Автомобили с гибким топливом в Бразилии — Flexible-fuel vehicles in Brazil

Автомобили с гибким топливом в Бразилии — Flexible-fuel vehicles in Brazil

Четыре типичных модели с гибким топливом от нескольких бразильских автопроизводителей, широко известные как «гибкие» автомобили, которые работают на любой смеси водный этиловый спирт (E100 ) и Бензин Е20-Е25.

Флот автомобили с гибким топливом в Бразилии самый большой в мире. С момента их создания в 2003 году в стране было зарегистрировано в общей сложности 30,5 миллионов автомобилей с гибким топливом и легких грузовиков, а к марту 2018 года — более 6 миллионов мотоциклов с гибким топливом. [1] В рыночная доля автомобилей с гибким топливом и легких коммерческих грузовиков пришлось 88,6% от всех зарегистрированных легковых автомобилей в 2017 году. [1] На рынке было представлено более 80 моделей гибких автомобилей и легких грузовиков, произведенных 14 крупными автопроизводителями. [2] и пять моделей мотоциклов с гибким топливом, доступных по состоянию на декабрь 2012 г. [Обновить] . [3]

Бразильский гибкие топливные автомобили оптимизированы для работы с любым сочетанием E20-E25 бензин и до 100% водный этанол топливо (E100 ). Транспортные средства Flex в Бразилии имеют встроенный небольшой резервуар для бензина для холодного запуска двигателя при температуре ниже 15 ° C (59 ° F). [4] В 2009 году было выпущено усовершенствованное поколение гибких двигателей, которое устранило необходимость во вторичном бензобаке. [5] [6]

Согласно двум отдельным исследованиям, проведенным в 2009 году, 65% транспортных средств, зарегистрированных на гибком топливе, регулярно используют этанол топливо, и 93% владельцев автомобилей с гибкой системой Сан-Паулу, штат основного производителя этанола, где местные налоги ниже, а цены более конкурентоспособны, чем на бензин. [7] Однако в результате роста цен на этанол, вызванного Кризис бразильской этанольной промышленности, начавшийся в 2009 году, к ноябрю 2013 года только 23% владельцев автомобилей с гибким топливом регулярно использовали этанол по сравнению с 66% в 2009 году. [8]

Содержание

История

После Нефтяной кризис 1973 года, правительство Бразилии сделало обязательным использование этанольные смеси с бензином, [9] и чистые автомобили на этаноле (Только E100 ) были выпущены на рынок в 1979 году после испытаний на нескольких прототипах, разработанных четырьмя автопроизводителями. [10] Бразильские автопроизводители модифицировали бензиновые двигатели для поддержки характеристик этанола, включая изменения. коэффициент сжатия, количество впрыскиваемого топлива, замена материалов, которые могут корродировать при контакте с этанолом, использование более холодных Свечи зажигания подходит для рассеивания тепла из-за более высоких температур пламени, а также вспомогательной системы холодного пуска, которая впрыскивает бензин из небольшого бака в моторный отсек, чтобы облегчить запуск в холодном состоянии.

Технологию гибкого топлива начали разрабатывать только в конце 1990-х бразильскими инженерами и в марте 2003 г. Volkswagen do Brasil запустил на рынок Гол 1.6 Total Flex, первый коммерческий автомобиль с гибким топливом, способный работать на любой смеси бензина и этанола. [11]

Технологии

Типичный бразильский двигатель на гибком топливе со вторичным резервуаром для бензина для холодного запуска двигателя при температуре ниже 15 ° C.

Бразильский гибкий топливный автомобиль построен с двигателем, готовым к работе на этаноле, и одним топливным баком для обоих видов топлива. Небольшой резервуар для бензина для запуска двигателя с чистым этанолом в холодную погоду, который использовался в более ранних автомобилях, работающих только на этаноле, был сохранен в первом поколении бразильских автомобилей с гибким топливом, в основном для пользователей центральных и южных регионов, где обычно зимние температуры упасть ниже 15 ° C (59 ° F). [4] В 2009 году было запущено поколение усовершенствованных гибких двигателей, что позволило отказаться от этого вторичного резервуара для хранения газа. [5] [6]

