Utilização de combustíveis alternativos. Veselov, Gennady Vasilievich - Cálculo da eficiência do uso de combustíveis alternativos em navios: diretrizes O uso de combustíveis alternativos em navios

100 anos depois de abandonarem completamente os veleiros, os construtores navais estão a recorrer novamente à energia eólica numa tentativa de reduzir os custos de combustível.
Aqui estão alguns projetos de navios de transporte que utilizam fontes alternativas para entregar carga.

Eco Marine Power - painéis solares funcionam como velas

A empresa japonesa Eco Marine Power (EMP) decidiu criar ao mesmo tempo uma embarcação à vela e de alta tecnologia, substituindo as velas tradicionais pelas velas .

A EMP é uma empresa inovadora que aplica novas tecnologias ao projeto e construção de embarcações marítimas. Os engenheiros e investigadores da empresa têm como objectivo desenvolver motores mais ecológicos para o transporte marítimo e fluvial, de forma a reduzir tanto as fontes de energia tradicionais como os danos causados ​​pela sua utilização ao ambiente.

Em vez das velas tradicionais usaram velas dirigíveis painéis solares. Em primeiro lugar, a sua grande área e a presença de um mecanismo rotativo controlado permitirão que os painéis sejam utilizados como velas normais. E em segundo lugar, a energia elétrica acumulada durante a viagem será utilizada para alimentar os motores durante as manobras do navio no porto.

O sistema rotativo de cada painel solar permite posicioná-lo perfeitamente ao vento ou removê-lo completamente em caso de mau tempo. Quando dobrados horizontalmente, os painéis solares ainda terão suas superfícies ativas voltadas para a luz solar e carregarão adicionalmente as baterias integradas.

Os representantes da EMP afirmam que a rigidez e a fiabilidade do design das suas velas de alta tecnologia podem resistir até mesmo a tempestades muito fortes no mar e, portanto, o navio permanecerá à tona e seguirá o curso aprovado mesmo quando os navios à vela convencionais não o conseguem. Além disso, as novas velas requerem manutenção mínima.
Os engenheiros da EMP calcularam que equipar um navio convencional com velas tão exclusivas reduzirá o consumo de combustível em 20%, e se o navio também estiver equipado com motores elétricos adicionais, o consumo será reduzido quase pela metade - em cerca de 40%.

PROJETO DE NAVIO DE GÁS COMBUSTÍVEL

Moscou 2011 .

Artistas:

Designer líder (n. 1984)

Engenheiro de projeto (n. 1984)

Técnico de design (nascido em 1989)

Líder do tópico:

Diretor do Centro Científico e de Produção "Rechport", Assoc. A.K, Tatarenkov

Ensaio

O relatório contém 13 páginas de texto, 1 tabela, 5 figuras, 1 fonte

PROJETO, CONSTRUÇÃO, REEQUIPAMENTO DA INSTALAÇÃO DE ENERGIA DO NAVIO A MOTOR DO PROJETO P51, GÁS NATURAL COMPRIMIDO E LIQUEFEITO (METANO).

Objeto de desenvolvimento: navios de navegação interior com combustíveis alternativos, ou seja, possibilidade de utilização de duas opções de gás combustível nos navios: gás natural comprimido ou gás natural liquefeito.

Objetivo do trabalho: Prospecção de utilização de gás combustível para embarcações fluviais de nova geração.

O resultado obtido: a perspectiva de utilização de uma usina marítima (SPP) movida a gás combustível em embarcações fluviais dá, em particular, uma decisão fundamental sobre a disposição dos equipamentos de gás nas embarcações da classe “P” do projeto P51.

O alto custo do óleo diesel obriga os armadores a resolver a questão de encontrar tipos alternativos combustível e transferindo alguns grupos de navios para eles.

Devido à tendência de Moscovo se tornar uma cidade amiga do ambiente, não existem grandes massas de ar no centro de transportes de Moscovo para dispersar as emissões prejudiciais. Neste sentido, para aumentar a competitividade do transporte aquaviário em comparação com outros modos de transporte, é necessário identificar uma área prioritária relacionada com a redução da toxicidade dos gases de escape.

Uma dessas áreas é a conversão de usinas navais para operar com óleo diesel em gás. Ao mesmo tempo, é necessário destacar a possibilidade de utilização de dois tipos de gás combustível nos navios: gás natural comprimido ou gás natural liquefeito.

O projeto propõe a conversão de embarcações de navegação interior existentes para gás combustível, bem como a construção de novas embarcações que utilizem gás combustível.

Um estudo técnico e econômico da eficiência do uso de gás natural liquefeito e comprimido em embarcações fluviais da bacia hidrográfica de Moscou foi realizado na VNIIGaz e no Departamento de Usinas Navais da Academia Estadual de Transporte Aquático de Moscou [Relatório sobre trabalho de pesquisa sobre tópico VI/810. M., MGAVT, 1997. Reequipamento da usina de navios fluviais de linhas urbanas na região de Moscou (usando o exemplo do navio a motor do projeto R-51 "Moscou") para operar com gás natural comprimido] , que mostrou a viabilidade do uso de gás em navios frota fluvial.

Em 1998, a Academia Estatal de Transporte Aquático de Moscou reequipou a usina do navio de passageiros “Uchebny-2” do projeto R51E (tipo Moscou) para funcionar com gás comprimido. O reequipamento foi realizado de acordo com o projeto do centro de construção naval, desenvolvido em relação aos navios dos projetos P35 (Neva) e P51 (Moscou).

Estudos experimentais demonstraram benefícios económicos directos da utilização do gás. Paralelamente, foi identificada a necessidade de instalação de sensores de alarme adicionais que notificam sobre vazamento de gás e, na presença de vazamento, enviam sinal para acionar automaticamente o sistema para operar com óleo diesel.

