Биотопливо - за и против.

[Цоккер]

Принять в 404 миллионов 50 мигрантов из Африки, кормить их соей, а из продуктов жизнедеятельности гнать топливо для "мерсов" немецких бюргеров...

Молчите, молчите же!!!
Если об этой идее узнает Державна Рада в 404 - они вполне могут реализовать её И тогда то, что происходит в 404 сейчас - покажется цветочками...

[Алексей]

Страну 404 при покупке угля это не остановило.

Страна 404 и сама не побоялась кинуть тех же китайцев с закупками зерна: деньги взяла, а зерна не поставила.

И не только китайцев.

[Алексей]

Тут в "фэйсбуке" новость видел-укропский "ученый" изобрел 10гр атомную бомбу, мощностью 1000 Хиросим.

[Цоккер]

А-бомба - это, конечно, нефиговый источник энергии, но к биотопливу отношения не имеет. И страну 404 предлагаю оставить в покое, политика нам здесь ни к чему.

[Александр Ершов]

А-бомба - это, конечно, нефиговый источник энергии, но к биотопливу отношения не имеет. И страну 404 предлагаю оставить в покое, политика нам здесь ни к чему.

Сергей, в целом согласен.
Но, увы, сейчас ни один экономический вопрос невозможно рассматривать в отрыве от политики. Оно и раньше переплеталось, но сейчас особенно заметно.
По поводу 404. А чем эта площадка хуже, как полигон для самых безумных экспериментов (как видим, в реале из нее именно полигон, заодно с плацдармом, как раз и сделали), чем африканские страны?
Вот использовать эпитеты к населению Украины лучше с осторожностью. Не все же там полные отморозки и идиоты. Тут поддерживаю.

[Цоккер]

По поводу 404. А чем эта площадка хуже, как полигон для самых безумных экспериментов (как видим, в реале из нее именно полигон, заодно с плацдармом, как раз и сделали), чем африканские страны?

Согласен, но о технических или технико-экономических экспериментах оттуда пока не слышно. Там в основном политические в ходу.

[Алексей]

За выражения свои -извиняюсь!

[Александр Ершов]

Согласен, но о технических или технико-экономических экспериментах оттуда пока не слышно. Там в основном политические в ходу.

Увы и ах. Есть такое, и очень опасное. Пропихивание атомного горючего от "Вестингауза" вышло на финальную стадию, судя по сообщениям СМИ.
Множество других сообщений, да, чисто политиканский треп, вроде заявлений о снабжении юга ЕС реверсным газом из центральных восточных "новых" стран ЕС.
А вот игры с атомом уже очень серьезно. Политики там выше крыши, не отнять, но самая что ни на есть техника и экономика. Да еще топливная.

[Цоккер]

Мы уже обсудили "внешние" аспекты применения водородного топлива - его производство, транспортировку и хранение, но не заглянули "внутрь" двигателя - в камеру сгорания. Сейчас попробуем восполнить этот пробел, и опять будем сравнивать водород с "классическим" топливом - бензином. При этом не будем углубляться в коэффициенты динамического наполнения, фазы ГРМ и прочее, сделаем только грубое сравнение на уровне курса физики средней школы (советской ). Итак, камеру сгорания объёмом 1 литр (для круглого счёта) наполняем стехиометрической смесью воздух+бензин или воздух+водород при атмосферном давлении, смесь поджигаем (с соблюдением требований пожарной и антитеррористической безопасности то есть сугубо виртуально ) и считаем, сколько выделилось тепловой энергии.

Кому интересна сугубая математика =>

Стехиометрическое соотношение бензовоздушной смеси 1:14,7, т.е. 14,7 г воздуха на 1 г бензина. При температуре 0оС 14,7 г воздуха займут 11,4 л, 1 г бензина - 1,41 мл. Соответственно, в камеру сгорания объёмом 1 литр при формировании стехиометрической смеси войдёт 1/11,40141 = 0,0877 г бензина (или 87,7 миллиграмма), при сгорании которых выделится 4150 Дж энергии (теплота сгорания бензина 47300 кДж/кг).

Стехиометрическое соотношение водород-воздушной смеси 1:2,38, т.е. 2,38 г воздуха на 1 г водорода. При температуре 0оС 2,38 г воздуха займут 1,84 л, 1 г водорода - 11,2 л. Соответственно, в камеру сгорания объёмом 1 литр при формировании стехиометрической смеси войдёт 1/13,04 = 0,077 г водорода, при сгорании которых выделится 10900 Дж энергии (теплота сгорания водорода 141800 кДж/кг).

Как мы видим, разница получилась чуть больше чем в 2,5 раза в пользу водорода. И теперь самый главный вопрос - какие выводы из этого можно сделать?

Вывод первый: непосредственно в процессе сгорания водород существенно выгоднее бензина. И если его удастся плотно "упаковать", чтобы автомобиль/самолёт имел приемлемую массу и дальность пробега до следующей заправки - нефтяное топливо получит очень серьёзного конкурента.

Вывод второй: под водородное топливо надо проектировать специальный двигатель с высокой степенью сжатия и эффективной системой охлаждения. Если "кормить" водородом обычный бензиновый ДВС - бОльшая часть энергетического выигрыша от использования водорода вылетит в трубу, в самом прямом смысле. Труба, кстати, может при этом расплавиться

[Цоккер]

Итак, водород в качестве топлива рассмотрели и пришли к выводу, что он выгоден энергетически (в самом двигателе), но очень неудобен и дорог в производстве и хранении. Поэтому возник вопрос: а нет ли более удобного кандидата на роль "борца с бензином"? Не подойдёт ли на эту роль, например, газ метан?

В ситуации выбора между биотопливом и минеральным топливом метан занимает промежуточное положение. Его можно выкачивать из земли, подобно нефти (метан составляет до 99% в составе природного газа), но можно и собирать при разложении органических отходов, включая навоз и бытовой мусор (особенно если напустить туда специально обученных бактерий). Природный газ широко применяется в промышленности, энергетике и коммунальном хозяйстве - а значит, бОльшая часть инфраструктуры, необходимой для его использования в качестве моторного топлива, уже существует.

Если к уже проведённому сравнению бензина и водорода (см. предыдущий пост) добавить метан, то цифры получатся следующие:
- один литр стехиометрической смеси воздух-бензин даст нам 4150 Дж;
- один литр смеси воздух-метан - 6260 Дж;
- один литр смеси воздух-водород - 10900 Дж.
Получается, что с точки зрения теплоты сгорания метан заметно "слабее" водорода, но в 1,5 раза превосходит бензин. Такое повышение тепловыделения ещё не сильно "напрягает" систему выпуска и систему охлаждения ДВС, что позволяет спокойно использовать метан в обычных автомобилях (разве что максимальные обороты нужно ограничивать), тогда как с водородом это уже затруднительно.
В то же время плотность метана существенно больше плотности водорода. Энергетический эквивалент одного литра бензина в виде водорода занимает 2,63 м3, а в виде метана в 3 раза меньше - 0,844 м3. А если мы хотим хранить его в жидком виде, то вместо -260оС, необходимых для водорода, нам будет достаточно всего лишь -170оС.
Не забываем также про "общие" плюсы газового моторного топлива - более чистый выхлоп и увеличение ресурса моторного масла и каталитического нейтрализатора.

Разумеется, эта разница не осталась незамеченной. И если водородные автомобили до сих пор существуют только в виде опытных образцов, то транспорт на метане (CNG, Compressed Natural Gas) уже довольно распространён. Многие наверняка видели городские автобусы с "пакетом" баллонов на крыше. Например, вот фото из Владимира:

На мой взгляд, это одна из наиболее удачных сфер применения для CNG-топлива:
- в "гонках со светофоров" автобусы не участвуют, поэтому снижение динамики из-за массы баллонов для них некритично;
- по тем же причинам водители автобусов не раскручивают моторы "до отсечки", что для бензинового двигателя на газу могло бы вызвать серьёзные повреждения;
- от газовой заправки городской автобус далеко не уезжает, поэтому ограниченный запас хода не очень критичен;
- обслуживанием и заправкой занимаются профессионалы, что повышает безопасность.

В качестве вывода: является ли метан полноценным заменителем бензина? Нет, не является (по крайней мере, на сегодняшний день). Каждому овощу - своё время, а каждому топливу - своя сфера применения. Есть сферы, в которых метан превосходит бензин и дизтопливо - и он в этих сферах успешно применяется.

P.S. На всякий случай, во избежание непонимания: всё, что сказано выше о газовом топливе, относится к сжатому газу (CNG), а не к сжиженному (LPG).