Будущее альтернативных видов топлива — исследование перехода США от бензина

НЕОБХОДИМОСТЬ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТОПЛИВА

Импорт в Америке почти утроился с 1970-х годов. В настоящее время страна импортирует более 12 миллионов баррелей нефти в день. Это чуть более половины нефти, которую мы используем в настоящее время в Америке, — более 20 миллионов баррелей в день. Большая часть этого топлива предназначена для транспортировки энергии, большая часть которой используется в автомобильных коммерческих автомобилях. Чем больше Америка увеличивает свою зависимость от нефти, тем быстрее заканчиваются запасы нефти. Десять лет отделяют нас от того места, где нефти слишком мало, чтобы сделать бензин жизнеспособным топливом. Американцы прыгают по 4 доллара за галлон цен на газ, но это все, что мы делаем. Мы все еще платим стартовую цену за единственное топливо, которое может вести наши автомобили. Но что происходит при цене 10 долларов или 25 долларов за галлон? Темпы роста цен на газ за последние несколько лет показывают нам, что эти крайности пугающе близки (1).

Хотя некоторые альтернативные виды топлива начали обещать, у всех них также есть явные недостатки. Некоторые альтернативы топливу могут быть слишком дорогими, чтобы стать экономически эффективной альтернативой бензину. Похоже, что другие более выгодные виды топлива не соответствуют требованиям, предъявляемым потребителями. Немногие из этих источников в настоящее время, по-видимому, могут соответствовать объему производства бензина. Лучшие оценки показывают, что запасы нефти будут достаточно исчерпаны через 40 лет, чтобы сделать бензин коммерчески невыгодным. Очень важно быстро найти приемлемую замену бензина.

Кроме того, вам не нужно воображение, чтобы понять, какие уровни загрязнения возникают в результате нефтяной зависимости в нашей стране. Достаточно взглянуть на небо над Нью-Йорком или Лос-Анджелесом, чтобы увидеть, откуда мы пришли в прошлом столетии в сфере автомобильного транспорта. Легко видеть, что вскоре для замены бензина потребуется замена топлива. Однако не менее важно, чтобы следующее топливо, на которое мы полагаемся, больше не вызывало загрязнения окружающей среды. В лучшем случае наше следующее отечественное топливо должно помочь снизить текущий уровень загрязнения.

ПОЧЕМУ СТОИТ ЗАЩИЩАТЬ ИНЖЕНЕРОВ?

Из-за динамично развивающейся отрасли, которая создает альтернативные виды топлива, для исследований и разработок потребуется гораздо больше инженеров. Эти инженеры сыграют решающую роль в крупнейших прорывах в области альтернативных видов топлива в нашей жизни. Кроме того, инженеры будут необходимы для проектирования новой инфраструктуры, которая будет использоваться для транспортировки и поставки новых топливных систем. Учитывая это, инженеры должны продолжать вкладывать время и интеллектуальный капитал в дальнейшее научное развитие альтернативных видов топлива. Сегодняшнее исследование будет ответом завтра.

КАКОВЫ НАШИ ВАРИАНТЫ?

Исследования в области альтернативных видов топлива — быстроразвивающаяся отрасль. Существуют десятки потенциальных видов топлива, которые демонстрируют определенный потенциал в качестве жизнеспособной альтернативы ископаемому топливу. Для целей нашей статьи мы рассмотрим шесть видов топлива, которые, по нашему мнению, скорее всего заменят традиционные ископаемые виды топлива. Это: биодизель; водород; метанол; этанол; электричество; и природный газ. Каждое из этих видов топлива прошло всесторонние испытания, чтобы продемонстрировать значительный потенциал в ответ на усилия США по замене бензина.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ

Для надежного сравнения важно создать стандартизированные базы оценки и применять их в равной степени к каждому из шести видов топлива. Для этого мы будем оценивать топливо в соответствии со следующими критериями:

— Выходная мощность

-Стоимость и простота производства

— Экологические эффекты

возобновляемость

Мы оценили каждое топливо в каждой из этих категорий по шкале от 1 до 10, при этом 10 является самым высоким значением. Это позволит провести количественное сравнение. В нашем сравнении возобновляемая энергия вдвойне взвешена из-за ее важности для устойчивого решения энергетического кризиса. Ниже приводится полный анализ этих шести альтернативных видов топлива в приведенных выше сравнительных измерениях.

