5. A fi în natură
6. Asistență medicală
7.
Când se utilizează metanol ca combustibil, trebuie remarcat faptul că conținutul de energie volumetric și de masă al metanolului este cu 40-50% mai mic decât cel al benzinei, cu toate acestea, puterea termică a amestecurilor de aer-alcool și benzină-aer în timpul arderii lor în motorul diferă ușor datorită faptului că valoarea ridicată a căldurii de vaporizare a metanolului îmbunătățește umplerea cilindrilor motorului și reduce densitatea termică a acestuia, ceea ce duce la o creștere a completității arderii amestecului alcool-aer. Ca urmare, creșterea puterii motorului crește cu 10-15%. Motoarele de mașini de curse care funcționează cu metanol cu o valoare octanică mai mare decât benzina au rate de compresie de peste 15: 1, în timp ce ICE-urile convenționale cu aprindere prin scânteie au de obicei un raport de compresie de 11,5: 1 pentru benzina fără plumb. metanol poate fi folosit atât în motoarele clasice cu ardere internă, cât și în celulele de combustie speciale pentru generarea de energie electrică.
Dezavantaje:
- metanol gravează aluminiul. Problema este utilizarea carburatoarelor din aluminiu și a sistemelor de injecție pentru alimentarea cu combustibil a motorului cu ardere internă.
- hidrofilitate. metanol atrage apă, ceea ce provoacă înfundarea sistemelor de alimentare cu combustibil sub formă de depozite toxice asemănătoare jeleului.
- metanol La fel ca etanolul, crește capacitatea de transmitere a vaporilor de plastic a unor materiale plastice. Această caracteristică a metanolului crește riscul de creștere a emisiilor de COV, ceea ce poate duce la o scădere a concentrației de ozon și la o creștere a radiației solare.
- volatilitate redusă pe vreme rece: motoarele cu metanol pot avea probleme la pornire și pot consuma mai mult combustibil înainte de a atinge temperatura de funcționare.
Nivelul scăzut de impurități de metanol poate fi utilizat în carburanții de vehicule existenți folosind inhibitori de coroziune corespunzători. T. n. Directiva europeană privind calitatea combustibilului permite utilizarea de până la 3% metanol cu o cantitate egală de aditivi în benzina vândută în Europa. China folosește astăzi peste 1000 de milioane de galoane de metanol pe an ca combustibil pentru vehicule în amestecuri de nivel scăzut utilizate în vehiculele existente, precum și amestecuri de nivel înalt în vehiculele concepute pentru a utiliza metanol ca combustibil. Pe lângă utilizarea metanolului ca alternativă la benzină, există o tehnologie de utilizare a metanolului pentru a crea o suspensie de cărbune pe baza acestuia, care în SUA are denumirea comercială „metacol”. Acest combustibil este oferit ca alternativă la păcură, care este utilizat pe scară largă pentru încălzirea clădirilor. 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 ars 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 de transformare a gazelor naturale în metanol pot funcționa cu eficiențe termice de peste 71% și sunt aproape autosuficiente. Sunt atât de curate încât un furnizor al procesului susține că majoritatea emisiilor în aer sunt generate de camioanele și furgonetele de transport cu benzină și motorină care deservesc instalația, mai degrabă decât de fabrica în sine.
În plus, instalațiile 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 ecologisti.
Metanolul este al doilea cel mai important intermediar chimic după etan/etilenă. Importanța sa a crescut în ultimii ani datorită modificărilor configurației rafinăriilor, deoarece țițeiul din întreaga lume devine treptat, dar inevitabil, mai greu. Metanolul este foarte important ca materie primă chimică, dar utilizarea sa ca combustibil pentru motor este mai promițătoare.
În acest articol, vom risipi două mituri despre metanol ca combustibil pentru vehicule: 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 neurotoxină, deși etanolul este, de asemenea, o neurotoxină binecunoscută, la fel ca unele dintre substanțele care se găsesc 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 de benzină.
Combustibilul 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 duce la o reducere cu 95% a numărului de decese din incendiile vehiculelor.
Vehiculele cu metanol cu temperaturi mai scăzute emit puțin mai puțin dioxid de carbon, semnificativ mai puține hidrocarburi și mult mai puține 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, consumatoare de uree, care se găsesc în prezent în majoritatea motoarelor diesel.
Energie specifică
O altă ficțiune comună este că energia specifică mai scăzută a metanolului îi conferă un statut mai scăzut în rândul combustibililor potențiali. Cu o optimizare adecvată a sistemului, unii combustibili, în special metanolul, pot fi convertiți în energie mecanică cu o eficiență mult mai mare decât alții.
Chiar și acele vehicule care sunt proiectate ca vehicule pe benzină sau multi-combustibil trebuie să fie capabile să profite parțial de numărul octanic ridicat al metanolului și să obțină câștiguri de kilometraj mai mult decât se anticipează doar intensitatea energetică. Un cetățean și-a transformat mașina în metanol 100% modificând software-ul de management al motorului și înlocuindu-l cu un sigiliu de 41 de cenți. Puterea acestei mașini a crescut cu 10%, iar economia de combustibil în dolari pe milă a crescut cu 40% față de benzină. Vehiculele montate (adică nu sunt combustibili multicombustibili sau combustibili convenționali convertiți) ar trebui să funcționeze mult mai bine.