Ключевым нововведением в бразильской технологии гибкости было устранение необходимости в дополнительном специализированном датчике для контроля смеси этанола и бензина, что сделало первый американский M85 гибкое топливо для транспортных средств слишком дорого. [12] Это было достигнуто через лямбда-зонд, используемый для измерения качества сгорания в обычных двигателях, также требуется для определения блок управления двигателем (ECU), в котором горит смесь бензина и спирта. Эта задача решается автоматически с помощью программного обеспечения, разработанного бразильскими инженерами, которое называется «Программный датчик топлива «(SFS), получая данные от стандартных датчиков, уже встроенных в автомобиль. Технология была разработана бразильским филиалом компании Boschin 1994, но был дополнительно усовершенствован и коммерчески внедрен в 2003 году итальянской дочерней компанией Magneti Marelli, находится в Ортоландия, Сан-Паулу. Аналогичная технология впрыска топлива была разработана бразильским филиалом компании Автомобильные системы Delphi, и это называется «Multifuel «, на основе исследований, проведенных на ее предприятии в г. Piracicaba, Сан-Паулу. [12] Эта технология позволяет контроллеру регулировать количество впрыскиваемого топлива и время зажигания, так как поток топлива необходимо уменьшить, а также необходимо избегать самовозгорания при использовании бензина, поскольку двигатели на этаноле имеют степень сжатия около 12: 1, что слишком велико для бензин.

Бразильские двигатели Flex разрабатываются с более высокими степени сжатия, используя преимущества более высоких смесей этанола и максимизируя преимущества более высокого содержания кислорода в этаноле, что приводит к снижению выбросов и повышению топливной эффективности. [13] В следующей таблице показано развитие и улучшение различных поколений гибких двигателей, разработанных в Бразилии.

Сравнение производительности нескольких поколений бразильских двигателей с гибким топливом (Проценты показывают изменение производительности по сравнению с использованием бензина)
Год	Двигатель коэффициент сжатия	Двигатель мощность	Двигатель крутящий момент	Эффективность топлива улучшение	Впрыск бензина система холодного пуска
2003	От 9,0: 1 до 10,5: 1	+3%	+2%	От -25 до -35%	да
2006	От 11,0: 1 до 12,5: 1	+7%	+5%	От -25 до -30%	да
2008	От 12,0: 1 до 13,5: 1	+9%	+7%	От -20 до -25%	Нет
Источник: Джозеф (2007) в Королевское общество (2008), «Устойчивое биотопливо: перспективы и проблемы«. [13]

Бразильский 2008 Honda Civic Flex имеет доступ к дополнительному резервуару для бензина извне, как показано стрелкой на передней правой стороне. [14]

Бразильские машины Flex могут работать только на гидратированный этанол (E100), или просто смесь бензина от 20 до 25%безводный этанол, или на любой произвольной комбинации обоих видов топлива. [15] Чистый бензин больше не продается в стране, потому что эти смеси с высоким содержанием этанола являются обязательными с 1993 года. [16] [17] Поэтому все бразильские автопроизводители оптимизировали гибкие транспортные средства для работы с бензиновыми смесями от E20 до E25, поэтому эти FFV не могут плавно работать на чистом бензине, за исключением двух моделей, специально построенных с двигателем с гибким топливом, оптимизированным для работы также с чистый бензин (E0), Renault Clio Hi-Flex [18] и Fiat Siena Tetrafuel. [19] [20]

Гибкость бразильских FFV позволяет потребителям выбирать топливо в зависимости от текущих рыночных цен. Как этанол экономия топлива ниже, чем у бензина, поскольку содержание энергии этанола почти на 34% меньше на единицу объема, чем у бензина, [21] [22] Автомобили flex, работающие на этаноле, имеют меньший пробег, чем на чистом бензине. Однако этот эффект частично компенсируется обычно более низкой ценой за литр топливного этанола. Как практическое правило, СМИ часто рекомендуют бразильским потребителям использовать больше алкоголя, чем бензина, только тогда, когда цены на этанол на 30% ниже или выше, чем на бензин, поскольку цена на этанол сильно колеблется в зависимости от результатов сезонных сборов сахарного тростника. [23] [24]

Производство и доля на рынке

Исторический тренд бразильского производства легковых автомобилей по типу топлива, этанол чистый, гибкое топливо, и бензин автомобили с 1979 по 2017 год. [25]

