Информационное агентство "Светич". Сайт о сельском хозяйстве. 16+
Росспецмаш
Доска Почета АПК агроснабжение
Российский агротехнический форум-2017

Вода и спирт – альтернативное топливо для трактора?

Вода и спирт – альтернативное топливо для трактора?
    Есть ли альтернатива углеводородному автотопливу? Поскольку запасы нефти и газа небезграничны, над этой проблемой сегодня ломают голову ученые многих стран. Первый шаг к ее решению уже сделали челябинские ученые-аграрии: они изобрели установку, позволяющую существенно снизить расход топлива и прибавить сельхозмашине мощности…
 
   Секрет ноу-хау, которое произвело фурор на прошедшей в этом году в ЮУрГАУ международной научно-практической конференции, прост — оказывается, добавка воды (зимой - со спиртом) в камеру сгорания повышают мощность тракторного двигателя. Причем, одновременно снижается выброс вредных газов в атмосферу. В выигрыше и экология, и экономика! Почему так происходит? И какие возможности открывает эта инновационная технология? Это и стало главной темой нашего разговора с одним из ее авторов, доктором технических наук, профессором Южно-Уральского государственного аграрного университета Андреем Старцевым.
 
«Водная баня» трактора

   – Но ведь бадяжить горючее водой — много ума не надо… К примеру, герой фильма «Джентльмены удачи» Василий Алибабаевич делал деньги «из отходов», разбавляя бензин ослиной мочой...

    – Такой «метод» только ухудшит качество горючего. У нас совершенно другая технология: вода либо водно-спиртовая смесь по отдельной системе впрыскивается в камеру сгорания. При этом увеличивается эффективная мощность двигателя, снижается расход дизтоплива. Это особенно ценно в условиях высокогорья: с увеличением высоты над уровнем моря понижается атмосферное давление, снижается наполнение цилиндров воздухом… Из-за этого резко падает мощность двигателя, его экономичность. Как следствие – нарушения рабочего процесса дизеля — повышение (в 3-5 раз!) жесткости сгорания, рост температуры отработанных газов... 
     Мы выяснили, что при традиционной схеме 28 % энергии топлива уходит впустую, в том числе, на наг-рев деталей мотора. А метод так называемой водной инжекции, не говоря об экономии и прибавке «лошадиных сил», приводит к «смягчению» работы двигателя, причем, его нагрев снижается на 50-80 градусов Цельсия! А значит, увеличивается рабочий ресурс.  Причем, при этом индикаторное давление в двигателе повышается на 18-20 %! «Водные процедуры» имеет смысл принимать не только на лесозаготовках в горах Алтая, Урала, но и в предгорьях, где выращивают сельхозкультуры. 

   – Кто стал первооткрывателем такой «вод-ной бани»?

   – Эта идея, в общем-то, не нова: ее высказывали еще на заре промышленной эры, в XVIII веке. Дело в том, что, вопреки бытующему мнению, работу двигателя обеспечивает не сжигание топлива, а… воздух, который нагревается от сжигания топлива. Другими словами, мотор на 97 % работает «на воздухе» и только 3% приходится на отработавшие газы от топлива. Присутствие воды в составе рабочего тела способствует повышению индикаторного давления, так как при испарении ее объем увеличивается в 1800 раз! Этот принцип, только в обратную сторону, был применен в двигателе английского ученого-изобретателя Джеймса Уатта: в цилиндр нагнетался пар, который при охлаждении сжимался. Он же использовался 
и в первом двигателе высокого давления в рельсовой «самоходной тележке» Ричарда Тривитика. 
  В России тоже индустриальный взлет начинался «с пара». У меня вышла книга об истории отечественного тракторостроения — от «парохода» Ивана Ползунова до наших дней. Паровой двигатель уникален. К слову, у паровоза нет трансмиссии, а значит, высокий крутящий момент...
 
Полет «в тумане»?

     – А какую пользу из «водной взвеси» можно извлечь в наше время?

     – Механизаторы давно заметили, что трактор лучше «тянет» вечером, когда на полях сгущается туман. Опытные летчики в жарком климате тоже предпочитают «туманный взлет». Об этом мне рассказывал один родственник, много лет проработавший пилотом в Танзании. В жарком сухом климате двигатели  самолета часто дают сбои, и чтобы легче набирать высоту, летчики приноровились вылетать вечером, когда озеро Виктория покрывается туманной дымкой.
Во время II Мировой войны на немецких самолетах «Фоккевульф» и «Мессершмитт» даже ставили форсунки для увлажнения воздуха, поступающего в двигатель, вода применялась на советских торпедных  катерах, чтобы не было детонации.
Но в годы безрассудного увлечения «нефтянкой» о благах воды забыли, без оглядки транжиря углеводородные богатства страны. Не пора ли вспомнить? Причем, те доводы, что якобы применение воды приведет к появлению конденсата, коррозии и преждевременному износу двигателя, не верны! Поскольку это не туман, а горячий пар, конденсат не образуется.

     – И все-таки, в чем новизна вашего подхода?