Apesar dos muitos aspectos positivos da utilização de gás comprimido e liquefeito, deve-se destacar a principal desvantagem de tais sistemas. Em primeiro lugar, trata-se da perda de espaço útil no convés de passeio (no m/v "Uchebny-2"

Foram instalados 32 cilindros de gás comprimido com volume de 50 litros cada) para navios que operam com gás comprimido, o que indica a vantagem do gás liquefeito. A próxima desvantagem é a falta de requisitos das Regras do Registro Fluvial Russo para navios com instalações do tipo acima e, claro, o principal fator limitante é a falta de uma rede de postos de abastecimento de gás. E se por transporte rodoviário Esta rede está a desenvolver-se, então para o transporte aquaviário, caracterizada pela presença de grandes capacidades e pela extensão das linhas de transporte, esta questão continua relevante.

O acima exposto, é claro, exigirá investimento de capital, mas será possível alcançar:

1. Melhorar a situação ambiental nas áreas aquáticas, reduzindo em 50% as emissões tóxicas e a opacidade dos gases de escape dos motores diesel marítimos.

2. Redução dos custos de combustível em 20-30%.

Neste sentido, a conversão de navios para gás permite não só benefícios económicos, mas também conduz a uma melhoria da situação ambiental (espaço aéreo limpo).

Nos navios de transporte, o mais viável é o uso de gás liquefeito, que é ditado pela alta potência das usinas e pela longa extensão das linhas (são necessários grandes volumes de reservas de gás com perda mínima de área útil dos conveses superiores ). Neste sentido, serão necessários transportadores de gás para áreas remotas. Portanto, a ideia principal deveria ser criar tipos de recipientes que correspondam às propriedades perigosas dos produtos, uma vez que cada produto pode ter uma ou mais propriedades perigosas, incluindo inflamabilidade, toxicidade, corrosividade e reatividade. Ao transportar gases liquefeitos (o produto é refrigerado ou sob pressão), podem surgir perigos adicionais.

Colisões graves ou encalhes podem resultar em danos ao tanque de carga, resultando na liberação descontrolada do produto. Tal vazamento pode resultar na evaporação e dispersão do produto e, em alguns casos, em uma fratura frágil do casco do transportador de gás. Portanto, tal perigo, na medida do possível na prática, com base no conhecimento moderno e no progresso científico e tecnológico, deve ser reduzido ao mínimo. Estas questões devem ser refletidas, em primeiro lugar, nas Regras do Registro Fluvial Russo. Ao mesmo tempo, os requisitos aplicáveis ​​aos transportadores de gás e, possivelmente, aos transportadores químicos devem basear-se em princípios fiáveis ​​de construção e engenharia naval e numa compreensão moderna das propriedades perigosas de vários produtos, uma vez que a tecnologia para a concepção de transportadores de gás não é apenas complexo, mas também em rápido desenvolvimento e, neste contexto, os requisitos não podem permanecer inalterados.

Em conexão com o acima exposto, hoje a questão da criação quadro regulamentar em relação aos navios que operam com gás combustível e aos navios que o transportam.

Com base no exposto, podemos concluir que com um novo aumento dos preços mundiais, e como consequência - Preços russos para o óleo diesel, os armadores são obrigados a buscar formas alternativas de solucionar o problema, uma delas é a utilização do gás. No entanto, a utilização de gás combustível (tanto gás natural comprimido como liquefeito) em embarcações fluviais só é aconselhável se houver uma rede desenvolvida de postos de gasolina.

Nas condições modernas, a construção de postos de abastecimento de gás industrial é um desperdício de fundos públicos e é impossível encontrar outras fontes de financiamento para tais instalações. Portanto, a construção dentro da cidade e uma série de grandes assentamentos postos de abastecimento de gás, que seriam utilizados não só para reabastecer navios, mas também para reabastecer veículos. Para possibilitar o reabastecimento de navios em áreas remotas, é possível utilizar transportadores de gás, que é aconselhável construir em empreendimentos industriais. Neste caso, para além de organismos governamentais, organizações como a Gazprom, o Fundo Ambiental, o Governo de Moscovo e uma série de outras empresas poderão estar interessadas na possibilidade de construir tais instalações.

A indústria (por exemplo, ENERGOGAZTECHNOLOGY LLC, etc.) produz motores de pistão a gás com ignição por centelha e produtos baseados neles: unidades elétricas, usinas de energia, motores geradores (geradores de gás), etc.

Diagrama esquemático e equipamentos para operação de uma usina naval a gás combustível.

O gás combustível é preparado para combustão em uma linha de gás (Fig. 1). A seguir, o gás combustível com pressão igual à pressão atmosférica entra no misturador (Fig. 2), onde é misturado ao ar na proporção necessária. A dosagem da mistura gás-ar que entra no motor é feita por meio de uma válvula borboleta (Fig. 3) com acionamento elétrico.

A velocidade de rotação e a geração de faíscas são controladas pelo sistema de controle do motor a gás. Este sistema desempenha as funções de um sistema de alerta de emergência para um motor a gasolina, abre e fecha a válvula eletromagnética de combustível no momento certo ao ligar e desligar o motor.

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Arroz. 2 Misturador

Fig.3 Válvula borboleta

A SPC "Rechport" concluiu uma série de estudos preliminares para o reequipamento do m/v "Moskva" pr R-51 em termos de localização dos cilindros de gás (dimensões de um cilindro: comprimento - 2.000 mm, Ø 401 mm. , volume 250 l.), as conversões comparativas dos indicadores de desempenho são mostradas abaixo na Tabela 1, e os diagramas de layout (opções) são mostrados na Fig.

Este reequipamento requer reforço adicional para garantir a resistência da estrutura da tenda. O dimensionamento preliminar da armadura é mostrado na Fig. 5.

tabela 1

Dimensões principais do casco, m: comprimento – 36; largura – 5,3; altura lateral – 1,7	Série m/v "Moskva" com motor diesel		m/v "Moskva" com sistema de motor de combustão interna a gás	m/v "Moskva" com sistema de motor de combustão interna a gás
Localização dos tanques de combustível
	toldo+popa
Autonomia de navegação, dias
Duração do voo, hora
Número de passageiros, pessoas
projeto
real

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b) alimentação (12 cilindros)

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Arroz. 5 Projeto preliminar de reforço do toldo.

