В бразилии авто на спирту
Биоэтанол как альтернатива бензину
За последний год в России значительно вырос интерес к спирту в качестве замены бензину. Это видно даже по запросам в интернете, число которых выросло в полтора раза.
С середины 1970-х годов энтузиазм по поводу использования спиртов в качестве альтернативного топлива в ДВС увеличился. А пика он достиг к середине 1980-х годов. Спирт как альтернативное топливо из-за его минимального воздействия на атмосферу приобретает большое значение. Этанол — альтернатива горючему из нефти из-за меньших выбросов парниковых и выхлопных газов, повышения энергоэффективности. Кроме того, оно удобно для двигателей внутреннего сгорания большой мощности из-за высокого октанового числа, скорости горения. Спирты с низкой молекулярной массой подходят и вместо добавок для повышения октанового числа.
Что такое этанол?
Этанол (этиловый спирт), также содержащийся в алкогольных напитках, получают путем ферментации раствора сахара. В США его производят из кукурузного крахмала. Трава, древесина и сельскохозяйственные отходы также могут быть использованы для производства «целлюлозного» этанола.
Ферментация — это основной метод синтеза этанола, используемый в промышленности. Меласса сахарного тростника — важное сырье для производства этанола, который является побочным продуктом сахарной промышленности. Кроме того, в процессе ферментации зерновые крахмалы (пшеница и кукуруза), картофельное пюре, фруктовые соки, не содержащие сахара лигноцеллюлозные фракции сельскохозяйственных культур, таких как травы и растения, используются в качестве сырья. Как правило, меласса содержит до 50% простого сахара, который легко сбраживается в этанол. Это идеальное сырье для производства этанола с высокой доступностью и низкой стоимостью. Однако, как только сырье доставляется на завод по производству этанола, оно хранится на складе и кондиционируется для предотвращения раннего брожения и загрязнения. Более того, фермент, такой как микроскопические дрожжи, играет жизненно важную роль в процессе ферментации, превращая углеводы в этанол в отсутствие кислорода.
Особенности применения
Чистый этанол — 100% этанол или E100 — теоретически можно было бы использовать в автомобилях, но практически это нереализуемо по следующим причинам:
85% этанола на 15% бензина или E85 — наиболее распространенное биотопливо в Штатах. Самый высокий процент этанольного топлива, продаваемого в США — это E85, а в Бразилии — E95, где запуск автомобиля в холодную погоду не является проблемой.
Считается, что E10 можно использовать в обычных автомобилях без модификации двигателя.
Зачем использовать этанол в качестве альтернативного топлива
Спиртовое топливо имеет больше преимуществ по сравнению с ископаемым топливом.
Бразилия и этанол
Технология создания топлива на основе этанола существовала с 1920-х годов, но не получила широкого распространения до 1980-х годов. В поисках возобновляемых альтернативных источников энергии правительство Бразилии обнаружило, что в 80-х годах около 90% автомобилей страны работали на этаноле. Хотя это число снизилось одновременно с ценами на нефть, использование этанола в стране снова увеличилось. Теперь все используемые виды топлива должны содержать минимум 25% этанола. Бразилия является крупнейшим экспортером этанола в мире, занимая второе место в мире по количеству заводов-производителей подобного топлива. Около 87% зарегистрированных транспортных средств (2012 г.) работают на спирте. Потребление бензина в стране снизилось на 30%. Производятся оптовые поставки спиртового топлива в другие страны, однако, из объемы не сопоставимы с используемыми внутри страны.
Этанол дешевле бензина?
Производство этанола не самое дешевое, но, поскольку он поступает из возобновляемых источников, по прогнозам, вскоре он станет дешевле, чем традиционное топливо. И, в зависимости от того, где производится этанол, затраты на импорт могут перестать быть ключевым фактором ценообразования. Транспортировка оптовых партий сокращает цену в пересчете на литр топлива, по сравнению с розничными продажами.
Этанол более экологичен?
