Первые птенцы Газовой паузы уже стали реальностью, в виде СПГ-танкеров и тепловозов на СПГ, но сам газ плохая замена жидким углеводородам, впервую очередь из-за того, что он не жидкий. Что же может, хоть в какой-то мере заменить такой неудобный своей газообразностью метан? Лауреат нобелевской премии Джордж Олах считает, что его можно заменить метанолом. И на основе метанола создать так называемую метаноловую энергетику.
Нужно сразу пояснить, что сам метанол это просто удобная форма хранения энергии.
Но чтобы в полной мере это удобство проявилось, потребуется перерабатывать метан в метанол.
Такие технологии уже существуют.
На промыслах остро стоит задача утилизации попутного газа. Существующие в настоящее время способы переработки метана слишком сложны. Для сжижения метана требуется очень дорогая и капризная аппаратура и специальные машины. По трубам его отправлять не выгодно, слишком мало. Перерабатывать в энергию невыгодно в виду отсутствия потребителей. Превратить метан в бензин по пути Фишера-Тропша – слишком сложно, требует высоких давлений и культуры производства.Исходя из вышеперечисленных факторов, напрашивается самое оптимальное решение – строить метанол установки (производство метанола из газа) на месторождении.
Уже созданы такие установки:
Олах показывает, что метанол, он же метиловый спирт, потребует очень незначительных модификаций как для существующих двигателей, так и для заправочной инфраструктуры. Во-вторых, в его производстве может быть использован даже углекислый газ.
При применении метанола в качестве топлива следует отметить, что объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) метанола на 40-50 % меньше, чем бензина, однако при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и бензиновых топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно по той причине, что высокое значение теплоты испарения метанола способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя и снижению его теплонапряженности, что приводит к повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси. В результате этого рост мощности двигателя повышается на 10-15 %. Двигатели гоночных автомобилей работающих на метаноле с более высоким октановым числом чем бензин имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 10.1:1.
Уже сегодня вы могли бы установить раздаточный насос дозирования метанола на каждой автозаправочной станции. Вы можете с легкостью его распределять без какой-либо новой инфраструктуры. Для водорода никакой инфраструктуры нет. Создание водородной инфраструктуры является чрезвычайно дорогостоящим и проблематичным. Водород является очень летучим газом, и не существует способа его хранения или обработки в каких-либо значительных объемах без создания высокого давления.
Преимущества метанола известны давно — однако новые подвижки в синтезе метанола и устройстве топливных элементов делает этот вид топлива еще привлекательнее.Одним из подходов является производство метанола путем преобразования все еще существующих больших запасов природного газа, но совершенно другими, новыми способами.
В настоящий момент 90% мирового производства метанола (CH3OH) использует в качестве сырья метан (CH4), основной компонент природного газа. Технология современного производства метанола включает в себя две стадии: превращение метана в синтетический газ — смесь прежде всего окиси углерода и водорода — с последующей перегонкой его в метанол. Хотя эффективность этого процесса со временем возросла, избавление от промежуточного производства синтетического газа сэкономило бы огромные средства: этот процесс составляет до 70% стоимости производства метанола.
Сегодня ученные разработали методы, полностью исключающие использование синтез-газа.
Недавно открытые низкотемпературные катализаторы приносят лучшие результаты. Олах со своим коллегой Сурьей Пракашем, разработали альтернативную технологию по преобразованию метана в метанол. В ней используются галогены, такие как бром. В присутствии особых катализаторов и при температуре менее 250 градусов метан вступает в реакцию с бромом, образуя бромистый метил (CH3Br) и бромистый водород (HBr). Затем бромистый метил вступает в реакцию с водой и образует метиловый спирт. Бром из бромистого водорода поддается восстановлению посредством реакции с воздухом и повторному использованию.
Пробный экзмепляр Necar5 компании DaimlerChrysler успешно работал на метаноле.
Теоретические преимущества Преимущества метанола перед водородной:- -более энергоёмкий энергоноситель чем водород (в сравнении по объёму и весу), особенно если принимать во внимание, что для хранения водорода необходимы сосуды, выдерживающие высокое давление.
- -инфраструктура для водорода может оказаться весьма дорогой, в то время как для метанола достаточно имеющейся бензиновой инфраструктуры.
- -метанол можно смешивать с бензином
- -использовать метанол удобнее водорода (которому необходимы специальные сосуды)
- -метанол можно использовать в химической индустрии как базовый материал
- -производство само по себе не является экологически абсолютно чистым
- на данный момент производство синтез-газа зависит от ископаемых энергоносителей (несмотря на то, что в теории возможно использование любых источников энергии)
- -энергетическая плотность (по объёму или весу) в половину меньше бензиновой
- метанол травит алюминий. Проблемным является использование алюминиевых карбюраторов и инжекторных систем подачи топлива в ДВС.
