Alcoolul metilic ar putea deveni un tip de combustibil mai ecologic. Există deja precedente în acest domeniu.

Deci, la începutul anilor '90. a fost efectuat un experiment la Stockholm pentru a testa acest tip de combustibil în transportul public. Costul principal al metanolului este mai mic decât cel al benzinei și necesită o reajustare minimă a motoarelor pe benzină (este produs printr-o metodă catalitică din gazul natural). Acest tip de combustibil ar putea fi considerat din punct de vedere economic ca fiind foarte promițător. Efectul ecologic al aplicării sale trebuie clarificat, deși în timpul experimentului de la Stockholm, a fost observată o scădere a emisiilor brute de substanțe nocive de aproape 5 ori.

Un obstacol semnificativ în calea utilizării pe scară largă a metanolului în Rusia este higroscopicitatea ridicată a metanolului și dificultățile de pornire a motorului în sezonul rece. Criticii metanolului susțin că transformarea gazului natural în metanol eliberează aceeași cantitate de dioxid de carbon ca și arderea benzinei.

Tehnologia sistemelor de propulsie auto cu metanol este bine cunoscută și dovedită. Primul combustibil cu metanol răspândit este benzina M85 (un amestec de 85% metanol și 15% benzină). Metanolul pur este problematic la pornirea motorului la rece, astfel încât se adaugă 15% benzină pentru a crește volatilitatea combustibilului și ușurința pornirii. Combustibilul M-85 are un număr octanic de 100 (pentru benzină - 87-95). Calitatea octanică mai ridicată asigură o combustie mai lină la un raport de compresie mai mare decât la motoarele cu carburator (baze de batere). Raportul de compresie mai mare are ca rezultat un design eficient al motorului, în care consumul de energie poate fi optimizat. Nu este o coincidență faptul că, de mai mulți ani, metanolul pur cu un număr octanic -PO a fost utilizat în mașinile de curse. Metanolul oferă, de asemenea, o turație frontală mai mare decât benzina, ceea ce crește rpm și îmbunătățește eficiența motorului.

În plus, având o temperatură de evaporare mai mare, metanolul permite motorului să se răcească mai repede, astfel încât un radiator convențional răcit cu lichid poate fi înlocuit cu un radiator răcit cu aer, ceea ce economisește greutate.

Aditivii care conțin oxigen la benzină pot fi considerați ca o verigă intermediară în soluționarea problemei înlocuirii combustibilului. Deși reduc într-o oarecare măsură puterea calorică a combustibilului, acest lucru este compensat de o creștere a numărului octanic și de o scădere a emisiilor de substanțe nocive în mediu. Acești aditivi includ metanol (alcool metilic CH3OH) și metil terț-butil eter (MTBE - CH3OS (CH3) 3). Datorită introducerii aditivilor oxigenați în Statele Unite, vânzările de benzină cu plumb au scăzut de la 45% în 1983 la 5% în 1990.

În orice mașină modernă, puteți utiliza un amestec de 90% benzină și 10% alcool metilic fără modificări - așa-numitul gasohol, care nu este inferior benzinei cu plumb de înaltă calitate, cu emisii mai mici de poluanți.

Etanol. Combustibilul obținut prin fermentarea diferitelor culturi. Datorită costului și avantajelor relativ ridicate ale altor combustibili alternativi, este puțin probabil ca etanolul să fie utilizat pe scară largă în viitor.

La fel ca metanolul, etanolul are un număr mare de octan și poate fi utilizat pentru a îmbunătăți performanța motorului.
În ultimii 10 ani, etanolul a fost utilizat pe scară largă în Statele Unite și este utilizat ca aditiv pe benzină cu 10%. Brazilia folosește etanol produs din trestie de zahăr. Este cunoscut sub numele de B-100 și are nevoie de adaosuri de benzină atunci când este utilizat în climă mai rece decât Brazilia.

În viitor, etanolul va fi produs probabil din apă dacă tehnologia este accesibilă.