Биодизель

Биодизель — это топливо, изготовленное из органических масел, таких как растительные масла или из семян. В процессе производства используются химические реакции для производства жидкого топлива. Биодизель является альтернативой нефтедизелю и может быть заменен бензодизелем на большинстве дизельных двигателей с небольшими изменениями или без изменений самого двигателя. Топливо уже обычно добавляется в дизельное топливо в небольших количествах. B20, обычная топливная смесь, состоит из 80% нефти и 20% биодизеля. Во многих странах уже есть правила, которые требуют определенного процента биодизельных присадок в нефтедизеле (2).

Биодизель: Выходная мощность

Биодизель со 100% чистотой (B100) имеет немного меньшую выходную мощность, чем стандартный бензин. B100 имеет номинальную мощность 118 296 БТЕ / галлон, что примерно на 8,5% меньше, чем для бензинового дизельного топлива 129 500 БТЕ / галлон. B20 (20% биодизель) имеет номинальную мощность всего на 1,73% меньше, чем у бензодизеля. Поскольку чистый биодизель имеет немного более низкую плотность энергии, чем его аналог на нефтяной основе, требуется немного больший объем биодизеля по сравнению с петродизелем, чтобы покрыть такое же расстояние (3). Из-за относительной плотности энергии биодизеля по сравнению с нефтяным топливом мы присвоили биодизелю рейтинг 7 для потенциальной мощности.

Биодизель: себестоимость

Биодизель чаще всего и эффективно производится с использованием процесса, называемого переэтерификацией. Путем переэтерификации алкоксигруппа органического сложноэфирного соединения заменяется другим спиртом, обычно метанолом или этанолом. Процесс создания биодизеля относительно прост, но не так дешев. Согласно лучшим оценкам, B100 составляет около 3,50 долларов США за галлон (4-5). Хотя в настоящее время 3,50 доллара США сопоставимы с ценами на бензин, следует учитывать соотношение биодизеля и нефтяного топлива. Биодизельный галлон просто не идет так далеко, как нефтедизельный галлон. Поэтому путешествие на определенное расстояние с использованием биодизеля обойдется дороже, чем бензин. По этим причинам мы присвоили биодизелю значение 5 в качестве стоимости.

Биодизель и окружающая среда

Биодизель является экологически чистым топливом. Жидкое топливо само по себе является биоразлагаемым и поэтому не представляет риска, связанного с разливами нефти. Биодизель на самом деле в 10 раз менее токсичен, чем обычная поваренная соль, что делает топливо более безопасным в использовании, чем бензин.

Горящий биодизель вызывает гораздо меньше вредных выбросов, чем бензодизель.

Выбросы B100 имеют сокращение на 67% несгоревших углеводородов, на 48% меньше токсичного моноксида углерода и на 47% меньше твердых частиц по сравнению с бензином. Тем не менее, биодизель имеет примерно 10% увеличение оксидов азота, которые являются важным фактором в образовании смога (6). В связи с сокращением выбросов токсичных веществ мы оценили биодизельное топливо в 8 для воздействия на окружающую среду Биодизель имеет много экологических преимуществ, но увеличение выбросов оксида азота помешало нам оценить его выше.

Биодизель: возобновляемый

Биодизель является отличным примером возобновляемых ресурсов. Материальные компоненты, используемые для производства биодизеля, являются полностью органическими. Кроме того, существуют сотни различных видов растений с известным потенциалом производства биодизеля. Пока существуют нефтедобывающие заводы, а также органический материал, необходимый для производства спирта, существуют средства для производства биодизеля. Вот почему мы дали биодизель 9 для возобновляемой категории.

ВОДОРОДА

Сторонники альтернативных видов топлива часто рекламируют водородные топливные элементы. Фактически, когда вы думаете об альтернативных вариантах топлива, часто первое, что приходит на ум, — это водородный автомобиль. Однако водородное топливо имеет проблемы под поверхностью, что может ограничить его использование в качестве топлива в будущем.

