Войти
Типичная бразильская заправочная станция с четырьмя альтернативными видами топлива на продажу: биодизель (B3), бензохол (E25), чистый этанол (E100 ) и сжатый природный газ (CNG). Пирасикаба, Сан-Паулу, Бразилия. Альтернативные виды топлива, известные как нетрадиционные и современные топлива, представляют собой любые материалы или вещества, которые могут использоваться в качестве топлива, кроме обычных видов топлива, подобных; ископаемое топливо (нефть (нефть), уголь и природный газ ), а также ядерные материалы, такие как уран и торий, а также искусственное радиоизотопное топливо, которое производится в ядерных реакторах.
. Некоторые хорошо известные альтернативные топлива включают биодизель, био-спирт (метанол, этанол, бутан ), полученный из отходов топливо, химически хранимое электричество (батареи и топливные элементы ), водород, неископаемый метан, неископаемый природный газ, растительное масло, пропан и другие источники биомассы.
Основная цель топлива - хранить энергию, которая должна быть в стабильной форме и легко транспортируется к месту использования.
Практически все виды топлива являются химическими. Пользователь использует это топливо для выработки тепла или выполнения механической работы, например, для включения двигателя. Его также можно использовать для выработки электроэнергии, которая затем используется для отопления, освещения или других целей.
Все официальные определения не совпадают.
В Европейском Союзе альтернативное топливо определяется Директивой 2014/94 / ЕС Европейского парламента и Совета от 22 октября 2014 г. о развертывании альтернативного топлива. топливная инфраструктура.
«альтернативные виды топлива» означают виды топлива или источники энергии, которые служат, по крайней мере частично, в качестве замены ископаемых источников нефти в энергоснабжении транспорта и которые могут способствовать его декарбонизации и улучшать экологические характеристики транспорта. сектор. Они включают, в частности:
В США EPA определяет альтернативное топливо
Альтернативные виды топлива включают газообразное топливо, такое как водород, природный газ и пропан; спирты, такие как этанол, метанол и бутанол; растительные масла и масла из отходов; и электричество. Эти виды топлива могут использоваться в специальной системе, которая сжигает одно топливо, или в смешанной системе с другими видами топлива, включая традиционный бензин или дизельное топливо, например, в гибридных электрических транспортных средствах или транспортных средствах с гибким топливом.
— EPAВ Канаде, с 1996 г., Закон об альтернативных видах топлива SOR / 96-453 Закон об альтернативных видах топлива дал определение альтернативного топлива:
Для целей определения альтернативного топлива в подразделе 2 (1) Закона следующие при использовании в качестве единственного источника энергии прямого движения транспортного средства предписываются альтернативные виды топлива:
(а) этанол;
(b) метанол;
(c) газообразный пропан;
(г) природный газ;
(e) водород;
(е) электричество;
(g) для целей подразделов 4 (1) и 5 (1) Закона любое смешанное топливо, которое содержит не менее 50 процентов одного из видов топлива, указанных в параграфах (а) - (е); и
(h) для целей подразделов 4 (2) и 5 (2) Закона, любое смешанное топливо, которое содержит одно из видов топлива, упомянутых в параграфах (a) - (e).
— Правила использования альтернативных видов топлива (SOR / 96-453)В Китае транспортные средства, работающие на альтернативном топливе, должны соответствовать техническим требованиям для местного производства транспортных средств, работающих на альтернативном топливе: они должны иметь срок годности более чем 100000 км, а полная зарядка должна занять менее семи часов. До 80% заряда должно быть доступно менее чем за 30 минут зарядки. Кроме того, чисто электрические транспортные средства должны потреблять менее 0,16 кВтч / км.
Регламент № 83 Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) В отношении выбросов загрязняющих веществ в соответствии с требованиями к моторному топливу определяется концепция транспортного средства, работающего на альтернативном топливе.
Транспортное средство, работающее на альтернативном топливе 'означает транспортное средство, сконструированное для работы на как минимум одном виде топлива, которое является газообразным при атмосферной температуре и давлении или, по существу, не на основе минерального масла.
— Правила № 83 Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН)В 1995 году в Канаде еще был принят закон, определяющий альтернативные виды топлива.