Unii camionieri își modernizează vehiculele cu sisteme de injecție cu 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 folosesc aproximativ 20.000 de galoane de combustibil pe an. Puterea măsurată este crescută cu până la 75%, iar cuplul cu 65%: cifre 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, ținând cont de paritatea nivelurilor de energie, sunt echivalente cu 2,60 USD / 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 scrierii acestui articol, prețul cu ridicata pentru benzină este de 3,10 USD. Dar cum se compară metanolul cu combustibilii concurenți?
Metanol versus gaz natural lichefiat (GNL)
GNC poate propulsa, fără îndoială, vehiculele. Cu toate acestea, în cazul mașinilor de pasageri de consum, la prețul unei greutăți mai mari, autonomie mai redusă, timpi de realimentare mai lungi, precum și sarcini utile mai mici, costuri semnificativ mai mari ale vehiculelor și reparații 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 alimentată cu GNC disponibilă comercial, Honda Civic GX, se vinde cu 7.500 de dolari mai mult decât o mașină Civic alimentată cu benzină. Stațiile de alimentare cu GNL costă aproximativ dublu prețul stațiilor de alimentare cu lichid.
Metanol versus etanol
Etanolul este comparabil cu metanolul în ceea ce privește performanța de transport pentru consumatori, dar nu există un proces dovedit de transformare a gazului în etanol comparabil ca eficiență cu transformarea gazului în metanol. Atât entuziasmul public, cât și subvențiile guvernamentale pentru etanol pe bază de porumb sunt în scădere.
Celanese a anunțat o tehnologie care promite o eficiență de gaz la etanol comparabilă cu tehnologiile existente de gaz la metanol. Dar rămâne netestat la scară comercială ca tehnologie proprietară. Între timp, tehnologia extrem de eficientă de transformare a gazului în metanol este disponibilă de la mai mulți furnizori și a fost validată comercial de mulți ani.
Metanol față de combustibilii convenționali
Rămâne întrebarea dacă metanolul poate concura cu benzina și motorina tradiționale. În mediul actual, răspunsul este un da necondiționat. Interesul modern pentru metanol a început în 1976 ca înlocuitor al plumbului ca amplificator octanic. Un rezultat este programul California M85 pentru vehicule cu metanol (85% metanol, 15% aditiv, de obicei benzină) care a derulat din 1982 până în 2005. Inițial, acestea erau vehicule specializate pe bază de metanol (nu multicombustibil), acoperind întreaga gamă de la mașini până la dube și autobuze.
Întreținerea și înregistrarea atentă au fost efectuate atât pentru vehiculele cu metanol, cât și pentru grupul de control pentru vehiculele pe benzină. Kilometrajul cu metanol a fost mai mic, dar performanța de emisie a vehiculelor cu metanol a fost aceeași sau mai bună.
S-au constatat că emisiile de metanol sunt mai puțin favorabile în ceea ce privește formarea ozonului. Accelerația vehiculelor cu metanol de la 0 la 100 km/h a fost cu aproape o secundă mai rapidă decât a vehiculelor 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. Principala lor obiecție a fost lipsa stațiilor de alimentare - în toată țara au fost instalate doar 100. Drept urmare, în 1992, programul a trecut la vehicule pe bază de combustibil M85. Fără îndoială, a fost dificil de susținut programul într-un moment în care prețurile petrolului erau în scădere sau scăzute. Poate că lipsa metanolului în sălbăticie, spre deosebire de etanol pe bază de porumb, a fost cel mai semnificativ factor. În 1989, EPA a pus metanolul într-un dezavantaj prin scăderea cerințelor de emisie pentru etanol, dar nu pentru metanol. Nu există nicio justificare pentru această acțiune.
Din punct de vedere tehnic, până la 15% metanol poate fi folosit în benzină fără nicio modificare și până la 100% la un cost estimat de doar 210 USD pentru vehicule noi cu mai multe combustibili (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 de masă a vehiculelor cu metanol. Deoarece metanolul este un lichid, ca și combustibilii utilizați în prezent, infrastructura de realimentare existentă poate fi transformată în metanol cu modificări minore. Noile stații de alimentare cu metanol sunt probabil să fie doar cu o fracțiune mai scumpe decât cele tradiționale.
Deși acest articol se concentrează pe mașinile de pasageri, unde metanolul predomină în mod clar față de alternative și este cel puțin capabil să concureze cu carburanții convenționali, notăm propuneri de înlocuire a motoarelor diesel grele cu motoare cu combustie internă cu metanol cu aprindere prin scânteie. Nivelul octanic excepțional de ridicat al metanolului ar putea avea motoare echivalente cu jumătate din cilindreea mașinilor diesel de astăzi, rezultând o economie de greutate și o eficiență îmbunătățită pe drum de 4 până la 9%.
SUA și China
Statele Unite ale Americii cresc în prezent producția de metanol. De la creșterea prețurilor la gaze naturale în anii 2000, industria metanolului din SUA, cândva de clasă mondială, importă acum aproximativ 80% din cererea internă. Dar acum, cu cele mai mici prețuri la gaze naturale din afara Orientului Mijlociu, Statele Unite vor deveni din nou principalul producător de metanol. Două fabrici au fost repornite, una mutată din Chile, iar un mare consumator de metanol a anunțat construirea unei noi fabrici.
Până în 2015, SUA vor fi aproape de a-și asigura propria cerere. Alte anunţuri despre noi fabrici sunt probabil făcute 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 avansează într-un ritm rapid în producția de combustibil metanol. Amestecurile de metanol sunt disponibile de la M5 la M100, M15 fiind cel mai popular. În 2007, existau 770 de stații de alimentare cu metanol; cifrele actuale sunt probabil să fie de mai multe ori acest număr. Creșterea este condusă de companiile mici și regionale - PetroChina și Sinopec arată puțin interes din cauza capacității lor de rafinare în exces. Dar volumele reale sunt probabil să depășească cu mult cererea oficială de combustibili metanol pentru motor, deoarece economia amestecurilor de combustibili metanol este foarte atractivă. Este cunoscut faptul că piața liberă din China este vibrantă și sănătoasă. Este păcat că, în Statele Unite, metanolul este încolțit de dependență și bariere în fața etanolului. În ciuda atitudinii destul de calde, și poate chiar a opoziției din partea marilor companii locale, în China, piața cu cea mai rapidă creștere a combustibililor pentru motor din lume, au fost implementate standardele M15 și M85.
Alte beneficii. Viitor
Care este potențialul ca metanolul, derivat din gaze naturale, să dea o lovitură semnificativă importurilor americane de hidrocarburi lichide? Donând 17% din gazul natural produs în prezent pentru producția de metanol, poți scăpa de 10% din importurile americane de lichide. Acest lucru ar necesita construirea a 43 de fabrici de metanol în valoare de aproximativ 53 de miliarde de dolari.Bugetul de investiții al SUA în industria din aval pentru perioada 2005-2010 a fost de aproximativ 53 de miliarde de dolari.Dar spre deosebire de vehiculele bazate pe energie regenerabilă sau GNL, la prețurile actuale la benzină, metanolul și gazele naturale nu trebuie să solicite subvenții, iar plantele pot plăti 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 din Orientul Mijlociu.
Combustibilii metanol obținuți din gaze naturale 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 de echivalent de dioxid de carbon pentru producția de metanol din biomasă sunt estimate la o zecime din etanolul de porumb. Vehiculele cu celule de combustie au ajuns recent să fie văzute ca salvatorii pieței de combustibil pentru motor.
Este larg recunoscut faptul că cea mai mare provocare pentru vehiculele cu celule de combustibil este tranziția foarte complexă și dificilă la o infrastructură de realimentare cu hidrogen. Dar metanolul este o sursă excelentă de energie pentru celulele de combustie, iar infrastructura pentru realimentarea acestora este mult mai ușor de organizat. Viitorul celulelor de combustie poate să nu fie atât de departe, dar producția de metanol din gaze naturale există deja astăzi.
Combustibil pentru o mașină - fă-o singur
Unul dintre cele mai promițătoare tipuri de combustibil pentru automobile, în prezent, este alcoolul metilic.
Alcoolul metilic (metanol) este un lichid inflamabil incolor cu un miros slab de alcool, punct de îngheț -98 ° C, punct de fierbere + 65 ° C. Se amestecă bine cu apă. La fel ca toți alcoolii, are o rezistență ridicată la detonare, numărul octanic al metanolului este de 114,4 unități. Pentru comparație, numărul octanic al etanolului (vin, alcool etilic) este de 111,4 unități.
Dintre toate componentele antidetonante ale benzinei, metanolul este cel mai eficient aditiv în ceea ce privește reducerea emisiilor de CO, CH și NOx. Metanolul poate fi folosit și ca combustibil independent pentru automobile; în acest caz, metanolul are anumite avantaje.
Metanolul este un combustibil de ardere „curat”, are caracteristici de combustibil mai bune decât benzina, drept urmare, atunci când este utilizat, eficiența motoarelor cu ardere internă crește.Motoarele moderne pe benzină pot funcționa bine cu metanol, în timp ce caracteristicile tehnice ale motorului sunt îmbunătățite.
Acestea sunt, în primul rând: rezistență mare la detonare, absența absolută a coroziunii sulfurice a motorului și a emisiilor de sulf și funingine în evacuare, formare minimă de carbon în motor, toxicitatea cu 50% mai mică a produselor de combustie, eficiență crescută datorită răcirii interne. și raport de compresie crescut; raport mare de umplere a cilindrului un amestec combustibil (comparativ cu benzina, câștigul de putere atunci când se lucrează cu metanol ajunge la 10%) etc. Aceste avantaje ale metanolului au dus la faptul că a fost folosit de mult timp ca combustibil în mașini de curse și modele de avioane, motociclete sport, unde sunt necesare motoare compacte, dar puternice. Multe institute de cercetare consideră că acesta este combustibilul viitorului.
Cu toate acestea, metanolul are și dezavantaje. Metanolul anhidru se amestecă bine cu benzina în orice raport, dar atunci când umiditatea intră în rezervorul de combustibil, combustibilul se stratifică și se obțin două lichide nemiscibile în rezervor; pentru a elimina acest motiv, este recomandabil să completați rezervorul cu un filtru uscator sau să instalați un rezervor separat cu o conductă de combustibil.
Un alt dezavantaj al metanolului este volatilitatea sa mai mică decât benzina, ceea ce face dificilă pornirea motorului la rece. Pentru a îmbunătăți pornirea la rece, este necesar să încălziți volumul de pornire al combustibilului rece (cel mai adesea electric) sau să porniți motorul pe benzină. Arderea metanolului necesită jumătate din mai mult aer decât pentru benzină, prin urmare, atunci când lucrați cu metanol pur, este necesar să reajustați carburatorul unui motor pe benzină.
O proprietate negativă a metanolului este toxicitatea sa, deși mulți chimiști, modelatori de aeronave și piloti care l-au manipulat îndeaproape de zeci de ani (în mod firesc, cu respectarea regulilor de siguranță și salubritate) fără nicio consecință pentru propria lor sănătate, nu îl clasifică drept un substanță deosebit de otrăvitoare și bănuiesc că pericolul său este umflat în mod deliberat din cauza tendinței poporului rus de a consuma orice miroase a alcool și arde cu o flacără albastră. Multe substanțe folosite în automobile sunt superioare metanolului în ceea ce privește pericolul. În ceea ce privește toxicitatea, metanolul este inferior lichidului utilizat în sistemul de răcire (doza letală de etilenglicol este de aproximativ 100 ml) și electrolitului bateriei. Mai periculos decât metanolul este plumbul tetraetil emis în cantități mari de gazele de evacuare a benzinei, a cărui concentrație maximă admisă (MPC) în aer este de 0,005 mg/m3, în timp ce MPC-ul metanolului este de 5 mg/m3. Într-o cameră prost ventilată, cu o mașină în funcțiune, o persoană poate muri din cauza otrăvirii de la gazele de eșapament ale motorului care conțin monoxid de carbon mortal (CO, monoxid de carbon, otravă de sânge) și oxizi de azot.
Când lucrați cu metanol, regulile sanitare interzic: lustruirea pe metanol; producerea de produse (mastice, nitro-lacuri, adezivi etc.) utilizate în viața de zi cu zi și eliberate în rețeaua de distribuție, care includ metanol; utilizarea metanolului pentru aprinderea dispozitivelor de încălzire; utilizarea metanolului ca solvent. Utilizarea metanolului pentru utilizarea ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă nu este interzisă de reglementările sanitare.
Cu toate acestea, trebuie să aveți grijă când manipulați metanol. Conform clasei de pericol a substanțelor chimice, metanolul este clasificat ca fiind moderat periculos. Fără îngrijire medicală în timp util, doza letală de metanol 100% atunci când este administrată oral este de 100-150 ml. Cu utilizarea de doze mai mici de metanol, este posibilă orbirea din cauza leziunilor nervului optic.
Într-o măsură mult mai mică, aceste dezavantaje sunt prezente în amestecurile de benzină-metanol.
În Statele Unite, se folosește acum combustibilul M-85, care conține 85% metanol și 15% benzină și, în volume mai mici, metanol pur.
Acum există programe guvernamentale de metanol în Japonia, China, Europa, Statele Unite și alte câteva țări.
În Rusia, absența unui program de stat pentru utilizarea pe scară largă a metanolului ca combustibil pentru motor este îngreunată de faptul că va fi necesară construcția suplimentară de fabrici de metanol pentru a converti parcarea țării în metanol, în timp ce în prezent Rusia are un număr mare de operează rafinării de petrol și are rezerve importante de petrol.
În același timp, producerea de metanol este posibilă chiar și în condiții artizanale, prin tipul de producție de alcool etilic de casă (moonshine).
Metanolul poate fi produs din dioxid de carbon sau din orice materie organică: cărbune, lemn, deșeuri agricole etc., dar cea mai simplă metodă este obținerea metanolului din gazul natural (de rețea). Furnizare simultană de dioxid de carbon (sau, ceea ce este același, dioxid de carbon, formula sa este CO2. Nu confundați CO2 cu CO, monoxid de carbon. CO este un gaz toxic, iar CO2 este netoxic, dioxidul de carbon este carbonatat pentru băut băuturi) și gazul natural reduce consumul de gaze naturale și crește randamentul de metanol... Este posibil să se utilizeze o instalație combinată metanol-dioxid de carbon, în acest caz aceste două producții se completează reciproc. Instalația de metanol este alimentată cu dioxid de carbon din producția de CO2, iar gazele reziduale neutilizate evacuate pentru ardere din instalația de metanol sunt alimentate la instalația de dioxid de carbon pentru a obține dioxid de carbon.
Principalele ingrediente active în transformarea gazului natural în metanol sunt catalizatorii.
Simplificată, tehnologia de producere a metanolului constă în purificarea gazelor naturale din otrăvuri de catalizator, apoi în conversia secvenţială a gazului natural purificat, ca urmare a reacţiilor catalitice, în produse intermediare, iar apoi în tipul necesar de produs finit.
La fel ca și atunci când faceți lumina lunii, aveți nevoie de apă pentru a răci bobina și de o rețea electrică pentru funcționarea unui mic compresor.
Orice scurgeri de gaze, mirosuri și vapori în timpul producției de metanol sunt absolut excluse și, deoarece procesul este asociat cu producerea unui lichid inflamabil, toxic, lucrările trebuie efectuate într-o zonă ventilată nerezidențială, cu respectarea tuturor incendiilor. și regulile de siguranță sanitară.
Productivitatea aparatului (litru/oră) depinde de masa materiilor prime furnizate pentru prelucrare și de volumul de catalizatori implicați în proces. Randamentul de metanol este de 0,6-0,7 litri de la 1 m3 de gaz natural. Cu cerințe crescute pentru puritatea metanolului, purificarea acestuia de umiditate și impurități poate fi efectuată prin trecerea produsului printr-un filtru suplimentar.
Dimensiunile instalației depind de productivitatea acesteia, atunci când se primește metanol în cantitate de 1-2 canistre pe zi, instalația poate fi așezată pe masă.
Instalarea nu necesită piese, materiale rare și orice cunoștințe speciale; se poate realiza în orice garaj.
Folosirea propriului nostru metanol ca combustibil este o opțiune ieftină pentru realimentarea motoarelor cu ardere internă.
Pentru a optimiza cât mai mult procesul de ardere a combustibilului, este posibil să se instaleze dispozitive suplimentare în sistemul de combustibil ICE (dispozitive pentru amestecarea și omogenizarea amestecului de combustibil, generarea de gaz metanol etc.), dar acest lucru nu este pentru toată lumea. .
În cazurile în care toxicitatea metanolului este îngrijorătoare, este posibil să se utilizeze etanol (alcool etilic), obținut tot din gaze naturale, ca combustibil pentru vehicule. Etanolul păstrează avantajele metanolului pentru motor, dar costul de producere a etanolului și a echipamentelor pentru producerea acestuia este de 2 ori mai mare decât pentru producția de metanol.
Benzina sintetică poate fi obținută din substanțe organice. Benzina poate fi obținută și din gaze naturale ca rezultat al reacțiilor catalitice. Cifra octanică a benzinei rezultate este de până la 95 de unități. Când utilizați benzină sintetică, nu este nevoie să faceți nicio modificare la sistemul de combustibil al unei mașini, calitatea funcționării motorului nu se deteriorează și uzura motorului nu crește, dar procesul de obținere a benzinei și instalația în sine pentru producerea benzinei. este mai complicată și mai costisitoare decât obținerea metanolului. Producția de benzină este de 0,3 litri de la 1 m3 de gaz natural.
Alegerea tipului de combustibil folosit este exclusiv pentru proprietarul mașinii.
Este posibilă fabricarea de instalații și catalizatori pentru obținerea combustibilului nu numai din gaze naturale, ci și din lemn și deșeuri vegetale, gunoi de grajd și excremente de păsări.
O altă posibilitate pentru fabricarea artizanală a combustibilului pentru motor este producerea de metan. Spre deosebire de multe gaze inflamabile, metanul, chiar și la presiuni mari, nu se lichefiază și se află în butelii sau într-o rețea de gaze în stare gazoasă.
Aproape 100% metan (cu o cantitate mică de impurități insuficient purificate) este gaz natural folosit în bucătăriile de apartamente. Ca combustibil pentru mașini, metanul (a nu se confunda cu gazele lichefiate îmbuteliate propan și butan, care sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca combustibil pentru automobile) sunt de mult răspândit, atât în Rusia, cât și în străinătate.
Metanul este un combustibil bogat în calorii. În ceea ce privește puterea calorică, 1 kg de metan depășește 1 kg de benzină de 1,2 ori, gazul lichefiat de 1,6 ori. Și judecând după volum, puterea calorică a 1 m3 de metan gazos este de 1,29 ori mai mare decât 1 litru de benzină și de aproape 1,8 ori mai mare decât 1 litru de gaz lichefiat. Metanul are un octan de 110, ceea ce îl face potrivit pentru utilizarea în motoare cu un raport de compresie ridicat. Metanul este netoxic și inodor (pentru detectarea lui prin miros, se adaugă special un gaz cu miros puternic, etil mercaptan, care are un miros puternic neplăcut). Spre deosebire de gazul lichefiat (propan-butan), acesta nu se acumulează în habitaclu sau portbagajul unei mașini, deoarece este de 1,8 ori mai ușor decât aerul. Evacuarea unui motor cu metan este ecologică, conține doar vapori de apă și CO2 netoxic. Înainte de revizie, kilometrajul motorului cu metan depășește kilometrajul motorului pe benzină. Cu o ușoară modificare a motorului cu ardere internă, un motor diesel poate funcționa și cu metan. Alimentarea unei mașini cu metan este mult mai ieftină decât alimentarea cu benzină. Multe mașini sunt deja echipate cu echipamente GPL (GPL) pentru funcționarea cu gaz lichefiat, adăugarea unui cilindru de înaltă presiune cu un reductor la GPL, face posibilă utilizarea acestui vehicul pentru funcționarea sa pe metan.
