Nhiên liệu thay thế cho ô tô là gì

Động cơ đốt trong chạy xăng đã tạo ra một cuộc cách mạng trong sự phát triển của các loại xe tự hành. Theo thời gian, ô tô đã chuyển từ một hạng mục xa xỉ trở thành một thứ cần thiết.

Việc tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên hiện nay đã tăng quá mức khiến trữ lượng không có thời gian để bổ sung. Điều này buộc nhân loại phải phát triển các loại nhiên liệu thay thế. Trong bài đánh giá này, chúng tôi sẽ xem xét các phát triển sẵn sàng được sử dụng trên nhiều loại xe.

Nhiên liệu thay thế

Ngoài dự trữ dầu giảm, việc phát triển các nhiên liệu thay thế còn có một số lý do khác.

Một trong số đó là ô nhiễm môi trường. Khi đốt cháy, nhiên liệu xăng và dầu diesel thải ra các chất độc hại phá hủy tầng ôzôn và có thể gây bệnh đường hô hấp. Vì lý do này, các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu để tạo ra một nguồn năng lượng sạch sẽ có tác động tối thiểu đến môi trường, cả trong giai đoạn khai thác và trong quá trình vận hành động cơ.

Lý do thứ hai là sự độc lập về năng lượng của bang. Mọi người đều biết rằng chỉ có một số quốc gia có trữ lượng dầu mỏ dưới lòng đất. Những người khác phải tuân theo các chính sách giá cả do các nhà độc quyền đặt ra. Việc sử dụng các nhiên liệu thay thế sẽ giúp thoát khỏi sự áp bức kinh tế của các cường quốc như vậy.

Theo Đạo luật Chính sách Năng lượng Hoa Kỳ, nhiên liệu thay thế được định nghĩa là:

• Khí tự nhiên;
• Nhiên liệu sinh học;
• Etanol;
• Dầu diesel sinh học;
• Hydrogen;
• Điện lực;
• Cài đặt lai.

Tất nhiên, mỗi loại nhiên liệu đều có những yếu tố tích cực và tiêu cực riêng. Dựa trên thông tin này, một người đam mê xe hơi sẽ dễ dàng tìm hiểu những gì anh ta có thể thỏa hiệp khi mua một chiếc xe độc ​​đáo.

Khí đốt tự nhiên

Quá trình khí hóa phổ biến đã thúc đẩy các kỹ sư xem xét liệu nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu thay thế hay không. Hóa ra nguồn tài nguyên thiên nhiên này hoàn toàn cháy hết và không thải ra các chất độc hại như xăng hay dầu diesel.

Trên lãnh thổ của không gian hậu Xô Viết, động cơ chuyển đổi thành khí đốt đã trở nên phổ biến. Một số người, thậm chí đang mua một chiếc xe tiết kiệm, đang tự hỏi liệu có hợp lý khi chuyển sang dùng xăng hay không.

Gần đây, một số nhà sản xuất đã trang bị cho ô tô các thiết bị khí từ nhà máy. Một ví dụ về điều này là Skoda Kamiq G-Tec. Nhà sản xuất hoàn thiện mô hình động cơ đốt trong chạy bằng khí metan. Ưu điểm và nhược điểm của propan và metan được mô tả trong một bài báo khác... Và cũng trong một bài đánh giá kể về các sửa đổi khác nhau của thiết bị khí.

Nhiên liệu sinh học

Loại nhiên liệu thay thế này xuất hiện do quá trình chế biến nông sản. Không giống như nhiên liệu xăng, gas và diesel, nhiên liệu sinh học không thải ra carbon dioxide trong quá trình đốt cháy, trước đây được tìm thấy trong ruột của trái đất. Trong trường hợp này, carbon đã được cây hấp thụ được sử dụng.