После выхода на рынок Гол 1.6 Total Flex, первый коммерческий автомобиль с гибким топливом, способный работать на любой смеси бензина и этанола, [11] GM do Brasil последовали три месяца спустя с Chevrolet Corsa 1.8 Flexpower, использующий двигатель PowerTrain, разработанный совместным предприятием с Fiat. [26] По состоянию на июль 2013 г. [Обновить] , следующие 14 производителей автомобилей производят и продают автомобили с гибким топливом в Бразилии: Citroën, Chery, Fiat, Форд, GM do Brasil (Шевроле), Honda, Hyundai, Киа Моторс, Mitsubishi, Nissan, Пежо, Renault, Toyota и Фольксваген. [2] [27] [28]

Автомобили с гибким топливом составляли 22% продаж новых автомобилей в 2004 г., 73% в 2005 г. [29] 87,6% в июле 2008 г., [30] и достигла рекордных 94% в августе 2009 года. [31] Производство автомобилей с гибким топливом и легких коммерческих автомобилей с 2003 года достигло 10 миллионов автомобилей в марте 2010 года. [32] [33] и 15 миллионов в январе 2012 года. [34] На регистрацию легковых автомобилей с гибким топливом и легких грузовиков приходилось 87,0% всех легковых и легких транспортных средств, проданных в стране в 2012 году. [35] В июне 2013 года производство превысило отметку в 20 миллионов единиц. [36]

К концу 2014 года автомобили с гибким топливом составляли 54% зарегистрированного в Бразилии парка легковых автомобилей, в то время как автомобили, работающие только на бензине, составляли 34,3%. [37] По состоянию на июнь 2015 г. [Обновить] , продажи легких грузовиков с гибким топливом составили 25,5 млн единиц. [38] В рыночная доля гибких транспортных средств достигла 88,6% от всех зарегистрированных легковых автомобилей в 2017 году. По состоянию на март 2018 года [Обновить] Через пятнадцать лет после запуска первого автомобиля с гибким топливом в стране было зарегистрировано 30,5 млн автомобилей и легких грузовиков, а также 6 млн мотоциклов с гибким топливом. [1]

Быстрый успех гибких транспортных средств стал возможен благодаря существованию к 2006 году 33 000 заправочных станций с по крайней мере одним насосом для этанола, что является наследием ранних Pró-Álcool этаноловая программа. [39] [40] Эти факты вместе с обязательным использованием E25 смесь бензина по всей стране, [16] позволила Бразилии в 2008 году добиться более 50% потребления топлива на рынке бензина за счет этанола на основе сахарного тростника. [41] [42]

Согласно двум отдельным исследованиям, проведенным в 2009 году, на национальном уровне 65% транспортных средств, зарегистрированных на гибком топливе, регулярно использовали этанол, а использование топлива выросло до 93%. Сан-Паулу, штат основного производителя этанола, где местные налоги ниже, а цены на бензин E100 обычно более конкурентоспособны, чем бензин. [7] Однако в результате роста цен на этанол, вызванного Кризис бразильской этанольной промышленности, начавшийся в 2009 году В сочетании с государственными субсидиями, направленными на поддержание цены на бензин ниже, чем его стоимость на международном рынке, к ноябрю 2013 года только 23% владельцев автомобилей с гибким топливом регулярно использовали этанол по сравнению с 66% в 2009 году. [8]

Производство электромобилей на этаноле в Бразилии
2003-2017 (1) (2)

Год	Flex автомобили произведено	Flex свет грузовики произведено	Общий гибкое топливо легкий автомобили произведено	Flex автомобили в качестве % полный свет автомобили (1) (2)	Flex мотор- циклы произведено (3)	Flex мотор- циклы в качестве % общий
2003	39,853	9,411	49,264	2.9
2004	282,710	49,797	332,507	15.2
2005	820,791	60,150	880,941	37.1
2006	1,291,913	100,142	1,392,055	56.3
2007	1,764,494	172,437	1,936,931	69.1
2008	2,026,768	216,800	2,243,648	74.7
2009	2,298,942	242,211	2,541,153	84.0	188,494	12.2
2010	2,311,721	315,380	2,627,111	77.1	332,351	18.2
2011	2,215,548	335,234	2,550,782	80.7	956,117	44.7
2012	2,418,397	313,663	2,732,060	83.9	814,110	48.2
2013	2,616,845	333,766	2,950,611	84.2	NA
2014	2,291,115	346,607	2,637,722	88.2	NA
2015	1,785,284	212,473	1,997,757	85.4	NA
2016	1,605,855	164,813	1,770,668	84.0	NA
2017	1,923,143	207,035	2,130,178	81.9	NA
Всего 2003-17	25,693,379	3,080,009	28,773,388	70.3	2,291,072	31.8
Источники: Легковые и легковые автомобили: ANFAVEA (2003-2017). [43] Мотоциклы: ABRACICLO 2009, [44] 2010, [45] 2011, [46] и 2012. [3] Примечания: (1) Включает экспорт и исключает гибкий импорт из других МЕРКОСУР страны. (2) Итого включает бензин, чистый этанол, гибкие и дизельные автомобили. (3) Всего с 2009 по 2012 год