Metanolul ca combustibil în motoarele cu ardere internă (ICE)

Spre deosebire de benzină, care este un amestec complex de diverse hidrocarburi care conțin unii aditivi, metanolul este un compus chimic simplu. În ceea ce privește conținutul de energie, este de două ori mai scăzut decât benzina. Aceasta înseamnă că 2 litri de metanol conțin aceeași cantitate de energie ca 1 litru de benzină. Cu toate acestea, deși metanolul conține mai puțină energie decât benzina, numărul său octanic (100) este mai mare decât cel al benzinei. Acest număr este media evaluărilor octanice de cercetare (107) și motor (92). Aceasta înseamnă că amestecul combustibil poate fi comprimat la un volum mai mic înainte de aprindere. Acest lucru permite motorului să funcționeze la un raport de compresie mai mare (10-11) / 1 [comparativ cu (8-9) / 1 pentru un motor pe benzină] și astfel îmbunătățește eficiența în comparație cu un motor pe benzină. Eficiența este, de asemenea, crescută prin creșterea „vitezei de propagare a flăcării”, care permite arderea mai rapidă și mai completă a combustibilului din cilindri. Pe baza acestor factori, se poate explica de ce pentru un motor de aceeași putere nu este necesar să se ia de două ori mai mult metanol decât benzina, deși în ceea ce privește densitatea energetică, metanolul este de două ori mai rău decât benzina. Această regulă este respectată chiar și pentru acele motoare care nu au fost special concepute pentru combustibilul cu metanol, dar sunt motoare pe benzină ușor modificate. Cu toate acestea, motoarele concepute pentru combustibilul cu metanol oferă economii mai mari de combustibil. Căldura latentă de vaporizare a metanolului este de aproximativ 3,7 ori mai mare decât cea a benzinei, prin urmare, atunci când trece dintr-un lichid în stare gazoasă, metanolul absoarbe mult mai multă căldură. Acest lucru facilitează îndepărtarea căldurii de la motor și face posibilă utilizarea răcitoarelor de aer pentru răcire în loc de sistemele cu cămăși de apă mai grele.

Se poate aștepta ca în viitor, mașinile proiectate să funcționeze pe metanol, echipate cu un bloc de cilindri mai mic și mai ușor, să devină un înlocuitor echivalent pentru mașinile cu motoare pe benzină. Vor avea cerințe de răcire mai moi, accelerare mai bună și autonomie mai bună. În plus, vehiculele cu metanol au emisii reduse de poluanți în aer, cum ar fi hidrocarburi, NO x, SO 2 și particule.

Unele probleme, care decurg în principal din particularitățile proprietăților chimice și fizice ale metanolului, încă așteaptă soluția. Metanolul, la fel ca etanolul, este miscibil cu apa în orice raport. Are un moment dipol mare, precum și o constantă dielectrică ridicată și, prin urmare, este un bun solvent pentru compușii cu legături ionice, cum ar fi acizii, bazele, sărurile (toate acestea exacerbând problemele de coroziune) și unele materiale plastice. Pe de altă parte, trebuie avut în vedere faptul că benzina, așa cum am menționat deja, este un amestec complex de hidrocarburi, dintre care cele mai multe se caracterizează printr-un moment dipol scăzut, constantă dielectrică scăzută și incapacitatea de a se amesteca cu apa. Prin urmare, benzina este un bun solvent pentru compușii nepolari care formează legături covalente.

Este sigur să spunem că, din cauza diferențelor dintre proprietățile chimice ale benzinei și metanolului, unele materiale utilizate pentru umplerea și depozitarea benzinei, pentru fabricarea dispozitivelor și elementelor de conectare, se vor dovedi adesea inadecvate pentru lucrul cu metanol. De exemplu, metanolul poate coroda anumite metale, inclusiv aluminiu, zinc și magneziu, deși nu are niciun efect asupra oțelului sau fontei. Metanolul poate reacționa, de asemenea, cu unele materiale plastice, anvelope și garnituri, determinându-le să se înmoaie, să se umfle sau să devină fragile și să se degradeze, ducând în cele din urmă la scurgeri sau defecțiuni. Prin urmare, sistemele proiectate să utilizeze numai metanol ar trebui să fie diferite de sistemele proiectate să utilizeze benzină, deși este puțin probabil ca diferența de preț să fie vizibilă. Există deja unele tipuri de uleiuri și lubrifianți de motor care sunt compatibile cu metanolul, dar dezvoltarea acestor materiale trebuie să continue.

