Альтернативное топливо: биодизель, электричество и этанол

В перечне главных проблем планеты Земля не последнее место занимают увеличение потребления природных ресурсов, ведущее к исчерпанию запасов нефти и вызывает загрязнение окружающей среды, и глобальное потепление климата, которое, по мнению ученых, вызвано повышением выбросов в атмосферу углекислого газа. С 1998 по 2008 г. баррель (160 л) нефти вырос в цене более чем в 9 раз — до $100, и мир все больше начал обращать внимание на альтернативные источники энергии — иные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания, а также модификации автомобильных двигателей, которые не используют топливо, изготовленное из нефти.

Перед цивилизацией встал вопрос — как обеспечить имеющийся на сегодняшний день комфорт и сравнительно низкую стоимость передвижения по планете перед лицом большой опасности — согласно последнему исследованию, опубликованному нефтяной компанией BP, запасов нефти на планете осталось всего на 40 с небольшим лет при условии, если ее потребление не будет расти. Другие исследователи считают, что нефтяники с помощью таких слухов просто создают ажиотаж, искусственно увеличивая стоимость углеводородов.

Но даже по самым смелым прогнозам, через 140 лет запасы нефти истощатся. И если на ниве производства электроэнергии решение очевидно — угольные и мазутные электростанции можно заменить на атомные, по поводу же модернизации автотранспорта единого мнения у человечества нет. Чем будем заправляться? Биодизелем, этанолом, электричеством или водородом?

На Земле насчитывается боле 500 миллионов автомобилей. Из них где-то около 2% (11 млн. штук, из них 6 миллионов легковых) — колесят по дорогам Украины, причем каждое десятое авто зарегистрировано в столице. Украина импортирует более половины нефтепродуктов, цена на которые в мире неуклонно растет: 10 лет назад литр бензина обходился водителю в 50 копеек — сейчас в 12,5 раз дороже, при том что цены на другие товары выросли в Украине в среднем в 3 раза. Наше автомобильное стадо в 11 млн. «голов» выпивает примерно 5 млн. т бензина в год и еще столько же дизтоплива.

В Европе бензин в среднем стоит в 1,6 раза дороже, чем в нашей стране, и в ЕС существует множество государственных программ по отказу от топлива, добываемого из природных углеводороводов, или хотя бы снижения его доли в общем потреблении. К 2020 году в ЕС 20% солярки, потребляемой большегрузными автомобилями, планируют заменить биодизельным топливом, которое производят из рапса, а в некоторых городах Испании и Германии городские автобусы уже полностью переведены на «биодизель». В Швеции граждане, которые покупают автомобиль, способный ездить на этаноле, могут получить от государства беспроцентный кредит на всю сумму покупки, а ежегодный налог для таких автовладельцев снижен на 30%.

Не отстает и Америка — в Бразилии, которая не считается самой развитой страной в мире, 80% машин ездят на этаноле (в основе — этиловый спирт), который делают из сахарного тростника, произрастающего в стране. В странах Азии широкое распространение получили небольшие электромобили, которые используются для перевозки 9—12 пассажиров в больших городах.

Ведутся разработки альтернативного топлива и в Украине, однако исходя из данных, полученных «Сегодня» от украинских ученых, наша страна находится очень далеко от переднего края в этой отрасли. Самой близкой к воплощению является идея о смешивании дизельного топлива, полученного из нефтепродуктов с биодизелем, полученным из подсолнечника или рапса. Этот способ — наименее затратный и самый простой с технической точки зрения, ибо не требует кардинальной замены автопарка.

«Исследования показали: если смешивать 80% дизельного топлива, полученного из нефти и 20% — биодизеля из рапса или подсолнечника, то двигатель переделывать не нужно — говорит завотделом гомогенного катализа и присадок к нефтепродуктам Института биохимии Евгений Полункин. — Чтобы обеспечить страну необходимым для этого миллионом тонн биодизеля ( пропорции 4 к 1) нам потребуется миллион гектаров пахотных земель или 3-4% из 30—32 млн. га возделываемых в Украине земель. При этом себестоимость биодизеля будет 1,30—1,50 грн. за литр (солярка — 6,8 грн./л). При смешении компонентов получаем удешевление топлива».

Смешивать эти компоненты несложно на нефтебазах. По словам ученых, самая главная проблема — отсутствие заводов, перерабатывающих растительную биомассу в дизтопливо и обеспечение их сырьем. Типовые заводы немецкого производства рассчитаны минимум на 5000 т, максимум на 30—100 тыс. т в год, то есть реально Украине потребуется построить сеть из 30-40 заводов разной мощности. Пока в Госрезерве совместно с Национальным аграрным университетом (НАУ) лишь рассматривается пилотный проект по выпуску биодизеля.

Если задуматься о идее перевода 100% дизельных авто на биотопливо, то это может грозить Украине как максимум голодом, как минимум сокращением экспорта продуктов. Ведь придется занять рапсом или подсолнечником как минимум 15% посевных площадей Украины. Впрочем, если аграрный сектор параллельно будет работать над увеличением урожайности, теоретическая возможность «соскочить» с нефтяной иглы в Украины имеется, но она очень призрачна.

Другой вид биотоплива — этанол, который уже широко используется в Европе. Автомобили ездят на так называемой смеси Е-85, содержащей 85% биоэтанола, 14% обычного бензина и 1% специальных присадок, обеспечивающих нормальное горение. Для инжекторных двигателей переделка не требуется, единственная проблема — быстрый износ топливного насоса, который сделан из алюминия и пластика, материалов, окисляющихся при взаимодействии со спиртом. Этанол в украинских условиях можно без труда производить из фуражных сортов пшеницы и избытков сахарной свеклы, себестоимость его будет порядка 2—2,20 гривен за литр, рассказал «Сегодня» Валерий Дубровин, директор НИИ экобиотехнологий и биоэнергетики. Из 1 тонны зерна выход примерно 360 литров спирта.

Однако, как говорят ученые, перспективы внедрения этанола в Украине упираются в две проблемы. Первая — отсутствие достаточного количества сырья: сахарный тростник у нас не растет, а пшеницу и свеклу для этих целей массово пока не выращивают. Вторая — из 78 спиртзаводов, оставшихся в наследство от СССР, сейчас работает примерно четверть. Вместо 66 млн. декалитров спирта при СССР они выпускают максимум 15 млн. дал, которые в основном идут на изготовление водки и парфюмерии. Так что, хотя Е-85 значительно дешевле и снижает до минимума выбросы вредных газов, для Украины повсеместное использование этого топлива не является ближайшей перспективой.

Кроме того, вокруг бурного роста производства рапса, подсолнечника, а также переработки тростника и зерновых на этанол в мире сейчас идут жесткие споры: сторонников биотехнологий обвиняют в том, что их действия уже стали причиной мирового продовольственного кризиса и в конце концов приведут к голоду на планете. Международный валютный фонд считает, что переход на биотопливо на 70% стал причиной роста цен на продукты питания, а Всемирный банк заявил, что ответственность за этот кризис в большой степени лежит на ЕС и США.

Эксперты ООН считают, что если ситуация и дальше будет развиваться в том же русле, фермеры развивающихся стран и вовсе перестанут кормить свои народы — они станут заниматься только выращиванием сырья для производства биотоплива (Украина в их числе: у нас уже выращивают рапс и продают в виде сырья Европе). В то же время эксперты, защищающие биотехнологии, утверждают, что противники биотоплива просто защищают интересы мирового нефтяного лобби.

Опыты с биотопливом пока не признаны тупиковыми, однако в США, Японии и странах Европы сейчас активно ведутся разработки других видов топлива и двигателей, способных уменьшить зависимость человечества от нефти. Наиболее перспективные разработки — электромобили и авто с водородным двигателем. Однако в массовое производство они пока не пошли: для первых требуется развитая сеть электрозаправок, для вторых — высокая стоимость реагента, позволяющего выделять водород из воды, пока не позволяет сделать проект коммерчески привлекательным. В продажу поступили пока только авто с так называемым гибридным двигателем, состоящим из двигателя внутреннего сгорания и одного или двух электромоторов. Они позволяют экономить до 50% топлива, однако стоимость таких авто от $30 000. В Украине подобные разработки пока не ведутся вовсе.

ЭКОНОМНОЕ ВОЖДЕНИЕ: ПРАВИЛЬНО ТРОГАТЬСЯ И ПЛАВНЕНЬКО ТОРМОЗИТЬ

Новые системы двигателей и новые виды топлива - пока для нас перспектива далекая, но снизить выбросы в атмосферу можно с помощью очень популярной ныне в Европе технологии — так называемого «экономного вождения». Кроме атмосферно-экологических плюсов это еще и экономит деньги автомобилиста, как утверждают специалисты расход топлива может быть сокращен значительно — до 20% от обычного расхода автомобиля. В европейских странах, а с недавних пор и в России появились специальные курсы, где опытные инструкторы обучают новичков как правильно трогаться и тормозить. В Киеве таких курсов нам обнаружить не удалось.

