Дизельный прогресс

июнь 2005 г.
По материалам: Укравтоинформплюс N6 (60)

С каждым годом использовать для передвижения бензин и дизель становится все дороже. На фоне непрерывного роста нефтяной цены нетрадиционное топливо все более привлекательно для водителей. В каком-то смысле планете наконец-то принесет «пользу» нефтяное истощение. Ведь именно этот факт влияет на цену и заставляет развивать альтернативные виды топлива, осторожно обходя интересы стран-торговцев «черным золотом». В ход идут всевозможные экологические лозунги. Да, новое горючее чище и безопаснее, но этот факт учитывается, конечно же, не в первую очередь. Развитые страны постоянно ужесточают экологические стандарты (в отличие от нашего государства — нам не до этого). Но эра чистых и дешевых двигателей все равно никак не наступает из-за лоббистских усилий нефтяных магнатов и монополизма в мировой автомобильной промышленности. Безвредные или почти безвредные альтернативные топлива потесняют бензиновые очень медленно, но отвоевывают у них уже достаточно весомые рыночные доли.

Кто такой Дизель и что такое биодизель

Дизельное топливо можно получить не только из нефти. Его альтернативный источник — каменный уголь или биомасса (возобновленные ресурсы растительного происхождения, такие как соя, рапс). Горючее на основе растительных масел изобрели англичане еще в 1853 году, а двигатель, работающий на таком топливе, сконструировал немец Рудольф Дизель спустя 40 лет. В те времена биотопливо было значительно дороже нефтяной солярки, поэтому производители дизельных двигателей (так стали называть все моторы данной конструкции) полностью перешли на более дешевое горючее.

Только в 90-х годах прошлого столетия возобновилась интенсивная разработка новых технологий производства биотоплива. В результате на мировом рынке появился биодизель. Это метиловый эфир, обладающий свойствами горючего материала и получаемый в результате химической реакции из растительных жиров. Обычно используется рапсовое масло — оно самое дешевое, но можно использовать и подсолнечное, и кукурузное, и соевое, и любое другое.

Масло необходимо очистить от сора и в четкой пропорции (9:1) смешать с метиловым спиртом, а для отделения глицерина — с небольшим количеством щелочного катализатора. Полученная жидкость обладает молекулярным составом, подходящим для сжигания в дизельных двигателях. Технология достаточно проста, хотя и менее экономична, чем привычная перегонка нефти. Но дело того стоит, хотя бы потому что это топливо биологическое и перспективное, при длительном его использовании экономический эффект становится значительным.

Чем заправляем — тем и дышим

Биодизель не такой и безвредный, но похвастаться есть чем, потому что он намного меньше загрязняет атмосферу, нежели солярка, и не имеет бензолового запаха. В продуктах сгорания этого топлива на 10% меньше окиси углерода, на 50% — сажи и ничтожно мало серы (0,005 против 0,2 у солярки). А вот окиси азота больше на 10% из-за высокого содержания кислорода, но этот показатель снижается до нормы за счет уменьшения угла опережения для впрыскивания топлива. Углекислого газа в выхлопе ровно столько, сколько потребляют из атмосферы сырьевые биодизельные растения. Один гектар растущего рапса может поглощать до 20 тонн углекислого газа за сезон, вместе с тем значительно улучшая структурный и химический состав почв для севооборота. При попадании в воду или грунт биодизель подвергается практически полному биологическому распаду меньше чем за месяц, тогда как всего один литр минерального масла способен убить (в прямом смысле) миллион литров питьевой воды, включая всю флору и фауну в ней. Выходит, неплохо и даже полезно переводить на альтернативное топливо водный транспорт.

«Плюсы» и «минусы» модного дизеля

Биологическое топливо более агрессивно по отношению к резиновым деталям машины, нежели обычная солярка, но многие производители уже давно адаптируют к нему автомобили. А вот при попадании на лакокрасочное покрытие кузова биодизель срочно нужно удалять. Мощность двигателя, работающего на био, снижается в среднем до 7%, но это можно практически полностью восстановить при помощи регулирования топливной системы. Кроме незначительной потери мощности на фазе разгона, наблюдается также неприятный запах выхлопных газов, особенно в сырую и холодную погоду. Расход топлива повышается примерно на 5–8% (от 0,5 до 0,7 л на 100 км).

Но есть и серьезные преимущества езды на биодизеле. Метиловый эфир, получаемый из растительных масел и жиров, отличается хорошей воспламеняемостью и высоким цетановым числом (56–58% против 50% у солярки), что позволяет использовать его в дизельных двигателях без прочих стимулирующих воспламенение веществ. Биодизель, несмотря на отсутствие серы, характеризуется хорошими смазочными показателями благодаря своему химическому составу и содержанию кислорода. А при устранении сернистых соединений из минерального дизтоплива оно теряет свои смазочные способности. В результате смазки подвижных частей двигателя, работающего на биодизеле, срок службы мотора и топливного насоса увеличивается до 60%. А вот менять топливный фильтр нужно каждые 30 тыс. км. Но самое важное — для перехода на этот вид альтернативного топлива не нужно модернизировать ни мотор, ни другие автомобильные системы.

