Электромобили. Интерес к электромобилю, работающему на электричестве от аккумуляторных батарей, вызван прежде всего развитием технологий хранения энергии, которые позволили увеличить срок работы батарей между подзарядками и сократить время самой подзарядки, увеличить срок жизни аккумуляторов и снизить их стоимость. Пока источником энергии в электромобиле служат в основном свинцово-кислотные батареи как наименее дорогие. Стандартный комплект свинцово-кислотных аккумуляторов для электромобиля средней массы стоит около 3000 долл. и дает возможность пробега 150 км без подзарядки. Существуют и более продвинутые технологии хранения энергии, позволяющие увеличить срок работы батарей, но они пока слишком дороги. В целом, как и прежде, цена электромобилей значительно превышает цену бензинового аналога. В России работы по созданию современных электромобилей практически не ведутся.
Автомобили на топливных элементах. Топливные элементы — это устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства за счет процесса, обратного электролизу. В качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый водород, либо метанол. В этом направлении работают достаточно много зарубежных автомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилей на топливных элементах к стоимости бензиновых, то это станет реальной альтернативой традиционным видам нефтяного топлива в странах, импортирующих нефть. В настоящее время стоимость зарубежного экспериментального легкового автомобиля с топливными элементами составляет от 100 тыс. до 1 млн. долл. Для России, обладающей значительными запасами первичных энергоносителей и характеризующейся низким уровнем благосостояния основной части населения, в ближайшие 30 лет это направление в автомобилестроении является не актуальными.
Этанол, (спирт питьевой), обладая высоким октановым числом и энергетической ценностью, является высококачественным моторным топливом. Например, Бразилия ежедневно с 70-х по 90-е гг. прошлого столетия замещала этанолом до 250 000 баррелей импортируемой нефти. В 90-х гг. в Бразилии чистый этанол в качестве моторного топлива использовали более 7 млн. автомашин, еще 9 млн. машин — его смесь с бензином. В этой стране создана заправочная сеть из 25 тыс. этаноловых заправок. Однако в последние годы наметился спад в использовании этанола как моторного топлива.
3 Пaнцxaвa Е.С. Кошкин Н.Л., Пожарнов В.А. Биомасса — реальный источник коммерческих топлив и энергии // Теплоэнергетика, № 2, 2001. С. 24-25.
США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. В 1994 г. производилось 5.3 млрд. л этанола, а также строились новые предприятия для производства 900 млн. л в год. Этанол используется в 21 штате, этанолбензиновая смесь составляет 10% топливного рынка США3.
Стоимость этанола в среднем гораздо выше себестоимости бензина. Всплеск интереса к использованию этанола в качестве моторного топлива за рубежом обусловлен налоговыми льготами. Так, в США действующие до 2007 г. льготы компенсируют продавцам убыток в том случае, если они продают этанол по цене бензина. Цель проведения такой политики в США и Западной Европе — снизить зависимость автотранспорта от импорта нефти. Для России, которая ежегодно вынуждена импортировать зерновые культуры, идея использования автомобиля на этаноле не актуальна и маловероятна,
Биодизельное топливо. В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к производимому из рапса. В Австрии биодизельное топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива при уаличии производственных мощностей BO 30 тыс. т/год. Во Франции эти мощногсти составляют 20 тыс. т/год; в Италии — 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. В России, как и в случае с этанолом, практически отсутствует сырьевая база для производства биодизельного топлива, что дает основания скептически оценивать возможность его широкого использования в автомобильном транспорте РФ.
Шахтный метан. В последнее время к числу альтернативных видов автомобильного топлива стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород. К такому подходу есть серьезные основания. В настоящее время в мире уже достаточно много автомобилей используют шахтный метан как моторное топливо. К 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей.В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в угольных регионах страны.
Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до 98%. Как моторное топливо наибольший интерес представляет газ, извлекаемый из угольных пластов вне зон влияния горных работ. Сущность такого промысла заключается в извлечении газа через скважины, пробуренные с поверхности, с применением методов стимулирования газоотдачи. Шахтный газ имеет в своем составе 95- 98% метана, 3-5% азота и 1-3% диоксида углерода. Например, в США за 10 лет (с 1988 по 2000 г.) добыча угольного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд. м3 до 40 млрд. м3, в будущем эти показатели планируется удвоить. Прогнозируется, что газовая добыча метана в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 млрд. м3.
Общие ресурсы метана в угольных пластах России составляют, по различным источникам, 48-65 трлн. м3 (с учетом восточных и северо-восточных бассейнов). Сегодня газообильность выработок составляет около 40 м3 метана на 1 т добываемого угля. Прогнозируемые ресурсы метана в угольных пластах только в Кузбассе до глубины 1.8 км составляют 14% мировых ресурсов метана в угольных пластах и около 6% прогнозных ресурсов традиционного природного газа в России. В связи с этим шахтный метан уже в настоящее время может рассматриваться как наиболее перспективный источник альтернативного моторного топлива для угольных регионов России.
4 Кириллов Н.Г. Сжиженный биометан — перспективное моторное топливо //Тракторы и сельскохозяйственные машины, № 12, 2001. С. 10-13.
Биогаз представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Он относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для производства моторных топлив из местного сырья достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов. Особенно это актуально для России, две трети территории которой расположено в зоне умеренного холодного климата, а финансово-экономическое состояние оставляет желать лучшего. Но тем не менее, из всех видов моторного топлива, получаемого из местного сырья, только биогаз, с точки зрения промышленного производства и применения в двигателях транспортных средств, представляет серьезный практический интерес для России4.
Природный газ. В настоящее время в мире насчитывается более миллиона транспортных средств, которые используют природный газ как моторное топливо. Анализ результатов исследований токсичности газобаллонных автомобилей, проведенных за рубежом, показывает, что при замене бензина на природный газ выброс токсических составляющих (г/км) в окружающую среду снижается, в среднем, по оксиду углерода в 8 раз, углеводородам — в 3 раза, окислам азота — в 2 раза, ПАУ — в 10 раз, дымности — в 9 раз.
| Таблица 1Экономические показатели альтернативных видов моторного топлива | ||
| Вид топлива | Затраты на производство, % | Стоимость единицы пробега автомобиля,% |
| Бензин из нефти | 100 | 100 |
| СПГ | 50-60 | 70-75 |
| КПГ | 70-80 | 75-85 |
| СУГ | 60-70 | 80-90 |
| Электроэнергия | 65 | 90-130 |
| Метанол | 110 | 120 |
| Этанол | 120 | 170 |
| Синтетическийбензин | 160 | 120 |
Уникальные физико-химические свойства природного газа (ПГ), значительные естественные запасы, развитая сеть его доставки от месторождений во многие регионы страны по магистральным газопроводам и экологические преимущества в сравнении с традиционными видами топлива позволяют рассматривать ПГ как наиболее перспективное и универсальное моторное топливо России в XXI в.
Использование природного газа как моторного топлива — интенсивно развивающееся направление, которое уже в ближайшее время превратится в самостоятельную высокорентабельную подотрасль газовой промышленности. Имеются все предпосылки к тому, чтобы через 7- 10 лет годовые объемы использования ПГ на автотранспорте достигли 5-6 млрд. м3, а в более отдаленной перспективе — 20- 25 млрд.м3.
Планируемый в России перевод общественного и части индивидуального транспорта на альтернативные виды топлива требует выполнения исследований по оценке как их потребительских свойств, так и себестоимости производства. Согласно Постановлению Правительства России от 15 января 1993 г. № 31, даже в условиях свободного рынка стоимость 1 м3 природного газа для транспортных средств не будет превышать 50% стоимости 1 л бензина А-76, эквивалентного ему по энергосодержанию.
С учетом существующих в России цен на энергоносители, в табл. 1 представлены расчетные экономические показатели альтернативных моторных топлив, которые могут быть использованы автотранспортом РФ.
Учитывая, что в России практически отсутствуют данные по эксплуатации отечественных автомобилей на СПГ и электромобилей, для оценки потребительских свойств взят опыт, накопленный за рубежом. В целом он будет соответствовать отечественным разработкам.