ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………………………………………………..4

1 Класифікація альтернативних моторних палив……………………………………………..6

2 Екологічні проблеми застосування альтернативних палив………………………………...7

3 Спиртові альтернативні палива………………………………………………………………11

3.1 Біоетанол………………………………………..……………………………………………11

3.1.1 Фізико-хімічні властивості і одержання………………………………………..………..12

3.1.2 Переваги застосування біоетанолу……………………………………………………….12

3.1.3 Недоліки застосування біоетанолу……………………………………………………….13

3.2 Біометанол………………………………………..………………………………………….14

3.2.1 Фізико-хімічні характеристики і одержання…………………………………………….15

3.2.2 Переваги і недоліки використання біометанолу………………………………………...15

3.3 Біобутанол………………………………………..…………………………………………..16

3.3.1 Переваги застосування біоетанолу……………………………………………………….16

3.3.2 Недоліки застосування біоетанолу……………………………………………………….16

4 Біодизельні палива………………………………………..…………………………………...17

4.1 Біодизельне паливо на основі олій і рослинних жирів……………………………………17

4.1.1 Способи застосування біодизельного палива……………………………………………17

4.1.2 Переваги і недоліки застосування біодизеля…………………………………………….19

4.2 Біодизельне паливо на основі диметилового етеру……………………………………….20

4.2.1 Застосування чистого диметилового етеру……………………………………………...21

4.2.2 Застосування диметилового етеру як добавки дизельного палива…………………….21

4.2.3 Переваги і недоліки застосування ДМЕ…………………………………………………22

5 Альтернативні газові палива…………………………………………………………………23

5.1 Природний газ (метан)………………………………………..…………………………….23

5.1.1 Основні експлуатаційні характеристики………………………………………………..23

5.1.2 Зріджений природний газ………………………………………..……………………….24

5.2 Зріджені нафтові гази для використання на автомобільному транспорті………………25

5.2.1 Основні експлуатаційні характеристики………………………………………………..25

5.3 Переваги і недоліки використання газових моторних палив…………………………….26

6 Водень як альтернативне паливо…………………………………………………………….26

6.1 Особливості застосування водню у двигунах внутрішнього згоряння………………….27

6.1.1 Використання чистого водню………………………………………..…………………..27

6.1.2 Використання водню у сумішах…………………………………………………………27

6.2 Способи зберігання водню на транспорті…………………………………………………28

6.2.1 Стиснутий водень………………………………………..……………………………….28

6.2.2 Рідкий водень………………………………………..……………………………………29

6.2.3 Рідкі гідриди………………………………………..……………………………………..29

6.2.4 Гідриди металів………………………………………..………………………………….29

6.3 Переваги і недоліки спалювання водню у двигунах внутрішнього згоряння…………..30

7 Електромобілі………………………………………..………………………………………..31

7.1 Особливості живлення електромобілів. Електромобілі на паливних елементах……….32

7.2 Переваги і недоліки використання електромобілів……………………………………….32

7.2.1 Переваги всіх типів електромобілів……………………………………………………...33

7.2.2 Переваги електромобілів на акумуляторах……………………………………………...33

7.2.3 Недоліки електромобілів на акумуляторах……………………………………………...34

8 Гібридні автомобілі………………………………………..………………………………….34

8.1 Історія розвитку гібридних автомобілів…………………………………………………...34

8.2 Переваги і недоліки використання гібридів……………………………………………….34

9 Конкурентоспроможність і періоди впровадження альтернативних палив……………….35

Перелік рекомендованих джерел……………………………………………………………….37

ВСТУП

На сьогоднішній день одним з основних споживачів моторних палив є автомобільний транспорт. Близько 64% палив, що витрачають, доводиться на легкові та вантажні автомобілі, а основним споживачем дизельного палива (більш 40%) є енергетична промислова техніка.

Споживання автотранспортного палива постійно буде рости через те, що використання автотранспорту для перевезення вантажів більше ефективний напрямок. Отже для цього потрібна додаткова кількість, в основному, нафтового палива. Тому транспортний сектор будь-якої країни буде зависити від нафти. Однак запаси невідновлюваного енергоносія обмежені. Тут ще і додається екологічний фактор, пов’язаний з забрудненням навколишнього середовища оксидами сульфуру, нітрогену, частинками сажі, а також токсичними ароматичними вуглеводнями.

Необхідність переходу автотранспорту на альтернативні види моторного палива в першу чергу обумовлюється сильною жорсткістю екологічних вимог до відпрацьованих газів двигунів, а після дефіцитом нафти. На сьогоднішній день у багатьох країнах світу прийняті жорсткі вимоги до екологізаціїї автотранспорту.

Тільки один автомобіль щорічно викидає в атмосферу разом з відпрацьованими газами приблизно 800 кг угарного газу, 40 кг оксидів нітрогену й майже 200 кг різних вуглеводнів. При цьому поглинає з атмосфери в середньому 4 т кисню.

Таким чином, в атмосферу викидається тисячі тонн концерогенних речовин: бензолу, бенз(а)пірену, формальдегіду, свинцю. У цілому, кількість шкідливих речовин, що викидаються щорічно автомобілями в Україні становить більше 2,5 млн. тонн.

У наш час найпоширенішим видом альтернативних палив для бензинового двигуна є: етанол і метанол - це відповідно суміш етилового, метилового спирту з бензином, а для дизельного – олії рослинного походження.

Світовим лідером з масштабного виробництва й застосування етанолу (метанолу) для потреб автотранспорту є Бразилія (48%), на другому місці США- 45%, далі йдуть країни: Канада, Австралія, Китай, а потім ЄС.

Метою дисципліни «Використання альтернативних палив на транспорті» є встановлення можливостей використання різних видів альтернативних палив для двигунів внутрішнього згорання, їх фізико-хімічних і експлуатаційних властивостей та вплив їх на працездатність, надійність роботи двигунів і забруднення довкілля.

Україна має великі можливості переведення автотранспорту на альтернативні види палива (на спиртовій, олійній і газовій основі), тому що для вирішування цього питання вона має високий енергетичний потенціал (сировину). Це різні види рослинного походження, а також виявлені 307 родовищ нафти й газу.

Згідно закону України «Про альтернативні види палива» від терміном альтернативні види палива розуміють тверде, рідке та газове паливо, яке є альтернативою відповідним традиційним видам палива і яке виробляється з нетрадиційних джерел та видів енергетичної сировини. Тобто, до альтернативних палив відносяться палива, що не є продуктами переробки нафти. Простіше, альтернативними паливами є усі палива, які застосовуються для заправлення автомобілів, за винятком бензину і дизельного палива. Іноді модифіковані палива: бензин і дизпалива також називають альтернативними паливами.

З моменту створення автомобіля безупинно йшли дослідження в галузі альтернативних моторних палив.

У пошуках ідеального палива завжди керувались такими основними вимогами: доступність, висока питома теплота згоряння, низька токсичність палива, низька токсичність продуктів згоряння, споживчі характеристики, простота організації процесу горіння.

На початку ери машинобудування використовувались різні двигуни. Парові машини, електромобілі, газогенераторні двигуни на твердому паливі, двигуни на спиртах і оліях поступово були витіснені традиційними в сьогоднішньому розумінні двигунами. Обмеженість запасів нафти, а також поглиблення екологічної кризи, що викликана збільшенням парникових і інших газів від вихлопів автомобілів, поновили цікавість до альтернативних моторних палив, багато з яких мають досить давню історію. Використання не нафтової сировини не тільки розширює ресурс палив, але часто дає змогу підвищити їх екологічні характеристики.

1 Класифікація альтернативних моторних палив

Існують різні види класифікації альтернативних моторних палив: за хімічною будовою, фізико-хімічними властивостями,особливостями зберігання і застосування. Розглянемо найбільш поширені з них.

За хімічною будовою і особливостями згоряння альтернативні моторні палива можна класифікувати таким чином:

-газомоторні палива ( стиснутий і зріджений природний газ, зріджені нафтові гази-пропан бутан);

-спирти і бензиноспиртові суміші ( метиловий, етиловий, ізобутиловий та інші спирти, їх суміші з автомобільними бензинами у різних співвідношеннях);

-етери (метилтребутиловий, метилтретаміловий, етилтребутиловий, диізопропіловий, диметиловий етери);

-синтетичні рідкі палива, одержані з природного газу і вугілля;

-біопалива (біоетанол,біодизель), одержані з відновлювальних видів сировини;

-водень і паливні елементи, що працюють на водні.

Більш загальна класифікація за фізико-хімічними властивостями і умовами зберігання та використання на транспортних засобах поділяє альтернатині моторні палива на три групи:

- синтетичні(штучні) рідкі палива;

- палива на нафтовій основі з добавками ненафтового походження;

- ненафтові палива.

Синтетичні рідкі моторні палива – палива, ідентичні (чи близькі) за властивостями традиційним нафтовим паливам, одержані в наслідок переробки рідкої, газоподібной чи твердої сировини.

До цієї групи можуть бути віднесені бензини, реактивні, дизельні та гнітрогенурбінні палива, отримані з важких нафт, природних бітумів, вугілля, пальнивних сланців, бензини, отримані з метанолу в процесі «Mobil», а також палива, отримані синтезом із СО і Н₂. До цієї групи можна також віднести так зване «біопаливо другого покоління» - синтетичне паливо, яке хоча й виробляється із біомаси, імітує хімічні характеристики мінерального палива. Це дає змогу більш глибоко інтегрувати його в існуючі паливні системи.

Палива на нафтовій основі з добавками ненафтового походження у вигляді оксигенновмісних сполук (спиртів і ефірів, водно-паливних емульсій тощо), які за експлуатаційними властивостями близькі до нафтових дистилятних палив.

Ненафтові моторні палива – палива, що істотно відрізняються від традиційних фізико-хімічними й експлуатаційними властивостями і (в окремих випадках) агрегатним станом.

До цієї групи можуть бути віднесені спиртові палива, що застосовуються у чистому вигляді (метанол, етанол та їхні суміші з вищими спиртами), а також газоподібні палива - природній стиснутий газ, природний зріджений газ, зріджений нафтовий газ(пропан-бутан), аміак, водень, генераторний та інші гази.

У зв’язку зі збереженням техніко-експлуатаційних характеристик автомобіля, при використанні альтернативних палив першої, і у ряді випадків, другої групи доцільність та ефективність їхнього застосування визначаються ресурсною базою і техніко-економічними показниками виробництва цих палив.

Для використання палив третьої і, у окремих випадках, другої групи необхідно модифікувати двигуни і використовувати спеціальні бортові системи збереження. Таким чином, ефективність застосування палив даних груп визначається техніко-економічними показниками як процесів виробництва палив, так і транспортного процесу. Крім того, застосування цих палив вимагає створення спеціальної розподільчої мережі. Особливості використання таких палив будуть розглянуті нижче.