Водород: выходная мощность

Есть два способа использования энергии из водорода. Первый и менее эффективный метод — сжигание водорода, аналогичное сжиганию бензина или дизельного топлива. Более эффективное использование водорода найдено в водородном топливном элементе, в котором водород вступает в реакцию с кислородом с образованием воды и электричества. Затем электричество используется для питания электродвигателей, которые управляют автомобилем. При использовании этого метода водородный топливный элемент будет на 25% более энергоэффективным, чем бензин (7). Мы оценили водород как 9 из-за этой высокой производительности.

Водород: стоимость производства

Водород может быть произведен различными способами. Большинство процедур производства газообразного водорода включают ископаемое топливо, такое как уголь, природный газ и нефтяной газ. Более возобновляемым способом получения водорода является процесс, называемый электролизом, при котором водород выделяется из воды. Это также более чистый процесс сбора водорода (5).

Производство водорода чрезвычайно дорого. Что еще хуже, самый дешевый метод получения водорода — это использование ископаемого топлива. Использование возобновляемых ресурсов для производства водорода является очень неэффективным процессом, в лучшем случае около 25%. Кроме того, стоимость топливных элементов огромна из-за хрупкости и высокой стоимости редких материалов, таких как платина, которые необходимы для их строительства.

Некоторые водородные автомобили на нетопливных элементах уже находятся в пути благодаря усилиям небольшого числа частных лиц. Есть несколько небольших компаний, которые продают на заказ автомобили с водородным двигателем с двигателем внутреннего сгорания за плату до шести цифр. Например, одна начинающая компания предлагает перевести Hummer в водород, используя менее эффективный метод внутреннего сгорания за 60 000 долларов, не считая цену Hummer (8). Из-за неэффективности производства водорода, а также из-за цены самого топлива мы присвоили стоимость водорода 3.

Водород: воздействие на окружающую среду

Автомобиль на водородных топливных элементах не выделяет вредных веществ в выбросы. Фактически, единственное соединение, выходящее из выхлопной трубы автомобиля на водородных топливных элементах, — это чистая вода. Хотя это звучит хорошо, следует оценить влияние водорода на «колыбель к могиле». Самый простой и наиболее распространенный процесс производства водорода, который происходит с использованием ископаемого топлива, на самом деле вызывает больше загрязнения, чем просто вождение автомобиля на том же ископаемом топливе. Следовательно, автомобиль с водородным двигателем будет производить больше загрязнений, чем автомобиль с бензиновым двигателем (7).

На первый взгляд водород может показаться лучшим альтернативным топливом для окружающей среды. Тем не менее, это займет значительный технологический прорыв, прежде чем эффективный процесс производства водорода может быть разработан для устранения вредных выбросов. Мы оцениваем водород в 4 для окружающей среды из-за общего загрязнения, вызванного водородным процессом. Однажды может быть экологически чистый и рентабельный способ производства водорода. Вы еще не можете увидеть этот день.

Водород: долголетие

Водород является основным и универсальным элементом на этой планете. Он всегда будет в той или иной форме, и поэтому всегда будет возможность расхода топлива. Однако наиболее распространенные процессы сбора водорода используют ископаемое топливо. Это означает, что наступит день, когда единственным способом получения водорода будет очень неэффективный и дорогостоящий процесс возобновляемого гидролиза. На этом этапе будет гораздо более желательно посвятить эту энергию более эффективным транспортным методам. По этим причинам мы оцениваем водород как 6 для устойчивого развития.

ETHANOL

Более 100 лет назад Генри Форд назвал этанол «топливом будущего». Его знаменитая модель Т была первоначально разработана для чистого этанола. Однако из-за запасов нефти, обнаруженных в Техасе, этанол вскоре занял свое место в более дешевом и более эффективном бензине на основе бензина. Но поскольку этанол использовался в качестве топлива, преимущества хорошо известны. Поскольку дни бензина сочтены, этанол начинает выглядеть намного привлекательнее и является одним из лидеров в сегодняшней гонке за альтернативными видами топлива (9).

Этанол: выходная мощность

Испытания показали, что этанол имеет более низкую плотность топлива, чем бензин, примерно на 33%. Это означает, что автомобиль, который может достичь 30 миль на галлон бензина, получит только 20 миль на галлон, используя этанол (10). Однако производство этанола и его стоимость могут помочь компенсировать этот недостаток энергетического потенциала. Это будет обсуждаться более подробно в следующем разделе. Мы присвоили этанолу значение 5 для выходной мощности.

Этанол: цена и производство

Этанол чаще всего производится в Соединенных Штатах с использованием кукурузы, выращенной в стране, в процессе, в котором сахар из растения сбраживается дрожжами. Процесс эффективен на 40-50%. Однако количество пахотных земель, необходимых для выращивания кукурузы, достаточное для удовлетворения спроса нашей страны на топливо, огромно. По оценкам, около 70% пахотных земель США должны были бы перейти на производство кукурузы, а весь урожай пошел бы на этанол, а не на потребление человеком или кормом для животных. В то время как кукуруза является доминирующим растением для использования в производстве этанола в Соединенных Штатах, есть несколько иностранных заводов, которые производят намного более высокие уровни этанола. Например, производство этанола в Бразилии намного эффективнее, чем производство этанола в США, поскольку их бразильский сахарный тростник производит в пять раз больше органических сахаров, чем кукуруза (5).

Несмотря на свою эффективность, в некоторых климатических условиях вождение автомобиля со 100% -ным чистым этанолом может быть затруднено, поскольку топливо недостаточно летучее для работы двигателя при низких температурах. Для решения этой проблемы этанол часто продается в виде 85% этанола и 15% бензиновой смеси, известной как E85. E85 стоит около 2,50 долларов США за галлон, хотя цена, скорее всего, изменится, поскольку цены на кукурузу будут меняться в зависимости от спроса на этанол (11). 2,50 доллара США за галлон уже намного дешевле, чем бензин, и маржинальная стоимость будет только увеличиваться по мере роста цен на бензин. Мы оценили этанол в 7 с точки зрения производства и затрат.

Этанол: воздействие на окружающую среду

Этанол — это маленькая простая биоразлагаемая молекула, поэтому он не представляет такой же опасности, как нефтяное топливо или сырая нефть, из которой они поступают. Выбросы этанола состоят из двух основных продуктов: углекислого газа и воды. Хотя углекислый газ не является ядовитым газом, он способствует глобальному потеплению за счет парникового эффекта. Сжигание этанола, однако, уменьшает многие вредные выбросы, вызванные сжиганием бензина. По сравнению с бензином этанол производит на 40% меньше окиси углерода, на 20% меньше твердых частиц, на 10% меньше смога оксидов азота и на 80% меньше выбросов сульфатов (12).

Хотя выбросы от сжигания этанола в большинстве токсичных газов в выбросах бензина ниже, производство этанола приводит к загрязнению воздуха. Это следует учитывать при общем воздействии этанола на окружающую среду. Учитывая все обстоятельства, мы назначили этанол 6 по экологическим причинам.

Этанол: возобновляемый

Этанол является хорошим примером возобновляемых ресурсов. Производство этанола, созданное из растительных сахаров и ферментированных дрожжами, является органическим процессом, который можно повторять, пока доступны эти основные биологические компоненты. Пока мы можем выращивать кукурузу, у нас есть возможность производить этанол. Мы оценили этанол как 8 для устойчивости.

МЕТАНОЛ

Метанол — это спиртовое топливо, похожее на этанол. Топливо производится в основном из метана, который является основным компонентом природного газа из ископаемого топлива. Однако в последнее время были проведены обширные исследования по использованию различных форм биомассы для производства метанола возобновляемым способом. Это увеличит производство возобновляемого метанола.

Метанол: энергетический потенциал

Хранение метанола составляет лишь около 60% от энергетической емкости бензина. Тем не менее, он имеет более высокое октановое число (123) по сравнению с бензином премиум-класса (93). Это позволяет повысить степень сжатия топлива в цилиндре двигателя, благодаря чему топливо горит теплее и эффективнее. Из-за значительной разницы в потенциальной энергии между метанолом и бензином, мы оценили метанол в 5 с точки зрения потенциала мощности.

Метанол: производство и затраты

Метанол чаще всего производится из метана, часто из природного газа. Однако также возможно производить метанол из процесса «Биомасса в жидкость» с использованием возобновляемых ресурсов с выходом до 75%. Как и этанол, метанол недостаточно летуч, чтобы воспламениться при низких температурах, поэтому для решения этой проблемы было разработано 85% метанола и 15% бензиновой смеси (M85) (13).

Метанол в настоящее время стоит примерно на 40% меньше, чем бензин (при условии, что в среднем по стране он составляет 3,50 долл. США за галлон бензина) в равных количествах, но, поскольку топливо также примерно на 40% менее эффективно, снижение цены сводится на нет. Это означает, что за 1 доллар будет куплено больше метанола, но даже за 1 доллар вы получите бензин. Это просто означает, что для того, чтобы автомобиль проезжал как можно дольше с бензином, в одной и той же машине на борту должно быть больше метанола (5). Метанол получил оценку стоимости 6 в нашей системе.

Метанол: экологические проблемы

Метанольное топливо в жидком виде крайне ядовито — в четыре раза более токсично, чем бензин. Чуть меньше чашки достаточно, чтобы вызвать слепоту или смерть. Пары могут вдыхаться во время процесса накачки, а метанол может даже всасываться через кожу непосредственно в кровоток. Топливо также может разъедать важные детали двигателя, такие как шланги и инжекторы, что означает, что преобразование компонентов двигателя необходимо для преобразования автомобиля с бензиновым двигателем.

Испытания на выбросы M85 показали, что он хорошо работает для снижения токсинов, выделяемых выбросами бензина. По сравнению с бензином, оксиды азота сокращены на 36%, окись углерода — на 53%, а углеводородный эквивалент — на 74% (14). Хотя метанол хорошо показывает себя в тестах на выбросы, необходимо учитывать крайнюю токсичность топлива. Мы оценили метанол как 5 с точки зрения экологической безопасности.

Метанол: возобновляемый

Поскольку метанол в настоящее время производится с использованием природного газа из ископаемого топлива, этот процесс не возобновляемый. Тем не менее, существуют альтернативные методы производства, которые используют биомассу и ферментацию для производства метанола возобновляемым способом. Биомасса, используемая в этом процессе, может даже поступать из бытовых отходов, таких как сточные воды и свалочный газ. Необходимы дальнейшие исследования для расширения материальной базы, которая может быть включена в этот процесс «биомассы в жидкость», но до сих пор метанол с эффективностью 75% может стать реальным возобновляемым ресурсом (13). Мы назначили метанол 7 для устойчивости.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Электричество транспорт не новый. Первая электрическая инвалидная коляска была построена в 1835 году, а через несколько лет электрическая инвалидная коляска. Технология хорошо известна и постоянно совершенствуется. За последние два десятилетия многие крупные автомобили, такие как GM, Honda и Toyota, создали несколько концептуальных и серийных автомобилей для демонстрации осуществимости электромобилей. В будущем электричество может стать одним из наиболее устойчивых альтернативных видов топлива (15).

электричество

Мощность электромобиля напрямую связана с мощностью аккумулятора. Мощность аккумулятора измеряется в киловаттах при мощности 100 кВт, приблизительно равной 135 лошадиным силам. Исторически, электромобили критиковались за их плохое покрытие на одном заряде батареи. У многих более ранних электромобилей, выпущенных в 1990-х годах, пробег составлял всего 50 или 60 миль за плату. Новые аккумуляторные инновации, последними из которых являются мощные литий-ионные аккумуляторы, могут значительно расширить ассортимент электромобилей. Некоторые из новейших аккумуляторов имеют мощность более 120 кВт и могут проехать на автомобиле сотни километров. Мы оценили электричество в 8 для потенциала мощности (16).

Стоимость и производство электроэнергии

Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах все еще производится на угольных электростанциях. Однако все больше и больше электроэнергии вырабатывается из полностью возобновляемых ресурсов, таких как солнечная энергия, энергия ветра и гидроэнергия. Производство электроэнергии электрическими компаниями в Соединенных Штатах низкое. В прошлом году средняя цена на электроэнергию была ниже 0,10 долл. США за кВтч. Стоимость электроэнергии для питания электромобилей составляет всего около 25% от стоимости альтернативного жидкого топлива. Кроме того, электродвигатели, отвечающие за обеспечение механической мощности электромобилей, достигают эффективности около 90% (17). Мы оцениваем его в 9 с точки зрения производства и затрат из-за высокой эффективности и низкой стоимости электроэнергии.