- гидрофильность. Метанол втягивает воду, что служит засорением систем подачи топлива в виде желе-образных, ядовитых отложений.
- -метанол, как и спирт, повышает пропускную способность пластмассовых испарений для некоторых пластмасс(например плотного полиэтилена). Эта особенность метанола повышает риск увеличения эмиссии летучих органических веществ, что может привести к повышению концентрации озона и возможно усилению солнечной радиации.
- -уменьшенная летучесть при холодной погоде: Моторы, работающие на метаноле, могут иметь проблемы с запуском и отличаются повышенным расходом топлива до достижения рабочей температуры.
- -метанол очень ядовит! Намного более, чем бензин. Принятие внутрь организма уже малой дозы (10мл) приводит к летальному исходу.
- -метанол — легковоспламеняющаяся жидкость. В отличие от водорода и других газов метанол не улетучивается, если система хранения даёт течь
- -метанол может сравнительно быстро попасть в источники питьевой воды и отравить её.
- Сам метанол не хорошая замена для дизельных топлив. Метанол может, однако, быть преобразован обезвоживанием в эфир этана, который является хорошим дизельным топливом.
В сочетании с топливными элементами нового типа метанол тем более лучше в качестве автомобильного горючего. Топливные элементы, преобразующие химическую энергию непосредственно в электричество, более эффективны, чем двигатели, сжигающие горючее.
Поскольку метанол поступает в топливный элемент напрямую,каталитический риформинг (разложение метанола) не нужен; хранить метанол гораздо проще, чем водород, поскольку нет необходимости поддерживать высокое давление, так как метанол при атмосферном давлении является жидкостью. Энергетическая ёмкость (количество энергии в данном объеме) у метанола выше, чем в таком же объеме сильно сжатого водорода. Например, современные баллоны высокого давления, позволяющие хранить водород при 800 атм., содержат 5-7 весовых % водорода по отношению к общей массе баллона. При подсчете такого "водородного" эквивалента для метанола получается 13%. Такая энергоёмкость является максимальной из всех известных систем хранения топлива для топливных элементов.
Пока что метаноловые топливные элементы слишком дороги для использования в пассажирских автомобилях. Если найдут способ их недорогого прозводства, это будет большой шаг вперед, ведь их теоретический КПД - 97%.
P.S. К сожалению книга Джоржа Олаха:" Метанол и энергетика будущего." переведена на русский язык, но не выложена в открытом доступе, потому приходится оперировать только отрывочными сведениями из интернета. Но становится понятным, что метанол не панацея от энергетического дефицита, а возможно, просто лучший выбор носителя энергии из еще более худших!
Конечно метанол не идёт из скважин, но в любом случае он не бензин/солярка )
Комментарии
Продукты метаболизма. Это в печени метанол так метаболизируется.
Как показывает мед.практика 10 мл сугубо "учебниковый" показатель. 30-50? Легко. До полулитра в пересчете на чистый. У разных людей разная переносимость.
Метанол является сильным и опасным для человека ядом. Он может проникать в организм при вдыхании воздуха, насыщенного его парами, через кожу, при мытье рук и смачивании одежды. Однако самый частый и наиболее опасный путь отравления метанолом — попадание яда внутрь.
Синяя омывайка по 100руб, которая без запаха и хорошо моет стекло, продается на обочинах - есть самая обыкновенная метаноловая водка раствор метанола в воде. Сколько все его вдыхают, проливают на руки и т.п. - и ничего, все живы-здоровы. В цивилизованных странах так вообще такая омывайка спокойно продается официально.
Топливо будущего это электричество, а по хорошому энергия окружающей среды.
На аккумуляторах далеко уедите?
Дальше чем га баке. И не только уедем, еще и полетим.
Это если изобретут суперемкие и дешевые аккумуляторы - тогда поверю.
На литии далеко не уедешь!
На литии уедешь, а следующих батарейках полетишь. Относительно скоро.
Хорошо бы.
Но чета я в сомнениях.
Оставьте бедолагу, он с арифметикой и електричеством с детства не в ладах.
Болотный газ весь собрал?
Древние люди, если бы знали как дальше деградирует цивилизация, удавились бы от стыда.
На литии никто не уедет, его слишком мало на планете для обеспечения электромобилей. Ближайшая перспектива - ионисторы, но они невероятно взрывоопасны (батарея на 1000км пути при повреждении испарит автомобиль) и с этим бороться невозможно, только уменьшать ёмкость и вероятность повреждения, что скажется на характеристиках итогового изделия.
