Ибудет нам счастье: топливо

Ибудет нам счастье: топливо

    По Калифорнии уже бегают на водороде машинки FCX Clarity компании Honda
    В Англии возможно приобрести по предварительному заказу чистый электромобиль Lightning GT
    А электромобиль Maxim компании Nissan все еще есть только концепт-каром

Биологическое топливо

Уже давно самым очевидным ответом смотрелся спирт, приобретаемый из зерна. Выращивать хорошие урожаи человечество уже может, а процесс переработки зерна в спирт известен с давних пор.

В прошедшем сезоне в Соединенных Штатах было произведено 24 млрд литров этилового спирта и 950 млн литров дизельного биологического топлива. Но в то время, когда на биологическое топливо разрешили войти 21% от всего урожая сои и национального 13% урожая зерновых, цены на продукты питания подскочили. Но импорт нефти снизился практически незаметно.

К тому же, в случае если учесть всю энергию, которая расходуется на удобрения, возделывание почвы, переработку и транспортировку сельхозпродукции, новое горючее в ходе производства обходится громадными выбросами в воздух парниковых газов, чем сжигание бензина.

Ученые трудятся над созданием биологического топлива второго поколения — это возможно продукт на базе культур, каковые прекрасно растут на истощенных землях и не требуют особенных вложений в полив и удобрения, а возможно итог переработки тех либо иных отходов, в то время, когда в ходе производства сельскохозяйственные угодья не задействованы по большому счету.

на данный момент интерес завлекают такие культуры, как, скажем, спороболус («трава прерий»), либо такие отходы, как простые древесные опилки. Они содержат сахара, каковые, но, прочно связаны в полимерных молекулах целлюлозы и лигнина. Классический метод разложения целлюлозы на дешёвые дрожжам простые сахара — гидролиз под действием большой давления и температуры — через чур дорог.

Грибные и бактериальные ферменты смогут разлагать не только целлюлозу, но и еще более прочный лигнин, но и в этом случае процесс происходит в два этапа: оптимальная температура для работы этих ферментов 50−60°С, а анаэробные бактерии, более действенно сбраживающие углеводы, чем дрожжи, не переносят температуры выше 37 °C. Поисками способов прямой переработки лигноцеллюлозы занимаются многие научные группы: так из технологического процесса возможно было бы выкинуть сходу пара дорогостоящих этапов.

Компания SunEthanol из штата Массачусетс разрабатывает разработку прямого получения этилового спирта из древесных отходов посредством «микроба Q» — найденной в 2002 году в Массачусетсе бактерии Clostridium phytofermentans. Компания Coscata из Иллинойса первой испробовала разработку, в которой фактически любой углеродсодержащий материал, включая и бытовой мусор, преобразовывается сперва в синтез-газ, перерабатываемый бактериями (также рода Clostridium), а после этого в этанол, причем выход нужного продукта при таковой технологии оказывается выше, чем при вторых способах.

Имеется еще один вид биологического топлива второго поколения — биосолярка из водорослей. Около него разворачивается настоящая гонка исследователей, потому, что победа в ней обещает грандиозную приз. Водоросли смогут давать в много раза больше масла, чем соя, а выбрасываемый в воздух углекислый газ — основная пища для водорослей, так что данный энергетический цикл сулит неспециализированное сокращение количества парниковых газов в воздухе.

Пара компаний занимаются на данный момент биологическим топливом третьего поколения, которое должно иметь свойства, всецело подобные тому горючему, которым мы на данный момент пользуемся.

Компании Amyris Biotechnologies удалось вывести штамм дрожжей, что способен преобразовывать сахар прямо в углеводороды. «Те молекулы, каковые у нас получаются, — база нынешнего дизтоплива. Более того, отечественное горючее владеет всеми лучшими чертями, свойственными классической солярке», — говорит Нил Реннигер, один из основателей компании.

