Альтернативное автомобильное горючее
Сегодня мы вновь поговорим об альтернативных источниках энергии, а точнее о различных видах альтернативного автомобильного горючего:
Таак, бак пустой. Как обычно отвинчиваем крышку бензобака и берем заправочный пистолет. … Здесь вы можете заправляться точно так же, как и на обычной бензоколонке. … Ну, всё – полный бак. Поехали!
…
Это совершенно обычный автомобиль с обыкновенным бензобаком. Единственное, что отличает его от других, это необходимость предварительного прогревания мотора. Иначе, если на улице минус двадцать, двигатель может не завестись. На прогревание мотор настроен специально, ведь первоначально эта модель предназначалась для шведского рынка. А климат в тех краях чуть-чуть холоднее, чем у нас в Германии,
- шутит Хартмут Папке, зубной врач и, можно сказать, революционер. Он первым в Германии приобрел серийный автомобиль с двигателем, работающим на биоэтаноле - Ford Focus FFV (Flexi-Fuel Vehicle). Мотор Форда потребляет как бензин, так и … спирт.
Ещё недавно я и понятия не имел, что такое биоэтанол. И сегодня меня постоянно спрашивают: Биоэтанол? А что это такое?
Действительно, за редкими исключениями, на немецких заправках можно найти четыре основных вида топлива:
Normal – это 92-ой, Super bleifrei – это 95-ый, Super Plus – это 98-ой бензин и, конечно же, дизель. Но что такое Биоэтанол? - Ничто иное, как винный или этиловый спирт. Под биоэтанолом обычно подразумевают:
- алкоголь, который добывается из биологического сырья растительного происхождения,
- объясняет агроинженер Бертольд Нольте, директор фабрики по производству биоэтанола Südzucker Bioethanol GmbH в городке Цайтц, что неподалеку от Лейпцига. В настоящее время мощности по производству этого горючего расширяются и в других регионах Германии:
Биоэтанол синтезируется сегодня из сахаросодержащего и крахмалосодержащего сырья. К первому относятся, например, сахарная свекла или сахарный тростник. Крахмалосодержащее сырье – это картофель или же любые сорта зерновых культур. По сути, их переработка ничем не отличается от обычного процесса брожения алкоголя.
Максимум через четыре десятилетия нефтяная эра подойдет к концу. Да и к тому же сжигание ископаемых энергоносителей - нефти, газа и угля - порождает гигантские выбросы углекислого газа в атмосферу, тем самым способствуя глобальному потеплению климата. С этой точки зрения горючее из сахарного тростника или свеклы куда более экологично. Ведь углекислый газ, образующийся при его сжигании, был в свое время потреблен растениями, из которых, собственно, и производится биоэтанол. Углекислый газ, можно сказать, возвращается в атмосферу, происходит своеобразный "круговорот" углекислого газа в природе (в данном случае, не без участия человека). Правда, дополнительные выбросы в атмосферу всё же имеют место, но лишь во время возделывания полей и переработки растительного сырья.
Неудивительно, что европейские политики уже заявили о своей готовности всячески поощрять производство и потребление растительных энергоносителей:
Создание нового энергетического рынка было инициировано директивой ЕС, предусматривающей к 2010 году покрывать 5,75 процентов общего потребления энергии за счет биотоплива. На сегодняшний день существует две технологии, дозревшие до практического применения – это биодизель и биоэтанол.
- рассказывает агроинженер Бертольд Нольте. Начало использованию альтернативных видов автомобильного горючего положил биодизель. Для получения этого продукта рапсовое масло смешивается с метанолом и катализатором. В США также разработан выпуск биодизеля, только на базе соевых масел. В Германии этот продукт предлагают на данный момент уже почти две тысячи автозаправок. Кроме того, почти всё дизельное топливо, предлагаемое в ФРГ крупными нефтяными концернами, содержит пятипроцентную биологическую подмесь. Уже сейчас на долю биодизеля в Германии приходится около шести процентов от общего сбыта солярки. Что касается бензиновых двигателей, то здесь переход на горючее растительного происхождения только начался. Биоэтанол в этом секторе энергетического рынка имеет примерно такие же перспективы, как и биодизель, и привлекает к себе всё более пристальное внимание, причем не только в Германии. Говорит Манфред Вёргеттер, эксперт по биоэнергоносителям австрийского ведомства по сельскохозяйственной технике:
Речь идет о биогорючем первого и второго поколения. К первому относятся те виды топлива, которые уже представлены на рынке и применяются на практике, - это биоэтанол из крахмала и сахара, а также биодизель, который производят преимущественно из рапсового масла. Ко второму поколению относятся, так называемые, синтетические виды горючего, получаемые посредством газификации биомассы.
