Κόσμος κρίση καυσίμων, λόγω των οποίων οι τιμές της βενζίνης και του ντίζελ έχουν εκτιναχθεί, μας κάνει για άλλη μια φορά να σκεφτόμαστε άλλες πηγές ενέργειας για τα οχήματα. Μια καλή εναλλακτική στα παραδοσιακά καύσιμα είναι το αλκοόλ. Τι είναι καλό για ένα τέτοιο υποκατάστατο και τι μπορεί να γίνει Μηχανή αυτοκινήτουθα μπορούσατε να το δουλέψετε;
Το αλκοόλ έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με το καύσιμο πετρελαίου και μόνο το υψηλό του κόστος, η χαμηλή απαγωγή θερμότητας, η υψηλή υγροσκοπικότητα και η υψηλή περιεκτικότητα σε αλδεΰδες εμποδίζουν την ευρεία χρήση του ως καύσιμο για κινητήρες εσωτερικής καύσης. Και τα πλεονεκτήματα του αλκοόλ είναι τα εξής.
| Υψηλές αντικρουστικές ιδιότητες (αριθμός οκτανίων - πάνω από 100). Η εισαγωγή αιθανόλης στη βενζίνη αυξάνει τον αριθμό οκτανίων. Κάθε 3% αιθανόλη που αναμιγνύεται με βενζίνη αυξάνει τον αριθμό οκτανίων του καυσίμου κατά μέσο όρο 1 μονάδα. Δηλαδή, το αλκοόλ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο καυσίμου υψηλών οκτανίων. Αυξάνει επίσης την αντίσταση στην έκρηξη του καυσίμου, καθώς η θερμοκρασία αυτοανάφλεξης της καθαρής βενζίνης είναι 290°C και το μείγμα της με αιθανόλη είναι 425°C. | |
| Η διαδικασία εξάτμισης ξεκινά στις πολλαπλή εισαγωγήςκαι καταλήγει στον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης, παρέχοντας ψύξη των εξαρτημάτων του κινητήρα - έμβολα και βαλβίδες - και πληρέστερα γεμίζοντας τους κυλίνδρους με φρέσκο φορτίο (φαινόμενο συμπιεστή με 5 τοις εκατό αύξηση της ισχύος). | |
| Αξιόπιστη ανάφλεξη από ηλεκτρικό σπινθήρα με σημαντικές αλλαγές στη σύνθεση του εύφλεκτου μείγματος (το εύρος ευφλεκτότητας σύμφωνα με τον συντελεστή περίσσειας αέρα για αλκοόλ είναι περίπου 0,4...1,7). | |
| Απόδοση κινητήραΗ λειτουργία με καθαρό οινόπνευμα είναι υψηλότερη από ό,τι όταν χρησιμοποιείται βενζίνη. | |
| Λιγότερη τοξικότητα των καυσαερίων. | |
| Χαμηλός κίνδυνος πυρκαγιάς. |
Προσαρμογή ICE
Υπάρχουν δύο τρόποι να χρησιμοποιήσετε το αλκοόλ ως καύσιμο κινητήρες αυτοκινήτων- με μερική (έως 20%) και πλήρη αντικατάσταση βενζίνης και ντίζελ. Οι υψηλές αντικρουστικές ιδιότητες καθορίζουν την κυρίαρχη χρήση αλκοόλ στους κινητήρες εσωτερικής καύσηςμε εξαναγκασμένη (σπινθήρα) ανάφλεξη. Τυπικός κινητήραςδεν χρειάζεται να τροποποιηθεί για να λειτουργήσει σε μείγμα βενζο-αλκοόλης.
Η JSC AvtoVAZ δοκίμασε τη βενζίνη AI-95 με περιεκτικότητα σε αιθανόλη 10 τοις εκατό για τοξικότητα, κατανάλωση καυσίμου και διασφάλιση της δυναμικής του οχήματος χωρίς επανασυντονισμό του κινητήρα. Διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη 10% αλκοόλ στη βενζίνη οδηγεί σε ένα πιο λεπτό μείγμα αέρα-καυσίμου και επιδεινώνει ελαφρώς την οδηγική απόδοση του αυτοκινήτου σχεδόν σε όλα τα προγράμματα οδήγησης. Κατά τη μετάβαση σε AI-95E με περιεκτικότητα σε αιθανόλη 10 τοις εκατό, απαιτείται ρύθμιση του καρμπυρατέρ.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών πάγκου AvtoVAZ, η χρήση βενζίνης AI-95E με περιεκτικότητα σε αλκοόλ 5 τοις εκατό δεν οδηγεί σε υποβάθμιση χαρακτηριστικά απόδοσηςαυτοκίνητο και δεν απαιτεί αλλαγή των αρχικών ρυθμίσεων του κινητήρα.
Αλλά για να δουλέψετε με καθαρό οινόπνευμα, απαιτείται αύξηση της χωρητικότητας δεξαμενή καυσίμωνκαι αναλογίες συμπίεσης έως 12 - 14 μονάδες. (για πλήρη αξιοποίηση της αντίστασης κρούσης του καυσίμου) και επαναρύθμιση καρμπυρατέρ ή επαναπρογραμματισμός ECU κινητήρας ψεκασμού. Το εύφλεκτο μείγμα πρέπει να εμπλουτιστεί ελαφρώς: η καύση 1 kg αλκοόλ απαιτεί 9 kg αέρα και η καύση 1 kg βενζίνης απαιτεί 14,93 kg.
Η χαμηλή πίεση κορεσμένων ατμών και η υψηλή θερμότητα εξάτμισης του αλκοόλ το κάνουν πρακτικά αδύνατο να ξεκινήσειβενζινοκινητήρες ήδη σε θερμοκρασία περιβάλλονκάτω από +10°C. Για να βελτιωθούν οι ιδιότητες εκκίνησης, 4 - 6% ισοπεντάνιο (C5H12) ή 6 - 8% διμεθυλαιθέρας (CH3-O-CH3 ή C2H6O) προστίθεται στην αλκοόλη, γεγονός που εξασφαλίζει κανονική εκκίνηση του κινητήρα σε θερμοκρασίες από -25°C και άνω. Για τον ίδιο σκοπό, οι κινητήρες οινοπνεύματος είναι εξοπλισμένοι με ειδικούς θερμαντήρες εκκίνησης. Σε περίπτωση ασταθούς λειτουργίας του κινητήρα στο αυξημένα φορτία(λόγω κακής εξάτμισης αλκοόλης) εφαρμόζεται επιπλέον θέρμανση μίγμα καυσίμουχρησιμοποιώντας, για παράδειγμα, καυσαέρια.
Ντίζελ και αλκοόλ
Προσαρμόζω μηχανή πετρελαίουΕίναι πολύ πιο δύσκολο να κάψεις αλκοόλ στους κυλίνδρους του. Το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης πραγματοποίησε πειραματικές μελέτες σε έναν 4κύλινδρο πετρελαιοκινητήρα τρακτέρ από το Steyr.