Inconvenientul pentru realimentarea unei mașini cu metan constă în principal în faptul că încă nu există multe stații de alimentare cu metan în Rusia și sunt situate în principal în orașele mari. În străinătate și în țările CSI, este deja permisă alimentarea mașinilor din rețeaua de domiciliu de gaze naturale, dar în Rusia serviciile de gaz nu au dat încă permisiunea pentru acest lucru.
Pentru locuitorii orașelor mici și satelor cu curți private, calea de ieșire este să folosească instalații de biogaz mici. În instalațiile de biogaz, biogazul poate fi produs din toate deșeurile menajere: gunoi de grajd, excremente de pasăre, vârfuri, frunze, paie, tulpini de plante și alte deșeuri organice ale unei ferme individuale. După compoziția chimică, biogazul este un amestec de gaze, format în principal din metan (până la 75%) și dioxid de carbon. O simplă instalație de biogaz este ușor de realizat pe cont propriu, descrierile lor sunt în număr mare pe Internet. Biogazul este un gaz combustibil și poate fi folosit ca combustibil. Pentru a-i crește puterea calorică, este recomandabil să se suplimenteze instalația de biogaz cu o instalație de dioxid de carbon, care să permită împărțirea biogazului în metan purificat și CO2 și utilizarea gazelor rezultate în scopul propus.
Același compresor de înaltă presiune poate fi folosit pentru a umple buteliile cu metan sau CO2. În cazul utilizării unui compresor pentru umplerea unei mașini cu metan, este mai rentabil din punct de vedere economic să achiziționați un compresor de capacitate mică, deoarece are un cost mult mai mic și solicită mai puține rețele electrice de acasă. Un compresor cu o capacitate de 1-2 m3/h (care corespunde consumului de gaze naturale într-un cazan de încălzire dintr-o casă privată), pornit pentru funcționare permanentă, asigură că o butelie instalată într-o mașină este umplută cu metan. Pentru a accelera umplerea mașinii cu gaz, este indicat să conectați compresorul la o baterie formată din mai multe butelii de oxigen, dioxid de carbon sau metan, din care să umpleți cilindrul din mașină.
Consumul de energie electrică pentru umplerea buteliei cu metan comprimat depinde de presiunea finală a gazului din butelie. La o presiune de umplere de 200 atm. consumul de energie electrică este de aproximativ 0,5 kWh la 1 m3 de gaz injectat.
Compresorul de funcționare trebuie să fie într-o încăpere ventilată, banca de cilindri trebuie să fie sub copertina.
Din motive de siguranță, cilindrii, atât la realimentare, cât și la mașină, trebuie testați periodic cu presiune crescută. În acest scop, se utilizează un test hidraulic al cilindrilor cu apă cu alimentarea cu presiune de la un dispozitiv format dintr-un cilindru cu piston. Testul hidraulic pentru cilindri din oțel turnat se efectuează la o presiune de 1,5 ori presiunea de lucru. Timpul de menținere sub presiune nu este mai mic de 10 minute. În timpul testului, prin examinare atentă, verificați cilindrul pentru apariția unor pete umede în corpul său. Absența petelor umede pe cilindru, atunci când este testat cu presiune crescută, înseamnă că corpul cilindrului nu prezintă microfisuri și garantează proprietarului cazurile de rupere a cilindrului în timpul funcționării ulterioare.
Proprietățile anti-detonante ridicate ale metanolului, combinate cu posibilitatea producerii acestuia din materii prime non-ulei, fac posibil să se considere acest produs ca o componentă promițătoare cu un octan ridicat al benzinelor de motor. Adaosul optim de metanol este de la 5 la 20%; la astfel de concentrații, amestecul de benzină-alcool se caracterizează prin proprietăți de funcționare satisfăcătoare și dă un efect economic vizibil. Adăugarea de metanol reduce căldura de ardere a combustibilului și coeficientul stoechiometric cu modificări nesemnificative ale căldurii de ardere a amestecului.
Datorită modificării caracteristicilor stoichiometrice, utilizarea unui aditiv de metanol de 15% (amestec M15) în sistemul standard de alimentare cu energie duce la o epuizare a amestecului aer-combustibil cu aproximativ 7%. În același timp, odată cu introducerea metanolului, numărul octanic al combustibilului crește (în medie cu 3–8 unități pentru un aditiv de 15%), ceea ce face posibilă compensarea deteriorării performanței energetice prin creșterea raportului de compresie. . În același timp, metanolul îmbunătățește procesul de ardere a combustibilului datorită formării de radicali care activează reacțiile de oxidare în lanț. Investigațiile privind arderea amestecurilor de benzină-metanol în motoarele cu un singur cilindru cu sisteme de formare a amestecului standard și strat cu strat au arătat că adăugarea de metanol reduce perioada de întârziere a aprinderii și durata arderii combustibilului. În acest caz, îndepărtarea căldurii din zona de reacție scade, iar limita de epuizare a amestecului se extinde și devine maximă pentru metanol pur.
Particularitățile proprietăților operaționale ale metanolului se manifestă și atunci când este utilizat în amestec cu benzină. De exemplu, randamentul efectiv al motorului și puterea acestuia cresc, dar eficiența combustibilului este deteriorată. Conform datelor obținute pe o instalație monocilindră, la e = 8,6 și n = 2000 min-1 pentru un amestec de M20 (20% metanol) în zona k = 1,0-1,3, randamentul efectiv crește cu aproximativ 3. %, puterea - cu 3-4%, iar consumul de combustibil crește cu 8-10%.
Pentru pornirea la rece a motorului cu un conținut ridicat de metanol în amestecul de combustibil sau temperaturi scăzute, se utilizează încălzirea electrică a aerului sau a amestecului aer-combustibil, recircularea parțială a gazelor de eșapament fierbinți, aditivi la combustibilul componentelor volatile și alte măsuri.
Adăugarea de metanol la benzină îmbunătățește, în general, toxicitatea vehiculului. De exemplu, în studiile efectuate pe un grup de 14 mașini cu un kilometraj de la 5.000 la 120.000 km, adăugarea de 10% metanol a modificat emisiile de hidrocarburi atât în sus cu 41%, cât și în jos cu 26%, ceea ce în medie a reprezentat o creștere de 1% ¬nia. În același timp, emisiile de CO și NOx au scăzut în medie cu 38, respectiv 8% pentru întregul grup de vehicule.
Una dintre cele mai grave probleme care împiedică utilizarea aditivilor metanol este stabilitatea scăzută a amestecurilor de benzină-metanol și sensibilitatea lor în special la apă. Diferența de densitate a benzinei și a metanolului și solubilitatea ridicată a acestuia din urmă în apă duc la faptul că pătrunderea chiar și a unor cantități mici de apă în amestec duce la stratificarea imediată a acestuia și la precipitarea fazei apă-metanol. Tendința la delaminare crește odată cu scăderea temperaturii, creșterea concentrației de apă și scăderea conținutului de aromatice din benzină. De exemplu, cu un conținut de 0,2 până la 1,0% (vol.) de apă în amestecul de combustibil, temperatura de delaminare crește de la -20 la + 10 ° C, adică un astfel de amestec este practic nepotrivit pentru funcționare. Mai jos sunt concentrațiile limită de apă Ccr în diferite amestecuri de benzină-metanol:
Pentru stabilizarea amestecurilor de benzină-metanol se folosesc aditivi - propanol, izopropanol, izobutanol și alți alcooli. La un conținut de apă de 600 ppm, tulburarea unui amestec convențional M15 începe deja la -9 ° C, la -17 ° C, amestecul se stratifică, iar la -20 ° C are loc o destabilizare aproape completă. Adăugarea de 1% izopropanol reduce temperatura de separare cu aproape 10 ° C, în timp ce adăugarea de 25% menține stabilitatea amestecurilor M15 chiar și cu un conținut scăzut de compuși aromatici în benzină până la aproape -40 ° C într-o gamă largă de continut de apa.
Datorită costului ridicat și producției limitate de stabilizatori pentru amestecurile benzină-metanol, s-a propus utilizarea unui amestec de alcooli, în principal izobutanol, propanol și etanol. Un astfel de aditiv stabilizator poate fi obținut într-un singur ciclu tehnologic de producție comună de metanol și alcooli superiori. Adăugarea chiar și a unor cantități mici de metanol modifică compoziția fracționată a combustibilului. Ca urmare, tendința de formare a dopurilor de vapori în conductele de alimentare cu combustibil crește, deși cu metanol pur acest lucru este practic exclus din cauza căldurii sale mari de vaporizare. Conform calculelor, pentru un amestec de 10% metanol cu benzină, formarea de dopuri de vapori este posibilă la temperaturi ambientale cu 8-11 ° C mai mici decât pentru combustibilul de bază. Corectarea compoziției fracționate a combustibilului de bază este posibilă prin reducerea conținutului de componente ușoare, ținând cont de adăugarea ulterioară de metanol.
Activitatea corozivă a amestecurilor de benzină-metanol este mult mai mică decât cea a metanolului pur, dar în unele cazuri este semnificativă și depinde puternic de prezența apei. De exemplu, în amestecurile care conțin 10-15% metanol, oțelul, alama și cuprul nu se corodează, în timp ce aluminiul corodează lent cu o schimbare de culoare.
În străinătate, în motoarele cu carburator, s-au folosit în practică amestecuri de 10–20% etanol cu benzine petroliere, numite „gazohol”. Conform standardului ASTM, dezvoltat de Comisia Națională pentru Combustibili Alcoolilor din SUA, benzina cu 10% etanol se caracterizează prin următorii parametri: densitate 730-760 kg/m3, interval de temperatură de fierbere 25-210 ° C, căldură de ardere 41,9 MJ/ kg, căldură de vaporizare 465 kJ / kg, presiunea vaporilor saturați (38 ° C) 55-110 kPa, vâscozitate (-40 ° C) 0,6 mm2 / s, coeficient stoechiometric 14. Astfel, prin majoritatea parametrilor, gazoholul corespunde cu benzine de motor.
Atunci când se utilizează etanol udat în condiții de temperatură ambientală scăzută, pentru a preveni stratificarea, este necesar să se introducă stabilizatori în amestec, precum propanol, sec-propanol, izobutanol etc. Astfel, adăugarea a 2,5-3,0% izobutanol asigură stabilitatea amestecului de etanol, care conține 5% apă, cu benzină la temperaturi de până la -20 ° C.
Cea mai mare distribuție de benzină este în Brazilia, unde, din 1975, a fost realizat un program guvernamental de utilizare a surselor regenerabile de materii prime vegetale pentru producerea etanolului și utilizarea acestuia ca combustibil pentru vehicule. Numărul de mașini care funcționau cu etanol și benzină în această țară a fost în 1980. 2411 și 775 mii bucăți. respectiv. Până în 2000, din flota proiectată de mașini de pasageri din Brazilia, 19-24 de milioane de unități. pe alcool combustibili ar trebui să fie operate de la 11 la 14 milioane În Statele Unite, pe 1000 de dozatoare în 20 de state, mașinile sunt pline cu benzină care conține 10-20% etanol.
În țările europene cu capacitate limitată de producere a etanolului și costul ridicat al acestuia, se manifestă mai mult interes pentru utilizarea aditivilor metanol. Cea mai mare utilizare a metanolului ca combustibil pentru motor și a componentelor acestuia a fost obținută în Republica Federală Germania. Ca parte a unui program de cercetare federal de trei ani pentru surse alternative de energie în perioada 1979-1982. în Republica Federală Germania, peste 1000 de vehicule au fost operate cu combustibili alternativi, în principal metanol și amestecuri benzină-metanol. Pentru a funcționa cu amestecul M15, au fost convertite 850 de vehicule, pe amestecul M100-120 și 100 de vehicule cu motorină cu adaos de metanol. Amestecul M100 este 95% metanol, restul de 5% include fracțiuni ușoare de benzină (de obicei izopentan), care sunt necesare pentru a facilita pornirea motorului. Pentru funcționarea pe timp de iarnă, conținutul de fracții de benzină crește la 8-9%, în timp ce conținutul de apă din amestec nu este permis mai mult de 1%.
Un amestec de M15 din 85% fracțiuni de benzină conține cel puțin 45% hidrocarburi aromatice; conținutul de plumb tetraetil din amestec nu depășește 0,15 g / kg, iar conținutul de apă este de 0,10% (practic 0,05-0,06%). Amestecul M15 contine si aditivi anticorozivi.
Într-un număr de țări, metil terț-butil eterul (MTBE) este utilizat ca aditiv care extinde resursele benzinelor cu octan ridicat. Eficiența sa anti-detonare este de 3-4 ori mai mare decât cea a benzinei alchil, datorită căreia se poate obține o gamă largă de benzine fără plumb cu octan ridicat cu ajutorul eterului. Eterul metil terț-butil se caracterizează prin următorii parametri: densitate 740 - 750 kg / m3, punct de fierbere 48 - 55 ° С, presiunea vaporilor saturați (25 ° С) 32,2 kPa, căldură de ardere 35,2 MJ / kg, număr octan 95 -110 (metoda motrică) și 115-135 (metoda de cercetare). Eterul prezintă cea mai mare eficiență antidetonare în compoziția benzinelor de curgere directă și reformarea catalitică a modului obișnuit.
Benzinele interne A-76 și Ai-92 cu adaosuri de 8 și, respectiv, 11% metil terț-butil eter, îndeplinesc cerințele GOST 2084-77 în toate privințele și au prezentat cele mai bune performanțe în ceea ce privește un set de metode de evaluare a calificărilor. Benzinele cu aditivi eterici se caracterizează prin calități bune de pornire și la turații mai mici ale motorului au cifre octanice reale mai mari în comparație cu benzinele comerciale.
Indicatorii de eficiență a combustibilului și de putere ai motorului atunci când funcționează pe benzină cu eter sunt la nivelul benzinei comerciale. În acest caz, toxicitatea gazelor de eșapament este oarecum redusă, în principal datorită reducerii emisiilor de monoxid de carbon. Nu se observă modificări și nereguli în starea și funcționarea sistemelor motoarelor la utilizarea benzinei cu eter.