Как известно, нефть – это смесь углеводородов. При её сжигании образуются сотни разнообразных углеводородных соединений, в том числе и совсем нежелательных - содержащихся во вредных выхлопах двигателей внутреннего сгорания. Иначе дело обстоит с синтетическими видами горючего следующего поколения. Их состав можно планировать заранее. Например, так: отходы деревообрабатывающего производства подвергаются специальной термической обработке. В результате из них выделяется так называемый синтетический газ - не беспорядочная смесь химических соединений, а только окись углерода и водород. Этот газ можно подвергать дальнейшей обработке и сжижать. Таким образом, можно получить горючее, заранее заданного состава, обеспечивающего желаемые свойства. В данном случае, эксперты говорят о технологиях BTL – biomass to liquid – что означает переработка биомассы в жидкое горючее. Манфред Вёргеттер:
Заранее "конструировать" состав топлива, получаемого в результате химической обработки растительного сырья, станет возможным где-то между 2010 и 2025 годами. Каким образом, всё будет развиваться дальше, покажет время. Согласно современным концепциям, энергоноситель будущего – водород.
По мнению ученых, именно водород и станет тем самым средством, которое поможет человечеству в конечном итоге избавиться от нефтяной "энергозависимости". Кроме того, горючее это – абсолютно экологичное. Из условной выхлопной трубы водородного автомобиля выделяется не ядовитый дым, а дистиллированная вода. Но для того, чтобы это стало реальностью, необходимо найти эффективный способ получения водорода, а также, пожалуй, самое важное – его хранения. Кстати, о разработанном немецкими учеными новом методе хранения потенциального энергоносителя речь шла в нашей прошлой передаче. Пока же, несмотря на то, что на улицах появились первые опытные образцы водородных легковушек и автобусов, водород относят к третьему поколению альтернативного топлива:
Уже сейчас можно сказать, что в обозримом будущем, я имею ввиду ближайшие лет двадцать, водород будет играть лишь крайне незначительную роль…
- считает Вольфганг Штайгер, инженер, отвечающий в концерне Фольксваген за разработку новых двигательных концепций. Так что вернемся в день сегодняшний, а именно к альтернативному автомобильному горючему первого поколения. Мы снова в Бад Хомбурге, в местном автосалоне "Форд", в котором Хартмут Папке купил автомобиль с двигателем, работающем на биоэтаноле. Здесь же установлена первая и на данный момент, единственная в Германии …:
… биоэтанольная заправка. Мы на этом рынке – первые в Германии.
- рассказывает сотрудник автосалона Фолькер Биссинг. Но те, кто ездит на таких машинах, вовсе не привязаны к одной единственной заправке в Бад Хомбурге:
Эти машины ездят на биоэтаноле, на 95-м бензине и даже на их смеси в любой пропорции. Так что водители таких автомобилей смогут на любой заправке залить в бак бензин, а когда будут проезжать мимо нас – биоэтанол.
Автомобили серии FFV (Flexi-Fuel Vehicle) мало чем отличаются от своих серийных собратьев. Их двигатели оснащены дополнительными более выносливыми клапанами, усиленным антикоррозийным покрытием топливного бака, немного измененной схемой зажигания и доработанной системой прогрева для облегчения запуска двигателя. Но самое главное: когда в бензобак заливают топливо, специальный компьютерный чип анализирует смесь и настраивает мотор в соответствии с пропорциями смеси спирта и бензина.
На новенькой колонке в Бад Хомбурге стоит надпись Е 85, то есть топливо номер 85 (бензином его уже не назовешь). Почему 85? Потому что продукт этот состоит на 85 процентов из этанола и лишь на 15 из бензина. Ещё больше увеличивать пропорцию спирта просто не имеет смысла – тогда зимой двигатель может не завестись. Да и летом начнутся проблемы, ведь испаряемость алкоголя выше, чем у бензина. С другой стороны, октановое число этилового спирта выше, чем у бензина, что означает большую устойчивость к детонации. Это, в свою очередь, позволяет повысить мощность двигателя.
В Германии пока только Форд предлагает две модели, оснащенные такой системой, – это Focus FFV и С-Мах FFV. Принадлежащая тому же концерну фирма Volvo также намерена заняться выпуском "спиртных" автомобилей. Но и конкуренция не дремлет: SAAB, входящий в General Motors, уже объявил о производстве биоэтанолового варианта модели 9-5. Он поступит в продажу в Швеции в начале наступающего года.