Εξαιτίας του γεγονότος ότι αριθμός κετανίουΤο επίπεδο αιθανόλης είναι χαμηλό, ο κινητήρας έχει εξοπλιστεί επιπλέον ηλεκτρονικό σύστημαανάφλεξη και η κυλινδροκεφαλή τροποποιήθηκε για να χωράει τα μπουζί. Επιπλέον, άλλαξε το γεωμετρικό σχήμα του θαλάμου καύσης στον πυθμένα του εμβόλου, εγκαταστάθηκε νέα αντλία καυσίμου υψηλή πίεση, μπεκ και αντλία πλήρωσης καυσίμου υψηλής απόδοσης. Μελέτες έχουν δείξει ότι το ντίζελ λειτουργεί με αιθανόλη σχεδόν χωρίς καπνό. Σε σύγκριση με τη λειτουργία ντίζελ, οι εκπομπές NOx μειώνονται, γεγονός που είναι αποτέλεσμα της μείωσης της θερμοκρασίας λόγω της αυξημένης θερμότητας εξάτμισης της αιθανόλης. Οι εκπομπές CO είναι ίδιες με αυτές ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης βενζίνης Οι εκπομπές CH είναι σχετικά υψηλές, αλλά μπορούν να μειωθούν ριζικά με τη χρήση ενός απλού οξειδωτικού εξουδετερωτή. Κατά τη μετάβαση σε καύσιμο ντίζελ, η κατανάλωση καπνού και καυσίμου του κινητήρα ντίζελ που έχει μετατραπεί είναι σημαντικά υψηλότερη από την αρχική. Η ογκομετρική κατανάλωση αιθανόλης είναι σχεδόν 2 φορές υψηλότερη από αυτή του καυσίμου ντίζελ, γεγονός που είναι συνέπεια της χαμηλότερης θερμογόνου δύναμης της, και η ειδική μειωμένη κατανάλωση είναι μόνο ελαφρώς μεγαλύτερη.
Όχι μόνο οι αυτοκινητοβιομηχανίες, αλλά και εξειδικευμένες εταιρείες μπορούν να εκσυγχρονίσουν τον κινητήρα. Για παράδειγμα, στις ΗΠΑ, οι κινητήρες βενζίνης και ντίζελ μετατρέπονται για να λειτουργούν με εναλλακτικά καύσιμα από την Jasper Engines and Transmissions. Οι κινητήρες ανακατασκευάζονται από 8κύλινδρους σχήματος V σε 6κύλινδρους και 4κύλινδρους σε σειρά. Μετά τη μετατροπή, οι κινητήρες μπορούν να λειτουργήσουν με μεθανόλη, αιθανόλη, συμπιεσμένο και υγροποιημένο φυσικό αέριο.
| Παγκόσμια εμπειρία | |
|
|
| Οινόπνευμα καυσίμου | |
|
|
| Χαρακτηριστικά της διαδικασίας λειτουργίας ντίζελ όταν λειτουργεί με μείγμα καυσίμου ντίζελ με αιθανόλη και όταν λειτουργεί με καθαρό καύσιμο ντίζελ |
| Ουκρανικές προοπτικές | |
|
|
Προετοιμάστηκε από τον Yuriy Gerasimchuk
Φωτογραφία του Sergei Kuzmich
Εάν βρείτε κάποιο σφάλμα, επισημάνετε ένα κομμάτι κειμένου και κάντε κλικ Ctrl+Enter.
Σύνθεση μεθανόλης από φυσικό αέριοείναι ένα από τα πιο αποτελεσματικά και φιλικά προς το περιβάλλον που υπάρχουν τεχνολογικές διαδικασίες. Σύγχρονα εργοστάσιαγια τη μετατροπή του φυσικού αερίου σε μεθανόλη μπορεί να λειτουργήσει με θερμική απόδοσηξεπερνούν το 71% και είναι σχεδόν αυτάρκεις. Είναι τόσο καθαρά που ένας προμηθευτής διεργασιών λέει ότι οι περισσότερες εκπομπές προέρχονται από κινητήρες βενζίνης και ντίζελ. φορτηγά μεταφοράςκαι τα φορτηγά που εξυπηρετούν το εργοστάσιο και όχι το ίδιο το εργοστάσιο.
Επιπλέον, οι σωστά διαμορφωμένες μονάδες μεθανόλης μπορούν να προσφέρουν πραγματικά οφέλη καταναλώνοντας διοξείδιο του άνθρακα από άλλες πηγές, γεγονός που θα αυξήσει εύλογα την αποδοχή τους από τους περιβαλλοντολόγους.
Η μεθανόλη είναι το δεύτερο πιο σημαντικό χημικό ενδιάμεσο μετά το αιθάνιο/αιθυλένιο. Η σημασία του σε τα τελευταία χρόνιαέχει αυξηθεί λόγω των αναδιαρθρώσεων των διυλιστηρίων καθώς το αργό πετρέλαιο σε όλο τον κόσμο σταδιακά αλλά αναπόφευκτα γίνεται βαρύτερο. Η μεθανόλη είναι πολύ σημαντική ως χημική πρώτη ύλη, αλλά η χρήση της ως καύσιμο κινητήραείναι πιο ελπιδοφόρα.
Σε αυτό το άρθρο, θα καταρρίψουμε δύο μύθους σχετικά με τη μεθανόλη ως καύσιμο κινητήρα: 1) ότι η μεθανόλη έχει υψηλότερη τοξικότητα από άλλα καύσιμα κινητήρων και 2) ότι η χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα της μεθανόλης είναι σοβαρό πρόβλημα.
Υγεία, ασφάλεια και περιβάλλον - τα οφέλη της μεθανόλης
Ορισμένοι ειδικοί επισημαίνουν τη μεθανόλη ως νευροτοξίνη, αν και η αιθανόλη είναι επίσης γνωστή νευροτοξίνη, όπως και μερικές από τις ουσίες που βρίσκονται συνήθως στη βενζίνη. Πολλοί θα εκπλαγούν όταν μάθουν ότι τόσο η αιθανόλη όσο και η βενζίνη είναι τυπικά θανατηφόρα σε χαμηλότερες δόσεις από τη μεθανόλη. Επιπλέον, η μεθανόλη είναι γενικά ανώτερη σε όλες τις άλλες πτυχές της υγείας, της ασφάλειας και της προστασίας του περιβάλλοντος. ΣΕ υπόγεια ύδαταέχει χρόνο ημιζωής 1-7 ημέρες, που είναι 10-100 φορές μικρότερος από ορισμένες ουσίες που βρίσκονται στη βενζίνη.
Το καύσιμο μεθανόλης έχει υιοθετηθεί για αγωνιστικές πίστες- κυρίως λόγω περισσότερη ασφάλεια; η ανώτερη απόδοσή τους ήταν απλώς ένα επιπλέον μπόνους. Η μεθανόλη καίγεται πέντε φορές πιο αργά από τη βενζίνη και είναι πολύ πιο εύκολο να σβήσει. Η Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος (EPA) εκτιμά ότι η χρήση μεθανόλης θα οδηγήσει σε μείωση κατά 95% των θανάτων από πυρκαγιές οχημάτων.
Τα οχήματα που χρησιμοποιούν καύσιμα μεθανόλης σε χαμηλότερη θερμοκρασία καύσης εκπέμπουν ελαφρώς λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα, σημαντικά λιγότερους υδρογονάνθρακες και πολύ λιγότερες ενώσεις NOx σε σύγκριση με τα αντίστοιχα της βενζίνης. Αυτό είναι ιδιαίτερα ελκυστικό δεδομένου ότι τα NOx είναι τα πιο αυστηρά κριτήρια μείωσης της ρύπανσης. Το καύσιμο μεθανόλης θα μπορούσε να εξαλείψει τα ογκώδη συστήματα επιλεκτικής καταλυτικής μείωσης που καταναλώνουν ουρία που είναι εγκατεστημένα επί του παρόντος στα περισσότερα κινητήρες ντίζελ.
Συγκεκριμένη ενέργεια
Ένας άλλος κοινός μύθος είναι ότι η χαμηλότερη ειδική ενέργεια της μεθανόλης της δίνει χαμηλότερη θέση μεταξύ των πιθανών καυσίμων κινητήρων. Όταν τα συστήματα βελτιστοποιούνται σωστά, ορισμένα καύσιμα, ιδιαίτερα η μεθανόλη, μπορούν να μετατραπούν σε μηχανική ενέργεια με πολύ υψηλότερη απόδοση από άλλα.