În cazul metanolului pur, pot apărea probleme la pornirea la rece deoarece astfel de combustibili nu conțin compuși volatili (butan, izobutan, propan) care se găsesc în benzină și care furnizează vapori inflamabili motorului chiar și în cele mai reci condiții. Această problemă este rezolvată cel mai adesea prin adăugarea de componente mai volatile la metanol. De exemplu, la vehiculele cu sistem de alimentare flexibil, se utilizează un amestec de M85, care conține 15% benzină. Conținutul de vapori din acesta este suficient pentru a porni motorul chiar și în cele mai reci climat. O altă opțiune prevede crearea unui dispozitiv suplimentar pentru vaporizarea sau pulverizarea metanolului în picături mici, care sunt mai ușor de aprins. Problemele tehnice apar întotdeauna la dezvoltarea oricărei noi tehnologii. Cu toate acestea, dificultățile tehnice care stau în calea introducerii metanolului ca componentă a amestecurilor de combustibili sau ca înlocuitor al benzinei în vehiculele cu motoare cu ardere internă se numără printre problemele destul de ușor de rezolvat și, în plus, s-au găsit deja soluții pentru majoritatea Probleme.

Când se utilizează metanolul ca combustibil, trebuie remarcat faptul că conținutul de energie volumetrică și de masă (căldura de ardere) a metanolului (căldura specifică de ardere = 22,7 MJ / kg) este cu 40-50% mai mic decât cel al benzinei, dar la în același timp, puterea de căldură a amestecurilor alcool-aer și benzină combustibil-aer în timpul arderii lor în motor, diferă ușor datorită faptului că valoarea ridicată a căldurii de vaporizare a metanolului îmbunătățește umplerea cilindrilor motorului și reduce densitatea căldurii, ceea ce duce la creșterea completitudinii arderii amestecului alcool-aer. Drept urmare, puterea motorului crește cu 7-9%, iar cuplul cu 10-15%. Motoarele de curse care funcționează pe metanol cu ​​o cotă octanică mai mare decât benzina au un raport de compresie mai mare de 15: 1 [ sursa nespecificată 380 de zile], în timp ce într-un ICE convențional cu aprindere prin scânteie, raportul de compresie pentru benzina fără plumb este de obicei mai mic de 11,5: 1. Metanolul poate fi utilizat atât în ​​motoarele clasice cu ardere internă, cât și în celulele speciale de combustibil pentru a genera electricitate.

În mod separat, trebuie remarcată o creștere a eficienței indicatorului atunci când un ICE clasic funcționează cu metanol în comparație cu funcționarea sa pe benzină. O astfel de creștere este cauzată de o scădere a pierderilor de căldură și poate ajunge la câteva procente

dezavantaje

Etanol gravat aluminiu. Problematica este utilizarea carburatoarelor din aluminiu și a sistemelor de injecție a combustibilului pentru motoarele cu ardere internă. Acest lucru se aplică în principal metanolului brut, care conține cantități semnificative de acid formic și impurități de formaldehidă. Apa care conține metanol pur din punct de vedere tehnic începe să reacționeze cu aluminiu la temperaturi peste 50 ° C, dar nu reacționează deloc cu oțelul carbon obișnuit.

Hidrofilitate. Metanolul atrage apă, ceea ce determină stratificarea amestecurilor de combustibil benzină-metanol.

Metanolul, la fel ca etanolul, crește permeabilitatea la vapori de plastic a unor materiale plastice (de exemplu, HDPE). Această caracteristică a metanolului crește riscul unei creșteri a emisiilor de substanțe organice volatile, ceea ce poate duce la o scădere a concentrației zonei și la o creștere a radiației solare.

Volatilitate redusă pe vreme rece: motoarele care funcționează pe metanol pur pot avea probleme la pornirea la temperaturi sub + 10 ° C și au consum crescut de combustibil înainte de a atinge temperatura de funcționare. Cu toate acestea, această problemă poate fi ușor rezolvată prin adăugarea de 10-25% benzină la metanol.

