Виды органического топлива

За счет органического топлива происходит удовлетворение почти 80 % потребности людей в энергии.

Топливо – это горючие вещества, выделяющие при сжигании значительное количество теплоты, которая используется непосредственно в технологических процессах или преобразуется в другие виды энергии. К ним относятся полезные ископаемые органического происхождения – уголь, горючие газы, горючие сланцы, нефть, торф, а также древесина и растительные отходы.

В ядерной энергетике применяется понятие ядерного топлива - вещества, ядра которого делятся под действием нейтронов, выделяя при этом энергию в основном в виде кинетической энергии осколков деления ядер и нейтронов.

Обычное химическое топливо, в отличие от ядерного, называют органическим, и оно является в настоящее время основным источником теплоты.

Для анализа тепловых характеристик топлив, определения состава газов и других расчетов необходимо знать химическую структуру каждого вида топлива. Органическая часть твердых и жидких топлив состоит из большого количества сложных химических соединений, в состав которых в основном входят пять химических элементов: углерод С, водород Н, кислород О, сера S и азот N. Кроме того, топливо содержит минеральные примеси А и влагу W, представляющие вместе внешний балласт топлива.

Химический состав твердых, жидких и газообразных топлив определяют не по количеству соединений, а по суммарной массе химических элементов (в процентах на 1 кг или 1 куб. м топлива), т.е. устанавливают элементарный состав топлива. Различают три основных элементарных состава топлива:

1. рабочая масса топлива C+H+O+N+S+A+W=100%;

2. сухая масса топлива C+H+O+N+A=100%;

3. горючая масса топлива C+ H+O+N=100%.

Рабочей считается масса топлива в том виде, в каком она поступает на предприятие.

Если топливо нагреть до 102-105º С, то испарится влага, тогда получится сухая масса топлива. Название горючей массы является условным; так как входящие в его состав азот и кислород не являются горючими элементами и составляют внутренний балласт топлива. Азот и кислород способствуют процессу горения топлива.

Горючими элементами топлива являются углерод, водород и сера. Углерод – основной, горючий элемент топлива. Он имеет высокую теплоту сгорания (33600 кДж/кг) и составляет большую часть рабочей массы топлива (50-75% для твердых топлив и 80-85% для мазутов). Водород имеет высокую теплоту сгорания (примерно 130000 кДж/кг), однако его количество в твердых топливах невелико (Н = 2-6%) и несколько больше в жидких (около 10%). Это делает теплоту сгорания жидких топлив выше, чем твердых.

Сера имеет невысокую теплоту сгорания (9000 кДж/кг). Содержание ее в топливах невелико (S=0,2-4%), поэтому сера, как горючая составляющая, не ценится.

Наличие окислов серы в продуктах сгорания при определенных концентрациях опасно для организмов и растений и требует определенных мер и средств для ее улавливания или рассеивания в атмосфере.

Технические характеристики топлив

Основными техническими характеристиками топлива являются: теплота сгорания; выход газообразных веществ при нагреве, зольность топлива, свойства зольного остатка, влажность и сернистость топлива.

Теплота сгорания является основной характеристикой топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшей теплотой сгорания Q называют количество тепла, которое выделяется при сгорании 1 кг твердого (жидкого) или 1 куб. м газообразного топлива. Низшая теплота сгорания Q отличается от высшей на теплоту испарения влаги и влаги, образующейся при горении водорода. Чем больше влажность топлив, тем меньше будет величина Q низшей.

Высшая величина сгорания твердого и жидкого топлива определяется экспериментально. Низшая теплота сгорания положена в основу классификации топлив.

Выход летучих веществ. Если сухую массу топлива поместить в тигель и постепенно нагревать в инертной среде без доступа воздуха, то будет происходить уменьшение ее массы. При высоких температурах начинается разложение кислородосодержащих молекул топлива с образованием газообразных продуктов, получивших название летучих веществ. Выход летучих веществ из твердых топлив происходит в интервале температур от 110 до 1100º С.

Выход летучих веществ определяет температуру воспламенения топлива и условия его хранения, сильно влияет на конструкцию топок, где сжигается это топливо.

Чем больше выход летучих веществ, тем легче воспламеняется топливо (газообразные, летучие вещества имеют низкую температуру воспламенения).