Альтернативное топливо означает топливо, которое
(а) используется в автотранспортных средствах для обеспечения прямого движения,
(б) менее опасно для окружающей среды, чем обычное топливо, и
(c) предписано нормативными актами,
включая, помимо прочего, этанол, метанол, пропан, природный газ, водород или электричество, когда они используются в качестве единственного источника энергии прямого движения; (замена карбюратора)
— Закон об альтернативных видах топлива, S.C. 1995, c. 20, согласно 1995-06-22
Альтернативные топливораздаточные колонки на обычной автозаправочной станции в Арлингтоне, Вирджиния. B20 биодизель слева и E85 этанол справа. Биотопливо также считается возобновляемым источником. Хотя возобновляемая энергия используется в основном для выработки электроэнергии, часто предполагается, что какая-либо форма возобновляемой энергии или процентная доля используются для создания альтернативных видов топлива. Продолжаются исследования по поиску более подходящих биотопливных культур и повышению урожайности этих культур. При нынешней урожайности потребуются огромные площади земли и пресной воды, чтобы произвести достаточно нефти, чтобы полностью заменить использование ископаемого топлива.
Биомасса в энергетике - это живой и недавно умерший биологический материал, который можно использовать в качестве топлива или для промышленного производства. Он стал популярным среди угольных электростанций, которые переходят с угля на биомассу, чтобы перейти на производство энергии из возобновляемых источников без потери существующей электростанции и инфраструктуры. Биомасса чаще всего относится к растениям или растительным материалам, которые не используются в пищу или корм, и конкретно называются биомассой нитроцеллюлозы. [2] В качестве источника энергии биомасса может использоваться либо непосредственно путем сжигания для производства тепла, либо косвенно после преобразования ее в различные формы биотоплива.
Биотопливо на основе водорослей рекламировалось в СМИ как потенциальная панацея от проблем транспортировки сырой нефти. Водоросли могут дать более 2000 галлонов топлива с акра в год производства. Топливо на основе водорослей успешно тестируется ВМС США. Пластмассы на основе водорослей демонстрируют потенциал для сокращения отходов, и ожидается, что стоимость одного фунта пластика из водорослей будет дешевле, чем традиционные цены на пластик.
Биодизельное топливо производится из животных жиров или растительных масел, возобновляемых ресурсов, получаемых из растений, таких как атрофия, соя, подсолнечник, кукуруза, оливковое масло, арахис, пальма, кокос, сафлор, канола, кунжут, хлопковые семена и т. Д. эти жиры или масла отфильтровываются от углеводородов, а затем в сочетании со спиртом, таким как метанол, дизельное топливо оживает в результате этой химической реакции. Это сырье можно смешивать с чистым дизельным топливом для получения различных пропорций или использовать отдельно. Несмотря на то, что кто-то предпочитает смесь, биодизельное топливо выделяет меньшее количество загрязняющих веществ (твердые частицы оксида углерода и углеводороды), чем обычное дизельное топливо, поскольку биодизельное топливо горит как чисто, так и более эффективно. Даже с уменьшенным количеством серы в обычном дизельном топливе в результате изобретения LSD (дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы), биодизельное топливо превышает эти уровни, поскольку не содержит серы.
Метанол и этанол топливо - первичные источники энергии; они представляют собой удобное топливо для хранения и транспортировки энергии. Эти спирты могут использоваться в двигателях внутреннего сгорания в качестве альтернативного топлива. У бутана есть еще одно преимущество: это единственное моторное топливо на спиртовой основе, которое можно легко транспортировать по существующим нефтепродуктопроводам, а не только автоцистернами и железнодорожными вагонами.
Аммиак (NH 3) можно использовать в качестве топлива. Преимущества аммиака включают отсутствие необходимости в масле, нулевые выбросы, низкую стоимость и распределенное производство, снижающее транспорт и связанное с ним загрязнение.
Дизельное топливо также можно эмульгировать с водой для использования в качестве топливо. Это помогает повысить эффективность двигателя и снизить выбросы выхлопных газов.
углеродно-нейтральное топливо - синтетическое топливо, например, метан, бензин, дизельное топливо или реактивное топливо - произведенное из возобновляемых источников или ядерной энергии, используемых в гидрогенизировать отходы диоксид углерода, рециркулируемые из дымовых газов электростанций выхлопные газы или полученные из карболовой кислоты в морской воде. Такие виды топлива потенциально углеродно-нейтральные, потому что они не приводят к чистому увеличению содержания в атмосфере парниковых газов. В той степени, в которой углеродно-нейтральные топлива заменяют ископаемое топливо, или если они производятся из отработанного углерода или карболовой кислоты морской воды, и их сгорание подвержено улавливанию углерода в дымоходе или выхлопной трубе, они приводят к отрицательному выбросу двуокиси углерода и чистому удалению двуокиси углерода из атмосферы и, таким образом, представляют собой форму восстановления парниковых газов. Такое углеродно-нейтральное и отрицательное топливо может быть получено посредством электролиза воды для получения водорода, используемого в субботней реакции для получения метана, который затем может быть хранится для последующего сжигания на электростанциях как синтетический природный газ, транспортируемый трубопроводом, грузовиком или танкер, или использоваться в газожидкостных процессах, таких как процесс Фишера-Войска для производства традиционных транспортных или отопительных топлив.