Lista de fontes usadas

1. Relatório de pesquisa sobre o tema VI/810. M., MGAVT, 1997. Reequipamento da usina de navios fluviais de linhas urbanas na região de Moscou (a exemplo do navio a motor do projeto R-51 "Moscou") para operar com gás natural comprimido.

As iniciativas internacionais para reduzir o dióxido de carbono (CO2) e outras emissões nocivas dos navios estão a impulsionar a procura de fontes de energia alternativas.

Em particular, o relatório da sociedade classificadora DNV GL examina a utilização de células de combustível, turbinas a gás e a vapor juntamente com sistemas de accionamento eléctrico, que só podem ser eficazes em combinação com combustíveis mais ecológicos.

O uso de células de combustível em navios está atualmente em desenvolvimento, mas levará muito tempo até que possam substituir os motores principais. Já existem conceitos nesse sentido, por exemplo, um ferry da VINCI Energies. Tal embarcação tem comprimento de 35 m. Será capaz de reter uma carga de energia obtida de fontes renováveis ​​​​por 4 horas. O site da empresa afirma que tal navio irá operar entre a ilha francesa de Ouessant e o continente a partir de 2020.

O uso de baterias e energia eólica também são considerados tecnologias inovadoras.

Navio movido a energia eólica, The Vindskip

Os sistemas de baterias já são utilizados no transporte marítimo, mas o uso da tecnologia para embarcações marítimas é limitado devido à baixa eficiência.

Finalmente, a utilização da energia eólica, embora não seja nova, ainda não provou a sua atractividade económica na construção naval moderna.

Lembramos que a partir de 1º de janeiro de 2020, o teor de enxofre (SOx) nos combustíveis não deverá conter mais de 0,5%, e as emissões de gases de efeito estufa deverão ser reduzidas em 50% até 2050, de acordo com a última decisão da Organização Marítima Internacional ( OMI).

Combustíveis alternativos

Os combustíveis alternativos actualmente em consideração incluem o gás natural liquefeito (GNL), o gás liquefeito de petróleo (GPL), o metanol, os biocombustíveis e o hidrogénio.

A IMO está actualmente a desenvolver um código de segurança (Código IGF) para navios que utilizam gás ou outros combustíveis ecológicos. O trabalho continua na área de metanol e combustíveis de baixo ponto de inflamação.

Ainda não foi desenvolvido um Código IGF para outros tipos de combustível, o que os armadores devem ter em conta.

Impacto ambiental

De acordo com a DNV GL, o GNL emite a menor quantidade de gases com efeito de estufa (sendo os principais gases com efeito de estufa o vapor de água, o dióxido de carbono, o metano e o ozono). No entanto, o metano não queimado, que é o principal componente do GNL, cria emissões com emissões de gases com efeito de estufa 20 vezes mais poderosas do que o dióxido de carbono (CO2 - dióxido de carbono).

No entanto, de acordo com os fabricantes de motores bicombustíveis, o volume de metano não queimado nos equipamentos modernos não é tão grande e a sua utilização reduz os gases com efeito de estufa no transporte marítimo em 10-20%.

A pegada de carbono (a quantidade de gases de efeito estufa causada por atividades organizacionais e atividades de transporte de carga) do uso de metanol ou hidrogênio é significativamente maior do que a do uso de óleo combustível pesado (HFO) e gasóleo marítimo (MGO).

Ao utilizar energias renováveis ​​e biocombustíveis, a pegada de carbono é menor.

O combustível mais ecológico é o hidrogénio, produzido a partir de energias renováveis. O hidrogênio líquido poderá ser usado no futuro. No entanto, apresenta uma densidade de energia volumétrica bastante baixa, o que leva à necessidade de criar grandes áreas de armazenamento.

Em relação às emissões de nitrogênio, os motores de combustão interna do ciclo Otto movidos a GNV ou hidrogênio não necessitam de equipamentos de tratamento de gases de escape para atender ao padrão Tier III. Na maioria dos casos, os motores bicombustíveis que operam no ciclo diesel não são adequados para atender ao padrão.

Nível de emissões de nitrogênio ao usar diferentes tipos de combustível.

© Tishinskaya Yu.V., 2014

A relevância deste tema é determinada pelo fato de um navio necessitar de grande quantidade de combustível para seu funcionamento, o que prejudica o estado ambiente, à medida que enormes navios de carga libertam anualmente milhões de metros cúbicos de dióxido de carbono na atmosfera, causando enormes danos à atmosfera e acelerando o derretimento dos glaciares nos pólos. Além disso, devido aos preços instáveis ​​dos produtos petrolíferos e às reservas limitadas destes minerais, os engenheiros estão constantemente à procura de combustíveis e fontes de energia alternativas.

O transporte marítimo mundial é uma importante fonte de poluição ambiental, tal como comércio mundial requer um enorme consumo de petróleo e outros materiais inflamáveis ​​para embarcações marítimas, mas à medida que se presta mais atenção à redução das emissões de CO2, torna-se claro que chegou o momento de fazer alterações nos sistemas de propulsão ou de encontrar um substituto.

Actualmente, num só país, o consumo de combustíveis produzidos a partir do petróleo pode atingir centenas de milhões de toneladas. Ao mesmo tempo, os transportes rodoviário e marítimo estão entre os principais consumidores de produtos petrolíferos e continuarão a ser os principais consumidores de combustíveis para motores no período até 2040-2050.

Também um impulso significativo para o desenvolvimento esse assuntoé o facto de, de acordo com os requisitos da Convenção Internacional para a Prevenção da Poluição por Navios, existir um reforço sistemático dos requisitos relativos ao teor de óxidos de enxofre, azoto e carbono, bem como de partículas nas emissões provenientes do mar navios. Estas substâncias causam enormes danos ao meio ambiente e são estranhas a qualquer parte da biosfera.

Os requisitos mais rigorosos são apresentados para Áreas de Controle de Emissões (ECAs). Nomeadamente:

· Mar Báltico e Mar do Norte

· águas costeiras dos EUA e Canadá

· Mar do Caribe

· Mar Mediterrâneo

· costa do Japão

· Estreito de Malaca, etc.

Por isso, as mudanças nos padrões para emissões de óxido de enxofre das embarcações marítimas em 2012 são de 0% e 3,5% em áreas especiais e em todo o mundo, respectivamente. E até 2020, os padrões para as emissões de óxido de enxofre dos navios nestas áreas serão igualmente de 0%, e a nível mundial já cairão para 0,5%. Isto implica a necessidade de resolver o problema da redução das emissões químicas na atmosfera Substâncias nocivas usinas de energia naval e a busca por tipos de combustível ou energia novos e mais “amigáveis” para uso em navios.

Para resolver estas questões, propõe-se introduzir inovações em dois várias direções:

1) A utilização de novos tipos de combustível, mais ecológicos e económicos na operação de navios;

2) Recusa do nosso combustível habitual em favor do uso da energia do sol, da água e do vento.

Vamos considerar o primeiro caminho. Os principais tipos de combustíveis alternativos são os seguintes:

O biodiesel é um combustível orgânico produzido a partir de culturas oleaginosas.

O preço do biodiesel de marca é aproximadamente duas vezes superior ao preço do óleo diesel comum. Estudos realizados em 2001/2002 nos EUA mostraram que quando o combustível contém 20% de biodiesel, o teor de substâncias nocivas nos gases de escape aumenta 11% e apenas a utilização de biodiesel puro reduz as emissões em 50%;

Álcoois são compostos orgânicos que contêm um ou mais grupos hidroxila ligados diretamente a um átomo de carbono. Os álcoois são proibidos como combustíveis de baixo ponto de inflamação;

O hidrogénio é o único tipo de combustível cujo produto de combustão não é o dióxido de carbono;

É utilizado em motores de combustão interna na forma pura ou como aditivo ao combustível líquido. O perigo de armazená-lo em um navio e os caros equipamentos para tal uso tornam esse tipo de combustível completamente não é promissor para navios;

A emulsão água-combustível é produzida no navio em uma instalação especial - economiza combustível, reduz as emissões de óxido de nitrogênio (até 30% dependendo do teor de água na emulsão), mas não tem efeito significativo nas emissões de óxido de enxofre;

Os gases combustíveis liquefeitos e comprimidos permitem eliminar completamente as emissões de enxofre e partículas na atmosfera, reduzir radicalmente as emissões de óxidos de azoto em 80% e reduzir significativamente as emissões de dióxido de carbono em 30%.

Por isso, pode argumentar-se que o único novo tipo de combustível, cuja utilização afecta significativamente o desempenho ambiental dos motores dos navios, é o gás natural.

Vamos considerar a segunda maneira. O vento e o sol são as fontes de energia mais comuns na Terra. Muitas organizações oferecem todos os tipos de projetos para implementá-los na vida cotidiana.

Na prática internacional, já existem vários projetos implementados e ainda não implementados de navios que utilizam energia eólica e solar para a sua navegação.

Num esforço para reduzir o consumo de combustível em grandes navios mercantes nos oceanos do mundo, uma equipe da Universidade de Tóquio desenvolveu o projeto “Wild Challenger”.

Usando velas retráteis gigantes medindo 50 metros de altura e 20 metros de largura, o consumo anual de combustível pode ser reduzido em quase 30%. Para máximo impulso, as velas são controladas individualmente e cada vela é telescópica com cinco níveis, permitindo que sejam arrumadas quando o tempo fica desfavorável. As velas são ocas e curvas, feitas de alumínio ou plástico reforçado, o que as torna mais parecidas com asas. Simulações de computador, bem como testes em túnel de vento, mostraram que o conceito pode operar mesmo com ventos laterais. Assim, o projeto “Wind Challenger” pode realmente tornar-se o desenvolvimento de navios eficientes em termos de combustível da geração futura.

A empresa “Eco Marine Power” desenvolveu um projeto “ Aquário", que significa "Aquário". Uma particularidade deste projeto é a utilização de painéis solares como vela.

Essas velas até receberam o próprio nome de “vela rígida”. Eles farão parte de um grande projeto que permitirá que as embarcações marítimas utilizem facilmente fontes alternativas de energia no mar, no ancoradouro e no porto. Cada painel de vela mudará automaticamente de posição por meio de controle de computador, que está sendo desenvolvido por uma empresa japonesa. KEI System Pty Ltd" Os painéis também podem ser removidos durante condições climáticas adversas.

Os mais recentes avanços na tecnologia solar significam que agora pode ser utilizada uma combinação de painéis solares e velas, colocando este projecto na vanguarda do desenvolvimento da construção naval moderna.

Sistema " Aquário» foi concebido de forma a não exigir muita atenção da tripulação do navio e ser relativamente fácil de instalar. Os materiais com os quais a vela rígida e outros componentes do sistema são feitos são reciclados.

Sistema " Aquário» se tornará atraente para investimentos por parte de companhias marítimas e operadores de navios devido ao rápido retorno do projeto.

Podemos concluir que ambas as formas são projetadas para resolver os mesmos problemas. A implementação destes projetos tem um impacto significativo no transporte marítimo global, contribuindo para uma redução significativa da poluição ambiental e reduzindo os custos de combustível e manutenção. O que escolher é assunto de todos. Uma maneira mais fácil de implementação é a utilização de combustível econômico, uma vez que esta tecnologia não requer substituição completa da frota, mas pode ser utilizada em navios existentes, mas ainda mantém um certo nível de custos com combustível e emissões de substâncias nocivas para a atmosfera. . Optar pela construção de navios que utilizem fontes alternativas de energia em sua operação, por um lado, exige a substituição completa da frota, mas, por outro, elimina custos com combustíveis e reduz significativamente diversos tipos de poluição ambiental.

