Применение улучшенных и альтернативных видов топлива

4. Применение улучшенных и альтернативных видов топлива

Улучшению экологической обстановки на автомобильном транспорте способствует запрещение использования этилированного бензина. Кроме токсичности тетраэтилсвинца использование этилированного бензина быстро выводит из строя каталитические нейтрализаторы отработавших газов из-за обволакивания свинцом поверхности катализатора.

Альтернативные заменители бензина могут быть естественного и искусственного происхождения. При нормальных условиях они могут находиться в жидком (этанол, метанол) или газообразном (пропан, бутан, коксовый и генераторный газы, водород) состоянии. Преимущественное применение в качестве моторного топлива на автомобильном транспорте сжиженного нефтяного газа (ГСН) и сжатого природного газа (ГСП) обусловлено тем, что они имеют физико-химические свойства, близкие к бензину. Это требует лишь незначительного изменения конструкции двигателя и позволяет равнозначно работать на двух видах топлива.

В ряде стран в качестве топлива используются синтетические спирты: метанол, или метиловый спирт, и этанол – этиловый спирт.

Метанол получается из угля, сланцев, древесины. Он несколько тяжелее бензина, а энергоемкость его в 2 раза меньше. Запуск двигателя на чистом метаноле, в первую очередь зимой, затруднен. По некоторым данным, метанол усиливает коррозию металла, особенно в присутствии воды. В настоящее время стоимость метанола выше стоимости бензина. Важное качество метанола состоит в том, что в отработавших газах в 2 – 3 раза меньше токсичных компонентов, чем при использовании бензина. Метанол используют в качестве добавки к бензину в количестве 5 – 30 %. При этом концентрация окиси углерода в отработавших газах снижается на 14 – 72 %. Смесь метанол – бензин несколько снижает мощностные характеристики двигателей. Но следует иметь в виду, что добавка метанола, например в количестве 15 %, повышает октановое число смеси с 88 до 95,8. При соответствующей переделке двигателя с целью повышения на нем степени сжатия можно получить даже экономию на расходе топлива. В качестве недостатков смеси как топлива отмечают склонность ее к расслоению, в особенности при попадании в смесь воды и при понижении температуры. Метанол ядовит.

Этанол имеет энергоемкость на 25 – 30 % выше и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Экологические характеристики этанола близки к метанолу. У двигателей, работающих на этаноле, в отработанных газах еще меньше выделяется углеводородов. Однако в продуктах сгорания спирта содержатся совершенно новые загрязнители атмосферы, в том числе формальдегид.

В Бразилии в 1985 году уже все автомобили работали на смесях с содержанием метанола 2 – 10 %. Предполагалось, что удельный вес метанола в автомобильном топливе Бразилии будет непрерывно возрастать и к 2000 году автомобильное топливо на 75 % будет состоять из метанола. Совершенствование технологии и массовость производства должны существенно снизить стоимость метанола, и ожидают, что он станет дешевле бензина. В 1987 году более 2 млн. легковых автомобилей, несколько десятков тысяч грузовых автомобилей, сотни тракторов Бразилии работали на топливном спирте, получаемом из сахарного тростника, маниоки (разновидности картофеля), бамбука, древесины. И в обычных автомобилях чистый бензин не применяется, в обязательном порядке он на 30 % разбавляется спиртом в целях экономии.

Использование газового топлива в виде смеси пропана и бутана позволяет снизить на холостом ходу количество окиси углерода в 4 раза, а в рабочем режиме в 10 раз. Сегодня в мире эксплуатируется уже несколько сот тысяч таких автомобилей. Еще в 1970 году Япония имела около 300 тысяч автомобилей на газовом топливе, в Италии – 500 тысяч.

В нашей стране и в ряде других стран проводятся исследования по использованию природного газа в качестве автомобильного топлива. При этом токсичность отработанных газов уменьшается: по СО – в 2 – 4 раза; NO – в 1,2 – 2 раза. Мировые запасы природного газа примерно вдвое превышают мировые запасы нефти. Природный газ уже используется в качестве топлива примерно для четверти миллиона автомобилей в Италии, Канаде и Новой Зеландии. Главный недостаток, связанный с этим видом топлива, - громоздкость газового баллона. Он должен примерно в 5 раз превышать объем бензинового бака для эквивалентного пробега.

Идеальное топливо с точки зрения сохранения окружающей среды представляет водород, однако он значительно дороже бензина. Серьезную техническую и экономическую проблему представляет и размещение водорода в автомобиле и пока еще не найдено надежного и экономического пути использования водорода.

5. Альтернативные виды транспорта

Серьезной альтернативой автомобилю и автобусу могут стать транспортные средства на магнитной подвеске. Основные преимущества этих средств с позиции экологии – отсутствие загрязнения воздуха и практическая бесшумность. Высокая скорость и плавность хода (отсутствие толчков и вибраций) позволяет полагать, что этот вид транспорта получит большое распространение во всех видах сообщений: городском, пригородном и международном.

Специалисты считают, что в XXI веке на основе широкого применения сверхпроводников будут созданы бесшумные, безопасные поезда на магнитной подвеске, которые смогут успешно соревноваться по скорости с самолетами. В 1988 году построили первые экспериментальные образцы «магнитопланов». Вагоны японского магнитоплана весят около 17 тонн и рассчитаны на 44 пассажира. Максимальная скорость поезда 400 км/ч. Другой «магнитоплан» создан в ФРГ. Он называется «трансрэпид». Вместимость одного вагона, который весит около 100 тонн, - 96 человек. На трассе 40 км максимальная скорость, показанная в ходе испытаний, - 400 км/ч. Западногерманское правительство приняло решение начать эксплуатацию «трансрэпида» в конце ХХ – начале ХХI столетия.

С точки зрения охраны окружающей среды тенденции развития транспорта выглядят следующим образом:

·     железные дороги полностью переходят на электрическую энергию;

·     автобусы городского транспорта заменяются троллейбусами и бесшумными трамваями;

·     автотранспорт в городах заменится электромобилями или солнцемобилями.