Можно ездить без бензина

Постоянный рост цен на энергоносители, а, по данным союза нефтегазопромышленников, падение цен на бензин скоро прекратится, заставляет задуматься: что можно предпринять для снижения расходов при эксплуатации автомобиля? Японские и европейские производители не просто озабочены этим вопросом, они уже конкурируют друг с другом оригинальностью и простотой будущих авто. Некоторые уже сейчас предлагают в качестве концепткаров полностью электрические, водородные, или гибридные версии «автомобилей будущего». В нашей стране таким вопросом заняты умы разве что кустарей-одиночек. Пока, кроме перевода машины на газ, производителям и предложить нечего Однако большинство автовладельцев уверены, что газ ухудшит динамику, станет причиной интенсивного износа двигателя и отрицательно скажется на запуске.

Президент Союза нефтегазопромышленников России Геннадий Шмаль поделился своими соображениями по поводу цен на бензин. По его словам, к концу этого года розничные цены на него в Росси понизятся еще на рубль. Но большего снижения стоимости можно и не ждать. Дело в том, что цена на топливо зависит от инерции продавцов. То есть сейчас бензин продается еще из старых запасов, так как сейчас нефть на внутреннем рынке подешевела, и в «закрома родины» поступает более дешевая. Это означает что и бензин станет дешевле, правда, не сразу. «А после Нового года, цены на топливо вновь повысятся», – считает Шмаль.

По словам Шмаля, Россия является вторым игроком на мировом рынке, уступая лишь Саудовской Аравии. «Мы можем и сами диктовать мировому сообществу свои условия, не котируя свою нефть на лондонской бирже, – пояснил Шмаль. – На мой взгляд, эти котировки недостаточно объективны. На тонне нефти мы теряем до 35 долларов, что неправильно». Ну а пока торговцы разбираются, как получше друг друга обмануть, количество машин растет, а ресурсы нефтяников падают. Многие месторождения уже заброшены ввиду истощения запасов.

Новое – хорошо забытое старое

Вспомним историю. В качестве топлива для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в 1876 году немецкий изобретатель Николаус Отто, применял этанол! А в 1908 году Генри Форд предложил покупателям «жестянку Лиззи» – Ford T с двигателем, работающим на этаноле, бензине или их смеси.

Этанол или этиловый спирт более известен как сырье для изготовления алкогольных напитков. Биоэтанол – это обезвоженный этиловый спирт, изготовленный из биологически возобновляемого сырья. Есть три способа получения этилового спирта: сбраживанием пищевого сырья (переработкой содержащегося в сырье сахара в спирт при помощи дрожжей), гидролизом растительного сырья и гидратацией этилена (синтетический спирт). Энергетическая ценность спирта почти в полтора раза ниже, чем у бензина.

Получить этанол просто: целлюлозу в присутствии катализатора подвергают гидролизу (или «осахариванию»), в результате которого получается техническая глюкоза. После этого глюкозу сбраживают, перегоняют и получают этиловый спирт. В качестве автомобильного топлива этанол по некоторым параметрам превосходит бензин. В нем гораздо меньше примесей (например, серы), а октановое число по исследовательскому методу достигает 125 единиц. Поэтому этанол иногда используют как высокооктановую добавку – например, «девяносто второй» бензин с десятью процентами этанола становится «девяносто пятым» (схожее горючее, Е-10, используют в Таиланде). Однако теплотворная способность этанола существенно ниже «бензиновой» (21,2 кДж/л против 31,9 кДж/л) – отсюда и более высокий расход топлива. Кроме того, этанол очень гигроскопичен – при контакте с водой он «вымывается» из состава смеси, нарушая ее характеристики.

Плюсы:

• запасы сырья разнообразны и практически неограниченны;

• есть богатый опыт эксплуатации двигателей, работающих на спирте (Бразилия, Австралия);

• ниже токсичность выхлопных газов.

Минусы:

• нужно вносить конструктивные изменения в систему питания;

• мощность двигателя снижается, а расход горючего увеличивается;

• из-за гигроскопичности спирта могут ухудшаться пусковые свойства двигателя;

• производство биоэтанола пока еще дорого.

