1. Альтернативные топлива

1.1. Газообразное топливо

Основной альтернативой нефтяным топливам на транспорте являются сжатый природный (СПГ) и сжиженный нефтяной (СНГ) газы. Использование газового топлива предопределено экологически. Природный газ является самым чистым из всех имеющихся альтернативных топлив. По сравнению с бензиновыми транспортные средства на природном газе снижают эмиссию в атмосферу по СО более, чем на 90%, C_mH_n – до 93% и оксидов азота – до 65%. Нет проблем с октановым числом (90-110).Затраты на ремонт автомашин на природном газе обычно намного ниже, так как природный газ не содержит частиц, вызывающих износ движущихся частей двигателя. Перевод транспорта на газовое топливо связан с оборудованием автомобиля газовыми баллонами, что нежелательно на легковых автомобилях. Чем меньше в топливе содержится ароматических углеводородов, тем меньше происходит нагарообразование в двигателях, выбросы ароматических и полициклических ароматических углеводородов, оксидов углерода и азота. В газе нет ароматических углеводородов, которые необходимы в качестве компонента бензинов для повышения октанового числа. Самое экологичное топливо – метан (CH₄), к тому же чем выше в топливе процентное содержание водорода, тем оно калорийнее на единицу веса. Но для метана, этана нужны баллоны высокого давления – 150 атм. В баллон на 40 литров входит примерно 4 кг газа, т.е. можно проехать расстояние примерно до 60 км, значит, через каждые 50 км пути должны быть заправки. Одного баллона таким образом хватит примерно на полчаса. Это возможно для внутригородского транспорта небольшого города при наличии магистрального газопровода, от которого можно заправляться. К использованию сжатого газа наша страна, таким образом, не готова. К использованию сжиженного газа (пропан, бутан) мы готовы в большей степени. Для жидкого газа тоже нужны баллоны, но, так как плотность жидкого газа намного больше сжатого метана, баллоны, рассчитанные на тот же пробег, должны быть меньше по объему. В газовый баллон входит примерно 20 кг жидкого газа, хранится он под давлением около 4 атм. Таким образом, одного баллона сжиженного газа может хватить на день (порядка 300 км езды для современного автомобиля).

У нас обычно устанавливается комбинированная система (бензин/ газ), это снижает выбросы токсичных веществ; двигатель нуждается в регулировке угла опережения зажигания (под газ). Недостатки установки: малое число заправок, на которых случаются очереди; невозможность завести автомобиль зимой без переключения на бензин; газовый баллон занимает много места; необходимость частого технического обслуживания газобаллонного оборудования.

1.2. Другие виды альтернативных топлив

В течение многих лет в качестве альтернативы нефтяным топливам рассматриваются метанол и этанол, сырьем для которых являются газ, уголь и возобновляемые природные источники. В чистом виде применять спирты нежелательно, но можно их использовать, добавляя в обычные нефтяные топлива в количестве до 30%. Наиболее эффективно использование бензино-спиртовых смесей, хотя продолжаются попытки применения спиртов в дизельных двигателях. В России бензинометанольные смеси широко исследовались в 1970-80-х годах, но положительного решения об их применении принято не было. За рубежом наиболее широко применяют спирты там, где велики их природные ресурсы, например в Бразилии, использующей газохол – смесь 20% этанола и 80% бензина. Недостатками топливоспиртовых смесей являются их повышенная гигроскопичность и склонность к расслоению при попадании небольшого количества воды. Для повышения физической стабильности таких топлив применяют стабилизирующие добавки. Можно полагать, что в настоящее время спирты самостоятельно и даже как добавки к топливам будут использоваться в ограниченном количестве лишь в тех случаях, когда страна располагает огромными их запасами (например, Бразилия). Более перспективно использование спиртов в качестве сырья для приготовления высокооктановых добавок к бензинам – метил-трет-бутилового и других эфиров.

Искусственное жидкое топливо (ИЖТ) из угля и сланцев периодически привлекало к себе внимание в течение XX столетия, особенно при дефиците нефти (Германия перед Второй мировой войной, а в настоящее время – ЮАР). Доля синтетического бензина в ЮАР в середине 1990-х годов составляла 40%. Исследовательские работы в этом направлении продолжаются в США, Великобритании, других странах. Несмотря на это, можно полагать, что ИЖТ широкого распространения не получат, о чем сожалеть не стоит из-за его низкого экологического качества.

Водородное топливо, электромобили и непосредственное использование солнечной энергии представляют собой достаточно далекую перспективу и на ближайшие десятилетия серьезной конкуренции жидким топливам не составят. Их применение целесообразно, прежде всего, в районах с жесткими экологическими требованиями, оправдывающими повышенные затраты: крупных городах, курортных зонах, на плохо вентилируемых производствах и т.д.

Таким образом, наиболее перспективной из перечисленных альтернатив нефтяным топливам является использование газообразного топлива.