Назовите источники для производства альтернативных моторных топлив и укажите перспективы реализации.

Для заправки автомобилей в настоящее время в основном применяются неэтилированные бензины с улучшенными экологическими свойствами. Перспективны в качестве автомобильных топлив газообразные топлива, а дизельных топлив – жидкие синтетические углеводороды и диметиловый эфир с хорошей самовоспламеняемостью. Мировые прогнозные запасы природного газа по разным оценкам достигают 200-300 трлн. м³, в том числе разведанные – более 100 трлн. м³. В России сосредоточено более 30% мировых запасов природного газа.

Перевод автомобильного транспорта на газовые топлива осуществляется во всех развитых странах мира. Существуют проекты и образцы автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) различной производительности, разработано и производится облегченное в 2-3 раза газобаллонное оборудование из композитных материалов. Используемый СНГ (пропан-бутан) в настоящее время для заправки автомобилей нельзя считать перспективным топливом для двигателей внутреннего сгорания из-за его дефицитности. Это ценное нефтехимическое сырье, получаемое в ограниченном количестве при добыче и переработке нефти.

Наиболее перспективны как моторные топлива это КПГ и особенно СПГ. Более далекой перспективой является применение в качестве моторного топлива жидкого водорода. Газовые топлива являются полноценными заменителями автомобильного бензина и частично – дизельного. Природный газ уступает нефтяным топливам по самовоспламеняемости, его применение в дизелях возможно только в сочетании с запальным количеством до 20% дизельного топлива. Ограничения применения сжиженного природного газа – СПГ возникают из-за трудностей хранения, заправки, усложнения конструкции топливных систем и криогенных топливных баков (в т.ч. увеличения объемов).

Использование природного газа в качестве моторного топлива резко сокращает токсичность отработавших газов и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания топлив. Кроме того, увеличиваются в 1,4-1,8 раза ресурс работы двигателей, на 40-50% – свечей зажигания и в 2-2,5 раза – срок службы моторного масла. Себестоимость производства топлив из природного газа в 2-3 раза ниже, чем топлив из нефти. В то же время газовые топлива практически не превосходят нефтяные по энергетическим показателям, т.к. теплота сгорания стехиометрической смеси топливо/воздух для всех видов топлив близки и находятся в пределах 2,8-3,4 МДж/кг (3,0-3,6 МДж/л).

Спирты могут служить альтернативными топливами и добавками к бензинам. По таким показателям как теплота сгорания и испарения спирты уступают даже эфирам. Кроме того, они неограниченно растворимы в воде (т. е. гигроскопичны). Тем не менее, при их низкой себестоимости они могут найти самое широкое применение. Чаще всего добавляют к бензинам метанол и этанол в количестве до 20% масс. и такая смесь называется “газохол”. Но расход его на 15-20% выше, чем чистого бензина, и в этом недостаток такой смеси.

Альтернативные дизельные топлива.

а) Синтетические дизтоплива получаются синтезом углерода с водородом (синтез Фишера-Тропша), открытым около 80 лет назад. Процесс включает генерацию синтез-газа (СО+Н₂) путем паровоздушной газификации угля, очистку газа от вредных примесей, конверсию газа в реакторе на никелевом катализаторе и разделение продуктов реакции на фракции, включая дизтопливо, примерно, 25-30% (см. раздел 2 глава V).

б) Водно-угольные суспензии (ВУС) – это нечто среднее между первоначальной идеей Дизеля и ВТЭ. В этом направлении ведутся лишь исследования, но проблем, которые здесь предстоит решить, больше, чем для ВТЭ.

Во-первых, проблема золы, количество которой в углях составляет от 5 до 30% и износ цилиндра, поршня и клапанов резко возрастает.

Во-вторых, проблема оптимальной важности суспензии с точки зрения ее сохранения, перекачки и вспрыска в цилиндр.

В-третьих, проблема тонкого помола угля и дисперсного состава частиц и помола централизованного или на месте.

В-четвертых, проблема новой конструкции двигателя, позволяющего работать на ВУС.

в) Растительные масла. Из-за ограниченности ресурсов, высокой стоимости и широкого применения в пищевой и химической промышленности эти масла вряд ли получат широкое применение как дизельные топлива. Тем не менее, исследования по их применению проводятся, поскольку в определенных условиях (региональных) они могут конкурировать с нефтяными топливами. К этим маслам относятся – соевое, арахисовое, пальмовое, хлопковое и подсолнечное.