департамент сельского хозяйства США (USDA) сообщил, что себестоимость производства биоэтанола в США составляет около 0,3$ за литр, в Бразилии — 0,19-0,2 $, в Европе — 0,5$ [6] . В начале 2008 года рыночная цена 1 литра этанола была: в США — 0,43 $ (бензин — 0,55 $), в Бразилии — 0,4 $, в Европе — 0,72 $ (бензин — 1,5 $) [7] .

В Бразилии багасса сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях. Это позволяет увеличить топливный баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8.

Использование биоэтанола в качестве топлива позволяет снизить выбросы диоксида углерода, являющегося парниковым газом. Сокращение выбросов диоксида углерода при использовании биоэтанола зависит от используемого растительного сырья, климатической зоны и накладных расходов на его выращивание, транспорт и переработку, поскольку в этих процессах используется ископаемое топливо (агротехнические работы, сушка зерна при закладке на хранение, производство удобрений для восстановления плодородия почв, ректификация спирта и переработка отходов). Снижение выбросов CO2 при производстве этанола из зерна, по состоянию на 2007 г., в США составляло, в среднем, 19 %, предполагается, что при модернизации спиртового производства и переводе его исключительно на природный газ возможно снижение выбросов углекислого газа на 28-32 %. Максимальное снижение выбросов CO2 может быть достигнуто при производстве этанола из целлюлозосодержащих отходов (например, отходов лесной промышленности, 52 %) в качестве как источников целлюлозы, так и топлива в спиртовом производстве; теоретический максимум снижения выбросов — 82 % — может быть достигнут при производстве этанола из целлюлозной биомассы проса Panicum virgatum, однако такие производства в настоящее время (2011 г.) отсутствуют [8] .

Читать еще:  Газель 405 двигатель регулятор давления топлива

Главной проблемой производства биоэтанола из товарной сельскохозяйственной продукции, в первую очередь из зерна, является сокращение доли земель, занятых под производство кормовых и пищевых культур и, как следствие, рост цен на продовольствие. Так, по оценкам бюджетного комитета Конгресса США, вклад роста использования зерна для производства этанола в повышении цен на продовольствие в 2008 г. составил 35 % [9] .

Содержащийся в этаноле кислород позволяет более полно сжигать углеводороды топлива. 10 % содержание этанола в бензине позволяет сократить выхлопы аэрозольных частиц до 50 %, выбросы СО — на 30 %.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в CO2 эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

  • «Микроджоуль»
  • Koenigsegg CCXR
  • en:Saab Aero-X
  • Saab 9-3 (в комплектации с двигателем «BioPower»)
  • Ford Focus и Ford C-MAX Flexifuel
  • Zenvo ST1 (Zenvo)
  • Bentley continental Supersports

В начале 2007 г. 15 % автомобилей в Бразилии имели flex-fuel двигатели.

В 2007 году в Бразилии было продано 2 миллиона новых биотопливных автомобилей, что составляет 85,6 % от рынка новых автомобилей Бразилии. За 2003 год в Бразилии было продано 48 тыс. биотопливных автомобилей, что составляло 4 % автомобильного рынка.

Последнее время широкое распространение получили двигатели «Flexifuel» от компании «Ford». В 2007 году в Европе было продано около 17500 автомобилей «Flexifuel».

Спирт вместо бензина — автомобильное топливо будущего

Какая связь между спиртом, его крепостью и автомобильным бензином? Оказывается, такая связь давно существует. Уже на протяжении многих десятилетий в разных странах, в том числе и нашей, постоянно ведутся работы и реализуются проекты использования спирта в качестве автомобильного топлива или как добавки к нефтяному автобензину и дизельному топливу.

Объектом пристального изучения является не только винный этиловый спирт, но и метиловый (метанол), хотя ядовитость последнего общеизвестна. Ядовит не только сам метанол, но и его пары в воздухе, предельно допустимая концентрация (ПДК) которых равна 5 мг/м3. Несмотря на столь отрицательный фактор, метанол рассматривается в качестве серьезной альтернативы нефтяным автомобильным топливам.

Основная цель работ в области «спиртовой топливной энергетики» заключается в увеличении ресурсов горючего для автотранспорта за счет использования альтернативных энергоносителей, которые, в отличие от нефтяных, характеризуются возобновляемой и, следовательно, неограниченной сырьевой базой.

Земные запасы нефти, этого ценного углеводородного сырья для нефтехимических производств, а также источника энергии, в определенной степени ограничены. Сроки их исчерпания в целом и в отдельных нефтесодержащих регионах планеты, по расчетам различных специалистов, составляют от 50 до 80 лет.

