Альтернативные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания¶

Альтернативные виды топлива — это горючие вещества и энергоносители, предназначенные для замены моторного бензина в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и других системах, работающих на жидком топливе. К ним относят сжиженный нефтяной газ (СНГ), сжатый природный газ (метан), спирты (этанол, метанол), биотопливо, водород, синтетическое топливо (э-топливо), а также электрическую тягу и гибридные системы. Выбор альтернативы определяется конструкцией двигателя, доступностью топлива, стоимостью и экологическими требованиями.

¶Газовое топливо

¶Сжиженный нефтяной газ (СНГ, пропан-бутан)

Пропан-бутан — наиболее распространённая в России альтернатива бензину. Газ хранится в баллонах под давлением около 16 бар и подаётся в двигатель через редуктор-испаритель. На автомобиль устанавливается газобаллонное оборудование (ГБО), которое может быть как штатным, так и дополнительно смонтированным. Стоимость пропан-бутана в России традиционно на 30–50 % ниже бензина АИ-92, что делает переоборудование экономически оправданным при пробеге более 20–30 тысяч километров в год. Октановое число пропана составляет около 105, что позволяет использовать его в высокофорсированных моторах. Основной недостаток — снижение мощности двигателя на 3–5 % и необходимость периодической проверки баллонов.

¶Сжатый природный газ (метан)

Метан подаётся в баллонах под давлением 200 бар. Он дешевле пропана, но требует более тяжёлых баллонов и более сложной системы заправки. Метан активно используется на общественном транспорте — автобусах и грузовиках. В России газификация транспорта поддерживается на государственном уровне, включая программы субсидирования переоборудования. КПД метанового двигателя выше, чем у пропанового, однако заправочная инфраструктура развита слабее.

¶Спиртовые топлива

¶Этанол (биоэтанол)

Этиловый спирт используется как топливо в двух вариантах: чистый (Е85, смесь с бензином до 85 % спирта) и как октан-повышающая добавка. Биоэтанол производят из сельскохозяйственного сырья — зерна, сахарной свёклы, кукурузы, а в России также из древесины и отходов целлюлозно-бумажного производства. Двигатели, работающие на Е85, должны иметь усиленные топливные магистрали и форсунки, рассчитанные на агрессивную среду спирта. В России производство биоэтанола развито умеренно, основные мощности сосредоточены в Краснодарском крае и Сибири.

¶Метанол

Метиловый спирт применяется преимущественно в автоспорте как высокооктановое топливо. В гражданской эксплуатации он почти не используется из-за токсичности и склонности к коррозии топливной системы.

¶Биодизель и растительные масла

Биодизель — сложные эфиры жирных кислот, получаемые из рапсового, подсолнечного или соевого масла методом переэтерификации. Он может использоваться как самостоятельное топливо в дизельных двигателях или смешиваться с нефтяным дизелем (Б5, Б20 — до 5 или 20 % примеси). В России крупнейшие производители биодизеля работают в Астраханской и Воронежской областях, а также в Ставропольском крае. Неочищенное подсолнечное масло в чистом виде иногда применяется в старых дизелях с механическими ТНВД, однако требует регулярной промывки системы.

¶Водород

Водород сжигается в ДВС или используется в топливных элементах, вырабатывающих электричество. Водородный двигатель не производит углекислый газ, выбрасывая только водяной пар. Основные проблемы — сложность хранения (водород сжижают при −253 °C или хранят под давлением 700 бар), взрывоопасность и дефицит заправочной инфраструктуры. В России научные разработки ведутся в Институте энергетических проблем химической физики РАН и на предприятиях Росатома.

¶Электротяга и гибриды

Электромобиль использует энергию аккумуляторов (чаще всего литий-ионных) и не сжигает топливо вовсе. В России производством электромобилей занимается, в частности, завод «Кама» в Татарстане (модель «Кама-1»). Гибридные автомобили совмещают ДВС и электродвигатель, что снижает расход бензина на 30–50 % в городском цикле.

¶Синтетическое топливо

Э-топливо (e-fuel) получают из водорода и углекислого газа методом Фишера — Тропша. Оно химически идентично бензину, поэтому может использоваться в штатных двигателях без переоборудования. Крупные проекты по производству синтетического топлива реализуются в Чили, Норвегии и ОАЭ; в России подобные разработки находятся на стадии лабораторных испытаний.

¶Сравнение характеристик