Антилопа - Гну
Клуб автомобилистов - друзей сайта Русский Сиэтл

СПИРТ ВЗАМЕН БЕНЗИНА.

Интерес американцев к альтернативным топливам в последние несколько месяцев резко возрос из-за скачка цен на бензин. Ранее проблемы создания экологически чистого автомобиля, или ZEV-Zero Emission Vehicle, обывателя не сильно волновали. Это были проблемы правительства, учёных, политиков и активистов "зелёных" общественных организаций. Выхлопные газы автомобилей, парниковый эффект и экологические катастрофы, к которым приведёт потепление мирового климата, --эта цепочка связанных между собой явлений для большей части населения слишком абстрактна и далека. Но деньги считает каждый американец и транспортные расходы не на последнем месте в его бюджете.

Усреднённый удельный пробег легковых автомобилей на дорогах США 25 миль/гал. В Европе несколько выше, т.к. там больше малолитражек. Затраты на бензин при пробеге 20 тыс.миль в год и стоимости галлона 1,6 доллара составляют, в среднем, 1280 дол. Но при скачке цены за галлон топлива до 2,3 дол. это уже 1840 дол. В 1993 г. в США была утверждена специальная программа для финансирования исследовательских и опытных работ 350 компаний, университетов и малых бизнесов с целью создания перспективных образцов семейного седана с пробегом 80 миль/гал.

Наиболее жесткое в США законодательство по выбросам в атмосферу в Калифорнии. Калифорнийский комитет воздушных ресурсов установил, что с 2003 г. десятая часть продаваемых в штате машин должна иметь нулевые выбросы. Кардинально такая задача может быть решена только массовым производством электромобилей или машин на топливных элементах.

Какова ситуация перед первым годом нового века?

Практически все ведущие автопроизводители экспериментируют с электромобилями. Но производство предлагаемых на рынке машин с электродвигателями (General Motors EV1, Honda EV Plus, Nissan Altra-EV, Dodge Caravan, Plymouth Voyager, Chevrolet S10 Electric, пикап Ford ranger Electric) не превышает нескольких сот в год. Наилучшие современные никель--металлогидридные батареи обеспечивают запас хода машины между двумя подзарядками не более 130 миль. Но работа с электромобилями не прекращается, несмотря на все об'ективные трудности. (Подробнее об электромобилях можно прочесть на сайте: http://www.russianseattle.com/autoclub.htm ). Так, Форд создал мощности по выпуску 5 тыс. легковых электромобилей модели Think вблизи Осло в Норвегии.

Проводившиеся десятилетиями экспериментальные и опытные работы позволили решить многие технические и технологические проблемы. Один из главных практических результатов создания и исследования электромобилей -- производство т.н. гибридных транспортных средств, в которых одновременно применяется двигатель внутреннего сгорания и электромотор.

С конца 1999 г. в США продаются легковые автомобили--небольшая двухместная Honda Insight и пятиместная Toyota Prius с удельным пробегом 66--70 миль/гал (потребление бензина 3,7 л. на 100 км). Цена при розничной продаже порядка 18 тыс.дол., что, повидимому, ниже себестоимости, но это только начало массового производства автомобилей с гибридным двигателем.

В 2000г. об'явлено об опытном производстве внедорожника Dodge Durango Hybrid. К обычному бензиновому шестицилиндровому двигателю мощностью 175 л.с., вращающему задние колёса, добавлен электромотор мощностью 89 л.с. на передних колёсах. Последний работает при разгоне машины. Подзарядка батарей происходит при торможении или на холостом ходу. Если кончится бензин, то на одной электротяге машина может проехать ещё четыре мили. Промышленный выпуск Dodge Durango Hybrid намечен на 2003 г.

Для решения экологических проблем и уменьшения потребления бензина такие гибридные системы большой шаг вперёд. В ближайшее время можно ожидать появление подобных машин и у других фирм.

В связи с ростом цен на бензин, начавшемся ещё в 1999 г., в США значительно возрос спрос на машины с дизельными двигателями. Варианты легковых автомобилей с дизельными моторами активно предлагает на рынке США немецкий Фольксваген (Golf, Jetta, New Beetle) и ДаймлерКрайслер (Mercedes-Benz M-class). Всё больше рекламируются модели, работающие на сжиженном природном газе или жидком пропане.

Несколько лет назад в Бразилии стало широко внедряться топливо, содержащее этанол (этиловый, или винный, спирт). Основной источник гидролизного этанола отходы деревообработки или неделовая древесина, запасы которой в лесах Бразилии практически неограниченны. С 1998 г. Форд, ДаймлерКрайслер и Мазда ряд моделей собирают с шестицилиндровыми двигателями об'ёмом 3,0 и 3,3 л., работающими на смешанном горючем (этанол с бензином).

Эти машины получили специальное наименование: Flexible-Fueld Vehicles или FFV. Особенность двигателей FFV, что они одинаково хорошо работают на бензине и любой смеси, содержащей не более 85% этанола. Такие машины имеют один бак и могут заправляться на любой автозаправке, а не только на тех, где уже установлена ёмкость и колонка с горючим, содержащим 85% этанола. Замена бензина на этиловый спирт значительно сокращает выбросы углекислого газа, т.е. способствует уменьшению парникового эффекта. Опыт эксплуатации машин со смешанным топливом, особенно накопленный в Бразилии, позволил в дни летнего бензинового кризиса в Чикаго и ряде др. городов Среднего Запада широко применять добавки 10% спирта в стандартное горючее для любых машин.

Но кардинальное решение по созданию массового производства экологически чистого автомобиля 21 века, скорее всего, будет на базе топливных элементов.