Ακόμη και εκείνα τα οχήματα που έχουν σχεδιαστεί ως οχήματα βενζίνης ή ευέλικτου καυσίμου θα πρέπει να μπορούν να επωφεληθούν κάπως από τον υψηλό αριθμό οκτανίων της μεθανόλης και να επιτύχουν βελτιωμένα χιλιόμετρα σε μεγαλύτερο βαθμό από ό,τι θα περίμενε κανείς μόνο από την κατανάλωση ενέργειας. Ένας πολίτης μετέτρεψε το όχημά του σε 100 τοις εκατό καύσιμο μεθανόλης προσαρμόζοντας το λογισμικό διαχείρισης κινητήρα και αντικαθιστώντας το με στεγανοποίηση καυσίμου 41 λεπτών. Αυτό το όχημα έχει 10% αύξηση στην ισχύ και 40% βελτίωση στην οικονομία καυσίμου ανά μίλι σε σύγκριση με τη βενζίνη. Τα κατάλληλα για χρήση οχήματα (δηλαδή όχι συμβατικά καύσιμα πολλαπλών καυσίμων ή μετατροπής) θα πρέπει να έχουν πολύ καλύτερη απόδοση.
Ορισμένοι φορτηγατζήδες εξοπλίζουν εκ των υστέρων τα οχήματά τους με συστήματα έγχυσης μεθανόλης-νερού σε κατά τα άλλα μη τροποποιημένους κινητήρες ντίζελ, επιτυγχάνοντας σημαντική εξοικονόμηση 20 έως 30% έναντι του ντίζελ! Αυτό είναι ένα σημαντικό ποσό για οχήματα που καταναλώνουν περίπου 20.000 γαλόνια καυσίμου ετησίως. Η μετρούμενη ισχύς αυξάνεται έως και 75% και η ροπή κατά 65%: πραγματικά εντυπωσιακά νούμερα.
Τα αποκλειστικά οχήματα που κινούνται με μεθανόλη μπορούν να λειτουργήσουν 25-30% πιο αποτελεσματικά από τους παραδοσιακούς βενζινοκινητήρες και με περίπου την ίδια απόδοση με τους κινητήρες ντίζελ. Τωρινές τιμέςγια τη μεθανόλη, λαμβάνοντας υπόψη την ισοτιμία των επιπέδων ενέργειας, ισοδυναμεί με 2,60 $/γαλόνι χονδρικής βενζίνης. Αν όμως η μεθανόλη είναι 25% πιο αποδοτική από τη βενζίνη, το αντίστοιχο Χονδρική τιμήΗ μεθανόλη σε ισοδύναμο βενζίνης είναι 2,09 $. Τη στιγμή της γραφής, η χονδρική τιμή της βενζίνης είναι 3,10 $. Πώς λειτουργεί όμως η μεθανόλη σε σύγκριση με τα ανταγωνιστικά καύσιμα;
Μεθανόλη έναντι υγροποιημένου φυσικού αερίου (LNG)
Το CNG μπορεί, χωρίς αμφιβολία, να προωθήσει οχήματα. Ωστόσο, στην περίπτωση του καταναλωτή επιβατικά αυτοκίνηταμε κόστος μεγαλύτερου βάρους, χαμηλότερης εμβέλειας, μεγαλύτερους χρόνους ανεφοδιασμού, καθώς και χαμηλότερη χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου, σημαντικά υψηλότερο κόστος οχημάτων και σημαντικές τροποποιήσεις και επενδύσεις που απαιτούνται για την υποδομή ανεφοδιασμού. Η αλλαγή επιβατικών αυτοκινήτων σε LNG είναι σχεδόν 30-40 φορές πιο ακριβή από τη μετάβαση σε μεθανόλη. Το μόνο εμπορικά διαθέσιμο επιβατικό αυτοκίνητο με κινητήρα CNG είναι Honda CivicΤο GX πωλείται για 7.500 $ περισσότερο από ένα παρόμοιο εξοπλισμένο Civic με φυσικό αέριο. Τα πρατήρια ανεφοδιασμού CNG κοστίζουν περίπου το διπλάσιο από τα πρατήρια υγρών καυσίμων.
Μεθανόλη έναντι αιθανόλης
Η αιθανόλη είναι συγκρίσιμη με τη μεθανόλη ως προς τα χαρακτηριστικά απόδοσης της μεταφοράς των καταναλωτών, αλλά δεν υπάρχει αποδεδειγμένη διαδικασία από αέριο σε αιθανόλη συγκρίσιμη σε απόδοση με τη μετατροπή από αέριο σε μεθανόλη. Τόσο ο ενθουσιασμός του κοινού όσο και οι κρατικές επιδοτήσεις για την αιθανόλη με βάση το καλαμπόκι στερεύουν.
Η Celanese ανακοίνωσε τεχνολογία που υπόσχεται απόδοση αερίου σε αιθανόλη συγκρίσιμη με τις υπάρχουσες τεχνολογίες αερίου προς μεθανόλη. Αλλά παραμένει μη δοκιμασμένο σε εμπορική κλίμακα, καθώς είναι μια ιδιόκτητη τεχνολογία. Εν τω μεταξύ, η τεχνολογία υψηλής απόδοσης αερίου σε μεθανόλη είναι διαθέσιμη από πολλούς προμηθευτές και έχει αποδειχθεί εδώ και χρόνια σε εμπορική κλίμακα.
Μεθανόλη σε σύγκριση με τα παραδοσιακά καύσιμα κινητήρων
Το ερώτημα παραμένει εάν η μεθανόλη μπορεί να ανταγωνιστεί τα παραδοσιακά καύσιμα βενζίνης και ντίζελ. Στο τρέχον κλίμα, η απάντηση είναι ένα ανεπιφύλακτα «ναι». Το σύγχρονο ενδιαφέρον για τη μεθανόλη ξεκίνησε το 1976 ως αντικατάσταση του μολύβδου ως ενισχυτή οκτανίων. Ένα αποτέλεσμα ήταν το πρόγραμμα οχημάτων μεθανόλης M85 της Καλιφόρνια (85% μεθανόλη, 15% πρόσθετο, συνήθως βενζίνη), το οποίο λειτουργούσε από το 1982 έως το 2005. Στην αρχή επρόκειτο για εξειδικευμένα οχήματα με βάση τη μεθανόλη (όχι πολλαπλών καυσίμων), που κάλυπταν όλο το φάσμα από αυτοκίνητα μέχρι μίνι λεωφορεία και λεωφορεία.
Πραγματοποιήθηκαν προσεκτική συντήρηση και καταγραφές τόσο στα οχήματα μεθανόλης όσο και σε μια ομάδα ελέγχου βενζινοκίνητων οχημάτων. Τα χιλιόμετρα με μεθανόλη ήταν χαμηλότερα, αλλά η απόδοση εκπομπών των οχημάτων μεθανόλης ήταν ίδια ή καλύτερη.
Οι εκπομπές μεθανόλης ήταν λιγότερο ευνοϊκές σε σχέση με το σχηματισμό όζοντος. Η επιτάχυνση των οχημάτων με βάση τη μεθανόλη από τα 0 στα 100 km/h ήταν σχεδόν ένα δευτερόλεπτο ταχύτερη από τα βενζινοκίνητα οχήματα, κάτι που ήταν σημαντική βελτίωση.
