Уже давно существуют автомобили, которые ездят на альтернативном топливе, но сейчас их редко встретишь на дорогах. Со временем, когда запасы нефти иссякнут и произойдет «зеленый» переход на возобновляемые источники энергии, придется остановиться на относительно дешевом топливе, с возможностью массового производства. В этом материале разберем существующие альтернативы, которые могут заменить привычный бензин и солярку.
Развитие альтернативного топлива для автомобилей
Альтернативным называют топливо, которое производится без использования нефти. Осуществить переход на него тяжело из-за отсутствия инфраструктуры, технологий массового производства и конкуренции со стороны производителей традиционных видов топлива.
Чтобы массово внедрять автомобили, работающие не на бензине, требуется развивать инфраструктуру (как, например, с зарядными станциями для электромобилей), вкладывать деньги в прототипы, проводить тесты, переписывать законы. Пока существует конкуренция, отсутствует цель по массовому внедрению таких автомобилей — процесс будет идти медленно. Следует остановиться на каждом из видов топлива, разобрать плюсы и минусы.
Природный газ и пропан
Машины, работающие на газу — не новость, на нем ездили еще в СССР. На автомобиль устанавливается газовый баллон, обычно он располагается в багажнике. Природный газ закачивают в баллон под давлением в 200 атмосфер, пропан используется в сжиженном состоянии. Установка баллона — дорогостоящее мероприятие (дилеры таких услуг не предлагают, придется искать частный сервисный центр), но оно не требует замены двигателя. При этом топливо значительно дешевле бензина или дизеля.
Газ экологичнее, чем традиционное топливо, но он взрывоопасен и изготавливается из невозобновляемого сырья. Он выигрывает у остальных источников энергии тем, что при возможном переходе не потребуется массовое переустройство инфраструктуры, хотя потенциальные затраты весомые.
Биодизель
Биодизель — это органическое топливо, которое изготавливается из растительного сырья или животного жира. Он был создан как альтернатива дизелю, он экологичнее, но все равно продуцирует выбросы, попадающие в атмосферу. Биодизель может использоваться как примесь для дизеля, так и как самостоятельное топливо. Как и в случае с газом, переделывать весь двигатель внутреннего сгорания не придется.
Важно! Главная проблема биодизеля заключается в том, что он требует большие запасы ресурсов. К сырью, из которого изготавливается биодизель, относятся продукты сельского хозяйства, в том числе те, которые люди используют в качестве пищи. Хотя эти ресурсы возобновляемы, их невозможно воспроизводить в таком количестве, которое требуется миллиардам автомобилей, при этом их производство повышает риск нехватки продовольствия.
Синтетическое топливо
Такое топливо производится из угля, древесных опилок и газов искусственного происхождения. В случае с углем или опилками, производят сжижение, а газ проходит через производственную обработку (конверсию). Существенный недостаток синтетического топлива — его дороговизна. При этом для такого горючего существует такая же ограниченность ресурсов, а его экологичность ставится под сомнение.
Газомоторное топливо
Газомоторное топливо — это смесь газов, которая используется в качестве топлива для автомобилей. Обычно ГМТ состоит из природного газа, пропана или биогаза. Массовое внедрение автомобилей на ГМТ возможно, но требует значительных инвестиций в инфраструктуру: специальные заправочные станции, оборудование для хранения и транспортировки топлива. Потребуется также существенно изменить конструкцию двигателя.
Немного фактов:
- ГМТ является более экологически чистым вариантом, чем бензин и дизель.
- Оно выделяет меньше вредных веществ и уменьшает выбросы парниковых газов.
- Газомоторное топливо дешевле бензина и солярки.
- Потенциальные затраты на инфраструктуру, как и в случае со многими перечисленными ранее видами топлива, делают переход труднее.
Пар
Паромоторное топливо — это топливо, которое используется в паровых двигателях для производства механической энергии. Оно состоит из воды, которая нагревается до высокой температуры и превращается в пар.
Массовое производство серийных автомобилей с паровыми двигателями неэффективно:
- Вода — важный ресурс для человека, который, к тому же является возобновляемым только в том случае, если соблюдаются особые условия;
- Паровые двигатели требуют большого количества топлива и не могут конкурировать с современными двигателями на бензине и дизеле;
- Затраты на инфраструктуру и переустройство ДВС — колоссальные.
Ядерный реактор
Существовали даже концепт-кары с ядерными реакторами (например, Ford Nucleon), однако современные технологии не могут позволить построить даже рабочий и безопасный прототип такого автомобиля. Реактор требует постоянного охлаждения. Для современных АЭС строят огромные градирни, которые учувствуют в цикле охлаждения, а подводные лодки и корабли используют воду в морях и океанах. Одна только система подачи воды предполагает квадратные километры пространства, чего, конечно, не может позволить себе автомобиль.
В ближайшие десятилетия автомобиль с атомным реактором так и останется мечтой и нереализованным концептом.
Спирт
Спирт относится к категории биотоплива (как и указанный ранее биодизель). Этанол (этиловый спирт, который делают путем перегонки с/х продуктов) и Метанол (синтетический спирт) служат заменой бензину. Спирты могут использоваться как в чистом виде (потребуется переустройство двигателя внутреннего сгорания), так и в смешанном (в обычных двигателях).
Проблемы спирта как альтернативного топлива схожи с проблемами биодизеля:
- Дорого переустраивать инфраструктуру;
- Сохраняются вредные выбросы (значительно меньше, чем от бензина);
- Сырье — это преимущественно сельскохозяйственная продукция, недостаток которой сулит продовольственный кризис.