Россия по запасам нефти занимает восьмое место в мире (менее 7 млрд тонн), добывая ежегодно около 300 млн тонн и перерабатывая на отечественных заводах порядка 170 млн тонн нефти в год. Разделив 7 млрд на 300 млн, не нужно пугаться полученному числу в 23,3 года, поскольку практически ежегодно увеличивается количество открытых нефтяных месторождений, а вслед за ними возрастает объем новых разведанных запасов нефти.

Расчет и прогноз запасов нефти является сложной задачей, граничащей с искусством, которая заключается в оценке совокупности выявленных или доказанных запасов, а также измеренных, отмеченных, подразумеваемых, неоткрытых, потенциально рентабельных и умозрительных (классификация, принятая в США).

Спирты как автомобильное топливо

К идее использования спиртов в качестве автомобильного топлива неоднократно обращались специалисты и ученые на протяжении всего пути развития двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и автомобильной техники. Так, еще в 1902 г. на интернациональном конкурсе в Париже демонстрировалось более 70 карбюраторных двигателей, работающих на этиловом спирте и его смесях с нефтяным бензином.

В 1906-1907 гг. Парижское автобусное общество успешно эксплуатировало городские автобусы на смеси 50% спирта и 50% бензина, которая была дешевле бензина и менее пожароопасна. После снижения цен на бензин эксплуатацию автобусов перевели на смесь спирта с более дешевым бензолом в аналогичной пропорции. В это же время спирт и смеси спирта с бензином стали широко использоваться в качестве топлива для автомобилей в Германии. Техническая служба отдела правительственных сообщений Германии скрупулезно обобщила все данные эксплуатации таких автомобилей и пришла к выводу о значительном преимуществе нового вида топлива. Соответствующие статистические данные показали, в частности, что на 1 л смеси бензин-этанол автомобили проходили в среднем 7,5 км, а на чистом бензине — 5,8 км. При этом средняя скорость движения автомобилей составляла, соответственно, 69 и 70 км/ч. Согласитесь, что для начала прошлого века это очень приличный показатель.

В 1914 г. в России были проведены испытания целого ряда автомобильных двигателей для установления особенностей их работы при замене бензина на спирт. На основе проведенных опытов преподаватель Императорского Московского технологического училища инженер Н.Р. Бриллин сделал 21 декабря 1914 г. доклад в аудитории Политехнического Российского общества, в котором указал на такие положительные факторы при работе двигателей на спирте, как более устойчивая работа и увеличение мощности на 5%. Была также высказана рекомендация о необходимости снабжения карбюратора подогревательным устройством, реализующим для улучшения пусковых качеств спиртовых двигателей тепло выхлопных газов. В заключение своего доклада инженер Н.Р. Бриллин отметил, что перевод эксплуатации автомобилей с бензина на спирт выгоден экономически и легко обеспечивается технически.

В этот же период работы по внедрению спирта в качестве автомобильного топлива были начаты и в Америке. В 1905-1907 гг. под эгидой Геологического комитета США проведено более 2000 испытаний основных моделей карбюраторных двигателей на спирте и спиртобензиновых смесях.

В последующие годы и до настоящего времени работы по внедрению на автотранспорте спиртовых топлив постоянно расширялись и, если в начальный период они проводились, в основном, с целью повышения мощности двигателей, то в дальнейшем приобрели большое значение для экономии ограниченных нефтяных ресурсов и снижения отрицательного воздействия отработавших газов (ОГ) двигателей на окружающую среду. Результаты испытаний автомобилей на спиртовых топливах показали, что при этом практически в два раза снижается концентрация в ОГ экологически опасных оксидов углерода, азота и несгоревших углеводородов.

Бразильская «находка»

В настоящее время спирты заняли твердую позицию в системе топливообеспечения мирового автомобильного парка. В странах Южной, Центральной Америки и США первенство завоевал этанол, что объясняется значительными ресурсами в этих регионах растительного природного сырья для его производства (биомасса, солома, древесные, кукурузные отходы и т.п.). На европейском континенте, с меньшими ресурсами зеленой массы, но с более развитой химической промышленностью, первое место занял метанол, основным сырьем для получения которого является как природный, так и нефтяной газ.

Масштабы использования спиртов в качестве автомобильного топлива постоянно возрастают. Только в США получают более 7,5 млн м3 топливного этанола в год с тенденцией роста его производства. Метанола в Америке для вовлечения его в состав бензина производят всего лишь 200 тыс. м3 в год.

В Бразилии для обеспечения горючим автомобильного парка страны производство этанола увеличено до 12 млн м3 в год. Дополнительно, около 300 тыс. м3, Бразилия ежегодно закупает этанол у других стран. Весь «бразильский» этанол получают из отходов при переработке сахарного тростника. 40% бразильского автопарка эксплуатируется на чистом этаноле, 60% — на спиртобензиновой смеси.