Электричество: воздействие на окружающую среду

Электромобили не производят никаких выбросов. Единственные выбросы, возникающие в результате электрического процесса, происходят от производства электроэнергии. Электроэнергия, вырабатываемая на угольных электростанциях, продолжает выделять токсичные двуокись серы и двуокись углерода в атмосферу. Тем не менее, когда электроэнергия вырабатывается из возобновляемых ресурсов, нет выбросов ни в процессе производства, ни в потреблении электроэнергии в электромобилях. Это означает, что автомобиль может проехать любое расстояние без каких-либо выбросов (5). Из-за растущего количества произведенного чистого электричества и отсутствия выбросов от электричества мы оценили электричество в 9 для окружающей среды.

Электричество не растет на деревьях

Электричество все еще должно быть произведено в той или иной форме. Лучшая надежда для электромобилей будет продолжать инвестировать время и ресурсы в исследования в области возобновляемых источников для производства электроэнергии. Из-за отсутствия выбросов от электромобилей, они могут быть лучшей заменой бензина. Для развития транспорта с нулевыми выбросами потребуется только разработка более возобновляемой электроэнергии. Мы оцениваем электроэнергию возобновляемых источников энергии в 9.

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

Природный газ — еще одна альтернатива бензину, который сегодня уже используется в автомобилях. Honda создала Civic GX в 2005 году, которая работает на сжатом природном газе и может быть заправлена ​​дома с помощью компрессора. Одно только топливо действительно является жизнеспособной альтернативой бензину, но нельзя скрывать тот факт, что это все еще ископаемое топливо, обреченное на вымирание (5).

Природный газ: энергоэффективность

Энергия, производимая природным газом, немного ниже мощности бензина, примерно на 1%. Однако более высокое октановое число природного газа (120) обеспечивает более высокие степени сжатия для двигателей внутреннего сгорания, что способствует более эффективному сгоранию топлива и вырабатывает больше энергии. Это также помогает сделать сжигание природного газа немного чище по сравнению со стандартным сжиганием бензина (18). Мы оценили природный газ как 8 с точки зрения энергоэффективности

Природный газ: затраты и производство

Природный газ можно получить из нескольких источников. Это происходит в основном из подземных месторождений нефти в растворенной или изолированной форме, а также из наших собственных отдельных месторождений природного газа и угля. Затем газ проходит через перерабатывающую установку, где удаляются некоторые его природные компоненты, такие как кислоты, ртуть, сера и вода. Затем газ может быть доставлен по трубопроводу для доставки.

Стоимость природного газа в Соединенных Штатах в настоящее время составляет около 7 долларов США за 1000 кубических футов. Это примерно равно 1 миллиону БТЕ. Стоимость за галлон бензинового эквивалента приведет к тому, что природный газ составит около 1,50 долларов США за галлон газового эквивалента (19). Относительная простота очистки и транспортировки природного газа в сочетании с эквивалентными затратами на газ заставляет нас отнести природный газ 8 к производству и затратам.

Природный газ: экологические аспекты

Природный газ имеет смешанные преимущества и недостатки, когда речь идет о выбросах. Преимущества заключаются в том, что многие из смога и веществ, вызывающих глобальное потепление, которые образуются в результате сжигания бензина, находятся на гораздо более низких уровнях в природном газе. Начнем с того, что выбросы природного газа дают примерно на 25% меньше диоксида углерода, на 75% меньше оксидов азота и почти не содержат соединений серы или ртути. Однако при сгорании природного газа образуется несколько большее количество окиси углерода, чем бензина (18). Учитывая все обстоятельства, мы оценили природный газ в 7 с точки зрения воздействия на окружающую среду.

Природный газ: возобновляемый

Нельзя избежать того, что природный газ является ископаемым топливом. После исчерпания природного газа все двигатели, работающие на природном газе, необходимо будет модифицировать для использования с другими горючими газами, если они продолжают использоваться. Нет известных процессов, которые могли бы производить синтетический природный газ. По этой причине мы оценили природный газ как 0 для возобновляемых источников энергии.

ПОСТАНОВЛЕНИЕ

После тщательного исследования и тщательного анализа мы чувствуем себя комфортно, прогнозируя потенциальное будущее этих видов топлива, а также их долгосрочную устойчивость. Мы пришли к выводу, что, хотя каждое из этих видов топлива может иметь преимущества, которые делают его привлекательным в той или иной форме, в течение следующих нескольких десятилетий произойдет сдвиг в сторону автомобилей, работающих на биодизеле и электричестве. В конце концов, мы верим, что электромобили станут наиболее распространенным видом транспорта, превзойдя автомобили на биотопливе в качестве основного направления повседневной езды.

