Что такое биоэтанол и чем он отличается от обычного бензина

Спирт вместо бензина

Когда речь заходит о возобновляемых источниках энергии для автомобилей, чаще всего упоминается электричество и водород. Но на сегодня неплохие перспективы имеет и биотопливо. Владимир ШЛЯХОВОЙ разбирался с самым популярным его видом — биоэтанолом.

Биоэтанол — это обычный этиловый спирт, полу­ченный путем сбра­живания сахаросодержащих веществ растительного происхождения. В настоящее время для этого используются чаще всего сахарный тростник, кукуруза, пшеница и древесные опилки. По сравнению с бензином этиловый спирт имеет более высокое октановое число (99 по моторному и 105 по исследовательскому методу), меньшую температуру сгорания и более чистый выхлоп, поскольку в нем не содержится сера. К тому же спирт сгорает без образования золы. Поэтому при использовании спиртсодержащих бензинов на свечах образуется меньше отложений, а двигатель меньше греется.

В то же время этанол имеет в 1,7 раза меньшую теплотворную способность, чем бензин (26 МДж/кг против 44 МДж/кг), а поэтому расход спиртобензиновой смеси будет большим, хотя при малом содержании этанола это практически незаметно.
Спирт не растворяется в бензине и достаточно коррозионно-активен, поэтому при приготовлении спиртобензиновых смесей используются специальные эмульгаторы, стабилизаторы и ингибиторы коррозии, благодаря чему смесь не расслаивается и не разрушает элементы топливной системы.

По большому счету бензиновый двигатель может работать и на чистом спирте, но для этого необходимо перепрошить программу работы двигателя, установить устройство для стабилизации его запуска и заменить подверженные коррозии материалы топливной системы более стойкими. Кроме того, если принято решение полностью перей­ти на спирт, желательно повысить степень сжатия двигателя до 12–14, чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива и повысить КПД его использования.

В то же время низкое давление насыщенных паров и высокая удельная теплота испарения этанола (905 кДж/кг) делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей на чистом спирте уже при температуре ниже +10°С. Для сравнения: для воды этот показатель составляет 2260 кДж/кг, для бензина 230–310 кДж/кг. Поэтому обычно этанол используют не в чистом виде, а смешивают с бензином в той или иной пропорции.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Обнародован очередной проект закона об обязательном техосмотре

Бразилия впереди планеты всей

Этиловый спирт — горючее давно и хорошо известное. Он использовался в качестве моторного топлива с самого начала автомобильной эры. Еще в 1896 году Форд построил автомобиль, работающий на этаноле, а хорошо известный Ford-Т стал первым в истории массовым автомобилем, который мог работать как на бензине, так и на этаноле и их смеси.

Сейчас в разных странах выпускаются бензины (а вернее, жидкое моторное топливо) с различным содержанием спирта — от 5 до 100%, что зашифровано в их маркировке. Так, Е5 означает, что спирта в смеси находится 5%, Е20 — 20% и т.д. Единственное исключение — Е100, который на самом деле содер­жит 96% спирта, поскольку более высокую концентрацию получить перегонкой невозможно. Впрочем, чаще всего спиртсодержащие бензины содержат либо до 25% этанола, либо 70–85%. В первом случае такие топлива могут использоваться обычными неадаптированными автомобилями, а во втором — переобо­рудо­ван­ными для работе на спирте, либо «двухтопливными» (FlexFuel), которые могут работать как на чистом бензине, так и на чистом спирте, и на их смеси в любой пропорции. В разных странах такие автомобили называются по-разному, но в их названии обязательно присутствует слово Flex — «гибкий».

Автомобили, специально адаптированные для топлива Flex Fuel, могут работать как на чистом бензине, так и на спирте и на их смеси в любой пропорции. Но для обычных автомобилей бензин Е85 — настоящий яд.

В таких автомобилях концентрация спирта в топливе определяется автоматически, и «электронные мозги» проводят соответствующую подстройку топливной аппаратуры. При этом Е85 считается летним, а Е70 и Е75 — зимним топливом, которое благодаря повышенному содержанию бензина легче воспламеняется при отрицательных температурах.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Группа Stellantis в Украине обещает множество новинок в 2021 году

Мировым лидером в производстве и использовании биоэтанола в качестве моторного топлива стала Бразилия, где на этаноле и спиртсодержащем бензине ездит 80% машин (оставшиеся работают на дизтопливе). И с оглядкой на это многие другие страны также пытаются пойти подобным путем.

В Бразилии биоэтанол прижился во многом благодаря законодательно утвержденному правилу «80/20»: все бензины без исключения должны содержать не менее 20% спирта.

Но Бразилия — страна особая. Здесь программа по переводу автотранспорта на спирт, принятая после энергетического кризиса начала 70-х годов, преследовала сразу две цели: не только уменьшить зависимость от импорта нефти, но и трудоустроить значительное число безработных. Причем последняя задача играла приоритетную роль, поскольку позволила обеспечить работой на выращивании, уборке и переработке сахарного тростника миллионы челов­ек. В результате в Бразилии, где условия для выращивания сахарного тростника просто идеальны, с одного гектара ежегодно получают 7500 л этанола, что является рекордным показателем. Например, в США, где спирт получают из кукурузы, 1 га дает только 3800 л биоэтанола.

Энергетический баланс

Впрочем, в производстве биоэтанола есть еще один очень важный показатель – энергетический баланс, который обозначает соотношение между количеством энергии, запасенным в полученном топливе и количеством энергии, затраченным на его изготовление.

Например, согласно ряду исследований, проведенных в США, этанол, производимый из кукурузы, имеет отрицательный энергетический баланс. То есть на полный цикл его производства (с учетом обработки почвы, посева и уборки урожая, а также его последующей переработки) необходимо потратить больше энергии, чем содержится в полученном этаноле. Хотя согласно официальному отчету Департамента сельского хозяйства США, кукурузный этанол имеет топливный баланс 1,24. Таким образом, этанол, произведенный из кукурузы, содержит всего на 24% энергии больше, чем тратится при его производстве. То есть из пяти гектаров кукурузы четыре расходуются впустую — непосредственно на процесс производства, и только 20% идут на получение товарного спирта.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Nissan Leaf будет продаваться в Украине официально
Кукуруза — североамериканское сырье для биотоплива. Кроме того, используются маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень и другие культуры.

Кстати, Бразилия и здесь является мировым лидером, поскольку багасса (жом) сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях, что позволяет увеличить энергетический баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8. Энергетический баланс этанола, производимого из целлюлозы, может достигать 2. В данном случае речь идет об использовании в качестве сырья древесных опилок, соломы и других отходов растительного происхождения, которых в Украине ежегодно образуется несколько десятков миллионов тонн. Что же касается сахарной свеклы, то в связи с дороговизной ее выращивания производимый из нее этанол имеет отрицательный энергетический баланс. В то же время переработка в топливо зерновых культур непременно приведет к росту цен на все продукты питания.

Справедливости ради стоит отметить, что энергетический баланс бензина и дизтоплива составляет около 1, так как для их производства требуется большое количество энергии: для разведки нефти, ее добычи, транспортировки (постройка танкеров и трубопроводов), переработки, доставки бензина и т.п.

В настоящее время стоимость этанола гораздо выше себестоимости бензина. Но почему же тогда спиртсодержащий бензин стоит дешевле обычного? Во-первых, как уже упоминалось, его энергетическая ценность ниже, чем у чистого бензина, по­этому, предлагая меньший пробег на том же количестве топлива, нельзя просить больше. А во-вторых, бензин в отличие от спирта облагается огромным акцизом, из-за чего его продают намного дороже реальной стоимости. По­этому в результате выходит, что более дорогой спирт обходится автомобилистам дешевле.

Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы ничего не пропустить.