Вячеслав Емельянов,

Лена Никитина,

А.Н. Асяев,

ОАО «ВНИИ НП», Москва

Это связано с высочайшими ценами на нефть, желанием защитить окружающую среду и сделать лучше экологическую обстановку. Сейчас во всём мире растёт энтузиазм к использованию энергии, получаемой из растительного сырья, – биогазу, биоэтанолу и биодизельному горючему.

В продвинутых странах внедрение биотоплива рассматривается как возможность сокращения объёмов выбросов парниковых газов в главном в транспортном секторе, также как принципиальный инструмент диверсификации энергетических ресурсов. Развивающиеся страны лицезреют возможность внедрения биотоплив как метод стимулирования развития земельного сектора, также сотворения дополнительных рабочих мест. И для тех, и для других внедрение биотоплива – это метод увеличения уровня энергетической безопасности и независимости.

Некие страны интенсивно производят программки внедрения биотоплив, в главном внедряя непременное их внедрение в составе обычного нефтяного горючего. В итоге объёмы производства и использования биоэтанола и биодизеля вырастают высочайшими темпами.

В Европе создание и применение биотоплив регулируется Директивой 2003/30/ЕС. В итоге её выполнения толика возобновляемых источников сырья в производстве топлив в Европе будет возрастать и к 2010 г. составит 5,75 %, а к 2020-му — более 10 %. В течение 15 лет Швеция планирует стопроцентно отрешиться от нефтяных моторных топлив и перевести транспорт на другие виды горючего.

Применение спиртов в качестве моторных топлив и высокооктановых добавок понятно с начала прошедшего века, но их обширное промышленное применение началось в 80 — 90-е годы. Это было обосновано нефтяным кризисом и возросшими требованиями к экологическим свойствам моторных топлив. Более обширное распространение биоэтанол получил в Бразилии и США, из европейских государств – в Швеции.

Энтузиазм к биоэтанолу в Рф связан с имеющимися свободными мощностями по его производству. В текущее время спиртовая ветвь производит из пищевого сырья приблизительно 680 тыс. т этанола в год, и это количество может быть удвоено, потому что мощности компаний загружены наполовину. В наиблежайшие годы планируется строительство ещё 20 — 25 компаний различной мощности. Многообещающим источником сырья для получения биоэтанола в Рф с учётом погодных критерий является целлюлозосодержащее сырьё. В текущее время в стране бездействуют около 12 гидролизных заводов.

Высочайшая детонационная стойкость, низкая токсичность, возможность производства из возобновляемых источников сырья — всё это делает этанол более симпатичным по сопоставлению с другими оксигенатами. Завышенная гигроскопичность, коррозионная злость этанола и ряд других особенностей ограничивают его внедрение в составе топлив.

Работы, проведённые в Рф и за рубежом, проявили, что задачи, связанные с применением 5 — 10 % этанола в авто бензине, могут быть удачно решены, к примеру, за счёт внедрения присадок различного предназначения.

В США, Бразилии и других странах не считая бензинов, содержащих 5 — 10 % биоэтанола («Газохолы»), также используются горючего с содержанием 70 % спирта и выше.

В последние годы более пользующимся популярностью становится горючее Е85, содержащее 75 — 85 % биоэтанола и 25 — 15 % бензина. Это обосновано гос поддержкой биотопливных технологий в почти всех странах, вследствие чего Е85 в среднем на 15 — 20 % дешевле стандартного бензина. Горючее Е85 намного экологичнее бензина, имеет высшую детонационную стойкость и обладает наисильнейшим «компрессорным» эффектом. При испарении этанола топливовоздушная смесь очень охлаждается, улучшая заполнение цилиндров, повышая мощность и вращающий момент мотора. Также горючее Е85 более размеренно по сопоставлению с «Газохолами».

Но применение горючего Е85 просит серьёзной переделки мотора. Это связано с низкой теплотой сгорания и высочайшей теплотой испарения этилового спирта, что приводит к повышению расхода горючего и вызывает трудности при запуске мотора. Доработка обычного мотора стоит недёшево — от 300 до 1000 евро зависимо от марки машины. Но автовладельцы идут на издержки не только лишь ради следующей экономии на горючем, да и поэтому, что мощность мотора, работающего на Е85, растет примерно на 20 %.