Кроме этанола в качестве топлива применять можно и метанол, который известен как метиловый (или древесный) спирт. Процесс его получения основан на каталитической конверсии углеводородов природного, коксового и других углеводородсодержащих газов с водяным паром. Как самостоятельное горючее и в качестве добавок к бензину применяется редко и только для двигателей спортивных мотоциклов, не рассчитанных на длительную эксплуатацию. В то же время достаточно широко используется как сырье, из которого автомобили на топливных элементах черпают водород.

Плюсы:

• позволяет решить проблему хранения водорода и извлечения его по мере надобности;

• запасы сырья практически неограниченны;

• может использоваться как сырье для производства синтетического бензина.

Минусы:

• очень токсичен (смертельная доза для человека – 30 миллилитров);

• вызывает коррозию деталей.

Биодизель

Вообще технологий производства биотоплива несколько. Одна из них – это переработка сельскохозяйственных отходов в топливо. Сырьем для этого процесса могут служить и куски древесины, и солома, и навоз. Например, немецкая химическая компания Choren Industriers при поддержке концернов Daimler Chrysler и Volkswagen начала производство именно такого топлива, которое получило название SunDiesel. Такое биодизельное топливо «СО2-нейтрально» по отношению к окружающей среде – при его сгорании в атмосферу возвращается та углекислота, что была поглощена растениями при росте. Чистота такой биосолярки тоже играет положительную роль – испытания показали, что она позволяет выполнять нормы токсичности Евро-4 даже тем двигателям, которые рассчитаны только на Евро-3. Конечно, пока литр «солнечной» солярки дороже обычной. По оценкам авторов проекта, нынешние возможности сельского хозяйства Европы способны обеспечить таким топливом от половины до 80% всех легковых дизелей.

Еще одна технология – добавление рапсового масла в дизельное топливо. Именно добавление, поскольку рапсовое масло в чистом виде как топливо не используется. Из-за более высокой вязкости (почти в 20 раз выше по сравнению с дизельным горючим) требуется другая топливная аппаратура и изменение камеры сгорания. В качестве горючего применяются сложные эфиры рапсового масла, добавляемые в количестве от 5 до 30% в дизельное топливо или используемые самостоятельно (биодизель). Интересно, что в ходе переработки масла в биодизель получают ряд дополнительных продуктов, пользующихся спросом (например, глицерин, сульфат калия).

Плюсы:

• меньше выбросы вредных веществ;

• запасы сырья могут возобновляться ежегодно, культура не требует особого ухода в процессе выращивания;

• в ходе переработки масла получают дополнительные продукты (глицерин, сульфат натрия).

Минусы:

• себестоимость производства выше, чем бензина и дизтоплива;

• требуются дополнительные площади сельскохозяйственных земель;

• эфиры рапсового масла обладают значительной коррозионной активностью;

• ниже мощность двигателя и выше расход горючего.

Третий вид биологического топлива – синтетическое горючее. Современные технологии переработки углеводородов позволяют производить синтетическое дизельное топливо и синтетический бензин. В качестве сырья используются отходы деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства и даже бытовой мусор. Особенности разработанных технологических процессов заключаются в том, что из одного и того же сырья могут получаться различные виды топлива. Первое в мире синтетическое дизельное топливо, в 2003 году разработала корпорация Daimler Chrysler. Новое топливо, которое разработчики назвали BIOTROLL, производится из древесных отходов, а при его сгорании в атмосферу вообще не выбрасывается углекислый газ. Биотопливо можно смешивать с обычной соляркой, улучшая экологические показатели дизельных двигателей, однако пока не получены точные данные о том, возможна ли эксплуатация современных дизельных двигателей только на новом виде топлива без проведения каких-либо доработок. Первая заправка, на которой можно пополнить баки новым топливом, уже функционирует в Штутгарте.