Зольность топлива. В процессе горения топлива его минеральная часть подвергается химическим преобразованиям. Масса несгораемого остатка – золы оказывается на 10-15% меньше, чем масса исходной минеральной части топлива и существенно отличается от нее по составу. Свойства золы играют большую роль при сжигании топлива.

Образовавшаяся после сгорания топлива зола – это смесь минералов, а их сплавы, возникающие в зоне высоких температур, называют шлаками. Суммарное количество золы и шлаков принято называть зольностью топлива. Температуры плавления отдельных минералов и их сплавов сильно различаются и находятся в пределах от 600 до 3000º С. Поэтому плавление представляет собой процесс постоянного размягчения от твердого до жидкого состояния по мере роста температуры.

Влажность топлива. Влажность топлива (W) в процентах от его рабочей массы определяется опытным путем сушки при температуре 105º С до достижения постоянства массы.

Большая влажность топлива вызывает трудности при сжигании. Снижается теплота сгорания, растет расход топлива, увеличиваются потери тепла с уходящими газами. Влажность топлива вызывает усиление коррозии металла отдельных конструкций топок, приводит к повышенному загрязнению поверхностей нагрева.

С ернистость топлива. При сжигании сера создает серьезные экологические проблемы. Окислы серы и азота, образующиеся в зоне высоких температур, представляют большую опасность для жизнедеятельности. Для улавливания этих окислов строят сложные очистные сооружения, что приводит к удорожанию примерно вдвое энергетических установок.

Коксование угля

Широко распространённый технологический процесс, который состоит из стадий: подготовка к коксованию, собственно коксование, улавливание и переработка летучих продуктов.

Подготовка включает обогащение (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных, коксующихся углей, измельчение до зёрен размером около 3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной т. н. «шихты».

Для коксования шихту загружают в щелевидную коксовую печь (ширина 400—450 мм, объём 30-40 м³). Каналы боковых простенков печей, выложенных огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктами сгорания газов: коксового (чаще всего), доменного, генераторного, их смесей и др.

Продолжительность нагрева составляет 14-16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс (75-78 % от массы исходного угля) в виде т. н. «коксового пирога» (спёкшейся в пласт массы) — выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») в железнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или инертным газом (азотом).

Парогазовая смесь выделяющихся летучих продуктов (до 25 % от массы угля) отводится через газосборник для улавливания и переработки. Для разделения летучие продукты охлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 70 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждение парогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25-35 °C). Конденсаты объединяют и отстаиванием выделяют надсмольную воду и каменноугольную смолу. Очищенный коксовый газ (14-15 % от массы угля) используют в качестве топлива для обогрева батареи коксовых печей и для других целей.

Соляровое масло —  фракция нефти, прошедшая щелочную очистку. Выкипает в интервале примерно 240 400 °С; вязкость 5 9 сст (при 50 °С); содержание серы не более 0,2%; температура застывания не выше 20 °С; температура вспышки в открытом тигле не ниже 125 °С.

В настоящее время в энергетике России сложилась сложная ситуация, обусловленная тем, что с начала 70-х гг энергоснабжение в стране оказалось ориентированным на один вид топлива – природный газ.

Россия является пятой страной в мире по добыче угля, уступая только Китаю, США, Индии и Австралии. По разведанным запасам угля наша страна занимает третье место в мире после США и Китая.

В условиях сложившегося экспорта газа энергетика не может рассчитывать на увеличение поставок газа, и его дефицит необходимо покрывать вводом в строй новых, расширением действующих и реконструкцией существующих пылеугольных ТЭС, или загрузкой ГЭС и АЭС.

Преимущества газомазутной ТЭС в сравнении с пылеугольной:

– газомазутные ТЭС имеют более высокий кпд, меньшие топливные затраты на выработку электроэнергии и теплоты и меньшие затраты энергии на собственные нужды, чем пылеугольные;

– затраты на сооружение на 20-30 % меньше, чем пылеугольных;

– при сжигании газа расходы на охрану окружающей среды значительно меньше, чем на пылеугольных;

– неконкурентоспособность угля на внутреннем рынке по сравнению с природным газом.

Газообразное топливо

Составляющие природного газа:

метан СН₄ (86 – 98 % объема);

этан С₂Н₆ (до 14,5 % объема);пропан С₃Н₈ (до 7,6 %);

бутан С₄Н₁₀ и непредельные углеводороды (в среднем менее 2,5 %).

