7)Электроэнергия

 137 коп./кВт.ч

Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей.

8)Биодизельное топливо

1910 рублей.

В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из рапса (возможно также производство из отработанного растительного масла). В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; в Италии - 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) - cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.

В Европе биодизельное топливо применяется по двум принципиальным схемам: “немецкой” и “французской”.В настоящее время в Германии действует около 12 централизованных и 80 децентрализованных заводов по производству рапсового масла, а топливо “Biodiesel” выпускает восемь немецких фирм. “Французская” схема предусматривает централизованное производство diestera на мощных установках (5-10 тыс. т в год).

9)Воздух

Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода - 200 км.

10)Водород

Водород является эффективным аккумулятором энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику, когда ресурсы ископаемого топлива будут близки к полному истощению. По сравнению с бензином и дизельным топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую среду. Взрывоопасность водорода резко снижается с применением специальных присадок (например, добавка 1% пропилена делает Н₂ безопасным).

Использование водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания начинается с 70-х годов прошлого века. В 1974 году появились автомобили, работающие исключительно на водороде. Пионерами в этой области были «Биллингз энеджи» (США) и «Даймлер-Бенц» (ФРГ). В 1979 году компания БМВ (ФРГ) в рамках программы «Чистая энергия» выпустила седьмую модель, которая также в качестве топлива использовала чистый водород. Длина пробега на одной заправке менялась от 120 км. (автобус «Биллингз» на базе «Доджа») до 300 км. (БМВ на базе седьмой модели).

В конце века каждая автомобильная компания имеет концепт-кар, который работает на водороде. Однако некоторые фирмы предлагают комбинированные решения. Так, «Мазда» предлагает автомобиль ( модель RX8HRE ), который имеет возможность чередовать топливо ( водород и бензин). Другие автопроизводители совмещают эти виды топлива. В США выпускают седельные тягачи, в двигателях которых используется смесь дизельного и водородного топлива. Это позволяет увеличить мощность двигателя, экологическую чистоту и уменьшить расход топлива. Система осуществляет электролиз воды, собирает водород и направляет его в камеру сгорания, обеспечивая более высокую эффективность сгорания топлива.

Еще одно направление использования водорода – применение в аккумуляторных батареях электромобилей. Лидерство в этой области принадлежит японским фирмам, которые разработали эффективные водородные электроды, используемые в топливных элементах.

Однако во всех методах использования водородного топлива основная проблема – хранение водорода. Известны три основных способа хранения:

-                                  сжатый газ;

-                                  сжиженный газ;

-                                  металлогидридный способ.

Рассмотрим хранение водорода под давлением. Так, в модели “Мазда RX8HRE” давление сжатого водорода 350 атм. (обычное давление в баллоне 140 атм.). Минимальная работа

 

А=RTlnP,

 

необходимая для изотермического сжатия от давления в 1 атм. до 350 атм., составляет при 298 К – 14,5 кДж (от 1 до 140 атм. А ≈ 12,2 кДж). Так как к.п.д. компессора ограничен, эта работа составит 20 кДж. Тепловая энергия, по крайней мере, в 2,5 раза больше механической, таким образом, получается почти 50кДж. Это заметная доля потенциальной теплоты сгорания водорода.

Сжижение водорода требует затраты энергии 29,2 кДж/моль. Соответствующая тепловая энергия, по крайней мере, в 2,5 раза больше и составляет около 73 кДж/моль. Теплота полного сгорания одного моля водорода составляет 290 кДж/моль, т.е. в четыре раза больше затрачиваемой энергии. Использование в програме БМВ “Чистая энергия” жидкого водорода (- 253 ^○С) приводит к большим потерям. Так, 170 л. жидкого водорода стравливаются за три дня.

Использование жидкого водорода и водорода под давлением довольно неэффективно. Третий способ хранения водорода – металлогидридный, наиболее перспективный. Гидриды металлов служат источником водорода, который получается за счет химической реакции или термического разложения. Обратимое гидрирование системы Pd-H было исследовано Т.Грэмом более 100 лет назад. В настоящее время исследовано большое количество систем Ме-Н, которые поглощают большое количество водорода, а затем при изменении условий возвращают его обратно. Большая часть газа выделяется при постоянном давлении. Если механизмом хранения было бы растворение газа в металле или сплаве, то давление водорода менялось по закону Сивертса (Р=к(Н/Ме)² – частному случаю закона Генри при диссоциации растворенного газа ). Подобная реакция имеет место на начальном этапе, в дальнейшем процесс контролируется не явлением растворимости, а химической реакцией.

Транспортные средства, использующие водород, выигрывают по сравнению с бензиновым транспортом. При этом водородные прототипы конкурентны с действующими электромобилями. Энергетическая плотность самых примитивных батарей составляет около 25 Вт ч / кг. Энергетическая плотность гидридов (например, TiFe ) составляет 500Вт ч / кг (при сжигании водорода до водяного пара). С учетом массы контейнера для хранения гидрида, к.п.д. сгорания водорода в 2 раза превышает энергетическую плотность батареи.

Водород может найти применение в качестве автомобильного топлива в зависимости от многих экологических и экономических факторов, в первую очередь от истощения природных ресурсов. Это весьма актуально и для Украины в плане диверсификации источников энергии и укрепления энергетической независимости страны. Поэтому усовершенствование автомобильных гидридных систем (как наиболее перспективных), без сомнения, является важной научно-технической задачей.