Τι είναι εναλλακτικό καύσιμο για αυτοκίνητα

Ο βενζινοκινητήρας εσωτερικής καύσης έχει φέρει επανάσταση στην ανάπτυξη αυτοκινούμενων οχημάτων. Με την πάροδο του χρόνου, τα αυτοκίνητα έχουν μετακινηθεί από μια κατηγορία πολυτελείας σε μια ανάγκη.

Η τρέχουσα κατανάλωση φυσικών πόρων έχει αυξηθεί τόσο πολύ ώστε τα αποθέματα δεν έχουν χρόνο να αναπτυχθούν. Αυτό αναγκάζει την ανθρωπότητα να αναπτύξει εναλλακτικά καύσιμα. Σε αυτήν την κριτική, θα εξετάσουμε τις έτοιμες εξελίξεις που χρησιμοποιούνται σε πολλά οχήματα.

Εναλλακτικά καύσιμα

Εκτός από τη μείωση των αποθεμάτων πετρελαίου, η ανάπτυξη εναλλακτικών καυσίμων έχει πολλούς άλλους λόγους.

Ένα από αυτά είναι η ρύπανση του περιβάλλοντος. Όταν καίγεται, η βενζίνη και το ντίζελ απελευθερώνουν επιβλαβείς ουσίες που καταστρέφουν τη στιβάδα του όζοντος και μπορούν να προκαλέσουν αναπνευστική ασθένεια. Για το λόγο αυτό, οι επιστήμονες εξακολουθούν να εργάζονται για να δημιουργήσουν μια καθαρή πηγή ενέργειας που θα είχε ελάχιστες επιπτώσεις στο περιβάλλον, τόσο κατά τη φάση εξαγωγής όσο και κατά τη λειτουργία του κινητήρα.

Ο δεύτερος λόγος είναι η ενεργειακή ανεξαρτησία του κράτους. Όλοι γνωρίζουν ότι μόνο λίγες χώρες έχουν αποθέματα πετρελαίου υπόγεια. Όλοι οι άλλοι πρέπει να ανταποκριθούν στην τιμολογιακή πολιτική που έθεσαν τα μονοπώλια. Η χρήση εναλλακτικών καυσίμων θα βοηθήσει στην έξοδο από την οικονομική καταπίεση τέτοιων εξουσιών.

Σύμφωνα με τον Νόμο για την Ενεργειακή Πολιτική των Ηνωμένων Πολιτειών, ορίζονται εναλλακτικά καύσιμα:

• Φυσικό αέριο;
• Βιοκαύσιμα;
• Αιθανόλη.
• Βιοντίζελ;
• Υδρογόνο;
• Ηλεκτρική ενέργεια;
• Υβριδική εγκατάσταση.

Φυσικά, κάθε τύπος καυσίμου έχει τους δικούς του θετικούς και αρνητικούς παράγοντες. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, θα είναι ευκολότερο για τους λάτρεις των αυτοκινήτων να πλοηγούνται σε αυτό που μπορεί να συμβιβαστεί κατά την αγορά ενός μοναδικού οχήματος.

Φυσικό αέριο

Η πανταχού παρούσα αεριοποίηση ώθησε τους μηχανικούς να εξετάσουν εάν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εναλλακτικό καύσιμο. Αποδείχθηκε ότι αυτός ο φυσικός πόρος εξαντλείται εντελώς και δεν εκπέμπει τις ίδιες επιβλαβείς ουσίες με τη βενζίνη ή το ντίζελ.

Στην επικράτεια του μετα-σοβιετικού χώρου, ένας κινητήρας που μετατράπηκε σε αέριο έχει γίνει ένα συνηθισμένο φαινόμενο. Κάποιοι, ακόμη και αγοράζοντας ένα οικονομικό αυτοκίνητο, αναρωτιούνται αν είναι λογικό να το αλλάζουμε σε φυσικό αέριο.

Πρόσφατα, ορισμένοι κατασκευαστές εξοπλίζουν τα αυτοκίνητα με εξοπλισμό αερίου από το εργοστάσιο. Ένα παράδειγμα αυτού είναι το Skoda Kamiq G-Tec. Ο κατασκευαστής ολοκληρώνει το μοντέλο ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με μεθάνιο. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του προπανίου και του μεθανίου περιγράφονται στο άλλο άρθρο... Και επίσης μέσα μία κριτική λέει για διαφορετικές τροποποιήσεις του εξοπλισμού αερίου.