Балласт: азот (1-8,8 %) и углекислый газ (0,1-1,2 %).

Непредельные углеводороды — углеводороды с открытой цепью, в молекулах которых между атомами углерода имеются двойные или тройные связи. Непредельные углеводороды способны к реакциям присоединения по двойным и тройным связям в открытой цепи. Они, например, присоединяют бром, легко окисляются раствором перманганата калия. Для многих непредельных углеводородов характерны реакции полимеризации. К непредельным углеводородам принадлежит несколько гомологических рядов: этилена (алкены), ацетилена (алкины)

Незначительное количество в природном газе негорючих материалов и азота, практическое отсутствие серосодержащих элементов и золы способствует тому, что природный газ является экологически самым чистым топливом. Это позволяет создавать компактные по габаритам и металлоемкости котлы с низкой температурой уходящих газов и кпд на уровне 95 %.

Природные газы – это высокоэкономичное энергетическое топливо, имеющее высокую теплоту сгорания (Q = 35000 кДж/кг и выше).

Газ чисто газовых месторождений состоит почти из одного метана. Этан и пропан содержатся в общем объеме в незначительных количествах, другие углеводороды и прочие газы практически отсутствуют. При таком составе (содержание гомологов менее 50 г/куб. м) газ называют бедным или тощим.

Газ газоконденсатных месторождений помимо метана содержит значительное количество высших углеводородов, главным образом пропан и бутан. Газ с высоким содержанием гомологов называют богатым или жирным.

Газы нефтяные попутные содержат в значительных количествах гомологи, в том числе высокомолекулярные предельные углеводороды, кроме того, в них присутствуют пары воды, углекислый газ, азот, сероводород, редкие газы - гелий, аргон. Попутный газ (нефтепромысловый) получают при разработке нефтяных месторождений. Количество газов (в куб. м), приходящихся 1 т добытой нефти (т. н. газовый фактор), зависит от условий формирования и залегания нефтяных месторождений и может изменяться от 1-2 до нескольких тысяч куб. м/т нефти.

Искусственные газы содержат больше негорючих компонентов (балласта). Газы коксовых печей содержат до 57% водорода, 22% метана, около 7% окиси углерода, остальное – балластные газы. Теплота сгорания коксового газа около 17000 кДж/кг. Доменный газ содержат около 30% горючих компонентов, остальное - балласт. Поэтому теплота сгорания доменного газа низкая и немного превышает 4000 кДж/кг условного топлива.

Жидкое топливо

Мазут – остаточный продукт перегонки нефти.

Несмотря на сложный химический состав, мазут можно представить в виде совокупности компонентов:

углерод – 83-85 %;

водород – 10,4-11,8 %;

сера – 0,3-3,5 %;

кислород и азот – менее 3 %;

зола.

Зола: осаждается на стенках, плохо очищается и препятствует передаче теплоты; содержащийся в ней ванадий вызывает высокотемпературную коррозию поверхностей нагрева при температуре стенки металла более 590⁰ С.

Из-за наличия парафиносодержащих соединений мазут становится чрезвычайно вязким при 11-33⁰ С, поэтому его надо подогревать (до 80-120⁰ С). С повышением температуры вязкость мазута уменьшается.

Температура вспышки мазута составляет 135-240º С в зависимости от его вязкости. Теплота сгорания (Q = 40000 кДж/кг).

Торф. Самый молодой вид топлива. Энергетические установки сжигают преимущественно фрезерный торф, получаемый путем срезания с поверхности тонкого слоя фрезами. Фрезерный торф имеет высокую влажность рабочей массы (W до 50% и более) и в связи с этим низкую теплоту сгорания Q = 8500 кДж/кг. Как молодое топливо торф обладает большим выходом летучих веществ (V = 70%), что позволяет успешно его сжигать в пылевидном состоянии. Из-за большой влажности и низкой теплотворности его не перевозят на дальние расстояния. Торф используют как местное сырье.

Бурые угли по содержанию влаги в рабочей массе делятся на сильно влажные, повышенно влажные, влажные. Кроме большой влажности, бурые угли имеют высокую зольность и невысокую теплоту сгорания (Q = 6,7-17000 кДж/кг), поэтому дальние перевозки также нецелесообразны. Большой выход летучих веществ обеспечивает высокоэкономичное сжигание этих углей в виде подсушенной пыли.

