Использования спиртов в качестве топлива

Существуют два способа  применения спирта в качестве горючего для автомобильных моторов - при  частичной (до 20%) и при полной замене бензина и дизельного топлива. Высокие  антидетонационные качества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным (искровым) зажиганием.

14. Дизель и спирт

Адаптировать дизельный  мотор для сжигания в его цилиндрах  спирта гораздо сложнее. Исследования показали, что дизель работает на этаноле  практически бездымно. По сравнению с работой на дизельном топливе выброс NOx снижается, что является результатом уменьшения температуры вследствие повышенной теплоты испарения этанола. Выброс СО такой же, как у бензинового ДВС, выброс СН относительно высок, однако может быть радикально снижен при применении простейшего окислительного нейтрализатора. При переходе на дизельное горючее дымность и расход топлива у переоборудованного дизеля значительно выше, чем первоначально. Объемный расход у этанола почти в 2 раза больше, чем у дизельного топлива, что является следствием его более низкой теплоты сгорания, а удельный приведенный расход лишь немногим выше.

После переоборудования двигатели  могут работать на метаноле, этаноле, сжатом и сжиженном природном  газах.

Этанол (С2Н5ОН) - винный, или  питьевой спирт, являющийся важнейшим  представителем одноатомных спиртов. Эта бесцветная жидкость, которая  смешивается в любых соотношениях с водой, спиртами, эфирами, глицерином, бензином и другими органическими  растворителями, горит бесцветным пламенем. Этанол, обладая высоким октановым  числом и энергетической ценностью, является отличным моторным топливом. Для получения бензина АИ-95 требуется  добавить в бензин АИ-92 около 10% этанола.

 

 

15. Метанол

Теплота сгорания метанола в 2,24 раза меньше, чем у бензина. Метанол  имеет более высокую скрытую  теплоту испарения, низкую упругость  паров, низкую температуру кипения, повышенную гигроскопичность и повышенную склонность к образованию с некоторыми составляющими бензина азеотропных  смесей, а также повышенную склонность к калильному сжиганию.

Помимо этого, метанол  обладает повышенной коррозийной агрессивностью к металлам и некоторым пластмассам. Пары метанола токсичнее паров бензина  и вызывают сильные отравления при  попадании в организм человека, слепоту  и даже летальный исход.

В качестве положительных  свойств метанола можно указать  его высокую детонационную стойкость  и более высокие скорости сгорания топливовоздушных смесей. При этом низкая теплота сгорания не снижает  мощностных показателей двигателя, так как их определяющим фактором является не теплота сгорания топлива, а теплота сгорания единицы массы топливообразующей смеси, которая у метаноловоздушных смесей на 3-5% выше, чем у бензинов. Стоит сказать, что при этом и метанола требуется в 2,3 раза больше.

Высокая скрытая теплота  испарения метанола (в 3,66 раза выше, чем у бензина) оказывает качественное влияние на процесс смесеобразования. В первую очередь, этот факт является причиной худших пусковых качеств холодного  двигателя при низких температурах. С другой стороны, это свойство метанола ведет к уменьшению теплонапряженности деталей двигателя и увеличению весового наполнения цилиндров свежим зарядом, что способствует увеличению мощности двигателя.

Кроме всего прочего, при  использовании метанола существенно  ниже загрязнение атмосферы, ниже нагарообразование  на рабочих поверхностях камеры сгорания и меньшее закоксование деталей цилиндропоршневой группы.

Минус использования метанола теплота сгорания метанола в 2,24 раза меньше, чем у бензина. Метанол имеет более высокую скрытую теплоту испарения, низкую упругость паров, низкую температуру кипения, повышенную гигроскопичность и повышенную склонность к образованию с некоторыми составляющими бензина азеотропных смесей, а также повышенную склонность к калильному сжиганию.

Помимо этого, метанол  обладает повышенной коррозийной агрессивностью к металлам и некоторым пластмассам. Пары метанола токсичнее паров бензина  и вызывают сильные отравления при  попадании в организм человека, слепоту  и даже летальный исход.

В качестве положительных  свойств метанола можно указать  его высокую детонационную стойкость  и более высокие скорости сгорания топливовоздушных смесей. При этом низкая теплота сгорания не снижает  мощностных показателей двигателя, так как их определяющим фактором является не теплота сгорания топлива, а теплота сгорания единицы массы топливообразующей смеси, которая у метаноловоздушных смесей на 3-5% выше, чем у бензинов. Стоит сказать, что при этом и метанола требуется в 2,3 раза больше.