Последние разработки

Мотоциклы с гибким топливом

В Honda CG 150 Titan Mix был первым гибким топливом мотоцикл продается в мире. На указателе уровня топлива имеется сигнальная лампа смеси, указывающая на минимальную смесь бензина, необходимую для предотвращения проблем с холодным запуском.

Бразильский Фольксваген Поло E-Flex 2009 был первой моделью с гибким топливом без вспомогательного бака для холодного запуска.

Последней инновацией в бразильской технологии гибкого топлива является разработка гибкого топлива. мотоциклы. В 2007 году Magneti Marelli представила первый мотоцикл с гибкой технологией, адаптированный на Kasinski Seta 125, а на основе Программный датчик топлива (SFS) фирма, разработанная для автомобилей с гибким топливом в Бразилии. Delphi Automotive Systems также представила в 2007 г. Multifuel инжекторная техника для мотоциклов. [47] Помимо гибкости в выборе топлива, основной целью мотоциклов с системой Fuel-Flex является снижение выбросов CO.₂ ожидаются выбросы на 20% и снижение расхода топлива от 5% до 10%. [47] AME Amazonas Motocicletas объявила о продажах своего мотоцикла AME GA (G означает бензин, а A — спирт) были запланированы на 2009 год, [48] [49] но первый мотоцикл с гибким топливом был выпущен Honda в марте 2009 года. Произведенный его бразильской дочерней компанией Moto Honda da Amazônia, CG 150 Titan Mix продается примерно за 2700 долларов США . [50] [51] [52] [53]

Поскольку у CG 150 Titan Mix нет вторичного бензобака для холодного запуска, как у бразильских гибких автомобилей, в баке должно быть не менее 20% бензина, чтобы избежать проблем с запуском при температурах ниже 15 ° C (59 ° F). . На панели мотоцикла есть датчик, предупреждающий водителя о фактической смеси этанола и бензина в резервуаре для хранения. [50] [54] В сентябре 2009 года Honda выпустила второй мотоцикл с гибким топливом, внедорожный. NXR 150 Bros Mix. [55] За первые восемь месяцев после выхода на рынок CG 150 Titan Mix продал 139 059 мотоциклов, что составляет 10,6%. рыночная доля, заняв второе место по продажам новых мотоциклов на бразильском рынке к октябрю 2009 г. [56] и к концу года оба мотоцикла Honda, работающие на гибком топливе, продали в общей сложности 183 375 единиц, что составляет 11,4% рыночной доли от продаж новых мотоциклов в Бразилии в этом году. [44] Совокупные продажи обоих мотоциклов с гибким топливом достигли 515 726 единиц в 2010 году, и продажи в этом году составили 18,15% от всех произведенных мотоциклов. [44] [45]

Два других мотоцикла с гибким топливом, произведенные Honda, были выпущены в октябре 2010 и январе 2011 года: GC 150 FAN и Honda BIZ 125 Flex. [57] В течение 2011 года было произведено 956 117 мотоциклов с гибким топливом, что увеличило ее долю рынка до 56,7%. [46] Совокупное производство четырех доступных моделей с гибким топливом с 2009 года достигло 1,48 миллиона единиц в декабре 2011 года. [44] [45] [46] Отметка в 2 миллиона была достигнута в августе 2012 года. [58] Производство мотоциклов с гибким топливом превысило отметку в 3 миллиона единиц в октябре 2013 года. [59] и отметка в 4 миллиона в марте 2015 года. [60]

Новое поколение гибких двигателей

Бразильские дочерние компании Magneti Marelli, Delphi и Bosch разработали и объявили о внедрении в 2009 году нового поколения гибких двигателей, которые устраняют необходимость во вторичном бензобаке за счет подогрева этанольного топлива во время запуска. [5] и позволяя гибким транспортным средствам выполнять нормальный холодный запуск при температурах до -5 ° C (23 ° F), [61] самая низкая температура, ожидаемая где-либо на территории Бразилии. [62] Еще одно улучшение — сокращение расхода топлива и выбросов выхлопных газов на 10-15% по сравнению с двигателями Flex, проданными в 2008 году. [6] В марте 2009 г. Volkswagen do Brasil запустил Поло E-Flex, первая модель гибкого топлива без дополнительного бака для холодного запуска. Система Flex Start, используемая на Polo, была разработана Bosch. [63] [64]

