Биоэтанол: можно ли заливать в обычную машину без Flex Fuel

Биоэтанол: можно ли заливать в обычную машину без Flex Fuel

Автомобили с двигателями Flex Fuel потребляют биоэтанол с содержанием спирта от 0 % до 100 %. А какие сорта биотоплива можно заливать в обычные бензиновые машины?

В стране, где автомобильного пропан-бутана продается больше, чем бензина, о работающих на спирте двигателях типа Flex Fuel известно до обидного мало. А между тем, некоторая часть таких агрегатов попала в Украину во время массового ввоза подержанных легковушек из США. Для начала давайте разберемся, что это такое – автомобиль на биотопливе?

Ездить на биотопилве с большим содержанием спирта могут только машины Flex Fuel – специально адаптированные заводские версии обычных авто.

Биоэтанол – спирт, полученный из растительного сырья, по себестоимости он примерно вдвое дешевле бензина. Как топливо для ДВС он в целом аналогичен бензину, но имеет более высокое октановое число и меньшую теплотворную способность.

Что такое двигатель Flex Fuel

Большинство автопроизводителей разрешают безоговорочное использование только биотоплива не более чем с 5% спирта. При том что опыт эксплуатации и автосервиса говорит о безболезненной доле спирта в топливе до 10-15 %, принято считать, что на работе двигателя и его ресурсе такой процент отрицательно не сказывается. Но при большем проценте возможны некоторые нюансы. Причин тому две.

Во-первых, спирт как уже отмечалось, гигроскопичен. Вода, которую он поглощает из воздуха, провоцирует коррозию металлических деталей топливной системы. Из-за чего узлы могут преждевременно выйти из строя. Не любят спирт и некоторые пластики с резинами. Поэтому некоторые компоненты системы питания – например, насос и топливопроводы – делают с применением исключительно нержавеющих и стойких к растворителям материалов.

Развитые страны давно уже “проехали” тему спиртового биотоплива. Для них это биотопливо первого поколения, а сегодня там работают над третьим.

Во-вторых, из-за меньшей теплотворной способности спирта доля биотоплива в рабочей смеси должна быть больше, чем бензина. Если стехиометрическая бензино-воздушная смесь имеет пропорцию 1 :14,7, то биотопливно-воздушный микс должен иметь пропорцию 1:9 для Е100 и около 1:9,8 для топлива Е85. Соответственно, биоэтанола во впускной коллектор приходится впрыскивать в большем количестве, нежели бензина.

В этом и есть второе отличие двигателей типа Flex Fuel и других, заточенных под спиртовое топливо моторов – в более гибких алгоритмах программ управления. Для этого приходится использовать и особый софт, и дополнительные датчики. В частности, датчик определения процента спирта в топливе подсказывает, на сколько нужно увеличить порцию топлива для каждого цилиндра.

На самом деле автомобиль с приставкой Flex Fuel к имени отличается от обычного только некоторыми материалами и настройками блока управления.

Также приходится учитывать худшие пусковые качества топлива с содержанием спирта более 70 %. Поэтому перед стартом при температуре ниже +15 о +20 о С электроника переключает питание на чистый бензин. Для этого на некоторых машинах с Flex Fuel есть небольшой отдельный бензобак.

Биоэтанол и обычный двигатель

Интересно, что по наблюдениям инженеров, работающих с настройкой подобных моторов, при доле спирта в топливе до 40 % обычный, чисто бензиновый мотор ничего “не замечает” и работает без нареканий. Его штатная система управления сама справляется с необходимой коррекцией подачи топлива. Исключение тут – некоторые модели японских и корейских двигателей, которые не могут открывать форсунки впрыска на настолько длительный период.

Считается, что доля спирта порядка 10 – 15 % не оказывает влияния на коррозионную активность топлива и не вредит системе питания обычного, чисто бензинового автомобиля. Поэтому во многих европейских странах присутствие в бензине 5% спирта даже не заявляется потребителю, это само собой разумеется. Кстати, эти 5% спирта в развитых странах обязательны по закону, и добавляют их в бензин как безвредную замену вместо экологически опасной присадки МТБЭ.

Подтверждается экспериментами

Американские исследователи из Университета Северной Дакоты (EERC) и Центра Автомобильных Исследований Миннесоты (MnCAR) проводили несколько видов тестов с автомобилями. Машины заправляли биоэтанолом разной концентрации, с содержанием спирта от 2 % до 85 %, и тестировали по стандартам испытаний HWFET.

Сырьем для получения биоэтанола в США служит кукуруза, в Бразилии – сахарный тростник. Эти две страны производят более 90 % от мирового производства данного топлива.

Были привлечены помимо прочих машины трех моделей без систем питания Flex Fuel – то есть чисто бензиновые: Toyota Camry, Ford Fusion (в Европе это модель Mondeo) и Chevrolet Impala. Так вот, все три автомобиля без системы Flex Fuel успешно ездили на смесях с содержанием спирта вплоть до 45 %. Штатные системы питания автомобилей справлялись с задачами коррекции топливоподачи, вызванными низкой теплотворной способностью спирто-бензиновой смеси. И только когда в бак были заправлены смеси с более высоким процентом спирта, чем 45 %, на панели начал загораться сигнал Check Engine. Причем если Ford Fusion “сдался” уже после топлива E45, то Chevrolet Impala дотянул до Е55, а Toyota Camry – до смеси Е65.

Рекомендация Авто24

И инженеры, и ученые-химики, и автомобилисты-практики говорят о том, что 5% спирта в топливе автомобиль просто не замечает. Но и экономии такая смесь не дает никакой. Однако, как говорит опыт и результаты исследований, и больший процент спирта – вплоть до 40% — не наносит машине существенного вреда. И все же, если у вас есть желание заправляться вместо бензина более дешевым биотопливом с весомым содержанием спирта, попробуйте прежде найти информацию об опыте эксплуатации на Е40 – Е85 именно о вашей модели автомобиля, причем не в версии Flex Fuel, а в чисто бензиновой. Поиск информации на клубных и фанатских форумах облегчит использование одного из иностранных языков, ведь на постсоветском пространстве такие автомобили массово не эксплуатировались.

Биодизель: производство, использование, виды

Из всех аналогов дизельного топлива только биодизель может быть его полноценной заменой, поскольку он подходит для всех транспортных средств с дизельным двигателем. Суть названия такого горючего понятна интуитивно. Оно экологически чистое, биоразлагаемое, а еще простое в использовании. Но для использования все-таки стоит познакомиться с топливом поближе.

Как производят биодизельное топливо

По своей структуре биодизель представляет собой смесь метиловых или этиловых эфиров высших ненасыщенных и жирных кислот. В основном это метиловый эфир, образовавшийся в результате химической реакции — этерификации растительных масел или переэтерификации жиров (животных и кормовых).

Получение биодизеля стало альтернативой другим способам использования масла и жира в качестве моторного топлива. Ранее их напрямую заливали в бак, но из-за этого топливная система выходила из строя. Причин много: происходило неполное сгорание горючего, при смешивании со смазкой ухудшались смазочные свойства топлива, а из-за повышенной вязкости масла на форсунках, кольцах и поршнях появлялись отложения.

Поскольку биодизель получают из масла, возникает логичный вопрос, почему нельзя использовать в дизельном двигателе именно растительные масла. Такое действительно имело место во многих странах, но здесь не избежать ряд проблем. Масло сгорает не полностью, поэтому не может долго применяться в обычных двигателях с непосредственным впрыском.

Сырьем для биодизеля может выступать любое растительное масло или животный жир. Самым дешевым является рапсовое масло, поэтому его используют чаще всего. Кроме того, оно имеет максимальный выход биотоплива. Со 150 гектаров земли, засаженной рапсом, можно получить более 180 тонн масла, из которого получится 198 000 литров биодизеля. Рапс распространен в европейских странах. В США используют сою, в Бразилии — касторовое масло, в Канаде — канолу (разновидность рапса), в Индонезии — пальмовое масло.

Завод по производству биодизеля

Кроме рапсового применяются:

• пальмовое,
• арахисовое,
• хлопковое,
• касторовое,
• подсолнечное,
• кунжутное,
• горчичное,
• кукурузное масла.

В зависимости от сырья выделяют биотопливо трех поколений:

• 1-го поколения — из сельскохозяйственных культур;
• 2-го поколения — из жиросодержащих отходов;
• 3-го поколения — из липидов микроводорослей.

В основе технологии производства биодизеля лежит процесс переэтерификации. Она происходит с применением определенного катализатора. Им выступает один из алкоголятов щелочных металлов — метилат натрия. Растительное масло — это сочетание триглицеридов (эфиров), соединенных с молекулой глицерина с трехтомным спиртом C3H8O3. Именно глицерин обеспечивает маслу вязкость. Для получения биотоплива этот глицерин нужно удалить, заместив спиртом. Такой процесс и называется этерификацией.

Таким образом, биодизель получают следующим способом:

• В реакторных колоннах смешивают очищенное от механических примесей масло и щелочной катализатор (метиловый спирт). Соотношение метанола и масла варьируется в пределах от 1:4 до 1:20.
• Производят нагрев смеси до 50-60 °C.
• Дают смеси отстояться и охладиться, в результате чего она делится на 2 фракции: легкую — сложный эфир (биодизель) с высоким цетановым числом (56-85, у минерального дизтоплива всего 50-52) и хорошей воспламеняемостью, тяжелую — глицериновую фазу, выступающую побочным продуктом во многих сферах.
• Метиловый эфир направляют на промывку, где подвергают дополнительной очистке от продуктов омыления, иначе топливо засорит фильтр и образует нагар и смолы в камере сгорания.
• На последнем этапе выполняют сушку метиловых эфиров. Избавление от воды имеет важное значение, поскольку она создает условия для развития в биодизеле микроорганизмов.

В процессе отстаивания смеси в качестве тяжелой фракции образуется именно глицериновая фаза. До глицерина ее еще необходимо довести, отправив в блок отгонки метанола, иначе могут возникнуть проблемы с хранением и утилизацией продукта из-за его повышенной щелочности и высокого содержания метанола.

Производство биодизеля

Чем биодизель отличается от дизеля

Поскольку биодизель используется в качестве аналога дизельного топлива, их часто сравнивают по основным характеристикам и свойствам. Разница наблюдается в составе, свойствах, возможностях применения.

Характеристики и состав

Биодизель представляет собой многокомпонентное жидкое топливо, в основе которого смесь моноалкильных эфиров жирных кислот. В составе отсутствует нефть — это главное отличие. Но, несмотря на такой состав, биодизель можно смешивать с любой маркой дизтоплива. Причем полученное горючее может применяться во всех типах дизельных двигателях.

Немаловажно, что в продуктах сгорания биодизеля содержится:

• меньше серы — 0,005% против 0,2% для обычного дизеля;
• на 50% меньше сажи;
• на 8-10% меньше оксида углерода.

Фактически производство биодизеля регламентируется стандартом ГОСТ Р 53605–2009, соответствующем EN 14214:2003. Согласно этому документу, установлены следующие характеристики биодизеля:

• Массовая доля эфиров — 96,5%.
• Плотность при 15 °C — 860-900 кг/м 3 .
• Температура вспышки в закрытом тигле — 120 °C.
• Содержание серы — не более 10 мг/кг.
• Кинематическая вязкость —3,5-5 мм 2 /с.
• Цетановое число — 51.
• Общее содержание глицерина — 0,25%.

Плюсы и минусы

Биодизель как топливо имеет очень высокий уровень экологичности. Его применение в качестве горючего позволяет полностью устранить серные диоксиды и уменьшить количество двуокиси углерода в выхлопах на 80%, а также избавиться от их характерного запаха. К другим плюсам относятся:

• возможность применения в дизеле без присадок, стимулирующих воспламенение;
• предотвращение образования нагара;
• сгорание практически без токсичных отходов;
• отсутствие неприятного запаха;
• простота организации производства (можно развернуть его на базе небольшого фермерского хозяйства);
• почти полная безотходность (жмых, получаемый в процессе производства масла, используется в качестве корма для скота).

Биологическая безвредность

Биодизель биологически безопасен: безвреден для человека и окружающей среды, в случае утечки в течение 3 недель подвергается почти полному (99%) распаду без какого-либо ущерба. Это позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на биодизельное топливо. При попадании в воду продукт не причиняет вреда растениям и животным.

Как выглядит биодизель

Возобновляемость сырья

К преимуществам биодизеля относятся доступность и дешевизна сырья. В производстве можно использовать отходы любого сельского хозяйства. В ряде стран на завод поступает отработанное растительное масло из ресторанов, где оно применялось для приготовления разных блюд.

Производство биодизеля из растительного сырья позволило получить возобновляемый источник топлива. Причем ресурсы для изготовления быстро восстанавливаются. В то же время запасы нефти практически невосстановимы. Использование такого возобновляемого сырья особенно актуально для коллективных хозяйств, занимающихся переработкой масла. Из своих же отходов они могут производить качественное топливо, которое позволит им быть полностью автономными.

Хорошие смазочные свойства

Если минеральное дизтопливо после очищения от сернистых соединений теряет свои смазочные свойства, то биодизель выступает хорошей смазкой, даже несмотря на меньшее содержание серы, чем в дизельном топливе. Это обусловлено тем, что в составе присутствует кислород. К примеру, один грузовик из Германии даже был внесен в Книгу рекордов Гиннеса, поскольку проехал со своим оригинальным двигателем на биодизеле более 1,25 млн км.

При работе на биодизельном топливе в ДВС одновременно производится смазка подвижных частей. За счет этого срок службы самого двигателя и топливного насоса в среднем увеличивается на 60%.

Высокая пожарная безопасность

Ввиду высокой температуры воспламенения биодизель обеспечивает повышенную пожарную безопасность. Возгорание возможно только при высокой температуре. Биодизель же воспламеняется при значениях более 150 °C, поэтому его считают относительно безопасным веществом.

Недостатки биодизеля

При всех своих плюсах биодизель имеет минусы. Главным недостатком считают непродолжительный срок хранения. Он составляет всего 3 месяца. Еще к минусам биодизеля относится возможное агрессивное влияние на резиновые детали двигателя. Это связано с тем, что топливо проявляет свойства растворителя. Из других недостатков биодизеля можно отметить:

• недостаточную эффективность при низкой температуре;
• появление осадка при отрицательной температуре (образуются кристаллы воска, загрязняющие детали);
• агрессивность по отношению к лакокрасочному покрытию кузова (нельзя допускать, чтобы биодизельное топливо попадало на его поверхность).

Виды биодизельного топлива

В первую очередь биодизель классифицируется на виды в зависимости от сырья. Растительное масло сегодня уже не единственный вариант для получения биотоплива. Сегодня разрабатываются новые технологии производства, в том числе обработка растительного сырья генно-модифицированными микроорганизмами. Ввиду ограниченности ресурсов растительных масел, получаемых из сельскохозяйственных культур, в мире проводят исследования по использованию вновь культивированных специальных видов водорослей.

В последние пару лет производители биодизеля обращают много внимание на клещевину — растение семейства малочайных. Все потому, что методом холодного прессования из него можно получить касторовое масло, характеризующееся одним из самых высоких цетановых чисел.

Биодизель производится из водорослей

Сферы применения биодизеля

Как топливо биодизель может применяться двумя способами: как самостоятельное горючее или в комбинации с обычным дизтопливом. В холодное время года рекомендуется комбинировать 20% биодизельного и 80% дизельного топлива. В результате их смешения образуется дизтопливо марки B20 (число указывает на процентное содержание биодизеля).

Можно ли заменить дизельное топливо на биодизель

Использование биодизеля вместо дизельного топлива на постоянной основе вполне допустимо. Но нужно учитывать, что 100% биотопливо — это как летняя марка дизтоплива. Оно замерзает при температуре -5 °C. Поэтому зимой чаще всего биодизель просто добавляют в дизельное топливо. Летом же можно ездить на чистом биотопливе. Также допускается смешивать биодизель с минеральным, причем в любых пропорциях.

Биодизель в России

Если рассматривать распространенность биодизеля в России, то нужно отметить, что пока нет единой государственной программы развития этого направления. Существует законопроект Министерства сельского хозяйства, по которому в стране создают условия для активного производства биодизеля. По условиям проекта ежегодно должны выпускаться до 5,5 млн тонн рапсового масла, из которых на получение биотоплива будет выделяться 2,5 млн тонн.

Также постепенно начинают появляться региональные программы, например, Ассоциация производителей рапсового масла в Липецкой области и Алтайская краевая целевая программа «Рапс — биодизель». Строительство заводов биодизеля планируется в Волгоградской, Орловской, Ростовской, Новгородской, Омской областях, а также в Краснодарском крае и Татарстане.

Производство биодизеля в России постепенно становится одним из самых перспективных и выгодных направлений для малого бизнеса. Все потому, что производственный цикл практически безотходный, а сырье для изготовления можно выращивать на используемых землях. Проблемой пока остается вопрос с акцизом на биоэтанол, который составляет 59 руб. за 1 л. Из-за этого инвестиции в производство биодизеля пока что лишены особого смысла, хотя рентабельность такого бизнеса высока, ведь спрос на подобное топливо возрастает день ото дня.

Биотопливо для авто. Топливо XXI века?

До сих пор не утихают споры между сторонниками «зеленых», считающих биотопливо топливом будущего и учеными, имеющими более пессимистический взгляд на использование этого продукта в народном хозяйстве. Однако ряд проектов по использованию биотоплива как в энергетической, так и автомобильной отрасли, внесли свои коррективы в этом противостоянии и доказали эффективность его применения.

Биоэтанол – самое распространенное биотопливо для авто

Данный продукт представляет собой один из видов жидкого биологического топлива. По сути, данное биотопливо — это спирт, изготавливаемый из сельскохозяйственной продукции, например, из кукурузы или сахарного тростника. Эти виды растений содержат в себе крахмал и сахар, что и позволяет получить по специальной технологии топливный этанол, содержащий в своем составе метанол и сивушные масла. Данный спирт не пригоден для питья и может быть использован только в технических целях.

Основная часть производства биоэтанола в мире приходится на Бразилию, также крупными поставщиками являются страны Северной и Южной Америки. В соответствии с государственными программами таких стран, как США и Канада, по увеличению объемов производства биоэтанола, в ближайшее время ожидается их лидерство на биотопливном рынке.

Европейский союз также стремится к росту потребления возобновляемого топлива, и закон регламентирует его долю в общем объеме автомобильного топлива в размере до 6%. А в Германии, Франции, Италии и Испании ведутся работы по увеличению производительности предприятий по производству биоэтанола.

На африканском рынке превалирует ЮАР. Такие страны, как Индия и Китай целенаправленно стремятся увеличить долю такого топлива до 5%.

Биотопливо на практике

Заливать этанол в чистом виде в баки автомобилей категорически нельзя, так как он является сильнейшим растворителем и окислителем. Использование чистого биоэтанола требует переделки автомобиля с установкой деталей на двигатель из нержавеющего металла или пластика.

В настоящее время в мире уже разработаны около 40 моделей автомобилей, так называемых Flexible-Fuel Vehicle (FFV), с совмещенной конструкцией заправки, в баки которых можно заливать бензин и этанол в любом соотношении.

Так, в США, на дорогах курсирует более 6 миллионов грузовых и легковых автомобилей, для которых на заправках реализуется специальная смесь Е85, состоящая из 85% биоэтанола и 15% бензина. Присутствие бензина в составе смеси необходимо только для того, чтобы двигатель хорошо заводился в холодное время года.

Швеция в продвижении биотоплива в своей стране, пошла еще дальше, так, смесь этанола с бензином должна быть в обязательном порядке на крупных автозаправках, а авто, работающие на этом виде топлива, имеют беспрепятственный бесплатный проезд в центр Стокгольма, при этом их владельцы освобождаются от оплаты за стоянку и платят сниженный автоналог.

На Западе используют смесь Е10, состоящую из 10% биоэтанола и 90% бензина в обычных двигателях, а в Бразилии – 20%, так как считается, что такая добавка не способна повредить двигатель и топливную систему автомобиля.

В настоящее время даже самолеты, выпускаемые бразильской компанией Embraer, летают именно на смеси самолетного топлива со спиртом. Чистый бензин продавать в стране для заправки авто запрещено.

Согласно статистическим данным, даже незначительная добавка биоспирта в бензин, эффективно влияет на его сгорание, повышает его октановое число, что существенно снижает токсичность выбросов в атмосферу, также уменьшает риск воспламенения топлива при повреждении топливной системы автомобилей.

Биобутанол

Бутиловый спирт, как правило, получают из сахарного тростника и сахарной свеклы, маниоки и пшеницы, а также из целлюлозы – отходов деревообрабатывающей промышленности, щепок и опилок. Этот биотопливо имеет высокую энергетическую ценность, на 95-98% выше, чем у бензина и может использоваться как самостоятельный источник энергии, так и в смеси с бензином. Его можно добавлять и к бензину, уже смешанному с этанолом.

Преимущества биобутанола заключается в том, что он легко смешивается с бензином, причем его можно добавлять в более высоких объемах при эксплуатации авто, имеющих стандартный двигатель.

Биодизель

Для производства используются в основном, жирные масла, иногда – эфирные. Масла вырабатывают из таких культур, как рапс и соя. Считается, что наиболее перспективное направление производства биодизеля – это использование водорослей.

Биологический дизель может применяться как 100% источник тепла, так в смеси с дизельным топливом – полученным в нефтехимической промышленности. В любом случае такое биотопливо не наносит вреда окружающей среде, так как он безвреден. Обычно топливная смесь состоит из 80% солярки и 20% биодизеля. Недостатком является увеличение расхода солярки при снижении мощности двигателя, низкий срок хранения и агрессивное влияние топлива на резиновые детали, а также отложение воска при работе автосредства при низких температурах.

Биогаз

Данный продукт еще называют «канализационным» газом, так как его вырабатывают из отходов сельскохозяйственной деятельности, пищевых производств, из мусора. По существу — это тот же пригодный газ метан, очищенный от углекислого газа и полученный искусственным способом.
В выхлопных газах автомобиля, работающего на этом виде топлива, практически нет вредных веществ, газ обладает высокими антидетонационными показателями. Но по сравнению с вышеприведенными аналогами биотоплива, данный газ имеет низкую теплоотдачу, при этом требуются тяжелые баллоны для его использования и хранения. Наиболее приемлемый вид транспорта – грузовой или пассажирский.

Видео-ролик о том, как делают биодизель :

Похожие публикации:

• Оборудование для производства пеллет
• Биоэлектростанция и биогазовая установка
• Топливные пеллеты из отходов — энергоноситель будущего
• Принцип работы и чертежи горелки для биокамина

Виктор 8.11.2020 14:34

Довольно интересный блог «Альтернативная энергия». Актуальный по тематике, структурированный текст привлекает новизной информации и расширяет кругозор читателей.
Большое спасибо владельцу блога за столь щедрый интеллектуальный подарок.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник https://auto.24tv.ua/ru/biojetanol_mozhno_li_zalivat_v_obychnuju_mashinu_bez_flex_fuel_n18951

Источник https://www.trader-oil.ru/informatsiya/dizelnoe-toplivo-info/biodizel-proizvodstvo-ispolzov/

Источник https://altenergiya.ru/bio/biotoplivo-toplivo-xxi-veka.html