Высокая скрытая теплота  испарения метанола (в 3,66 раза выше, чем у бензина) оказывает качественное влияние на процесс смесеобразования. В первую очередь, этот факт является причиной худших пусковых качеств холодного  двигателя при низких температурах. С другой стороны, это свойство метанола ведет к уменьшению теплонапряженности деталей двигателя и увеличению весового наполнения цилиндров свежим зарядом, что способствует увеличению мощности двигателя.

Кроме всего прочего, при  использовании метанола существенно  ниже загрязнение атмосферы, ниже нагарообразование  на рабочих поверхностях камеры сгорания и меньшее закоксование деталей цилиндропоршневой группы.

Кроме того, для использования  метанола в качестве топлива необходимо, чтобы цены на него были приемлемы. Сейчас на внутреннем и мировом рынке  наблюдаются крайне высокие цены на метанол. Это не способствует широкому его применению в этой области.

16. Диметоксиметан (метилаль)

Вполне вероятно, это вещество станет перспективным топливом, получаемым на базе метанола. Это бесцветная прозрачная жидкость с высоким содержанием  кислорода (42%). Уже не раз проводились  испытания этого продукта, которые  показали хорошие результаты в отношении  технических характеристик двигателей и низкой эмиссии дыма. Диметоксиметан улучшает смазывающую способность дизельного топлива и полностью смешивается с этим топливом при всех температурах.

Он изготавливается путем  метоксилирования формальдегида метанолом. Являясь превосходным окислителем дизельного топлива, его использование может стать одним из вариантов уменьшения образования дыма от сжигания дизельного топлива.

 

 

Глава 3. Перспективы индустрии биотоплива в России.

Потенциально  эти перспективы высоки в том  смысле, что в настоящее время  эта отрасль находится практически  на нулевом уровне. На конец 2007 года в России отсутствует федеральная программа развития биотоплива, не существует заводов по производству биодизеля, не существует станций, заправляющих автотранспорт биотопливом.

В реальности отечественная промышленность и  национальная инновационная система  игнорируют потенциал биотоплива и  демонстрируют безразличие к  неблагоприятной внутренней ценовой  конъюнктуре на бензин. Нечувствительность национальной экономики к росту  энергоемкости выражена в том, что  переход на альтернативные источники  энергии даже при высоких ценах  на традиционные энергоносители не происходит. Рост цен на топливо автоматически  включается производителя товаров  в отпускные цены. Этот деструктивный  для национальной экономики режим  может существовать до тех пор, не иссякнет источник легких доходов в  виде экспортной выручки от продажи  на внешнем рынке углеводородов.

Увеличение  ресурсоемкости экономики автоматически  означает снижение ее эффективности. В  России, нефтедобывающей стране, розничная  цена бензина оказывается почти  в 2 раза выше, чем в США, которые закупают нефть (табл. 6). Не исключено, что США воздерживаются от разработки собственных нефтяных месторождений не в связи с желанием сохранить ее запасы, а по причине намеренного отказа от решений, не стимулирующих энергосбережение и открывающих доступ к дешевому сырью, экспорт которого может быть чреват для американской экономики «незаработанными» конъюнктурными деньгами.

В таблице  – Сравнительные данные розничных цен на бензин в России и США (начало 2008 года)

 

 

 

Страна	Цена 1 литра бензина в национальной валюте	Цена 1 литра бензина по ППС, долларов США*	Отношение цены 1 литра бензина по ППС к уровню США (США=100%), %
Россия	23 рубля	1,50	190
США	0,79 долларов**	0,79	100

* оценка соотношения валют РФ и США по ППС проводилась с помощью the Big Mac Index (5 июля 2007 года), в соответствии с которым 1 доллар США эквивалентен 15,25 руб.

** из расчета 3 доллара США за 1 галлон (3,785 литра).

Главная причина  игнорирования Россией биотоплива заключается в монополизированности топливной индустрии и отсутствии конкуренции. На рынке нет крупных экономических агентов, готовых своими активными действиями «расшевелить» ситуацию, обострить отношения на рынке. Что касается государственной политики, то она не только не поддерживает это направление, но и мешает. Главным препятствием является запрет на реализацию в качестве топлива смеси этанола с бензином, а также биодизеля. Кроме того, достаточно жестким выглядит Федеральный закон от 22 ноября 1995 года №171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции».