Схематически, топливный элемент представляет электрохимическую ячейку, в которой в концентрированном растворе щелочного электролита находится два электрода из пористого углерода с нанесённым катализатором. Подаваемый под давлением водород взаимодействует на катоде с ионами гидроксила с образованием воды и выделением свободных электронов. На аноде кислород из воздуха взаимодействует с ионами водорода и поступающими от катода в виде тока электронами. При таком электрохимическом процессе выделяется тепло и образуются вода и электроток. Впервые появление электротока при реакции водорода с кислородом наблюдалось ещё в 1839 г. Практическая реализация процесса была осуществлена сравнительно недавно при создании космической техники.

Первый автомобиль на топливных элементах NECAR-1 был продемонстрирован компанией Даймлер-Бенц в 1994 г. К 2000 г. готов опытный улучшенный образец NECAR-4, намеченный к производству с 2004 г. Автомобиль собран на платформе Mercеdes-Benz A-class и имеет длину 338 см. Модель пятиместная и пятидверная. Снаряженная масса 1635 кг. Топливные элементы и бак, содержащий 24 галлона жидкого водорода, расположены под полом, что обеспечивает достаточное пространство в салоне для пассажиров и багажа. Мощность электромотора 74 л.с., максимальная скорость 90 миль/час, запас хода 280 миль. Процесс начинается сразу при нажатии на педаль акселлератора. 90% максимальной мощности двигателя достигается за две секунды. Поэтому автомобиль имеет хорошую разгонную динамику, сопоставимую с машинами с бензиновым или дизельным мотором. Эффективность использования энергии водорода оценивается эквивалентной удельному пробегу 73 мили на галлон бензина. Общий пробег до капремонта определён в 150 тыс.миль. Ориентировочная цена 45 тыс.дол.

Высокая стоимость первых вариантов автомобилей на топливных элементах обуловлена применением катализаторов на основе редких металлов (платина и др.) и сложной системой хранения жидкого водорода при весьма низкой температуре . Дополнительные сложности возникают при стоянке машины на солнце, когда начинаются тепловые потери водорода в системе топливных элементов. Для накопления опыта, необходимого для решения различных технических задач, начата эксплуатация шести автобусов в Чикаго и Ванкувере (Британская Колумбия, Канада).

Хранение водорода под давлением вызывает другие проблемы, в том числе и возможность взрыва при утечке водорода. В связи с этим конструкторы машин с топливными элементами работают также с системами, где источником водорода является метиловый спирт (метанол). С применением в качестве топлива метанола взамен жидкого водорода упрощается система хранения топлива в автомобиле и заправка может осуществляться на колонках, установленных вместе с ёмкостями со спиртом на обычных автозаправках. Но возникают новые сложности, связанные с техническими и экономическими проблемами выделения водорода из метанола непосредственно в силовом агрегате автомобиля. После стоянки с неработающим двигателем требуется до двух минут, чтобы вся система начала работать снова. Также следует опасаться возможности отравления метанолом. Название спирт вызывает у многих ассоциацию с винным спиртом. Во всяком случае, мы знаем ряд тяжёлых ситуаций в бывшем СССР, когда на химических предприятиях рабочие выпивали метанол и кончали жизнь в страшных мучениях. Выпитый в небольшом количестве метанол вызывает слепоту. С другой стороны, метанол может получаться при химической переработке морских водорослей и отходов сельского хозяйства, т.е. относится к воспроизводимым сырьевым ресурсам. Так или иначе, но ДаймлерКрайслер намерен уже в 2003 г. изготовить для опытной эксплуатации партию автомобилей NECAR-3 с топливными элементами на метаноле и запасом хода между двумя заправками 400 миль.

Работы по созданию машин на топливных элементах активно ведут и другие компании. Немецкий филиал компании Форд ведёт работы с моделью Mondeo Р2000 HFC с двигателем 90 л.с., созданной на платформе семейного седана Ford Taurus. У варианта с двигателем на жидком водороде бак расположен за задним сидением, а 400 топливных элемента весом 172 кг и электродвигатель под капотом. Намечен к опытному производству с 2004 г. Другая модель Ford FC5 разрабатывается с элементами на метаноле. Электромотор мощностью 120 л.с. обеспечивает достижение максимальной скорости 145 км/час. Время разгона после трогания с места до скорости 100 км/час 14 сек. Запас хода 160 км, возможная стоимость 35 тыс.дол.

Японские Тойота и Хонда об'явили, что они начнут опытно--промышленное производство легковых автомобилей с топливными элементами в 2003 г. Японская Мазда и немецкая БМВ также об'явили о своих работах по созданию транспортных средств с топливными элементами. В штате Нью-Джерси независимая от больших компаний группа инженеров создала опытную модель New Jersey Ventures с применением системы из топливных элементов и никель-кадмиевых батарей. При первых пробегах этот автомобиль развивал скорость 120 миль/час.

Таким образом, можно ожидать, что через 2--3 года начнётся широкая пробная эксплуатация разных моделей с применением метилового спирта взамен бензина. Станет ли двигатель на метаноле таким же массовым и популярным в 21 веке, как бензиновый в 20 веке покажет опыт, накопленный при эксплуатации этих машин. В то же время неумолимая экономика может ускорить развитие промышленного производства гидролизного этилового спирта из возобновляемых отходов лесоперерабатывающей и сельскохозяйсвтвенной отраслей и массовое внедрение двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях, содержащих свыше 50% этанола. Поживём--увидим.

Проф. Арк. Шварц

[Главная Страница] [Автоклуб]
[Поиск в интернете] [Радио и ТВ в интернете] [Русские общины]
[East-West Cooperation] [Сиэтл] [Русские бизнесы] [Стол_справок]  [Юмор]

Адрес:    webmaster@russianseattle.com
Copyright © 1999 - 2000 russianseattle.com  All rights reserved
Последнее изменение: 27 июля 2000 г.