Электромобиль

В ближайшие два года на рынок обязан выплеснуться широкий поток электромобилей. К 2010 году компания Mercedes-Benz планирует предложить всецело электрическую версию автомобильчика Smart. Другие электрические модели обещают выдать Nissan и Mitsubishi.

Так, предполагается применять уже существующую инфраструктуру, автомобили будут заряжаться по ночам, в то время, когда идет спад в потреблении энергии. «Нагрузка на внешнюю среду имела возможность бы снизиться с 300 млн выхлопных труб до всего лишь 1500 цивилизованных электростанций», — говорит Майкл Уэббер, помощник директора Центра интернациональной энергетической и экологической политики при Университете штата Техас в Остине.

Но десятилетие за десятилетием автомобилестроители упираются в одинаковый барьер — это аккумуляторная батарея. В пересчете на массу литий-ионные батареи — а их сейчас можно считать в плане энергоемкости «золотым стандартом» — способны хранить в себе в 25 раз меньше энергии, чем бензин. Итог — весьма большое время и короткий пробег зарядки.

Компания Superlattice Power заявила о разработке катодного материала, что способен значительно повысить емкость литий-ионных батарей. Данный материал складывается из наносфер, хорошо упакованных наподобие кристаллической решетки. В следствии большее количество энергии удается упаковать в меньший количество.

Помимо этого, новая разработка снабжает громадную скорость переноса ионов, а это указывает возможность стремительной разрядки и зарядки.

Компания A123 Systems, большой поставщик электробатарей со штаб-квартирой в Массачусетсе, также ведет опыты с разными нанофокусами в конструкции аккумуляторов и химическом составе.

Отдел изучений в компании General Electric выбрал еще одно направление в совершенствовании современных аккумуляторная батарей. Это одновременное применение двух батарей различного типа. Одна из них выбрана по принципу больших токов. Такая батарея обязана скоро отдавать энергию и без того же скоро ее принимать.

У второй батареи второе назначение — ее дело хранить как возможно больше энергии в довольно маленьком количестве. «В то время, когда вы жмете на педаль газа, вам требуется аккумулятор с высокой энергоотдачей, — поясняет инженер из GE Влатко Влаткович. — Позже, в то время, когда вы уже едете с постоянной скоростью на громадные расстояния, вам нужен легко громадный запас энергии».

Кроме технологических имеется экономические и практические неприятности. Энди Берк, инженер, занимающийся электро-гибридными автомобилями в Университете штата Калифорния в Дэйвисе, заявил, что по его расчетам литий-ионные батареи стоят около $1000 в пересчете на 1 кВт•ч. Кроме того в случае если урезать эту сумму на 50% за счет разных перехода и модернизаций к широкомасштабному производству, все равно аккумулятор для автомобиля со средним пробегом 300 км обойдется в $15 000.

Добавим к этому, что хотя бы раз в течение работы автомобиля целый набор аккумуляторная батарей нужно будет заменять. В следствии окажется сумма, легко неподъемная для широкого круга клиентов.

Еще один недочёт литий-ионных батарей — возможность нестабильных состояний. В ходе старения электрод вступает в химическую реакцию с электролитом, и неконтролируемое тепловыделение способно кроме того привести к воспламенению автомобили. «Эту проблему возможно уладить, включив контроль каждого элемента батареи, — говорит Берк, — но тогда мы опять сталкиваемся с раздуванием цены».

Водород

Многие не поверили своим глазам, в то время, когда компания Honda выставила собственный автомобиль FCX Clarity, действующий на топливных элементах. Это был пятиместный седан с пробегом 450 км от заправки до заправки. Обещанный расход составлял около 3 л на 100 км (в пересчете на бензин). 200 человек в Японии и в Калифорнии возьмут право забрать эту машину в лизинг за $600 в месяц.

Тем временем в компании Дженерал моторс сотня простых водителей уже испытывает в Нью-Йорке, Вашингтоне и в Калифорнии новые Chevy Equinox — также на топливных элементах. А чуть позднее в текущем году в Японии в лизинг будут сдаваться гибриды компании Toyota с едой на топливных элементах FCHV-adv. У них будут и вовсе заоблачные показатели — 800 км на одной заправке.