Nivelul scăzut de impurități ale metanolului poate fi utilizat în combustibilii existenți ai vehiculelor cu utilizarea unor inhibitori de coroziune corespunzători. T. n. Directiva europeană privind calitatea combustibilului permite utilizarea a până la 3% metanol cu ​​o cantitate egală de aditivi în benzina vândută în Europa. China folosește astăzi peste 1.000 de milioane de galoane de metanol pe an ca combustibil pentru vehicule în amestecurile de nivel scăzut utilizate în vehiculele existente, precum și amestecuri de nivel înalt în vehiculele proiectate să utilizeze metanolul ca combustibil.

În plus față de utilizarea metanolului ca alternativă la benzină, există o tehnologie de utilizare a metanolului pentru a crea o suspensie de cărbune pe baza sa, care în SUA este denumită comercial „metacol”. Acest combustibil este oferit ca o alternativă la păcura grea, care este utilizată pe scară largă pentru încălzirea clădirilor (păcură). O astfel de suspensie, spre deosebire de combustibilul apă-carbon, nu necesită cazane speciale și are un consum mai mare de energie. Din punct de vedere al mediului, astfel de combustibili au o amprentă de carbon mai mică decât combustibilii sintetici tradiționali derivați din cărbune care utilizează procese în care o parte din cărbune este arsă în timpul producției de combustibili lichizi.

Sinteza metanolului din gaze naturale este unul dintre cele mai eficiente și mai ecologice procese tehnologice existente. Instalațiile moderne pentru transformarea gazului natural în metanol pot funcționa cu eficiență termică mai mare de 71% și sunt aproape autosuficiente. Sunt atât de curate încât un furnizor al procesului susține că majoritatea emisiilor în aer sunt generate de camioanele de transport pe benzină și motorină și camionete care deservesc fabrica, mai degrabă decât fabrica în sine.

În plus, plantele de metanol configurate corespunzător pot oferi beneficii reale prin consumul de dioxid de carbon din alte surse, ceea ce ar trebui să crească în mod rezonabil acceptabilitatea lor pentru ecologiști.

Metanolul este al doilea intermediar chimic cel mai important după etan / etilenă. Importanța sa a crescut în ultimii ani datorită modificărilor de configurație a rafinăriilor, deoarece țițeiul din întreaga lume devine treptat, dar inevitabil, mai greu. Metanolul este foarte important ca materie primă chimică, dar utilizarea acestuia ca combustibil pentru motoare este mai promițătoare.

În acest articol, vom risipi două mituri despre metanolul ca combustibil al vehiculului: 1) că metanolul este mai toxic decât alți combustibili pentru motoare și 2) că energia specifică mai mică a metanolului este o problemă serioasă.

Sănătate, siguranță și mediu - beneficiile metanolului

Unii experți au identificat metanolul ca fiind o neurotoxină, deși etanolul este, de asemenea, o neurotoxină binecunoscută, la fel ca unele dintre substanțele găsite în mod obișnuit în benzină. Mulți vor fi surprinși să afle că atât etanolul, cât și benzina sunt de obicei fatale la doze mai mici decât metanolul. În plus, metanolul tinde să depășească toate celelalte aspecte ale sănătății, siguranței și protecției mediului. În apele subterane, are un timp de înjumătățire de 1-7 zile, care este de 10-100 de ori mai mic decât cel al unor substanțe conținute în benzină.

Combustibilul cu metanol a fost adoptat pentru pista de curse, în principal din motive de siguranță; performanța lor superioară a fost doar un bonus suplimentar. Metanolul arde de cinci ori mai lent decât benzina și este mult mai ușor de stins. EPA estimează că utilizarea metanolului va avea ca rezultat o reducere cu 95% a numărului de decese cauzate de incendiile vehiculelor.