Το πρόγραμμα διακόπηκε το 2005. Ορισμένοι αναφέρουν το τέλος του προγράμματος της Καλιφόρνια ως απόδειξη της ακαταλληλότητας της μεθανόλης ως καυσίμου κινητήρα, αλλά στην πραγματικότητα, οι ιδιοκτήτες οχημάτων ήταν ικανοποιημένοι με την απόδοση των οχημάτων τους. Η κύρια ένστασή τους ήταν η έλλειψη πρατηρίων καυσίμων - μόνο 100 εγκαταστάθηκαν σε όλη την πολιτεία. Ως αποτέλεσμα, το 1992 το πρόγραμμα μεταπήδησε σε οχήματα με βάση το καύσιμο M85. Χωρίς αμφιβολία, ήταν δύσκολο να διατηρηθεί το πρόγραμμα σε μια περίοδο που οι τιμές του πετρελαίου μειώνονταν ή ήταν χαμηλές. Ίσως η έλλειψη μεθανόλης στο φυσικό περιβάλλον, σε αντίθεση με την αιθανόλη με βάση το καλαμπόκι, ήταν ο πιο σημαντικός παράγοντας. Το 1989, η EPA έθεσε σε μειονεκτική θέση τη μεθανόλη με την παραίτηση από τις απαιτήσεις εκπομπών ατμών για την αιθανόλη, αλλά όχι για τη μεθανόλη. Δεν υπάρχει καμία δικαιολογία για αυτή την ενέργεια.
Τεχνικά, έως και 15% μεθανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βενζίνη χωρίς καμία τροποποίηση και έως και 100% με εκτιμώμενο κόστος μόλις $210 για νέα οχήματα πολλαπλών καυσίμων (αν και, όπως αναφέρθηκε, το ίδιο μπορεί να γίνει με πολύ χαμηλότερο κόστος) . Αυτά τα μέτρια κόστη θα ήταν πιθανώς αμελητέα αν μαζική παραγωγήοχήματα με βάση τη μεθανόλη. Δεδομένου ότι η μεθανόλη είναι υγρό, όπως τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται σήμερα, η υπάρχουσα υποδομή τροφοδοσίας μπορεί να μετατραπεί σε μεθανόλη με μικρές τροποποιήσεις. Τα νέα πρατήρια μεθανόλης πιθανότατα θα είναι μόνο ένα κλάσμα πιο ακριβά από τα παραδοσιακά.
Αν και αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στα επιβατικά αυτοκίνητα, όπου η μεθανόλη υπερισχύει σαφώς έναντι των εναλλακτικών και είναι τουλάχιστον ικανή να ανταγωνιστεί τα παραδοσιακά καύσιμα, σημειώνουμε προτάσεις για την αντικατάσταση των βαρέων κινητήρων ντίζελ με κινητήρες εσωτερικής καύσης μεθανόλης με ανάφλεξη με σπινθήρα. Ο εξαιρετικά υψηλός βαθμός οκτανίου της μεθανόλης θα μπορούσε να παράγει κινητήρες ισοδύναμους με το ήμισυ του κυβισμού των σημερινών μεγαθήρων diesel, με αποτέλεσμα την εξοικονόμηση βάρους και τη βελτίωση της απόδοσης στο δρόμο κατά 4 έως 9%.
ΗΠΑ και Κίνα
Οι Ηνωμένες Πολιτείες αυξάνουν αυτήν τη στιγμή την παραγωγή μεθανόλης. Από την άνοδο των τιμών του φυσικού αερίου τη δεκαετία του 2000, η άλλοτε παγκόσμιας κλάσης βιομηχανία μεθανόλης των ΗΠΑ εισάγει τώρα περίπου το 80% της εγχώριας ζήτησης. Τώρα όμως, με τα περισσότερα ΧΑΜΗΛΕΣ ΤΙΜΕΣγια το φυσικό αέριο εκτός Μέσης Ανατολής, οι ΗΠΑ θα γίνουν και πάλι ο κύριος παραγωγός μεθανόλης. Δύο εργοστάσια ξεκίνησαν ξανά, ένα μεταφέρθηκε από τη Χιλή και ένας σημαντικός χρήστης μεθανόλης ανακοίνωσε την κατασκευή μιας νέας μονάδας.
Έως το 2015, οι ΗΠΑ θα είναι σχεδόν σε θέση να παρέχουν τη δική τους ζήτηση. Περισσότερες ανακοινώσεις για νέα εργοστάσια είναι πιθανό να γίνουν τους επόμενους μήνες, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει στο να μπορέσουν και πάλι οι ΗΠΑ να παράγουν μεθανόλη για εξαγωγή.
Ενώ οι ΗΠΑ αποτυγχάνουν με την αιθανόλη με βάση το καλαμπόκι, η Κίνα προχωρά με ταχείς ρυθμούς στην παραγωγή καυσίμου κινητήρων μεθανόλης. Τα μείγματα μεθανόλης είναι διαθέσιμα από M5 έως M100, με το M15 να είναι το πιο δημοφιλές. Το 2007, υπήρχαν 770 μεθανόλη βενζινάδικα; Τα τρέχοντα στοιχεία είναι πιθανότατα πολλαπλάσια αυτού του αριθμού. Η ανάπτυξη καθοδηγείται από μικρές και περιφερειακές εταιρείες - η PetroChina και η Sinopec δεν δείχνουν μεγάλο ενδιαφέρον λόγω της πλεονάζουσας ικανότητας διύλισης. Αλλά οι πραγματικοί όγκοι είναι πιθανό να υπερβαίνουν κατά πολύ την επίσημη ζήτηση για καύσιμα κινητήρων μεθανόλης, επειδή τα οικονομικά των καυσίμων μειγμάτων μεθανόλης είναι τόσο ελκυστικά. Είναι κοινή γνώση ότι η ελεύθερη αγορά στην Κίνα είναι ζωντανή και καλά. Είναι πολύ κακό που η μεθανόλη εμποδίζεται στις ΗΠΑ από τον εθισμό και τα εμπόδια στην αιθανόλη. Παρά τη μάλλον ψύχραιμη στάση, και, ενδεχομένως, την απόρριψη από την πλευρά των ντόπιων μεγάλες εταιρείες, η Κίνα, η ταχύτερα αναπτυσσόμενη αγορά καυσίμων κινητήρα στον κόσμο, εισήγαγε τα πρότυπα M15 και M85.
Αλλα οφέλη. Μελλοντικός
Ποια είναι η πιθανότητα η μεθανόλη που παράγεται από φυσικό αέριο να έχει σημαντικό αντίκτυπο στις εισαγωγές υγρών από τις ΗΠΑ; Αφιερώνοντας το 17% του τρέχοντος παραγόμενου φυσικού αερίου στην παραγωγή μεθανόλης, θα μπορούσαμε να εξαλείψουμε το 10% των αμερικανικών εισαγωγών υγρών. Αυτό θα απαιτούσε την κατασκευή 43 εργοστασίων μεθανόλης με κόστος περίπου 53 δισεκατομμυρίων δολαρίων και το φυσικό αέριο δεν χρειάζεται να υποβάλουν αίτηση για επιδοτήσεις, και τα εργοστάσια μπορούν να εξοφληθούν σε 3 έως 5 χρόνια, συνεχίζοντας να αποκομίζουν εξαιρετικά κέρδη κατά την αναμενόμενη 30ετή διάρκεια ζωής τους. Και αυτό δεν λαμβάνει υπόψη όλα τα σχετικά κόστη που συνδέονται με την παραγωγή πετρελαίου στη Μέση Ανατολή.
Το καύσιμο κινητήρα μεθανόλης που παράγεται από φυσικό αέριο είναι το παρόν μας και στο μέλλον ενδέχεται να υπάρξουν άλλες επιλογές. Η μεθανόλη παράγεται κυρίως από φυσικό αέριο, αλλά μπορεί επίσης να παραχθεί από βιομάζα - πολύ πιο αποτελεσματικά από την αιθανόλη. Οι ισοδύναμες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα για την παραγωγή μεθανόλης από βιομάζα εκτιμάται ότι είναι το ένα δέκατο από εκείνη της αιθανόλης καλαμποκιού. Τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου θεωρούνται πρόσφατα ως οι σωτήρες της αγοράς καυσίμων.
Είναι ευρέως γνωστό ότι η μεγαλύτερη πρόκληση για τα οχήματα κυψελών καυσίμου είναι η πολύ περίπλοκη και δύσκολη μετάβαση σε μια υποδομή τροφοδοσίας υδρογόνου. Αλλά η μεθανόλη είναι ένας εξαιρετικός φορέας ενέργειας για κυψέλες καυσίμου και η υποδομή για ανεφοδιασμό είναι πολύ πιο εύκολο να οργανωθεί. Το μέλλον των κυψελών καυσίμου μπορεί να μην είναι τόσο μακρινό, αλλά η παραγωγή μεθανόλης από φυσικό αέριο είναι ήδη πραγματικότητα σήμερα.
Η μεθανόλη ως καύσιμο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης (ICE)
Σε αντίθεση με τη βενζίνη, η οποία είναι ένα σύνθετο μείγμα διαφόρων υδρογονανθράκων που περιέχει ορισμένα πρόσθετα, η μεθανόλη είναι ένα απλό χημική ένωση. Όσον αφορά το ενεργειακό περιεχόμενο, είναι δύο φορές κατώτερο από τη βενζίνη. Αυτό σημαίνει ότι 2 λίτρα μεθανόλης περιέχουν την ίδια ποσότητα ενέργειας με 1 λίτρο βενζίνης. Ωστόσο, αν και η μεθανόλη περιέχει λιγότερη ενέργεια από τη βενζίνη, η βαθμολογία οκτανίου της (100) είναι υψηλότερη από αυτή της βενζίνης. Αυτός ο αριθμός είναι ο μέσος όρος των χαρακτηριστικών οκτανίων που ελήφθησαν χρησιμοποιώντας τις μεθόδους έρευνας (107) και κινητήρα (92). Αυτό σημαίνει ότι το εύφλεκτο μείγμα μπορεί να συμπιεστεί σε μικρότερο όγκο πριν από την ανάφλεξη. Αυτό επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί με υψηλότερη αναλογία συμπίεσης (10-11)/1 [σε σύγκριση με (8-9)/1 για έναν βενζινοκινητήρα] και έτσι βελτιώνει την απόδοση σε σύγκριση με έναν βενζινοκινητήρα. Η απόδοση αυξάνεται επίσης με την αύξηση του «ρυθμού εξάπλωσης φλόγας», που εξασφαλίζει ταχύτερη και πληρέστερη καύση του καυσίμου στους κυλίνδρους. Με βάση αυτούς τους παράγοντες, μπορεί να εξηγηθεί γιατί για έναν κινητήρα της ίδιας ισχύος δεν είναι απαραίτητο να λαμβάνεται διπλάσια μεθανόλη από τη βενζίνη, αν και η μεθανόλη έχει διπλάσια ενεργειακή πυκνότητα χειρότερο από τη βενζίνη. Αυτός ο κανόνας τηρείται ακόμη και για εκείνους τους κινητήρες που δεν έχουν σχεδιαστεί ειδικά για καύσιμο μεθανόλης, αλλά είναι ελαφρώς τροποποιημένοι βενζινοκινητήρες. Ωστόσο, οι κινητήρες που έχουν σχεδιαστεί για καύσιμο μεθανόλης παρέχουν μεγαλύτερη οικονομία καυσίμου. Η λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης της μεθανόλης είναι περίπου 3,7 φορές μεγαλύτερη από αυτή της βενζίνης, επομένως η μεθανόλη απορροφά πολύ περισσότερη θερμότητα όταν αλλάζει από υγρό σε αέριο. Αυτό διευκολύνει την απομάκρυνση της θερμότητας από τον κινητήρα και καθιστά δυνατή τη χρήση καλοριφέρ αέρα για ψύξη αντί για βαρύτερα συστήματα με μανδύα νερού.
Μπορεί να αναμένεται ότι στο μέλλον, ισοδύναμη αντικατάσταση των αυτοκινήτων με βενζινοκινητήρεςΘα υπάρχουν αυτοκίνητα σχεδιασμένα να κινούνται με μεθανόλη, εξοπλισμένα με ένα μικρότερο και ελαφρύτερο μπλοκ κυλίνδρων. Θα έχουν πιο επιεικές απαιτήσεις για το σύστημα ψύξης, καλύτερη επιτάχυνσηκαι εμβέλεια. Επιπλέον, τα οχήματα που τροφοδοτούνται με μεθανόλη έχουν χαμηλά επίπεδα ατμοσφαιρικών ρύπων όπως υδρογονάνθρακες, NOx, SO2 και σωματίδια.
Ορισμένα προβλήματα, που προκύπτουν κυρίως από τις χημικές και φυσικές ιδιότητες της μεθανόλης, εξακολουθούν να περιμένουν λύσεις. Η μεθανόλη, όπως και η αιθανόλη, αναμιγνύεται με νερό σε οποιαδήποτε αναλογία. Έχει μεγάλη διπολική ροπή καθώς και υψηλή διηλεκτρική σταθερά και επομένως είναι καλός διαλύτης για ενώσεις με ιοντικούς δεσμούς όπως οξέα, βάσεις, άλατα (όλα αυτά συμβάλλουν σε προβλήματα διάβρωσης) και ορισμένα πλαστικά υλικά. Από την άλλη πλευρά, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η βενζίνη, όπως έχουμε ήδη σημειώσει, είναι ένα σύνθετο μείγμα υδρογονανθράκων, οι περισσότεροι από τους οποίους χαρακτηρίζονται από χαμηλή διπολική ροπή, χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και αδυναμία ανάμειξης με νερό. Επομένως, η βενζίνη είναι καλός διαλύτης για μη πολικές ενώσεις που σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς.
Είναι ασφαλές να πούμε ότι λόγω διαφορών σε Χημικές ιδιότητεςβενζίνη και μεθανόλη, ορισμένα υλικά που χρησιμοποιούνται για τον ανεφοδιασμό και την αποθήκευση βενζίνης, για την κατασκευή συσκευών και συνδετικών στοιχείων, συχνά δεν είναι κατάλληλα για εργασία με μεθανόλη. Για παράδειγμα, η μεθανόλη μπορεί να είναι διαβρωτική σε ορισμένα μέταλλα, όπως το αλουμίνιο, ο ψευδάργυρος και το μαγνήσιο, αν και δεν έχει καμία επίδραση στον χάλυβα ή στο χυτοσίδηρο. Η μεθανόλη μπορεί επίσης να αντιδράσει με ορισμένα πλαστικά, ελαστικά και παρεμβύσματα, με αποτέλεσμα να μαλακώσουν, να διογκωθούν ή να γίνουν εύθραυστα και να διασπαστούν, οδηγώντας τελικά σε διαρροές ή κακή απόδοση. Επομένως, τα συστήματα που έχουν σχεδιαστεί για χρήση μόνο μεθανόλης θα πρέπει να διαφέρουν από τα συστήματα που έχουν σχεδιαστεί για χρήση βενζίνης, αν και η διαφορά στην τιμή είναι απίθανο να είναι αισθητή. Υπάρχουν ήδη ορισμένοι τύποι λιπαντικών και λιπαντικών κινητήρα που είναι συμβατά με μεθανόλη, αλλά η ανάπτυξη αυτών των υλικών πρέπει να συνεχιστεί.