Плюсы:

• можно получить требуемые характеристики топлива;

• в синтетическом дизтопливе отсутствует сера;

• выбросы вредных веществ ниже, чем при использовании «нефтяного» горючего;

• запасы сырья неограниченны.

Минусы:

• высокие затраты энергии для производства горючего;

• необходимы значительные вложения средств для создания предприятий по выпуску синтетического топлива и создание структуры накопления, поставки и подготовки сырья.

Самое привычное топливо после бензина – газ.

Сжатый газ (метан, природный газ, биогаз) достаточно давно используется как горючее для ДВС. Метан – это тот самый природный газ, который по магистральным газопроводам поступает в крупные города и сгорает в конфорках бытовых газовых плит. Так как запасы метана практически неограниченны, он очень дешев. Возможно переоборудование для работы на метане практически любых бензиновых двигателей (карбюраторных, инжекторных) и даже дизельных (хотя объем доработок последних существенно выше и это не всегда экономически целесообразно). Кроме традиционной добычи газа, метан можно получать при переработке органических отходов (биогаз).

Но при использовании метана в качестве моторного топлива возникает одна проблема – компактно его можно хранить только в сжатом виде под давлением в 250 атмосфер, для чего нужны очень прочные баллоны. Если делать их из стали, то придется возить с собой батарею баллонов весом до полутора тонн – такой балласт могут взять на борт только грузовики и автобусы, да и то ценой существенного уменьшения грузоподъемности. А ведь при малейших утечках есть еще и проблемы взрывобезопасности.

Плюсы:

• значительные запасы и возможность получения из возобновляемых источников;

• меньше токсичность выхлопных газов;

• конструктивные изменения в бензиновых автомобилях незначительные, но больше, чем при переоборудовании на сжиженный газ.

Минусы:

• большие, тяжелые и дорогостоящие газовые баллоны;

• более высокая по сравнению с переоборудованием на сжиженный газ стоимость работы;

• при транспортировке природного газа возможны его утечки.

Сжиженный газ

Этот вид моторного газообразного топлива распространен куда шире. Это пропан-бутановая смесь – сопутствующий газ, который получают при добыче и переработке нефти (продукты стабилизации газового конденсата, попутный газ при добыче нефти и природный газ (при его переработке). Пропан-бутан можно хранить в сжиженном виде под давлением в 16 атмосфер, а стальной баллон емкостью 50-80 л, который вполне подойдет для обычного легкового автомобиля, весит не более 40-70 килограммов. Как и дизельное топливо, пропан-бутановая смесь бывает летней и зимней, и вызвано это разделение тоже особенностями сезонной эксплуатации. Дело в том, что пропан испаряется при -45°С, а бутан – при -0,5°С.

Летом смесь на 75% состоит из бутана, а на 25% – из пропана, и при низких температурах она просто не сможет перейти в газообразное состояние. Поэтому зимний состав пропан-бутановой смеси содержит 75% пропана и 25% бутана. Запуск карбюраторного двигателя на газе возможен и при отрицательных температурах. Однако специалисты рекомендуют при температуре воздуха ниже +5°С пускать двигатель на бензине и переходить на газ спустя некоторое время. Кроме того, даже летом нужно давать двигателю хоть иногда поработать на бензине – для промывки карбюратора. Если этого периодически не делать, то его жиклеры забиваются смолами и грязью, которые неизбежно сопровождают плохо очищенный отечественный газ. Кстати, в соответствии с сезонной сортностью немного изменяется и антидетонационная стойкость газовой смеси.

Пропан имеет октановое число 110, а бутан – 95, поэтому октановое число пропан-бутана может варьироваться от 99 до 106. Еще одним видом сжиженного газа является диметиловый эфир, который, в ближайшие годы, может стать основной альтернативой дизельному топливу. Диметилэфир – это сжиженный газ, который вырабатывается из природного метана. Он характеризуется высоким цетановым числом (55-60 против 40-55 у нефтяного дизельного топлива) и полным отсутствием сажи в выхлопе. Для использования этого вида топлива не придется создавать новую инфраструктуру АЗС – достаточно сделать их двухтопливными, а на машину поставить комплект газовой аппаратуры. Кстати, эфир вдвое дешевле солярки, но расход его вдвое выше.