   – Мы разработали теорию влияния воды на характеристики двигателя, создали компьютерную модель этого процесса. Получены три патента: два — на программное обеспечение и один — на полезную модель установки для инжекции воды и водоспиртовой смеси в двигатель. Мы нашли оптимальное соотношение водотопливной смеси для дизельного двигателя трактора «Беларусь», разработали научные рекомендации по применению. Кроме того, изготовили экспериментальную установку, позволяющую смоделировать эти процессы, провели полевые испытания при работе тракторного двигателя с различными сельхозагрегатами.
    В ходе испытаний выяснилось, что выбросы углекислого газа при этом снижаются почти на 40 %, а паров оксидов азота — на 33,3 %. Также на 8,3 % уменьшается дымность отработавших газов. По расчетам, годовой экономический эффект от «водной инжекции» тракторного двигателя – около 130 тысяч рублей!
 
Зачем трактору водка?

    – Но какой смысл в водоспиртовой смеси? Зачем мотору «водка»?

  – Это еще одно направление наших исследований. Зимы на Урале суровые, и вода быстро замерзает. А если в нее добавить спирт (в соотношении 50 на 50), то эта проблема разрешается. На тему водной инжекции мой аспирант Сергей Романов из Тюмени недавно защитил кандидатскую диссертацию. А защита диссертации на тему водоспиртовой инжекции другого аспиранта, Дмитрия Вагина с кафедры «Тракторы и автомобили», уже на подходе. 
К слову, наши научные исследования проводились в рамках межвузовской научной  кооперации ЮУрГАУ и ГАУ Северного Зауралья (Тюмень). 

   – Будет ли у вашей разработки свое продолжение? Могут ли вода и спирт стать альтернативными видами автотоплива?

  – Пока они играют вспомогательную роль для традиционного горючего, но в перспективе, думаю, есть резон и изучить их «тяговые возможности». К примеру, спирт как один из видов топлива известен давно: его использовали в годы Великой Отечественной и немцы, и наши танкисты. Танки всегда были многотопливные, и во время штурма Берлина, когда запасы солярки подошли к концу их зачастую заправляли спиртом. Почему бы, если запасы нефти истощатся, не вспомнить «забытое старое»? Для экологии это плюс: вредных выбросов у спирта никаких!
 
Альтернатива для бензина

    – Какая еще есть альтернатива для бензина?

    – К примеру, биогаз из растительного сырья. Причем, он образуется и при переработке птичьего помета: в нашем вузе уже создали такую установку. Это своего рода логическое продолжение полузабытой технологии газогенераторных автомобилей: в 30-х годах прошлого века на ЧТЗ выпускали тракторы СГ-65 «Сталинец», работавшие на… деревянных чурках. Древесные отходы тлели, выделяя метан — газ, который «крутил колеса» тракторов. Подобное бросовое топливо использовали и грузовики «Берни», находившиеся на вооружении французской армии.

   – А есть ли «топливный ресурс» у обыкновенной воды?

   – Он практически безграничен! Известно, что молекула воды состоит из атомов водорода и кислорода, а водород — самый распространенный в природе элемент, который отлично горит и может служить топ-ливом. Главная сложность — как выделить его из воды. Сегодня для этого используют электролиз и химический метод, но они слишком дорогие. Однако наука идет вперед, и уже появляются технологии, удешевляющие этот процесс.
    Недавно ко мне обратился один изобретатель, предложивший проект своего рода «вечного двигателя» на водородной тяге. Он предлагает расщеплять воду на атомы с помощью генератора электроэнергии, а водород использовать как движитель. По его расчетам, КПД будет больше единицы! Но это невозможно, при таких «метаморфозах» неизбежны потери.
 
«Водомобиль» в проекте

    – Но можно ли как-то обойти законы физики? Не станет ли прообразом perpetuum mobile электромобиль?  

   – Для этого, например, нужно создать условия сверхпроводимости, как в космическом вакууме. Но «абсолютный ноль» недостижим, и приблизиться к нему пока можно лишь в лабораторных условиях.
   Впрочем, уже создаются гибридные электромобили, в которых «бензиновый мотор» вращает генератор, заряжаюший ионно-литиевые батареи. Однако, проблема в том, что они быстро выходят из строя и стоят очень дорого...
    Но уже сейчас  приходит на помощь вода. Она  используется для охлаждения двигателей гоночных болидов, в которых в качестве топлива применяют  дающую супертягу закись азота, но эта «гремучая смесь» очень опасна: если случится протечка, она моментально вспыхивает, и такое пламя потушить очень сложно. Поэтому, на мой взгляд, «водная рубашка» двигателя могла бы послужить безопасности таких супермоторов.

    – Есть ли прообразы у ваших разработок? И как с выходом «в серию»?

    – Пока они есть только за рубежом. Немецкие компании «Экомикс» и «Аквамист» создали экспериментальные устройства для впрыскивания воды и спирта в камеру сгорания двигателя. Но они стоят больших денег и нашим фермерам не по карману. Мы же предлагаем более дешевый и надежный вариант, который будет доступен российским аграриям. 
   Правда, пока выход на массовое производство так и остается «в проекте». У вуза средств на это нет, а инвесторы не спешат вкладывать деньги в отечественную разработку. Хотя наш проект, который мы представили на форуме инноваций, проходившем на озере Селигер, был одобрен на федеральном уровне. Хочется верить, что наши научные, венчурные фонды и инвесторы все же оценят выгоды «водного двигателя» и профинансируют его «тиражирование» в масшабах России.

Евгений АНИКИЕНКО, 
Фото: Владлена ШВАБ.

И.А.«Светич»

Журнал «Нивы России» №8 (152), сентябрь 2017
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!

Яндекс Директ