Это зависит от того, как был произведен этанол и как он используется. Как правило, использование E85 приводит к меньшим выбросам, чем при использовании обычного топлива. Этанол также вытесняет бензол, который вызывает рак и является нетоксичным, водорастворимым и биоразлагаемым веществом. Так как этанол производится из растений, он квази-возобновляемый.
Что касается расчетов «жизненного цикла» считается, что целлюлозный этанол производит на 86% меньше парниковых газов. Парниковые газы — двуокиси углерода, метана, закись азот. Жизненный цикл рассчитывается с учетом того, как топливо производится, транспортируется и т. д. Исследование Калифорнийского университета в Беркли показало, что для производства этанола не требуется больше энергии, чем он может произвести. Этанол, полученный из кукурузы, имеет положительный «энергетический баланс», особенно если учесть, что другие ценные продукты, такие как кукурузное масло, являются побочными продуктами процесса его производства.
Этанол полезен для планеты?
Горение E85 все еще выделяет загрязняющие вещества и производит выбросы выхлопных газов. Топливо с содержанием этанола от 6% до 20% выделяет наибольшее количество выбросов. Рекомендуется использовать чистый бензин или более высокие концентрации этилового спирта.
Расчет выбросов в течение всего производственного цикла проблематичен. Часто не принимаются во внимание изменения в использовании земель. Например, преобразование лесных земель в пахотные, что ускоряет глобальное потепление. Производство этанола из кукурузы в значительной степени зависит от ископаемого топлива и удобрений. Однако до тех пор, пока сельскохозяйственные угодья не используются для выращивания целлюлозных материалов, целлюлозный этанол довольно экологичен — для его создания требуется меньше удобрений, а побочные продукты могут использоваться для производства горючего топлива.
Почему на сегодняшний день России не выгодно переходить на биоэтанол?
В России широкое использование этанола в качестве топлива проблематично по нескольким причинам. В первую очередь, наше законодательство ограничивает оборот этанола. Кроме того, этому спирту необходимо как-то предать «непитьевое» состояние. Безопасный процесс такого перевода уже разработан на основе реакции дегидратации — отщепления воды от молекул спиртов. При нужных условиях получаем смесь углеводородов, близкую по составу к бензину. Этот способ разработан в Институте общей и неорганической химии РАН под руководством члена-корреспондента РАН Александра Гехмана.
Даже с учетом наличия земель для выращивания кукурузы или иных растений, служащих для производства биотоплива, и небольших тратах на транспортировку, конечный продукт выходит дороже привычного бензина. Дело в акцизах, накладываемых государством на спиртосодержащую продукцию.
Электромобиль Ниссана на спирте пройдёт тесты в Бразилии
Компания Nissan Motor представила первый в мире автомобиль с твердооксидными топливными элементами (SOFC). Только в июне производитель рассказал об экспериментах с этой технологией, и вот уже опытный прототип готов к дорожным тестам. Потребляет он чистый этанол либо спирт в смеси с водой. Собственно, потому для испытаний и выбрана Бразилия — здесь выпускается много биоэтанола.
В опытном прототипе ячейки SOFC развивают мощность 5 кВт и подпитывают тяговую батарею ёмкостью 24 кВт•ч (её можно заряжать и от сети). Бак для спирта на 30 л и сама литиевая батарея в сумме позволяют машине проехать более 600 км на одной заправке. Исходный e-NV200, для сравнения, обладает дальностью хода 170 км в европейском смешанном цикле.
Президент Ниссана Карлос Гон заявил, что электрокар, заправляющийся спиртом, способен поддержать региональное развитие энергетического и топливного рынка, притом не потребует переоборудования инфраструктуры. «Этанол в смеси с водой безопаснее в обращении, чем другие виды топлива», — добавил глава компании.
К слову, в Бразилии много заправок с топливным этанолом (E100), он есть на очень многих АЗС, причём там он в полтора раза дешевле бензина. И хотя формально это стопроцентный спирт, на деле в нём 96,5% этанола и 3,5% воды (по объёму), поскольку спирт гигроскопичен и повышать концентрацию дальше — очень сложно и дорого. Однако система е-Bio Fuel-Cell достаточно толерантна к изменению этой пропорции и выглядит для стран с развитым выпуском биоэтанола очень заманчивой. По оценке ниссановцев, на рынок эта технология выйдет к 2020 году.
