средств Росэлектротранс. Эта общественная организация будет заниматься продвижением электромобиля в России.

     В интересах защиты окружающей среды  считается целесообразным перевод  автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах. Предполагается, используя существующие типы источников тока с определенным их усовершенствованием, создать и передать в эксплуатацию электромобили, экономически и технически конкурентоспособные с обычными автомобилями. Последующие этапы развития электромобилей связывают с их серийным и массовым производством и постепенным увеличением доли в автомобильном транспорте. Оценки показывают, что в 2000 г. электромобили могут составлять 5% общего числа автомобилей мира, а в 2025 г. – 15%.

     9. Альтернативные виды топлива

     Во  всем мире ученые ищут и пытаются освоить  альтернативные виды топлива. Особенно это важно для регионов, характеризующихся неблагоприятной экологической обстановкой. К подобным видам топлива относится газо-хол-бензин или дизельное топливо с 10–20%-ной добавкой этилового спирта, вырабатываемого из отходов растениеводства и лесопереработки, ранее выкидывавшихся на свалку. Если к середине 70-х гг. было всего 5 стран, использовавших такое топливо, то к 2008 г. их стало 30.

     Первые  пробы нетрадиционного топлива  были сделаны в Бразилии. В 1968–1973 гг. там была разработана правительственная программа «Проалколь», рассчитанная на 10-15 лет. Она предусматривала «оснащение» нефтеспиртовым топливом не менее 2/3 всего автотранспорта страны.

     Конструкторы  разработали двигатели для работы в двух режимах – бензиновом и бензино-спиртовом. Кроме того, научились переналаживать и стандартные автомобильные двигатели на двухтопливный режим. Если в конце 70-х гг. на спиртонефтяном топливе в Бразилии работало около 1/3 легкового и примерно 20% грузового транспорта, то в 2007 г. соответственно 75% и почти 60%. В настоящее время промышленность страны выпускает около 8 млрд л этанола в год, из них 7,5 млрд л потребляется транспортом. Это привело к тому, что в 5 раз сократилась загрязненность воздуха в городах, втрое уменьшилось потребление нефтяного топлива автотранспортом. Сельскохозяйственные корпорации имеют стабильный рынок сбыта отходов. Правительство установило стабильные цены на сырье для «спиртового топлива», низкие налоги для предприятий, выпускающих нефтеспиртовые смеси, а также повысило цены на бензин и дизельное топливо. Тем самым «провоцировался» спрос на новую продукцию. По мути Бразилии пошли Зимбабве и Мозамбик, страны Юго-Восточной Азии и ЮАР. С середины 80-х гг. США начали выпускать такое горючее, а также специальные двухтопливные двигатели для легковых и грузовых автомобилей.

     В 2000 г. правительственный комитет  по реформированию аграрного комплекса  и проблем экологии Украины одобрил  проект программы «Этанол: 2000-2010», разработанной  по поручению президента и правительства  республики. Она предусматривает перевод примерно 1/3 автопарка на бензино-спиртовое и чисто спиртовое топливо – этанол. Ресурсы этанола практически неисчерпаемы: из отходов сельского хозяйства, главным образом свекловодства и переработки импортного тростникового сахара-сырца. На Украине ежегодно производится свыше 5,5 млн декалитров этанола и еще 300-310 тыс. декалитров сугубо технических спиртов (этанол, метанол и т. п.). Ежегодные мощности украинских предприятий позволяют выпускать 66 млн декалитров таких спиртов при потреблении в сфере транспорта 6–9 млн декалитров.

     С 80-х гг. в Западной Европе для дизелей  применяют так называемое «биодизельное  топливо»: эфиры жирных кислот, рапсово-метиловый  эфир (РМЭ), получаемые при переработке  растительных масел и их отходов. Основными потребностями в странах ЕС пока остаются грузовики и междугородные автобусы: их проезд в большинстве стран – членов Евросоюза, на обычном дизельном топливе запрещен, а экологические штрафы превышают разницу в сбыточной стоимости масло-эфиров, смешанного топлива, с одной стороны, и дизельного топлива – с другой.

     Испытания 2005-2008 гг. показали, что наиболее эффективным экономически невысоким по капиталоемкости и надежности в эксплуатации является РМЭ. Принцип здесь такой: перед получением РМЭ 1 т масла смешивают с 110 л метанола. Потом к смеси добавляют катализатор – гидроокись калия – для отделения глицерина и нагревают до 40–50°С. Процесс повторяется до максимальной чистоты эфиров. Из 1 т масла при производстве РМЭ выделяется до 100 кг глицерина.

     С 2008 г. в России проводятся испытания сельхозтракторов на биодизе смеси рапсового масла с дизтопливом в пропорции 75:25. В Ижевске с этого года действует программа по охране окружающей среды (рассчитанная до 2003 г. включительно), предусматривающая серийное производство бензино-этанольных (или метанольных) топлив и соответствующих двигателей.

     Многие  рассматривают метанол или древесный  спирт как перспективное автомобильное  топливо, альтернативное бензину. С  экологической точки зрения наиболее перспективно углеродное топливо. Оно сгорает «чище», образуя главным образом диоксид углерода и воду. Кроме того, давление паров метанола в несколько раз ниже давления паров бензина, поэтому испарение метанола практически не является источником загрязнения окружающей среды.

     В выхлопных газах автомобиля, работающего  на метаноле, содержится в 5 раз меньше двуокиси углерода и в 10 раз меньше различных углеводородов по сравнению  с современными автомобилями с бензиновыми  двигателями. В выхлопах работающих на метаноле автомобилей практически нет твердых веществ (сажи) и токсичных веществ за исключением формальдегида.

     Главным недостатком метанола является более  низкое энергосодержание: в единице  объема метанола заключено примерно в 2 раза меньше энергии, чем в единице  объема бензина или дизельного топлива. Это значит, что топливный бак для метанола больше и тяжелее. Преимуществами метанола являются высокое октановое число, низкие потери при сгорании и способность к конверсии (превращению) в газ с высоким энергосодержанием.

     Для повышения КПД двигателя надо увеличить степень сжатия горючей  смеси в цилиндре. Однако в бензиновых двигателях сжатие не должно быть больше 4–5-кратного. Метанол позволяет повысить степень сжатия до 15-кратного. В силу этого он обеспечивает повышение характеристик мощности и КПД, что обусловливает его предпочтение в автогоночной технике.

     Кроме того, метанол позволяет полностью  снизить потери тепла при сгорании, что кардинально изменяет систему  охлаждения двигателя. В частности, по мнению некоторых специалистов, можно вообще отказаться от радиатора и вентилятора, особенно при использовании керамических материалов в наиболее теплонагруженных узлах двигателя. Между тем снижение массы двигателя с охлаждающей системой на 1 кг позволяет снизить массу других частей автомобиля на 750 г. А более легкому автомобилю требуется меньше энергии для ускорения.

     Наконец, способность конверсии в газ  с высоким энергосодержанием  также является важным преимуществом. Получается смесь газов монооксида углерода и водорода, именуемая «синтез-газом» с высоким энергосодержанием. Ее можно взять, применяя специальный катализатор из тепла отработавших газов, что позволяет провести конверсию на борту автомобиля. Таким образом, с помощью утилизации тепла отходящих газов повышается КПД, топливная экономичность двигателя и его экологическая чистота.

     В Российском НИИ технологии материалов для этого процесса разработан новый  катализатор, обеспечивающий полную конверсию  метанола, высокую стабильность и  отсутствие побочных продуктов. Причем свойства этого катализатора не ухудшаются при использовании технического метанола. Метанол имеет следующие недостатки. Выхлопы автомобилей на метаноле содержат в 2 раза больше формальдегида, чем выхлопы автомобилей на бензине, однако при работе на метаноле количество выбрасываемых углеводородов, способных превращаться в формальдегид, уменьшается в десятки раз. Следовательно, уровень формальдегида даже понизится. Если же полностью контролировать метанол в «синтез-газе», то ни один канцероген, включая формальдегид, присутствовать в выхлопе не будет.

     Самым перспективным сырьем для получения  метанола является уголь, запасы которого в отличие от нефти и газа намного  больше. Спрос на метанол как транспортное топливо откроет новый рынок  сбыта для угля.

     Средняя цена на метанол составляет 15 центов за 1 л против 29 центов за 1 л бензина. При увеличении объемов производства стоимость метанола будет еще ниже. Например, самый большой завод производительностью 900 тыс. т метанола в год построен в Чили фирмой «Келлог». Цена получаемого здесь метанола составляет всего 7 центов за 1 л.