Каменные угли объединяют большое количество углей различного химического возраста. Молодые каменные угли по выходу летучих веществ, близки к бурым углям, но имеют меньшую влажность и зольность. Это увеличивает их теплоту сгорания (Q = 19000-27000 кДж/кг). Средняя, по возрасту группа углей отличается повышенной зольностью. Их теплота сгорания ниже, чем у молодых углей. Более старые угли имеют малую влажность, невысокую зольность и соответственно высокую теплотворную способность (Q = 25000-27000 кДж/кг), однако низкий выход летучих веществ затрудняет их воспламенение в топках.

Полуантрациты и антрациты – это наиболее старые угли с низким выходом летучих веществ, низкой влажностью и зольностью. Также являются хорошим сырьем для металлургической промышленности.

Новые виды жидкого и газообразного топлива

Нефть «синтетическую» и газ, полученные из угля, дополни­тельные углеводородные ресурсы, представленные органической составляющей горючих сланцев, битуминозных пород, топлив­ные спирты, а также водород, относят к новым видам жидкого и газообразного топлива.

Уголь, горючие сланцы и битуминозные породы являются главными перспективными источниками получения жидкого и газообразного топлива. Потенциальные запасы содержащегося в них углеводородного сырья намного превосходят известные за­пасы нефти и природного газа.

Широко доступная и разнообразная сырьевая база и полно­стью отработанная и освоенная технология их производства яв­ляются одним из основных преимуществ энергетического ис­пользования спиртов в качестве топлива или добавки к нему. По мнению многих специалистов водород способен заменить иско­паемое органическое топливо в таких сферах его потребления, как авиация, автотранспорт, коммунально-бытовой сектор и т. д. При этом ресурсы водорода (если в качестве его источника рас­сматривать воду) практически не ограничены. Самым важным свойством водорода является универсальность его использова­ния. Он может применяться в качестве основного топлива или как добавка к нефтяному при относительно небольших конст­руктивных переделках двигателя; энергия водорода может также преобразовываться в топливных элементах в электроэнергию; водород способен заменить природный газ и нефть почти во всех крупных химических производствах и т. д.

Синтетическое топливо из углей

Большое значение имеет создание промышленной техноло­гии получения синтетических жидких топлив на базе огромных запасов бурых и каменных углей, в состав которых входят орга­нические и минеральные компоненты. Перечень и вещественное содержание этих компонентов предопределяет выбор направле­ний использования и методов комплексной переработки углей. Существенное влияние на дальнейшее расширение глубокой пе­реработки углей оказывает технический прогресс, представляю­щий собой непрерывное развитие и совершенствование орудий труда и технологических процессов в этой области.

К настоящему времени разработаны и проходят проверку но­вые технологические схемы и процессы, внедрение которых зна­чительно расширит масштабы комплексной переработки углей. К таким процессам в первую очередь относятся высокоскорост­ной пиролиз, гидрогенизация и термическое растворение.

Высокоскоростной пиролиз (полукоксование) – процесс по­следовательного нагрева предварительно измельченного до пыле­видного состояния угля сначала газовым до температуры 300 °С (сушка), а затем твердым теплоносителем до температуры 650 °С (разложение с выделением основной массы паров смол и тяже­лых углеводородов). При взаимодействии с твердым теплоноси­телем происходит теплообмен с высокими скоростями. Это по­зволяет резко интенсифицировать процесс по сравнению с тра­диционными схемами полукоксования и обеспечить более чем в 2 раза выход продуктов пиролиза.

В результате такого интенсивного разложения получаются полукокс (68 %), энергетический газ (15 %) и смола (17 %).

Количество органической массы угля, превращаемое в жидкие и газообразные про­дукты, составляет 90...92 %. Жидкие продукты подвергаются переработке с получением высокооктанового бензина и дизельного топлива, выход которых составляет 45...50 % по отношению к исходному углю.

Выход продуктов состав­ляет: бензин автомобильный – 7,45 %, электродный кокс – 12,45 %, битум – 25,92 %, газы – 12,17 %, остаточный уголь – 25,92 %, потери – 8,63 %.

