Целью Программы является снижение негативного воздействия автотранспортного комплекса на окружающую среду за счет расширения использования альтернативных жидким нефтяным топливам газообразных (сжиженные углеводородные газы и природный газ) топлив, диметилового эфира, а также применения гибридных схем силовых агрегатов.
Раздел 1. Использование диметилового эфира
в качестве моторного топлива дизельных двигателей
Результаты выполненных исследований различных аспектов применения ДМЭ в качестве альтернативного моторного топлива для дизелей дают основания для следующих выводов.
1. ДМЭ обладает целым рядом преимуществ по сравнению с другими альтернативными топливами и даже дизельным топливом по следующим показателям:
Химическим:
- отсутствием валентных углеродно-углеродных связей, что понижает склонность к сажеобразованию при горении,
- содержанием порядка 35% связанного кислорода, что практически полностью устраняет дымность выпускных газов,
- хорошей самовоспламеняемостью в условиях цилиндра дизеля (цетановое число ЦЧ=55=60 по сравнению с ЦЧ=45-50 для дизельного топлива, не говоря уже об альтернативных топливах типа метанола и этанола, а также природных газах, имеющих плохую воспламеняемость), что делает его идеальным в качестве моторного топлива дизелей:
Физическим:
- хорошей испаряемостью, что приводит к быстрой газификации впрыскиваемых в цилиндры топливных струй, способствуя совершенствованию процесса смесеобразования и улучшению экономичности при понижении требуемого уровня давлений впрыскивания и, следовательно, повышению надежности работы топливовпрыскивающей аппаратуры и снижению ее уровня шума.
2. Результаты моторных испытаний дизелей на ДМЭ показали возможность значительного улучшения следующих характеристик:
Экологических:
- снижение уровня выброса вредных выбросов с выпускными газами по окислам азота - в 3-4 раза при практически бездымном выхлопе на всех режимах работы;
- ДМЭ является экологически чистым продуктом, не наносящим никакого вреда окружающей среде.
Экономических:
- сохранение или даже улучшение (до 5%) экономичности дизеля по сравнению с работой на дизельном топливе.
Эксплуатационных:
- снижение динамики цикла и давлений сгорания, что повышает надежность работы двигателей и снижает шумность на 10 дБ(А), открывая возможность конвертирование в дизели, работающие на ДМЭ, обычных карбюраторных двигателей, а также возрождения с улучшением экологических характеристик широко распространенных, например, в дорожно-строительных машинах безнаддувных дизелей.
3. Конвертирование обычных дизелей для работы на ДМЭ состоит только в модернизации их топливоподающей аппаратуры, направленной на увеличение объемной подачи топлива и уплотнения линии низкого давления для приспособления ее к работе на повышенных порядка 10-20 бар давлениях, а также в замене топливных баков на баллоны низкого давления, используемые для работы с сжиженными природными газами.
К недостаткам следует отнести пониженную вязкость ДМЭ по сравнению с дизельным топливом, что может потребовать доводки топливоподающей аппаратуры для обеспечения ее противозадирных качеств и повышения долговечности.
4. Существуют отработанный (через получение метанола), а также более эффективный новый (через получение синтез-газа) технологические способы массового производства ДМЭ на базе природного газа.
ДМЭ может также производиться на базе каменного угля, углеродосодержащих продуктов (битумов), а также биомассы, что позволяет считать его возобновляемым видом топлива.
5. Технико-экономический анализ применения диметилового эфира в качестве альтернативного моторного топлива для дизелей свидетельствует о возможности сбыта его по ценам, приблизительно равным ценам на дизельное топливо.
6. Из описанных результатов исследования можно заключить, что диметиловый эфир по своим физико-химическим показателям и данным моторных испытаний может стать в XXI веке основным видом моторного топлива во всем мире, над внедрением которого в настоящее время интенсивно работают многие ведущие фирмы и государственные организации за рубежом.
По существу речь, по-видимому, может идти о глобальной отработке новой прогрессивной технологии преобразования природного газа (и других видов сырья), обеспечивающего только умеренный экологический эффект, в идеальное моторное топливо, отвечающее всем самым жестким экологическим и экономическим нормам наступающего века.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что по целому ряду экологических, эксплуатационных и технико-экономических показателей диметиловый эфир может стать в XXI веке одним из основных видов моторного топлива для дизелей во всем мире, что дает основание рекомендовать всемерную поддержку и развитие соответствующих НИОКР, которые должны способствовать ускорению массового внедрения в нашей стране диметилового эфира в качестве альтернативного моторного топлива.
Одним из самых важных положительных факторов использования ДМЭ в качестве моторного топлива является отсутствие необходимости строительства специальных АЭС. Так как по своим физико-химическим свойствам (за исключением цетанового числа) ДМЭ аналогичен пропан-бутану, для заправки автомобильного транспорта ДМЭ можно использовать существующие АГНС.