В странах Западной Европы для использования в составе автобензинов в пределах от 6 до 15% ежегодно потребляется около 20 млн тонн метанола.

В России для производства топливных спиртов имеется достаточно серьезная сырьевая, технологическая и промышленная база. Отечественные мощности уникального гидролизного производства этанола уже сейчас могут обеспечить получение до 160 тыс. тонн этанола в год.

Объем производства метанола превышает 1,4 млн тонн в год.

Уже пять нефтеперерабатывающих заводов отрасли провели все необходимые исследования и испытания для выпуска бензинов АИ-92, содержащих в своем составе 5% этанола, и получили соответствующие разрешения Госстандарта России (допуск к производству и применению).

В середине 80-х годов прошлого столетия в нашей стране были проведены широкомасштабные испытания (включая эксплуатационные) автобензинов с добавкой 5 и 15% метанола. Для исключения расслоения спирто-бензиновой смеси с 15% метанола в ее состав был введен стабилизатор — изобутиловый спирт, в концентрации 7%. Бензины маркировались как БМ-76/5 и БМ-76/15 (бензин, метанолсодержащий). В целом положительные результаты испытаний указали на необходимость разработки более дешевого и обеспеченного ресурсами стабилизатора, а также на необходимость замены ряда деталей и узлов из резины и пластмассы в системе питания автомобилей, средств транспортирования и заправки, на более стойкие в условиях контакта со спиртобензиновыми смесями.

Читать еще:  Шестнадцати клапанный двигатель его характеристики

К сожалению, межведомственная неразбериха тех лет и последующий экономический кризис 90-х годов не позволили реализовать результаты многолетних испытаний для развития в нашей стране столь перспективного направления топливной энергетики.

«Спиртовая энергетика» — за и против

Какие же свойства этилового и метилового спиртов позволяют им на равных конкурировать с нефтяными автомобильными топливами? Из данных, представленных в таблице, видно, что спирты значительно отличаются от бензина в основном по трем показателям:

Детонационная стойкость, теплота сгорания и теплота испарения. Высокие антидетонационные свойства спиртов позволяют повысить степень сжатия бензинового двигателя до 12-14 единиц и, соответственно, увеличить мощность и КПД двигателя. Из данных на рисунке также хорошо видно, как повышаются значения показателей детонационной стойкости бензина (октановые числа по моторному (ОЧМ) и исследовательскому (ОЧИ) методам) при добавлении в бензин спиртов. По данной характеристике спирты практически не отличаются эффективностью действия от широко применяемого много лет в составе автобензинов синтетического высокооктанового кислородсодержащего компонента метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), что также видно на рисунке. При этом следует отметить, что МТБЭ, получаемый из метанола и изобутилена, по своей цене превосходит спирты в два и более раз.

Объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) спиртов на 40-50% ниже по сравнению с бензином, что видно из данных таблицы. Но при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно.

Высокое значение теплоты испарения спирта способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя, снижению их теплонапряженности и повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси, что в результате способствует росту мощности двигателя на 10-15%.

Однако повышенная, по сравнению с бензином, теплота испарения спиртов и их смесей с бензином обуславливает трудности при холодном запуске двигателя.

О снижении токсичности ОГ двигателей при использовании спиртовых топлив отмечено выше. Вместе с этим положительным фактом отмечается повышенная в 2-4 раза концентрация в ОГ формальдегида в случае применения метанола и ацетальдегида при применении этанола. Спирты и их смеси с бензином характеризуются повышенной агрессивностью по отношению к цветным металлам, пластмассам и некоторым маркам резин, стойким при контакте с нефтяными бензинами.

Главным эксплуатационным недостатком спиртобензиновых смесей является их повышенная склонность к расслоению при попадании в смеси воды, что заставляет использовать в их составе специальные стабилизаторы (сложные спирты, сивушные масла и т.п.).

Подводя итог краткому обзору положительных и отрицательных эксплуатационных свойств спиртов и нефтяных бензинов, следует отметить их примерно равный баланс.

Дальнейшее развитие на автотранспорте «спиртовой энергетики» будет зависеть в основном от темпов сокращения промышленных запасов нефти и роста себестоимости ее добычи.