Непосредственный впрыск

В 2013 году Ford выпустил первый автомобиль на гибком топливе с непосредственным впрыском: Focus 2.0 Duratec Direct Flex. [65]

Гибридный шлейф

В декабре 2018 г. Toyota do Brasil объявил о разработке первого в мире коммерческого гибридный электромобиль с двигателем с гибким топливом, способным работать на электричестве и этаноле или бензине. Гибридная топливная гибридная технология была разработана в сотрудничестве с несколькими Бразильский федеральный университетов, и прототип тестировался в течение шести месяцев с использованием Toyota Prius в качестве мул развития. [66] Toyota планирует инвестировать около 300 миллионов долларов США на одном из существующих бразильских заводов, чтобы начать производство гибкого гибридного электромобиля для бразильского рынка во второй половине 2019 года. [66] [67]

Toyota объяснила, что разработка коммерческого гибкого гибрида стала возможной благодаря «Rota 2030» (английский: Дорожная карта 2030) Федеральная программа, которая, начиная с 2019 года, снижает налоги на покупку для клиентов и предоставляет налоговые льготы в течение следующих пяти лет тем автопроизводителям, которые инвестируют в новые технологии для производства в стране более эффективных и менее загрязняющих окружающую среду автомобилей. [67]

В Тойота Королла двенадцатое поколение будет доступен с гибкой гибридной версией, доступной с октября 2019 года, что сделает его первым автомобилем с гибким топливом в Бразилии и в мире.

Что такое биоэтанол и где он используется

По мировым прогнозам через 50 лет, при нынешних темпах добычи, запасы нефти на Земле значительно сократятся. Последнее время ученые пытаются найти достойную замену добываемому топливу, и, в качестве альтернативы рассматривается и уже используется биоэтанол.

Что такое биоэтанол?

Итак, биоэтанол, это жидкое топливо, тот же самый спирт этанол, только полученный переработкой различного растительного сырья. Основными источниками получения биоэтанола в современном мире считается сахарный тростник и зерна кукурузы.

Использование биоэтанола

Производится он прежде всего как альтернатива автомобильному топливу. Использование этанола в автомобильном транспорте имеет давнюю историю, почти такую же как сам автомобиль. А первой страной, попытавшейся полностью перевести свои автомобили на биоэтанол, стала Бразилия. Массово автомобили, работавшие исключительно на спирте т.е. биоэтаноле, появились в Бразилии в 1970-х годах. Этому были свои причины:

Во-первых, страна крупнейший в мире производитель сахарного тростника — прекрасного сырья для переработки в биоэтанол.

Во-вторых, в стране нет нефтяных месторождений, а экономика постоянно растет и развивается (на 2017 год — 9-ая в мире),

В-третьих, в стране в те годы правила военная хунта, которая из-за санкций и ради своей пропаганды, пыталась ограничить внешнее экономическое влияние на страну.

Поэтому первая серьезная попытка перевести автомобили на спиртовое топливо была вызвана политическими и диктаторскими амбициями — проживем и без вашей нефти.

Но в конце 1980-х выпуск, когда хунта стала историей, выпуск автомобилей, чьи двигатели работают на биоспирте, сократился. На 1990-е пришлась пауза, а потом о биоэтаноле вспомнили снова. Причем не только в Бразилии, но и в США. В южных штатах США прекрасно выращивается кукуруза, из которой тоже вырабатывается замечательный топливный этанол.

Соединенные штаты не испытывали недостатка в нефти, но американцев больше озаботила экологическая проблема — сократить выбросы в атмосферу выхлопных автомобильных газов. Поэтому в 2005 году США принимают «Энергетический Билль» — стимулирование выпуска биоэтанола, производство других видов биологического топлива. Производителями пшеницы и кукурузы для переработки выделили специальные субсидии.