Ведущие забугорные авто компании – «Volkswagen», «SAAB», «Ford», «Volvo» и другие производят создание автомобилей с гибкой топливной системой (Flexible Fuel Vehicle — FFV), позволяющей использовать в качестве горючего обычный нефтяной бензин либо его консистенции с этанолом в любом соотношении, в том числе горючее Е85.

Авто с гибкой топливной системой имеют единый топливный бак для хоть какого вида горючего – как для бензина, так и для стопроцентного спирта; обустроены системой автоматической перенастройки и поддержания нужного соотношения горючее – воздух зависимо от состава горючего.

Основными недочетами, связанными с применением горючего Е85, являются завышенный расход горючего и недостаточно развитая сеть заправочных станций.

В США горючее Е85 употребляется довольно обширно. Требования к горючему Е85, используемому в Америке, определяются ASTM D 5798-07 «Спецификация на этанольное горючее (Ed75-Ed85) для авто движков с искровым зажиганием». Характеристики ASTM D 5798-07 приведены в таблице 1. Зависимо от сезонных и географических критерий внедрения спецификация предугадывает три класса испаряемости.

Если в Америке горючее Е85 применяется обширно, то в Европе только начата работа по его использованию. Разработан проект спецификации «Автомобильные горючего — Этанол Е85 — Технические требования и способы испытания» CWA 15293:2005 (соглашение рабочей группы евро комитета по стандартизации), требования которого приведены в таблице 2. Для обеспечения технических требований по приемистости автомобиля с учётом европейских сезонных и географических критерий, в отличие от ASTM, европейский проект предугадывает два класса испаряемости.

В ASTM D 5798-07 отсутствуют требования к октановому числу, в CWA 15293:2005 определена норма по детонационной стойкости: ОЧМ – более 85,0 и Глаза – более 95,0. Содержание этанола в горючем зависимо от класса испаряемости в США составляет более 70 — 79 %, в Европе – более 70 — 75 %. Для улучшения низкотемпературного пуска и увеличения приёмистости мотора к спирту добавляются углеводороды. Южноамериканская спецификация не регламентирует состав углеводородов, вводимых в денатурированный топливный этанол. CWA 15293:2005, в отличие от ASTM D 5798-07, в качестве углеводородной фазы допускает применение только премиальных видов неэтилированного бензина в согласовании с EN 228. Европейская спецификация, как и южноамериканская, допускает применение присадок, улучшающих эксплуатационные свойства топлив.

Таблица 1. Требования ASTM D 5798-07 к этанольному горючему (Ed75-Ed85)

Наименование показателя

Значение

Способ

тесты

класс 1

класс 2

класс 3

Объёмная толика этилового спирта + высших спиртов, %, более

79

74

70

ASTM D 4815 либо ASTM D 5501

Объёмная толика углеводородов и (либо) алифатических эфиров, %

17 — 21

17 — 26

17 — 30

1)

Давление насыщенных паров (ДНП), кПа:

38 — 59

48 — 65

66 — 83

ASTM D 4953 либо ASTM D 5190, ASTM D 5191

Массовая толика серы, мг/кг, менее

210

260

300

ASTM D 1266 либо ASTM D 2622, ASTM D 3120, ASTM D 5453

Объёмная толика метилового спирта, %, менее

0,5

ASTM D 4815

Большая толика высших спиртов (С3 — С8), %, менее

2

ASTM D 4815

Массовая концентрация кислот, %, менее

0,005

ASTM D 1613

Массовая концентрация смол, промытых растворителем, мг/100 см3, менее

5

ASTM D 381

рН, в границах

6,5 — 9,0

ASTM D 6423

Массовая концентрация непро- мытых смол, мг/100 см3, менее

20

ASTM D 381

Массовая концентрация неорганических хлоридов, мг/дм3, менее

1

ASTM D 2988

Массовая концентрация меди, мг/дм3, менее

0,07

ASTM D 1688

Массовая концентрация воды, %, менее

1,0

ASTM E 1064

Внешний облик

Незапятнанный, прозрачный

Зрительно

*Содержание неэтилированного бензина можно найти как 100 минус сумма объёмных толикой воды и спиртов.

В Рф также начата работа по разработке и испытаниям горючего Е85. Во ВНИИ НП разрабатывается русский эталон на горючее Е85, содержащее 75 — 85 % об. денатурированного топливного этанола и 25 — 15 % об. углеводородов. Для уточнения требований к горючему Е85 с учётом русских критерий внедрения нужно проведение исследовательских работ и испытаний по оценке воздействия свойства спиртов и углеводородных фракций на его эксплуатационные характеристики.

Одним из вероятных методов внедрения топливного этанола как моторного горючего является поставка контейнеров (цистерн) со спиртом конкретно на АЗС, где через особые топливораздаточные колонки (ТРК) осуществляется заправка автомобилей обычным бензином, консистенцией его с этанолом и топливом Е-85 (см. рис. 1).

Таблица 2. Требования CWA 15293:2005 к этанольному горючему «Этанол Е85»

Наименование показателя

Значение

Способ тесты

класс А

класс В

Октановое число, более:

— по моторному способу;

— по исследовательскому способу

85,0

95,0

EN ISO 5163

EN ISO 5164

Объёмная толика этилового спирта + высших спиртов, %, более

75

70

EN 1601 либо EN 13132

Объёмная толика неэтилированного бензина Премиум-95, %

14 — 22

14 — 30

1)

Массовая толика серы, мг/кг, менее

20

EN ISO 20846 либо

EN ISO 20884

Индукционный период, мин, более

360

EN ISO 7536

Массовая концентрация смол, промытых растворителем, мг/100 см3, менее

5

EN ISO 6246

Внешний облик

Незапятнанный, прозрачный

Зрительно

Объёмная толика высших спиртов (С3 -С8), %, менее

2,0

EN 1601 либо EN 13132

Объёмная толика метилового спирта, %, менее

1,0

EN 1601 либо EN 13132

Объёмная толика эфиров (С5 и выше), %, менее

5,2

EN 1601 либо EN 13132

Объёмная толика воды, %, менее

0,3

ASTM E 1064

Коррозионное воздействие на медную пластинку (3 ч при 50 оС), единицы по шкале

класс 1

EN ISO 2160

Давление насыщенных паров (ДНП), кПа:

35 — 60

50 — 100

ЕН 13016-1

Температура конца кипения, оС, не выше

210

EN ISO 3405

Большая толика остатка в пробирке, %, менее

2

EN ISO 3405

Массовая концентрация неорганических хлоридов, мг/дм3, менее

1

ISO 6227

рН, в границах

6,5 — 9,0

ASTM D 6423

Массовая концентрация кислот, %, менее

0,005

ASTM D 1613

1) Содержание неэтилированного бензина можно найти как 100 минус сумма объёмных толикой воды и спиртов.

Набросок 1. Принципная схема АЗС для использования биоэтанола в качестве моторного горючего

Схема АЗС для использования биоэтанола в качестве моторного горючего позволяет расширить ассортимент авто топлив и уменьшить издержки на создание инфраструктуры для бензинов, содержащих этанол.

Организация производства горючего Е85 в стране будет содействовать повышению ресурсов экологически незапятнанных высокооктановых топлив.

Нужно отметить, что основным препятствием к применению топливного биоэтанола в Рф является имеющееся законодательство по обороту этилового спирта и алкоголесодержащих смесей, устанавливающее безмерные акцизы и цена лицензий, что делает неосуществимым его применение не только лишь в качестве горючего, да и в других областях индустрии.

Обширное применение этилового спирта в составе авто бензинов может быть только после принятия соответственной федеральной программки, предусматривающей координацию действий разных ведомств.

Президентом Рф было дано поручение приготовить предложения по развитию государственной биоэнергетики. Планируется также и принять федеральный закон «Об основах развития биоэнергетики в Русской Федерации», также национальные эталоны, предусматривающие систематизацию товаров биоэнергетики и способы их тесты. Не считая того, должны быть введены дополнения в Налоговый кодекс РФ в части налогообложения акцизами и конфигурации в федеральный закон «О муниципальном регулировании производства и оборота этилового спирта, спиртной и алкоголесодержащей продукции». Реализация этих решений послужит началом формирования биоэнергетики Рф на промышленной базе.