Одним из многообещающих видов альтернативного топлива является диметилэфир (ДМЭ). Он представляет собой газ, который при давлении 5 бар становится жидким. Свойства ДМЭ аналогичны свойствам сжиженного нефтяного газа, однако его теплосодержимое ниже. В отличие от традиционных видов топлива, ДМЭ также имеет меньшую теплотворную способность, но не содержит серы. В промышленной среде диметилэфир получают из природного газа, угля или биомассы.
Первые эксперименты с использованием ДМЭ в роли топлива для грузовиков стартовали ещё в начале 90-х годов. Исследования продемонстрировали значительное уменьшение вредных выбросов по сравнению с дизельным топливом, но из-за низкой стоимости нефти на тот момент применение ДМЭ стало считаться нецелесообразным. В начале XXI века исследования и разработки были продолжены. Наиболее активно и эффективно эта работа проводилась в США и Швеции.
Преимущества диметилэфира
Диметилэфир обладает более высоким цетановым числом (55), чем дизельное топливо, получаемое из нефти (38-53), и имеет меньшую температуру самовоспламенения. ДМЭ не является токсичным и канцерогенным, а при его combustion не образуется сажа. Выбросы углекислого газа уменьшаются на 95%.
Хранение диметилэфира значительно проще, чем сжатого природного газа (метана) и сжиженного нефтяного газа (пропана). Метан, как известно, требует для хранения резервуары с высоким давлением и криогенные температуры, а пропан – контейнеры, выполненные из двух слоев нержавеющей стали. Диметилэфир же можно безопасно хранить в обычных стальных контейнерах продолжительное время. Резервуары для заправки диметилэфира намного легче, что снижает общий вес автомобиля.
Подача диметилэфира в цилиндры осуществляется в жидком виде и нуждается в значительно меньшем давлении впрыска в топливной системе. Поскольку при сгорании ДМЭ не выделяется серы, необходимость в сажевом фильтре, который является одним из самых дорогостоящих компонентов очистки выхлопных газов современных дизелей, отпадает. В связи с отсутствием сажевого фильтра становится ненужной и система регенерации. Кроме того, можно без последствий убрать систему рециркуляции выхлопных газов (EGR). В результате достигается впечатляющая экономия и снижение общего веса! Обычный дизельный двигатель, предназначенный для работы на ДМЭ, требует лишь модификации системы питания.
Перспективы диметилэфира
В настоящее время шведская компания Volvo взаимодействует с американской фирмой Oberon для испытаний тяжёлых грузовиков, использующих ДМЭ. Volvo произвела автомобили, а Oberon реализовала технологию получения диметилэфира. Цель этого сотрудничества заключается в запуске в массовое производство к 2015 году тяжёлых коммерческих машин, работающих на ДМЭ, и создании для этого необходимой топливной инфраструктуры.
В качестве базового двигателя для испытаний Volvo была выбрана серийная 13-литровая модель D13, сочетающаяся с автоматизированной КПП I-Shift. Система впрыска была изменена из-за сниженной энергоэффективности ДМЭ. По этой же причине также возникает необходимость в топливном баке с увеличенной емкостью. Вместо турбокомпрессора с изменяемой геометрией используется обычный. Хотя экспериментальный грузовик оснащен системой SCR для снижения выбросов окислов азота, исследователи полагают, что в финальной версии её можно будет не использовать. Мощность двигателя равна 425 л.с., а крутящий момент составляет 2373 Нм. В процессе испытаний планируется увеличить мощность до 500 л.с.
Компания Oberon создала модульную конструкцию, установленную на салазках, для производства ДМЭ. Мелкомасштабный вариант был выбран сознательно, чтобы удовлетворить потребности при помощи местных производителей, а не формировать общенациональную инфраструктуру. Весь производственный процесс включает три стадии: получение синтезированного газа, его превращение в метанол и каталитическая дегидратация метанола в диметилэфир. Основным сырьем для получения ДМЭ должно стать возобновляемое сырье: отходы животного, пищевого и сельскохозяйственного происхождения. Это помогает предотвратить выбросы метана в атмосферу и позволяет переработать отходы в топливо, сгорающее без вредных выбросов.