Горючие сланцы

Кроме России добычу горючих сланцев и производство син­тетического топлива в промышленных масштабах осуществляют в КНР, где производство составляет 0,3 млн т в год, и в Бразилии, где производство сланцевой смолы доведено до 50 тыс. т/год. На пороге промышленного освоения месторождений горючих слан­цев находятся США, Марокко, Австралия. Разработаны различ­ные варианты добычи и переработки сланцев. Все они предусмат­ривают термическое разложение с получением синтетических то­плив и побочных продуктов – серы, аммиака, кокса и т. д.

Горючий сланец – полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти). Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков.

Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных (кальциты, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и др.) и органических частей (кероген), последняя составляет 10-30 % от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50-70 %. Органическая часть является био- и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим клеточное строение (талломоальгинит) или потерявшим его (коллоальгинит); в виде примеси в органической части присутствуют измененные остатки высших растений.

"По разным оценкам, в мировых запасах сланца содержится от 550 до 630 миллиардов тонн сланцевой смолы (искусственной нефти), то есть в 4 раза больше, чем все разведанные запасы натуральной нефти".

Битуминозные породы

Значительным резервом развития в стране индустрии допол­нительного углеводородного сырья являются битуминозные по­роды. Это комплексное органоминеральное сырье, которое при термическом воздействии способно выделять органическую со­ставляющую, являющуюся заменителем нефти, а минеральные остатки, остающиеся после отделения «синтетической» нефти, являются прекрасным сырьем для строительной и дорожной ин­дустрии.

Месторождения и скопления битуминозных пород довольно многочисленны, и географическое размещение их крайне нерав­номерно. В связи с плохой изученностью прогнозные запасы «синтетического» топлива, содержащегося в битуминозных поро­дах, варьируют от 20 до 30 млрд т. Значительные разведанные за­пасы размещаются на территории Татарстана, Ульяновской и Са­марской областей', где они залегают на глубинах до 400 м. Име­ются месторождения природных битумов на Северном Кавказе, Восточной Сибири, в Коми и других районах нашей страны.

За исключением Татарстана и Якутии специальных геолого­разведочных работ на битумы в стране не проводили.

Спиртовые топлива

Как компоненты моторных топлив спирты – метанол, эта­нол ранее в периоды острой нехватки топлива уже использова­лись. В настоящее время за рубежом наибольший практический опыт накоплен по использованию этилового спирта.

В начале 70-х годов XX в. в связи с возрастающими требова­ниями к качеству используемых топлив, необходимостью расши­рения сырьевой базы производства моторных топлив возрос ин­терес и к использованию метанола как топлива или добавки к нему. Известны такие топлива, как «газохол», «дизохол».

Газохол – это 1 часть спирта на 9 частей бензина. Кислород, содержащийся в спирте, обеспечивает полное сгорание смеси. Спирт заменяет в бензине ароматические углеводороды. Именно они дают при сгорании канцерогенный эффект.

Значительный интерес к спиртовым топливам, особенно метанольному, обусловлен рядом причин, из которых главными яв­ляются: в экологическом отношении такие топлива более прием­лемы, чем синтетический бензин и другие не нефтяные топлива, хранение и распределение аналогично бензину, их применение дает возможность достичь повышения топливной экономично­сти двигателя. Все это достигается при одновременном расшире­нии ресурсов моторных топлив нефтяного происхождения.

Технически доказана возможность использования метанола: в качестве 5 и 15 % добавки к бензину; для производства высоко­октановой добавки к топливу — МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир); для производства бензина из метанола; в чистом виде.

В американском штате Миссури построен завод по производству дизтоплива из отходов индюшачьей фермы: установка фирмы Changing World Technologies ежедневно потребляет 200 тонн птичьих костей и внутренностей и выдает 600 баррелей нефти по цене 15 долларов. Бразильцы добавляют в бензин 5-20 процентов спирта, который выгоняют из сахарного тростника, и хотят вообще перейти на заправку автомобилей только спиртом. В Европе и Америке тоже принялись добавлять спирт в бензин, в том числе по экологическим мотивам.

Странное дело, но Россию весь этот всплеск не касается. Отечественные разработки как лежали, так и лежат под сукном. И даже действующие заводы по изготовлению этанола не используются.

