Мы рассмотрим, какие варианты заправки автомобиля топливом доступны в настоящее время, а также что будет доступно в будущем в дополнение к бензину и дизельному топливу.
Сжиженный нефтяной газ (LPG)
Эксперименты по использованию сжиженного углеводородного газа в качестве топлива для автомобилей уже проводились. Например, в конце 90-х годов прошлого века компании Opel, Volvo и другие производители предлагали его в качестве опции для своих двухтопливных автомобилей. Такие автомобили сначала заводились на бензине, а затем, после прогрева, переходили на сжиженный углеводородный газ.
На европейском континенте и в других регионах «СНГ» или «автогаз» по-прежнему является 3-м по распространенности видом топлива после бензина и дизельного топлива. Он выделяет меньше вредных испарений и в два раза дешевле бензина. Однако следует учитывать, что расходуется он в два раза быстрее, чем традиционный сжиженный газ.
Водород: Невыполненное обещание?
В течение многих лет водород провозглашался топливом будущего, но до сих пор не получил широкого распространения. Действительно, автомобили, работающие на водороде, не производят ничего, кроме конденсата, но процесс его получения очень дорог, дороже, чем бензин и газ. Кроме того, хранение водорода — дорогостоящее и взрывоопасное занятие, хотя его можно сделать более безопасным с помощью специальных элементов.
Топливные элементы
В топливных элементах автомобиля водород из бака соединяется с кислородом, в результате чего вырабатывается электроэнергия, питающая двигатель. Автомобиль имеет собственный генератор и не накапливает энергию в аккумуляторе.
Биоэтанол
Биоэтанол получают при переработке растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Затем этанол смешивается с бензином или дизельным топливом, в результате чего получается новый вид топлива, который может быть использован в большинстве автомобилей с двигателями внутреннего сгорания с небольшими изменениями в конструкции или без них.
Биоэтанол и ископаемое топливо
Сочетание биоэтанола и ископаемого топлива в автомобиле может составлять от 10% (E10) до 15% (E85). С точки зрения экологии использование биоэтанола является рациональным выбором, так как диоксид углерода, выделяющийся при его сжигании, компенсируется газами, которые он поглощает при производстве. Недостатком является повышенный расход топлива. Еще одним вариантом является использование сжиженного природного газа (СПГ).
Около 20 млн. автомобилей в мире работают на сжиженном природном газе (СПГ).
Этот вид топлива высоко ценится за свои экологические свойства — в основном в городах, где он широко используется в автобусах и грузовиках. СПГ снижает выбросы твердых частиц на 75% по сравнению с дизельным топливом, а также производит гораздо меньше диоксида углерода и оксида азота.
Преимущества биодизельного топлива
Биодизель получают из возобновляемых органических источников и выпускают в трех поколениях. Это топливо может быть получено из таких культур, как рапс, жиросодержащие отходы и липиды микроводорослей. Однако его промышленное производство более дорогостоящее, чем производство традиционного дизельного топлива, поэтому оно не получило широкого распространения. Кроме того, биодизель обладает более высокими растворяющими свойствами по сравнению с традиционным дизельным топливом, поэтому фильтры приходится менять чаще, чтобы сохранить их работоспособность.
Отличие пропана от сжиженного газа
Пропан отличается от сжиженного газа. Другими словами, не весь сжиженный газ состоит из пропана.
Немногие автомобили работают исключительно на пропане
Автомобили, работающие исключительно на пропане, встречаются нечасто; обычно они используют его в качестве альтернативного топлива. Это означает, что сначала автомобиль работает на бензине, а затем переходит на пропан, чтобы снизить уровень вредных выбросов.
Хранение пропана
Пропан — это газ, поэтому для его хранения требуется более емкий баллон. Кроме того, двигатели, работающие на пропане, потребляют на 27% больше топлива для получения той же мощности, что и двигатели, работающие на бензине.
Пропан в холодном климате
Важно помнить, что пропан лучше всего работает в холодном климате.
Можно ли бегать по воде?
Это может показаться чудом, если бы можно было наполнить бак водой и просто уехать, как в фантастических фильмах. К сожалению, такой технологии пока не существует. Остерегайтесь видеороликов на YouTube, утверждающих обратное! Для разделения воды на кислород и водород используется процесс электролиза. Для этого требуется большое количество электроэнергии. Затем водород сжигается, что, к сожалению, приводит к большим тепловым потерям, в результате чего система становится неэффективной.
Возобновляемая энергия для автомобилей
Несмотря на сложность воплощения в жизнь идеи электролиза воды для питания автомобилей, надежда не потеряна. Солнечные батареи, установленные на кузове автомобиля, могут собирать необходимую электроэнергию. В теории это звучит замечательно, но сделать это экономически выгодным пока не представляется возможным.
Компании, работающие над этой идеей
К счастью, многие компании пытаются сделать автомобиль на воздушном двигателе реальностью. Среди них Jaguar Land Rover, Tata и Citroen. Остается надеяться, что кому-то из них удастся воплотить эту идею в жизнь.
Citroen с гибридной воздушной системой
В 2014 году компания Citroen предложила более реалистичный вариант использования сжатого воздуха от двух фирм, представив модель Cactus Airflow 2L. Эта модель оснащалась обычным бензиновым двигателем, но в него были добавлены два дополнительных воздушных баллона, которые заряжались за счет энергии рекуперации. Этот бензиновый двигатель сочетался с методом «Hybrid Air», который использовал энергию сжатого воздуха, хранящегося в специальных резервуарах, для питания ведущих колес, что снижало нагрузку на двигатель внутреннего сгорания и уменьшало расход топлива.
Steam: Серьезный соперник
В начале автомобильной эры (1906 г.) пар очень серьезно рассматривался в качестве конкурента двигателя внутреннего сгорания. Более того, один автомобиль даже установил мировой рекорд скорости — 200 км/ч! В настоящее время лишь немногие энтузиасты строят автомобили с паровым двигателем.
Кинетическая энергия: Альтернативный источник
Рекуперативное торможение использует кинетическую энергию автомобиля. Когда автомобиль замедляется, энергия движения используется для подзарядки аккумулятора, а не расходуется на теплоотдачу и трение при торможении. Эта технология становится все более популярной среди автопроизводителей.
Неэффективность преобразования энергии
Преобразование энергии никогда не бывает эффективным на 100%, поэтому невозможно обеспечить питание автомобиля только за счет накопления и последующей разрядки энергии. Кроме того, для поездок на значительные расстояния придется использовать громоздкий аккумулятор, что увеличит массу автомобиля. Чем тяжелее автомобиль, тем больше кинетической энергии ему необходимо преобразовать в запасенную при рекуперативном торможении.
Прорыв в области солнечной энергетики
Последние разработки в области использования солнечной энергии открывают новую эру автомобилей, которые могут ездить без дозаправки и подзарядки. Эта технология уже давно опробована во многих областях человеческой деятельности, однако при ограниченной площади поверхности было трудно собрать достаточное количество энергии.
Технология Lightyear
Голландская компания Lightyear утверждает, что ее технология решает несколько проблем, и ее можно будет приобрести в 2020 году.
Азот
Азот — широко распространенный газ в атмосфере, составляющий около 78% воздуха, которым мы дышим. Использование его для привода автомобилей вполне разумно, так как при использовании в качестве топлива он приводит к минимальным выбросам вредных веществ. Если поместить его в контейнер в виде жидкости, то он работает так же, как и «воздушный» двигатель.
Автомобили, работающие на жидком азоте
Когда азот высвобождается из контейнера, его резкий переход из жидкого состояния в газообразное позволяет привести в движение турбину. Турбина, в свою очередь, приводит в действие генератор, который вырабатывает электроэнергию, необходимую для движения автомобиля.
К сожалению, жидкий азот — очень опасная жидкость, и пока не существует станций для его заправки.
Аммиак как источник топлива
В 1943 году аммиак был использован для питания двигателей внутреннего сгорания. К сожалению, его удельная энергия была в два раза ниже, чем у бензина, и поэтому он не получил большого распространения. Тем не менее, аммиак можно дешево синтезировать большими партиями и сжигать в поршневых двигателях или использовать для выработки электроэнергии. Кроме того, он является безуглеродным источником топлива, а значит, не вносит вклад в выбросы углекислого газа. Основным препятствием для его широкого распространения являются соображения безопасности при хранении на заправках и в автомобилях.
Газификация древесины
С 1870-х годов газификация древесины известна как способ работы двигателей внутреннего сгорания. Во время Второй мировой войны она широко применялась, поскольку топлива не хватало.
Непригодность для получения высокой мощности и экологичности
К сожалению, этот способ не обеспечивает высокой мощности и экологичности, даже при использовании подходящей древесины. Машина будет передвигаться, но не с большой скоростью.
Спирт как топливо для автомобилей
Когда мы слышим фразу «налью-ка я себе пол-литра», она приобретает совершенно новый смысл, если речь идет об использовании алкоголя в качестве топлива для автомобилей. На самом деле автомобили, работающие на алкоголе, использовались и раньше, особенно в спорте. Яркий пример — драг-рейсинг, где в качестве топлива обычно используется метанол.
Преимущества использования таких видов спиртового топлива, как метанол, бутанол и этанол, в двигателях внутреннего сгорания очевидны. Одним из основных преимуществ является высокое октановое число этих веществ. В целом эти вещества могут стать отличным источником топлива для автомобилей.
Преимущества метанола как топлива
Метанол обладает меньшей энергетической плотностью, чем обычный бензин, то есть для получения той же мощности в двигателе его требуется больше. Несмотря на это, исследования показали, что при производстве спиртового топлива образуется меньше парниковых газов, чем при его сжигании в двигателе. С экологической точки зрения использование метанола в качестве автомобильного топлива очень выгодно.