Виды топлива, применяемые на автотранспорте

Министерствообразования и науки
РоссийскойФедерации
АЛТАЙСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТим. И.И. ПОЛЗУНОВА
Кафедра«Автомобили и автомобильное хозяйство»
РЕФЕРАТ
По дисциплине«Введение в специальность»
Тема «Виды топлива,применяемые на автотранспорте»
Выполнил студент гр. К(з)АиАХ – 01
С.С. Алексеев
Проверил проф., к.т.н
Ю.А. Шапошников
БАРНАУЛ 2010

Содержание
Введение
Глава 1. Автомобильные топлива
1.1. Бензины
1.2. Дизельные топлива
1.3. Газообразныетоплива
Глава 2. Альтернативные виды топлива
2.1 Природный газ
2.2 Газовый конденсат
2.3 Диметилэфир
2.4 Шахтный метан
2.5 Этанол и метанол
2.6 Синтетический бензин
2.7 Электрическая энергия
2.8 Топливные элементы
2.9 Биодизельное топливо
2.10 Воздух
2.11 Биогаз
2.12 Отработанное масло
2.13 Водород как альтернативноетопливо
2.14 Спирты
2.15 Дизель и спирт
2.16 Метанол
2.17Диметоксиметан (метилаль)
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Топливо и смазочные материалы широкоиспользуются во всех отраслях народного хозяйства. Одним из основныхпотребителей нефтепродуктов, вырабатываемых в стране, является сельскоехозяйство, оснащенное большим количеством тракторов, автомобилей, комбайнов идругих сельскохозяйственных машин.
Основной целью изучения дисциплины«Топливо и смазочные материалы» является овладение знаниями об эксплуатационныхсвойствах, количестве и рациональном применении в тракторах, автомобилях исельскохозяйственной технике топлива, масел, смазок и специальных жидкостей.
Следует всегда помнить, что одним изосновных видов расходов при работе тракторов и автомобилей являются расходы нагорюче-смазочные материалы. Качество применяемых горюче-смазочных материаловдолжно соответствовать особенностям машин. Неправильно подобранные топливо исмазочные материалы приводят к перерасходу нефтепродуктов, а главное, снижаютдолговечность, надежность, эффективность работы машин и механизмов, иногдаприводят к аварийным поломкам.