В инновационной  сфере от государства требуется  выполнение хотя бы одного условия  – не мешать, а государственная  помощь необязательна. Яркий пример тому – бурно развивающийся рынок  пластиковых окон. Этот рынок инновационного продукта для российских собственников  жилья сформировался за несколько  лет на основе зарубежных технологий производства без какого-либо участия  государства и ее инновационной  системы, на поддержание которой  расходуются деньги налогоплательщиков.

Проводя мониторинг региональных инициатив в развитии производства биотоплива, можно отметить, что 2008 год является точкой отсчета  в формировании этой отрасли в России. Например, можно отметить такие проекты, как строительство завода по производству биоэтанола в Адыгее (начало в марте 2008 г.) и строительство завода по производству биодизеля в Волгоградской области (российско-германский проект, начало в сентябре 2008 г.). Однако продукция этих предприятий не предназначена для внутреннего потребления и будет идти на экспорт.

К развитию биотоплива в России можно относиться по-разному, однако мировой вектор энергетики говорит о том, эпоха нефти  и легких денег ее экспортеров  близится к завершению. Может ли Россия в перспективе поменять свой экспортный портфель: вместо нефти  экспортировать биоэтанол? Теоретически да, но это путь также бесперспективен, как и экспорт нефти.

Увеличивающийся российский экспорт нефти создает  искусственный дефицит сырья  для НПЗ внутри страны. Вследствие этого растут внутренние цены на бензин. Аналогичная ситуация имеет место  с зерном, являющимся сырьем для  производства биотоплива. Например, в 2007 году объемы российского экспорта зерна в государства, производящие биотопливо, вызвали его искусственный дефицит внутри страны и спровоцировали рост цен на хлебобулочные изделия. Необходимо отметить, что пока потребительский негатив от роста цен амортизируется насыщенностью экономики экспортными деньгами, приток которых может в ближайшем будущем существенно уменьшиться.

Тем не менее, это не означает, что Россия должна пройти мимо биотоплива – страна должна научиться его производить, использовать, продавать и зарабатывать. Это  означает, что акценты энергетической и инновационной политики должны быть гибкими, а не фундаментально закрепившимися на отживающих себя направлениях. Это означает, что с развитием биотоплива необходимо на его потребление переориентировать национальную экономику.

 

Глава 4 Выбор проекта

Бензиновый двигатель  внутреннего сгорания (ДВС) со сверхвысокой (до 25) степенью сжатия и давлением сжатия до 40 кг/см².

Автор изобретения  и руководитель проекта

Изобретатель Ибадуллаев Гаджикадир Алиярович

           367000, Россия, Республика Дагестан, г.Махачкала, ул.Гагарина 56, кв.55

           тел. 8-928-599-22-15, (8-872-2) 67-25-23, 90-58-95

Основная идея и характеристики

Автором разработан четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего  сгорания (ДВС) со сверхвысокой (до 25) степенью сжатия и давлением сжатия до 40 кг/см², с электронным блоком управления, внешним смесеобразованием, впрыском топлива.

Изготовленные на базе восьмиклапанного, четырехцилиндрового двигателя ВАЗ-2111 несколько экземпляров двигателей объемом 1,6 литра со степенями сжатия от 20,5 до 22, давлением сжатия от 28,5 до 32 кг/см² продемонстрировали возможность получения мощности до 180 л/с (вместо 75 л/с), достичь существенного уменьшения расхода топлива. В режиме, соответствующем движению со скоростью 90 км/час, удельный расход топлива составил 196 г/кВт/час или 2,7 литра на 100 км пути против 440 г/кВт/час или 6 литров у серийного аналога.

Область применения - автомобильная  техника, технические области, где  используются бензиновые двигатели  внутреннего сгорания.

Изобретение запатентовано, патенты №2260137-№2250140, 2206775, 2144992.

Описание проекта

Конструктивно данный двигатель  отличается от традиционных бензиновых двигателей внутреннего сгорания незначительно. Действующие образцы двигателя  изготовлены путем внесения отдельных  изменений в механизмы, узлы и  детали двигателя ВАЗ-2111, то есть для  серийного производства не требуются  особые материалы и технологии. При этом произойдет существенное снижение стоимости двигателя за счет уменьшения литрового объема. Одновременно достигается снижение массы двигателя за счет увеличения удельной мощности, увеличение ресурса двигателя за счет уменьшения термических нагрузок на узлы и механизмы двигателя, уменьшение вредных выбросов в атмосферу за счет снижения потребления топлива и повышения чистоты реакций окисления.