Vehiculele cu metanol la temperatură mai scăzută emit puțin mai puțin dioxid de carbon, semnificativ mai puține hidrocarburi și mult mai puțin NOx decât omologii lor pe benzină. Acest lucru este deosebit de atractiv, deoarece NOx este cel mai strict criteriu pentru reducerea poluării. Combustibilul cu metanol ar putea elimina sistemele voluminoase de reducere catalitică selectivă care consumă uree, care se găsesc în prezent în majoritatea motoarelor diesel.

Energie specifică

O altă ficțiune obișnuită este că energia specifică mai mică a metanolului îi conferă un statut mai scăzut în rândul potențialilor combustibili pentru motoare. Cu o optimizare adecvată a sistemului, unii combustibili, în special metanolul, pot fi transformați în energie mecanică cu o eficiență mult mai mare decât alții.

Chiar și acele vehicule care sunt proiectate să fie vehicule pe benzină sau multi-combustibil ar trebui să poată profita de numărul mare octanic de metanol în parte și să obțină mai multe câștiguri de kilometraj decât este anticipat doar de intensitatea energetică. Un cetățean și-a transformat mașina în combustibil 100% metanol ajustând software-ul de gestionare a motorului și înlocuindu-l cu o garnitură de combustibil de 41 de centi. Puterea acestei mașini a crescut cu 10%, iar economia de combustibil în dolari pe milă a crescut cu 40% comparativ cu benzina. Vehiculele cu destinație specială (adică combustibilii necombustibili sau combustibili convenționali convertiți) ar trebui să funcționeze mult mai bine.

Unii camioane își adaptează vehiculele cu sisteme de injecție metanol / apă în motoare diesel altfel nemodificate, obținând economii semnificative de 20 până la 30% față de motorină! Aceasta este o cantitate semnificativă pentru mașinile care consumă aproximativ 20.000 de litri de combustibil pe an. Puterea măsurată este mărită cu până la 75% și cuplul cu 65%: numere cu adevărat uluitoare.

Vehiculele specializate pe bază de metanol pot funcționa cu 25-30% mai eficient decât motoarele tradiționale pe benzină și cu aproximativ aceeași eficiență ca și motoarele diesel. Prețurile actuale ale metanolului, luând în considerare paritatea nivelurilor de energie, sunt echivalente cu 2,60 dolari / galon de benzină angro. Dar dacă metanolul este cu 25% mai eficient decât benzina, prețul cu ridicata corespunzător pentru metanol în echivalent benzină este de 2,09 USD. La momentul redactării acestui articol, prețul cu ridicata al benzinei este de 3,10 USD. Dar cum se compară metanolul cu combustibilii competitivi?

Metanol versus gaz natural lichefiat (GNL)

GNL poate propulsa fără îndoială vehiculele. Cu toate acestea, în cazul autoturismelor de consum la prețul unei greutăți mai mari, autonomie mai mică, timpi de alimentare mai lungi, precum și sarcini utile mai mici, costuri semnificativ mai mari ale vehiculelor și prelucrări majore și investiții necesare pentru infrastructura de realimentare. Trecerea mașinilor la GNL este de aproape 30-40 de ori mai scumpă decât metanolul. Singura mașină de pasageri disponibilă comercial, alimentată cu GNC, Honda Civic GX, se vinde cu 7.500 dolari mai mult decât o mașină Civic cu benzină, echipată în mod similar. Stațiile de alimentare cu GNL costă aproximativ dublul prețului stațiilor de alimentare cu lichid.

Metanol versus etanol

Etanolul este comparabil cu metanolul în ceea ce privește performanța de transport a consumatorilor, dar nu există un proces dovedit pentru conversia gazului în etanol comparabil ca eficiență cu transformarea gazului în metanol. Atât entuziasmul public, cât și subvențiile guvernamentale pentru etanolul pe bază de porumb scad.

Celanese a anunțat o tehnologie care promite o eficiență gaz-etanol comparabilă cu tehnologiile existente gaz-metanol. Dar rămâne netestat la scară comercială ca tehnologie proprietară. Între timp, tehnologia gaz-metanol extrem de eficientă este disponibilă de la mai mulți furnizori și a fost validată comercial de mulți ani.

