Научно-технический прогресс не обошел стороной и топливную сферу. Ведутся интенсивные работы над новыми, нетрадиционными видами энергоносителей. Чем вызвано их появление и что будем заливать в баки автомобилей в следующем десятилетии?
Научно-технический прогресс не обошел стороной и топливную сферу. Ведутся интенсивные работы над новыми, нетрадиционными видами энергоносителей. Чем вызвано их появление и что будем заливать в баки автомобилей в следующем десятилетии?
Научно-технический прогресс не обошел стороной и топливную сферу. Ведутся интенсивные работы над новыми, нетрадиционными видами энергоносителей. Чем вызвано их появление и что будем заливать в баки автомобилей в следующем десятилетии?
Потребность человечества в энергии неуклонно возрастает. По прогнозам специалистов, к 2050 году мировой спрос на нее, по сравнению с сегодняшним, увеличится в два раза. Для удовлетворения этого спроса понадобится задействовать все виды топлива, а также развивать ядерную энергетику. Это одна из главных причин, по которой сегодня разработчики создают альтернативные виды горючего.
Другая не менее важная причина – загрязнение атмосферы вредными выбросами, прежде всего СО2. Причем на долю бензиновых и дизельных автомобилей приходится 25% всех этих выбросов. Вот почему человечеству срочно нужны новые, экологически чистые виды топлива.
Немалое внимание проблемам альтернативного топлива было уделено на Технологическом форуме «Шелл 2010», проходившем в Москве с 8 по 10 июня. И неудивительно: концерн «Шелл» – крупнейший инвестор в научно-исследовательские разработки среди компаний нефтегазовой отрасли. В 2009 году он вложил в НИОКР более 1,2 млрд. долларов.
Технология Shell GTL
Одно из перспективных направлений в развитии альтернативных видов топлива – переработка газового сырья в жидкие углеводороды. Суть его в том, что сначала из природного газа получаем синтетический газ, а уже из него – различные горючие жидкости. В этой «нише» «Шелл» запатентовал каталитическую технологию GTL. Благодаря ей можно получать обширную линейку жидких продуктов – от газойля (дизельного топлива) до тяжелых базовых масел.
Нужно сказать, что новые идеи в области топлива обычно приживаются трудно. Исследования по процессу GTL компания «Шелл» начала еще в 1973 году в своей лаборатории в Амстердаме. Затем 10 лет ушло на то, чтобы построить экспериментальный завод по производству жидкого топлива из газа. Еще десятилетие понадобилось для строительства промышленного предприятия в Малайзии производительностью 14710 баррелей (1,65 млн. литров) в сутки. Сегодня оно успешно работает и поставляет жидкие углеводороды потребителям, в том числе и в Европу. Уже заканчивается строительство имеющего в десять раз большую производительность завода в Катаре, который вступит в строй в начале 2011 года.
Газойль, полученный по технологии GTL, сегодня при заправке обычно смешивают с простым дизельным топливом, но можно использовать этот продукт и в чистом виде. Преимущество газойля в том, что это полностью парафиновое топливо с низким содержанием воды: оно легко воспламеняется и дает незначительные выбросы окислов углерода и азота в атмосферу.
Биотопливо
Специалисты «Шелл» считают, что биотопливо можно производить из любого сырья, содержащего атомы углерода и водорода либо целлюлозу. Например, это могут быть отходы от переработки древесины.
Для двигателей внутреннего сгорания широко применяют спиртовое топливо. Его получают из растений, содержащих углеводороды: пшеницы, кукурузы, сахарного тростника и др. Для дизельных двигателей, где воспламенение топлива происходит от сжатия, используются растения, богатые жирными кислотами: рапсовое семя, пальмовое масло и соя. Эта технология получения топлива весьма проста, поэтому можно строить небольшие заводы и успешно решать вопросы доставки.
