Различные виды топлива

Если он горит, искрится или нагревается, кто-то пытался запустить на нем машину. Начиная с самых ранних двигателей внутреннего сгорания, люди пытались запускать двигатели на водороде, ацетилене, порохе, самогоне, картофеле и почти всем остальном с атомом водорода и кислорода. Да, это даже включает морскую воду – немного измененную, конечно. Автоиндустрия, возможно, провела в прошлом веке стандартизацию на сжиженных динозаврах, но то, как идут дела, это только вопрос времени, когда жидкое ископаемое топливо практически исчезнет. Очередной раз.

Нефтяное топливо

С тех пор, как в 19 веке Дж.Д. Рокфеллер начал заниматься автомобильной разработкой, мир в значительной степени зациклен на поиске новых способов разделения сжиженного мертвого материала на различные виды топлива в соответствии с «весом» различных частей. «Тяжелые» виды топлива имеют длинные сложные цепочки атомов водорода и углерода, а «более легкие» виды топлива обычно имеют более короткие цепи с меньшим числом атомов углерода. Очистка масла означает, по существу, отделение более тяжелых частей масла от более легких частей. Около половины барреля нефти является бензиновым углеводородным топливом, а примерно четверть – более тяжелым дизельным топливом. Приблизительно 10 процентов барреля – более тяжелое реактивное топливо, и приблизительно 4 процента – сжиженный нефтяной газ, состоящий главным образом из пропана и бутана. Сжиженный газ часто путают с «природным газом», который в основном состоит из метана и этана и не обязательно или часто является «ископаемым топливом».

Биотопливо

Основное различие между ископаемым топливом и «биотопливом» заключается в том, что ископаемое топливо – это углеводородное топливо, произведенное из материала, который давно умер, а биотопливо из материала, который умер недавно. Но стандартное определение биотоплива сегодня включает два основных типа: «легкие» виды топлива, изготовленные из различных типов спиртов – главным образом, этанола, – и «тяжелые» типы, полученные из организмов, которые естественным образом содержат или производят много богатых углеродом масел. Этанол может быть получен практически из любого растения, включая сухую траву и древесные обрезки, если они проходят отдельный процесс, превращаясь в «целлюлозный этанол». Но растения, богатые сахаром и крахмалом, такие как кукуруза, сахарная свекла и картофель, немного легче и дешевле превратиться в алкоголь. Масла из семян, включая масло из виноградных косточек, сои и подсолнечника, можно легко перерабатывать в высококачественные биодизели, а также водоросли, которые растут в водоемах для очистки сточных вод. Природный газ также может считаться биотопливом, поскольку метан и этан могут быть извлечены из разлагающихся органических веществ и отходов, таких как коровий навоз.

Электрические векторные топлива

Электромобили питаются от штепсельной вилки, которая поступает непосредственно от электростанции; в сущности, они работают на любой электростанции. Это привело к тому, что многие стали критиковать электромобили за то, что они не столько “с нулевыми выбросами”, сколько с автомобилями с “удаленными выбросами”, потому что велика вероятность того, что силовая установка, которая их заряжает, тоже производит выбросы. Но, возможно, это не так; если силовая установка является солнечной, ветряной или гидроэлектрической, то автомобиль эффективно питается от солнца или гравитации. Электричество может служить «вектором» или «средой» для всех видов обмена энергией, и это идет в обе стороны. Транспортные средства на топливных элементах используют водород, который производится путем пропускания огромного количества электричества через воду. Термодинамически говоря, водород – это просто вектор, своего рода «жидкая форма» электрической энергии, которая потребовалась для его производства. То же самое относится и к автомобилям, которые работают на «синтетических» углеводородах, таких как новая линейка ВМФ с бесконечно возобновляемым реактивным топливом из морской воды. Это всего лишь переносчики – устройства хранения – для электрической или топливной энергии, необходимой для преобразования морской воды в топливо для реактивных двигателей.

Сравнение углеводородов

В идеале человеческому роду никогда бы не пришлось сжигать еще одну каплю мертвых динозавров. Производители каждой унции нефти извлекают из земли все больше и больше углерода, попадающего в атмосферу, чем должно быть в биомассе, которая в настоящее время находится на планете. На Земле просто не хватает растений, чтобы съесть все выбросы углекислого газа в воздух, помимо парниковых газов, производимых другими источниками, такими как вулканы и домашний скот, что является удивительно значительным количеством. Переход на биотопливо, сделанное из только что умершего материала, приближает нашу планету к состоянию равновесия, которое, как известно сторонникам биотоплива, называется состоянием «чистого нуля». В этом состоянии растения, используемые для производства топлива, поглощают углерод в атмосфере, умирают, сжигаются и превращаются в CO2, и этот CO2 потребляется в следующих поколениях биотопливных установок. Если бы автомобили использовали только биотопливо, человечество теоретически могло бы сжечь его навсегда, не уничтожив планету. С точки зрения производительности, биотопливо почти всегда превосходит ископаемое топливо, хотя оно часто требует немного больше топлива – особенно в случае этанола и природного газа – потому что оно не столь энергоемко, как их аналоги из ископаемого топлива. С точки зрения стоимости, биотопливо быстро догоняет ископаемое топливо, и его часто включают в ископаемое топливо в смеси этанола и биодизеля.

Электрическое векторное сравнение

В конце концов, электромобили пойдут на все, кроме захвата рынка – это простой прогноз, основанный на чисто практических соображениях, поэтому он может быть дико ошибочным. С появлением технологий аккумуляторных батарей, систем сменных аккумуляторных батарей, подобных тем, которые продемонстрировала Tesla, и степенью присущей эффективности, с которой не может сравниться ни один двигатель внутреннего сгорания, электромобили просто не должны доминировать в автомобильной промышленности в следующие 25 лет. или около того – то есть, если преобладают технологии и здравый смысл. Единственный вопрос будет в том, как наилучшим образом доставить электроны с места производства к двигателю автомобиля. Маловероятно, что что-либо когда-либо превысит эффективность простого перемещения этих электронов по проводу и в батарею, если это эффективная батарея. Таким образом, источники топлива с электрическим вектором, перечисленные ранее, могут или не смогут конкурировать с простыми подключаемыми аккумуляторами в течение длительного времени. В 2014 году водородные топливные элементы выглядят как тупиковая дорога, по которой движутся векторы энергии. Очень хороший топливный элемент, в то время как в холодном состоянии, в настоящее время теоретически может работать с эффективностью около 83 процентов. Но в реальном мире это часто падает примерно до 40 процентов, когда клетка нагревается. И эта проблема усугубляется тем фактом, что растения, производящие водород, теряют энергию в процессе этого. В конечном счете, возможно, от 30 до 50 процентов электрической энергии, которая пошла на выработку водорода, попадает на колеса автомобиля – и это не лучше, чем у любого дизеля.