Спирти, водень та інші палива

Найближчими замінниками бензинів та дизельних палив вважають низькомолекулярні спирти: метанол, етанол, більш віддаленим - водень. Ці палива можна використовувати як добавки до нафтових палив, а також як самостійні палива. Як паливо чи добавки можна використовувати ізоспирти, ефіри та деякі інші сполуки, але вони дорожче.

Метанол можна одержувати з вугілля, природного газу, вапняку, побутових відходів (міські звалища), відходів лісового господарства та ін. Етанол одержують з цукрової тростини, буряку, зернових культур, картоплі та інших рослинних продуктів, а також із газу. Щодо відновлення сировинної бази етанол є більш перспективним паливом, він також менш токсичний порівняно з токсичністю метанолу. На Україні етанол використовується як високооктанова добавка до бензинів.

Недоліком спиртів як палива є менша теплота згоряння порівняно з теплотою згоряння нафтових палив, що вимагає збільшення їх витрат на 25...30% і відповідно скорочує радіус дії автомобіля. З іншого боку, високі октанові числа дозволяють збільшити ступінь стиснення двигуна. Високе значення теплоти випаровування сприяє кращому наповненню циліндрів. Завдяки наявності кисню в молекулах спиртів останні є хорошими холодоагентами камери згоряння. При роботі на спиртах (порівняно з бензином) вище ефективний ККД двигуна, тому що менший тепловідвід у циліндрах, більш низька температура відпрацьованих газів. Усе це дає можливість збільшити потужність двигуна і компенсувати деякі недоліки.

Пуск двигуна на чистому спирті практично неможливий, його забезпечують на бензині. Спирти мають високу корозійність, яка збільшується внаслідок гігроскопічності спиртів: чим більше вологи, тим вище корозійність. Метанол реагує з свинцем, руйнує бензобак, продукти корозії забивають фільтри, паливопроводи, жиклери карбюратора. Також метанол активно реагує із сталлю, цинком, магнієм, сплавами на їх основі, руйнує пластмасу, гуму. Етанол реагує з свинцем, магнієм, слабкіше - з алюмінієм.

Спирти впливають на більшість прокладних матеріалів, викликаючи їх набухання.

Двигун на метанолі може працювати на збіднених сумішах при α = 1,05...1,1, має більшу межу регулювання складу паливо-повітряної суміші, у відпрацьованих газах вміст оксидів азоту зменшується у 1,5...2 рази, вуглеводнів - у 1,3...1,7 разів, вміст оксидів вуглецю при цьому приблизно однаковий з вмістом його при роботі двигуна на бензині. Щоб зберегти техніко-економічні показники автомобілів при переведенні двигуна на метанол, наприклад, необхідно встановити пристрої для полегшення пуску двигуна, особливо при низьких температурах повітря, тому що випаровування метанолу сильно залежить від зниження температури. При температурах нижче від +8⁰С треба проводити передпускове прогрівання горючої суміші (при відсутності спеціального пристрою для полегшення пуску двигуна). Пристрої працюють на бензині або іншому паливі.

У зв’язку з тим, що метанол має високу теплоту випаровування, робота на ньому веде до значного переохолодження двигуна, якщо він не переобладнанний на роботу на спирті. Переохолодження паливо-повітряної суміші викликає, в свою чергу, нерівномірність розподілу палива по циліндрах. Для уникнення цього явища слід підігрівати повітря, яке надходить для приготування горючої суміші. Пари метанолу і рідкий метанол набагато шкідливіші для здоров'я людини, ніж пари бензину. Проте ряд країн проводять дослідження і використовують метанол в бензинових двигунах і дизелях. Використання спиртів у дизелях може бути здійснене у вигляді заздалегідь приготовленої суміші спирту з дизельним паливом, а також шляхом переобладнання дизеля для роботи його на чистому спирті. При цьому дизель втрачає свої переваги подібно переведенню дизеля на роботу на чистому вуглеводневому газовому паливі.

Паливно-енергетичні ресурси виснажуються. Спирти можуть і повинні використовуватись як добавки до нафтових палив. Чим нижче октанове число вихідного бензину, до якого додається спирт, тим більший антидетонаційний ефект (табл.). Можливе використання як палива третинних і вторинних спиртів (наприклад, вторинного бутилового спирту - ВБС, метилтретинного бутилового ефіру – МТБЕ), їх сумішей тощо. На відміну від метанолу та етанолу ці сполуки практично не розшаровуються у сумішах з бензинами, мають високі октанові числа та теплоту згоряння.

Таблиця. Вплив етанолу на октанове число бензинів

Вміст спирту в суміші з бензином, % об.	Октанове число суміші
	№ 1*	№ 2*
0 5 10 15 20	70 - 71,5 - 73	65 68 72,5 77 -