Необходимо также отметить, что эффективное применение спиртовых топлив требует значительного повышения уровня технического состояния всех средств хранения и транспортирования горючего, заправки техники и самих систем питания автомобилей. В противном случае спирт будет растворять отстоянную воду на дне резервуаров и топливных баков и «терять» октановое число, а спиртобензиновые смеси будут расслаиваться. Применение спиртовых топлив требует также постоянной зачистки технических средств от смолистых отложений и загрязнений, накапливающихся на стенках и дне резервуаров, цистерн и продуктопроводов. При избытке таких загрязнений они будут прекрасно растворяться в спиртовом горючем и поступать вместе с ним в камеру сгорания двигателя со всеми отрицательными последствиями.

В свете изложенного вспомните, уважаемые автовладельцы, когда в последний раз вы сливали осадок из топливного бака автомобиля и насколько загрязнен этот самый бак?

Несмотря на отмеченные трудности, спиртовые горючие все более широко применяются на автотранспорте практически во всех странах мира. Так что, возможно, в ближайшем будущем все мы узнаем, что при оценке бензина необходимо еще и измерять его крепость. Но при соответствии данного показателя установленным требованиям заливать такой бензин можно будет только в бензобак автомобиля.

В заключение следует отметить, что спирты положительно зарекомендовали себя при их использовании в качестве добавки к дизельным топливам. При этом исследователями и специалистами было выявлено столь много особенностей применения таких топлив и найдено столь много новых технических решений, что это тема отдельной статьи.

Зачем использовать этанол в качестве альтернативного топлива

Спиртовое топливо имеет больше преимуществ по сравнению с ископаемым топливом.

  1. Спирт с более низким молекулярным весом может быть получен из местных энергетических ресурсов, таких как биомасса, уголь и природный газ, которые доступны по низкой цене.
  1. Сжигание спирта в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) создает большее давление сгорания по сравнению с бензином. Это происходит из-за более высокого отношения местных продуктов к реагентам. Кроме того, это улучшает выходную мощность и тепловой КПД по сравнению с бензином.
  1. Снижаются выбросы парниковых газов.
  1. По сравнению с бензином спирты с более высоким средним октановым числом могут повысить мощность.
  1. Уменьшается выделение токсичных газов в окружающую среду.
  1. Утечки и разливы спиртового топлива из танкеров не так страшны. Спирты смешиваются с водой и могут быть смыты ею. Они легко распадаются при попадании в землю.
  1. Спиртовое топливо имеет более низкие выбросы паров.
  1. Сжигая спирт в ДВС мы выбрасываем незначительное количество золы из-за меньшего содержания углерода в спирте.
  1. Общая энергоэффективность топлива улучшается.

Содержание бензола и ароматических углеводородов в спиртовом топливе

Как известно, веществами, которые могут нанести какой-либо вред системе подачи топлива, и даже привести к ее поломкам, являются бензол и ароматические углероды. К тому же, бензол считается веществом, которое деструктурирует масляную прослойку мотора, тем самым, ухудшая показатели износоустойчивости цилиндров двигателя. Все спиртовые бензины производятся по стандартам качества, которые регулируют содержание в нем этих веществ. К примеру, содержанию бензола в «девяносто пятом» не превышает 1%. В том же 95 бензине, согласно Гостам, содержание ароматических углеводородов не должно быть выше, чем 10%.

Образцы бензина КЛО не должны иметь в своем составе более четырех процентов бензола, а показатели ароматических углеводородов должны находиться в диапазоне, меньшем, чем 10%. Худшие показатели среди всего спиртового топлива показывает бензин марки «Авиас». Исследования показывают, что стандарты качества соблюдаются данной компанией крайне посредственно. Содержание ароматических углеводородов колеблется в районе целых 20-25%, а бензол составляет в среднем 5-7% от общего литража.

Производственная база

Для создания топлива на основе спирта в России присутствует большая база, которая включает технологические и сырьевые преимущества. Даже на сегодняшнем этапе можно производить более 160 тысяч тонн этанола в год и 1,4 млн тонн метанола. На практике же только небольшое количество компаний действительно используют полученную технологию, добавляя в бензин 5% этанола.

В период 80-х годов были проведены масштабные испытания, которые показали высокую эффективность такого вида топлива, но для его полноценной работы потребуется изменение конструктивных особенностей автомобиля.

А для мелкой техники что?

Мотоциклы, скутеры, мопеды и им подобные средства передвижения тоже заслуживают внимания. Может ли быть организована работа двухтактного двигателя на спирту для такой небольшой техники? Да, это вполне реально. И не очень сложно. Благодаря конструктивным особенностям и принципиальной похожести на автомобильные двигатели, можно заставить работать скутеры, мотоциклы и мопеды на спирту. А если кто-то думает, что после этого будет неприятный запах алкоголя – это не верно. Заниматься подобными изменениями можно, будучи хорошо ознакомленным с конструкцией транспортного средства, а также имея полное представление о том, что необходимо сделать для перехода на биотопливо.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector