К альтернативным источникам питания двигателя относятся:
- газ LPG (англ. Liquefied Petroleum Gas),
- газ СNG (англ. Compressed Natural Gas),
- водород,
- биотопливо,
- электрическая энергия,
- метанол.
От начала существования автомобильной промышленности основным сырьем топлива для автомобилей были нефтепродукты (бензин, дизельное топливо). Другие альтернативные источники питания были только объектом исследования ученых, конструкторов или энтузиастов. Увеличение интереса к нетрадиционному топливу и внедрению новых технологий в промышленность сопровождалось кризисом в мире связанным с недостатком топлива, а также ростом цен на добываемую нефть. До сегодняшнего дня мы можем выделить такие периоды:
- в Европе после 2 мировой войны,
- в 70-е годы. XX в.,
- в конце 90-х годов. XX.,
- в настоящее время.
Вторым фактором, влияющим на развитие работы по альтернативным источникам питания транспортных средств является ввод новых жесткие стандартов в отношении выбросов в атмосферу, двигатели которые работают только на традиционном топливе, производимом из нефти, не в состоянии удовлетворять им.
Последний, но очень важный фактором, стимулирующим использование альтернативных топливных систем является тот факт, что в настоящее время известны и описаны ресурсы нефти, при нынешнем потреблении их хватит по оценке данных на 30-40 лет.
К наиболее продвинутым в эксплуатации, или находящихся на продвинутых стадиях научных исследований альтернативных методов питания транспортных средств относятся:
- оборудование LPG и CNG,
- гибридные приводные системы,
- установки водородные и звенья,
- топливные элементы, и фотоэлементы.
Питание двигателей внутреннего сгорания смесью газов LPG (Liquified Petroleum Gas, т. е. сжиженный газ ) не является новым явлением. Пропан-бутан имеет более полувековую историю и сегодня приобрести его не составит особого труда, как оптом — воспользовавшись услугами которые предоставляет компания УКРАВТОНОМГАЗ, так и «сколько нужно» фактически на любой бензозаправки.
Как указывает название это смесь газов, в которых основными компонентами являются пропан и бутан (н-бутан и изобутан). Первые установки, использующие смесь пропана с бутаном в качестве топлива появились в Италии и были вынужденным решением в связи с дефицитом бензина после начала второй мировой войны.
Эти системы используют концепцию редуктора, обеспечивающего соответствие давления для образования соответствующей топливно-воздушной смеси. Их несомненным преимуществом является возможность применения в качестве альтернативного топлива в обычном бензиновом двигателе. По сравнению с бензиновым топливом топливо LPG имеет более высокое октановое число, которое в зависимости от соотношения содержания пропана, для бутана составляет от 100 до 110 октан, при подобном спросе на воздух во время процесса сгорания. Однако, по сравнению с бензином сжиженный газ характеризуется меньшим. 30% теплотворной способностью на единицу объема. Поэтому расход топлива (LPG) по сравнению с питанием двигателя бензиного больше на 20-30%. К недостаткам газа относят:
- низкую температуру кипения, особенно для бутана, что вызывает проблемы при работе автомобиля в зимнее время,
- плохо смешивается с воздухом,
- газ тяжелее воздуха и в случае повреждения установки может накапливаться под автомобилем (например, в гаражах) и быть причиной взрыва.
Как и в случае с пропан — бутаном, применение для питания транспортных средств топлива CNG (Compresed Natural Gas – сжатый природный газ), не является новым явлением. Работы над системами питания для авто на природном газе проводились параллельно с работами над пропан-бутаном. Их принцип использования в качестве топлива для питания автомобилей похож и опирается на установку резервуара со сжатым, находящимся в жидком состоянии газом, а затем его испарения в редукторе, смешивания с воздухом и подаче в камеру сгорания в двигателе.
Так же как и пропан-бутан природный газ может быть использован как альтернативное топливо для питания карбюраторных двигателей. Неоспоримым преимуществом этого топлива является тот факт, что оно легче воздуха и легко с ним смешивается. Это снижает риск возникновения взрывов установки.
Обратите внимание! Считается что двигатель на газе имеет выбросы загрязняющие окружающую среду в 3 раза меньше по сравнению с двигателями работающие на дизельном топливе.
В автомобильной промышленности также применяются системы обеспечивающие возникновение механической энергии из энергии химической, полученной при сгорании топлива в двигателе и электроэнергии, поставляемой из электрического двигателя, питаемого от системы батарей. Эти системы еще очень редко встречаются, однако ведущие автомобильные компании уделяют им все большее внимание. В настоящее время серийно производятся и предлагаются гибридные автомобили:
- Toyota Prius,
- Fiat Multipla Hybrid,
- Нисан Tino Hybrid.
Эти автомобили отличаются уменьшенным по сравнению с классическими системами питаниям, расходом топлива, ограниченной до 50% эмиссией выхлопных газов и бесшумность работы. Двигатель внутреннего сгорания, помимо питания, трансмиссии, используется в качестве источника вырабатывания электроэнергии. Электрический привод является главным приводом, а приводом внутреннего сгорания вспомогательным.
В отличие от предыдущих альтернативных источников питания автомобили на водороде в качестве топлива все еще находится в стадии исследований. Рассматриваются следующие способы его использования: для специальных двигателей внутреннего сгорания и топливных элементов. В обоих этих случаях выбросов загрязняющих веществ практически не существует, потому что единственным веществом, образовавшимся в результате сгорания водорода является вода.
Обратите внимание! Применение водорода для питания автомобилей позволит значительно снизить выброс выхлопных газов, а после исчерпания запасов нефти может стать основным источником энергии.
Идея использования солнечной энергии для питания автомобилей, так как других альтернативных источников, не является делом новым и достигает своими корнями второй половины XX в. Однако из-за больших финансовых расходов, которые необходимо понести, и еще малую эффективность этих систем (до 15% в последних фотоэлектрических элементах) является технологией будущего. Транспортные средства, использующие в качестве топлива солнечную энергию только в фазе моделей и прототипов.