Βιοκαύσιμα

Αυτή η κατηγορία εναλλακτικών καυσίμων εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας των καλλιεργειών. Σε αντίθεση με τη βενζίνη, το φυσικό αέριο και το ντίζελ, τα βιοκαύσιμα δεν εκπέμπουν διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο ήταν προηγουμένως στα έντερα της γης, όταν κάηκαν. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιείται ο άνθρακας που έχει απορροφηθεί από τα φυτά.

Χάρη σε αυτό, τα αέρια του θερμοκηπίου δεν υπερβαίνουν την ποσότητα που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια ζωής όλων των ζωντανών οργανισμών. Τα πλεονεκτήματα αυτού του καυσίμου περιλαμβάνουν τη δυνατότητα ανεφοδιασμού σε συμβατικά βενζινάδικα.

Το εν λόγω καύσιμο είναι μια κατηγορία και όχι ένα ξεχωριστό καύσιμο. Για παράδειγμα, η επεξεργασία ζωικών και φυτικών αποβλήτων παράγει μεθάνιο και αιθανόλη. Παρά το χαμηλό κόστος και την ευκολία παραγωγής του (δεν υπάρχει ανάγκη για εξέδρες λαδιού με εξελιγμένο εξοπλισμό επεξεργασίας), αυτό το καύσιμο έχει τα μειονεκτήματά του.

Ένα από τα σημαντικά μειονεκτήματα είναι ότι για την παραγωγή επαρκούς ποσότητας καυσίμου, απαιτούνται μεγάλες φυτείες στις οποίες μπορούν να αναπτυχθούν ειδικά φυτά που περιέχουν υψηλό ποσοστό κατάλληλων ουσιών. Τέτοιες καλλιέργειες καταστρέφουν το έδαφος, καθιστώντας το ανίκανο να παράγει ποιοτικές καλλιέργειες για άλλες καλλιέργειες.

Αιθανόλη

Κατά την ανάπτυξη κινητήρων εσωτερικής καύσης, οι σχεδιαστές δοκίμασαν διάφορες ουσίες βάσει των οποίων μπορούσε να λειτουργήσει η μονάδα. Και το αλκοόλ δεν είναι το τελευταίο στη λίστα τέτοιων ουσιών.

Το πλεονέκτημα της αιθανόλης είναι ότι μπορεί να ληφθεί χωρίς να εξαντληθούν οι φυσικοί πόροι της γης. Για παράδειγμα, μπορεί να ληφθεί από φυτά με υψηλή περιεκτικότητα σε ζάχαρη και άμυλο. Αυτές οι καλλιέργειες περιλαμβάνουν:

• Ζαχαροκάλαμο;
• Σιτάρι;
• Καλαμπόκι
• Πατάτες (χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά από τις προηγούμενες).

Η αιθανόλη μπορεί δικαίως να πάρει μια από τις πρώτες θέσεις στην κατάταξη των φτηνών εναλλακτικών καυσίμων. Για παράδειγμα, η Βραζιλία έχει εμπειρία στην παρασκευή αυτού του τύπου αλκοόλ. Χάρη σε αυτό, η χώρα μπορεί να έχει ενεργειακή ανεξαρτησία από τις δυνάμεις στο έδαφος του οποίου παράγεται φυσικό αέριο ή πετρέλαιο.

Για να λειτουργεί με αλκοόλ, ο κινητήρας πρέπει να είναι κατασκευασμένος από μέταλλα που είναι ανθεκτικά σε αυτήν την ουσία. Και αυτό είναι ένα από τα σημαντικά μειονεκτήματα. Αρκετές αυτοκινητοβιομηχανίες κατασκευάζουν κινητήρες που μπορούν να λειτουργούν τόσο με βενζίνη όσο και με αιθανόλη.