Что представляет из себя смесь «бензин и биоэтанол»? Это автомобильное топливо маркированное буквой E. Она указывает что в смеси с бензином есть этанол (ethanol). E10 — показывает содержание этанола в бензине — 10%. E15 — 15% и так далее. E10 — стандарт для обычного автомобильного агрегата. E85 — для специального многотопливного мотора Flex-Fuel. Автомобили с таким двигателем называются Flexible-Fuel Vehicle (FFV). Они существуют очень давно. Знаменитая модель Ford-T была именно автомобилем FFV.

Биоэтанол как топливо можно использовать без смеси с бензином. Правда, в чистом виде он не встречается из-за своей гигроскопичности (способность поглощать влагу из воздуха), поэтому в нем всегда будет 3-4% воды.

Смесь бензина со спиртом E85 — для американских и бразильских автомобилей. E95 — для городских автобусов. Причем оставшиеся 5% — это не бензин, а топливные присадки. В Бразилии 15,4 млн. автомобилей FFV. В США — 11 млн.

Также этот спирт почти в чистом виде применяется, к примеру, в биокаминах, популярность которых стремительно растет. Они автономны, не сложны в установке (небольшие камины можно даже ставить на стол). Они бывают маленькие, и большие — на несколько горелок, эти обычно вешаются на стену. Небольшие биокамины расходуют больше топлива, так как у них обычно отсутствует регулятор горелки. 2,5 литров этанола достаточно, чтобы пламя горело 10 часов.

Производство биоэтанола

Так как биоэтанол — продукт брожения сельхозкультур, вполне возможно его изготовление в домашних условиях. Некоторые народные умельцы еще в советские годы приспосабливали двигатели своих машин под смесь этанола с бензином. Биоспирт получали в домашних условиях, отделяя его от перебродившей массы путем кустарной перегонки.

Мировое производство биоэтанола растет. В 2005 году его произвели на $15,7 млрд. Спустя 7 лет, в 2012 году — уже на $95,2 млрд. — в 7 раз больше.

Если говорить об объемах, то в 2017 году достигнут рубеж производства в 100 млн. тонн. В 2020 году, по прогнозам, произведут 120 млн. тонн биоэтанола. Темп в мировом производстве задают Бразилия и США. Их доля в мировом производстве приходится 43% и 47% соответственно. Оставшиеся 10% приходится на остальной мир — в основном, Европу. Из всего европейского производства 34% приходится на Францию. 20% — на Германию. 13% — на Испанию.

Не только кукуруза и сахарный тростник подходят для его производства. Годится любая крахмало или сахаросодержащая культура: картофель, сахарная свекла, сорго, пшеница, маниок и т. д.

Маниок хорошо растет в Китае и Таиланде. Сахарному тростнику подходит климат Перу, островов Карибского моря, Индонезии и ряду регионов Африки южнее экватора. Причем самый высокий объем автоспирта при уборке урожая с одного гектара дает именно сахарный тростник.

Эти сельхозкультуры дают с гектара в кубических метрах следующий объем биоэтанола:

• Сахарный тростник — 3,5-5

• Сахарное сорго — 3,0-5

• Сахарная свекла — 2,5-3

Производить биоэтанол можно и из целлюлозы, но пока не существует экономически выгодных промышленных технологий.

Способ получения биоэтанола — спиртовое брожение органики с углеводами под воздействием дрожжей и бактерий. Вместо дрожжей в промышленных технологиях теперь используют продукт биоинженерных технологий — глюкамилаз.

Результат брожения — жидкая густая смесь, в которой содержится до 15% этанола. Дальнейшая сепарация разделяет раствор на чистый этанол, барду, метанол и сивушные масла. Барда идет на корм крупному рогатому скоту.

Плюсы и минусы биоэтанола

Из плюсов главный и несомненный — этот вид биологического топлива относится к возобновляемым источникам энергии. Выбросы токсичных веществ сведены к нулю за счет использования обогащенного кислородом топлива, полностью сгорающее в автомобильном двигателе. В 2007 году американцы подсчитали, что применение биоэтанола на автотранспорте позволило в 2006 году сократить выброс парниковых газов на 8 млн. тонн.

Но продовольственная и сельскохозяйственная комиссия ОНН не жалует тенденцию производить топливный спирт из сельхозкультур. Причин несколько:

• За счет технических культур для производства биоэтанола произошло сокращение площади земель кормовых и пищевых культур. Это уже вызвало 35% рост цен на продовольствие.

• Анализ цен на мировых зерно-товарных биржах показал, что за 10 лет (2007-2017) цены на кукурузу выросли в 10 раз.