Nhờ đó, khí nhà kính không vượt quá lượng được thải ra trong quá trình sống của mọi sinh vật. Ưu điểm của loại nhiên liệu này bao gồm khả năng tiếp nhiên liệu tại các trạm xăng thông thường.

Nhiên liệu được đề cập là một loại chứ không phải là một loại nhiên liệu riêng biệt. Ví dụ, quá trình xử lý chất thải động thực vật tạo ra metan và etanol. Mặc dù có giá thành rẻ và dễ sản xuất (không cần đến các giàn khoan dầu với thiết bị xử lý phức tạp), nhiên liệu này cũng có những hạn chế.

Một trong những nhược điểm đáng kể là để sản xuất đủ lượng nhiên liệu, cần phải có các đồn điền lớn để trồng các loại cây đặc biệt có chứa tỷ lệ cao các chất thích hợp. Những cây trồng như vậy làm cạn kiệt đất, không thể tạo ra những cây trồng có chất lượng cho những cây trồng khác.

Ethanol

Trong khi phát triển động cơ đốt trong, các nhà thiết kế đã thử nghiệm các chất khác nhau trên cơ sở đó đơn vị có thể hoạt động. Và rượu không phải là chất cuối cùng trong danh sách những chất như vậy.

Ưu điểm của etanol là có thể thu được mà không làm cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên của trái đất. Ví dụ, nó có thể được lấy từ thực vật có nhiều đường và tinh bột. Các loại cây trồng này bao gồm:

• Đường mía;
• Lúa mì;
• Ngô;
• Khoai tây (ít dùng hơn những loại trước).

Ethanol có thể chiếm một trong những vị trí đầu tiên trong bảng xếp hạng các nhiên liệu thay thế giá rẻ. Ví dụ, Brazil có kinh nghiệm sản xuất loại rượu này. Nhờ đó, đất nước có thể độc lập về năng lượng khỏi các cường quốc mà khí đốt tự nhiên hoặc dầu mỏ được sản xuất trên lãnh thổ.

Để chạy bằng cồn, động cơ phải được làm bằng kim loại có khả năng chống lại chất này. Và đây là một trong những nhược điểm đáng kể. Một số nhà sản xuất ô tô đang chế tạo động cơ có thể chạy bằng xăng và ethanol.

Những sửa đổi này được gọi là FlexFuel. Điểm đặc biệt của các đơn vị điện như vậy là hàm lượng etanol trong xăng có thể thay đổi từ 5 đến 95%. Trong ký hiệu của các loại xe như vậy, chữ E và tỷ lệ cồn tối đa cho phép trong nhiên liệu được sử dụng.

Nhiên liệu này đang trở nên phổ biến do sự siết chặt các este trong xăng. Một trong những nhược điểm của chất này là hình thành sự ngưng tụ nước. Ngoài ra, khi bị đốt cháy, chúng giải phóng ít năng lượng nhiệt hơn, làm giảm đáng kể công suất động cơ nếu chạy bằng xăng.

Dầu diesel sinh học

Ngày nay, loại nhiên liệu thay thế này là một trong những loại nhiên liệu hứa hẹn nhất. Dầu diesel sinh học được làm từ thực vật. Nhiên liệu này đôi khi được gọi là metyl ete. Nguyên liệu chính được sử dụng để sản xuất nhiên liệu là hạt cải dầu. Tuy nhiên, đây không phải là loại cây trồng duy nhất là nguồn cung cấp dầu diesel sinh học. Nó có thể được làm từ dầu của các loại cây trồng sau:

• Đậu nành;
• Hoa hướng dương;
• Cây cọ.

Este của dầu, giống như rượu, có tác động tàn phá đến vật liệu chế tạo động cơ thông thường. Vì lý do này, không phải nhà sản xuất nào cũng muốn sản phẩm của họ thích ứng với loại nhiên liệu này (mối quan tâm thấp đối với những chiếc xe như vậy, điều này làm giảm lý do tạo ra một lô lớn và không có lợi gì khi tạo ra các phiên bản hạn chế về nhiên liệu thay thế).

Gần đây, một số nhà sản xuất đã cho phép trộn các sản phẩm dầu mỏ với nhiên liệu sinh học. Người ta tin rằng 5% este chất béo sẽ không gây hại cho động cơ của bạn.

Có một hạn chế đáng kể đối với sự phát triển dựa trên chất thải nông nghiệp. Vì lợi ích kinh tế, nhiều nông dân có thể tái điều kiện đất đai của họ để chỉ trồng những loại cây trồng làm nhiên liệu sinh học. Điều này có thể góp phần làm tăng đáng kể giá lương thực.

Hydro

Các nỗ lực cũng được thực hiện để sử dụng hydro làm nhiên liệu rẻ tiền. Trong khi những phát triển như vậy là quá đắt đối với người dùng bình thường, có vẻ như những phát triển như vậy có tương lai.

Một yếu tố như vậy được quan tâm vì nó dễ tiếp cận nhất trên hành tinh. Chất thải duy nhất sau khi đốt là nước, thậm chí có thể uống được sau khi làm sạch đơn giản. Về lý thuyết, việc đốt cháy các nhiên liệu như vậy không tạo thành khí nhà kính và các chất làm suy giảm tầng ôzôn.

Tuy nhiên, đây vẫn là lý thuyết. Thực tiễn cho thấy việc sử dụng hydro có hại hơn nhiều so với xăng trong xe không có chất xúc tác. Vấn đề là một hỗn hợp không khí không tinh khiết và hydro bốc cháy trong các bình. Buồng làm việc của xi lanh chứa hỗn hợp không khí và nitơ. Và nguyên tố này khi bị oxy hóa sẽ tạo thành một trong những chất độc hại nhất - NOx (nitơ oxit).

BMW X-5 trên động cơ hydro

Một vấn đề khác trong việc sử dụng hydro là việc lưu trữ nó. Để sử dụng khí đốt trong ô tô, bình chứa phải được làm ở dạng buồng đông lạnh (-253 độ để khí không tự bốc cháy), hoặc một xi lanh được thiết kế cho áp suất 350 atm.

Một sắc thái khác là sản xuất hydro. Mặc dù thực tế là có rất nhiều khí này trong tự nhiên, nhưng phần lớn nó nằm trong một số loại hợp chất. Trong quá trình sản xuất hydro, một lượng khí cacbonic khá lớn được thải vào khí quyển (khi kết hợp nước và metan, cách dễ nhất để lấy hydro là).

Xem xét các yếu tố được liệt kê ở trên, động cơ hydro vẫn đắt nhất trong số các loại nhiên liệu thay thế.

điện

Xe điện là phổ biến nhất. Chúng không gây ô nhiễm môi trường vì động cơ điện không có khí thải. Những chiếc xe này rất yên tĩnh, rất thoải mái và đủ mạnh (ví dụ, Nio EP9 tăng tốc lên một trăm trong 2,7 giây và tốc độ tối đa là 313 km / h).

Nhờ các tính năng của động cơ điện, xe điện không cần hộp số, giúp giảm thời gian tăng tốc và lái xe dễ dàng hơn. Có vẻ như những phương tiện như vậy chỉ có lợi thế. Nhưng trên thực tế, những chiếc xe như vậy không phải không có những mặt tiêu cực, bởi nó kém xe cổ một bậc.

Một trong những nhược điểm lớn là dung lượng pin. Một lần sạc với hiệu suất chất lượng cao nhất là đủ cho quãng đường tối đa 300 km. Phải mất vài giờ để "tiếp nhiên liệu", ngay cả khi sử dụng sạc nhanh.

Dung lượng pin càng lớn thì xe càng nặng. So với mô hình thông thường, tương tự điện có thể nặng hơn 400 kg.

Để tăng quãng đường lái xe mà không cần sạc lại, các nhà sản xuất đang phát triển các hệ thống hồi phục tinh vi thu thập một lượng nhỏ năng lượng (ví dụ: khi xuống dốc hoặc khi phanh). Tuy nhiên, những hệ thống như vậy cực kỳ đắt tiền và hiệu suất từ ​​chúng không đáng chú ý.

Lựa chọn duy nhất cho phép bạn sạc lại pin khi đang lái xe là lắp một máy phát điện chạy bằng động cơ xăng tương tự. Có, điều này cho phép bạn tiết kiệm đáng kể nhiên liệu, nhưng để hệ thống hoạt động, bạn vẫn phải sử dụng đến nhiên liệu cổ điển. Một ví dụ về một chiếc xe như vậy là Chevrolet Volt. Nó được coi là một chiếc xe điện chính thức, nhưng với một máy phát điện chạy xăng.

Cài đặt kết hợp

Như một sự thỏa hiệp để giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu cổ điển, các nhà sản xuất trang bị cho bộ động lực hybrid. Nó có thể là một hệ thống hybrid nhẹ hoặc đầy đủ.

Các đơn vị năng lượng chính trong các mô hình như vậy là một động cơ xăng. Để bổ sung, một (hoặc một số) động cơ công suất thấp và pin riêng được sử dụng. Hệ thống có thể hỗ trợ động cơ chính khi khởi động để giảm thiểu tải và do đó, lượng chất độc hại trong khí thải.

Các sửa đổi khác của xe hybrid có thể đi được một quãng đường chỉ bằng lực kéo điện. Điều này có thể hữu ích nếu người lái xe chưa tính toán khoảng cách đến trạm xăng.

Những nhược điểm của hybrid bao gồm không có khả năng phục hồi năng lượng trong khi xe bị tắc đường. Để tiết kiệm điện, bạn có thể tắt hệ thống (nó khởi động rất nhanh), nhưng điều này ảnh hưởng tiêu cực đến bộ bù động cơ.

Bất chấp những thiếu sót, các phiên bản hybrid của những chiếc xe nổi tiếng đang ngày càng phổ biến. Ví dụ, Toyota Corolla. Phiên bản xăng ở chu trình kết hợp tiêu thụ 6,6 lít / 100 km. Tương tự hybrid tiết kiệm gấp đôi - 3,3 lít. Nhưng đồng thời, nó đắt hơn gần 2,5 nghìn đô la. Nếu một chiếc xe như vậy được mua vì mục đích tiết kiệm nhiên liệu, thì nó phải được sử dụng rất tích cực. Và sau đó một cuộc mua bán như vậy sẽ tự chứng minh chỉ sau một vài năm.

Như bạn có thể thấy, việc tìm kiếm nhiên liệu thay thế đang mang lại kết quả. Nhưng do chi phí phát triển hoặc khai thác tài nguyên cao, các loại tàu sân bay năng lượng này vẫn còn kém một số vị trí so với nhiên liệu thông thường.

Câu hỏi và trả lời:

Những nhiên liệu nào được phân loại là nhiên liệu thay thế? Các nhiên liệu thay thế được xem xét: khí tự nhiên, điện, nhiên liệu sinh học, propan, hydro, etanol, metanol. Tất cả phụ thuộc vào động cơ được sử dụng trên ô tô.

Xăng dầu xuất hiện vào năm nào? Sản xuất xăng bắt đầu vào những năm 1910. Lúc đầu, nó là sản phẩm phụ của quá trình chưng cất dầu, khi dầu hỏa được tạo ra để làm đèn dầu.

Dầu có thể tổng hợp được không? Dầu tổng hợp có thể thu được bằng cách thêm chất xúc tác gốc hydro vào than và ở áp suất khoảng 50 atm. Phương pháp khai thác than tương đối rẻ làm cho công nghệ tiết kiệm năng lượng.