Электричество
Пожалуй, электричество как альтернативный вид топлива — самый перспективный вид энергии, который в перспективе может составить конкуренцию традиционному топливу.
- Электрические автомобили уже сейчас имеют серийные производства в странах Европы и Америки;
- Очень медленно, но все же строится инфраструктура в виде станций для подзарядки;
- Нет выбросов, нет вреда для атмосферы.
Важно! Проблема электрокаров заключается в аккумуляторах. Литий-ионные аккумуляторы быстро разряжаются и пока не в состоянии дать автомобилю энергии для длительных поездок (речь идет о легковом автомобиле, что уж говорить о крупногабаритном транспорте и спецтехнике). Также существует проблема утилизации аккумуляторов — требуются заводы по их переработке (в том числе для того, чтобы минимизировать затраты металлов на новое производство). Тем не менее, у электродвигателей больше шансов стать новым массовым видом топлива: развиваются технологии и появляется инфраструктура.
Экзотические виды альтернативного топлива
Существуют и совсем безумные идеи о том, что может выступить альтернативным видом топлива для автомобиля. Такие концепты, в идеале, реализуемы, однако, как и в случае с паровым двигателем — неэффективны, требуют специальных условий.
Сжатый воздух
Автомобиль на сжатом воздухе приводится в движение за счет пневмодвигателя. Нагнетаемый воздух через трубки попадает в двигатель, который в свою очередь крутит колесо — чистая механика. Существуют даже прототипы таких машин. Недостаток состоит в том, что такие модели могут быть только малогабаритными (максимальная вместимость: один-два человека).
Жидкий азот
Азот, как ни странно, широко доступен и экологичен. Однако ключевая проблема состоит в том, что не существует безопасной и работающей конструкции двигателя, которая бы позволяла приводить автомобиль в движение. То есть для начала потребуется изобрести такой двигатель, а затем выпускать серийные автомобили с таким двигателем или научиться без серьезных изменений изменять конструкции старых автомобилей.
Аммиак
Токсичный и взрывоопасный материал. Аммиак относится к агрессивным веществам — он способен разъедать некоторые металлы. Чтобы строить автомобили, работающие на аммиаке, потребуется удалить огромное количество никелевых и медных деталей из двигателя, придумать им дешевую замену. Также потребуется разработать систему фильтрации, которая бы не пускала невыгоревшие частицы аммиака в атмосферу.
Сама сложность задачи делает ее бессмысленной — гораздо эффективнее на фоне аммиака выглядят другие альтернативные виды топлива.
Вода
Двигатели на воде, так же, как и в случае с двигателями на пару, требуют много ресурса. Они экологичны, но требуют запуска серийного производства. Главное их преимущество в том, что не требуется никакой специальной инфраструктуры, поставить емкости с технической водой — не составит много труда. Пока не существует работающих прототипов, использующих воду как единственный источник энергии — без химических реакций, превращающих ее водород (который и используется как ключевой топливный элемент).
Перспективы развития альтернативных источников топлива для автомобилей
Использование альтернативных видов топлива — перспективное направление развития, которое может решить ряд проблем в области экологии и энергетики.
Для успешного внедрения альтернативного топлива необходимо эффективное регулирование со стороны государственных органов, исследования и разработки, а также моральная поддержка государства (когда прямо декларируется переход к альтернативным видам топлива). Огромными усилиями реально создать более устойчивую и экологически безопасную систему транспорта.
Жидкие источник топлива
Среди альтернативных видов жидкого топлива, которые используют в автомобилях, можно выделить биодизель, получаемый из растительных масел и животных жиров, а также этиловый спирт (этанол), получаемый из растительного сырья, например, кукурузы или тростника.
Массовое внедрение автомобилей возможно. Основными преимуществами парового топлива являются экологическая безопасность и более низкая стоимость по сравнению с традиционными видами топлива. Проблема состоит в том, что требуется огромное количество ресурсов (которые относятся к разряду продовольственных) и серийное производство двигателей, способных использовать это топливо.
Электродвигатели
Электродвигатели — это двигатели, которые используют электрическую энергию для создания механической энергии. Они являются экологически чистыми и не выбрасывают вредных веществ в атмосферу. Использование электродвигателей требует наличия инфраструктуры для зарядки, что может быть проблемой для многих регионов — это их существенный недостаток. Также требуется решить проблему изнашивания лито-ионных аккумуляторов и их переработку.
Гибридные автомобили
Гибридные автомобили — это автомобили, которые используют как двигатель на внутреннем сгорании, так и электрический двигатель. Они могут использовать электрический двигатель для езды на короткие расстояния. Гибридные автомобили также могут использовать для зарядки батарей, что повышает их эффективность. В целом, гибридные автомобили уже серийно производятся и присутствуют в линейке официальных дилеров. Вероятно, эти машины будут промежуточным звеном при переходе на альтернативные виды топлива.
Водородное топливо
Водородное топливо — это топливо, которое производится из воды и может быть использовано для создания механической энергии. Оно является экологически чистым и не выделяет вредных веществ в атмосферу. Оно использует тепло, которое теряется при работе с другими типами двигателей. Однако, использование водорода как альтернативного вида топлива требует наличия инфраструктуры для его производства и хранения. Проблема водорода также состоит в его взрывоопасности.