Тем и хорош бензин, что сам по себе не опасен, горит только ГВС с его парами.
Есть интересный концепт газотурбинной установки, вращающей генератор. Компактная, невероятно эффективная, мощная и экологичная. Единственная проблема - на оптимальном режиме работы греется до 6к градусов, хотя выхлоп холодный.
Почему вы решили что лития не хватит? Кому то хватит, а всем и не надо.
На 100 млн автомобилей хватит?
В Тесле всего около 15 кг лития, причем в топовом варианте с макс. запасом хода.
В простых городских машинках типа шевроле вольт всего порядка 5 кг.
Ну килограм по 10 возьмем в среднем для легковых.
С чего цены должны взлетать в небеса от 1 млн произведенных аккумуляторов если на них уйдет всего 0,01 млн тонн лития, при УЖЕ разведанных запасах более 13 млн тонн?!
Минимум миллионов 100 машинок можно произвести не особо напрягаясь и не сильно "объедая" другие отрасли промышленности где литий нужен. Был бы спрос на такие количества. Но он по мере удорожания ископаемого топлива и совершенстования технологии будет расти.
Не быстро конечно, пару десятков лет скорее всего на это уйдет.
К тому времени наладят утилизацию и вторичную переработку старых б/у литиевых аккумуляторов, как сейчас большая часть свинцовых аккумуляторов идет во вторичный оборот. После чего аккумуляторы на замену старым изношенным будут делать уже из вторсырья, а продолжающуюся добычу первичного лития пускать на дальнешее наращивание парка транспорта на электротяге.
И это литий еще особо активно не искали в отличии от местрождений нефти и газа, т.к. до недавнего времени добыча была ограничена только невысоким спросом на него, а разведанных запасов хватало лет на 100 добычи прежними темпами - в таких условиях никто особо не вкладывался в разведку новых местрождений. Это просто не имело смысла.
Сейчас по мере роста спроса и подъема цен начнут искать и запасы скорее всего существенно увеличатся.
Вот вот! Не говоря уже об лжидаемых прорывах в хранении электроэнергии.
видел отчет по доступным запасам лития. Хватает его. Это если коротко.
Думаю, рассуждая о таких сверхъёмких аккумуляторах будущего, следует помнить и о плотности энергии, запасённой в них.
Это тоже очень важный вопрос, ведь большинство рассуждающих не проводят логической связи между накопленной энергией и тем, что произойдёт при её быстром высвобождении.
А высвобождение там быстрое, даже без взрыва - для существующих сегодня высокопроизводительных литиевых (LiPoly) аккумуляторов предельный ток разряда может составлять 30C и больше, при коротком замыкании аккумулятора на 10 А*ч - это 300 А, а если ёмкость в 10-100 раз больше - это уже килоамперы!
В случае же аварии или нештатной эксплуатации, грубо говоря, в габаритах силикатного кирпича будет запасено не 20-50 грамм в тротиловом эквиваленте, а в 10-100 раз больше (ну, а иначе - ради чего весь сыр-бор?). Поэтому и вопросы безопасности для таких аккумуляторов будущего стоят куда острее.
в аккумуляторе энергия хранится в виде энергии химических реагентов, которые друг с другом реагируют и эту энергию отдают в виде электроэнергии, и с какого такого основания вы решили, что неожиданно кто-то обнаружит химическую реакцию с удельным выходом энергии большим, чем реакция окисления предельных углеводородов? опять фэнтези? мифрил для бамперов, суперкристалл электростанций и ковер-самолет для решения проблем транспортной инфраструктуры рассмотрите тогда заодно. круто же...
А вам надо далеко? 80% личных авто в США имеют суточный пробег не более 30 км.И это страна помешанная на авто.
В нашем городе 90% авто используют на поездку на работу и обратно.И в выходные на дачу.
США это не пример, это не автомобильная страна.
Комментируете не закусывая?
Вы про себя? Я то понимаю о чем пишу.
Интересно получить развернутый ответ.Но только не типа немецкие авто лучше амерских.
Простой вопрос, можно ли считать основным жителем земли муравья ?
Можно,потому как ,когда люди исчезнут на планете,муравьи останутся.
Ну если насекомое для вас основной житель планеты, то тогда да, америка автомобильная страна ))) тут да, вопрос критерия.
Хм... Читал во всяких блогах наших эмигрантов, что США - это самая настоящая автомобильная страна и без машины никуда. Поэтому в расчетах стоимости жизни всегда закладывают стоимость автомобиля и его обслуживания.
Нужно мерить качеством а не количеством. У меня есть в блоге на эту тему статья, с примерами. Автомобильная америка - это примитивизм, который тянет всех на дно.