Metanol comparativ cu combustibilii convenționali pentru motoare

Rămâne întrebarea dacă metanolul poate concura cu benzina tradițională și motorina. În mediul actual, răspunsul este un da necondiționat. Interesul modern pentru metanol a început în 1976 ca înlocuitor al plumbului ca rapel octanic. Un rezultat este programul California M85 cu metanol pentru vehicule (85% metanol, 15% aditiv, de obicei benzină) care a funcționat din 1982 până în 2005. Inițial, acestea erau vehicule specializate bazate pe metanol (nu multi-combustibil), acoperind întreaga gamă de la mașini la microbuze și autobuze.

Întreținerea și înregistrarea atentă au fost efectuate atât pentru vehiculele cu metanol, cât și pentru grupul de control al benzinei. Kilometrajul metanolului a fost mai mic, dar performanța emisiilor vehiculelor cu metanol a fost aceeași sau mai bună.

S-a constatat că emisiile de metanol sunt mai puțin favorabile în ceea ce privește formarea de ozon. Accelerația vehiculelor cu metanol de la 0 la 100 km / h a fost cu aproape o secundă mai rapidă decât vehiculele pe benzină, ceea ce a reprezentat o îmbunătățire semnificativă.

Programul a fost întrerupt în 2005. Unii citează sfârșitul programului din California ca dovadă că metanolul nu este un combustibil pentru vehicule, dar, de fapt, proprietarii de vehicule au fost mulțumiți de performanța vehiculelor lor. Obiecția lor principală a fost lipsa stațiilor de alimentare - doar 100 au fost instalate în toată țara, drept urmare, în 1992, programul a trecut la vehicule pe bază de combustibil M85. Fără îndoială, a fost dificil să se susțină programul într-un moment în care prețurile petrolului erau în scădere sau scăzute. Poate că lipsa metanolului în natură, spre deosebire de etanolul pe bază de porumb, a fost factorul cel mai semnificativ. În 1989, APE a pus dezavantajul metanolului, renunțând la cerințele de emisie pentru etanol, dar nu și metanol. Nu există nicio justificare pentru această acțiune.

Din punct de vedere tehnic, până la 15% metanol poate fi utilizat în benzină fără modificări și până la 100% la un cost estimat la doar 210 USD pentru vehiculele noi multi-combustibil (deși, așa cum am menționat, același lucru se poate face la un cost mult mai mic ). Este posibil ca aceste costuri modeste să fie neglijabile în producția în masă a vehiculelor cu metanol. Deoarece metanolul este un lichid, ca și combustibilii folosiți în prezent, infrastructura de realimentare existentă poate fi convertită în metanol cu ​​modificări minore. Noile stații de alimentare cu metanol sunt probabil mai scumpe decât cele tradiționale.

Deși acest articol se concentrează asupra autoturismelor, în care metanolul predomină în mod clar asupra alternativelor și este cel puțin capabil să concureze cu combustibilii tradiționali, observăm propuneri de înlocuire a motoarelor diesel grele cu motoare cu combustie internă cu metanol aprinse prin scânteie. Evaluarea excepțional de ridicată a metanolului octanic ar putea avea motoare cu o putere echivalentă la jumătate din deplasarea celor mai frumoși diesel ai zilelor noastre, ducând la economii de greutate și la o eficiență îmbunătățită pe șosea, de la 4 la 9%.

SUA și China

Statele Unite cresc în prezent producția de metanol. De la creșterea prețurilor la gazele naturale din anii 2000, odinioară industria americană de metanol din clasa mondială importă acum aproximativ 80% din cererea internă. Dar acum, cu cele mai mici prețuri ale gazelor naturale în afara Orientului Mijlociu, Statele Unite vor deveni din nou principalul producător de metanol. Două fabrici au fost repornite, una mutată din Chile și un mare consumator de metanol a anunțat construirea unei noi fabrici.

Până în 2015, SUA vor fi aproape de a-și putea asigura propria cerere. Este posibil să se facă alte anunțuri despre noile uzine în lunile următoare, ceea ce ar putea determina SUA să producă din nou metanol pentru export.