Глава I. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ТОПЛИВА
 
1.1. Бензины
Основные виды топлива для автомобилей- продукты переработки нефти — бензины и дизельные топлива. Они представляютсобой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения ихэксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие притемпературе от 35 до 200 «С, а в состав дизельных топлив — углеводороды,выкипающие в пределах 180...360 „С.
Бензины в силу своихфизико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием(от искры). Более тяжелые дизельные топлива вследствие лучшей самовоспламеняемостиприменяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.
К автомобильным бензинампредъявляются следующие требования:
· бесперебойнаяподача бензина в систему питания двигателя;
· образованиетопливовоздушной смеси требуемого состава;
· нормальное (бездетонации) и полное сгорание смеси в двигателях;
· обеспечениебыстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающеговоздуха;
· отсутствиекоррозии и коррозионных износов;
· минимальноеобразование отложений во впускном и выпускном трактах, камере сгорания;
· сохранениекачества при хранении и транспортировке.
Для выполнения этих требованийбензины должны обладать рядом свойств. Рассмотрим наиболее важные из них. Бензин,подаваемый в систему питания смешивается с воздухом и образует топливовоздушнуюсмесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определеннымсоотношением паров бензина и воздуха. На протекание процессов смесеобразованиявлияют следующие физико-химические свойства. Плотность топлива — при +20“С должна составлять 690...750 кг/м. При низкой плотности поплавоккарбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, переобогащаясмесь. Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10 „Свозрастает примерно на 1%.
Вязкость — с ее увеличениемзатрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси.Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменениитемпературы от +40 до —40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20...30%.
Испаряемость — способность переходитьиз жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладатьтакой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой),его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образованиепаровых пробок в топливной системе.
Давление насыщенных паров — чем вышедавление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнеепроцесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паровлетом — до 670 ГПа и зимой — от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высокимдавлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижаетсянаполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери отиспарения при хранении в баках автомобилей и на складах.
Низкотемпературные свойства — характеризуют работоспособностьтопливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадениекристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине врастворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. Спонижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образуеткристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.
Сгорание бензина. Под “сгоранием» применительно кавтомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородовтоплива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температурапаров при горении достигает 1500...2400 °С.
Теплота сгорания (теплотворнаяспособность) — количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м3 газообразного топлива (табл. 17.1).
Таблица 1.1 Теплота сгоранияразличных топливТопливо Теплота сгорания, кДж/кг
Бензин
Дизельное топливо
Спирт этиловый
44000
42700
26000
От теплоты сгорания зависит топливнаяэкономичность: чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси. Нормальноеи детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно спочти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10...40м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500...2000м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномернымпротеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени ивозникновением ударной волны.
Детонация вызываетсясамовоспламенением наиболее удаленной от запальной свечи части бензино-воздушнойсмеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонациинаиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура ибольше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонкихметаллических стуков — результата многократных отражений от стенок камерысгорания образующихся ударных волн. Возникновению детонации способствуетповышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышеннаятемпература окружающего воздуха и его низкая влажность, особенности конструкциикамеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает приналичии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояниядвигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя,уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов.
Бездетонационная работа двигателядостигается применением бензина с соответствующей детонационной скоростью.Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационнойстойкости. Наименее стойки к детонации нормальные парафиновые углеводороды,наиболее — ароматические. Остальные углеводороды, входящие в состав бензинов,по детонационной стойкости занимают промежуточное положение. Варьируяуглеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью,которая характеризуется октановым числом (04).
04 — это условный показательдетонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию (пообъему) изооктана в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонагщоннойстойкости испытуемому топливу.
Для любого бензина октановое числоопределяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов (нормальногогептана с 04=0 и изооктана с 04=100), которая по детонационным свойствамэквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктанапринимают за 04 бензина.
Определение 04 производится наспециальных моторных установках. Существуют два метода определения 04 — исследовательский (04И — октановое число по исследовательскому методу) имоторный (04М — октановое число по моторному методу). Моторный метод лучшехарактеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированнойработы двигателя и его высокой теплонапряженности, а исследовательский — приэксплуатации в условиях города, когда работа двигателя связана с относительноневысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.
Наиболее важным конструктивнымфактором, определяющим требования двигателя к октановому числу, являетсястепень сжатия. Повышение степени сжатия двигателей автомобилей позволяетулучшить их технико-экономические и эксплуатационные показатели. При этомвозрастает мощность и снижается удельный расход топлива. Однако с увеличениемстепени сжатия необходимо повышать октановое число бензина. Поэтому важнейшимусловием бездетонационной работы двигателей является соответствие требований кдетонационной стойкости двигателей октановому числу применяемых бензинов.
В топлива, детонационная стойкостькоторых не соответствуют требованиям, добавляют высокооктановые компоненты(бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы.
Антидетонаторы. Несколько десятилетийприменяют тетраэтилсвинец (ТЭС) в сочетании с веществами, обеспечивающимиотсутствие отложений окислов свинца в камере сгорания, так называемымивыносителями. Например, в 1 кг бензина А-76 содержится 0,24 г ТЭС.
В чистом виде ТЭС не применяют, аиспользуют этиловую жидкость (ЭЖ), состоящую из ТЭС, выносителей и красителей.ТЭС ядовит, поэтому искусственное окрашивание бензина, предупреждает обопасности. Добавлением ЭЖ увеличивают 04 на 8...12 единиц. Главный недостатокТЭС — ядовитость.
Ведутся исследования по созданиюантидетонаторов на основе марганца. Один из них — циклопентадиенилтрикарбонилмарганца -широко не применяется, так как отсутствует эффективный выноситель длянего.

1.2 Дизельные топлива
 
Дизельные двигатели в силуособенностей рабочего процесса на 25...30% экономичнее бензиновых двигателей,что и предопределило их широкое применение. В настоящие время ониустанавливается на большинство грузовых автомобилей и автобусов, а также начасть легковых.
Эксплуатационные требования кдизельным топливам (ДТ):
•бесперебойная подача топлива всистему питания двигателя;
•обеспечение хорошегосмесеобразования;
•отсутствие коррозии и коррозионныхизносов;
•минимальное образование отложений ввыпускном тракте, камере сгорания, на игле и распылителе форсунки;
•сохранение качества при хранении итранспортировке.
Наиболее важными эксплуатационнымисвойствами дизельного топлива являются его испаряемость, воспламеняемость инизкотемпературные свойства.
Испаряемость топлива определяется составом. Приоблегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшуюпо сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковыесвойства дизельных топлив для автомобилей в некоторой степени определяеттемпература выкипания 50% топлива. Температура выкипания 96% топливарегламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличениекоторых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышаетнагарообразование и дымность отработавших газов.
Воспламеняемость ДТ характеризует егоспособность к самовоспламенению в камере сгорания. Это свойство в значительноймере определяет подготовительную фазу процесса сгорания — период задержкивоспламенения, который в свою очередь складывается из времени, затрачиваемогона распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешение паровпотлива с воздухом (физическая составляющая), а также времени, необходимого длязавершения предпламенных реакций и формирование очагов самовоспламенения(химическая составляющая).
Физическая составляющая временизадержки воспламенения зависит от конструктивных особенностей двигателя, ахимическая — от свойств применяемого топлива. Длительность периода задержкивоспламенения существенно влияет на последующее течение всего процессасгорания. При большой длительности периода задержки воспламенения увеличиваетсяколичество топлива, химически подготовленного для самовоспламенения. Сгораниетопливовоздушной смеси в этом случае происходит с большей скоростью, чтосопровождается резким нарастанием давления в камере сгорания. В этом случаедизель работает «жестко».
«Жесткость» работы оценивают по нарастаниюдавления на 1° поворота коленчатого вала (KB). Двигатель работает мягко при нарастании давления 2,5...5,0кгс/см' на 1" поворота KB,жестко — при 6...9 кгс/см, очень жестко — при нарастании давления более 9кгс/см2. При жесткой работе поршень подвергается повышенному ударномувоздействию. Это ведет к повышенному износу деталей кривошипно-шатунногомеханизма, снижает экономичность двигателя.
Склонность ДТ к самовоспламенениюоценивают по цетановому числу (ЦЧ). ЦЧ — это условный, показатель воспламеняемостидизельного топлива, численно равный объемному проценту цетана в эталонной смесис альфаметилнафталином, которая равноценна, по воспламеняемости испытуемомутопливу. Для определения ЦЧ составляют эталонные смеси. В их состав входятцетан и альфаметилнафталин. Склонность цетана к самовоспламенению принимают за100 единиц, а альфаметилнафталина -за 0 единиц. Цетановое число смеси,составленной из них, численно равно процентному содержанию (по объему) цетана. Оценкусамовоспламеняемости ДТ производят аналогично методу оценки детонационнойстойкости бензинов. Образец сопоставляется с эталонными топливами наодноцилиндровых двигателях ИТ-9.
Самовоспламеняемость ДТ влияет на их склонность кобразованию отложений, легкость пуска и работу двигателя. Для современныхбыстроходных дизелей применяются топлива с ЦЧ=45...50. Применение топлив с ЦЧниже 40 ведет к жесткой работе двигателя. Повышение ЦЧ выше 50 нецелесообразно,т.к. из-за малого периода задержки самовоспламенения топливо сгорает, не успевраспространиться по всему объему камеры сгорания. При этом воздух, находящийсядалеко от форсунки, не участвует в горении, поэтому топливо сгорает неполностью. Экономичность дизеля ухудшается, наблюдается дымление.
ЦЧ влияет на пусковые качества ДТ.При высоких ЦЧ время пуска снижается, особенно при низких температурах. ЦЧможет быть повышено двумя способами: регулированием углеводородного состава ивведением специальных присадок:
1-й способ. В порядке убывания ЦЧуглеводороды располагаются следующим образом: нормальные парафины — изопарафины- нафтены -ароматические. ЦЧ можно существенно повысить, увеличиваяконцентрацию нормальных парафинов и снижая содержание ароматических.
2-й способ более эффективен. Вводят специальныекислородосодержащие присадки — органические перекиси, сложные эфиры азотнойкислоты и др. Эти присадки являются сильными окислителями и способствуютзарождению и развитию процесса горения. Пример:
добавление 1% изопропилнитратаповышает ЦЧ на 10...12 единиц. Кроме того, эта присадка улучшает пусковыекачества при низкой температуре и снижает нагарообразование.
Низкотемпературные свойства. При низких температурах высокоплавкиеуглеводороды, прежде всего нормальные парафины, кристаллизуются. По мерепонижения температуры дизельное топливо проходит через три стадии; вначалемутнеет, затем достигает так называемого предела фильтруемости и, наконец,застывает. Связано это с тем, что сначала в топливе появляются разрозненныекристаллы, которые оседают на фильтрах и ухудшают подачу топлива. При дальнейшемохлаждении теряется подвижность нефтепродуктов вследствие образования изкристаллизующихся углеводородов каркаса.
Показатели, характеризующие начало кристаллизацииуглеводородов в топливе и потерю их подвижности стандартизованы.
Температурой помутнения называюттемпературу, при которой топливо теряет прозрачность в результате выпадениякристаллов углеводородов и льда. Бесперебойная работа двигателя обеспечиваетсяпри температуре помутнения топлива на 5...10 °С ниже температуры воздуха, прикоторой эксплуатируется автомобиль.
Температурой застывания называюттемпературу, при которой ДТ теряет подвижность, что определяют в стандартномприборе, наклоненном
под углом 45° к горизонтали, втечение 1 мин. Дизель работает бесперебойно при температуре застывания топливана 5...10 °С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль. Нанефтеперерабатывающих заводах температуру помутнения и температуру застыванияпонижают удалением избытка высокоплавких углеводородов (депарафинизация).
В эксплуатации такого же эффектадобиваются добавлением реактивного топлива. Например, при добавке 25% топливаТ-1 температура застывания летнего ДТ снижается на 8...12 °С.
Ассортимент ДТ:
•ДЛ — дизельное летнее — дляэксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже 0 «С;
•ДЗ — дизельное зимнее — дляэксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -30 „С;
•ДА — дизельное арктическое — дляэксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -50 “С.
1.3 Газообразные топлива
По физическому состоянию горючие газыделятся на две группы:
сжатые и сжиженные. Если критическаятемпература углеводородов ниже обычных температур при эксплуатации автомобилей,то их применяют в сжатом виде, а если выше — то в сжиженном виде под давлением1,5...2,0 МПа.
Требования к газообразным топливам:
•обеспечение хорошегосмесеобразования;
•высокая калорийность горючей смеси;
•отсутствие коррозии и коррозионныхизносов;
•минимальное образование отложений вовпускном и выпускном трактах;
•сохранение качества при хранении итранспортировании;
•низкая стоимость производства итранспортирования.
Сжиженные газы. Основные компоненты – пропан и бутан. Получают из попутных нефтяных газов, из газообразных фракций при переработкенефтепродуктов и каменных углей. Поэтому они получили название сжиженныхнефтяных газов. Для их обозначения часто используют аббревиатуру «СНГ».
Критические температуры пропана (+97»С) и бутана (+126 «С) выше температуры окружающей среды, поэтому ихлегко можно перевести в жидкое состояние. При +20 °С пропан сжижается при0,716, а бутан — при 0,103 МПа.
СНГ хранят под давлением 1,6 МПа.Давление насыщенных парав СНГ изменяется от 0,27 МПа при -10 °С до 1,6 МПа при +45°С. СНГ имеет высокий коэффициент теплового расширения. Повышение температурына 1 °С влечет за собой рост давления в газовом баллоне на О,6...0,7 МПа, чтоможет привести к его разрушению. Поэтому в баллонах предусматривается пароваяподушка объемом не менее 10% полезной емкости.
Промышленность выпускает СНГ дляавтомобилей двух марок:
•СПБТЗ — смесь пропана и бутанатехническая зимняя;
•СПБТЛ — … летняя.
Таблица 1.1 Компонентный составсжиженных нефтяных газовКомпоненты Содержание компонентов (% массовые) СПБТЗ СПБТЛ
Метан, этан и этилен
Пропан и пропилен
Бутан и бутилен
4
76
20
6
34
60
В состав СНГ добавляют специальныевещества (одоранты), имеющие сильный запах, т.к. СНГ не имеет ни цвета незапаха, и обнаружить их утечку сложно. Для этой цели используют этилмеркаптан C2H4SH, имеющий резкийнеприятный запах, который ощущается уже при концентрации 0,19 г на 1000 м3 воздуха.
Сжатые газы. Основные компоненты — метан СН»,окись углерода СО и водород Нз. Получают из горючих газов различногопроисхождения -природных, попутных нефтяных, коксовых и других. Их называютсжатыми природными газами или СПГ. Содержание метана в СПГ составляет 40…82%. Критическая температура метана составляет -82 °С, поэтому без охлажденияСПГ перевести в жидкое состояние нельзя. Существует две марки СПГ — А и Б,которые отличаются содержанием метана и азота (табл. 17.4).
Таблица 1.2 Компонентный составсжатых природных газовКомпоненты Содержание компонентов (% массовые) марка А марка Б
Метан
Азот
95
О...4
90
4...7

Газобаллонные установки для СПГрассчитаны на работу при давлении 19,6 МПА. Баллоны для СПГ изготавливаютсятолстостенными и имеют большую массу. Так, батарея из 8 50-литровых баллоноввесит более 0,5 т. Следовательно, существенно снижается грузоподъемностьавтомобиля. Кроме того пробег автомобиля на одной заправке при работе на СПГ в2 раза меньше, чем на бензине. Более перспективна криогенная технологияхранения СПГ в сжиженном виде. Метан легче воздуха, поэтому при утечкахскапливается в верхней части помещения. Метан имеет высокую детонационную стойкость,поэтому двигатели можно форсировать по степени сжатия. СПГ воспламеняется вкамере сгорания при температуре 635...645 °С, что значительно выше температурывоспламенения бензина. Это затрудняет пуск двигателя, особенно при низких температурахвоздуха. В то же время по опасности воспламенения и пожароопасносности онизначительно безопаснее бензина.
Преимущества СПГ перед бензинами:
•повышается срок службы моторногомасла в 2,0...3,0 раза;
•увеличивается ресурс двигателя на 35...40%вследствие отсутствия нагара на деталях цилиндро-поршневой группы;
•увеличивается на 40% срок службысвечей зажигания;
•на 90% снижается выброс вредныхвеществ с отработавшими газами, особенно СО. Недостатки СПГ:
•цена автомобиля возрастает примернона 27%;
•трудоемкость ТО и ТР возрастает на7...8;
•мощность двигателя снижается на18...20%, время разгона увеличивается на 24...30%, максимальная скоростьуменьшается на 5...6%, максимальные углы преодолеваемых подъемов уменьшаются на30...40%, эксплуатация автомобиля с прицепом затрудняется;
•дальность ездки на одной заправке непревышает 200...250 км;
•грузоподъемность автомобиляснижается 9...14%.
С учетом достоинств и недостатковавтомобилей, работающих на СПГ, определена область их рационального использования- перевозки в крупных городах и прилегающих к ним районах.

Глава 2. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА
 
2.1 Природный газ
Природный газ в большинстве странявляется наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива.Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в видекомпримированного, сжатого до давления 200 атмосфер, газа, так и в видесжиженного, охлажденного до -160°С газа. В настоящее время наиболееперспективным является применение сжиженного газа (пропан-бутан). В Европе этотопливо называется LPG (Liquefied petroleum gas — сжиженный бензиновый газ). Вто время как сжатый газ (метан) находится в баках под давлением 200 бар, чтосамо по себе представляет повышенную опасность, LPG сжиживается при давлении6-8 бар. В Европе сегодня насчитывается около 2,8 млн машин, работающих на LPG.
2.2 Газовый конденсат
Использование газовых конденсатов вкачестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков:вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимоеискрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на20%), повышение удельного расхода топлива.
2.3 Диметилэфир
Диметилэфир является производнойметанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа вжидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельныхдвигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологическиехарактеристики двигателя.
На сегодняшний день в мирепотребление диметилэфира составляет около 150 тыс. т в год.
В последние годы разрабатываютсятехнологические процессы получения диметилэфира из синтетического горючегогаза, производимого из угля.
В отличие от сжиженного природногогаза, диметилэфир менее конкурентоспособен, в основном по причине того, что теплотворнаяспособность на тонну диметилэфира на 45% ниже теплотворности на тоннусжиженного природного газа. Также для производства диметилэфира требуется нетолько более высокий уровень предварительных капиталовложений, но и большийобъем сырьевого газа для производства продукта с эквивалентной теплотворнойспособностью.
В будущем диметилэфир можнорассматривать только в качестве продукта, имеющего ограниченные возможности,так как производство сжиженного природного газа характеризуется болеезначительной экономией за счет масштабов производства, более низким уровнемкапитальных затрат и более высокой эффективностью процесса производства.
2.4 Шахтный метан
В последнее время к числуальтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемыйиз угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании нашахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например,он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов вугольных регионах страны. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до98%. В США добыча угольного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд до40 мрлд м3 и в будущем еще удвоится. Прогнозируется, что газовая добыча метанав угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 млрд м3. Общиересурсы метана в угольных пластах России составляют, по различным источникам,48-65 трлн м3.
2.5 Этанол и метанол
Этанол (питьевой спирт), обладающийвысоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходовдревесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкийуровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своегонефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол — в стране более 7 млнавтомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн — его смесью с бензином(газохолом). США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлениюэтанола для нужд автотранспорта. Этанол используется как “чистое” топливо в 21штате, а этанол-бензиновая смесь составляет 10% топливного рынка США иприменяется более чем в 100 млн двигателей. Стоимость этанола в среднем гораздовыше себестоимости бензина. Всплеск интереса к его использованию в качестве моторноготоплива за рубежом обусловлен налоговыми льготами.
Метанол как моторное топливо имеетвысокое октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельстваобеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях. Метанол можетсмешиваться с бензином и служить основой для эфирной добавки — метилтретбутилового эфира, который в настоящее время замещает в США большееколичество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместевзятые.

2.6 Синтетический бензин
Сырьем для его производства могутбыть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считаетсясинтезирование бензина из природного газа. Из 1 м3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России,производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено впромышленном масштабе. Так, в Новой Зеландии на установке фирмы “Мобил” изпредварительно полученного метанола ежегодно синтезируется 570 тыс. т моторныхтоплив. Однако в настоящее время синтетические топлива из природного газа в1,8-3,7 раза (в зависимости от технологии получения) дороже нефтяных. В то жевремя разработки по получению синтетического бензина из угля достаточно активноведутся в настоящее время в Англии.
2.7 Электрическая энергия
Заслуживает внимания применениеэлектроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинальнорешается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляетсявозможность использования нефти для получения химических веществ и соединений.К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести:ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы,высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторныхбатарей.
2.8 Топливные элементы
Топливные элементы — это устройства,генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, — в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. Вкачестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый водород,либо метанол. В этом направлении работает достаточно много зарубежныхавтомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилейна топливных элементах к бензиновым, то это станет реальной альтернативойтрадиционным нефтяным топливам в странах, импортирующих нефть. В настоящеевремя стоимость зарубежного экспериментального легкового автомобиля стопливными элементами составляет порядка 1 млн долл. США. Кроме того, к недостаткамприменения топливных элементов следует отнести повышенную взрывоопасностьводорода и необходимость выполнения специальных условий его хранения, а такжевысокую себестоимость получения водорода.
2.9 Биодизельное топливо
В последние годы в США, Канаде истранах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности ктехнологии его производства из рапса (возможно также производство изотработанного растительного масла). В Австрии такое топливо уже сейчассоставляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственныхмощностей до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; вИталии — 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельноетопливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах игрузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первуюочередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах(на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использованиядизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещенияпарников и т.п.) — cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.
2.10 Воздух
Во Франции уже начато производствоавтомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух.Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателявнутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин“встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным,автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода — 200 км.
2.11 Биогаз
Представляет собой смесь метана иуглекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществрастительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам,получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для егопроизводства достаточно много, на практике круг их сужается вследствиегеографических, климатических, экономических и других факторов.
Биогаз как альтернативный энергоносительможет служить высококалорийным топливом. Предназначен для улучшениятехнико-эксплуатационных и экологических показателей работы двигателявнутреннего сгорания (ДВС) и стационарных энергоустановок. Биогаз,представляющий собой продукты брожения отходов биологической деятельностичеловека и животных, содержит приблизительно 68% СН4, 2% Н2 и до 30% СО2. Послеотмывки от углекислоты этот газ является достаточно однородным топливом,содержащим до 80% метана с теплотворной способностью более 25 МДж/м3.Применение биогаза в качестве топлива для ДВС осуществляется путемиспользования серийно выпускаемой топливной аппаратуры для природного газа скоррекцией соотно-шения “топливо-воздух”. Предлагаемая система в сравнении сгазовым двигателем позволяет снизить выбросы оксидов азота на 25% и оксида 15%.¸углерода — на 20%, а также улучшитьтопливную экономич-ность на 12. Некоторое снижение эффективной мощности,вызванное присутствием балластных компонентов, практически полностьюкомпенсируется за счет высоких антидетонационных качеств биогаза путемсоответствующего повышения степени сжатия. Присутствие небольшого количестваводорода в биогазе положительно сказывается на качестве протекания рабочегопроцесса ДВС и не вызывает характерных для водородных двигателейпреждевременного воспламенения рабочей смеси и так называемой обратной вспышки.
2.12 Отработанное масло
В настоящее время на ряде предприятийразличных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанноемасло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное,трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяетполностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива. Установкаподмешивает высокоочищенные (в установке) масла в соответствующее топливо, вточно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемойтопливной смеси. Полученная смесь имеет более высокие параметры по чистоте,обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо до егомодификации в установке.
Например, в России практическиотсутствует сырьевая база для получения этанола и биодизельного топлива(необходимо отметить, что наиболее эффективными продуцентами для их топливявляются представители тропической и субтропической флоры). С другой стороны,использование LPG, учитывая огромные запасы газа в нашей стране, крайнеактуально. Из всех видов моторных топлив, получаемых из местного сырья, толькобиогаз, с точки зрения промышленного производства и применения в двигателяхтранспортных средств, представляет серьезный практический интерес для России.Кроме того, шахтный метан уже в настоящее время может рассматриваться какперспективный источник альтернативного моторного топлива для угольных регионовнашей страны.
Однако без должного развитияинфраструктуры и поддержания экономически обоснованного спроса ни один из видовальтернативного топлива не может рассматриваться как полноценная замена бензинаи дизельного топлива. Эффект от использования установок по производствубиодизельного топлива, синтетического бензина, по преобразованию отработанногомасла и т.п. вне рамок реализации масштабной государственной программы можетносить лишь исключительно локальный характер. В связи с этим остается тольконадеяться, что часть тех огромных финансовых ресурсов, которые стольвнушительными темпами аккумулируются в настоящее время государством и нефтянымикомпаниями при реализации нефти и нефтепродуктов пойдет на своевременнуюразработку и внедрение высокоэффективных энергосберегающих технологий.
2.13 Водород как альтернативноетопливо
Водород является эффективнымаккумулятором энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно вразнообразных условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику,когда ресурсы ископаемого топлива будут близки к полному истощению. Посравнению с бензином и дизельным топливом водород более эффективен и меньшезагрязняет окружающую среду. Взрывоопасность водорода резко снижается сприменением специальных присадок (например, добавка 1% пропилена делает Н2безопасным).
Еще одно направление использованияводорода – применение в аккумуляторных батареях электромобилей. Лидерство вэтой области принадлежит японским фирмам, которые разработали эффективныеводородные электроды, используемые в топливных элементах.
Однако во всех методах использованияводородного топлива основная проблема – хранение водорода. Известны триосновных способа хранения:
· сжатый газ;
· сжиженный газ;
· металлогидридныйспособ.
Использование жидкого водорода иводорода под давлением довольно неэффективно. Третий способ хранения водорода –металлогидридный, наиболее перспективный. Гидриды металлов служат источникомводорода, который получается за счет химической реакции или термическогоразложения. Обратимое гидрирование системы Pd-H было исследованоТ.Грэмом более 100 лет назад. В настоящее время исследовано большое количествосистем Ме-Н, которые поглощают большое количество водорода, а затем приизменении условий возвращают его обратно.
2.14 Спирты
Среди альтернативных видов топлива впервую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которыеможно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главныедостоинства – высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса,недостаток – пониженная теплотворная способность, что уменьшает пробег междузаправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином.Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола затруднён запускдвигателя.
Существуют два способа примененияспирта в качестве горючего для автомобильных моторов – при частичной (до 20%) ипри полной замене бензина и дизельного топлива. Высокие антидетонационныекачества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннегосгорания с принудительным (искровым) зажиганием.
 
2.15 Дизель и спирт
Адаптировать дизельный мотор длясжигания в его цилиндрах спирта гораздо сложнее. Исследования показали, чтодизель работает на этаноле практически бездымно. По сравнению с работой надизельном топливе выброс NOx снижается, что является результатом уменьшениятемпературы вследствие повышенной теплоты испарения этанола. Выброс СО такойже, как у бензинового ДВС, выброс СН относительно высок, однако может бытьрадикально снижен при применении простейшего окислительного нейтрализатора. Припереходе на дизельное горючее дымность и расход топлива у переоборудованногодизеля значительно выше, чем первоначально. Объемный расход у этанола почти в 2раза больше, чем у дизельного топлива, что является следствием его более низкойтеплоты сгорания, а удельный приведенный расход лишь немногим выше.
После переоборудования двигателимогут работать на метаноле, этаноле, сжатом и сжиженном природном газах.
Этанол (С2Н5ОН) – винный, или питьевой спирт, являющийсяважнейшим представителем одноатомных спиртов. Эта бесцветная жидкость, котораясмешивается в любых соотношениях с водой, спиртами, эфирами, глицерином,бензином и другими органическими растворителями, горит бесцветным пламенем.Этанол, обладая высоким октановым числом и энергетической ценностью, являетсяотличным моторным топливом. Для получения бензина АИ-95 требуется добавить вбензин АИ-92 около 10% этанола.

2.16 Метанол
Теплота сгорания метанола в 2,24 разаменьше, чем у бензина. Метанол имеет более высокую скрытую теплоту испарения,низкую упругость паров, низкую температуру кипения, повышенную гигроскопичностьи повышенную склонность к образованию с некоторыми составляющими бензинаазеотропных смесей, а также повышенную склонность к калильному сжиганию.
Помимо этого, метанол обладаетповышенной коррозийной агрессивностью к металлам и некоторым пластмассам. Парыметанола токсичнее паров бензина и вызывают сильные отравления при попадании ворганизм человека, слепоту и даже летальный исход.
В качестве положительных свойствметанола можно указать его высокую детонационную стойкость и более высокиескорости сгорания топливовоздушных смесей. При этом низкая теплота сгорания неснижает мощностных показателей двигателя, так как их определяющим факторомявляется не теплота сгорания топлива, а теплота сгорания единицы массытопливообразующей смеси, которая у метаноловоздушных смесей на 3-5% выше, чем убензинов. Стоит сказать, что при этом и метанола требуется в 2,3 раза больше.
Высокая скрытая теплота испаренияметанола (в 3,66 раза выше, чем у бензина) оказывает качественное влияние напроцесс смесеобразования. В первую очередь, этот факт является причиной худшихпусковых качеств холодного двигателя при низких температурах. С другой стороны,это свойство метанола ведет к уменьшению теплонапряженности деталей двигателя иувеличению весового наполнения цилиндров свежим зарядом, что способствуетувеличению мощности двигателя.
Кроме всего прочего, прииспользовании метанола существенно ниже загрязнение атмосферы, ниженагарообразование на рабочих поверхностях камеры сгорания и меньшеезакоксование деталей цилиндропоршневой группы.
 
2.17 Диметоксиметан (метилаль)
Вполне вероятно, это вещество станетперспективным топливом, получаемым на базе метанола. Это бесцветная прозрачнаяжидкость с высоким содержанием кислорода (42%). Уже не раз проводилисьиспытания этого продукта, которые показали хорошие результаты в отношениитехнических характеристик двигателей и низкой эмиссии дыма. Диметоксиметанулучшает смазывающую способность дизельного топлива и полностью смешивается сэтим топливом при всех температурах.
Он изготавливается путемметоксилирования формальдегида метанолом. Являясь превосходным окислителемдизельного топлива, его использование может стать одним из вариантов уменьшенияобразования дыма от сжигания дизельного топлива.

Заключение
В завершение настоящей книги хотелосьбы указать, что в наше время горюче-смазочные материалы используютсяпрактически во всех отраслях народного хозяйства, предприятиями всех формсобственности. Бухгалтерский учет и налогообложение покупки и использованиябензина и иных горюче-смазочных материалов вызывают определенные трудности напредприятии, связанные, в первую очередь, со значительным количеством первичнойдокументации.
Однако, для того чтобы при возможнойналоговой проверке в организации не было проблем с налоговыми органами в частиправильного отражения реализации ГСМ или же их покупки и использовании в своейдеятельности, автор рекомендует особое внимание обращать на правильность ичеткость оформления именно первичных документов, связанных с производством(использованием) нефтепродуктов.

Литература
1. Горелик Д.О., Конопелько Л.А.Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэроаналитические измерения.- М.: Издательство стандартов, 1992.
2. Примак А.В., Кафаров В.В.,Системный анализ контроля и управления качества воздуха и воды.- Киев.: Наука,1991.
3. Израэль Ю.А. Концепция мониторингасостояния биосферы. — Л.: Гидрометеоиздат,1987.
4. Герасимов И.П. Научные основымониторинга окружающей среды. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
5. Вавилин В.А. Моделирование — методисследования при решении задач регионального мониторинга. — Л.: Гидрометеоиздат,1977.
6. Аксёнов И.Я., Аксёнов В.И.Транспорт и охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 1986.
7. Голубев И.Р., Новиков Ю.В.Окружающая среда и транспорт. – М.: Транспорт, 1987.
8. Иванов В.Н., Сторчевус В.К.,Доброхотов В.С. Экология и автомобилизация. – Киев: Будiвельник, 1983.
9. Хомяк Я.В., Скорченко В.Ф. Автомобильныедороги и окружающая среда. – Киев: Вища школа, 1983.
10. Якубовский Ю. Автомобильныйтранспорт и защита окружающей среды. – М.: Транспорт, 1979.