Давайте рассмотрим, какие варианты топлива для автомобиля существуют в настоящее время, а также какие появятся в будущем, помимо бензина и дизельного топлива.
Сжиженный нефтяной газ (LPG)
Сжиженный нефтяной газ уже пробовали использовать в качестве топлива для автомобилей. Например, в конце 1990-х годов Opel, Volvo, а также ряд других производителей предлагали его в качестве опции для своих двухтопливных моделей. Эти автомобили заводились на бензине, а после прогрева переходили на сжиженный газ.
В Европе и в других частях мира «СНГ» наиболее популярными топливами являются бензин и дизельное топливо. Однако в некоторых регионах всё ещё имеется место «автогаз». Он дешевле бензина и выделяет меньше вредных выхлопных газов. К тому же, расход автогаза в два раза выше, чем у бензина.
Будущее водорода
Прогнозы о том, что водород станет основным видом топлива, звучат уже много десятилетий, но до сих пор не сбываются. С одной стороны, мы знаем, что выхлопные газы автомобиля, работающего на водороде, состоят только из водяного пара, с другой — производство и хранение водорода чрезвычайно дорого (дороже, чем бензина или газа), а в случае баллонов под давлением — еще и опасно. Хранение водорода в специальных ячейках безопасно, но все же дорого.
Преобразование двигателя автомобиля с помощью топливного элемента
Для превращения авто в машину мощности применяется топливный элемент. Он соединяет водород, полученный из бака, с кислородом для производства электроэнергии, которая двигает двигатель. То есть у машины свой собственный бортовой генератор, а не заряжать батарею.
Биотопливо из биоэтанола
Биоэтанол получается из растительного сырья и используется как биотопливо. Этанол смешивается с бензином или дизельным топливом для получения нового вида смеси, которая может быть использована в большинстве автомобилей с ДВС, независимо от их модели и без дополнительных изменений.
Использование Биоэтанола
Концентрация биоэтанола в смеси с нефтепродуктами может достигать от 10% до 15% (Е10 и Е85 соответственно). Использование биоэтанола в отношении охраны окружающей среды имеет смысл, так как углекислый газ выбрасываемый во время сгорания компенсируются газами, сформированными при производстве биоэтанола. Недостаток этого вида топлива заключается в росте затрат. Сжиженный природный газ (СПГ) также имеет свои плюсы и минусы.
Преимущества Использования Биоэтанола
Доля биоэтанола в смеси с фосфорорганическими веществами может достигать значений от 10% до 15% (для бензина Е10 и Е85 соответственно). Относительно защиты окружающей среды использование биоэтанола имеет смысл, поскольку углекислый газ сгорает, а газы, сформированные при его производстве, будут компенсировать его. Недостаток — увеличение расхода. Сжиженный природный газ (СПГ) тоже имеет свои плюсы и минусы.
Глобальный рынок Транспорта на СПГ
В мире существуют примерно 20 млн. автомобилей, использующих СПГ (сжатый под большим давлением природный газ). Автобусы и грузовики дают возможность минимизировать влияние на окружающую среду в городских условиях. Использование СПГ приводит к 75% снижению выбросов твердых частиц в сравнении с дизельным топливом, а также позволяет производить меньше углекислого газа, чем бензин, и до 90% меньше оксида азота.
Всемирная Транспортная Индустрия на СПГ
В современном мире существует около 20 млн. транспортных средств, использующих для работы СПГ. Автобусы и грузовики позволяют свести влияние на окружающую среду к минимуму. Использование СПГ приводит к снижению выбросов твердых частиц в сравнении с дизельным топливом на 75%, меньшему углекислому газу, чем у бензина, и до 90% меньше оксида азота.
Глобальный Транспортный Рынок на СПГ
В мире насчитыв
Биодизель
Преимуществом использования биодизельного топлива является то, что оно получается из восстанавливаемых органических производных. В зависимости от поколения биодизеля (всего 3) может быть получено из рапса и других культур, жиросодержащих отходов и микроводорослей. Производство биодизеля обходится дороже, чем получение дизельного топлива из нефти, поэтому этот вид горючего прижился слабо. К этому еще нужно добавить, что растворительные качества биодизеля лучше, чем у обычного дизеля, поэтому фильтры надо заменять чаще, чтобы они не пострадали.
Различаем пропан и сжиженный газ
Некоторые авто работают на пропане и используют его в качестве биотоплива, сначала запуская двигатель на бензине, а затем переключаясь на пропан для снижения выбросов. Требуется большой резервуар для хранения этого газа. Двигатель будет потреблять 27% больше пропана, для получения той же мощности, что и бензина. Чаще всего пропан показывает себя хорошо в холодной погоде.
Вода: проникнуть в бак и поехать? Увы, это пока невозможно. Не поверите всяким врунам на YouTube. Все дело в электролизе воды на кислород и водород. Для процесса нужно много электричества, которое выработает водород. Однако, при сжигании будут потери тепла, делая систему неэффективной.
Проблеск надежды
Несмотря на существующее положение дел, электролиз воды все же возможно осуществлять с помощью солнечных батарей, установленных на кузове автомобиля. Теоретически это может сделать автомобиль экономически выгодным. Однако на практике это невозможно на данном этапе развития.
Работа над перспективой
В настоящее время над этой задачей работают несколько компаний, а именно: Jaguar Land Rover, Tata и Citroen.
Citroen Cactus Airflow 2L: использование сжатого воздуха предложено в 2014 году
Компания Citroen предложила использовать сжатый воздух в модели Cactus Airflow 2L 2014 года. В ней использовался обычный бензиновый двигатель, но с двумя дополнительными воздушными баллонами, заряженными рекуперативной энергией. Бензиновый двигатель сочетался с системой «Hybrid Air», которая использует сжатый воздух, хранящийся в специальных резервуарах, для вращения ведущих колес, снижая нагрузку на ДВС и уменьшая расход топлива.
Ранние двигатели: Пар и кинетическая энергия
В первые годы автомобилестроения пар был серьезным конкурентом двигателя внутреннего сгорания. В 1906 году один из автомобилей даже установил мировой рекорд скорости — 200 км/ч! В настоящее время такие автомобили строятся только энтузиастами.
Рекуперация кинетической энергии
Еще один альтернативный источник энергии, широко используемый автопроизводителями, известен как рекуперативное торможение. Суть его проста: при замедлении автомобиля его кинетическая энергия возвращается в аккумулятор, а не теряется в виде тепла и шума при торможении.
Нет 100% эффективности
Независимо от того, какой способ передачи энергии используется, преобразование энергии не всегда происходит со 100% эффективностью, поэтому невозможно использовать для питания автомобиля только накопители энергии, а затем разряжать их при необходимости.
Необходим большой аккумулятор
Для того чтобы автомобиль мог передвигаться на разумные расстояния, требуется большая батарея для хранения электроэнергии, что увеличивает его вес. Чем тяжелее автомобиль, тем больше кинетической энергии приходится преобразовывать в запасенную с помощью рекуперативного торможения.
Использование солнечной энергии
Концепция автомобиля, работающего без подзарядки и дозаправки, становится все ближе к воплощению благодаря использованию солнечной энергии. Этот источник энергии был опробован во многих областях человеческой деятельности. Единственная проблема заключалась в том, что при ограниченном пространстве трудно было получить от него достаточное количество энергии.
Lightyear решает проблему
Голландская корпорация Lightyear завершила новаторскую разработку своей технологии. Выпуск этого изобретения запланирован на 2020 год.
Использование азота
Азот — самый распространенный газ в нашей атмосфере, составляющий около 78% вдыхаемого нами воздуха. Поэтому использование его в качестве топлива для наших автомобилей вполне логично, поскольку он производит минимальное количество вредных выбросов. В жидком виде, помещенный в бак, он работает как «воздушный» двигатель.
Питание автомобиля жидким азотом
Закачка азота из баллона может использоваться для получения энергии для турбины, которая, в свою очередь, может работать с генератором и приводить в движение автомобиль. Быстрый переход азота из жидкого состояния в газообразное обеспечивает скачок мощности. Основными недостатками такого подхода являются опасность, связанная с жидким азотом, и отсутствие инфраструктуры для заправки.
Аммиак как топливо
В 1943 году аммиак был использован в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. С тех пор, несмотря на то, что его энергетическая плотность ниже, чем у бензина, он не получил широкого распространения из-за соображений безопасности при хранении и транспортировке.
Преимущества аммиачного топлива
Аммиак легко и дешево производить в больших количествах. Кроме того, он является безуглеродным топливом, то есть не производит выбросов углекислого газа.
Проблемы, связанные с использованием аммиака в качестве топлива
Самая большая проблема, связанная с аммиаком,— это его безопасность при хранении и транспортировке. Поэтому, хотя его потенциал признан, его практическое применение ограничено.
Древесный газ
Древесный газ известен с 1870-х годов. Но наибольшее распространение он получил во время Второй мировой войны, когда топливо было в дефиците. Он создается путем превращения древесины или древесного угля в газ, который питает двигатель внутреннего сгорания. Однако не стоит ожидать большой мощности или экологичности (все зависит от типа используемой древесины). Машина будет ездить, но не очень быстро.
Алкогольные автомобили
Когда говорят «налью-ка я себе пол-литра», это может приобрести новый смысл, если спирт используется в качестве топлива для автомобилей. Эта идея не нова, так как спиртовые автомобили использовались и раньше, в основном в автоспорте. Метанол, например, используется в драг-рейсинге, и его октановое число достаточно высоко. Другие спирты, такие как бутанол и этанол, также могут использоваться в двигателях внутреннего сгорания.
Спиртовое топливо и его преимущества
Метанол обладает меньшей энергетической способностью по сравнению с бензином, поэтому для достижения той же мощности двигателя его требуется больше. Тем не менее, исследования показали, что при производстве спиртового топлива выделяется больше парниковых газов, чем при его сгорании в двигателе, что делает его чрезвычайно выгодным топливом для автомобилей с точки зрения экологичности.