Приложениеетанол в автомобилните двигатели
Използване на етанол в автомобилни двигатели
Беляев С.В., Давидков Г.А.(PetrSU, Петрозаводск, Руска федерация)
Превозните средства с гъвкаво гориво за алкохол, произвеждани днес в търговската мрежа както в Бразилия, така и в САЩ, представляват зряла, евтина технологична опция за намаляване на зависимостта от петролни транспортни горива.
Много хора решават този проблем от дълго време. И вече е ясно, че най-сериозната алтернатива на горивата от петролен произход ще бъдат т. нар. алтернативни горива – природният и нефтеният газ, които отдавна се използват в транспорта и са се доказали като ефективни и екологични горива. В същото време през последните години те започнаха да се конкурират с биогорива, получени от възобновяеми суровини от растителен произход - рапица, царевица, захарна тръстика и др. Сред тези биогорива особен интерес представляват алкохолите. Това се улеснява и от факта, че алкохолите, предимно етанолът, отделят значително по-малко вредни за околната среда вещества по време на горене, отколкото петролните горива; за тяхното приложение не са необходими големи промени в конструкцията на двигателя с вътрешно горене; технологията за тяхното производство е напълно разработена и по потребителски свойства те се доближават доста до петролните горива. Така че те имат около 40% повече октаново число от търговския бензин, което ви позволява да увеличите степента на компресия на двигателите с вътрешно горене с искрово запалване. И това е увеличение (до 5%) на мощността и ефективността на двигателите, което до голяма степен компенсира основния недостатък на същия етанол - половината от калоричността [3, 4].
Основите на научнообоснованата технология за използване на смеси от етанол и бензин са създадени през 80-те години от Ford. Ангажирани в този вид изследвания и много други фирми. Въз основа на тези проучвания беше показано, чече автомобилните двигатели могат да работят с едни и същи компоненти на горивната система (резервоар, горивни тръбопроводи, елементи за измерване на гориво), със смес от бензин и алкохол във всякаква пропорция. Впоследствие, на базата на микропроцесорна система за управление на режимите на работа на двигателя с помощта на кислороден сензор (ламбда сонда), беше разработен блок, който анализира състава на сместа, постъпваща в цилиндрите и контролира нейния състав, способен да работи при всяка комбинация от алкохол и бензин в резервоара.
Опитът с използването на етанол като гориво за двигатели с вътрешно горене позволи да се установи, че смеси от бензоетанол, съдържащи до 10% етанол, могат да се използват във всеки бензинов двигател с вътрешно горене, а смеси, съдържащи повече от 10..15% етанол, изискват незначителни промени в горивната система и системата за управление на работата на двигателя. По-специално, превозните средства, работещи с такива горива, трябва да имат повишена антикорозионна устойчивост на общите елементи на горивната система (резервоар за гориво, горивопроводи, филтърни елементи), а елементите за измерване на горивото (инжектори) трябва да имат способността да работят при повишено налягане и да пропускат повече гориво, отколкото в случая на бензин [6].
Бразилия стана пионер в областта на масовото използване на етанол в автомобилния транспорт [4, 5]. Разбира се, първите етапи на работа не бяха без проблеми. И основните бяха трите вече споменати - лошо стартиране на двигателя и карбурация, както и корозия на елементите на горивната система. Но постепенно с тях се справиха и употребата на алкохол стана доста широко разпространена, отначало това бяха смеси, съдържащи 20..25% етанол, а след това (през 80-те години) чист алкохол. Например през 1984г делът на продажбите на автомобили, проектирани да работят с чист алкохол, възлиза на 94,4%.
Днес Бразилия остава най-голяматапроизводител на етанол за гориво. Именно етанолът представлява повече от 20% от общия обем гориво, консумирано в страната и го доставя в чужбина [1, 5]. Бразилският етанол има най-ниските производствени разходи в света. Достатъчно е да се каже, че от хектар насаждения със захарна тръстика тук се получават 4-6 хиляди литра етанол, докато в САЩ хектар „царевица“ дава само добив
Както можете да видите, Бразилия се превърна в своеобразна лаборатория за други страни, които за почти три десетилетия експлоатация на превозни средства, задвижвани с алкохол, решиха основните оперативни проблеми и доведоха автомобилното оборудване по отношение на основните му характеристики до ниво, сравнимо с бензиновите двигатели с вътрешно горене.
Вярно, че на една бензиностанция са с по-малък пробег. Въпреки това има всички основания да се смята, че автомобилите на бензоетанол ще бъдат търсени не само в Бразилия. Въпреки че, разбира се, това ще изисква създаването на подходяща инфраструктура и промени в производствената технология в съществуващите заводи за автомобили и автомобили. Но основното предимство на използването на бензиново-алкохолни превозни средства е, че почти всяка страна може да произвежда гориво за тях, използвайки вътрешните си възможности, защото. отпадъци от дървообработване (дървосек) и селскостопански продукти и отпадъци от селскостопанско производство, отпадъци от хранително-вкусовата промишленост също могат да се използват като суровини.
Ясно е, че разпространението на тази технология ще зависи от развитието на мрежа от станции за зареждане с бензоетанол, съотношението на цената на "етанол - бензин" за крайния потребител и степента на затягане на екологичните стандарти по отношение както на количествения, така и на качествения състав на отработените газове. Фактите обаче показват, че днес правителствата на много страни (Австралия, Индия, Канада, Китай, САЩ, Тайланд, Швеция, Южна Африка и др.)по-скоро охотно стимулират популяризирането на „смесени“ технологии чрез предоставяне на субсидии и данъчни стимули на производителите. Благодарение на това, например, в САЩ само през 2005 г. повече от 5 милиона автомобила са оборудвани с двигатели на бензоетанол, а към края на 2006 г. техният автопарк възлиза на 6 милиона броя. И до 2010 г. те се обслужват от повече от 2 хиляди бензиностанции, предлагащи гориво E85. Процесът на преход към бензоетанолни технологии продължава: изграждат се заводи за производство на сравнително евтин горивен етанол, създават се мрежи от бензиностанции, обучават се персонал, формира се съответното обществено мнение и др. В България има известни размествания в тази посока. На първо място, защото за производството на горивен спирт в страната има доста сериозни суровини, технологична и промишлена база, тъй като той може да се получава от биомаса с различен произход: селскостопански продукти - като маслодайни семена и култури, богати на захар и нишесте; лигноцелулозни продукти и техните отпадъци; дървесна биомаса, без захар и нишесте, но състояща се от целулоза, хемицелулоза и лигнин, които могат да бъдат превърнати в етанол.
Поради това през 2004 г. GOST R 52201 - 2004 беше въведен в сила за етанолово моторно гориво (бензаноли). Освен това пет рафинерии извършиха всички необходими изследвания и изпитвания, резултатите от които позволяват производството на бензин АИ-92, съдържащ 5% етанол в състава си, а Госстандарт България даде [2] разрешение за неговото производство и употреба.
Литература
1. Swarz A. Въведение в горивния етанол // Накратко за Съюза на агроиндустрията на захарната тръстика в Сао Пауло, Сао Пауло, Бразилия, февруари 2005 г.