Плюсы:

• цены ниже, чем на бензин (но выше, чем на сжатый газ);

• возможно переоборудование практически любых бензиновых двигателей внутреннего сгорания;

• наличие дополнительной топливной системы;

• меньше токсичность отработавших газов.

Минусы:

• при температуре ниже 0°С (то есть зимой) необходим запуск и прогрев на бензине;

• запасы ограничены;

• дополнительные расходы на установку и обслуживание.

«Сжиженный газ обладает всеми качествами полноценного топлива для внутреннего сгорания, – рассказывает специалист фирмы «Сжиженный газ» Айрат Багманов. – Конструкция автомобиля при этом практически не изменяется, что позволяет продолжать использовать и бензин тоже. При установке на автомобиль газобаллонного оборудования обеспечивается снижение стоимости каждого километра пробега в два раза, увеличивается ресурс двигателя и срок службы свечей зажигания на 35-40%. Расход масла при этом уменьшается на 10-15%, шум двигателя снижается на 2-3 дБ, снижение выбросов СО в три-четыре раза. Ну а высокое октановое число такого топлива – 105 – при любом режиме работы не дает возникнуть детонации. Кроме того, есть данные, что износ гильзы цилиндра снижается на 14%, поршней на 17, шеек коленвала на 57, поршневых колец на 63%».

По мнению Багманова, автолюбители в скором времени станут более активно переходить на альтернативные виды топлива. Потенциальный спрос на газ в России достаточно велик – он в два раза дешевле бензина. Пока его покупают в основном владельцы недорогих автомобилей, но в перспективе газ может вытеснить до 50 % потребления бензина.

Главный вопрос, который интересует автовладельца: сколько он будет экономить и насколько ухудшатся мощностные показатели автомобиля? По утверждению специалистов, у двигателей с впрысковыми газовыми системами можно добиться такого же расхода топлива и мощности, как у бензиновых. В системах третьего поколения расход газа увеличится на 10-25%, а потеря мощности будет ощущаться только при полной загрузке автомобиля и на скоростях выше 100-120 км/час. В обоих случаях расход газа сильно зависит от регулировки ГБО, а также от увеличения угла опережения зажигания на пять в программе ЭБУ (электронный блок управления).

Если взять в руки калькулятор и посчитать, то получится, что перевод на газ сокращает траты на топливо в полтора раза. Газовое оборудование окупается за полгода у частника и за один-два месяца в транспортной организации. Дальше – сплошная выгода! Как гласит старинная мудрость, деньги сэкономленные – деньги заработанные.

Вот цифры, которыми поделились специалисты.

Стоимость переоборудования в первую очередь зависит от типа ГБО, которое решит поставить клиент. Ниже представлены цены на комплекты ГБО с установкой.

• ВАЗ 2108-10 карбюратор – 7800 (50 л. баллон)

• ВАЗ 2108-10 инжектор – 10 тысяч рублен. (42 л. баллон)

• Газель карбюратор – 8250 рублей (2х40 л. баллона)

• Газель инжектор – 9800 (2х40 л. баллона)

Вот формула расчета окупаемости ГБО:

Э=РБхПР(СБ-1,32хСГ)/100

Э – годовая экономия в рублях, РБ – расход бензина на 100 километров, ПР – средний годовой пробег, СБ – стоимость литра бензина, СГ – стоимость литра газа.
Для примера можете проверить: ВАЗ, инжектор: РБ=9 литров. ПР=30000, СБ=23,50 рублей. СГ=12,80.
Подставляем все цифры в формулу и получаем Э (экономию) в 17820 рублей.

Так что пока немцецкие, японские, а тем более наши автопроизводители выпустят в широкую продажу авто на альтернативном топливе, нам придется, или тратить деньги на бензин, или экономить, переведя авто на газ.

В следующем обзоре, мы продолжим тему автомобильного топлива.