Наиболее экологичный автомобильный двигатель

Экологичные двигатели: на чем будут ездить автомобили будущего?

Неуклонный рост цен на горюче смазочные материалы, жесткие экологичные требования заставляют автопроизводителей задействовать альтернативные виды энергии. Использование водорода как раз является таким решением. Разработки ведутся уже очень давно, и в настоящее время обретают более конкретные очертания.

Мнения ведущих крупнейших концернов разделяются. Хонда, Тойота, Нисан, Форд остаются верны традиционным двигателям, а БМВ и Мазда наоборот используют электротяги.

Плюсом двигателя внутреннего сгорания является то, что он намного компактнее и легче и позволяет использовать традиционное топливо так и водород. Помимо этого он экологичнее, так как выделяется обычная вода в процессе горения водорода. А из выделяемой воды существуют технологические возможности извлекать водород повторно. Минусом является опасность эксплуатации таких двигателей в виду их взрывоопасности, так как неконтролируемые соединения кислорода с водородом может привести к необратимым реакциям. Заправленные баки водородом должны иметь более высокую прочность из-за высокого давления сжиженного газа.

Электродвигатели имеют лучшие динамические характеристики и КПД в отличие от традиционных моторов. К тому же они создают при работе меньше шума. Простая конструкция обеспечивает их надежной работой, а обслуживание значительно – легче. Помимо прочего автомобилю с электродвижком не требуются системы смазки и охлаждения, не нужна трансмиссия и бензобак. Обороты регулируются легко и плавно. Однако есть и свои минусы. Преобразователи тока, аккумуляторы прибавляют конструкции значительный вес и занимают много места, тем самым уменьшая свободное пространство. А главное – высокая стоимость топливных элементов.

Но даже несмотря на все недостатки и проблемы работы в этом направление продолжаются, и возможно в скором времени производители найдут оптимальное решение.

Источник статьи: http://www.greenrussia.ru/news/ekologiya/3398-ekologichnye-dvigateli-na-chem-budut-ezdit-avtomobili-buduschego.html

7 экологичных видов топлива для автомобилей

Многие годы исследователи бьются над поиском альтернативы бензину как основному типа топлива для автотранспорта. Экологические и ресурсные причины нет смысла перечислять — о токсичности выхлопных газов не говорит только ленивый. Решение проблемы ученые находят в самых, порой, необычных видах топлива. Recycle выбрал наиболее интересные идеи, бросающие вызов топливной гегемонии бензина.

Биодизель на растительных маслах

Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.

Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.

Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г. доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.

Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.

Сжатый воздух

Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями. Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха. Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.

Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.

К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.

Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.

Продукты жизнедеятельности

До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании. На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco. Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.

Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.

При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.

Солнечные батареи

Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).

В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км. Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км. В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.

Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.

Биодизель на кулинарных отходах

В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.

Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.

По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.

До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.

Жидкий водород

Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.

Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.

Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду. Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S. В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.

Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.

Зеленые водоросли

Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.

Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.

Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.

В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.

Источник статьи: http://recyclemag.ru/article/7-eco-vidov-topliva-dlja-avtomobilej

Что вреднее для экологии: электродвигатели или ДВС?

Статья о том, так ли экологически безопасны электромобили: вред и польза электрических машин, интересные нюансы. В конце — видео про электрокары против авто с классическими ДВС.

Содержание статьи:

• Поменяли шило на мыло
• Система впрыска
• Аккумуляторная катастрофа
• Электродвигатель или ДВС
• Преимущества и недостатки
• Видео про электрокары против авто с классическими ДВС

Когда в 2012 году появился первый электромобиль Tesla Model S, это был настоящий фурор в автомобильной сфере. Основной акцент делался на экологичность нового типа автомобиля, который спасет Землю от парниковых газов, а граждан – от вредных выхлопов.

Но так ли на самом деле электрические двигатели превосходят классические ДВС?

Поменяли шило на мыло

Главное отличие электромобилей состоит в конструкции силового агрегата, который работает от энергии подзаряжаемых аккумуляторов. Хотя электродвигатели способны использовать энергию, например, от солнечных батарей или топливных элементов, они все равно предполагают наличие АКБ.

Из-за того, что подобные двигатели не нуждаются в бензине, дизеле, масле, антифризе, они не производят выхлопов, загрязняющих атмосферу. Однако ученые все больше приходят к выводу, что общий уровень экологической безопасности следует рассчитывать не по одним лишь последствиям его функционирования. Необходимо учитывать куда больше факторов, начиная от производства, обслуживания, зарядки и до финальной утилизации.

Так объективно ли автопроизводители заявляют о снижении выхлопов? Экологи говорят, что нет.

Главными источниками электроэнергии служат теплостанции, 40% которых работают на угле и торфе, четверть — на газе и буквально единицы — на нефтяных фракциях. То есть уровень экологической опасности таких станций существенно выше от всего современного автотранспорта.

Ученые всего мира, изучая влияние на атмосферу электрического транспорта, пришли к мнению, что при наличии столь большого числа станций, сжигающих уголь и нефть, распространение электромобилей абсолютно бессмысленно.

Система впрыска

Второй показатель, по которому проигрывают современные двигатели — система непосредственного впрыска. По итогам исследования одной из наиболее уважаемых немецких ассоциаций, уровень сократившихся выбросов CO2 несопоставим с возросшим количеством опасных канцерогенов.

Эти мельчайшие частицы наносят большой вред здоровью, всасываясь в кровеносную систему, которая разносит их по всему организму.

Технология прямого впрыска впервые применили в 1920-е годы в авиации и лишь в 1950-е годы — на автомобилях. Система GDI оказалась куда более экономичной и мощной, хотя и требует высококачественного топлива. Она вынуждает двигатель работать при более высокой компрессии, что вызывает усиленный выброс вредных субстанций.

Экологи полагают, что проблему легко решить с помощью требования установки особых фильтров, причем цена вопроса составит порядка 50 евро за штуку. Однако автопроизводители почему-то не идут на это простое решение, ограничиваясь сомнительными тестами.

Технический регламент, обязывающий производителей разрабатывать машины с выбросами, не превышающими 95 г углекислого газа на километр дороги, вступит в силу в 2021 году, хотя изначально планировалась на 2020 год. Эта задержка оказалась на руку немецким компаниям, чьи модели премиум-сегмента отличаются чрезмерным уровнем вредных выбросов.

Аккумуляторная катастрофа

Еще один фактор, вызывающий опасения, заключается в мощных аккумуляторах, используемых для электрокаров.

Как показали исследования, предприятия, производящие электрический транспорт, осуществляют токсичные выбросы в разы большие, чем классическое автопроизводство. Они выпускают вдвое больше парниковых газов из-за технологической потребности в высоком энергопотреблении.

Так, расчеты наглядно показывают, что выпуск одного электромобиля требует энергии, равноценной сжиганию 10 тыс. литров бензина — такого объема хватит на многолетнюю эксплуатацию обычного автомобиля с ДВС.

Мощные батареи содержат в себе высокотоксичные элементы: литий, соединения никеля, меди и алюминия, кобальта, которые в разы опаснее обычных выхлопных газов.

Не меньшую проблему представляет последующая утилизация аккумуляторов, которая является процедурой очень дорогостоящей и трудоемкой. Если пользование электромобилями выйдет на массовый уровень, то даже при соблюдении всех экологических и технологических норм утилизации вероятность загрязнения окружающей среды слишком велика. Кроме того, извлечение металлов из аккумуляторов в процессе утилизации потребует в 10 раз больше энергозатрат, чем при самом производстве.

Наконец, владельцы отметили, что на электрокарах гораздо быстрее изнашиваются покрышки. Это объясняется тем, что вес аккумуляторной батареи существенно больше, чем обычного двигателя. Следовательно, увеличивается общий вес машины и оказывается большее давление на всю ходовую часть.

Электродвигатель или ДВС

Об экологичности электрокаров можно говорить лишь в том случае, если они будут получать энергию от «чистых» электростанций. Однако станций, использующих возобновляемые источники, пока слишком мало, да и доля выработки АЭС едва достигает 10%. К тому же последние все чаще становятся «жертвами» природоохранных организаций и закрываются по всему миру.

Таким образом, на сегодняшний момент «чистой» энергетики в мире недостаточно для массового перехода к электрическому транспорту. А саму идею улучшения экологической ситуации в мире с помощью подобной меры многие считают абсолютно бесперспективным направлением.

Первыми миф об экологичности электромобилей развеяли китайские исследователи, изучив города с преобладанием такого транспорта. В некоторых китайских районах все государственные и полицейские службы пересели на электрокары, для чего дополнительно открыли 800 тысяч зарядных станций.

При крайне высоких ценах на нефть Китай располагает большими литиевыми запасами, из которого быстро и бюджетно производят аккумуляторы.

Однако тотальная замена ДВС двигателей на электрические не помогла стране избавиться от экологических трудностей, а том числе и от колоссального смога, накрывающего весь Пекин.

Дело в том, что почти вся электроэнергия создается на применяющих уголь тепловых электростанциях, которые активно загрязняют воздух. Объем сжигаемого угля, требуемый для получения энергии для поездки длиной в один километр, в разы превышает загрязняющие вещества от ДВС мотора.

Преимущества и недостатки

Если рассмотреть самые важные аспекты выбора автомобиля, складывается следующая картина:

Надежность

По данному пункту электрические агрегаты выигрывают, так как имеют незначительно количество подвижных, а потому изнашиваемых деталей.

Обслуживание

Высокая надежность новых двигателей позволяет владельцам ощутимо экономить на их обслуживании и ремонте. Американская ассоциация автомобилистов подсчитала, что даже при пробеге свыше 200 тысяч километров водитель потратит на содержание автомобиля на 2 тысячи долларов меньше, чем поехав столько же на классическом двигателе.

Стоимость

Это единственный неоспоримый недостаток электромобилей, который обуславливается высокой ценой аккумуляторной батареи. Поэтому в данное время электрический транспорт преимущественно приобретают в тех странах, где имеются субсидии или налоговые льготы на такие покупки.

Запас хода

Еще один показатель, по которому ДВС превосходят конкурентов. Редкие силовые агрегаты, имеющие соответственную стоимость, могут преодолеть на одном заряде свыше 500 км.

Если же поездка происходит в зимний период, сопровождающийся низкими температурами, эффективность батареи существенно снижается, вследствие чего запас хода падает как минимум на четверть.

Заключение

Есть ли преимущество электрических двигателей по сравнению с классическими ДВС, с учетом описанного несовершенства параметров и вызывающей дороговизны? Единственным неоспоримым достоинством можно назвать отсутствие выхлопов.

При прочих равных условиях, а тем более в свете проводимых исследований относительно вреда электромобилей они могут ощутимо сдать столь быстро завоёванные позиции, вернув прежнюю популярность бензиновых автомашин.

Видео про электрокары против авто с классическими ДВС:

Источник статьи: http://fastmb.ru/autonews/autonews_mir/3785-chto-vrednee-dlya-ekologii-elektrodvigateli-ili-dvs.html