углеродно-нейтральных видов топлива были предложены для распределенного хранения возобновляемой энергии, сводя к минимуму проблемы ветровой и солнечной прерывистой и позволяя передавать энергию ветра, воды и солнца через существующие трубопроводы природного газа. Такие возобновляемые виды топлива могут снизить стоимость и проблемы зависимости от импортируемого ископаемого топлива, не требуя электрификации парка транспортных средств или перехода на водород или другие виды топлива, что позволит сохранить совместимые и доступные транспортные средства. Германия построила завод синтетического метана мощностью 250 киловатт, который они увеличивают до 10 мегаватт. Audi построила завод сжиженного природного газа (СПГ) с нулевым выбросом углерода в Верльте, Германия. Завод предназначен для производства транспортного топлива для компенсации СПГ, используемого в автомобилях A3 Sportback g-tron, и может удерживать 2800 метрических тонн CO 2 в окружающей среде в год на своих начальная емкость. Другие коммерческие разработки ведутся в Колумбии, Южная Каролина, Камарилло, Калифорния и Дарлингтоне, Англия.
Самым дешевым источником углерода для переработки в топливо является выбросы дымовых газов от сжигания ископаемого топлива, где его можно извлечь примерно по 7,50 долларов США за тонну. Улавливание выхлопных газов автомобилей также считается экономичным, но потребует значительных изменений конструкции или модернизации. Поскольку углекислота в морской воде находится в химическом равновесии с атмосферным углекислым газом, изучается извлечение углерода из морской воды. Исследователи подсчитали, что извлечение углерода из морской воды будет стоить около 50 долларов за тонну. Улавливание углерода из окружающего воздуха стоит дороже, от 600 до 1000 долларов за тонну и считается непрактичным для синтеза топлива или связывания углерода.
Ночная энергия ветра считается наиболее экономичной формой электроэнергии для синтеза топлива, потому что кривая нагрузки для электроэнергии резко достигает пиков в самые теплые часы дня, но ветер имеет тенденцию дуть немного сильнее ночью, чем днем. Таким образом, стоимость ночной ветроэнергетики зачастую намного ниже, чем стоимость любой альтернативы. Цены на ветровую энергию в непиковые периоды в районах с высокой степенью проникновения ветра в США составляли в среднем 1,64 цента за киловатт-час в 2009 году, но только 0,71 цента / кВт-ч в течение наименее дорогих шести часов в день. Обычно оптовая электроэнергия стоит от 2 до 5 центов / кВтч в течение дня. Коммерческие компании по синтезу топлива предполагают, что они могут производить топливо менее нефтяного топлива, когда нефть стоит более 55 долларов за баррель. По оценкам ВМС США, производство реактивного топлива на кораблях с помощью ядерной энергетики будет стоить около 6 долларов за галлон. Хотя в 2010 году это примерно вдвое превышало стоимость нефтяного топлива, ожидается, что она будет намного ниже рыночной цены менее чем за пять лет, если последние тенденции сохранятся. Более того, поскольку доставка топлива для боевой группы авианосцев стоит около 8 долларов за галлон, производство на борту корабля уже обходится гораздо дешевле. Однако гражданская ядерная энергия в США значительно дороже, чем энергия ветра. Оценка ВМС, согласно которой 100 мегаватт могут производить 41 000 галлонов топлива в день, указывают на то, что наземное производство с помощью энергии ветра будет стоить менее 1 доллара за галлон.
Водород - безэмиссионное топливо. Побочным продуктом горения водорода является вода, хотя при сжигании водорода с воздухом образуются некоторые монооксиды азота NOx.
Другим топливом является муравьиная кислота. Топливо используется сначала путем его преобразования в водород и использования его в топливном элементе . Муравьиную кислоту хранить намного проще, чем водород.
HCNG (или H2CNG) - это смесь сжатого природного газа и 4- 9 процентов водорода по энергии. Водород также можно использовать в качестве гидроксильного газа для улучшения характеристик сгорания C.I. двигатель. Гидрокси-газ получается путем электролиза воды.
Пневматический двигатель - поршневой двигатель без выбросов, использующий сжатый воздух в качестве топлива. В отличие от водорода, сжатый воздух примерно в десять раз дороже ископаемого топлива, что делает его экономически привлекательным альтернативным топливом.
Пропан - более чистое горючее, высокоэффективное топливо, получаемое из несколько источников. Он известен под многими названиями, включая пропан, LPG (сжиженный пропановый газ), LPA (жидкий пропан-автогаз), Autogas и другие. Пропан является углеводородным топливом и относится к семейству природного газа.
Пропан как автомобильное топливо имеет многие физические свойства бензина, при этом сокращаются выбросы из выхлопной трубы и в целом от колес. Пропан является альтернативным топливом номер один в мире и предлагает изобилие подачи, хранение жидкости при низком давлении, отличные показатели безопасности и значительную экономию затрат по сравнению с традиционными видами топлива.
Пропан имеет октановое число от 104 и 112 в зависимости от состава смеси бутан / пропан. Автогаз пропана в формате впрыска жидкости улавливает фазовый переход из жидкого состояния в газообразное в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, создавая эффект "промежуточного охладителя", снижая температуру цилиндра и увеличивая плотность воздуха. Результирующий эффект позволяет более продвинуть цикл зажигания и повысить эффективность сгорания двигателя.
В пропане отсутствуют присадки, детергенты или другие химические добавки, которые дополнительно снижают выход выхлопных газов из выхлопной трубы. Более чистое сгорание также имеет меньше выбросов твердых частиц, более низкий уровень NO x из-за полного сгорания газа в цилиндре, более высокие температуры выхлопных газов, повышающие эффективность катализатора и осаждающие меньше кислоты и углерода внутри двигателя, что увеличивает срок службы смазочного масла.
Пропановый автогаз вырабатывается на скважине наряду с другим природным газом и нефтепродуктами. Он также является побочным продуктом процессов очистки, которые дополнительно увеличивают предложение пропана на рынке.
Пропан хранится и транспортируется в жидком состоянии при давлении примерно 5 бар (73 фунта на квадратный дюйм). Автомобили-заправщики по скорости доставки схожи с бензином с современным заправочным оборудованием. Заправочные станции пропана требуют только насоса для перекачки автомобильного топлива и не требуют дорогих и медленных систем сжатия по сравнению с сжатым природным газом, давление которого обычно составляет более 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар).
В автомобильном формате пропановый автогаз может быть модифицирован практически для любого двигателя и обеспечивает экономию топлива и снижение выбросов, будучи более эффективным в качестве системы в целом благодаря большой существующей инфраструктуре пропанового топлива, которая не требуют компрессоров и, как следствие, отходов других альтернативных видов топлива в жизненных циклах колес.
Компримированный природный газ (CNG) и сжиженный природный газ (LNG) - две более чистые горючие альтернативы обычным жидким автомобильным топливам.
Транспортные средства на сжатом природном газе (CNG) могут использовать как возобновляемый, так и невозобновляемый COG.
Обычный КПГ производится из многих подземных природных источников. Запасы газа сегодня широко добываются во всем мире. Новые технологии, такие как горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта для экономичного доступа к нетрадиционным газовым ресурсам, по-видимому, фундаментально увеличили поставки природного газа.
Возобновляемый природный газ или биогаз - это газ на основе метана с свойства аналогичны природному газу, который может использоваться в качестве транспортного топлива. Источниками биогаза в настоящее время являются в основном свалки, сточные воды и отходы животноводства / сельского хозяйства. В зависимости от типа процесса биогаз можно разделить на следующие: биогаз, полученный анаэробным сбраживанием, свалочный газ, собранный со свалок, очищенный для удаления микропримесей, и синтетический природный газ (SNG).
Во всем мире этот газ используется в более чем 5 миллионах автомобилей, из которых чуть более 150 000 находятся в США. Использование в Америке стремительно растет.
Поскольку природный газ выделяет мало загрязняющих веществ при сгорании, более чистое качество воздуха было измерено в городских районах, переходящих на автомобили, работающие на природном газе. СО. 2 в выхлопной трубе можно снизить на 15–25% по сравнению с бензином и дизельным топливом. Наибольшие сокращения происходят в сегментах средних и тяжелых, легких грузовых автомобилей и мусоровозов.
CO. 2 возможно сокращение до 88% при использовании биогаза.
Сходства с водородом Природный газ, как и водород, является другим топливо, которое горит чисто; чище, чем бензиновые и дизельные двигатели. Кроме того, не выделяются загрязняющие вещества, образующие смог. Водород и природный газ легче воздуха и могут смешиваться вместе.
Ядерная энергия - это любая ядерная технология предназначен для извлечения полезной энергии из атомных ядер посредством контролируемых ядерных реакций. Единственный практический контролируемый метод, который сейчас практикуется, использует ядерное деление в делящемся топливе (с небольшой долей энергии, поступающей от последующего радиоактивного распада ). Использование ядерной реакции ядерного синтеза для управляемого производства энергии пока нецелесообразно, но это активная область исследований.
Ядерная энергия обычно используется с использованием ядерного реактора для нагрева рабочей жидкости, такой как вода, которая затем используется для создания давления пара, которое преобразуется в механическую работу с целью вырабатывает электричество или движет в воде. Сегодня более 15% мировой электроэнергии вырабатывается за счет ядерной энергетики, и построено более 150 военно-морских судов с атомными двигателями.
Теоретически электричество ядерных реакторов можно также использовать для движения в космосе, но это еще предстоит продемонстрировать в космическом полете. Некоторые реакторы меньшего размера, такие как ядерный реактор TOPAZ, построены таким образом, чтобы минимизировать количество движущихся частей и использовать методы, которые более напрямую преобразуют ядерную энергию в электричество, что делает их полезными для космических миссий, но это электричество исторически использовалось для другие цели. Энергия ядерного деления использовалась на нескольких космических кораблях, все они беспилотные. Советы до 1988 года установили на орбите 33 ядерных реактора на военных радиолокационных спутниках RORSAT, вырабатываемая электроэнергия использовалась для питания радиолокационной станции, обнаруживающей корабли в океанах Земли. В 1965 году США также вывели на орбиту один экспериментальный ядерный реактор в рамках миссии SNAP-10A. С 1988 года ни один ядерный реактор не отправлялся в космос.
Ядерные энергетические реакторы на основе тория также стали областью активных исследований в последние годы. Его поддерживают многие ученые и исследователи, и профессор Джеймс Хансен, бывший директор НАСА Института космических исследований Годдарда, как сообщается, сказал: «После изучения изменения климата на протяжении более четырех десятилетий, мне ясно, что мир движется к климатической катастрофе, если мы не разработаем адекватные источники энергии для замены ископаемого топлива. Более безопасная, чистая и дешевая ядерная энергия может заменить уголь и отчаянно необходима как неотъемлемая часть решения ». Тория в природе в 3-4 раза больше, чем урана, и его руда, монацит, обычно встречается в песках вдоль водоемов. Торий также вызывает интерес, потому что его легче получить, чем уран. урановые рудники закрыты под землей и поэтому очень опасны для горняков, торий добывают из открытых карьеров. Монацит присутствует в таких странах, как Австралия, США и Индия, в количествах, достаточных для того, чтобы обеспечивать энергию на Земле в течение тысяч лет. Доказано, что в качестве альтернативы ядерным реакторам на урановом топливе торий способствует распространению, производит радиоактивные отходы для глубоких геологических хранилищ, например технеций-99 (половина - срок службы более 200000 лет) и имеет более длительный топливный цикл.
Для получения списка экспериментальных и действующих в настоящее время реакторов, работающих на ториевом топливе, см. ториевый топливный цикл № Список реакторов, работающих на ториевом топливе.
Кроме того, радиоизотопы использовались в качестве альтернативного топлива как на суше, так и в космосе. Их использование земли сокращается из-за опасности кражи изотопов и нанесения ущерба окружающей среде в случае вскрытия установки. Распад радиоизотопов приводит к возникновению тепла и электричества во многих космических аппаратах, особенно в зондах внешних планет, где солнечный свет слаб, а низкие температуры представляют собой проблему. Радиотермические генераторы (РИТЭГ), которые используют такие радиоизотопы в качестве топлива, не поддерживают ядерную цепную реакцию, а вырабатывают электричество в результате распада радиоизотопа, который (в свою очередь) был произведен на Земле как концентрированный источник энергии (топливо) с использованием энергии земного ядерного реактора.
Энергетический портал  | На Викискладе есть медиафайлы, связанные с . |