Literatura

1. Sokirkin V.A. Direito marítimo internacional: livro didático / Sokirkin V.A.,

Shitarev V.S. – M: Relações Internacionais, 2009. – 384 p.

2. Shurpyak V.K. Aplicação de tipos alternativos de energia e alternativas

combustíveis em embarcações marítimas [recurso eletrônico]. - Modo de acesso ao documento:

http://www.korabel.ru/filemanager

3. Navios do futuro [recurso eletrônico]. – Modo de acesso ao documento:

http://korabley.net/news/korabli_budushhego/2010-04-05-526

4. Navios económicos são possíveis [recurso electrónico]. - Modo de acesso

documento: http://korabley.net/news/ehkonomichnye_suda_vozmozhny/2014-01-06-

5. O sistema alternativo Aquarius pode mudar o transporte marítimo

[recurso eletrônico]. – Modo de acesso ao documento: http://shipwiki.ru/sovremennye_korabli/na_ostrie_progressa/alternativnaya_sistema_emp_aquarius.html

Tendo atingido mais de 30 rublos por litro de gasolina AI-92 na grande maioria dos postos de gasolina. Além disso, os especialistas prevêem que novos aumentos nos preços da gasolina são inevitáveis, o que naturalmente nos leva a questionar que alternativas poderão existir aos carros a gasolina (e diesel).

Vejamos algumas estatísticas sobre os preços dos combustíveis petrolíferos:

Dinâmica de crescimento dos preços da gasolina AI-92

Dinâmica de crescimento do preço do óleo diesel

Estatísticas sobre os preços da gasolina em vários países

Bem, ao que parece, existem muitas alternativas desse tipo. E muitos deles estão em vias de criação ou até mesmo em concessionárias neste momento. Embora algumas alternativas levem algum tempo para chegar ao uso comum, ainda é interessante saber no que as empresas estão trabalhando hoje e que se preocupam com o que os carros dirigirão no futuro... No futuro próximo.

Então, que combustíveis alternativos existem hoje?

Hidrogênio

Usar hidrogênio para abastecer seu carro pode evocar imagens do Hindenburg, mas na verdade é bastante seguro. Na verdade, o hidrogênio pode estar presente como combustível sozinho em dois tipos diferentes de carros: carros com células de combustível na forma de hidrogênio e carros que possuem um motor de combustão interna projetado para usar hidrogênio em vez de gasolina.

No primeiro caso, o hidrogênio é utilizado para gerar eletricidade, que depois é utilizada para alimentar um motor elétrico. Assim, um carro a hidrogénio utiliza uma célula de combustível para gerar a sua própria eletricidade. No processo químico numa célula de combustível, o hidrogénio e o oxigénio são combinados para criar eletricidade, e o único subproduto deste processo é o vapor de água. Esta tecnologia já é utilizada no Honda FCX Clarity, e o carro está atualmente recebendo classificações mais elevadas.

Em um motor de combustão interna, o hidrogênio é a fonte de combustível, em vez da gasolina ou diesel usual. Em vez das emissões nocivas de CO 2 que a gasolina produz, mais uma vez, os carros a hidrogénio produzem apenas vapor de água. Muitas montadoras estão atualmente testando carros a hidrogênio. Atualmente, o Hydrogen 7 da BMW é talvez o mais conhecido deles – a empresa alugou vários protótipos das máquinas na Alemanha e nos EUA, e alguns testes mostraram até que o carro realmente limpa o ar ao seu redor enquanto funciona.

No entanto, os carros a hidrogénio ainda não alcançaram uma adopção generalizada, em grande parte porque a infra-estrutura necessária para postos de abastecimento de hidrogénio não existe hoje. Mas o próximo tipo de combustível alternativo é um pouco mais fácil de encontrar – e na verdade, você o está usando agora.

Eletricidade

Pode parecer que os carros elétricos são um avanço há muito esperado no uso de combustíveis alternativos. Mas o fato é que alguns dos primeiros carros já utilizavam motores elétricos. No entanto, foi apenas devido aos acontecimentos recentes, incluindo a adopção generalizada como resultado de uma campanha agressiva de relações públicas para os veículos Tesla, que os carros eléctricos se tornaram um método mais viável para a condução diária.

Mas o que impede a tecnologia de chegar às massas? Tecnologia de baterias e motores. Mover um carro consome muita energia, e fazê-lo em altas velocidades e longas distâncias requer muita energia. No passado, os carros eléctricos não conseguiam percorrer longas distâncias (mais do que alguns quilómetros) e, quando as baterias ficavam fracas, demoravam muitas horas a recarregá-los. O fato é que o próprio motor elétrico é bastante voraz em termos de consumo de energia elétrica. Adicione a isso o enorme peso da própria bateria (em um carro elétrico moderno ela pode representar metade do peso do carro inteiro), e as desvantagens desse tipo de combustível alternativo tornam-se bastante significativas.

No entanto, com as novas tecnologias de baterias, alguns fabricantes de automóveis superaram tais limitações. As baterias novas (baterias de íon de lítio, para ser mais preciso) são as mesmas encontradas no seu celular ou laptop. Eles carregam rapidamente e duram mais. E carros como o Tesla Model S os utilizam não apenas para movimento físico, mas para desempenho digno de um supercarro. Outros carros que também estão ganhando espaço no mercado, como o Chevy Volt e o Toyota Prius, por exemplo, utilizam esses tipos de baterias em combinação com um motor de combustão interna para criar nova aula um veículo com uma ampla gama de uso da fonte de movimento. As baterias podem ser carregadas conectando a máquina a uma tomada normal; entretanto, quando a bateria começa a ficar fraca, o gerador a gasolina entra em ação para recarregá-la e evitar que o carro pare.

Biodiesel

Esperamos que você tenha ouvido o conselho de que uma dieta com baixo teor de gordura e poucas frituras é boa para sua saúde. No entanto, o mesmo não é necessariamente verdade para o seu carro.

O biodiesel é um tipo de combustível produzido a partir de óleo vegetal. Qualquer carro com motor diesel pode funcionar com ele, mas não tente ligar o motor espremendo no tanque de combustível um guardanapo que sobrou de sua última visita ao McDonald's. Para alimentar um carro, o óleo deve ser convertido em biodiesel através de um determinado processo químico.

O processo em si pode ser feito em casa. Na verdade, muitos entusiastas do biodiesel produzem o seu próprio combustível utilizando óleo vegetal de restaurantes locais. No entanto, há pouco risco associado a este processo. Se você fizer isso errado, poderá causar muitos danos ao seu carro (sem mencionar sua casa e Segurança própria). Antes de tentar fazer biodiesel usando qualquer receita que encontrar, certifique-se de que seja Boa ideia, depois de praticar um pouco com alguém que já fez isso com sucesso.

No entanto, os entusiastas do biodiesel estão muito felizes com a ideia. Este combustível não só é significativamente mais barato e mais limpo que o diesel fóssil, como também fará com que o escape do seu carro cheire a batatas fritas... Não é brincadeira!

Etanol

Agora você sabe que pode ligar o carro até com óleo vegetal, mas e se você realmente não gosta de dirigir por uma cidade que cheira a batata frita ou tem alergia ou associações desagradáveis ​​​​com esse cheiro? quais são as outras opções? Na verdade, existem outras opções para fazer seu carro funcionar com vegetais.

O etanol também é um dos combustíveis alternativos mais comuns. Muitas vezes é adicionado à gasolina durante o verão para ajudar a reduzir as emissões prejudiciais. O etanol é na verdade um tipo de álcool (mas nem pense em tentar bebê-lo) feito de material vegetal. Nos Estados Unidos geralmente é feito de milho, enquanto em outros países, como o Brasil, é feito de cana-de-açúcar.

Hoje, algumas montadoras oferecem seus carros com motores multicombustíveis. Esses motores podem funcionar com gasolina tradicional ou com uma mistura de etanol E85, onde o combustível é 15% de gasolina e 85% de etanol. O etanol tornou-se amplamente aceito como bom caminho reduzir o preço da gasolina em países onde o petróleo é comprado de outros países - um excelente exemplo disso são os Estados Unidos. Contudo, é necessária muita energia para produzir etanol, por isso, onde o petróleo é mais barato porque é produzido internamente (a Rússia é um desses países), o etanol não é particularmente lucrativo. Além disso, existe uma crença invulgar de que, uma vez que os agricultores podem ganhar mais dinheiro cultivando culturas para a produção de etanol, deixarão de cultivar essas culturas para alimentação, o que poderá fazer disparar os preços dos alimentos.

Apesar destas preocupações, o etanol oferece hoje muitos benefícios como combustível alternativo, e a rede de postos de gasolina de etanol continua a crescer em vários países.

Gás natural liquefeito

Continuando o tema culinário, destacamos o seguinte tipo de combustível alternativo, que, no entanto, não é produzido a partir de produtos alimentares, mas também pode ser encontrado na cozinha. Ao contrário do etanol e do biodiesel, não é algo que se possa comer ou beber na sua forma original, mas é o que os melhores chefs usam para cozinhar: o gás natural.

O gás natural é um combustível fóssil. Sim, este não é um produto totalmente amigo do ambiente, mas como resultado da sua utilização em automóveis, produz emissões ligeiramente menos nocivas. O gás natural, que você costuma usar para cozinhar alimentos e aquecer sua casa, é o gás natural a uma pressão muito baixa, por isso é liquefeito para fornecer muito mais energia e ocupar menos espaço. Quando o gás natural liquefeito (GNL) é queimado, ele libera muito mais energia. Assim, por exemplo, em vez de simplesmente aquecer sopa - o gás natural não comprimido faz um excelente trabalho - o gás natural liquefeito pode alimentar equipamentos de grande porte, como um caminhão. Em geral, esta é a finalidade principal para a qual é utilizado - movimentar caminhões pesados ​​que percorrem longas distâncias.

Gás liquefeito de petróleo

Se você fez um piquenique recentemente, provavelmente conhece nosso próximo combustível alternativo: gás liquefeito de petróleo (ou simplesmente GLP). Ainda não tem certeza se já viu isso? Bem, então lembre-se dos queimadores de gás com botijões de propano ou das gazelas de carga com um botijão de propano vermelho em vez de um tanque de gasolina!

Propano é o nome comum do gás liquefeito de petróleo, embora isso não seja totalmente correto. O gás liquefeito de petróleo é um gás hidrocarboneto de baixa pressão. Consiste principalmente em propano, mas também inclui outros gases hidrocarbonetos, principalmente butano. O gás liquefeito de petróleo é armazenado sob pressão para permanecer na forma líquida. Tal como o gás natural liquefeito, o gás liquefeito de petróleo (GPL) fornece muito mais energia ao mesmo tempo que é denso e, portanto, torna-se mais útil para alimentar carros e camiões.

O gás liquefeito funciona em um motor de combustão interna comum após pequenas modificações (isso é corretamente chamado de instalação de GLP em um carro - adaptar o carro para usar propano). Embora este tipo de combustível não seja amplamente utilizado em automóveis em muitos países, como os Estados Unidos, por exemplo, em vários países, até 10 por cento do uso de combustível automóvel é gás liquefeito de petróleo, e nosso país é um dos líderes neste sentido usam o CIS.

Gás natural comprimido

O último dos três combustíveis alternativos que têm nomes semelhantes e são facilmente confundidos é o gás natural comprimido (GNC), que é dominado pelo metano.

O gás natural comprimido é o mesmo combustível que pode ser usado em sua casa para cozinhar e aquecer, e funciona em sua casa. No caso de um veículo, o GNV também é armazenado em cilindros de alta pressão. E esta é mais uma modificação do combustível fóssil gasoso, que é o mais ecológico, produzindo menos emissões de CO 2 na atmosfera com indicadores de desempenho semelhantes, mas ao mesmo tempo é também um dos mais volumosos - comprime menos quando é resfriado sob baixa pressão, ocupando muito mais espaço no carro do que os dois tipos anteriores de combustível alternativo.

Ar comprimido

O ar está em toda parte, então por que não usá-lo como combustível para o seu carro? E, embora pareça uma ideia maluca, porque o ar simplesmente não queima, os carros ainda podem funcionar com ar comprimido.

Neste tipo de máquina o ar é comprimido em tubos de alta pressão. Enquanto um motor típico utiliza ar misturado com gasolina (ou diesel) que é então aceso por uma faísca (ou alta pressão no caso do diesel) para gerar energia, um motor de ar comprimido utiliza a expansão do ar comprimido proveniente de um tubo de alta pressão para acionar os pistões do motor.

No entanto, os veículos de ar comprimido não funcionam inteiramente com este ar. Motores elétricos também estão presentes a bordo da máquina para comprimir o ar, só então enviando-o para as tubulações de alta pressão do carro. No entanto, estes carros não podem ser considerados carros totalmente eléctricos, principalmente porque os motores eléctricos não alimentam directamente o carro através do accionamento das rodas. Os motores elétricos são muito menores do que os usados ​​nos carros elétricos, onde a principal função do motor é impulsionar o carro. Portanto, os veículos de ar comprimido consomem muito menos energia que os veículos elétricos.

Um nitrogênio líquido

O nitrogênio líquido é outra alternativa aos produtos petrolíferos. Assim como o hidrogênio, o nitrogênio é encontrado em abundância em nossa atmosfera. Além disso, tal como o hidrogénio, os carros movidos a azoto produzem muito menos emissões prejudiciais do que a gasolina ou o diesel. Mas enquanto o hidrogénio é utilizado nas células de combustível dos automóveis, bem como nos motores de combustão interna, os automóveis com nitrogénio líquido requerem um tipo de motor muito diferente.

Na verdade, o nitrogênio líquido utiliza um motor semelhante ao motor usado em uma máquina pneumática. Nesse motor, o nitrogênio é armazenado em estado liquefeito sob enorme pressão. Para alimentar o carro, o nitrogênio é liberado no motor, onde é aquecido e expandido para gerar energia. Enquanto um motor típico a gasolina ou diesel usa combustão para acionar os pistões, um motor de nitrogênio líquido usa a expansão do nitrogênio para alimentar turbinas.

Ser ecologicamente correto e forma efetiva Para alimentar um veículo, o nitrogênio líquido enfrenta os mesmos obstáculos que muitos outros combustíveis alternativos: a falta de uma rede nacional de postos de gasolina para entregá-lo aos consumidores.

Carvão

Outro combustível alternativo da nossa lista pode ser uma surpresa, e muitos podem pensar que é um tipo de combustível bastante desatualizado.

Tecnicamente, o carvão é um combustível alternativo relativamente novo para automóveis - indiretamente, de uma forma ou de outra, porque tudo que é novo é velho e esquecido, embora alguns trens ainda sejam movidos a carvão. No entanto, no século 21, os proprietários não terão que jogar baldes de carvão nas usinas de combustão, se foi isso que você pensou imediatamente.

Ao mesmo tempo, como um motor elétrico quando um carro é movido por ar comprimido, o carvão não alimenta diretamente o motor. Vamos tirar isso do caminho: os veículos elétricos (em sua maioria) não produzem sua própria eletricidade. Eles carregam energia em suas baterias carregadas. E as baterias recebem a sua carga a partir de uma tomada padrão, que recebe energia potencial de uma central eléctrica, que por sua vez obtém a sua energia... da queima de carvão, na maioria dos casos. Na verdade, 50% da electricidade mundial provém de centrais eléctricas alimentadas a carvão. Isso significa que, quando você desce na cadeia energética, muitos carros elétricos são, na verdade, carros movidos a carvão.

Embora o carvão tenha desvantagens semelhantes às da gasolina, também apresenta algumas vantagens. Por quilómetro percorrido, a eletricidade proveniente do carvão é uma forma mais barata de alimentar um carro do que a gasolina. Além disso, muitos países possuem grandes reservas de carvão – muito mais do que gasolina. Além disso, as pessoas que recebem eletricidade de outras fontes, como usinas hidrelétricas ou Central nuclear, poluem ainda menos a atmosfera.

Energia solar

Basta dizer este nome maravilhoso em voz alta: “carro solar”! Um carro solar é essencialmente um carro elétrico convencional movido por energia solar obtida a partir de painéis solares no carro. No entanto, os painéis solares não podem atualmente ser usados ​​para alimentar diretamente o motor de um carro devido à energia insuficiente, mas podem ser usados ​​para ampliar a faixa de potência e economizar eletricidade das baterias desses veículos elétricos.

Éter dimetil

O éter dimetílico (DME) é um combustível alternativo promissor em motores diesel, motores a gasolina e turbinas a gás devido ao seu alto índice de cetano (análogo ao índice de octanas da gasolina, que determina a qualidade da combustão do combustível quando comprimido), que é de 55 unidades em comparação com 40-53 unidades para combustível diesel. No entanto, são necessárias alterações muito pequenas para converter um motor diesel em um motor com éter dimetílico. Devido à baixa quantidade de emissões nocivas, o DME atende aos padrões de toxicidade mais rigorosos da Europa (Euro-5).

O DME está sendo desenvolvido como um biocombustível sintético de segunda geração (BioDME), que pode ser produzido a partir de biomassa lignocelulósica, e atualmente é usado de forma mais ativa pela montadora Volvo.

Amônia

Os motores a gás amônia foram usados ​​já na Segunda Guerra Mundial para abastecer ônibus na Bélgica. A amônia líquida também alimenta vários motores de foguetes em todo o mundo. Embora não seja tão potente ou de alto desempenho como outros combustíveis, a amônia não deixa fuligem em motores reutilizáveis ​​e sua densidade é aproximadamente a mesma de um oxidante.

A amônia tem sido proposta há muito tempo como uma alternativa prática aos combustíveis fósseis para motores de combustão interna. O poder calorífico da amônia é de 22,5 MJ/kg, que é cerca de metade do poder calorífico do óleo diesel. A amônia pode ser usada em motores existentes com pequenas modificações nos carburadores ou injetores.

No entanto, a principal desvantagem da amônia continua sendo, obviamente, sua alta toxicidade.

vapor de água

Este é essencialmente um carro a vapor extinto que possui uma máquina a vapor e também funciona com outros tipos de combustível, que formam esse mesmo vapor d'água. Etanol, carvão e até madeira são usados ​​como combustível. O combustível é queimado na caldeira e o calor converte a água em vapor. Quando a água se transforma em vapor, ela se expande. A expansão cria pressão que empurra os pistões, o que por sua vez faz com que o eixo motor gire.

Os carros a vapor requerem muito tempo entre o início do trabalho e a condução de tal carro, mas alguns deles podem atingir bastante alta velocidade- mais de 160 km/h no final. Assim, os carros de maior sucesso começaram a se mover após a partida em cerca de meio minuto a um minuto.

Uma máquina a vapor usa combustão externa em oposição aos motores de combustão interna. Carros movidos a gasolina são mais eficientes, com eficiência em torno de 25-28%. Mas isto é tudo em teoria; exemplos práticos de motores a vapor são apenas cerca de 5-8% eficientes em comparação com motores de combustão interna convencionais.

Força muscular humana

Ah, sim, este é o tipo de combustível alternativo mais ineficaz e não simplesmente inviável! No entanto, um número muito pequeno de veículos, cuja procura está a diminuir rapidamente, utiliza a energia humana para melhorar a eficiência das baterias, que são a principal fonte de propulsão do veículo. Dois desses veículos comerciais que viram a luz do dia foram o Sinclair C5 e o Twike.

Algas marinhas

Os biocombustíveis obtidos a partir de algas são chamados biocombustíveis de terceira geração - isto é relativamente o novo tipo combustivel alternativo. Essencialmente, o princípio de funcionamento de um motor de algas baseia-se no apodrecimento dessas algas, o que resulta na liberação de metano, que é utilizado como principal combustível para a propulsão do carro.

Nos Estados Unidos, calculou-se que aproximadamente 200 hectares de lagoas onde seria cultivado um determinado tipo de alga, mais adequado para alimentar automóveis, poderiam abastecer até 5% de todos os automóveis do país com esse combustível. No entanto, esta tecnologia não se enraizou nos Estados Unidos devido ao custo comparativamente mais baixo do petróleo e aos elevados requisitos de crescimento dessas algas (alta temperatura e um determinado ambiente).

Combustíveis alternativos: comparação

Tipo de combustível	prós	Desvantagens	Exemplos de carros famosos	Avaliação ambiental	Custo comparado à gasolina ou diesel
Hidrogênio	Amizade ambiental	Alta temperatura de combustão	BMW Hidrogênio 7 Chevrolet Equinócio	Alto	Alto
Eletricidade	Amizade ambiental Pequena cilindrada do motor Silêncio Disponibilidade de fontes de energia (tomadas regulares)	Grande massa de bateria Baixa quilometragem com uma bateria Carregamento longo da bateria	Tesla Modelo S Tesla Roadster Chevrolet Volt Toyota Prius	Alto	Baixo
Biodiesel	Facilidade de produção de biodiesel Amizade ambiental Possibilidade de uso em motores de combustão interna Boas propriedades de lubrificação Alto número de cetano	A necessidade de aquecer o motor por muito tempo no inverno Vida útil baixa (3 meses) Aumento dos preços dos produtos agrícolas devido ao consumo generalizado de biodiesel	-	Alto	Moderadamente alto
Etanol	Boa inflamabilidade	Quase impossível de usar no inverno Aumento dos preços dos produtos agrícolas devido ao consumo generalizado de etanol Em países onde o petróleo não é produzido, o uso do etanol não é lucrativo	-	Média	Baixo
Gás natural liquefeito	Respeito ao meio ambiente ligeiramente melhor do que produtos petrolíferos	Dificuldade em transportar grandes volumes	Caminhões	Média	Moderadamente baixo
Gás liquefeito de petróleo	Não tóxico Número de alta octanagem Infraestrutura em postos de gasolina		Qualquer carro após modificação com instalação de GLP	Média	Moderadamente baixo
Gás natural comprimido	Alta eficiência Não tóxico Econômico	Perigo de ter um cilindro de alta pressão em um carro Menor compressibilidade quando resfriado	Versão especial do Honda Civic GX	Média	Moderadamente baixo
Ar comprimido	Melhor eficiência do que veículos elétricos	Baixa eficiencia	AirPods	Alto	Baixo
Um nitrogênio líquido	Amizade ambiental Substituição completa do motor	Perigo de ter um cilindro de alta pressão em um carro Falta de infraestrutura durante o desenvolvimento ativo	Volkswagen CoolLN2Car	Alto	Semelhante
Carvão	-	-	-	Baixo	Moderadamente baixo
Energia solar	Custo quase zero Amizade ambiental	Grande área necessária para consumo de energia da bateria	Desafio Solar	Alto	Baixo
Éter dimetil	Alto número de cetano Amizade ambiental	-	Veículos experimentais Volvo, Nissan e KAMAZ	Moderadamente alto	Semelhante
Amônia	Respeito ao meio ambiente dos escapamentos	Baixa produção de energia Alta toxicidade	Gurney Goldsworthy Versão especial do Chevrolet Impala	Média	Semelhante
vapor de água	Amizade ambiental	Longo processo de colocar o carro em movimento Grande volume ocupado Caro de usar (é necessário aquecimento de água) Eficiência muito baixa	Vaporizador Stanley	Alto	Alto
Força muscular humana	Amizade ambiental	Menor eficiência Inutilidade	Sinclair C5 Twike	Alto	Alto
Algas marinhas	Amizade ambiental	Requer certas condições de cultivo	-	Alto	Alto

Consumo de combustíveis alternativos para 2011