Какие альтернативные виды топлива для автомобилей приживутся в России

Перспективы развития альтернативных источников топлива для автомобилей в РФ

5000 лет назад человек одомашнил вьючных животных и изобрел колесо. Из пункта А в пункт Б стало добираться легче. В 1885 году изобрели автомобили. Двигало в те времена автомобили три силы: пар, электричество и двигатель внутреннего сгорания. Паровые двигатели стали доминантными для общественного транспорта, но оказались слишком громоздкими для автомобилей. В автомобилях, сперва электрический двигатель превзошел двигатель внутреннего сгорания. Вскоре, двигатель внутреннего сгорания победил электрический в производительности, экономичности, широте выбора и себестоимости. Выбросы в окружающую среду тогда не учитывали. XXI век сулит новые, альтернативные источники топлива. Обсудим, какие из них приживутся в России.

Проблемы жидких источников топлива

В XXI веке произошла переоценка приоритетов. К производительности, экономичности, ассортименту и себестоимости силовой установки добавились показатели выбросов в атмосферу, сокращение природных ресурсов и охрана окружающей среды. Как и в начале XX века, мы стоим перед выбором, какое топливо использовать: жидкое, электрическое или водород. В одну сторону одеяло тянут экологи, в другую - «Нострадамусы» предсказывающие скорое исчерпание нефтяных запасов земли, а в третью — экономисты, считающие нынешнюю цену на нефть приговором для развития экономики стран третьего мира.

О жидком топливе

Поговорим о бензине и дизельном топливе. Нефть до сих пор самый дешевый источник топлива по себестоимости добычи, переработки и распространению, но надолго ли? Технически, двигатели внутреннего сгорания постоянно улучшаются, увеличивая мощность и снижая расход топлива: прямой впрыск, изменение фаз газораспределения, дезактивация цилиндра, принудительная индукция. Это — технические навороты, которые, еще не исчерпали потенциал для развития и совершенствования.

Ненамного отстают от бензиновых двигателей дизельные, которые приводят в движение большие грузовики и всю спецтехнику. Беда дизеля в загрязнении окружающей среды из-за высокого содержания в выхлопных парах оксида азота и сажи. Наиболее опасны в России в этом вопросе старые автобусы и грузовики, в которых нет продвинутых систем очистки выхлопных паров. Зато в экономичности и мощности бензиновым двигателям с дизельными не сравнится! Готовится дизельное топливо из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти. Есть умельцы, переделывающие дизельные двигатели для работы на растительном масле. Подробности тут.

Теперь о проблемах, которые вскоре встанут на пути развития бензина и дизеля. Себестоимость добычи нефти с каждым годом увеличивается. Ученые "звенят во все колокола", что человечество уже добыло всю «легкую нефть» которая лежала близко к земной поверхности. Зато геологи утверждают, что «трудно добываемой нефти» хватите еще на 100 лет как минимум. На наш век хватит, но вот какой ценой?

В 2011 году на семинаре Toyota Питер Уэллс, эксперт в отрасли нефти и бензина, предсказал, что и в 2050 году 90% автомобилей будут по-прежнему использовать энергию, полученную при сжигании бензина и дизельного топлива.

Поговорим о тех 10% автомобилей, которые в прогнозах Питера отказались от нефтяных источников топлива. На чем они будут ездить? Какие источники топлива будут применяться в России? В статье мы не упоминали природный газ, так как он, как и нефть извлекается из недр Земли, поэтому к альтернативным источникам топлива его относить не будем.

Биотопливо

Биотопливо делают из органических продуктов, например, из кукурузы (США), сахарного тростника (Бразилия) и называется оно этанол. Из тростника этанол делать выгоднее чем из кукурузы в 5-6 раз. Еще этанол делают из пшеницы, картофеля, ячмени, батата.

Машины, которые ездят на этаноле, называются Flexible-fuel vehicle (FFV). Это автомобили с многотопливным двигателем. Серийные модели Flexible-fuel это Bentley continental Supersports, Cadillac BLS, бразильский Renault Sandero, Volvo S40, V50 и C30, Saab Aero-X, Saab 9-3 (в комплектации с двигателем BioPower), Ford Focus и C-MAX Flexifuel.

Наибольшее количество биоэтаноловых автомобилей в Бразилии, 85.6 % рынка.

Двигатели FFV потребляют не чистый этанол, а с примесью бензина. Смеси бывают разные.

Е85 - смесь, где этанола 85%, а бензина 15%. Буква «Е» от английского Ethanol. Передвигаться на этой смеси не выгодно, так как расход больше чем на бензине (на 25 %). Несмотря на большой расход, большая часть FFV автомобилей передвигаются на E85.

ЕD95 (95% этанола, 5 % топливной присадки) пока только испытывают на дизельных автобусах Scania. Обещают запустить в серийное производство в ближайшее время.

E5, E7, E10 - смеси с низким содержанием этанола.

Е100 (96 % С2Н5ОН и 4 % воды) — азеотропная смесь этанола, на которой не ездит ни одна машина Flexible-fuel.

Качественные этаноловые двигатели выпускает компания Ford. Называются двигатели «Flexifuel». В 2007 году в Европе продано примерно 17500 автомобилей с двигателями Flexifuel.

В 2008 году за 1 литр этанола брали: в США – 28,17 руб. (бензин – 36,04 руб.), в Бразилии – 26,21 руб., в Европе – 47,17 руб. (бензин – 98,28 руб.)