Προβλήματα κρύας εκκίνησης μπορεί να προκύψουν κατά τη χρήση καθαρής μεθανόλης επειδή το καύσιμο στερείται των εξαιρετικά πτητικές ενώσεις (βουτάνιο, ισοβουτάνιο, προπάνιο) που βρίσκονται στη βενζίνη και οι οποίες παρέχουν εύφλεκτους ατμούς στον κινητήρα ακόμη και στις πιο κρύες συνθήκες. Αυτό το πρόβλημα συνήθως επιλύεται με την προσθήκη περισσότερων πτητικών συστατικών στη μεθανόλη. Για παράδειγμα, σε οχήματα με ευέλικτο σύστημα καυσίμωνχρησιμοποιείται ένα μείγμα Μ85 που περιέχει 15% βενζίνη. Η περιεκτικότητα σε ατμούς σε αυτό είναι αρκετά επαρκής για την εκκίνηση του κινητήρα ακόμη και στις πιο κρύες κλιματικές συνθήκες. Μια άλλη επιλογή περιλαμβάνει τη δημιουργία πρόσθετη συσκευήγια εξάτμιση ή ψεκασμό της μεθανόλης σε μικροσκοπικά σταγονίδια που αναφλέγονται πιο εύκολα. Τεχνικά προβλήματαπροκύπτουν πάντα κατά την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών. Ωστόσο, οι τεχνικές δυσκολίες που εμποδίζουν την εισαγωγή της μεθανόλης ως συστατικού των μειγμάτων καυσίμων ή ως υποκατάστατου της βενζίνης σε οχήματα με κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι μεταξύ των προβλημάτων που επιλύονται αρκετά εύκολα και, επιπλέον, έχουν ήδη βρεθεί λύσεις για τα περισσότερα προβλήματα.
Οι υψηλές αντικρουστικές ιδιότητες της μεθανόλης, σε συνδυασμό με τη δυνατότητα παραγωγής της από μη πετρελαϊκές πρώτες ύλες, μας επιτρέπουν να θεωρήσουμε αυτό το προϊόν ως ένα πολλά υποσχόμενο συστατικό υψηλών οκτανίων της βενζίνης κινητήρων. Η βέλτιστη προσθήκη μεθανόλης είναι από 5 έως 20%. Σε τέτοιες συγκεντρώσεις, το μείγμα βενζίνης-αλκοόλης χαρακτηρίζεται από ικανοποιητικές ιδιότητες απόδοσης και παρέχει αξιοσημείωτο οικονομικό αποτέλεσμα. Η προσθήκη μεθανόλης μειώνει τη θερμότητα καύσης του καυσίμου και τον στοιχειομετρικό συντελεστή με μικρές αλλαγές στη θερμότητα καύσης του μείγματος.
Λόγω αλλαγών στα στοιχειομετρικά χαρακτηριστικά, η χρήση ενός πρόσθετου μεθανόλης 15% (μίγμα M15) σε ένα τυπικό σύστημα ισχύος οδηγεί σε εξάντληση του μείγματος αέρα-καυσίμου κατά περίπου 7%. Ταυτόχρονα, με την εισαγωγή της μεθανόλης, ο αριθμός οκτανίων του καυσίμου αυξάνεται (κατά μέσο όρο κατά 3-8 μονάδες για ένα πρόσθετο 15%), γεγονός που καθιστά δυνατή την αντιστάθμιση της επιδείνωσης της ενεργειακής απόδοσης αυξάνοντας την αναλογία συμπίεσης . Ταυτόχρονα, η μεθανόλη βελτιώνει τη διαδικασία της καύσης του καυσίμου λόγω του σχηματισμού ριζών που ενεργοποιούν τις αλυσιδωτές αντιδράσεις οξείδωσης. Μελέτες καύσης μιγμάτων βενζίνης-μεθανόλης σε μονοκύλινδρους κινητήρες με τυπικά και στρωματοποιημένα συστήματα σχηματισμού μείγματος έδειξαν ότι η προσθήκη μεθανόλης μειώνει την περίοδο καθυστέρησης ανάφλεξης και τη διάρκεια της καύσης του καυσίμου. Σε αυτή την περίπτωση, η απομάκρυνση θερμότητας από τη ζώνη αντίδρασης μειώνεται και το όριο εξάντλησης του μείγματος διαστέλλεται και γίνεται μέγιστο για την καθαρή μεθανόλη.
Οι ειδικές ιδιότητες απόδοσης της μεθανόλης εμφανίζονται και όταν χρησιμοποιείται σε μείγμα με βενζίνη. Για παράδειγμα, η αποτελεσματική απόδοση του κινητήρα και η ισχύς του όμως αυξάνονται απόδοση καυσίμουγίνεται χειρότερο. Σύμφωνα με δεδομένα που ελήφθησαν σε μια μονοκύλινδρη εγκατάσταση, με e = 8,6 και n = 2000 min-1 για το μείγμα M20 (20% μεθανόλη) στην περιοχή k = 1,0-1,3, η αποτελεσματική απόδοση αυξάνεται κατά περίπου 3%, ισχύς - κατά 3-4%, και η κατανάλωση καυσίμου αυξάνεται κατά 8-10%.
Για την ψυχρή εκκίνηση του κινητήρα σε υψηλή περιεκτικότητα σε μεθανόλη στο μείγμα καυσίμου ή σε χαμηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιούνται ηλεκτρική θέρμανση του αέρα ή μίγματος αέρα-καυσίμου, μερική ανακυκλοφορία καυτών καυσαερίων, πρόσθετα πτητικών συστατικών στο καύσιμο και άλλα μέτρα.
Οι προσθήκες μεθανόλης στη βενζίνη γενικά βοηθούν στη βελτίωση των τοξικών χαρακτηριστικών ενός αυτοκινήτου. Για παράδειγμα, σε μελέτες που πραγματοποιήθηκαν σε μια ομάδα 14 αυτοκινήτων με χιλιόμετρα από 5 έως 120 χιλιάδες χιλιόμετρα, η προσθήκη 10% μεθανόλης άλλαξε τις εκπομπές υδρογονανθράκων τόσο προς τα πάνω κατά 41% όσο και μειώθηκαν κατά 26%, οι οποίες κατά μέσο όρο ανήλθαν σε αύξηση 1%. ¬νία. Ταυτόχρονα, οι εκπομπές CO και NOx μειώθηκαν κατά μέσο όρο κατά 38 και 8%, αντίστοιχα, για ολόκληρη την ομάδα οχημάτων.
Ενα από τα πολλά σοβαρά προβλήματαπου περιπλέκουν τη χρήση προσθέτων μεθανόλης είναι χαμηλή σταθερότηταμείγματα βενζίνης-μεθανόλης και κυρίως η ευαισθησία τους στο νερό. Η διαφορά στην πυκνότητα της βενζίνης και της μεθανόλης και η υψηλή διαλυτότητα της τελευταίας στο νερό οδηγεί στο γεγονός ότι η είσοδος έστω και μικρών ποσοτήτων νερού στο μείγμα οδηγεί στον άμεσο διαχωρισμό του και την καθίζηση της φάσης νερού-μεθανόλης. Η τάση για διαχωρισμό αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας, την αύξηση της συγκέντρωσης του νερού και τη μείωση της περιεκτικότητας σε αρωματικές ενώσεις στη βενζίνη. Για παράδειγμα, με περιεκτικότητα 0,2 έως 1,0% (vol.) νερού στο μίγμα καυσίμου, η θερμοκρασία διαχωρισμού αυξάνεται από -20 σε +10°C, δηλαδή, ένα τέτοιο μείγμα είναι πρακτικά ακατάλληλο για λειτουργία. Ακολουθούν οι μέγιστες συγκεντρώσεις νερού Skr σε διάφορα μείγματα βενζίνης-μεθανόλης:
Για τη σταθεροποίηση των μιγμάτων βενζίνης-μεθανόλης, χρησιμοποιούνται πρόσθετα - προπανόλη, ισοπροπανόλη, ισοβουτανόλη και άλλες αλκοόλες. Σε περιεκτικότητα νερού 600 ppm, η θολότητα του συνηθισμένου μίγματος M15 αρχίζει ήδη στους -9°C, στους -17°C το μίγμα στρωματοποιείται και στους -20°C συμβαίνει σχεδόν πλήρης αποσταθεροποίηση. Η προσθήκη 1% ισοπροπανόλης μειώνει τη θερμοκρασία διαχωρισμού κατά σχεδόν 10°C και η προσθήκη 25% διατηρεί τη σταθερότητα των μιγμάτων Μ15 ακόμη και με χαμηλή περιεκτικότητααρωματικές ενώσεις στη βενζίνη έως σχεδόν -40°C σε ευρύ φάσμαπεριεχόμενο νερού.
Εξαιτίας υψηλό κόστοςκαι την περιορισμένη παραγωγή σταθεροποιητών για μείγματα βενζίνης-μεθανόλης, προτάθηκε η χρήση μείγματος αλκοολών, κυρίως ισοβουτανόλης, προπανόλης και αιθανόλης. Ένα τέτοιο σταθεροποιητικό πρόσθετο μπορεί να ληφθεί σε έναν μόνο τεχνολογικό κύκλο για τη συμπαραγωγή μεθανόλης και ανώτερων αλκοολών. Η προσθήκη ακόμη και μικρών ποσοτήτων μεθανόλης αλλάζει την κλασματική σύνθεση του καυσίμου. Ως αποτέλεσμα, η τάση σχηματισμού ασφάλισης ατμού στις γραμμές παροχής καυσίμου αυξάνεται, αν και με την καθαρή μεθανόλη αυτό πρακτικά εξαλείφεται λόγω της υψηλής θερμότητας εξάτμισης. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, για ένα μείγμα 10% μεθανόλης και βενζίνης, ο σχηματισμός ασφάλισης ατμού είναι δυνατός σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος 8-11°C χαμηλότερες από ό,τι για το βασικό καύσιμο. Η προσαρμογή της κλασματικής σύνθεσης του βασικού καυσίμου είναι δυνατή με τη μείωση της περιεκτικότητας σε ελαφρά συστατικά, λαμβάνοντας υπόψη την επακόλουθη προσθήκη μεθανόλης.
Η διαβρωτική δράση των μιγμάτων βενζίνης-μεθανόλης είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή της καθαρής μεθανόλης, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις είναι σημαντική και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την παρουσία νερού. Για παράδειγμα, σε μείγματα που περιέχουν 10-15% μεθανόλη, ο χάλυβας, ο ορείχαλκος και ο χαλκός δεν διαβρώνονται, αλλά το αλουμίνιο διαβρώνεται αργά με αλλαγή χρώματος.
Στο εξωτερικό σε κινητήρες καρμπυρατέρΣτην πράξη έχουν χρησιμοποιηθεί μείγματα αιθανόλης 10–20% με βενζίνη πετρελαίου, που ονομάζεται «gasohol». Σύμφωνα με το πρότυπο ASTM που αναπτύχθηκε από την Εθνική Επιτροπή Καυσίμων Αλκοόλ των ΗΠΑ, η γκαζοχόλη με 10% αιθανόλη χαρακτηρίζεται από τους ακόλουθους δείκτες: πυκνότητα 730–760 kg/m3, όρια θερμοκρασίας βρασμού 25–210°C, θερμότητα καύσης 41,9 MJ/kg , θερμότητα εξάτμισης 465 kJ/kg, πίεση κορεσμένων ατμών (38°C) 55-110 kPa, ιξώδες (-40°C) 0,6 mm2/s, στοιχειομετρικός συντελεστής 14. Έτσι, από τις περισσότερες απόψεις, η βενζίνη αντιστοιχεί στη βενζίνη κινητήρα.
Όταν χρησιμοποιείται ποτισμένη αιθανόλη σε συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών περιβάλλοντος, για να αποφευχθεί ο διαχωρισμός, είναι απαραίτητο να εισάγονται σταθεροποιητές στο μείγμα, οι οποίοι είναι προπανόλη, δευτ.-προπανόλη, ισοβουτανόλη κ.λπ. Έτσι, η προσθήκη ισοβουτανόλης 2,5-3,0% εξασφαλίζει τη σταθερότητα του μίγματος αιθανόλης, που περιέχει 5% νερό, με βενζίνη σε θερμοκρασίες έως -20°C.
Το Gasohol είναι πιο διαδεδομένο στη Βραζιλία, όπου από το 1975 ένα κυβερνητικό πρόγραμμα εφαρμόζει τη χρήση ανανεώσιμων πηγών φυτικών πρώτων υλών για την παραγωγή αιθανόλης και τη χρήση της ως καύσιμο αυτοκινήτων. Ο αριθμός των αυτοκινήτων που κινούνταν με αιθανόλη και βενζίνη σε αυτή τη χώρα ήταν το 1980. 2411 και 775 χιλιάδες μονάδες. αντίστοιχα. Μέχρι το 2000, από τον προβλεπόμενο στόλο επιβατικών αυτοκινήτων της Βραζιλίας 19-24 εκατομμύρια μονάδες. Από 11 έως 14 εκατομμύρια θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σε καύσιμα αλκοόλης Στις ΗΠΑ, σε 1000 αντλίες σε 20 πολιτείες, τα αυτοκίνητα ανεφοδιάζονται με βενζίνη που περιέχει 10-20% αιθανόλη.
Σε ευρωπαϊκές χώρες με αναπηρίεςΛόγω της παραγωγής αιθανόλης και του υψηλού κόστους της, παρουσιάζεται μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τη χρήση προσθέτων μεθανόλης. Η μεγαλύτερη χρήση της μεθανόλης ως καυσίμου κινητήρα και των συστατικών της γίνεται στη Γερμανία. Στο πλαίσιο ενός τριετούς ομοσπονδιακού προγράμματος έρευνας για εναλλακτικές πηγές ενέργειας την περίοδο 1979-1982. Στη Γερμανία, περισσότερα από 1.000 αυτοκίνητα λειτουργούσαν με εναλλακτικά καύσιμα, κυρίως μεθανόλη και μείγματα βενζίνης-μεθανόλης. 850 αυτοκίνητα μετατράπηκαν για να κινούνται με το μείγμα M15, 120 αυτοκίνητα στο μείγμα M100-120 και 100 αυτοκίνητα με καύσιμο ντίζελ με την προσθήκη μεθανόλης. Το μείγμα M100 αποτελείται από 95% μεθανόλη, το υπόλοιπο 5% περιλαμβάνει κλάσματα ελαφριάς βενζίνης (συνήθως ισοπεντάνιο), τα οποία είναι απαραίτητα για τη διευκόλυνση της εκκίνησης του κινητήρα. Για τη χειμερινή λειτουργία, η περιεκτικότητα σε κλάσματα βενζίνης αυξάνεται σε 8-9%, ενώ η περιεκτικότητα σε νερό στο μείγμα επιτρέπεται όχι περισσότερο από 1%.