Αυτές οι τροποποιήσεις ονομάζονται FlexFuel. Η ιδιαιτερότητα τέτοιων μονάδων ισχύος είναι ότι το περιεχόμενο αιθανόλης στη βενζίνη μπορεί να κυμαίνεται από 5 έως 95 τοις εκατό. Κατά τον χαρακτηρισμό αυτών των οχημάτων, χρησιμοποιείται το γράμμα Ε και το μέγιστο επιτρεπτό ποσοστό αλκοόλης στο καύσιμο.

Αυτό το καύσιμο κερδίζει δημοτικότητα λόγω της σύσφιξης των εστέρων στη βενζίνη. Ένα από τα μειονεκτήματα της ουσίας είναι ο σχηματισμός συμπύκνωσης νερού. Επίσης, όταν καίνε, απελευθερώνουν λιγότερη θερμική ενέργεια, η οποία μειώνει σημαντικά την ισχύ του κινητήρα εάν λειτουργεί με βενζίνη.

Βιοντίζελ

Σήμερα αυτός ο τύπος εναλλακτικού καυσίμου είναι ένα από τα πιο πολλά υποσχόμενα. Το βιοντίζελ κατασκευάζεται από φυτά. Αυτό το καύσιμο ονομάζεται μερικές φορές μεθυλαιθέρας. Η κύρια πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται για την παραγωγή καυσίμων είναι η ελαιοκράμβη. Ωστόσο, αυτή δεν είναι η μόνη καλλιέργεια που αποτελεί πόρο για το βιοντίζελ. Μπορεί να παρασκευαστεί από έλαια των ακόλουθων καλλιεργειών:

• Σόγια;
• Ηλιοτρόπιο;
• Φοίνικες.

Οι εστέρες λαδιών, όπως οι αλκοόλες, έχουν καταστροφικές επιπτώσεις στα υλικά από τα οποία κατασκευάζονται οι συμβατικοί κινητήρες. Για αυτόν τον λόγο, δεν θέλουν όλοι οι κατασκευαστές να προσαρμόσουν τα προϊόντα τους σε αυτό το καύσιμο (χαμηλό ενδιαφέρον για τέτοια αυτοκίνητα, γεγονός που μειώνει τον λόγο δημιουργίας μιας μεγάλης παρτίδας και δεν υπάρχει κανένα όφελος από την παραγωγή περιορισμένων εκδόσεων για εναλλακτικά καύσιμα).

Πρόσφατα, ορισμένοι κατασκευαστές επιτρέπουν την ανάμιξη προϊόντων πετρελαίου με βιοκαύσιμα. Πιστεύεται ότι οι εστέρες λίπους 5% δεν θα βλάψουν τον κινητήρα σας.

Υπάρχει ένα σημαντικό μειονέκτημα στις εξελίξεις που βασίζονται στα γεωργικά απόβλητα. Για λόγους οικονομικού οφέλους, πολλοί αγρότες μπορούν να επανεκπαιδεύσουν τη γη τους για να καλλιεργούν αποκλειστικά εκείνες τις καλλιέργειες από τις οποίες παράγονται βιοκαύσιμα. Αυτό μπορεί να συμβάλει σε μια σημαντική αύξηση των τιμών των τροφίμων.

Υδρογόνο

Καταβάλλονται επίσης προσπάθειες για τη χρήση υδρογόνου ως φθηνού καυσίμου. Ενώ τέτοιες εξελίξεις είναι πολύ ακριβές για τον μέσο χρήστη, φαίνεται ότι τέτοιες εξελίξεις έχουν μέλλον.

Ένα τέτοιο στοιχείο είναι ενδιαφέρον γιατί είναι το πιο προσιτό στον πλανήτη. Το μόνο απόβλητο μετά την καύση είναι το νερό, το οποίο μπορεί ακόμη και να πιει μετά από έναν απλό καθαρισμό. Θεωρητικά, η καύση τέτοιων καυσίμων δεν σχηματίζει αέρια θερμοκηπίου και ουσίες που καταστρέφουν τη στιβάδα του όζοντος.

Ωστόσο, αυτό είναι ακόμη θεωρητικό. Η πρακτική δείχνει ότι η χρήση υδρογόνου είναι πολύ πιο επιβλαβής από τη βενζίνη σε ένα αυτοκίνητο χωρίς καταλύτη. Το πρόβλημα είναι ότι ένα μείγμα μη καθαρού αέρα και υδρογόνου καίγεται στους κυλίνδρους. Ο θάλαμος εργασίας του κυλίνδρου περιέχει ένα μείγμα αέρα και αζώτου. Και αυτό το στοιχείο, όταν οξειδώνεται, σχηματίζει μία από τις πιο επιβλαβείς ουσίες - NOx (οξείδιο του αζώτου).