Однако есть одно «но». Названные выше растения используются для корма животных. И если их в больших объемах перерабатывать на горючее, то возникает вопрос: а чем же кормить животных? Вот почему ученые работают над биотопливом и из другого сырья. Так, компания «Шелл» совместно с канадской фирмой Iogen отрабатывает процесс, который конвертирует пшеничную солому в целлюлозу, а затем в этанол.
Другой исходный продукт для биотоплива – это липиды (частицы масла, которые присутствуют в водорослях и некоторых несъедобных масличных растениях). Компания «Шелл» образовала совместное предприятие с расположенной на Гавайях фирмой Сellana и отрабатывает технологию получения топлива из водорослей. Привлекает то, что водоросли не занимают, как, скажем, рапс, ценных посевных площадей на суше, и для их произрастания нужны лишь солнце и вода.
Отметим, что названные процессы получения альтернативного горючего пока еще не отлажены. Считается, что они более энергоемкие и дорогие, чем производство популярного сегодня биотоплива из рапса. Но эти перспективные работы активно продолжаются.
Отрабатываются и варианты подешевле. Уже пять лет «Шелл» сотрудничает с калифорнийской компанией Virent, создавая альтернативное топливо, получаемое более простым, термохимическим путем с использованием катализаторов. Исходный материал – сахар, а конечные продукты при правильном подборе катализатора – бензин, дизельное либо авиационное горючее.
Водород
Еще с 90-х гг. прошлого века водород рассматривался в качестве альтернативного вида топлива, и он нашел некоторое применение на транспорте. В частности, автомобили и автобусы на этом горючем успешно работают в Исландии, где есть дешевая энергия электростанций для его производства.
Вообще водород интересен тем, что в определенном отношении он похож на электричество, т. к. не является первичным источником энергии: его получают только в ходе определенного процесса. Сегодня львиную его долю производят из природного газа.
Водородное топливо экологично: из выхлопной трубы в атмосферу выходят только тепло и водяной пар.
«Шелл» – одна из тех компаний, которые взяли на себя ведущую роль в развитии водородного топлива. Для поддержки этого инвестиционного проекта совместно с другими фирмами были построены 9 водородных заправочных станций, в основном в США.
Конечно, водород – интересное горючее и его можно применять в этом качестве в двигателях внутреннего сгорания. Но наиболее эффективно он используется в топливных элементах, где превращается в электричество, которое служит для питания тягового мотора электромобиля.
Сегодня в разработке автомобилей с топливными элементами уже достигнуты большие успехи, отработаны надежные технологии. Однако такие автомобили все еще очень дороги. Кроме того, пока отсутствует инфраструктура, предназначенная для доставки водорода потребителям.
По подсчетам специалистов «Шелл», основанных на планах развития автомобильных компаний, количество автомобилей, работающих на водороде, начнет увеличиваться с 2020 года.
Таким образом, в ближайшее десятилетие для решения энергетических и экологических проблем человечества на автотранспорте наряду с традиционными видами топлива будут применяться и нетрадиционные: различные виды биотоплива, в том числе в составе топливных смесей, а также водород. Развитие получат и электромобили – как гибридные, так и на батареях.
Выбор топлива в следующем десятилетии будет зависть от ряда факторов: доступности, стоимости, эффективности, низкого уровня выбросов по всей цепочке: от скважины до автомобиля. Например, в Англии, где электроэнергию вырабатывают станции, сжигающие каменный уголь, электромобили не помогут решить экологические проблемы. Свою роль могут сыграть и природные условия страны, и правительственная политика. Так, в теплой Бразилии, которая испытывает трудности с нефтью, поощряется выращивание рапса: его производители освобождаются от налогов.
Эндрю ГаррисонДоктор технических наук, руководитель программ «Шелл» по разработке глобальной стратегии и инновационным исследованиям в области топлива B ближайшее десятилетие, наряду с традиционными видами автомобильного топлива, на рынок выйдут разнообразные альтернативные его виды. Здесь не будет единственного победителя, который окажется во всех отношениях лучше других. В каждом отдельном случае выбор будет зависеть от многих факторов. Однако в целом работа транспортных средств станет намного эффективнее.