Рубрики
Статьи

Двигатели будущего. Плюсы и минусы дизельных, бензиновых двигателей, двигателей на этаноле и водороде

Каким Вы представляете двигатель будущего? Варианты ответов у каждого будут свои, но они однозначно совпадут в чем-то, ведь большинство людей представляет под капотом автомобилей будущего эффективный, экологически чистый и бесшумный двигатель.

Возможно, уверенность в отсутствии будущего у дизельных и бензиновых двигателей покажется странной, если подумать, сколько средств было затрачено на их разработку и совершенствование. Однако такие двигатели обладают 2мя врожденными пороками, которые невозможно побороть.

Первый из них – выбросы углекислого газа, которые являются одной из причин возникновения парникового эффекта, что ведет к глобальному потеплению. При этом не вырабатывать углекислый газ двигатели не могут, ведь CO2 наряду с водой является основным продуктом, выделяемым при сгорании нефтяного топлива. Соответственно, грядущие ограничения по выбросу углекислого газа – явный признак конца эпохи современных дизельных и бензиновых моторов.

Вторая проблема – сама нефть, запасы которой далеко не бесконечны. Это отражается и на росте цен на топливо, и стимулирует поиск альтернативных источников энергии, что означает,  что  дни дизельных и бензиновых двигателей сочтены, и им придут на смену экологически чистые двигатели, работающие от возобновляемого источника энергии, а также обеспечивающие низкие выбросы углекислого газа.

Двигатели будущего на этаноле

В ряде стран (к примеру, Швеции и Бразилии) уже воплощено в жизнь решение касаемо двигателей будущего – перевод двигателей на этиловый спирт. Получать такое  топливо можно буквально из всего, начиная от древесных отходов,  заканчивая пшеницей, т.е. проблема исчерпаемости для такого топлива исключена. Ford за последние десять лет продал по всему миру более 2 000 000 этаноловых машин.

Вопрос выбросов углекислого газа также становится неактуальным, так как при сгорании спирта выделяется такое количество углерода, которое растения, служащие сырьем, в процессе роста поглощают из воздуха. По сути, машина с двигателем на этаноле участвует в естественном углеродном цикле, не нарушая его баланс в атмосфере.

Заманчивая картина, правда? НО если взглянуть на все пристальнее, то будут видны и некоторые изъяны. К примеру, энергетическая неэффективность этанола, которая выражается в том, что затраты энергии на производство этанола как минимум на 27% превышают то количество, что он может отдать. С экологической точки зрения тоже не все так гладко – сгорание этанола не разрушает естественный углеродный цикл, однако существенно ускоряет один его этапов.

Двигатели внутреннего сгорания на водороде

Некоторые автопроизводители – Mazda и BMW – в качестве топлива для двигателя пробуют  использовать водород. Идея привлекательная: 1. Водород – это самый распространенный элемент на планете. 2. При сгорании водорода образуется одна вода, без токсичных веществ и токсичных газов. Но, увы, и тут не все так просто.

Первая проблема использования двигателей на водороде – хранение самого водорода в машине. Для обеспечения высокой плотности энергии водород нужно держать в сжиженном состоянии, для чего нужны либо криогенные баки, которые поддерживают температуру -253гр, либо баллоны, которые выдерживают давление более 350 атмосфер!

BMW занимается разработкой и выпуском двигателей на водороде уже с 1984-го, выпуская серии мощных водородных «семерок».

От плюсов переходим к минусам работы двигателей на водороде. При сгорании водорода участвует не чистый кислород, а воздух, на 80% состоящий из азота, при окислении которого образуются вреднейшие соединения NOx. И вследствие высокой температуры, в выхлопе оксидов азота оказывается даже больше, чем в бензиновых двигателях. Чтобы не допустить такого эффекта, разработчики обедняют водородно-воздушную смесь, но это ведет к снижению мощности.

Легкая воспламеняемость также доставляет хлопот, ведь из-за нее возникает риск калильного зажигания. И, хотя, водорода в природе неисчерпаемое количество, на его добычу необходимо потратить огромное количество энергии.