Все виды топлива: бензин, биодизель, электричество, спирт и… дрова!

Бензин дорожает, к электромобилям пока много вопросов, да и в целом от проблем с энергетикой лихорадит весь мир. Drom.ru попытался разобрался в нынешней ситуации вокруг каждого из существующих видов автомобильного топлива, а также в том, какие перспективы ждут российских автомобилистов.

Ископаемое горючее

Российских запасов нефти осталось всего на 28 лет, утверждает глава Минприроды Сергей Донской. Мировых разведанных запасов хватит не намного дольше — лет на 50. Но шумиха последних лет вокруг электромобилей не может отменить очевидного: в сегодняшних реалиях мы вынуждены ездить на нефтепродуктах, и, откровенно говоря, рады делать это. Разнообразие прекрасных моделей с ДВС пока гораздо шире, чем выбор электромобилей. Да первые и гораздо дешевле.

Жидкое топливо и двигатели внутреннего сгорания, работающие на нем, появились в конце XIX века и по сей день полностью доминируют в автопроме. Автомобили ведут свою родословную от первой серийной модели, выпущенной немцем Карлом Бенцем в 1885 году. До сих пор не получается изобрести более доступное транспортное средство, обладающее достаточным запасом хода и мощностью.

Нефть и газ давно превратились в ресурс, из-за которого ведутся войны и определяется стратегическое партнерство между странами. Наличие или отсутствие этих ископаемых влияет на курс развития любой страны порою в большей степени, чем историческое наследие, культурные ценности, политический строй или военная мощь. И каждая страна мечтает избавиться от такой зависимости. Это касается не только бедной полезными ископаемыми Центральной Европы, но и богатой Норвегии, и сверхбогатых Арабских Эмиратов. Все страны в мире встали на курс отказа от ископаемого топлива. У России, к сожалению, именно в этой области серьезные проблемы.

Дело не только в том, как тяжело бьет по нашей экономике каждое падение цен на нефть. И не только в том, что по мере исчерпания ресурсов и перехода экспортеров нефти на другие источники энергии пострадает не только наша экономика, но и влиятельность страны на мировой арене. Возможно, самый тревожный для страны фактор заключается в том, что нефтяные сверхдоходы 1970-х и 2000-х были инвестированы крайне бездарно. Короткие всплески экономического развития оба раза закончились одинаково: деньги ушли на затыкание дыр и в итоге просто испарились. Самый свежий пример: созданные в прошлом десятилетии резервный и стабилизационный фонды, начиная с 2014 года в основном проедались, и к началу 2018 года резервный фонд прекратил свое существование.

Что происходит с ценами на бензин в России?

Федеральная антимонопольная служба называет шокирующую цифру: российская розничная цена бензина на 65% состоит из налогов. То есть без них литр 92-го сейчас стоил бы чуть больше 13 рублей. При этом налоговая нагрузка на стоимость топлива не только не снижается, а постоянно растет. В последние два года государство планомерно повышало налог на добычу полезных ископаемых, а с 1 января 2018 года были в очередной раз увеличены акцизы на готовое горючее — бензин и дизельное топливо.

Есть и другие причины непрекращающегося роста цен. В последние годы сразу несколько нефтеперерабатывающих предприятий останавливались на ремонт и профилактику. Случается и недостаток свободных емкостей для хранения резервов.

Кроме того, многие автомобилисты убеждены, что нефтяные компании устроили заговор против граждан. И подтверждения тому имеются! ФАС зафиксировала огромное число нарушений антимонопольного законодательства. С 2008-го по 2016 г. было рассмотрено более 460 дел на региональных рынках нефтепродуктов, а также три волны дел по фактам нарушения законодательства на оптовом рынке: пять крупнейших нефтяных компаний заплатили штрафы в 20,7 млрд руб., пишут «Ведомости».

Несколько недель назад в соцсетях стал распространяться вирусный текст, предлагающий устроить массовую акцию бойкотирования сетей АЗС, принадлежащих крупнейшим производителям топлива. Мол, если месяц-два тысячи автомобилистов станут «давить» на основные заправки в своем регионе, то последние будут вынуждены снизить цены, и это подтолкнет игроков поменьше. На успех этой акции сложно рассчитывать.

Альтернативой нефтепродуктам может служить природный газ. Во-первых, бензиновый двигатель без серьезных переделок способен работать на газе, который дешевле, а падение мощности составляет лишь около 10%. Во-вторых, его запасов пока гораздо больше. Россия занимает первое место в мире по запасам и второе место в мире по добыче (после США). Российских запасов должно хватить на 80 лет. Но это при текущих и прогнозируемых объемах расходования. А если перевести весь мировой транспорт на ископаемый газ, то продлить жизнь двигателям внутреннего сгорания особо не получится. Автопром всерьез на газ не рассчитывает.

Искусственный газ

Существуют любопытные проекты по созданию искусственного газа, аналогичного природному. В одну из таких разработок несколько лет назад вложилась марка Audi. Суть технологии в том, что промышленная установка, работающая на электроэнергии, получает из воды водород методом электролиза, а далее водород соединяется с СО2 из атмосферы и превращается в CH4 (метан) — то, что мы привыкли называть природным газом. Но коль скоро первично в этой цепочке все же электричество, то эффективнее питать им электромобили, без расходов на синтез горючего.

Перспективы: есть, но ненадолго. Автопром будет отказываться от жидкого топлива, не дожидаясь истощения запасов нефти. Уже в 2030 году в Германии может вступить в силу полный запрет на производство автомобилей с ДВС, и аналогичные меры готовят многие другие европейские страны. Даже в правительстве Китая уже озвучили планы полного отказа от бензина и дизельного топлива, хотя и без конкретных сроков.

В более близкой перспективе парк бензиновых и дизельных автомобилей будет только увеличиваться. Это касается и газомоторных машин. Кстати, в России парк таких моделей, составляющий сейчас всего 150 тыс. штук, уже к 2020 году, по прогнозу Министерства энергетики, должен удвоиться.

Откуда берется некачественное топливо?

Бензин, «разбавленный ослиной мочой», беспокоил наших сограждан еще во времена фильма «Джентльмены удачи» (1971 г). Проблема сохранилась и в XXI веке. Долгое время иностранные производители вообще отказывались поставлять к нам дизельные модификации, поскольку качество такого топлива слишком нестабильно по стране. Проблема признана на государственном уровне. В конце 2017 года Росстандарт объявил данные своих проверок: более 20% баз нефтепродуктообеспечения занимаются «бодяжным» топливом.

Происхождение некачественного горючего объясняется так. «Существуют мини-НПЗ, и на этой стадии система дает сбой, — заявил заместитель руководителя Росстандарта Алексей Кудряшов. — Продукт непонятного происхождения производства этих НПЗ, которые часто производят топливо из ворованной нефти в том числе, без системы контроля качества, без документов поставляется на базы нефтепродуктообеспечения, и там происходит смешение хорошего топлива с топливом непонятного происхождения. Затем эта смесь отправляется на АЗС с документами от крупных НПЗ, в том числе с паспортом качества, без выходного контроля на базах».

Спирт

В третьей части фильма «Назад в будущее» герои, оставшиеся без топлива, первым делом закупились самым крепким алкоголем, который смогли найти, и залили его в бензобак Делориана. Двигатель несколько секунд бился в конвульсиях и потом испустил дух. Все верно: обычный бензиновый двигатель не способен работать на чистом спирте, хотя смесь бензина и спирта (где спирта не больше 15%) вполне успешно переваривает. А если мотор изначально имеет так называемую многотопливную конструкцию (flex-fuel), то бензин и спирт в него можно лить в любых пропорциях, хоть чистыми. Такой вариант является вполне работающей альтернативой традиционным автомобилям. Правда, лишь в отдельных точках земного шара.

Спирт, использующийся как топливо, получил название «биоэтанол», хотя это тот же самый C2H5OH, который пьют люди. Первой серийной машиной на этаноле стал Fiat 147, выпущенный в 1978 году в Бразилии. И по сей день именно в Бразилии машины на спирте имеют наибольшее распространение. Объясняется это очень просто: выгоднее всего делать этанол из сахарного тростника, а в этой стране условия для его производства — самые подходящие. В США биоэтанол делают из кукурузы, но это менее эффективно и попросту дороже.

Для машин flex-fuel чаще всего используют биоэтанол Е85, в котором 85% спирта и 15% бензина. Цена литра такого топлива в Америке — 31 рубль, а бензин стоит примерно как у нас. Также большое распространение получили марки топлива Е5, Е7 и Е10 (в них 5%, 7% и 10% этанола). Этим горючим заправляют обычные машины.

Перспективы: неоднозначные. В принципе, спирт можно делать из любого растительного сырья, и это является гарантией того, что двигатели внутреннего сгорания продолжат свою жизнь и после того, как нефть и газ будут исчерпаны. Но все упирается в посевные площади и климат. В Европе себестоимость биоэтанола в два с половиной раза выше, чем в Бразилии, а избытка посевных площадей нет ни на одном континенте. Из-за производства биоэтанола уже происходит рост цен на продовольствие. Да и экологи бунтуют: мол, под посевные площади уходят те районы, которые еще недавно были тропическими лесами. Но есть и позитивный для природы аспект: при сжигании этанола образуется значительно меньше парникового газа СО2, чем при сжигании бензина.

Биодизель

Растительные масла оказались подходящим сырьем для синтезирования топлива, очень похожего по характеристикам на обычную солярку. Биодизель можно лить в бак дизельного транспорта в чистом виде либо в смеси с обычным дизелем. Для работы на таком топливе двигатель не требует никаких изменений.

В Европе биодизель делают из рапса, в США — из сои, в Азии — из пальмового или кокосового масла. На государственном уровне биодизель поддерживают во многих странах и даже запрещают продавать дизельное топливо в чистом виде! Небольшой процент биодизеля содержится в дизеле в Европе, некоторых штатах США, а в Индии с недавних пор — 20% биодизеля+этанола.

В России нет государственной программы развития биодизельного топлива, но в некоторых регионах власти обещают поддерживать строительство заводов по производству такого горючего.

Перспективы: дорого и недостаточно. С точки зрения экологии это очень выгодное топливо: количество СО2, образующееся при сгорании, примерно равно количеству, которое было потреблено из атмосферы растениями — теми, что являются сырьем для биодизеля. К тому же в случае аварии при транспортировке попадание биодизеля в воду не наносит вреда ни растениям, ни животным. Но посевные площади ограничены, а розничная цена получается выше, чем у любого другого вида горючего. Скажем, в США биодизель почти в полтора раза дороже бензина!

Электричество

Электромобиль появился на дорогах раньше, чем машина с двигателем внутреннего сгорания. Первым пригодным для эксплуатации электромобилем стала в 1884 году повозка английского изобретателя Томаса Паркера. Идею подхватили многие: электродвигатель по конструкции гораздо проще парового и ДВС, скорости электромобилей — выше. Но дело уперлось в аккумуляторы. Отсутствие достаточно емких и компактных батарей затормозило развитие этой области более чем на 100 лет. Но теперь электромобили превратились в главную надежду автопрома. Наверное, нет в мире страны, которая бы не планировала постепенное замещение нынешнего автопарка электромобилями.

Серийные электромобили

Первыми крупносерийными электромобилями стали Mitsubishi i-MiEV и Nissan Leaf, вышедшие на рынок в 2010 году. По сей день Leaf удерживает титул самого массового электромобиля в истории, хотя по годовым продажам его сейчас превосходит Tesla Model S. Эта машина сыграла историческую роль. С ее выходом стало ясно, что электромобили не обязаны оставаться скучными мелкими машинками для поборников экологии. Tesla — это скорость и отличная управляемость, богато отделанный салон и продвинутые технологии автопилотирования. Но восторги вокруг электромобилей пока преждевременны: на такой транспорт приходится менее 1% мировых продаж.

Железная дорога и городской общественный транспорт перешли в основном на электроэнергию еще в глубине XX века. Эффективность электричества не оставляет сомнений. Как минимум потому, что КПД электродвигателя составляет около 90%, а сам двигатель очень надежен. Электроэнергия — дешевле других видов топлива, а перспективы у мировой электроэнергетики, мягко говоря, лучше, чем у нефтедобычи. Но только в последние годы электрические автомобили громко заявили о себе. Аккумуляторы, наконец, «дозрели». Реальный запас хода все-таки приблизился к удовлетворительному (300–500 км). Хотя время зарядки по-прежнему довольно долгое.

Перспективы: альтернативы нет. Несмотря на то, что электромобили не имеют выхлопа, экологические преимущества этих машин часто критикуют. Всех пугает атомная энергетика (а без нее не обойтись). Производство аккумуляторов совсем не безвредно, а их утилизация — еще более проблемная тема. Тем не менее в долгосрочной перспективе альтернативы электроэнергии, похоже, нет.

Водород

Если водород сжигать в двигателе внутреннего сгорания, то это безумно дорого. Литр водорода обходится в 500 рублей, а расход получается в три раза выше в сравнении с бензином. Причем у водорода столь высокая летучесть, что половина автомобильного бака неизбежно испаряется примерно за 10 дней. С учетом того, что водородный ДВС еще и сложнее в конструкции, чем бензиновый, то стоимость эксплуатации такой машины выше в 100 раз по сравнению с бензиновым аналогом. Тем не менее некоторые производители мелкосерийно выпускают такие модели. Скажем, в 2007–2008 годах производилась водородная (точнее, битопливная) «семерка» BMW на базе флагманской 12-цилиндровой бензиновой модификации 760i. За нее просили $118 000.

Но кроме сжигания водорода есть и более эффективный вариант его использования. Есть производители, возлагающие надежды на машины, работающие от водородных топливных элементов. Подобных экспериментальных моделей создано множество. Суть конструкции в том, что специальная установка производит из водорода электричество прямо на борту автомобиля. То есть это, по сути, электромобиль, который нужно не заряжать, а заправлять газом. Но практика показала, что аккумуляторы — выгоднее.

Перспективы: туманны. Полного отказа от идей использования водорода пока не произошло, но сколько-нибудь массовое распространение подобных разработок под большим вопросом.

Дрова

Это не только самый первый в истории вид автомобильного топлива, но и самый долгоживущий. Автомобили, работающие на древесине (или как их красиво называют — «автомобили с газогенераторами»), до сих пор широко распространены в Северной Корее и Китае, причем в КНР это направление имеет даже господдержку. Любопытно, что именно в Китае было создано первое в мире транспортное средство с паровым двигателем. В 1672 году такая машина появилась у китайского императора, впрочем, это была игрушка. Ездить на этом устройстве было нельзя. А вот трехколесная повозка с паровым двигателем, созданная французом Николя Кюньо в 1770 году, уже была вполне функциональным грузовиком и тягачом для пушек. Грузоподъемность машины составляла 4 тонны, а максимальная скорость — 4 км/ч.

Принцип работы паровой машины, наверное, не требует пояснений, а вот газогенераторные автомобили не так просты. В движение такую машину приводит привычный нам ДВС, но вот только потребляет особый газ (смесь СО и водорода), который получают прямо на борту из дров, угля или угольных брикетов. Твердое топливо сгорает в замкнутой печи при условиях ограниченной подачи воздуха, и продукты горения, пройдя через охладители, подаются в ДВС.

Грузовики с газогенератором были распространены и в нашей стране. В 30-е и 40-е годы их использовали в отдаленных районах на лесозаготовках (если говорить прямым текстом, то — в ГУЛАГе). В стране эксплуатировались десятки тысяч таких машин.

Перспективы: отсутствуют. Использовать уголь как топливо для транспорта экономически неэффективно, а древесину — еще и губительно для природы. Также проблема российских угольных запасов в том, что две трети из них непригодны к разработке, так как приходятся на зоны вечной мерзлоты. Наконец, газогенераторная печь и охладители — очень громоздкая конструкция.

Что будет с мировым автопарком?

Если коротко: он будет расти огромными темпами. Сейчас его объемы составляют около миллиарда машин. Автомобилизация стран Азиатско-Тихоокеанского региона идет настолько активно, что, по некоторым прогнозам, за ближайшие 30 лет мировой автопарк вырастет до двух миллиардов транспортных средств. Даже если этим ожиданиям не суждено оправдаться, объемы продаж в Китае уже ставят рекорды год за годом. В 2017 году в КНР было продано 28,8 млн автомобилей.

В США прошлый год закончился со снижением продаж на 1,7% (первое падение с 2009 года). Но в абсолютных цифрах это по-прежнему гигантский рынок: 17,2 млн проданных автомобилей в год. Напомним, что российский рынок, несмотря на 14-процентный рост, так и не дотянул до 1,6 млн штук. Для сравнения: в рекордном 2012 году было продано более 2,9 млн.

Всего мире продается порядка 80 млн машин ежегодно, и если посмотреть на это в разрезе темы нашей статьи, то никакого вытеснения автомобилей с ДВС в реальности пока не происходит. На них приходится более 99% нынешнего рынка. Новые тренды должны окрепнуть в третьем десятилетии века, то есть уже через пару лет. И тогда на наших глазах начнет происходить самая масштабная со времен изобретения бензинового автомобиля транспортная революция.