Леонид Попов, 5 августа 2016 в 13:07. Фото: Nissan
Опыт Бразилии в замене бензина спиртом
Однако бразильцы нашли свой способ решения этой проблемы. Они решили, что лучше использовать бюджетный спирт, чем дорогой бензин. Итак, выясним, как они пришли к этому.
Так, в семидесятые цены на нефть достигли рекордных высот. Рост цен на топливо был огромен. Проблема была связана с экономическим развитием многих стран. Богачи становятся все богаче, а остальные слои общества только беднее. Более того, Бразилию затронула другая немаловажная проблема — упадок цен на сахар, которая привела к разорению многих бразильцев, занимавшихся выращиванием сахарного тростника.
Тогда Бразилия находилась под руководством генерала Эрнесто Гизель. Простое население становится все недовольнее, ненависть к военным растёт. Поэтому Гизель решает устранить сразу две проблемы и выпускает закон, в соответствии с которым бразильцы обязаны разбавлять бензин спиртом в пропорции 4 к 1.
Для того, чтобы исполнить данный закон, бизнесменам, занимающихся нефтью, нужно было заказывать спирт из сахара, который так и не потребовался никому. Благодаря этому, появилась новая сфера экономики, которая состояла из огромного количества заводов, превращающихся сахар в спирт, что способствовало понижению стоимости бензина и восстановлению сахарного хозяйства.
Производителям автотранспорта понравилась эта идея, и они стали выпускать машины, который способны были потреблять и спирт, и бензин. Спустя время, на заправках Бразилии стали заправлять разными видами топлива.
На данный момент в Бразилии есть закон, принуждающий производителей авто создавать машины, которые смогут работать на чистом спирте. Более того, это очень экологичное решение. На заправках Бразилии разница между спиртом и бензином огромна. Спирт гораздо дешевле.
Как вы считаете, если бы в России на заправках был доступен и спирт, вы бы стали его использовать в качестве топлива? Стоит ли вводить в России такой способ заправки автомобилей?
И не лучше ли отдавать свои деньги людям, выращивающим сахарную свеклу, чем людям, которые делают деньги на нефти.
Спирт вместо бензина: бразильский эксперимент
Начало 1970-х годов стало временем «бразильского экономического чуда». Однако чудо столкнулось с большими проблемами. Во-первых, в 1973 году арабские страны-экспортеры нефти ввели эмбарго на поставку «черного золота» государствам, поддержавшим Израиль. В результате, мировые цены на нефть выросли в три раза. Во-вторых, мировая конъюнктура негативно отразилась на ценах на один из основных экспортных товаров Бразилии – сахар. В начале 1960-х годов цены стабильно росли, в середине 1960-х – рост прекратился, а в 1974 году они резко упали.
Исходя из этого, президент Бразилии Эрнесто Гизель принял «соломоново решение». Он инициировал создание национальной программы, которая должна был обеспечить бразильские автомобили заменителем бензина – спиртом, параллельно решив проблему с кризисом, в котором оказались производители сахара. На первом этапе, который стартовал в 1975 году, был принят закон, который обязывал нефтетрейдеров добавлять в бензин не менее 20% этанола.
Чтобы поощрить переход на этанол, были предприняты и иные шаги. Государство предложило кредитные гарантии и «дешевые» кредиты компаниям, желавшим строить спиртзаводы. Государственные структуры стали централизованно закупать спирт по повышенным ценам. Налоги на бензин были подняты таким образом, чтобы производство и использование этанола стало коммерчески выгодным. К этому процессу подключилась и бразильская национальная нефтяная компания Petrobras, которая делала значительные инвестиции в «спиртовую» инфраструктуру – сеть транспортировки и распределения этанола. Результаты оказались фантастическими: за четыре года (с 1975 по 1979) производство этанола выросло на 500%.
Второй этап программы начался в 1979 году, когда правительство Бразилии подписало соглашение с крупнейшими мировыми автопроизводителями ( Fiat, Toyota, Mercedes-Benz, General Motors и Volkswagen), в рамках которого те были обязаны собирать в Бразилии только модели машин, способных использовать в качестве топлива 100%-й спирт. Кроме этого, были введены налоговые льготы для владельцев машин, которые соглашались переоборудовать их, перейдя с бензина на спирт. Часть средств, необходимых для проведения этих операций, предоставил Всемирный Банк World Bank. Параллельно шла масштабная рекламная кампания: чиновники, политики, звезды автогонок и шоу-бизнеса пересаживались на «спиртовые» автомобили. Итог: за период с 1979 по 1985 год производство этанола выросло в три раза. К этому времени этанол обеспечивал половину потребностей Бразилии в автомобильном топливе.
Однако в том же 1985 году у Бразилии начались проблемы. Причиной стало резкое снижение мировых цен на нефть, из-за которого этанол вновь стал дороже бензина. Тогда же в Бразилии началась галопирующая инфляция, из-за чего правительство было вынуждено начать серию болезненных экономических реформ. Сокращение государственных расходов коснулось и «спиртовых» программ – дотации и налоговые поблажки были отменены или минимизированы. Еще одним ударом стал рост мировых цен на сахар. В результате, производство спирта стало снижаться. Однако эти новости не повлияли на автопроизводителей, которые продолжали выпускать только машины, способные работать на спирту. В конце 1980-х годов почти все новые автомобили, продаваемые в Бразилии, были способны использовать в качестве топлива исключительно этанол.
Результатом стал очередной кризис: в 1990 году спирта было произведено меньше, чем требовалось для нормального функционирования экономики. В 1992 году Бразилия экспортировала почти на 70% меньше нефти, чем в 1979-м, а зависимость экономики страны от импортируемой нефти снизилась с 52% до 21.7%. По иронии судьбы, Бразилия оказалась вынуждена экспортировать спирт и смешивать этанол с метиловым спиртом. Автозаводы мгновенно отреагировали на новую конъюнктуру рынка: они вновь перешли на сборку бензиновых автомобилей. В результате, в середине 1990-х только такси и автомобили, предоставляемые в аренду, были способны заливать в свои бензобаки чистый спирт. Впрочем, правительство страны не уступило в одном – в продаваемый на АЗС бензин в обязательном порядке должно было добавляться 20% этанола.
«Второе дыхание» бразильский эксперимент обрел в конце 1990-х, когда появились «автомобили на «гибком» топливе» flexible fuel vehicles ( FFV), которые способны использовать смесь из 85% спирта и 15% бензина, равно как и обычный бензин. Ряд автомобильных компаний договорились с правительством Бразилии о налоговых льготах (при продаже FFV налог с продаж составил 14%, для бензиновых моделей – 16%) и стали производить FFV – первопроходцем здесь стала корпорация Ford, открывшая сборочную линию в 2002 году. Эти машины стали пользоваться большой популярностью: если в 2005 году на их долю пришлось 53% от общего объема продаж, то в 2006 году – 70%.
В 2006 году мировые цены на сахар вновь достигли рекордно высоких величин. Чтобы исправить ситуацию, власти страны разрешили добавлять в бензин не 25% спирта, как делалось последние пять лет, а традиционные 20%.
В 2006 году 4.3 млн. бразильских автомобилей использовали в качестве топлива 100%-й (точнее, 95.5%-й) спирт, еще 17 млн. использовали иные смеси этанола и бензина. 18 тыс. из 22 тыс. бразильских АЗС продают чистый этанол. Благодаря переходу на спирт Бразилии удалось создать более 640 тыс. рабочих мест в сфере производства спирта и еще 9 млн. в смежных отраслях, отказаться от экспорта 1.44 млрд. баррелей нефти (с 1976 по 2005 год). За этот же период времени совершенствование технологий позволило получать с каждого гектара земли, засеянной сахарным тростником, в два раза больше спирта. Одновременно затраты на производство этанола снизились вдвое. Спиртовые автомобили позволили уменьшить проблему смога, которым были прославлены бразильские мегаполисы.
Еще одним результатом стало образование нового экспортного рынка. Бразилия уже импортирует спирт в США, Индию и Японию. Потенциально этот рынок будет развиваться – только за последние годы законы, ставящие своей целью поощрить перевод автомобилей на спирт, приняли Южная Корея, Филиппины, Швеция и Мадагаскар.
Автомобили с гибким топливом в Бразилии
Бразильские автомобили с гибким топливом оптимизированы для работы на любой смеси бензина E20-E25 и до 100% водного этанола ( E100 ). В автомобилях Flex в Бразилии встроен небольшой резервуар для бензина для холодного запуска двигателя при температуре ниже 15 ° C (59 ° F). [4] Усовершенствованное поколение гибких двигателей было запущено в 2009 году, что устранило необходимость во вторичном бензобаке. [5] [6]
СОДЕРЖАНИЕ
История [ править ]
Технология [ править ]
Бразильский гибкий топливный автомобиль построен с двигателем, готовым к работе на этаноле, и одним топливным баком для обоих видов топлива. Небольшой резервуар для бензина для запуска двигателя с чистым этанолом в холодную погоду, который использовался в более ранних транспортных средствах, работающих только на этаноле, был сохранен в первом поколении бразильских автомобилей с гибким топливом, в основном для пользователей центральных и южных регионов, где обычно зимние температуры упасть ниже 15 ° C (59 ° F). [4] В 2009 году было запущено поколение усовершенствованных гибких двигателей, что позволило отказаться от этого вторичного резервуара для газа. [5] [6]
Производство и доля рынка [ править ]
На автомобили с гибким топливом приходилось 22% продаж новых автомобилей в 2004 г., 73% в 2005 г. [29] 87,6% в июле 2008 г. [30] и достигло рекордных 94% в августе 2009 г. [31] Производство топлива с гибким топливом. легковые и легкие коммерческие автомобили с 2003 года достигли 10 миллионов автомобилей в марте 2010 года [32] [33] и 15 миллионов в январе 2012 года. [34] Регистрация легковых автомобилей и легких грузовиков, работающих на гибком топливе, составила 87,0% всех легковых и легких грузовых автомобилей. продано в стране в 2012 году. [35] Производство превысило отметку в 20 миллионов единиц в июне 2013 года. [36]
Последние события [ править ]
Мотоциклы с гибким топливом [ править ]
Следующее поколение гибких двигателей [ править ]
Бразильские дочерние компании Magneti Marelli, Delphi и Bosch разработали и объявили о введении в 2009 году нового поколения гибких двигателей, которые устраняют необходимость во вторичном бензобаке за счет подогрева этанольного топлива во время запуска [5] и позволяют гибким транспортным средствам работать. нормальный холодный запуск при температурах до –5 ° C (23 ° F) [61], самая низкая температура, ожидаемая где-либо на территории Бразилии. [62] Еще одним улучшением является сокращение расхода топлива и выбросов выхлопных газов на 10-15% по сравнению с двигателями Flex, проданными в 2008 году. [6] В марте 2009 года Volkswagen do Brasil представила Polo E-Flex, первая модель с гибким топливом без дополнительного бака для холодного запуска. Система Flex Start, используемая на Polo, была разработана Bosch. [63] [64]
Прямой впрыск [ править ]
В 2013 году Ford выпустил первый автомобиль на гибком топливе с прямым впрыском: Focus 2.0 Duratec Direct Flex. [65]
Гибридная гибкость [ править ]
Toyota объяснила, что разработка коммерческого гибкого гибрида стала возможной благодаря федеральной программе «Rota 2030» (на английском языке: дорожная карта 2030 ), которая, начиная с 2019 года, снижает налоги на покупку для клиентов и предоставляет налоговые льготы в течение следующих пяти лет для те автопроизводители, инвестирующие в новые технологии для производства в стране более эффективных и менее загрязняющих транспортных средств. [67]
Двенадцатое поколение Toyota Corolla будет поставляться с гибкой гибридной версией с октября 2019 года, что делает его первые гибкое топливо автомобилей в Бразилии, так и в мире.