В России осталось 8 работающих заводов по выгонке этанола из 41, построенного в СССР. Но и они простаивают, потому что нет спроса на этиловый спирт. Мы сколько раз предлагали добавлять спирт в бензин хотя бы для обеспечения той же Москвы. 3,5 миллиона автомобилей ежегодно выбрасывают в атмосферу столицы 1100 тысяч тонн отравляющих веществ. Спиртобензиновая смесь позволила бы частично решить проблему экологии, да к тому же спасла бы отрасль. По действующему налоговому законодательству любой раствор, содержащий от 5 процентов этанола, у нас считается спиртовым и облагается акцизом в 159 рублей с литра этанола. Про другие альтернативные топлива даже и разговор не заходит.

Еще во время Второй мировой по стране ездили грузовики на дровах. Дрова, сгорая в условиях высокой влажности и недостатка кислорода, выделяли «синтез-газ», который крутил дизельные моторы. Как только война закончилась, необходимость в альтернативе пропала. СССР добывал более 600 миллионов тонн нефти в год, при этом на внутренние нужды требовалось 65 миллионов тонн бензина. Сегодня Россия добывает 400 миллионов тонн нефти и потребляет 30 миллионов тонн бензина. Для сравнения: Америка – в 13 раз больше (400 миллионов тонн бензина в год) и ничего не добывает – американские нефтяные месторождения заморожены как стратегический запас.

95-й бензин по плечу только пяти заводам из 27! А 98-й и 100-й вообще не производятся. Они либо экспортируются, либо получаются из 95-го за счет более или менее разрешенных присадок. Модернизация комплекса - это миллиарды долларов. Но вместо стимуляции техновшеств государство отменяет лицензирование нефтепроизводств!

На автозаправках нашей Родины – треть бодяжного бензина. Но нет закона, карающего фальсификаторов. Вернее, он есть, только не работает.

На бескрайних российских просторах эксплуатируются нефтеместорождения, разведанные еще до перестройки. Технологии выработки – дедовские (чтобы подтолкнуть нефть, заливают воду). Скважины заводняются, половина нефти остается под водой. Американцы выкачивают из своих скважин черное золото почти до капли.

Разговоры о скором иссякании нефти – лукавство. Просто СССР серьезно инвестировал в геологоразведку, а сейчас ни в разведку, ни в науку никто не вкладывает. При Союзе было правило – не разрабатывать запасы, пока не разведан резерв на 30 лет вперед. Так что еще лет на 10 хватит старых месторождений. А потом придется искать новые. Вот в них нефти хватит надолго.

- Три четверти ископаемых углеводородов, нефти, угля и газа, лежат под океаническим дном на глубине 4-5 километров под водой. Люди не так давно об этом узнали, но уже научились добывать нефть из-под океанической толщи. Да, это пока дорого. Но технологии не стоят на месте.

- Дело не в том, хватит ли нефти. Просто она отжила свое время. Каменный век закончился, хотя камни еще оставались! Человечество сжигает по 2 миллиарда тонн светлых нефтепродуктов в год (из них - 800 млн. тонн бензина). Выделяющиеся парниковые газы (СО2,) изменяют климат. Участились засухи, пожары и наводнения.

Выхлоп от газохола чище бензинового. А выхлоп от биодизеля (85% солярки и 15% рапсового масла) грязнее, чем от солярки. Почему же, например, в Германии дотации на рапсовое масло превышают его себестоимость в Краснодарском крае? Почему на бензоколонках Европы биодизель стоит 1 евро за литр, а солярка – 1,2 евро? Ведь нефть – самое дешевое топливо на земле. Любое другое – синтетическое горючее, спирт, масло или газ – минимум в 1,8 раза дороже.

Причина - в возобновляемости источников.

- Рапсовое масло и этиловый спирт выделяют при сгорании только тот СО2, который использовали для роста рапса и кукурузы. Получается круговорот парниковых газов в природе. Но моторные топлива из всех возобновляемых источников земли могут покрыть только лишь пятую часть потребностей человека. Сегодня они не покрывают и двадцатой части.

Остальное топливо приходится делать из ископаемых углеводородов. И неважно, есть нефть или нет. Вместо нефти можно использовать газ или каменный уголь. Запасов угля на Земле хватит на тысячу лет вперед. Метод синтеза нефти из угля называется реакцией Фишера-Тропша.

Во время второй мировой Германия в год производила 2 миллиона тонн бензина из угля. Компания Сасол из ЮАР по сей день снабжает страну нефтью из угля.