Однако мы ожидаем, что в течение многих лет будет существовать комбинация источников топлива, которые будут транспортировать топливо. Мы считаем, что типичная семья может иметь несколько автомобилей разной мощности для разных целей. Меньший электрический автомобиль можно использовать для ежедневных поездок на работу или для покупки продуктов, в то время как биодизельный внедорожник может взять семью в отпуск или выполнить другие задачи на большие расстояния. Различия в этих видах топлива означают, что нишевые рынки достигают хороших результатов в своей задаче.

УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ: БУДУЩЕЕ

Мы ожидаем, что биодизельное топливо будет продолжать расти в качестве альтернативного топлива и будет принято в течение следующего десятилетия в качестве жизнеспособного варианта универсального топлива, основанного на его хороших эксплуатационных характеристиках и экологических преимуществах. B80, вероятно, станет распространенным вариантом заправки, поскольку его выходная мощность близка к бензину, а его цена станет более привлекательной по мере роста стоимости бензина. Однако наша страна не сможет производить достаточно биодизеля, чтобы сделать его единственным топливом для нашей страны. Из-за ограниченного количества биодизеля, который мы можем производить, он не сможет заменить бензин как единственное транспортное топливо в нашей стране.

Водородные топливные элементы были бы отличным способом для питания автомобилей — если бы были доступны технологии. Использование водорода по-прежнему будет предметом исследований и разработок, но пройдет не менее 10-20 лет, прежде чем топливные элементы будут широко продаваться в автомобилях, и даже тогда высокие цены остановят большинство покупателей. Медленный запуск станций заправки водородом, а также стоимость водородного топлива также остановят автомобили, работающие на водороде. Мы признаем, что теоретически водородные топливные элементы являются высокоэффективным методом заправки транспорта. По этой причине технология — это только вопрос времени. Однако до того, как топливные элементы станут простыми и недорогими для обычного водителя, электромобили станут повседневными автомобилями на американских дорогах, и к тому времени их характеристики могут быть даже лучше, чем у водорода.

И этанол, и метанол являются потенциальными видами топлива, но ограниченные поставки исходных материалов и ограниченный выход не позволят использовать эти спиртовые топлива в качестве основного потребительского топлива. Однако они могут использоваться в качестве специального топлива для автобусов и других видов общественного транспорта из-за более низкого спроса и способности их транспортных средств перевозить больше жидкого топлива на борту.

Электричество, скорее всего, станет движущей силой транспорта будущего. В 1996 году GM представила EV1, двухместный электромобиль, который можно зарядить дома за 8 часов и проехать 150 миль без подзарядки, используя доступные на тот момент аккумуляторы. Хотя это не было коммерческим успехом, поскольку было построено всего около 1000 автомобилей, EV1 доказал, что электромобили можно производить и эффективно использовать в повседневных поездках, и был сильным конкурентом для автомобилей с бензиновым двигателем. Новые аккумуляторные решения позволят значительно расширить ассортимент электромобилей при сохранении неповрежденных характеристик и низких транспортных расходов (20).

Природный газ хорошо работает сегодня при питании автомобилей. Было произведено несколько автомобилей на природном газе, а также городской автобусный маршрут. Технология работает хорошо, и выбросы улучшаются по сравнению с бензином. Однако природный газ не выживет. W końcu osiągnie ten sam przedwczesny koniec co benzyna, a zatem nie stanowi zrównoważonej alternatywy dla pojazdów napędzanych benzyną. Gaz ziemny może jednak zapewnić okres karencji podczas odchodzenia od benzyny.

Wreszcie nie możemy być pewni, co przyniesie przyszłość paliwom alternatywnym. Istnieje wiele innych nieprzewidywalnych czynników, w tym zmiany klimatu, badania przemysłowe i niestabilność polityczna, które mogą odegrać kluczową rolę w wielkim wyścigu paliwowym. Jednak w oparciu o to, co wiemy obecnie, uważamy, że nasze wnioski stanowią rozsądne przypuszczenia dotyczące przyszłości paliw alternatywnych. Jedno jest pewne, inżynierowie z pewnością znajdą się w czołówce tego ekscytującego i ważnego okresu w historii.