222

Когда истощаются источники жидких топлив, чем можно их заменить?

Сначала определим, что же является жидким топливом. В энергетике под жидким топливом понимают смесь жидких углеводородов. Их прежде всего получают из нефти. Другая возможность их получения – это гидрогенизация угля.

Есть другие виды горючего, которыми можно заменить жидкое топливо. Можно отметить спиртовое горючее, водородное топливо, электричество (аккумуляторы), газовое топливо, а также твердое органическое топливо, синтетические и биотоплива.

1. Спиртовое горючее – это спирты метанол и этанол – в чистом виде (М-100 и Э-100) или в виде примесей к бензину либо к дизельному топливу могут служить в качестве горючего. Преимущества этого горючего состоят в повышенной детонационной стойкости топлива, что обуславливает возможность большей степени сжатия и соответственно увеличивается коэффициент полезного действия, а также некоторое снижение выбросов угарного газа, углеводородов и оксидов азота. Недостатки же такие: увеличение выбросов формальдегида, объема и – почти вдвое – массы горючего на единицу получаемой энергии, а также чувствительность к попаданию воды.

2. Водородное топливо. Водород – самый легкий химический элемент: на Земле встречается в газообразной форме (Н2), в составе воды (Н2О), углеводов и многих других соединений. Получить его можно, например, путем электролиза воды. Он поддается сжижению при сильном охлаждении и может транспортироваться в охлажденных емкостях. Возможна также перекачка газообразного водорода по турбопроводам. Водород удобен прежде всего для накопления солнечной энергии, попадающей на Землю в особо солнечных районах. Накопленная энергия может быть освобождена для её потребления путем сжигания водорода. Водород – природосберегающий энергоноситель: при его сгорании образуется вода и в малых количествах оксиды азота. В топливных элементах в ходе электрохимической реакции водород может быть преобразован в электрический ток и непосредственно в сверхтяжелый водород – тритий. Основная проблема при использовании водородного топлива в газоводородном двигателе для автомобилей – небезопасность при экстплуатации и хранении топлива, ибо водород обладает очень высокой способностью к воспламанению и диффундирует даже через металлы. Опробуются различные варианты, например, хранение в газообразном виде под давлением, в жидком виде в цистернах, а также хранение в виде воединений водорода с металлами, для которых требуются большие и тяжелые резервуары. Кроме того, сейчас производства водорода обходится дороже, чем других видов горючего.

3. Электричество. На электрическом топливе действуют электромобили. Это автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями. Электроэнергия поступает от генератора, приводимого в действие двигателем внутреннего сгорания, от топливных элементов или от батарей, которые заряжены от сети. Недостатком электромобилей является низкая накопительная емкость энергоаккумулятора. Плотность энергии новейших батарей, приблизительно равная фактору 30, ниже плотности энергии равного по тяжести бензобака. Использование энергии с учетом выработки электроэнергии на электростанциях хуже, а производство и удаление батарей обходится очень дорого. Преимущества электромобилей таковы, что нет отработанных газов, меньше шум, не расходуют энергию при стоянке у светофора или на перекрестках, возможно использование энергии торможения. В настоящее время электродвигатели применяются главным образом на рельсовом транспорте.

4. Автомобильное газовое топливо – топливо для карбюраторных двигателей, называемое также сжиженным газом, состоит из пропана или смеси пропана и бутана. Эти углеводороды, находящиеся при комнатной температуре и нормальном давлении в газообразном состоянии, под давлением сжижаются и могут закачиваться в баллоны. Автомобильное газовое топливо получают при добыче нефти и природного газа, производят на нефтеперегонных заводах и при газификации угля. Благодаря высокому октановому числу и простому составу оно наилучшим образом подходит для карбюраторных двигателей и находит все большее применение. Преимущество автомобилей, работающих на газовом топливе: из-за меньшей склонности к детонации возможна более высокая степень сжатия и как следствие повышение КПД двигателя; сокращаются расходы нефтяного топлива; уменьшаются выбросы углеводородов; в выбросах полностью отсутствует свинец, газовое топливо не ядовито и не загрязняет почву и подземные воды. Выбросы оксидов азота такие же, как и при работе на бензине, но их можно сократить, оснастив автомобиль катализатором. Недостатки применения газового топлива невелики и могут быть устранимы путем технических усовершенствований: больший объем баллона с топливом; несколько меньшая максимальная мощность.