«Новые модели зарекомендовали себя как в полной мере настоящие машины», — говорит вице-глава фирмы GM Лари Бернс. Сейчас с новой силой поднимается ветхий вопрос — где забрать инфраструктуру для обеспечения их производства, хранения и доставки?

До тех пор пока что большинство водорода производится и будет производиться из газа. Данный процесс возможно наладить прямо на публичных заправочных станциях. Такая схема будет реализована на совместном предприятии с участием GM и Clean Energy Fuels Corp. неподалеку от аэропорта Лос-Анджелеса.

Эти, полученные в минэнергетики США, говорят о том, что в случае если водород создавать на таких маленьких фабриках-заправках, то он будет стоить около американского доллара за литр в пересчете на бензиновый эквивалент (количество горючего, которое по энергоемкости эквивалентно 1 л бензина). Это значит, что уже на данный момент достигнута в полной мере конкурентная цена.

Из-за малой плотности водорода самым проблематичным моментом представляется вопрос хранения. «Кроме того при 700 атм будет весьма тяжело впихнуть в автомобиль средних размеров столько водорода, сколько должно потребоваться на 500-километровый пробег», — говорит Сальвадор Ацевес, исследователь из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе. Сжиженный водород, что обязан храниться при температуре -253°С, занимает в три раза меньший количество, чем легко сжатый газ.

Водородный вариант «семерки» BMW применяет как раз таковой метод хранения. Но жидкий водород неспешно выкипает, так что шофер, мало пользующийся своим автомобилем, рискует нежданно остаться с безлюдным баком.

В совершенстве, стремясь к большему пробегу и большей безопасности, прекрасно было бы придумать, как хранить водород «в жёсткой фазе». Неприятность — отыскать вещества, каковые имели возможность бы поглотить за маленькое время достаточные количества водорода (министерство энергетики США высказало требование, что время заправки не должно быть больше трех мин.), а после этого отдавать его в топливные элементы, не нуждаясь наряду с этим в подогреве до больших температур.

Конечно же, по улицам на данный момент кое-где разъезжают водородные машины, но перед тем как они займут место на настоящем рынке, должно еще пройти много времени. Кроме того компания Honda со своей FCX Clarity еще и близко не подошла к массовому производству. Цена на такие машины сможет приблизиться к цене автомобилей класса люкс не раньше чем через десятилетие. Но кроме того затем водителям нужно будет подождать, пока не наладится водородная инфраструктура

Иначе, можно считать, что главные вопросы производства некоторых видов биологического топлива нового поколения уже решены, как уже решены базисные вопросы производства электромобилей. В самом ближайшем будущем нормой расхода станет что-то порядка литра либо кроме того меньше на 100 км в пересчете на жидкое горючее стандарта Е85. Подзаряжаемые от сети гибриды, рассчитанные на топливные элементы или на двигатели внутреннего сгорания, окажут помощь максимально реализовать потенциал всех трех технологических направлений.

Сделай сам. горючее собственными руками

Вы готовы сами создать себе топливную альтернативу? Прочтите отечественные советы и начинайте, но не думайте, что энергетическая независимость обойдется так уж дешево

Этанол

Количество производства: до 120 л в неделю

Цена: $9995

Совместимость: возможно заливать в автомобиль, доработанный под спиртовое горючее, либо же смешивать одну часть спирта с девятью частями бензина

Установка EFuel100 MicroFueler — что-то наподобие домашнего самогонного аппарата. Спирт получается в следствии сбраживания простого сахара посредством пищевых дрожжей в цистерне количеством около 1 м³. Полученное горючее, на 99,9% простой этиловый спирт, возможно хранить прямо в установке либо перекачать в бензобак через 15-метровый шланг. На 1 л спирта уходит чуть больше 1 кг сахара.

Покажется в продаже к Январю.