• Между тем, Бразилия, Парагвай, Аргентина и Колумбия без вреда могут выращивать технические культуры для их переработки в биоэтанол. На спиртовое топливо в Бразилии перерабатывается всего 3% сырья.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Биоэтанол как альтернатива бензину

За последний год в России значительно вырос интерес к спирту в качестве замены бензину. Это видно даже по запросам в интернете, число которых выросло в полтора раза.

С середины 1970-х годов энтузиазм по поводу использования спиртов в качестве альтернативного топлива в ДВС увеличился. А пика он достиг к середине 1980-х годов. Спирт как альтернативное топливо из-за его минимального воздействия на атмосферу приобретает большое значение. Этанол — альтернатива горючему из нефти из-за меньших выбросов парниковых и выхлопных газов, повышения энергоэффективности. Кроме того, оно удобно для двигателей внутреннего сгорания большой мощности из-за высокого октанового числа, скорости горения. Спирты с низкой молекулярной массой подходят и вместо добавок для повышения октанового числа.

Что такое этанол?

Этанол (этиловый спирт), также содержащийся в алкогольных напитках, получают путем ферментации раствора сахара. В США его производят из кукурузного крахмала. Трава, древесина и сельскохозяйственные отходы также могут быть использованы для производства «целлюлозного» этанола.

Ферментация — это основной метод синтеза этанола, используемый в промышленности. Меласса сахарного тростника — важное сырье для производства этанола, который является побочным продуктом сахарной промышленности. Кроме того, в процессе ферментации зерновые крахмалы (пшеница и кукуруза), картофельное пюре, фруктовые соки, не содержащие сахара лигноцеллюлозные фракции сельскохозяйственных культур, таких как травы и растения, используются в качестве сырья. Как правило, меласса содержит до 50% простого сахара, который легко сбраживается в этанол. Это идеальное сырье для производства этанола с высокой доступностью и низкой стоимостью. Однако, как только сырье доставляется на завод по производству этанола, оно хранится на складе и кондиционируется для предотвращения раннего брожения и загрязнения. Более того, фермент, такой как микроскопические дрожжи, играет жизненно важную роль в процессе ферментации, превращая углеводы в этанол в отсутствие кислорода.

Особенности применения

Чистый этанол — 100% этанол или E100 — теоретически можно было бы использовать в автомобилях, но практически это нереализуемо по следующим причинам:

• Этанол плох для холодного запуска, потому что он не горит так быстро, как бензин. Чистый этанол бесполезен в качестве топлива в зимние месяцы.
• Нет легковых автомобилей, предназначенных для использования E100 (не считая некоторые гоночные автомобили), что может привести к повреждению двигателя. Даже авто, работающие на нескольких видах топлива (FFV), работающие как на бензине, так и на этаноле, могут использовать горючее до E85.
• 100% этанол трудно достать. Технически его можно употреблять как очень крепкий алкогольный напиток. Согласно правилам США, топливные спирты должны быть непригодными для питья и разбавленными до 95,5%. И, если этанол не смешан с бензином, он будет облагаться налогом на спиртные напитки / пошлиной на алкоголь.

85% этанола на 15% бензина или E85 — наиболее распространенное биотопливо в Штатах. Самый высокий процент этанольного топлива, продаваемого в США — это E85, а в Бразилии — E95, где запуск автомобиля в холодную погоду не является проблемой.

Считается, что E10 можно использовать в обычных автомобилях без модификации двигателя.

Зачем использовать этанол в качестве альтернативного топлива

Спиртовое топливо имеет больше преимуществ по сравнению с ископаемым топливом.

1. Спирт с более низким молекулярным весом может быть получен из местных энергетических ресурсов, таких как биомасса, уголь и природный газ, которые доступны по низкой цене.

1. Сжигание спирта в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) создает большее давление сгорания по сравнению с бензином. Это происходит из-за более высокого отношения местных продуктов к реагентам. Кроме того, это улучшает выходную мощность и тепловой КПД по сравнению с бензином.

1. Снижаются выбросы парниковых газов.

1. По сравнению с бензином спирты с более высоким средним октановым числом могут повысить мощность.

1. Уменьшается выделение токсичных газов в окружающую среду.

1. Утечки и разливы спиртового топлива из танкеров не так страшны. Спирты смешиваются с водой и могут быть смыты ею. Они легко распадаются при попадании в землю.

1. Спиртовое топливо имеет более низкие выбросы паров.

1. Сжигая спирт в ДВС мы выбрасываем незначительное количество золы из-за меньшего содержания углерода в спирте.

1. Общая энергоэффективность топлива улучшается.

Бразилия и этанол

Технология создания топлива на основе этанола существовала с 1920-х годов, но не получила широкого распространения до 1980-х годов. В поисках возобновляемых альтернативных источников энергии правительство Бразилии обнаружило, что в 80-х годах около 90% автомобилей страны работали на этаноле. Хотя это число снизилось одновременно с ценами на нефть, использование этанола в стране снова увеличилось. Теперь все используемые виды топлива должны содержать минимум 25% этанола. Бразилия является крупнейшим экспортером этанола в мире, занимая второе место в мире по количеству заводов-производителей подобного топлива. Около 87% зарегистрированных транспортных средств (2012 г.) работают на спирте. Потребление бензина в стране снизилось на 30%. Производятся оптовые поставки спиртового топлива в другие страны, однако, из объемы не сопоставимы с используемыми внутри страны.

Этанол дешевле бензина?

Производство этанола не самое дешевое, но, поскольку он поступает из возобновляемых источников, по прогнозам, вскоре он станет дешевле, чем традиционное топливо. И, в зависимости от того, где производится этанол, затраты на импорт могут перестать быть ключевым фактором ценообразования. Транспортировка оптовых партий сокращает цену в пересчете на литр топлива, по сравнению с розничными продажами.

Этанол более экологичен?

Это зависит от того, как был произведен этанол и как он используется. Как правило, использование E85 приводит к меньшим выбросам, чем при использовании обычного топлива. Этанол также вытесняет бензол, который вызывает рак и является нетоксичным, водорастворимым и биоразлагаемым веществом. Так как этанол производится из растений, он квази-возобновляемый.

Что касается расчетов «жизненного цикла» считается, что целлюлозный этанол производит на 86% меньше парниковых газов. Парниковые газы — двуокиси углерода, метана, закись азот. Жизненный цикл рассчитывается с учетом того, как топливо производится, транспортируется и т. д. Исследование Калифорнийского университета в Беркли показало, что для производства этанола не требуется больше энергии, чем он может произвести. Этанол, полученный из кукурузы, имеет положительный «энергетический баланс», особенно если учесть, что другие ценные продукты, такие как кукурузное масло, являются побочными продуктами процесса его производства.

Этанол полезен для планеты?

Горение E85 все еще выделяет загрязняющие вещества и производит выбросы выхлопных газов. Топливо с содержанием этанола от 6% до 20% выделяет наибольшее количество выбросов. Рекомендуется использовать чистый бензин или более высокие концентрации этилового спирта.

Расчет выбросов в течение всего производственного цикла проблематичен. Часто не принимаются во внимание изменения в использовании земель. Например, преобразование лесных земель в пахотные, что ускоряет глобальное потепление. Производство этанола из кукурузы в значительной степени зависит от ископаемого топлива и удобрений. Однако до тех пор, пока сельскохозяйственные угодья не используются для выращивания целлюлозных материалов, целлюлозный этанол довольно экологичен — для его создания требуется меньше удобрений, а побочные продукты могут использоваться для производства горючего топлива.

Почему на сегодняшний день России не выгодно переходить на биоэтанол?

В России широкое использование этанола в качестве топлива проблематично по нескольким причинам. В первую очередь, наше законодательство ограничивает оборот этанола. Кроме того, этому спирту необходимо как-то предать «непитьевое» состояние. Безопасный процесс такого перевода уже разработан на основе реакции дегидратации — отщепления воды от молекул спиртов. При нужных условиях получаем смесь углеводородов, близкую по составу к бензину. Этот способ разработан в Институте общей и неорганической химии РАН под руководством члена-корреспондента РАН Александра Гехмана.

Даже с учетом наличия земель для выращивания кукурузы или иных растений, служащих для производства биотоплива, и небольших тратах на транспортировку, конечный продукт выходит дороже привычного бензина. Дело в акцизах, накладываемых государством на спиртосодержащую продукцию.

Источник https://ru.zahn-info-portal.de/wiki/Flexible-fuel_vehicles_in_Brazil

Источник https://4kolesa.mirtesen.ru/blog/43177496597/CHto-takoe-bioetanol-i-gde-on-ispolzUyetsya

Источник https://alfahimgroup.ru/blog/2020/09/01/bioetanol-kak-alternativa-benzinu/