Το μείγμα M15 με 85% κλάσματα βενζίνης περιέχει τουλάχιστον 45% αρωματικούς υδρογονάνθρακες. η περιεκτικότητα σε τετρααιθυλομόλυβδο στο μείγμα δεν υπερβαίνει τα 0,15 g/kg και το νερό - εντός 0,10% (σχεδόν 0,05-0,06%). Το μείγμα M15 περιέχει επίσης αντιδιαβρωτικά πρόσθετα.
Σε ορισμένες χώρες, ο μεθυλ-τριτ-βουτυλαιθέρας (MTBE) χρησιμοποιείται ως πρόσθετο που διευρύνει τους πόρους της βενζίνης υψηλού οκτανίου. Η αντικτυπική του απόδοση σε σύγκριση με το αλκυλοβενζόλιο είναι 3-4 φορές υψηλότερη, λόγω της οποίας είναι δυνατή η λήψη ένα μεγάλο εύρος απόαμόλυβδη βενζίνη υψηλών οκτανίων. Ο μεθυλ-τριτ-βουτυλαιθέρας χαρακτηρίζεται από τους ακόλουθους δείκτες: πυκνότητα 740 - 750 kg/m3, σημείο βρασμού 48 - 55°C, πίεση κορεσμένων ατμών (25°C) 32,2 kPa, θερμογόνος δύναμη 35,2 MJ/kg, αριθμός οκτανίου 95— 110 ( μέθοδος κινητήρα) και 115-135 (μέθοδος έρευνας). Ο αιθέρας παρουσιάζει τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα κατά των κρουσμάτων στη σύνθεση της βενζίνης ευθείας λειτουργίας και της συμβατικής καταλυτικής αναμόρφωσης.
Οι εγχώριες βενζίνες A-76 και Ai-92 με πρόσθετα 8 και 11% μεθυλτριτ-βουτυλαιθέρα, αντίστοιχα, πληρούν τις απαιτήσεις του GOST 2084-77 από κάθε άποψη και έχουν δείξει τις καλύτερες ιδιότητες απόδοσης σύμφωνα με ένα σύνολο μεθόδων αξιολόγησης προσόντων . Οι βενζίνες με πρόσθετα αιθέρα χαρακτηρίζονται από καλές ιδιότητες εκκίνησης και, σε χαμηλότερες στροφές κινητήρα, έχουν υψηλότερους πραγματικούς αριθμούς οκτανίων σε σύγκριση με την εμπορική βενζίνη.
Η απόδοση καυσίμου και η απόδοση ισχύος του κινητήρα όταν λειτουργεί με βενζίνη με αιθέρα είναι στο επίπεδο της εμπορικής βενζίνης. Ταυτόχρονα, η τοξικότητα των καυσαερίων μειώνεται ελαφρώς, κυρίως λόγω της μείωσης των εκπομπών μονοξειδίου του άνθρακα. Δεν παρατηρούνται αλλαγές ή διαταραχές στην κατάσταση και τη λειτουργία των συστημάτων κινητήρα κατά τη χρήση βενζίνης με αιθέρα.
5. Το να είσαι στη φύση
6. Υγειονομική περίθαλψη
7.
Όταν χρησιμοποιείται μεθανόλη ως καύσιμο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ογκομετρική και μαζική ενεργειακή ένταση της μεθανόλης είναι 40-50% μικρότερη από αυτή της βενζίνης, ωστόσο, η θερμική απόδοση αλκοόλης-αέρα και βενζίνης μίγματα καυσίμου-αέραόταν καίγονται στον κινητήρα, διαφέρουν ελαφρώς για το λόγο ότι η υψηλή τιμή της θερμότητας εξάτμισης της μεθανόλης βοηθά στη βελτίωση της πλήρωσης των κυλίνδρων του κινητήρα και στη μείωση της θερμικής του έντασης, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της πληρότητας της καύσης του μείγματος αλκοόλης-αέρα. Ως αποτέλεσμα αυτού, η ισχύς του κινητήρα αυξάνεται κατά 10-15%. Κινητήρες αυτοκίνητα αγώνωνΌσοι λειτουργούν με μεθανόλη με μεγαλύτερο αριθμό οκτανίων από τη βενζίνη έχουν αναλογία συμπίεσης που υπερβαίνει το 15:1, ενώ σε συμβατικούς κινητήρα εσωτερικής καύσης με ανάφλεξη σπινθήρα ο λόγος συμπίεσης για αμόλυβδη βενζίνη συνήθως δεν υπερβαίνει το 11,5:1. Μεθανόλημπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο σε κλασικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης όσο και σε ειδικούς κυψέλες καυσίμουγια την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ελαττώματα:
- μεθανόληδηλητηριάζει το αλουμίνιο. Η χρήση καρμπυρατέρ αλουμινίου και συστημάτων έγχυσης για την παροχή καυσίμου σε κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι προβληματική.
- υδροφιλικότητα. Μεθανόληαντλεί νερό, γεγονός που προκαλεί απόφραξη των συστημάτων τροφοδοσίας καυσίμου με τη μορφή τοξικών ιζημάτων που μοιάζουν με ζελέ.
- μεθανόλη, όπως και η αιθανόλη, αυξάνεται διακίνησηπλαστικές αναθυμιάσεις για ορισμένα πλαστικά. Αυτό το χαρακτηριστικό της μεθανόλης αυξάνει τον κίνδυνο αυξημένων εκπομπών πτητικών οργανικών ενώσεων, που μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένες συγκεντρώσεις όζοντος και αυξημένη ηλιακή ακτινοβολία.
- μειωμένη μεταβλητότητα σε κρύος καιρός: Οι κινητήρες που λειτουργούν με μεθανόλη μπορεί να παρουσιάσουν προβλήματα στην εκκίνηση και να παρουσιάσουν αυξημένη κατανάλωση καυσίμου πριν φτάσουν σε θερμοκρασία λειτουργίας.
Χαμηλά επίπεδα ακαθαρσιών μεθανόλης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε υπάρχοντα καύσιμα οχημάτων χρησιμοποιώντας κατάλληλους αναστολείς διάβρωσης. Τ.ν. Η Ευρωπαϊκή Οδηγία για την ποιότητα των καυσίμων επιτρέπει τη χρήση έως και 3% μεθανόλης με ίση ποσότητα πρόσθετων στη βενζίνη που πωλείται στην Ευρώπη. Σήμερα, η Κίνα χρησιμοποιεί περισσότερα από 1.000 εκατομμύρια γαλόνια μεθανόλης ετησίως ως καύσιμο μεταφοράς σε μείγματα χαμηλό επίπεδοπου χρησιμοποιούνται σε υπάρχοντα οχήματα, καθώς και μείγματα υψηλού επιπέδου σε οχήματα σχεδιασμένα να χρησιμοποιούν μεθανόλη ως καύσιμο. Εκτός από τη χρήση της μεθανόλης ως εναλλακτική της βενζίνης, υπάρχει μια τεχνολογία για τη χρήση μεθανόλης για τη δημιουργία ενός εναιωρήματος άνθρακα που βασίζεται σε αυτό, το οποίο στις ΗΠΑ έχει την εμπορική ονομασία «metacol». Αυτό το καύσιμο προσφέρεται ως εναλλακτική λύση στο μαζούτ, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως για τη θέρμανση κτιρίων. Μια τέτοια ανάρτηση, σε αντίθεση με το καύσιμο νερού-άνθρακα, δεν απαιτεί ειδικούς λέβητες και έχει υψηλότερη ενεργειακή ένταση. Από περιβαλλοντική άποψη, τέτοια καύσιμα έχουν μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα από τα παραδοσιακά συνθετικά καύσιμα που παράγονται από άνθρακα με τη χρήση διεργασιών όπου μέρος του άνθρακα καίγεται κατά την παραγωγή υγρών καυσίμων.