Биосолярка

Количество производства: 150 литров за 5 часов

Цена: $2995

Совместимость: любой дизельный автомобиль

Установка FuelMeister II запитывается от электросети. В ней отработанное подсолнечное масло при метанола и помощи щёлочи преобразовывается в дизтопливо. От начала до конца процесс занимает 7 часов, действительно, собственными руками нужно будет повозиться лишь час — соединяя шланги, закачивая метанол и тестируя готовый продукт.

Полученное горючее соответствует стандартам ASTM на дизтопливо. Это уже не простое постное масло — его возможно без опаски заливать в простой дизельный двигатель.

Электричество

Количество производства: до 6,4 кВт

Цена: $45 199 за набор под мощность 4,8 кВт

Совместимость: электромобили и гибридные машины

Модульная установка Envision Solar Lifeport может обслуживать 32 поликристаллические 200-ваттные солнечные батареи, талантливые давать до 6,4 кВт электричества. Батареи подключены к преобразователю и потом к домашнему распределителю. Такая конфигурация разрешает обеспечивать электроэнергией личный дом, но самодельщики смогут легко переделать ее под зарядную станцию для гибридного автомобиля. Единственная неприятность — батареи занимают 50 м? площади

Водород

Количество производства: 50 л в 60 секунд

Цена: до тех пор пока в продаже нет

Совместимость: для любых водородных машин

В Honda Home Hydrogen Fueling Station смесь газа, воздуха и воды посредством каталитического реформинга преобразовывается в газ с содержанием водорода до 40−50%. Потом водород отделяют посредством мембраны и сжимают для применения в качестве горючего. Совокупность не содержит баллона-накопителя, так что машина заправляется неспешно — в течение ночи. Для получения предельного числа (171 л при давлении 300 атм.) необходимо 6 часов.

Но водород, приобретаемый из газа, не считается экологически чистым горючим, так что, как информирует Honda, потребителям нужно будет подождать еще пара лет.

Биологическое топливо нового поколения

    Биологическое топливо нового поколения

Забудьте о сельскохозяйственных кормовых культурах. Горючее будущего мы будем добывать из более практичных источников. А в будущем каждое новое поколение горючего будет потребовать все меньшего количества ресурсов, но наряду с этим давать все больше энергии

Химия в вашем бензобаке

в один раз кто-то задал вопрос Клайда Бэрроу: «Из-за чего ты грабишь банки?» Говорят, он ответил: «По причине того, что в них имеется деньги». Ответ очевидный

на данный момент мы больше всего озабочены выбросами в воздух углеродсодержащих загрязнений — так отчего же мы нацелены на создание таких видов биологического топлива, в которых воспроизводится та же структура бензина, другими словами молекулы на базе водорода и углерода? Да легко вследствие того что энергия содержится именно там, где имеется углерод. Правильнее, скрывается в связях между атомами углерода.

При сжигании горючего мы добавляем к нему кислород. В исходном веществе молекулярные связи рвутся, и вместо них образуются новые — уже с атомами кислорода. В следствии мы приобретаем два новых вещества — воду (Н2О) и двуокись углерода, либо углекислый газ (СО2). Помимо этого. в следствии данной реакции мы приобретаем энергию, которая выделяется в виде тепла.

В то время, когда рвутся связи между атомами углерода, выделяется больше тепла, чем в то время, когда рушатся связи между атомами углерода и водорода либо лишь между атомами водорода.

Бензин и дизтопливо — это наваристый бульон из огромных молекул, любая них представляет собой долгие цепочки углеводородов. Для сравнения напомним, что этанол и бутанол — это спирты, складывающиеся из более несложных, не таких больших молекул, и в них имеется меньше высокоэнергетических связей между молекулами углерода. Соответственно, такие виды горючего содержат в себе меньший запас энергии.

Исходя из этого на литре спирта уедешь не так на большом растоянии, как на литре бензина.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№75, январь 2009).

<

h4>

Стас Пьеха — Счастье

Статьи, которые будут Вам интересны: