Использование синтетических видов топлива для двигателей внутреннего сгорания

Альтернативные источники энергии и автотранспорт на электротяге – тренды, затмившие в последнее время все остальные мнения своим напором. Но так ли это на самом деле? Разного рода авторитетные специалисты анализируют, вычисляют, просчитывают, разрабатывают стратегии и… публикуют доклады. Иногда идущие вразрез с модными течениями и всеобщей волной странной эйфории относительно скорого электрического и беспилотного завтра.

В этом материале мы собрали несколько точек зрения, идущих вразрез с типовыми прогнозами, переполнившими СМИ. Речь пойдёт о том, что приводит автомобиль в движение. Выходит, что перспективы привычных нам в автомобилях двигателей внутреннего сгорания ещё далеко не исчерпаны.

У ДВС есть будущее. Выводы компании Bosch

Компания Bosch поддерживает цели по защите климата и работает над технологиями для силовых установок легковых автомобилей и коммерческого транспорта, которые будут обеспечивать наименьшее влияние на окружающую среду и климат. Однако, по мнению Bosch, единственно верного технического решения в данном вопросе не существует. Слишком разнообразны региональные законодательные условия и индивидуальные запросы конечных пользователей. Снижение выбросов СО₂ предполагает всеобъемлющий анализ, при котором во внимание принимаются процессы производства автомобилей и энергоносителей.

По мнению Bosch, центральным элементом автомобиля будущего является электрифицированный привод, включающий различные гибридные и полностью электрические варианты для легковых и грузовых автомобилей. Для тяжёлых грузовых автомобилей подойдут топливные ячейки и ДВС, работающий на водороде – ещё одно многообещающее направление в разработках.

Однако и современный ДВС (с элементами электрификации и без) является частью решения. Он останется основным силовым агрегатом. По прогнозам к 2030 году, 2 из 3 новых автомобилей всё еще будут оснащены классическим ДВС. Новые серийные модели и находящиеся в разработке автомобили показывают, что выбросы оксидов азота и сажи можно значительно снизить. Цель разработки новых ДВС сформулирована четко: автомобили должны соответствовать не только актуальным предельным значениям выбросов вредных веществ, но и в будущем не оказывать никакого влияния на качество воздуха в городах. Потребление топлива, а вместе с ним и выбросы СО₂ должны снижаться. Если использовать передовые синтетические виды топлива, можно даже достичь практически нулевых выбросов СО₂.

Дизель: на пути к наименьшему выбросу оксидов азота

При дискуссии о качестве воздуха в городах в фокусе внимания находятся оксиды азота и частицы, которые называют сажей. Дизельные двигатели уже много лет оснащаются фильтрами твердых частиц. Их прямое воздействие на уровень загрязнения сажей в городах составляет всего от 1% до 3%. Но разработчики далеко продвинулись и в деле снижения выбросов оксидов азота. Благодаря эффективной работе современных двигателей, а также продвинутым системам рециркуляции и обработке отработавших газов, уровень выбросов остаётся минимальным не только во время испытаний на моторном стенде, но и в реальной дорожной обстановке. Тестирование новых дизельных моделей, проведённое независимыми организациями и специализированными изданиями, подтверждает этот прогресс. Демонстрационный автомобиль Bosch, к примеру, выбрасывает минимальное количество оксидов азота в реальных испытательных выездах, в том числе, на известном отрезке дороги у выставки «Ам Некартор» в Штутгарте. Тезис о том, что доля современных дизельных двигателей в общем объёме выбрасываемых в атмосферу оксидов азота ничтожна – реальность даже в условиях городского движения.

Бензиновый двигатель: большой прогресс благодаря фильтру твёрдых частиц

Бензиновые моторы благодаря конструктивным особенностям производят меньше оксидов азота. В фокусе дальнейшего развития находится снижение количества частиц сажи, выбросы которой с началом применения фильтра твёрдых частиц могут быть снижены до существенно меньших значений, чем те, что разрешены на законодательном уровне. Основной целью, как и в  случае с дизельным мотором, является системный подход, состоящий из мер по оптимизации процесса сгорания и эффективной обработки отработавших газов. Системы впрыска высокого давления с улучшенными функциями регулирования подачи топлива, дополнительные решения по оптимизации охлаждения двигателей при высокой нагрузке и обогрев для катализаторов также помогут значительно снизить выбросы в будущем.

Синтетическое топливо для ДВС – реально в перспективе

Снижение или полное отсутствие СО₂ возможно при использовании синтетических видов топлива. Дизельные и бензиновые двигатели могут быть гибридизированы различным образом, что также позволяет снижать выбросы СО₂. Автомобили из текущего мирового парка также могут внести значительный вклад в сохранение климата, если будут эксплуатироваться на возобновляемых или синтетических видах топлива.

Сертифицированные виды биотоплива разрабатываются на основе стабильных видов сырья и уже сегодня позволяют снизить выбросы СО₂ при их добавлении к традиционным видам топлива. В будущем экологичное топливо eFuels будет производиться на основе процессов с использованием возобновляемой электроэнергии. Применение такого топлива технологически возможно быстро реализовать на основе имеющейся глобальной инфраструктуры. Однако для широкого применения на рынке потребуются совместные усилия крупных игроков автомобильного бизнеса.

Путь в будущее: силовые установки городского автобуса завтрашнего дня

Источник этого материала – недавний доклад специалистов автобусного подразделения Daimler Buses концерна Daimler AG. Доклад подготовлен в превью предыдущей ганноверской выставки. Приводим краткий реферат.

В последнее время эта тема является предметов ожесточённых споров. Гибрид? Электрическая тяга или сжатый газ? Макетных решений и даже ходовых образцов сегодня великое множество. Но мнение специалистов Daimler Buses: дизельный и электрический привод. Спецы из Daimler Buses видят дополнительный потенциал оптимизации процесса сгорания дизелей: в ближайшие годы благодаря технической оптимизации расход топлива и выбросы CO2 могут ещё раз сократиться на двухразрядное процентное выражение. А вот электроприводы, по мнению исследователей, сегодня пока ещё не могут полноценно заменить дизель. Чтобы переломить эту ситуацию, Daimler Buses по-прежнему форсирует разработку платформ на электрической тяге. Пример – Citaro E-CELL на аккумуляторном приводе и Citaro F-CELL, оснащённые электромоторами и литиевыми батареями, ток для которых вырабатывают водородные топливные ячейки. Такая технология позволяет значительно сократить количество употребляемого силовым агрегатом водорода. Кроме того, новый автобус работает почти бесшумно. В итоге концерн представляет свою программу развития привода городского автобуса будущего, где двигатели внутреннего сгорания и электрификация развиваются равнозначно. Из многолетнего опыта следует: нет единственной идеальной силовой схемы для городского автобуса будущего. Свою задачу сегодня инженеры видят в том, чтобы тщательно разработать некий аналог «меню» из модульных решений индивидуально для каждого клиента, рынка и задач эксплуатации. Докладчик привёл интересную аналогию. Точно так же, как городской автобус Mercedes-Benz Citaro на стратегической низкопольной платформе заказывают перевозчики со всего мира для разных маршрутов, расстояний и пассажиропотоков и при этом предъявляют к машинам самые разные требования, так и их силовая установка должна быть рассчитана на самые разные пожелания и возможности клиентов. Стратегия привода для городских автобусов завтрашнего дня Daimler Buses стоит на трёх «китах»: непрерывное дальнейшее развитие дизельного привода, Citaro E-CELL с электрическим приводом и Citaro F-CELL в качестве автобуса с комбинированным приводом на топливных элементах.