Особенности масла

Есть два пути использования растительных масел для дизельных двигателей: получение из них биодизеля и использование вместо горючего самих масел. В двадцатые годы прошлого века на полях Германии работал небольшой трактор «Ланц-Бульдог», двигатель которого одинаково хорошо принимал минеральное дизтопливо, бензин, растительное масло и даже растопленное сливочное. На растительном масле мог работать и двигатель знаменитого танка Т-34. Но это не нашло широкого распространения из-за технических проблем. Масла не могут длительно применяться в обычных двигателях с непосредственным впрыском, так как сгорают не полностью, что приводит к их смешиванию со смазочным маслом и к отложению продуктов коксования на форсунках, поршнях и поршневых кольцах.

Вязкость масел, в общем-то, можно понизить путем их нагревания или разжижения минеральным дизтопливом. В предкамерном и вихрекамерном двигателях за счет дополнительного подогрева масла перед воспламенением обеспечивается лучшее смешивание его с воздухом и более полное сгорание. Но и такие двигатели выходят из строя очень скоро. А уменьшение расхода масла сравнительно с минеральным дизтопливом возможно только в специально сконструированных двигателях. Некоторые фирмы уже производят дизельные моторы, способные эффективно работать на масле, но они совсем не дешевые. Так что использование биодизеля остается и более выгодным, и более реальным.

Мировой пример «биоезды»

Биодизельное топливо уже достаточно распространено в мире. Для организации производства биодизеля требуются дополнительные инвестиции (и не малые), поэтому уже несколько лет за границей практикуется смешивание минерального дизтоплива с рапсовым маслом. Также биодизель на заправках заливают как в чистом виде, так и в качестве добавки к дизтопливу (5–35%). В некоторых странах водителям, машины которых работают на биодизеле, разрешен бесплатный въезд в оплачиваемые места. Налоговые льготы и бонусы имеют также сельскохозяйственные предприятия, выращивающие рапс. В Германии, например, за каждый засеянный рапсом гектар земли фермер получает 350 евро.

Интересный способ сэкономить нашли английские компании, производящие биологический дизель. Они скупают пережаренное масло в мелких магазинчиках и лавочках, торгующих картошкой фри и прочей жареной пищей. Причем по бросовой цене, ведь магазины должны платить за утилизацию этих масляных отходов. Похоже, нездоровая пища приносит и некую пользу.

С 2009 года все страны Европейского союза обязуются выпускать и потреблять биодизельное топливо. ЕС планирует заменить пятую часть транспортной нефти альтернативными видами горючего к 2020 году. Уже сейчас в некоторых европейских странах доля биодизеля составляет около 4% от общего объема продаваемого топлива.

А что у нас?

Украина не изобилует легковыми автомобилями, работающими на дизеле (не говоря уже о его биологическом заменителе). Причина тому — качество топлива. Что же касается грузового транспорта, то дизельными у нас являются 90% автомобилей и 95% автобусов. Поэтому если на биодизельное топливо перевести хотя бы общественный транспорт, это нешуточно улучшит экологическую ситуацию, особенно в крупных городах.

О желании развивать производство топлива из биологического сырья заявляла еще прошлая власть. Президентом был выдан указ, где говорилось и о необходимости программы производства биологического дизельного топлива для снижения зависимости национальной экономики от импорта нефтепродуктов, развития агропромышленного комплекса и улучшения экологической ситуации. Все это действительно возможно, потому что дизельное биологическое горючее предусматривает выращивание рапса, что имеет весьма серьезные экологические и экономические перспективы. Огромнейший сельскохозяйственный потенциал может позволить стране стать одним из крупнейших игроков на этом рынке и на треть уменьшить импорт энергоресурсов. Стоимость производства биотоплива в Украине не будет существенно отличаться от стоимости производства бензина. Это очень значимый факт, ведь в США и Европе затраты на производство биоэтанола или биодизеля вдвое превышают затраты на выпуск бензина.

Биодизель, как и биоэтанол, предполагается производить на спиртзаводах, мощности которых используются далеко не полностью. Чтобы оставаться конкурентоспособным топливом, стоимость биодизеля должна быть хотя бы на 10% меньше стоимости солярки. Рыночная стоимость рапса в Украине не позволяет этого. Энтузиасты биодизельного производства планируют выращивать сырье самостоятельно. Так действительно выгоднее, потому что отходы производства можно использовать в качестве фосфорных удобрений, печного топлива, корма для животных, а получаемый глицерин — в фармакологии. При всем этом развитие альтернативных видов топлива в Украине, как, в принципе, и в любой другой стране, возможно только путем льготного кредитования и налогообложения соответствующих проектов.

При разумном подходе это станет очень удачной инвестицией в украинскую экономику. Биологическое горючее сможет заменить лишь небольшую долю нефтепродуктов. Пока. Но нефти остается не так уж и много. Вот и получается, что инвестиции в альтернативное топливо — это не что иное, как вклад в будущее без вынужденного уничтожения окружающей среды и войн за нефть.