BMW X-5 σε κινητήρα υδρογόνου

Ένα άλλο πρόβλημα στη χρήση υδρογόνου είναι η αποθήκευσή του. Για να χρησιμοποιήσετε αέριο σε ένα αυτοκίνητο, η δεξαμενή πρέπει να κατασκευαστεί είτε με τη μορφή κρυογονικού θαλάμου (-253 μοίρες, έτσι ώστε το αέριο να μην αναφλέγεται αυθόρμητα) ή ενός κυλίνδρου σχεδιασμένου για πίεση 350 atm.

Μια άλλη απόχρωση είναι η παραγωγή υδρογόνου. Παρά το γεγονός ότι υπάρχει πολύ αέριο στη φύση, αλλά ως επί το πλείστον είναι σε κάποιο είδος σύνθετου. Κατά τη διαδικασία παραγωγής υδρογόνου, μια αρκετά μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα (όταν συνδυάζεται νερό και μεθάνιο, είναι ο ευκολότερος τρόπος για την παραγωγή υδρογόνου).

Λαμβάνοντας υπόψη τους παραπάνω παράγοντες, οι κινητήρες υδρογόνου παραμένουν οι πιο ακριβοί από όλα τα εναλλακτικά καύσιμα.

Ηλεκτρισμός

Τα πιο δημοφιλή είναι τα ηλεκτρικά οχήματα. Δεν μολύνουν το περιβάλλον αφού ο ηλεκτροκινητήρας δεν έχει καθόλου εξάτμιση. Αυτά τα αυτοκίνητα είναι αθόρυβα, πολύ άνετα και αρκετά ισχυρά (για παράδειγμα, το Nio EP9 επιταχύνεται σε εκατό σε 2,7 δευτερόλεπτα και η μέγιστη ταχύτητα είναι 313 km / h).

Χάρη στα χαρακτηριστικά του ηλεκτροκινητήρα, το ηλεκτρικό όχημα δεν χρειάζεται κιβώτιο ταχυτήτων, το οποίο μειώνει το χρόνο επιτάχυνσης και διευκολύνει την οδήγηση. Φαίνεται ότι τέτοια οχήματα έχουν μόνο πλεονεκτήματα. Στην πραγματικότητα, αυτά τα αυτοκίνητα δεν στερούνται αρνητικών πτυχών, λόγω των οποίων είναι μια θέση κάτω από τα κλασικά αυτοκίνητα.

Ένα από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας. Μια φόρτιση με την υψηλότερη απόδοση είναι αρκετή για μέγιστο 300 km. Χρειάζονται αρκετές ώρες για να «ανεφοδιάσετε», ακόμη και χρησιμοποιώντας γρήγορη φόρτιση.

Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας, τόσο βαρύτερο είναι το όχημα. Σε σύγκριση με το συμβατικό μοντέλο, το ηλεκτρικό ανάλογο μπορεί να ζυγίζει 400 κιλά περισσότερο.

Για να αυξήσουν την απόσταση οδήγησης χωρίς επαναφόρτιση, οι κατασκευαστές αναπτύσσουν εξελιγμένα συστήματα ανάκτησης που συλλέγουν μικρές ποσότητες ενέργειας (για παράδειγμα, κατά την κατηφόρα ή κατά τη διάρκεια του φρεναρίσματος). Ωστόσο, τέτοια συστήματα είναι εξαιρετικά ακριβά και η απόδοση από αυτά δεν είναι τόσο αισθητή.

Η μόνη επιλογή που σας επιτρέπει να επαναφορτίσετε την μπαταρία κατά την οδήγηση είναι να εγκαταστήσετε μια γεννήτρια που τροφοδοτείται από τον ίδιο βενζινοκινητήρα. Ναι, αυτό σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε σημαντικά καύσιμο, αλλά για να λειτουργήσει το σύστημα, πρέπει ακόμα να καταφύγετε σε κλασικό καύσιμο. Ένα παράδειγμα τέτοιου αυτοκινήτου είναι το Chevrolet Volt. Θεωρείται ένα πλήρες ηλεκτρικό όχημα, αλλά με γεννήτρια βενζίνης.

