Наша сеть партнеров Banwar
Заправки RTC Fuel, що діють при фінансовій підтримці Ford Motor Company, першими в США стали пропонувати максимально широкий вибір альтернативного палива. Тут є можливість заправитися етанолом, пропаном, биодизелем і навіть підключити до розетки електромобіль. Родзинка станції RTC Fuel - демонстраційний зал, де публіка може ознайомитися з різними видами палива
Трохи більше століття тому людство абсолютно добровільно призвело себе в нафтову залежність. Спочатку нам було добре, але до того моменту, коли настав остаточне звикання, ми міцно заплуталися в мережах нафтоторговців. Тепер нам стає все гірше, і ми гарячково шукаємо, чим замінити нафту і її продукти. А тим часом двигуни, що працюють замість бензину на спирту або соняшниковій олії, давним-давно існують - просто в епоху дешевої нафти про них забули.
На щастя, бензин в машині рідко закінчується раптово - водій зазвичай заздалегідь шукає заправку. Але її все ж може не виявитися поблизу, і тут саме час позаздрити селянинові, який в крайньому випадку може згодувати свого коня якщо не власний бутерброд, то пучок трави. В кінцевому рахунку і машини, і коні, і люди живляться енергією, яку нам дарує сонце . Але якщо живі організми використовують здебільшого енергію «свіжу», тільки що вироблену (і відтворену), то техніка споживає енергію, яку природа раз і назавжди відклала в свої нафто-, газо- і углехраніліща мільйони років тому.
Повернення до витоків
Ще в 1826 році американський винахідник запатентував двигун, в якому в якості палива використовувалися рослинний скипидар і спирт. У 1853 році було доведено, що рослинна олія цілком можна вживати як пальне для парових машин і пароплавів. (В ті далекі часи «пароплавами» називалися в тому числі і «паровози» - згадайте «Попутну пісню» Глінки і Кукольника: «Дим стовпом - кипить, димить пароплав!») Перший справжній чотиритактний двигун внутрішнього згоряння інженера, різними модифікаціями якого ми користуємося і по цю пору, працював на етиловому спирті.
На початку 90-х років XIX століття Рудольф Дизель побудував перший двигун, що працював на вугільного пилу. При запуску модель вибухнула, ледь не забивши самого винахідника. І наступний свій експериментальний двигун в 1894 році новатор заправив вже більш дешевим і значно менш небезпечним арахісовим маслом.
А Генрі Форд як почав зі «спиртових» двигунів, так і підтримував їх аж до 40-х років минулого століття. Можливо, однією з причин було те, що Генрі сам був з фермерів і технологію виробництва домашнього спирту знав не з чуток. Так чи інакше, але перший його «квадрицикл», зібраний в 1896 році, працював саме на спирту, незважаючи на те, що автомобілі німецьких інженерів Готтлиба Даймлера і Карла Бенца до цього часу вже майже десятиліття заправлялися бензином. Перший по-справжньому масовий автомобіль, побудований Фордом в 1908 році, знаменита «Модель Т», однаково добре бігав і на етиловому спирті, і на бензині, і на їх суміші. Форд був настільки впевнений в майбутньому спиртових автомобілів, що навіть побудував на Середньому Заході США спіртоперегонний завод. Аж до середини 20-х років XX століття 25% продажів компанії Standard Oil на Середньому Заході доводилося саме на фордовский етиловий спирт.
1908 рік. Генрі Форд за кермом «автомобільного плуга» (так називали перші трактора). Ранні моделі двигунів Форда працювали на етанолі
Ціни на спирт і ціни на бензин в ту пору були приблизно рівні, але в 1907 році, після того як в Техасі були відкриті великі поклади нафти, бензин різко подешевшав - до п'яти центів за літр, в той час як ціна спирту залишалася на рівні семи центів. Однак уже в найближчий час спіртопроізводітелі знову вирівняли їх вартість, зрозумівши, що для виробництва нехарчового етанолу можна використовувати відходи цукрової тростини. Під час Першої світової війни, після різкого стрибка цін на нафту, популярність етанолу піднялася до небачених до того висот. На початку 1920-х років модно стало заправлятися спиртобензиновой сумішами, такими як Benzalcool, Koolmotor, Alcool, Natelite, Moltaco, Lattybentyl або Agrol.
Виробництва автомобільного спирту не завадив навіть знаменитий американський «сухий закон» (вісімнадцята поправка до Конституції США про повну заборону торгівлі спиртними напоями), який діяв з 1919 по 1933 рік. Заводи з виробництва автоетанола, на відміну від підприємств з виготовлення віскі, мали не 2-3, а всього лише одну ректификационную (перегінну) колону, бо для біоетанолу, на відміну від харчового спирту, другий і третій перегонки не було потрібно. Тому господареві фабрики довести, що він «жене» свою продукцію саме для автомобілів, а не для їх водіїв, що не складало особливих труднощів. Завод могли закрити, тільки якщо його викривали в зв'язку з бутлегерами.
Злий жарт із спиртним паливом зіграла його доступність. Гнати спирт міг будь-хто. Нафтопереробкою ж займалося невелика кількість компаній. Багатіли вони, навіть при рівних продажах, значно швидше. І, примножуючи капітал, впроваджували нові технології, які робили бензин все більш дешевим. До 1937 року нафтове паливо коштувало майже в півтора рази дешевше біологічного. Але і це було б ще нічого, адже і сьогодні порівняльна дорожнеча бензину не змушує автомобілістів терміново переобладнати машини під дешевий газ. Однак хімічні гіганти, граючи проти фермерів, провели ряд «антірастітельних заходів».
У 1893 році на Аугсбургском машинобудівному заводі Рудольф Дизель (зліва) почав випробування нового типу двигуна внутрішнього згоряння
Найцікавіший цвях в кришку «біопаливного труни» забили навіть не нафтовики, а газетний магнат Вільям Херст і хімічний концерн DuPont. Все почалося з паперу. В ті часи чималу її частину виробляли з конопель. Конопля тоді ще вважалася цілком нешкідливим рослиною, хорошим сировиною для легкої і паперової промисловості. Але був у конопляної паперу один істотний (з точки зору DuPont) недолік: при її виробництві, на відміну від паперу, виробленої з деревини, не було потрібно застосовувати спеціальні розроблені компанією відбілювачі. І компанія, підключивши до справи Херста, який володів крім газет ще і безліччю заводів, які виробляли якраз «дерев'яну» папір, повели наступ на цю сільгоспкультуру. Відтепер в американській пресі мирний Cannabis (це наукова назва конопель) іменувався виключно мексиканським словом marijuana і подавався обивателю як страшне наркотичне зілля, яке виробляється ненависними американцям мексиканськими емігрантами. Фокус вдався, у другій половині 1930-х років коноплі в США була заборонена, а попутно була висміяна і ідея виробництва палива з сільськогосподарських рослин.
На початку 1940-х, здавалося б, остаточно вбитому біопалива знову допомогла повстати зі смертного ложа війна. Відрізані від нафтоносних районів німці в цей період часто заправляли свої танки соєвим і рапсовим маслом, бо переробки двигуна для нього майже не було потрібно. Та й для нашого Т-34 рослинне масло було допустимим видом палива. А США, Великобританія і Швеція , Щоб заощадити став раптом дефіцитним нафтопродукт, змусили приватників заливати в баки своїх машин суміш з 35% спирту і 65% бензину. Але, як тільки були відновлені колишні канали нафтових поставок, етанол і біодизель (дизельне паливо з рослинних масел) знову були забуті.
Вулицями європейських міст їздить чимало машин, «харчуються» рапсовим або соняшниковою олією
Згадати про них через майже 30 років допомогла нафтова «війна», що почалася в 1973 році. Після небаченого стрибка цін на нафту уряд США, головною країни імпортера, прийняло кілька законів, заохочували виробництво і застосування автомобільного спирту і біодизеля. Втім, американці і самі швидко розібралися що почім і почали спішно закуповувати європейські дизельні автомобілі, які могли працювати на дешевому рапсовій, соєвому і кукурудзяній олії. Якщо на початку 1970-х в Штатах не було ні одного підприємства, що здійснювало автомобільний етанол (інші спирти в основному імпортувалися), то до 1980 року їх стало вже 10, а до 1984 року му - 160. Однак в 1985-му війна закінчилася повним фіаско для країн ОПЕК, ціни на бензин знову впали, а половина етанолових заводів закрилася.
Нині саме час про них згадати, адже навіть оптимістично налаштовані аналітики вважають, що ціни на нафту не опустяться нижче 40 доларів за барель. І, значить, біологічне, вирощене на полях паливо знову стане економічно вигідним.
А «неекономічних» воно було вигідно завжди. Біопаливо відноситься до поновлюваних енергоджерел і цим принципово відрізняється від нафти, газу і вугілля, запаси яких на нашій планеті кінцеві. Крім того, біопаливо екологічно відносно чисто. Адже при його спалюванні в атмосферу викидається не більш вуглекислоти, ніж спожили рослини, з яких воно було вироблено. Була тонна вуглекислого газу, її за час свого зростання «з'їла» висаджена на поле кукурудза, кукурудзу перегнали в спирт, спирт спалили, і ця сама тонна повернулася туди, звідки її на час витягли, - в атмосферу. Отже, загальний вміст цього газу, який багато кліматологів вважають основною причиною «глобального потепління», не збільшується. Екологи називають такий стан речей «нульовою емісією СО2».
Мотосамогон
Найпоширенішим видом біопалива вважається етанол і різної міцності його суміші з бензином, основними з яких є E10 і E85.
З процесом виробництва етанолу знаком кожен, хто хоч раз в житті гнав самогон небудь бачив, як його женуть. По суті, відомий багатьом чистий «первак», якщо очистити його від сторонніх домішок і довести «фортеця» з максимальних 96 до 99 градусів, і є «етанол». В якості сировини підходять практично будь-які види рослин. Жито, кукурудза, буряк, картопля, рис, просто деревина, очерет - все, чим багате місцеве сільське господарство. Сировина збирається, перемелюється і закладається в бродильний чан. Туди ж додаються вода, дріжджі і спеціальні ферменти, що полегшують і прискорюють процес. Процес бродіння, в результаті якого дріжджовий грибок розкладає міститься в колишніх рослинах цукор на вільно випаровується вуглекислоту і спирт, триває кілька днів. Коли вміст спирту в брагу досягає 15%, бродіння припиняється, брагу фільтрують і заливають в спеціальний бойлер, в якому її доводять до температури 80-90 градусів. Спиртовий пар проганяють через охолоджуючий дистиллятор (змійовик). В отриманому спирті ще міститься 4% води. Для того щоб від неї позбутися, «вогняну рідину» пропускають через спеціальні «молекулярні сита» - абсорбенти, витягають зайву воду і доводять «фортеця» кінцевого продукту до 99,6 градуса. З тонни жита виходить 375 літрів спирту, з тонни кукурудзи - 410 літрів, з тонни проса - 510. Середній сучасний біозавод з виробництва етанолу може виробляти до 150 мільйонів літрів палива на рік. Продуктивність великих біозавод вже зараз досягає мільярда літрів в рік (цього вистачить приблизно на 700 000 автомобілів).
Король Таїланду Пуміпон Адульядет - активний прихильник поновлюваних джерел енергії. Помаранчева м'якоть пальмових плодів йде в країні на виробництво біодизеля
Заливати чистий етанол в бак звичайного автомобіля не рекомендується, оскільки він є прекрасним розчинником і окислювачем. Отже, всі дотичні з ним деталі повинні бути виготовлені або з нержавіючої сталі, або з пластика. Зате в перероблену під нього машину з однаковим успіхом можна заливати і бензин, і етанол, і будь-які його суміші. Зараз різними компаніями в світі вже розроблені 34 моделі автомобілів, як легкових, так і вантажних, з «суміщеної» системою заправки, вони називаються Flexible-Fuel Vehicle (FFV). Тільки по дорогах Сполучених Штатів вже їздять більше 6 мілліoнов таких автомобілів. Спеціально для них в 36 штатах на заправках продається спирто-бензинова суміш E85 (85% етанолу і 15% бензину). Бензин в неї додається виключно для того, щоб двигун краще заводився в холодну погоду. У Швеції така суміш в обов'язковому порядку повинна бути на будь-якій великій заправної станції, а автомобілі, що працюють на етанолі, можуть безкоштовно в'їжджати в центр Стокгольма і звільняються там від плати за паркування, а для їх власників знижений автомобільний податок. Так заохочується впровадження автомобілів з переробленим під етанол двигуном.
А ось для того щоб використовувати в якості палива популярну на Заході суміш Е10 (10% етанолу на 90% бензину), ніяких змін в двигуні не потрібно. Більш того, фахівці бразильської компанії Petrobas стверджують, що навіть 20-відсоткова етанолова добавка ніякої шкоди автомобілю не заподіє. але про Бразилії розмова особлива. Ця країна не дуже багата нафтою, зате багата цукровою тростиною, з відходів якого тільки в минулому році бразильці «вигнали» 16,5 мільярда літрів етанолу. А це 45% світового виробництва. Як результат, ціна на спиртове паливо в цьому «етаноловом еміраті» опустилася вже нижче півдолара за літр (при собівартості 15-20 центів), а на спирту тут тепер не тільки їздить 40% автомобілів, але і літають літаки, вироблені компанією Embraer (Empresa Brasileira de Aeronautica).
Навіть 10-процентна добавка етанолу вже на багато здатна. Вона знижує викиди парникових газів майже на 20%, так як етанол сприяє більш повному згорянню палива і зміни процентного складу вихлопу в сторону менш небезпечних газів - вуглекислий газ СО2 замість чадного CO (за даними Argonne National Laboratory - від 12 до 19%). Добавка збільшує октанове число палива на 3 одиниці, майже вдвічі знижує токсичність вихлопу, збільшує температуру займання палива з 290 до 425 градусів, що зменшує ймовірність пожежі, скажімо, при протіканні в паливній системі. Ефект від використання суміші Е10 в 2005 році тільки в США був порівнянний, за підрахунками екологів, з скороченням автомобільного парку країни на 1 000 000 машин.
Доходи з відходів
Не менш перспективним паливом вважається біогаз. Плюс його полягає в тому, що отримувати його можна з будь-якої органіки. У справу йдуть лушпиння від насіння, сухе листя, гній, пташиний послід, харчові відходи ... Виробництво біогазу гранично просто. Сировина для нього закладається в особливий герметичний реактор, де воно і розкладається під час відсутності кисню при постійному підігріві і перемішуванні. Допомагають йому в цьому особливі анаеробні бактерії. В процесі бродіння не тільки виробляється необхідний біогаз, а й побивається вся шкідлива мікрофлора, а також усуваються неприємні запахи. В результаті на виході виходить не тільки паливо, але і ідеальне добриво, більш ефективне, ніж простий гній. Від однієї корови можна отримати до 2,5 кубометра біогазу за добу. Такої кількості легковому автомобілю вистачить для 30-кілометрового пробігу. Приблизно такою ж продуктивністю володіють 5 телят на відгодівлі, 8 свиней, 15 осіб або 300 курей.
Історія біогазу починається ще на початку XVII століття, коли бельгійський доктор Ян Баптист ван Гельмонт зауважив, що виділяється з розкладається біомаси «повітря» добре горить. Саме Ян Баптист запропонував називати летючі воздухоподобние субстанції «газом» замість надто вже загального застосовувався до того грецького терміна «хаос». Півтора століття тому, в 1776 році, Алессандро Вольта, досліджуючи «тварина електрику», прийшов до висновку про безсумнівну зв'язку кількості біомаси і кількості виділяється нею газу. Це зараз нам таке спостереження здається банальним, а за часів, коли люди вважали, що метан - це просто зіпсований при проходженні через мертву органіку повітря, відкриття Вольта було сприйнято як сенсація. Сам метан в біогазі виявив англійський хімік Хемфрі Деві в самому початку XIX століття, а перша установка по його промислового отримання була створена в Індії , В Бомбеї, ще в 1859 році.
Ідея використання біогазу дуже подобається екологам, оскільки вона дозволяє утилізувати минає поки більшою своєю частиною в атмосферу метан. А це другий за значимістю після вуглекислоти парниковий газ. Наприклад, в нової Зеландії метановий «вихлоп» тамтешніх овець перевершує загальні викиди всіх місцевих підприємств і автомобілів.
Британський хімік Пол Дей зі зразком палива Aquafuel (праворуч), отриманого змішуванням води і дизельного палива з додаванням касторової олії
Дизель маслом не зіпсуєш
В одному з ранніх випусків передачі «Сам собі режисер», в рубриці «Слабо!», Показували умільця, заливають в паливний бак своєї машини масло з фритюрниці. Після чого машина заводилася і задоволений господар хвацько їздив на ній навколо будинку. Ураженим глядачам було невтямки, що нічого незвичайного в цьому трюку не було.
Для дизельного двигуна, а самє Їм булу обладнана машина лихача, немає почти ніякої різниці, заливають в него солярку або соняшникову олію. Більш того, біопаливо згорає в двігуні значний краще, чем солярка, и Робить Вихлоп в Чотири рази более чистимо. Інакше кажучи, чотири біодизельних вантажівки «димлять» так само, як один дизельний.
Для отримання хорошого біодизельного палива досить змішати в реакторної колоні дев'ять частин масла з однією частиною метилового спирту, додати трохи лугу для прискорення реакції, підігріти отриману суміш до 60 градусів і трохи почекати. Можна і не підігрівати, але тоді чекати доведеться значно довше. В результаті масло розпадається на метиловий ефір (абсолютно безпечний, на відміну від метилового спирту), який зливається з колони і заливається в паливний бак, і на що осідає на дно гліцерин. Останній широко використовується у виробництві ліків та фарб, так що питання «куди його подіти» зазвичай не варто.
Технологія виробництва настільки проста, що її можна реалізувати хоч на кухні. Незважаючи на це, деякі економні водії примудряються спростити її ще більше. Вони просто заповнюють баки відпрацьованим маслом з промислових фритюрниць, яке власники численних фаст-фудів, щоб не займатися утилізацією, готові віддавати майже задарма. І хоча погано прогорають гліцерин якості палива аж ніяк не додає, дешевизна пального з лишком компенсує цей недолік. Справа дійшла до того, що в 2004 році в Англії був введений спеціальний штраф у 500 фунтів стерлінгів (приблизно 960 доларів) для водіїв, які попалися на фаст-фуд-заправках. При повторному попаданні їм вже загрожує тюремне ув'язнення терміном до 7 років. Така жорсткість пояснюється досить просто. Найчастіше дешеве паливо купують водії муніципального або корпоративного транспорту, що їздять на чужих машинах і мало піклуються про їх стан. Що міститься в маслі гліцерин створює нагар на розпилювальних форсунках, закоксовивается поршневі кільця і призводить до прогорання клапанів, тобто до передчасного зносу двигуна. До речі, автобус, заправлений олією з фритюрниці, легко можна відрізнити від автобуса, заправленого соляркою, по запаху трохи пересмаженої картоплі, що виходить з вихлопної труби.
Але найкращою сировиною для біодизеля поки вважається не соняшник і навіть не кукурудза, а ріпак. Ця технічна культура майже не вимагає догляду, зростає, де посадиш, дає високі врожаї. З тонни рапсу можна вичавити до 500 літрів масла. Витік рапсового масла, на відміну від солярки, що не завдає екологічної шкоди, так як в грунті і у воді воно повністю розкладається за 2-3 тижні. Нарешті, ріпак - прекрасна проміжна культура. Якщо поля, відпочиваючі після врожаю пшениці і просто порожні, засіяти ріпаком, то потім та ж пшениця буде рости на них значно краще. Зараз тільки в Росії пустує понад 13 мільйонів гектарів родючих орних земель. При середній врожайності ріпаку 13,7 центнера з гектара з них можна отримати майже 18 мільйонів тонн насіння, з яких виробляється понад 8 мільярдів літрів палива (приблизно на 5 мільйонів автомобілів).
Звичайно, при всіх достоїнствах у біодизельного палива є і недоліки. Головний з них - висока в'язкість. На холоді (вже при -9) воно застигає і перестає прокачуватися по паливопроводу. Доводиться або штучно його підігрівати, або розбавляти спеціальними присадками. Крім того, хороше біодизельне паливо (В100, чистий біодизель, без добавок) поки відносно дорого - його ціна приблизно на 30% вище, ніж у солярки. Однак за допомогою різних програм підтримки і податкових пільг, які надаються підприємствам-виробникам, ціни ці вдається трохи знизити. Найбільш популярна серед дизелістом суміш В30 (30% біодизеля на 70% солярки) зараз коштує вже навіть трохи дешевше звичайного палива.
Особливо широко застосовується біодизель в Німеччині . Тут його виробляють майже 3,5 мільярда літрів в рік. далі йдуть Італія (1,2 мільярда літрів), Франція (1 мільярд літрів), США (600 мільйонів літрів). навіть крихітні Мальта и Кіпр влили в світову біоканістру за своєю краплі - 4 і 2,5 мільйона літрів відповідно. В России компанія «ЛУКОЙЛ» теж побудувала завод з виробництва біодизеля, однак через відсутність попиту серед вітчизняних водіїв, більше довіряють звичним життям і більш дешевої солярці, біопаливо поки відвозять до Фінляндії. Де і продають з великим успіхом.
Тирса і водорості
«При ціні сирої нафти 60 доларів за барель стає виправданим багато з того, що раніше не мало сенсу, - каже Стів Хауелл, директор Національної комісії з біодизельного палива (США). - Вам ще належить познайомитися з джерелами палива, про існування яких люди зараз навіть і не підозрюють ».
І правда, в останні роки абсолютно нові технології отримання біопалива з'являються дедалі частіше. Нещодавно вчені з Університету штату Арканзас придумали спосіб його виробництва з курячого жиру. Відразу три великі компанії-Global Green Solutions (Канада), Bio Fuel Systems (Іспанія), De Beers Fuel Limited (ПАР) - заявили в минулому році про початок будівництва заводів з виробництва біодизеля з водоростей. Це одне з найбільш перспективних напрямків: водорості мають настільки високою врожайністю, що для забезпечення паливом всіх автомобілів такої моторизованої країни, як США (220 мільйонів авто на 300 мільйонів жителів), потрібно засадити водоростями всього 4 мільйони гектарів ставків. Це приблизно 2% від придатних територій. Фахівці з невеликої американської компанії Green Fuel Technologies (штат Массачусетс) намагаються вельми успішно поєднати приємне з корисним, скармливая тим же водоростям викиди із заводських труб. В результаті врожайність «зеленого» палива зростає, а екологічний збиток від промислових виробництв падає. А російські вчені з Іркутського інституту органічної хімії (ІрІОХ СО РАН) придумали, як можна дешевше перетворювати в автомобільний спирт відходи нашої лісозаготівлі. З п'яти тонн деревної тирси виходить тонна етанолу, собівартість якого в два рази нижче, ніж у етанолу, отриманого з кукурудзи чи пшениці. Шкода тільки, наші топлівопроізводітелі не надто цікавляться такими розробками. Їх поки цілком влаштовує нафту, ціна якої постійно зростає, а приріст її видобутку - падає.
Але ж у нас ще є шанс пробитися в ряди майбутніх королів біозаправок. Всього-то й треба, що пустують рапсом засіяти. Та й порожніх ставків в Росії побільше буде, ніж в США.
Читайте також на сайті «Вокруг Света»: