Поиски новых источников энергии — биотопливо

Поиски новых источников энергии — биотопливо

Биотопливо. Поиски новых источников энергии вызваны рядом причин:

  • ограниченностью запасов обычных источников;
  • зависимостью от стран – экспортеров нефти;
  • парниковым эффектом, обусловленным поступлением в атмосферу двуокиси углерода;
  • загрязнением атмосферы выхлопными газами.

Использование растительных масел в качестве моторного топлива известно давно. Еще в 1900 году на Всемирной выставке в Париже экспонировался двигатель, работающий на арахисовом масле. Первоначально биодизелем называли смесь минерального дизельного топлива с рапсовым маслом. В настоящее время в западных странах понятием «биодизель» определяется не что иное как метиловый эфир, обладающий свойствами горючего материала и получаемый в результате химической реакции из растительных жиров. Именно эфиры растительных масел можно назвать настоящим биодизелем.

Для использования топлива, получаемого из растительного сырья, рассматриваются два пути: этерификация растительных масел до кондиций дизельного топлива, получается рапсовый метиловый эфир (RME); модифицирование дизельного двигателя таким образом, чтобы при сгорании сырого масла в нем не образовывался вредный нагар.

Анализ показателей работы дизелей с применением биодизеля (БД) и его бинарных смесей с дизельным топливом (ДТ) в качестве энергоносителя показал, что в основном не возникает проблем. Одним из главных условий нормальной работы дизельных двигателей является хорошее качество биодизеля, которое обеспечивается жёсткими требованиями к его физико-химическим показателям, заложенными в европейском стандарте EN 14214:2003.

RME благодаря процессу этерификации по характеристикам оказывается значительно ближе к дизельному топливу. Это топливо может применяться на любых типах дизелей. Поскольку все дизели, как правило, оптимизированы по использованию дизельного топлива, то переходу на RME должна предшествовать дополнительная калибровка системы впрыска, улучшающая сгорание топлива.

По сравнению с минеральным маслом, 1 л которого способен загрязнить 1 млн. л питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, растительное масло, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, оно подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% масла, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при попадании в них исходного масла.

Использование растительных видов топлива необходимо для того, чтобы снизить выброс в атмосферу двуокиси углерода. При сгорании рапсового топлива выделяется такое количество СО2, которое было потреблено из атмосферы растением за весь период его жизни. В то же время, не следует упускать из виду и дополнительные выбросы углекислого газа, связанные с использованием транспортных средств, а также сельскохозяйственной техники, работающей, в основном, на дизтопливе. При изготовлении RME особенно велики дополнительные выбросы СО2, так как этот процесс связан с использованием метанола и расходом энергии. Рапсовое топливо снижает выбросы углекислого газа в атмосферу, однако считать его экологически чистым было бы неправильно. В отношении выбросов СО2 рапсовое масло более экологично, чем RME.

Оптимизация дизелей железнодорожного подвижного состава по величине расхода топлива ведет к увеличению в выхлопе окислов азота. В этом отношении рапсовое топливо наименее пригодно для решения проблемы. Из недостатков следует назвать также повышенный уровень шума от двигателей, работающих на рапсовом масле или RME. Одним из преимуществ топлива на базе рапса можно считать пониженное содержание в выхлопе окислов серы.

В части экологических показателей следует отметить главные отличия биодизеля, связанные с наличием в молекуле метиловых эфиров кислорода (10-11%):

  • лучшая полнота сгорания и меньший выход вредных компонентов (СО, СН и дымность);
  • больший выход NOX.

По некоторым данным для ряда двигателей с вихрекамерным способом смесеобразования при применении биодизеля снижение выбросов вредных веществ составляет: СО — 12%, СН — 35%, сажа — 50% при повышении выбросов NOX на 10%.

МСЖД (UIC) разработаны рекомендации по ограничению вредных выбросов дизельных двигателей работающих на биодизеле. Согласно им предусмотрены следующие предельные нормы в граммах на 1 кВт.час: для СО – 3, СН – 0,8, NOX – 12. Для оценки содержания в выхлопе сажи используется число Боша. Нормами для сажи предусмотрена выраженная в этих единицах величина 1,6-2,5.