Диметилэфир

Одним из перспективных видов альтернативного топлива является диметилэфир (ДМЭ). Он представляет собой газ, который при давлении в 5 бар переходит в жидкое состояние. Характеристики ДМЭ схожи с характеристиками сжиженного нефтяного газа, однако его теплосодержание ниже. По сравнению с обычными видами топлива ДМЭ также имеет более низкую теплотворную способность, но он не содержит серы. В промышленности диметилэфир получают из природного газа, угля или биомассы.

Первые опыты по применению ДМЭ в качестве топлива для грузовых автомобилей начались еще в начале 90-х годов. Исследования показали значительное снижение вредных выбросов по сравнению с дизтопливом, однако ввиду дешевизны нефти на тот момент применение ДМЭ было признано нецелесообразным. В начале ХХI века исследования и разработки были продолжены. Наиболее активно и результативно эта работа проводилась в США и Швеции.

Преимущества ДМЭ

Диметилэфир имеет более высокое цетановое число (55), чем дизтопливо, полученное из нефти (38-53) и более низкую температуру самовоспламенения. ДМЭ не токсичен и не является канцерогеном, а при его сгорании не образуется сажи. Выбросы углекислого газа снижаются на 95%.

Хранение ДМЭ гораздо проще, чем сжатого природного газа (метана) и сжиженного нефтяного газа (пропана). Метан, как известно, требует для хранения резервуары высокого давления и криогенные температуры, а пропан – емкости, изготовленные из двух слоев нержавеющей стали. Диметилэфир же можно безопасно держать в обычных стальных емкостях длительное время. Баки для заправки ДМЭ гораздо легче, что снижает общий вес автомобиля.

Подача диметилэфира в цилиндры производится в жидком состоянии и требует гораздо меньшего давления впрыска в системе питания. Так как при сгорании ДМЭ не образуется серы, отпадает необходимость в сажевом фильтре – одном из самых дорогостоящих элементов очистки выхлопных газов современных дизелей. А из-за отсутствия сажевого фильтра ненужной становится и система регенерации. Также безболезненно можно удалить систему рециркуляции выхлопных газов (EGR). Впечатляющая экономия и снижение общего веса! Стандартный дизельный двигатель для работы на ДМЭ требует только переделки системы питания.

Изменения в автомобиле под ДМЭ Хранение ДМЭ Экспериментальный Volvo Схема получения ДМЭ

Перспективы ДМЭ

В настоящее время шведская Volvo сотрудничает с американской компанией Oberon по тестированию тяжелых грузовиков, работающих на ДМЭ. Volvo подготовила автомобили, а Oberon разработала технологию получения диметилэфира. Целью сотрудничества является запуск в серийное производство к 2015 году тяжелых коммерческих грузовиков, работающих на ДМЭ, и создание для этого соответствующей топливной инфраструктуры.

Базовым двигателем для испытаний Volvo выбрала серийный 13-литровый D13, агрегатированный с автоматизированной КПП I-Shift. Изменению подверглась система впрыска, из-за меньшей энергоэффективности ДМЭ. По этой же причине необходим топливный бак увеличенной емкости. Вместо турбокомпрессора с изменяемой геометрией установлен обычный. Хотя опытный образец грузовика оборудован системой SCR для уменьшения выбросов окислов азота, исследователи считают, что в окончательном варианте необходимость в нем отпадет. Мощность двигателя составляет 425 л.с., а крутящий момент 2373 Нм. В ходе испытаний планируется довести мощность до 500 л.с.

Компания Oberon разработала модульную, смонтированную на салазках, конструкцию для производства ДМЭ. Мелкомасштабный вариант выбран сознательно, чтобы удовлетворять потребности силами местных производителей, а не создавать общенациональную инфраструктуру. Весь производственный процесс состоит из трех стадий: получение синтезированного газа, его преобразование в метанол и каталитическая дегидратация метанола в диметилэфир. Основным сырьем для производства ДМЭ должно стать возобновляемое сырье: животные, пищевые и сельскохозяйственные отходы. Это предотвращает выбросы метана в атмосферу и позволяет утилизировать отходы в сгорающее без вредных выбросов топливо.

Сравнение альтернативных топлив

Компания Volvo Trucks провела сравнительные исследования восьми альтернативных видов топлива по следующим критериям: воздействие на окружающую среду, энергоэффективность, использование земель, топливный потенциал, адаптирование к автомобилю, стоимость, топливная инфраструктура. По каждому пункту начислялись баллы. Каждый вид топлива тестировался на соответствующем типе ДВС – с воспламенением от искры (бензиновый) или от сжатия (дизель).

Итоги исследования отражены в таблице (большее количество баллов соответствует лучшему результату):

Топливо Баллы Тип двигателя
Диметилэфир 28,5 Сжатие
Метанол 27,5 Искровый
Синтетическое дизтопливо 26,5 Сжатие
Сжиженный нефтяной газ 23 Сжатие с предварительным впрыском
Сжатый природный газ 22,5 Искровый
Водород + биогаз 21 Искровый
Биодизель (В100) 19 Сжатие
Этанол 17,5 Искровый
- price4 - www7