     Японские  ученые предложили использовать в качестве горючего «кухонное» масло, являющееся бытовым отходом. Технологически эта  операция состоит из двух этапов: на первом отработанное масло фильтруют из остатков пищи, а на втором – производят химическую реакцию с участием метанола и катализаторной смеси. Получается превосходное по свойствам горючее, которое годится для любого дизельного двигателя.

     10. Организация автомобильного движения в городах с целью улучшения экологической обстановки

     Для уменьшения уровня загрязнения атмосферного воздуха необходимо регулировать транспортные нагрузки на улицах городов, стараться, чтобы они были более равномерными. При этом прежде всего следует  учитывать структуру города – расположение промышленных и жилых районов, мест отдыха и центров культурно-бытового обслуживания. Наиболее загруженные участки транспортной сети надо дублировать, прокладывая новые линии движения транспорта.

     Примерно 20-30% общей протяженности всех улиц и проездов в городе составляют магистральные улицы. Именно на них сосредотачивается до 60-80% всего автомобильного движения, т. е. магистрали в среднем загружены примерно в 10–15 раз больше, чем остальные проезды.

     Создание  в городе сети магистралей скоростного движения позволяет существенно повысить пропускную способность путей сообщения, сократить число дорожно-транспортных происшествий, изолировать «спальные» районы и общественные центры от концентрированных потоком транспортных средств, а следовательно, улучшить там экологическую обстановку. Но магистраль скоростного движения – дорогостоящее сооружение, строительство ее может быть эффективно только на направлениях, обеспечивающих мощные и устойчивые транспортные потоки с относительно большой в пределах города дальностью поездок. Поэтому такие магистрали строят лишь в крупных городах с полицентрической структурой и растянутой территорией.

     Серьезную проблему представляют автомобильные  «пробки» в крупных городах. Дело в том, что объем выделяемых в  атмосферу токсичных веществ находится в прямой зависимости от расхода топлива, который в свою очередь зависит от скорости движения автомобиля. Когда транспорт «еле ползет» по перегруженным улицам, расход топлива увеличивается в 3–4 раза, следовательно, резко увеличивается выброс вредных веществ в атмосферу.

     Для повышения средней скорости движения в крупных промышленных центрах  японские инженеры еще в 60-х гг. предложили строить многоярусные автомобильные  эстакады в местах наибольшего скопления  транспорта.

     В России особенно тяжелая экологическая ситуация с автотранспортом сложилась в Москве. Средняя скорость движения здесь снизилась до 12 км/ч, а средняя длина проезда без остановки составляет 400-500 м. Каждый четвертый двигатель не соответствует требованиям ГОСТа по токсичности и дымности. Ежедневно под окнами жителей домов прогревают двигатели сотни тысяч автомобилей.

     С 25 августа 2007 г. в Москве запрещено движение большегрузного транспорта по Садовому кольцу в дневное время – до 19 часов. Исключение сделано лишь для машин, обеспечивающих реконструкцию и строительные работы по обновлению городских объектов. Нововведение оформлено как дополнение к действующему уже несколько лет решению московского правительства, установившего подобный запрет на заезд многотонников в центральную часть столицы. На Садовом кольце намечено сооружение трех двухуровневых развязок – на Сухаревской, Кудринской и Смоленской площадях, а также прокладка девяти дополнительных пешеходных тоннелей. Подземные переходы позволят разгрузить многие перекрестки, где задерживается автотранспорт. Известно, что у светофоров автомобили «газуют», работая на холостом ходу. Разветвленная сеть подземных тоннелей для пешеходов под улицами и площадями (в Москве их более 400) уменьшит вредное воздействие автотранспорта на городскую среду. Кроме того, организуется множество притротуарных платных автостоянок, что позволит уменьшить число машин в центре города и улучшить движение общественного транспорта.

     Для стоянки большегрузных автомобилей  на подъездах к городу и поблизости от кольцевой дороги строятся и уже начали действовать специальные терминалы - целые комплексы, включающие охраняемую стоянку, гостиницу, столовую, кафе, душевые, таможенный пункт, автосервис.

     Программа экологической безопасности на автомобильном транспорте предусматривает увеличение объемов дорожного строительства и реконструкцию существующих трасс. Главная цель при этом – повысить скорость движения автомобилей до 50-60 км/ч.