În timp ce SUA se luptă cu etanolul pe bază de porumb, China înaintează într-un ritm rapid în producția de combustibil pentru metanol. Amestecurile de metanol sunt disponibile de la M5 la M100, M15 fiind cel mai popular. În 2007, existau 770 stații de alimentare cu metanol; cifrele actuale sunt probabil de multe ori mai mari decât acest număr. Creșterea este determinată de companiile mici și regionale - PetroChina și Sinopec manifestă un interes redus datorită capacității lor de rafinare excesive. Dar este posibil ca volumele reale să depășească cu mult cererea oficială de combustibili cu motor pentru metanol, întrucât economia combustibililor amestecați cu metanol este foarte atractivă. Este cunoscut faptul că piața liberă din China este vibrantă și sănătoasă. Este păcat că în SUA, metanolul este încolțit de dependența de etanol și de ridicarea de bariere în calea acestuia. În ciuda atitudinii destul de călduroase și poate chiar a opoziției companiilor mari locale, în China, cea mai rapidă piață în creștere a combustibililor auto din lume, au fost implementate standardele M15 și M85.

Alte beneficii. Viitor

Care este potențialul ca metanolul, derivat din gazele naturale, să dea o lovitură semnificativă importurilor americane de hidrocarburi lichide? Dând 17% din gazele naturale produse în prezent producției de metanol, puteți scăpa de 10% din importurile americane de lichide. Acest lucru ar necesita construirea a 43 de fabrici de metanol în valoare de aproximativ 53 miliarde USD. Bugetul investițiilor SUA în industria din aval pentru perioada 2005-2010 a fost de aproximativ 53 miliarde USD. Dar, spre deosebire de vehiculele bazate pe energie regenerabilă sau GNL, la prețurile actuale ale benzinei, metanolul și gazele naturale nu trebuie să solicite subvenții, iar plantele pot da roade în 3 până la 5 ani, continuând să genereze profituri excelente pe durata de viață estimată de 30 de ani. Și asta fără a lua în considerare toate costurile asociate cu producția de petrol în Orientul Mijlociu.

Combustibilii cu motor pentru metanol din gaz natural sunt prezentul nostru și pot exista și alte opțiuni în viitor. Metanolul este produs în principal din gaze naturale, dar poate fi produs și din biomasă - mult mai eficient decât etanolul. Emisiile echivalente de dioxid de carbon pentru producția de metanol din biomasă sunt estimate la o zecime din etanolul de porumb. Vehiculele cu celule de combustibil au ajuns recent să fie văzute ca salvatoare ale pieței combustibililor.

Este recunoscut pe scară largă că cea mai mare provocare pentru vehiculele cu pilă de combustibil este trecerea foarte complexă și dificilă la o infrastructură de alimentare cu hidrogen. Dar metanolul este o sursă excelentă de energie pentru pilele de combustibil, iar infrastructura pentru realimentarea acestora este mult mai ușor de organizat. Este posibil ca viitorul pilelor de combustibil să nu fie atât de departe, dar metanolul din gazele naturale există deja astăzi.

Criza globală a combustibilului, din cauza căreia au crescut prețurile la benzină și motorină, ne face din nou să ne gândim la alte surse de energie pentru vehicule. O alternativă bună la combustibilul tradițional este alcoolul. Pentru ce este bun un astfel de înlocuitor și ce se poate face pentru ca un motor de mașină să funcționeze pe el?

Alcoolul are o serie de avantaje față de combustibilul din petrol și doar costul ridicat, transferul scăzut de căldură, higroscopicitatea ridicată și conținutul ridicat de aldehidă împiedică utilizarea sa pe scară largă ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă. Iar avantajele alcoolului sunt următoarele.

Adaptare ICE

Există două moduri de a folosi alcoolul ca combustibil pentru motoarele auto - cu parțial (până la 20%) și cu înlocuirea completă a benzinei și motorinei. Proprietățile ridicate anti-lovire determină utilizarea predominantă a alcoolului în motoarele cu ardere internă cu aprindere forțată (scânteie). Un motor standard nu trebuie modificat pentru a funcționa cu un amestec de benzină / alcool.

La AvtoVAZ, benzina AI-95 cu un conținut de 10% etanol a fost testată pentru toxicitate, consum de combustibil și dinamica vehiculului fără a regla motorul. S-a constatat că adăugarea de 10% alcool la benzină duce la epuizarea amestecului aer-combustibil și agravează nesemnificativ calitățile de conducere ale mașinii în aproape toate modurile de conducere. La trecerea la AI-95E cu un conținut de etanol de 10%, este necesară o reajustare a carburatorului.

Conform rezultatelor testelor pe bancă ale AvtoVAZ, utilizarea benzinei AI-95E cu un conținut de alcool de 5% nu duce la o deteriorare a performanței vehiculului și nu necesită o modificare a reglajelor inițiale ale motorului.

Dar pentru a lucra pe alcool pur, este necesară o creștere a capacității rezervorului de combustibil și a raportului de compresie până la 12-14 unități. (pentru a exploata pe deplin rezistența la lovire a combustibilului) și reajustarea carburatorului sau reprogramarea ECU a motorului cu injecție. Amestecul combustibil trebuie să fie ușor îmbogățit: pentru arderea a 1 kg de alcool, sunt necesari 9 kg de aer, iar pentru arderea a 1 kg de benzină - 14,93 kg.

Presiunea scăzută a vaporilor saturați și căldura ridicată de vaporizare a alcoolului fac practic imposibilă pornirea motoarelor pe benzină chiar și la temperaturi ambientale sub + 10 ° C. Pentru a îmbunătăți calitățile de pornire, se adaugă 4 - 6% izopentan (C5H12) sau 6 - 8% dimetil eter (CH3-O-CH3 sau C2H6O), ceea ce asigură pornirea normală a motorului la temperaturi de la -25 ° C și peste . În același scop, motoarele cu alcool sunt echipate cu încălzitoare speciale de pornire. În cazul funcționării instabile a motorului sub sarcini crescute (datorită evaporării slabe a alcoolului), se aplică încălzirea suplimentară a amestecului de combustibil folosind, de exemplu, gaze de eșapament.

Motorina si alcoolul

Este mult mai dificil să adaptați un motor diesel pentru arderea alcoolului în cilindrii săi. Universitatea Tehnică din Viena a efectuat studii experimentale pe un motor diesel cu 4 cilindri pentru tractoare de la Steyr.

Datorită numărului scăzut de etanol cetanic, motorul a fost echipat suplimentar cu un sistem electronic de aprindere, iar chiulasa a fost reproiectată pentru a găzdui bujiile. În plus, forma geometrică a camerei de ardere din coroana pistonului a fost schimbată, au fost instalate o nouă pompă de combustibil de înaltă presiune, injectoare și o pompă de combustibil de înaltă performanță. Cercetările au arătat că motorina funcționează pe etanol și este practic fără fum. În comparație cu funcționarea cu motorină, emisiile de NOx sunt reduse ca urmare a temperaturilor mai scăzute din cauza căldurii crescute de vaporizare a etanolului. Emisiile de CO sunt aceleași ca la un motor cu combustie internă pe benzină, emisiile de CH sunt relativ mari, dar pot fi reduse drastic prin utilizarea unui convertor simplu oxidant. La trecerea la motorină, consumul de fum și combustibil al motorului diesel convertit este mult mai mare decât inițial. Consumul volumic de etanol este de aproape 2 ori mai mare decât cel al motorinei, ceea ce este o consecință a căldurii sale mai mici de ardere, iar consumul specific redus este doar puțin mai mare.

Motorul poate fi modernizat nu numai de producătorii de automobile, ci și de firmele specializate. De exemplu, în Statele Unite, motoarele pe benzină și diesel sunt reechipate pentru a funcționa cu combustibili alternativi de către motoarele și transmisiile Jasper. Motoarele sunt reproiectate de la 8 cilindri în formă de V la 6 și 4 cilindri în linie. După conversie, motoarele pot funcționa cu metanol, etanol, gaze naturale comprimate și lichefiate.

Pregătit de Yuri Gerasimchuk
Fotografie de Sergey Kuzmich

Dacă găsiți o eroare, selectați o bucată de text și apăsați Ctrl + Enter.