Есть и другой способ. Перевести технику на подсолнечное масло. Его себестоимость 8 рублей за литр. Сделать из подсолнечного масла дизельное топливо так же просто, как из рапсового. Достаточно смешать масло с десятой частью метанола. Выпавшие в осадок глицерин и жирные кислоты с удовольствием купит химпром. Оставшуюся маслометанольную смесь можно использовать в качестве самостоятельного моторного топлива или добавлять в солярку.

Еще лучше сажать вместо подсолнечника рапс. Урожайность у него почти вчетверо выше, чем у подсолнечника. Подсолнечник можно сажать на поле раз в семь лет, а рапс – хоть каждый год. Семена и технологии для рапсового хозяйствования бесплатно предлагают нам немцы. Они готовы и скупать весь излишек рапсового масла по рыночной цене. России остается организовать маслодавильни и транспортировку. Плюс помочь законодательно. И сельское хозяйство станет рентабельным.

Водородная энергетика

В настоящее время основным сырьем в России для произ­водства водорода является природный газ, из которого произво­дят более 90 % водорода.

Уже разработаны и внедряются перспективные методы из­влечения водорода из водородосодержащих газов различных производств: низкотемпературная конденсация, адсорбция, аб­сорбция, мембранная технология. Производство водорода этими методами значительно экономичнее, чем на специальных уста­новках паровой конверсии углеводородных газов, считающейся наиболее дешевым методом производства водорода. Перспектив­ным источником является уголь. Однако в программе развития водородной энергетики в стране на перспективу предусмотрено, что основным сырьевым источником получения водорода станет вода, для разложения которой должно быть использовано тепло высокотемпературного ядерного реактора (ВТЯР).

Водород обладает очень высокой теплотой сгорания: при сжигании 1 г водорода получат 28,6 кал тепловой энергии (при сжигании 1 г бензина – 11,2 кал), его можно транспортировать и распределять по трубопроводам, как природный газ. Главным преимуществом водородной энергетики является возможность экономии традиционного энергетического сырья за счет широ­кого использования водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (как в чистом виде, так и в виде добавки) и газотурбинных двигателей (авиатранспорт, электроэнергетика).

Испытания показали, что более эффективно использовать водород в виде 5...10 % добавки к бензину, поскольку использо­вание чистого водорода ведет к нарушению рабочего процесса двигателя, а также к ус­ложнению хранения больших количеств водорода на борту авто­мобиля. Такая смесь позволяет повысить топливную экономич­ность двигателя на 20...25 %, снизить эксплуатационный расход бензина на 35...40 % и токсичность отработавших газов по СО в 15-20 раз, по углеводородам в 1,5-2,0 раза и окислам азота в 10-15 раз.

В настоящее время разнообразный транспорт несет ответственность за 23% техногенных выбросов парниковых газов в атмосферу Земли По оценкам экспертов, уже через двадцать лет это число удвоится и продолжит расти по мере того, как в развивающихся странах будет увеличиваться количество личных автомобилей. Кроме углекислого газа в атмосферу выбрасываются оксиды азота, ответственные за увеличение заболеваемости астмой, оксиды серы, ответственные за кислотные дожди и т. д.

В морском транспорте зачастую используются низкосортные, дешёвые сорта топлива. Морской транспорт выбрасывает оксидов серы в 700 раз больше, чем автомобильный транспорт. Другой причиной повышения интереса к водородному транспорту является рост цен на энергоносители, дефицит топлива, стремление различных стран достичь энергетической независимости.

Водород может использоваться в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания. В этом случае снижается мощность двигателя до 82 %-65 % в сравнении с бензином. Если внести небольшие изменения в систему зажигания, мощность двигателя увеличивается до 117 % в сравнении с бензиновым аналогом, но тогда значительно увеличится выход окислов азота из-за более высокой температуры в камере сгорания и возрастает вероятность подгорания клапанов и поршней при длительной работе на большой мощности. Кроме того, водород при температурах и давлениях, которые создаются в двигателе, способен вступать в реакцию с материалами двигателя и смазкой, приводя к более быстрому износу. Обычный ДВС для работы на водороде не подходит, так как водород легко воспламеняется от высокой температуры выпускного коллектора. Обычно для работы на водороде используется роторный двигатель, так как в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного.