سوخت جایگزین برای اتومبیل چیست

موتور احتراق داخلی بنزینی انقلابی در توسعه خودروهای خودران ایجاد کرده است. با گذشت زمان ، اتومبیل ها از یک دسته لوکس به یک ضرورت تبدیل شده اند.

مصرف فعلی منابع طبیعی به قدری افزایش یافته است که ذخایر دیگر فرصت برای پر کردن ندارند. این بشریت را مجبور به تولید سوخت های جایگزین می کند. در این بررسی ، پیشرفت های آماده را که در بسیاری از وسایل نقلیه استفاده می شود ، در نظر خواهیم گرفت.

سوخت های جایگزین

علاوه بر کاهش ذخایر نفت ، تولید سوخت های جایگزین دلایل دیگری نیز دارد.

یکی از آنها آلودگی محیط زیست است. هنگام سوختن ، بنزین و سوخت دیزل مواد مضر را آزاد می کند که لایه ازن را از بین می برد و می تواند باعث بیماری تنفسی شود. به همین دلیل ، دانشمندان هنوز در تلاشند تا یک منبع انرژی تمیز ایجاد کنند که حداقل در محیط استخراج و هم در حین کار موتور حداقل تأثیر بگذارد.

دلیل دوم استقلال انرژی دولت است. همه می دانند که فقط چند کشور دارای ذخایر نفتی در زیر زمین هستند. هر کس دیگری باید سیاست قیمت گذاری تعیین شده توسط انحصارگران را تحمل کند. استفاده از سوختهای جایگزین امکان خارج شدن از ستم اقتصادی چنین قدرتهایی را فراهم می آورد.

طبق قانون سیاست انرژی ایالات متحده ، سوخت های جایگزین به شرح زیر است:

• گاز طبیعی؛
• سوخت های زیستی
• اتانول ؛
• بیودیزل
• هیدروژن
• برق
• نصب ترکیبی

البته هر نوع سوختی عوامل مثبت و منفی خاص خود را دارد. بر اساس این اطلاعات ، برای یک علاقه مند به اتومبیل راحت تر می تواند هنگام خرید یک وسیله نقلیه منحصر به فرد ، از آنچه که می تواند در آن مصالحه کند ، استفاده کند.

گاز طبیعی

گازرسانی فراگیر مهندسین را بر آن داشته است که آیا می توان از آن به عنوان سوخت جایگزین استفاده کرد یا خیر. مشخص شد که این منبع طبیعی کاملاً می سوزد و مواد مضر بنزین یا گازوئیل را منتشر نمی کند.

در قلمرو فضای پس از شوروی ، موتوری که به گاز تبدیل می شود ، به امری عادی تبدیل شده است. برخی ، حتی با خرید یک ماشین اقتصادی ، از خود می پرسند که آیا تعویض آن به بنزین منطقی است؟

به تازگی ، برخی از تولید کنندگان خودروها را به تجهیزات گاز کارخانه مجهز کرده اند. نمونه ای از آن Skoda Kamiq G-Tec است. سازنده مدل موتور احتراق داخلی با متان را تکمیل می کند. مزایا و معایب پروپان و متان در مقاله دیگری... و همچنین در یک بررسی در مورد تغییرات مختلف تجهیزات گاز می گوید.

سوخت های زیستی

این دسته از سوخت های جایگزین در نتیجه فرآوری محصولات کشاورزی ظاهر می شود. برخلاف بنزین ، گاز و سوخت دیزل ، سوخت های زیستی هنگام سوزاندن ، دی اکسید کربنی را که قبلاً در روده های زمین قرار داشت ، منتشر نمی کنند. در این حالت از کربنی که توسط گیاهان جذب شده استفاده می شود.

به لطف این ، گازهای گلخانه ای از مقدار آزاد شده در طول زندگی تمام موجودات زنده فراتر نمی رود. از مزایای چنین سوختی می توان به امکان سوخت گیری در پمپ بنزین های معمولی اشاره کرد.

سوخت مورد بحث یک دسته است تا یک سوخت جداگانه. به عنوان مثال ، فرآوری مواد زائد حیوانی و گیاهی متان و اتانول تولید می کند. این سوخت علی رغم هزینه کم و سهولت تولید (به سکوهای نفتی با تجهیزات پردازش پیچیده نیاز نیست) دارای اشکالاتی است.

یکی از معایب قابل توجه این است که برای تولید مقدار کافی سوخت ، مزارع بزرگی مورد نیاز است که می توان گیاهان ویژه ای را در آنها پرورش داد که حاوی درصد بالایی از مواد مناسب هستند. چنین محصولاتی خاک را تخلیه می کند و باعث می شود نتواند محصولات با کیفیتی برای محصولات دیگر تولید کند.

اتانول

طراحان ضمن توسعه موتورهای احتراق داخلی ، مواد مختلفی را آزمایش کردند که واحد بر اساس آنها کار می کند. و الکل آخرین مورد در لیست این مواد نیست.

مزیت اتانول این است که می توان آن را بدون تخلیه منابع طبیعی زمین بدست آورد. به عنوان مثال ، می توان آن را از گیاهانی دریافت کرد که سرشار از قند و نشاسته هستند. این محصولات عبارتند از:

• نیشکر؛
• گندم؛
• ذرت؛
• سیب زمینی (کمتر از قبلی استفاده می شود).

اتانول می تواند به حق یکی از اولین مکان های رتبه بندی سوخت های جایگزین ارزان را به خود اختصاص دهد. به عنوان مثال ، برزیل تجربه تولید این نوع الکل را دارد. به لطف این ، این کشور می تواند استقلال انرژی از قدرتهایی که در آن قلمرو یا گاز طبیعی تولید می شود ، داشته باشد.

برای کار با الکل ، موتور باید از فلزات مقاوم در برابر این ماده ساخته شود. و این یکی از معایب قابل توجه است. چندین خودروساز در حال ساخت موتورهایی هستند که هم با بنزین و هم با اتانول کار کنند.

به این تغییرات FlexFuel گفته می شود. ویژگی چنین واحدهای قدرت این است که محتوای اتانول در بنزین می تواند از 5 تا 95 درصد متغیر باشد. در تعیین اینگونه وسایل نقلیه از حرف E و حداکثر درصد مجاز الکل موجود در سوخت استفاده می شود.

این سوخت به دلیل سفت شدن استرها در بنزین ، محبوبیت بیشتری پیدا می کند. یکی از معایب این ماده تشکیل تراکم آب است. همچنین ، هنگام سوختن ، آنها انرژی گرمایی کمتری را آزاد می کنند ، که اگر موتور با بنزین کار می کند ، به طور قابل توجهی قدرت موتور را کاهش می دهد.

بیودیزل

امروزه این نوع سوخت جایگزین یکی از امیدوار کننده ترین است. بیودیزل از گیاهان ساخته می شود. این سوخت را گاهی متیل اتر می نامند. ماده اولیه اصلی مورد استفاده برای تولید سوخت ، کلزا است. با این حال ، این تنها محصول نیست که منبعی برای بیودیزل است. این را می توان از روغن محصولات زیر تهیه کرد:

• سویا
• آفتابگردان؛
• درختان نخل

استرهای روغن ، مانند الکل ها ، تأثیر مخربی بر روی موادی دارند که از آنها موتورهای معمولی ساخته می شود. به همین دلیل ، هر سازنده ای نمی خواهد محصولات خود را با این سوخت تطبیق دهد (علاقه کم به چنین خودروهایی ، دلیل ایجاد یک گروه بزرگ را کاهش می دهد و تولید نسخه های محدود بر روی سوخت های جایگزین هیچ فایده ای ندارد).

اخیراً ، برخی از تولیدکنندگان اجازه مخلوط شدن فرآورده های نفتی با سوخت های زیستی را داده اند. اعتقاد بر این است که 5٪ استرهای چربی به موتور شما آسیب نمی رسانند.

تحولات حاصل از زباله های کشاورزی یک اشکال قابل توجه دارد. به خاطر منافع اقتصادی ، بسیاری از کشاورزان می توانند زمین خود را برای پرورش فقط محصولات زراعی که از آنها سوخت های زیستی تولید می شود ، مجدداً واجد شرایط کنند. این می تواند به افزایش چشمگیر قیمت مواد غذایی کمک کند.

هیدروژن

همچنین تلاش می شود از هیدروژن به عنوان سوخت ارزان استفاده شود. گرچه چنین تحولاتی برای یک کاربر متوسط ​​بسیار گران است ، اما به نظر می رسد که چنین تحولاتی آینده دارد.

چنین عنصری مورد توجه است زیرا در دسترس ترین عنصر کره زمین است. تنها پسماند پس از احتراق آب است که حتی پس از تمیز کردن ساده می توان آن را نوشید. از لحاظ تئوری ، احتراق چنین سوختهایی باعث ایجاد گازهای گلخانه ای و مواد تخریب کننده ازن نمی شود.

با این حال ، این هنوز در تئوری است. تمرین نشان می دهد که استفاده از هیدروژن بسیار مضرتر از بنزین در اتومبیل بدون کاتالیزور است. مسئله این است که مخلوطی از هوای غیر خالص و هیدروژن در سیلندرها می سوزد. محفظه کار سیلندر شامل مخلوطی از هوا و ازت است. و این عنصر ، هنگامی که اکسید می شود ، یکی از مضرترین مواد - NOx (اکسید نیتروژن) را تشکیل می دهد.

بی ام و X-5 روی موتور هیدروژنی

مشکل دیگر در استفاده از هیدروژن ذخیره آن است. برای استفاده از گاز در اتومبیل ، مخزن باید به صورت محفظه برودتی (253 درجه باشد ، تا گاز به صورت خود به خود مشتعل نشود) یا استوانه ای طراحی شده برای فشار 350 اتمسفر.

نکته مهم دیگر تولید هیدروژن است. علیرغم این واقعیت که مقدار زیادی از این گاز در طبیعت وجود دارد ، اما در بیشتر موارد این ماده در برخی از ترکیبات وجود دارد. در فرآیند تولید هیدروژن ، مقدار نسبتاً زیادی دی اکسیدکربن به اتمسفر منتشر می شود (هنگام ترکیب آب و متان ، آسان ترین راه برای دریافت هیدروژن است).

با در نظر گرفتن فاکتورهای ذکر شده در بالا ، موتورهای هیدروژنی همچنان گران ترین سوخت از بین سوختهای جایگزین هستند.

برق

وسایل نقلیه الکتریکی محبوب ترین هستند. آنها محیط را آلوده نمی کنند زیرا موتور الکتریکی به هیچ وجه اگزوز ندارد. این خودروها به اندازه کافی ساکت ، بسیار راحت و قدرتمند هستند (به عنوان مثال Nio EP9 در 2,7 ثانیه به صد می رسد و حداکثر سرعت آن 313 کیلومتر در ساعت است).

به لطف ویژگی های موتور الکتریکی ، خودروی الکتریکی نیازی به جعبه دنده ندارد که باعث کاهش زمان شتاب و رانندگی راحت تر می شود. به نظر می رسد که چنین وسایل نقلیه فقط مزایایی دارند. اما در حقیقت ، چنین خودروهایی از جنبه های منفی بی بهره نیستند ، به همین دلیل در یک موقعیت پایین اتومبیل های کلاسیک قرار دارند.

یکی از مهمترین اشکالات ظرفیت باتری است. حداکثر 300 کیلومتر یک بار شارژ در بالاترین کیفیت عملکرد کافی است. "سوخت گیری مجدد" ، حتی با استفاده از شارژ سریع ، چندین ساعت طول می کشد.

هرچه ظرفیت باتری بیشتر باشد ، وزن خودرو نیز سنگین تر است. در مقایسه با مدل معمولی ، وزن آنالوگ برقی می تواند 400 کیلوگرم بیشتر باشد.

برای افزایش مسافت رانندگی بدون شارژ مجدد ، تولیدکنندگان در حال توسعه سیستم های پیشرفته احیا هستند که مقدار کمی انرژی را جمع می کنند (به عنوان مثال ، هنگام سراشیبی یا هنگام ترمزگیری). با این حال ، چنین سیستم هایی بسیار گران هستند ، و عملکرد از آنها چندان محسوس نیست.

تنها گزینه ای که به شما امکان می دهد باتری را هنگام رانندگی دوباره شارژ کنید ، نصب ژنراتور با موتور مشابه بنزینی است. بله ، این به شما امکان می دهد تا در مصرف سوخت به میزان قابل توجهی صرفه جویی کنید ، اما برای عملکرد سیستم ، هنوز باید به سوخت کلاسیک متوسل شوید. نمونه ای از چنین خودرویی شورولت ولت است. این وسیله نقلیه الکتریکی تمام عیار محسوب می شود ، اما دارای ژنراتور بنزین است.

نصب های ترکیبی

به عنوان سازشی که مصرف سوخت کلاسیک را به حداقل می رساند ، تولیدکنندگان واحد نیروگاه را به واحدهای هیبریدی مجهز می کنند. این می تواند یک سیستم ترکیبی خفیف یا کامل باشد.

واحد اصلی قدرت در چنین مدلهایی ، موتور بنزینی است. به عنوان یک مکمل ، از یک موتور کم مصرف (یا چندین عدد) و یک باتری جداگانه استفاده می شود. این سیستم می تواند هنگام شروع به حداقل رساندن بار و در نتیجه میزان مواد مضر در اگزوز ، به موتور اصلی کمک کند.

سایر تغییرات خودروهای هیبریدی می توانند مسافت را فقط با کشش الکتریکی طی کنند. اگر راننده مسافت پمپ بنزین را محاسبه نكرده باشد ، این می تواند مفید باشد.

از معایب هیبریدها می توان به عدم توانایی در بازیابی انرژی در زمانی که ماشین در ترافیک است ، اشاره کرد. برای صرفه جویی در مصرف برق ، می توانید سیستم را خاموش کنید (خیلی زود روشن می شود) ، اما این بر روی جبران کننده های موتور تأثیر منفی می گذارد.

با وجود کاستی ها ، نسخه های هیبریدی خودروهای معروف محبوبیت زیادی پیدا می کنند. به عنوان مثال ، تویوتا کرولا. نسخه بنزینی در سیکل ترکیبی 6,6 لیتر در 100 کیلومتر مصرف می کند. آنالوگ هیبریدی دو برابر مقرون به صرفه است - 3,3 لیتر. اما در عین حال ، تقریبا 2,5 هزار دلار گرانتر است. اگر چنین خودرویی به دلیل صرفه جویی در مصرف سوخت خریداری می شود ، باید از آن بسیار فعال استفاده کرد. و سپس چنین خریدی تنها پس از چند سال خود را توجیه می کند.

همانطور که مشاهده می کنید ، جستجوی سوخت های جایگزین نتیجه می دهد. اما به دلیل هزینه بالای توسعه یا استخراج منابع ، این نوع منابع انرژی هنوز چندین موقعیت پایین تر از سوخت معمولی هستند.

سوالات و پاسخ ها:

چه سوخت هایی به عنوان سوخت های جایگزین طبقه بندی می شوند؟ سوخت های جایگزین در نظر گرفته می شوند: گاز طبیعی، برق، سوخت های زیستی، پروپان، هیدروژن، اتانول، متانول. همه چیز بستگی به این دارد که از کدام موتور در ماشین استفاده شود.

بنزین در چه سالی ظاهر شد؟ تولید بنزین در دهه 1910 آغاز شد. در ابتدا، این یک محصول جانبی از تقطیر روغن بود، زمانی که نفت سفید برای لامپ های نفت سفید ساخته شد.

آیا روغن را می توان سنتز کرد؟ روغن مصنوعی را می توان با افزودن کاتالیزورهای مبتنی بر هیدروژن به زغال سنگ و در فشار حدود 50 اتمسفر بدست آورد. روش‌های نسبتاً ارزان استخراج زغال سنگ باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شوند.