электричество- это способ передачи энергии, а топливо- это источник энергиии. удобно, когда источник можно возить с собой- бензобак с бензином, тогда можно передавать не энергию, а ее источник. удобно, когда источник дешевый- гидроэлектростанции, тогда и энергия дешевая, зато передавать неудобно. а энергия окружающей среды- это вообще фэнтези- вы еще предложите троллейбусы запитать от Ви-Фи излучения в крупных городах- оно как раз и есть "энергия окружающей среды".
Почему фэнтези? Всего лишь наше незнание об окружающей среде. Для дикаря зажигалка тоже фэнтези.
фэнтези- потому что это попытка выдать желаемое (существование свободной бесплатной вездеприсутствующей извлекаемой и управляемой энергии) за реально существующее, но еще нами не найденное. драконы, эльфы и гномы существуют, просто мы еще не открыли тот остров, на котором это все есть. а всяким умникам, которые летали вокруг Земли на космических кораблях и видели- что никаких левых островов больше нет- мы не верим, они ортодоксы и не дают пробиваться молодым талантам да еще и высмеивают их.
Для дикаря зажигалка- чудо в силу двух причин: 1. он ее видит. 2. не понимает принципа ее работы.
А свободная энергия- это фентези, в силу трех причин: 1. мы ее не видим, 2. мы понимаем принципы работы. 3. наблюдаемое и принципы дают вывод- "свободной энергии, пригодной для использования в автомобилях нет". но очень хочется.
Из розетки?
Из атома. Но лучше из окружающей среды. Для космических перелетов тем более межзвездных, нужно очень много энергии.
Да никуда мы не уедем на аккумуляторах.
Литий так же исчерпаем как и нефть. Не помню цифр точных, но на всех не хватит.
А вот метанол, хотя и плох, но дешев.
И всего в два раза хуже бензина.
Похож на ЭТАНол. И будет встраиваться во все пищевые цепочки, отравляя всё живое. При том - не будет испаряться подобно бензину.
Опасен.
И...
Да.
В двигателях внутреннего сгорания - смоет все смазочные масла с поверхностей трения. Разумеется, химики что ни будь сообразят. Но! Эти "новые смазки" - неизвестно к чему приведут. Тут нужно изучать опыт Бразилии.
Да такой же как и этанол, только дешевле.
И испарятся тоже будет.
А скока народу по ошибке потравятся этим ядом, перепутав со спиртом...;-((
Отлично - Дарвин должен сказать свое слово.
Кстати, любой культурный человек, изучавший химию в школе - где как раз и нужно давать понюхать разные спирты - легко отличит по запаху метанол от этанола (и изопрапанола). Разница вполне конкретная. Метанол "мягче" этанола по запаху примерно в той же степени, как этанол "мягче" изопропила.
В советской авиации был период, когда этиловый спирт в некоторых системах пытались заменить на метиловый. От этой идеи быстро отказались. Испугались того, что премию дарвина некому будет вручать.
В советской авиации был период, когда этиловый спирт в некоторых системах пытались заменить на метиловый. - там иные причины были. действие этилового спирта на оптику и контакты - более щадящее.
Испугались того, что премию дарвина некому будет вручать. - в авиации под премию ДАрвина попадали летчики, которых учили по 10-20 лет. Простое быдло, которое будет пить из бака тачки - никому не интересно)))
Изопропанол и прочие высшие спирты, действително, очень сильно отличаются по запаху от этанола.
Но метанол и этанол очень похожи. Если постоянно работать с метанолом, то по запаху можно отличить, у меня получалось. Но со временем память теряется и я сейчас уже не рискну распознать что налито в непонятной канистре не имея под носом этанол для спавнения. И Вам не советую... Лучше медную проволоку нагреть, в рюмку засунуть, понюхать и подумать.
Смешать с водой. Метанол в растворе на несколько секунд мутнеет, как молоко.
Нас так учили в пионерском детстве.
Без обид, но пхоже, что в Ваше пионерское детство было незамутнено всяческими непотребствами вроде разведения спирта водой. Ну или Вы пили только чистый спирт!
Этанол мутнеет при разведении водой как молоко. А вот насчет метанола не знаю, никогда не разбавлял, использовал всегда чистый.
Коллега, у меня оратная ситуация: как этанол мутнеет видел неоднократно, а вот самогон и метанол водой не разводил ни разу.
В любом случае, помутнение при разведении водой не является надежным индикатором, по которому можно определить метанол. Формальдегидная проба (медная проволока, раскаленная на зажигалке и остуженная в растворе) намного точнее.
А вообще, лучше вообще не пить неизвестные жидкости.
Думаю сначала много, но это не тема этой статьи.
Страницы