«Главный принцип экономного движения - не делать лишних движений, резко не тормозить и не трогаться лишний раз, — говорит Максим Волынец, многократный призер Чемпионата Украины по авторалли и шоссейно-кольцевым гонкам — Если видите, что на светофоре включился красный свет, начните сбрасывать скорость. Ваша задача — медленно докатиться к нему к тому моменту, когда вновь загорится зеленый. Прогнозирование ситуации позволит вам сэкономить».

Еще, по словам Максима, очень важно не спешить, держа двигатель на 2000-3000 оборотах. «Это как правило не выше 110 км/ч., если увеличить скорость всего на 10 км/ч, то автоматически повышаем расход топлива на 1 литр. А если ускориться до 140 км в час, расход вырастет сразу на 2 литра на 100 км. По нынешним ценам это уже 13 гривен».

То, что можно серьезно снизить расход топлива за счет мастерства вождения автомобиля, говорят данные соревнований по экономичному вождению. На обычном автомобиле ВАЗ 2102, а «Жигули» отнюдь не блещут экономичностью, при скорости 66 км/ч при движении по шоссе средний расход топлива составил 4,3 л/100 км. Лучшим был результат - 4,1 л/100 км.

Большие потери и одновременно огромный потенциал экономии - в стиле вождения. Например, если для поддержания скорости достаточно прижать педаль газа на четверть хода, незачем насиловать мотор, вдавливая ее на треть. По наблюдениям специалистов Московского государственного технического университета, у среднестатистического городского водителя более 70% времени работы педали акселератора приходится на зону, близкую к максимальному нажатию. В итоге расход топлива увеличивается на 60% по сравнению с базовым. За год это увеличивает расходы на сумму до $1000. Кроме того, специалисты советуют меньше пользоваться кондиционером, не включать на полную мощность музыкальный центр и закрывать окна. Если же работают дополнительные устройства: например, автохолодильник и автокофеварка, а также включены фары, расход топлива может на 38% превысить оптимальный.

ЭЛЕКТРОМАРШРУТКИ УЖЕ БЕГАЮТ В СТРАНАХ АЗИИ

У электромобилей пробег ограничен емкостью аккумуляторных батарей, а скорость -мощностью элемента питания. Тем не менее, в некоторых странах Азии, уже работают маршрутные такси, перевозящие 8-12 пассажиров со скоростью 30-40 км в час ( для городского цикла столицы Непала Катманду и столицы Филлипин Манилы - это нормальная скорость, в забитом автомобилями Киеве такой транспорт был бы тоже не лишним). В туристическом Непале активно борются с выбросами - правительство планирует полностью изжить общественный транспорт, источающий выхлопы. Создается сеть электрозаправок и СТО, где можно быстро сменить разрядившийся аккумулятор.

Пассажирскими электромобилями в Европе и США уже вплотную занимаются «Пежо» и «Шевроле», некоторые проекты уже показывали на выставках, однако в продажу они не поступают. Не исключено, что разработчики электромобилей направят свои усилия на изготовление машин для использования только в городах, для дальних переездов альтернативы бензиновым и дизельным авто пока нет.

Японские производители авто уже продают в Европе автомобили с «гибридными» двигателями. В определенные моменты движения бензиновый двигатель отключается и включается электромотор, расход топлива может составлять всего 4,5 л на 100 км. Причем, даже у мощных «Лексусов», которые «едят» 12-15 литров с обычным мотором. Эти машины продаются и в Украине, но из-за высокой стоимости их доля в продажах не перевалила пока что за 1%. По словам водителей, плюсы от сокращения выхлопов очевидны, но ради экологии в нашей стране мало кто готов выложить $60 000, даже если разница в цене покроется за 10 лет снижением расходов на топливо.

Перспективно выглядят разработки авто с водородными двигателями, в которых в специальном электрохимическом генераторе между водородом и кислородом происходит химическая реакция при температуре около 100 градусов, в результате чего производится электричество, а в качестве «выхлопа» образуется вода. Электричество приводит в движение электродвигатель авто. Однако есть проблемы, реагент, который обеспечивает реакцию при безопасной температур, пока очень дорог, а двигатель занимает слишком много места. Ученые прогнозируют, что технология станет окупаемой не раньше 2030 года.