Любопытно, что как только была подписана уже упомянутая директива Евросоюза, предусматривающая через десять лет покрывать 5,75 процентов общего энергопотребления за счет биотоплива, шведское правительство решило освободить от налогов производство и потребление биоэтанола. В результате, литр Е 85 стал дешевле литра самого распространенного в Европе 95-го бензина почти на полевро. Более того, в Швеции водители "спиртных" машин освобождены от платы за парковку на городских стоянках. Ко всем прочим достоинствам FFV-автомобилей добавляется ещё одно: стоят такие машины совсем ненамного дороже, чем их бензиновые аналоги. Разница в цене между ними не превышает нескольких сот евро. Однако в этой бочке с медом есть ложка дёгтя. Теплота сгорания этилового спирта не столь высока, как у бензина. Поэтому автомобиль, использующий исключительно биоэтанол, потребляет приблизительно на 30 процентов больше горючего, чем когда он едет на чистом бензине. И всё же, благодаря поощрительной политике государства, а также повышенной экологичности таких машин…
… в прошлом году в Швеции насчитывалось около 18 тысяч таких автомобилей. В этом году их число приблизилось к 50 тысячам. Недавно открылась трехсотая заправка, на которой можно заправляться Е 85. Ожидается, что в скором времени в нашей стране на биоэтаноле сможет ездить каждая десятая машина,
- рассказывает шведский биохимик и эксперт по автомобильному горючему Анн Зегерборг. Несмотря на то, что в Швеции этот вид биогорючего не выпускается, перебоев с его поставками не возникает: этиловый спирт импортируется из Бразилии. Кстати, по сравнению с Бразилией биоэтанольный бум разразился в Европе достаточно поздно. Уже в середине 80-х годов более 90 процентов легковых автомобилей этой латиноамериканской страны с быстроразвивающейся экономикой ездили на смеси бензина со спиртом. США, немногим позже Бразилии, начали производство этилового спирта из кукурузы. В настоящее время в Америке этанол вырабатывают 96 фабрик, скоро будут запущены ещё 23. В Соединенных Штатах крупные нефтяные концерны производят бензин под маркой Е 5, содержащий пять процентов спирта. Автомобили на биоэтаноле уже продаются во Франции и Великобритании. Смогут ли FFV и Е 85 завоевать популярность в Германии? Эдмунд Брюк, глава правления фирмы Göhler - одного из самых крупных в Германии производителей заправочных колонок считает, что:
В этом плане шансы у биоэтанола выше, чем у других видов горючего. Ведь для того, чтобы наладить его сбыт, не нужно воздвигать гигантскую инфраструктуру, такую, как, например, для природного или сжиженного газа.
Конечно, большую роль при этом может сыграть экологический аспект. Переход на альтернативное горючее будет иметь смысл лишь в том случае, если он будет способствовать сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу. Кроме того, при сжигании этиловый спирт не должен выделять ядовитых газов больше, чем ископаемые энергоносители, а скорее – меньше. Интересно, что говорят по этому поводу ученые?
Теперь я включаю электродинамический тормоз-замедлитель. Это устройство моделирует нагрузку на двигатель. Когда мотор работает, мы нажимаем на тормоз и одновременно подключаем измерительные приборы, следящие за выхлопом,
- мы находимся в немецком городе Брауншвейг, в Федеральном исследовательском институте сельского хозяйства. Здесь находится испытательный стенд, специально созданный для анализа моторных выхлопов. Говорит руководитель лаборатории Юрген Краль:
Этот двигатель может работать на обычном дизеле и биодизеле. Здесь мы тестируем горючее различных производителей и определяем, какое влияние в каждом конкретном случае оказывает биологический компонент на состав выхлопных газов.
К каким же результатам пришли исследователи?
Если обобщить их вкратце, то по большинству показателей биодизель опережает свой аналог минерального происхождения, то есть выбросы при его сжигании гораздо чище, чем у обычного дизеля. В особенности это касается мутагенных веществ, вызывающих раковые заболевания, и общей доли наиболее вредных сажевых частиц.
То же самое относится и к биоэтанолу. При сгорании алкоголь оставляет за собой гораздо меньше вредных газов, чем бензин. Особенно Е 85 с высоким содержанием горючего растительного происхождения опережает по чистоте выхлопов стандартный в Европе Е 95. Осталось лишь окончательно подсчитать, насколько сокращается этот экологический бонус при учете повышенного расхода Е 85 по сравнению всё с тем же Е 95.
Итак, сегодня уже ничто не может воспрепятствовать скорейшему распространению биотоплива. Однако энергоносители растительного происхождения могут стать лишь промежуточным решением глобальной энергетической проблемы. С этим согласен и Манфред Вёргеттер, австрийский эксперт по биогорючему:
В энергетическом секторе наступает время перемен. Необходимо остановить безудержное потребление ископаемых ресурсов, запасы которых ограничены. С другой стороны, необходимо и отдавать себе отчет в том, что энергетический голод бионосители могут успокоить лишь отчасти. Да в период перехода к принципиально новым видам источникам энергии биогорючее может сыграть важную роль. Однако боюсь, что в долгосрочной перспективе, человечеству придется сократить свои потребности и снизить потребление энергии.