Испытания flex-fuel модели Chevrolet Impala показали, что оптимальна смесь для легковых автомобилей FFV - Е20. Потребление на E20 ниже на 15 % чем у бензиновых двигателей.

С этанолом пока много проблем. Чтобы заменить этанолом нефть, придется засаживать дополнительное пространство злаковыми, что приведет к вырубке деревьев. Можно использовать возделанные поля, но тогда подскочат цены на продукты из-за нехватки на рынке кукурузы, тростника и т.д.

Может в Бразилии и выгодней заменить нефть этанолом, чем покупать ее в других странах, но в большинстве стран "овчинка выделки не стоит". Производство этанола не дешевле добычи и переработки нефти. Расход на этаноле больше. В смеси все равно должен быть бензин, так что от него не уйти. Заводы, хранилища, заправки под бензин и дизель в России строилась десятилетиями. Инфраструктуры под этанол пока нет никакой.

Вывод: Переход на биотопливо в России в ближайшее время не предвидеться.

Электродвигатели (не путать с гибридом)

Готовьтесь к тому, что в следующей бондиаде в 10-ку лучших автомобилей агента 007 войдет Nissan Leaf или Tesla.

Большие надежны возлагают на электродвигатели. Нулевые выбросы, простой принцип действия, низкие эксплуатационные расходы — основные плюсы электродвигателей. Но есть одно «но». Батарея в 20-25 кВ/ч стоит 982 800 рублей. Электрозаправок с одно-или трехфазной зарядками SAE J1772 и Mennekes в России около 150. Расположены они в Москве, Санкт-Петербурге, Мурманске, Самаре, Рязани и так до Красноярска. Дальний Восток пока электрозаправками обделен. Быстрая заправка электромобиля длится около 10 - 15 минут заполняя 75%-80% батареи. Полная 8 -10 часов.

В России продаются электромобили Renault Fluence Z.E., Nissan Leaf, Smart fortwo eleсtric drive, Mitsubishi i-MiEV, BMW i3.

Суждение, что от электромобилей вреда экологии нет — неверно. Энергетические станции, которые вырабатывая электричество выбрасывают в атмосферу определенный процент отходов. Правда, в этом есть и экологический плюс — намного легче контролировать отходы нескольких электропредприятий, чем миллионов автомобилей по отдельности.

Вывод: цена на электромобили завышена и не по карману большинству россиян. В 2020 году цена подержанной модели Tesla S 2013 года стартует от 2 300 000 рублей. Модель X 2017 года продается по цене от 5 800 000 рублей. Заправочных станций очень мало. "Электромобиль в каждый дом" - явно не лозунг России на ближайшие 15-20 лет.

Гибридные автомобили

Гибридные автомобили работают одновременно на электричестве и жидком топливе. Минусы синергии в том, что вместо одного двигателя, приходится платить за два — электрический с батареей и двигатель внутреннего сгорания.

Каждая марка автомобилей имеет минимум один гибрид в линейке. Технология уже хорошо освоена и не вызывает опасений у потребителей. По прогнозам автопроизводителей, к 2022 году половина автомобилей на рынке, будут гибриды. Ежегодно процент продаж гибридов растет. В России наиболее известный гибрид Toyota Prius - цена за IV поколение 2013 года от 1 230 000 р.

Водородное топливо

Водород самый распространенный элемент во Вселенной. Увы, он очень неразборчив и вступает в реакцию со всеми другими химическими элементами, в особенности с H2O. Топливный элемент в водородном автомобиле использует это качество для преобразования водорода и кислорода в электроэнергию, часть тепла и часть чистейшей воды. Водородные автомобили будущего – это те же электромобили, но более продвинутые, умеющие сами вырабатывать электроэнергию. Уже есть серийные модели. У Toyota это Mirai. У Mercedes-Benz A-Class и автобусы Citaro, у Honda модель FCV.

Проблемы водородного топлива:

• Водород легковоспламеняем, просачивается в малейшую щель и может заполнить салон;
• В России нет станций техобслуживания под водородные автомобили;
• Цена 1 лита 500 руб.;
• Летучесть водорода самая высокая, его тяжело хранить и транспортировать;
• Если прозевать "пустой бак" на трассе, никто в канистре водород не привезет и не заправит;
• Технологии производства водорода несовершенны и требуют значительного расхода электроэнергии, что сказывается на его цене;
• КПД двигателя внутреннего сгорания 35 %, а КПД водородного топливного элемента — 45 %.

В России нет заправочных водородных станций. Есть домашние заправочные станции, в которых путем электролиза воды вырабатывается водород. Станции генерируют такое количество водорода, которого хватит на заправку от одного до пяти автомобилей в сутки. Заправка легкового автомобиля водородом длиться 5 минут.

Подробно о водородном топливе в автомобилях, читайте здесь.

Кому же отдать лавры: водороду, электроэнергии, биотопливу?

Из всех альтернативных источников топлива, пока самым перспективным для России кажется электричество

Электрозаправок по РФ не много, но начали появляться. Имеется целая федеральная программа по строительству электрозаправок вдоль дорог федерального значения.

Стали появляться станции технического обслуживания электромобилей, автозапчасти.

Заправить электрокар в России дешевле, чем заправить бензиновый или дизельный автомобиль.

Видео про альтернативные источники топлива