Υβριδικές εγκαταστάσεις

Ως συμβιβασμός που ελαχιστοποιεί την κλασική κατανάλωση καυσίμου, οι κατασκευαστές εξοπλίζουν τη μονάδα ισχύος με υβριδικές μονάδες. Μπορεί να είναι ένα ήπιο ή πλήρες υβριδικό σύστημα.

Η κύρια μονάδα ισχύος σε τέτοια μοντέλα είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης βενζίνης. Ως συμπλήρωμα, χρησιμοποιείται κινητήρας χαμηλής ισχύος (ή περισσότερες) και ξεχωριστή μπαταρία. Το σύστημα μπορεί να βοηθήσει τον κύριο κινητήρα όταν ξεκινά να ελαχιστοποιεί το φορτίο και, ως αποτέλεσμα, την ποσότητα επιβλαβών ουσιών στα καυσαέρια.

Άλλες τροποποιήσεις υβριδικών οχημάτων μπορούν να διανύσουν κάποια απόσταση μόνο με ηλεκτρική έλξη. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο εάν ο οδηγός δεν έχει υπολογίσει την απόσταση από το βενζινάδικο.

Τα μειονεκτήματα των υβριδίων περιλαμβάνουν την αδυναμία ανάκτησης ενέργειας ενώ το αυτοκίνητο βρίσκεται σε κυκλοφοριακή συμφόρηση. Για εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας, μπορείτε να απενεργοποιήσετε το σύστημα (ξεκινά πολύ γρήγορα), αλλά αυτό επηρεάζει αρνητικά τους αντισταθμιστές κινητήρα.

Παρά τις ελλείψεις, οι υβριδικές εκδόσεις διάσημων αυτοκινήτων κερδίζουν δημοτικότητα. Για παράδειγμα, η Toyota Corolla. Η έκδοση βενζίνης στον μικτό κύκλο καταναλώνει 6,6 λίτρα ανά 100 χιλιόμετρα. Το υβριδικό ανάλογο είναι δύο φορές πιο οικονομικό - 3,3 λίτρα. Αλλά ταυτόχρονα, είναι σχεδόν 2,5 χιλιάδες δολάρια πιο ακριβά. Εάν ένα τέτοιο αυτοκίνητο αγοράζεται για λόγους οικονομίας καυσίμου, τότε πρέπει να χρησιμοποιηθεί πολύ ενεργά. Και τότε μια τέτοια αγορά θα δικαιολογηθεί μόνο μετά από μερικά χρόνια.

Όπως μπορείτε να δείτε, οι αναζητήσεις για εναλλακτικά καύσιμα αποδίδουν αποτελέσματα. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους ανάπτυξης ή εξόρυξης πόρων, αυτοί οι τύποι ενεργειακών πόρων εξακολουθούν να είναι αρκετά χαμηλότερες από το συμβατικό καύσιμο.

Ερωτήσεις και απαντήσεις:

Ποια καύσιμα ταξινομούνται ως εναλλακτικά καύσιμα; Εναλλακτικά καύσιμα θεωρούνται: φυσικό αέριο, ηλεκτρική ενέργεια, βιοκαύσιμα, προπάνιο, υδρογόνο, αιθανόλη, μεθανόλη. Όλα εξαρτώνται από τον κινητήρα που χρησιμοποιείται στο αυτοκίνητο.

Ποια χρονιά εμφανίστηκε η βενζίνη; Η παραγωγή βενζίνης ξεκίνησε τη δεκαετία του 1910. Αρχικά, ήταν υποπροϊόν της απόσταξης του λαδιού, όταν δημιουργήθηκε η κηροζίνη για τους λαμπτήρες κηροζίνης.

Μπορεί να συντεθεί λάδι; Το συνθετικό λάδι μπορεί να ληφθεί με την προσθήκη καταλυτών με βάση το υδρογόνο στον άνθρακα και σε πίεση περίπου 50 ατμοσφαιρών. Οι σχετικά φθηνές μέθοδοι εξόρυξης άνθρακα καθιστούν ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία.