E85 — это аббревиатура, обычно обозначающая топливную смесь этанола , состоящую на 85% из этанола и на 15% из бензина или другого углеводорода по объему .
В Соединенных Штатах точное соотношение топливного этанола к углеводороду может варьироваться в соответствии со стандартом ASTM 5798, который определяет допустимое содержание этанола в E85 в диапазоне от 51% до 83%. [1] Это связано с более низкой теплотворной способностью чистого этанола , что затрудняет запуск двигателей в относительно холодном климате без предварительного подогрева впускного воздуха, более быстрого проворачивания или смешивания различных фракций бензина в зависимости от климата. Холодный запуск в холодном климате является основной причиной смешивания этанольного топлива с любой фракцией бензина.
В Бразилии этаноловое топливо продается на заправках в чистом виде, поэтому транспортные средства с гибким выбором топлива (FFV), включая грузовики, тракторы, мотоциклы и мопеды, работают на E100. 85%-ная фракция обычно продается на заправках по всему миру (за пределами США), и когда она поставляется или продается как E85, она всегда содержит 85% этанола (на заправках или в бочках). Наличие гарантированной фракции этанола устраняет необходимость в том, чтобы система транспортного средства рассчитывала наилучшую настройку двигателя для максимальной производительности и экономичности.
В таких странах, как Австралия, где E85 всегда [ требуется ссылка ] на 85% состоит из этанола (а топливо с различными фракциями называется «гибким топливом»), любители мощных автомобилей и автогоночные клубы/чемпионаты широко используют E85 (без необходимости какой-либо сертификации FFV) [ требуется ссылка ] . Использование алкоголя (этанола и метанола) в истории автогонок идет параллельно с изобретением автомобиля, которому отдавали предпочтение из-за присущих ему характеристик сгорания, таких как высокая тепловая эффективность , высокое октановое число , повышенный крутящий момент и, в случае некоторых усовершенствованных двигателей, лучший удельный расход топлива. В Соединенных Штатах государственные субсидии этанола в целом и E85 в частности способствовали росту инфраструктуры для розничной продажи E85, особенно в штатах Среднего Запада , где выращивают кукурузу . [ требуется ссылка ]
Сторонники E85 и Общество инженеров-автомобилестроителей утверждают, что производители автомобилей в настоящее время не могут сравниться с бензином по расходу топлива, поскольку они не используют преимущества характеристик, которые превосходят топливные смеси на основе этанола. Они утверждают, что некоторые двигатели на этаноле уже проехали на 22% больше миль на галлон, чем идентичные бензиновые двигатели. [2]
Сторонники этанола [ кто? ] также заявляют, что ошибочно основывать конструкцию двигателя на бензиновом двигателе, и что двигатели на этаноле должны основываться на параметрах конструкции дизельного двигателя. [ необходимо разъяснение ] Используя этот подход, EPA создало двигатель, работающий только на этаноле, который достигает гораздо более высоких уровней тепловой эффективности тормозов, чем бензиновые двигатели. [3] Пробег зависит от состава смеси этанола и бензина, трансмиссии, состояния настройки двигателя (в первую очередь, топливовоздушной смеси , момента зажигания и степени сжатия). В Соединенных Штатах, чтобы компенсировать эту разницу в расходе топлива в транспортных средствах, не оптимизированных для этанола, было принято законодательство о субсидировании его стоимости.
Напротив, критики этанола [ кто? ] оспаривают преимущества E85, сосредоточившись на том факте, что E85 имеет на 33% более низкую теплотворную способность по сравнению с более высокой теплотворной способностью бензина. Однако сравнение энергии, выраженной в виде значения тепла, не отражает общую работу цикла Отто [ нужна цитата ] . Поскольку содержание энергии не учитывает определенные значения скрытой или удельной теплоты [ нужна цитата ] , а также давление сгорания, рассмотрение только тепла в уравнении сгорания не определяет эффективность или работу в соответствии с законами термодинамики . [ нужна цитата ]
Этанол E85 используется в двигателях, модифицированных для приема более высоких концентраций этанола. В США такие FFV предназначены для работы на любой смеси бензина или этанола до 85% этанола, тогда как в таких странах, как Бразилия, где климат обычно теплее, FFV работают на чистом спирте. Есть несколько основных различий между FFV и не-FFV. Одним из них является устранение голых магниевых , алюминиевых и резиновых деталей в топливной системе. Системы управления впрыском топлива имеют более широкий диапазон длительности импульса для впрыска до 34% большего количества топлива (что, в свою очередь, производит больше мощности). Использовались топливопроводы из нержавеющей стали , иногда покрытые пластиком, и топливные баки из нержавеющей стали вместо топливных баков terne ( жесть ). В некоторых случаях FFV используют специальное моторное масло, которое нейтрализует кислотность. Для транспортных средств с установленными в баке топливными насосами иногда используются меры предосторожности для предотвращения искрения , а также пламегасители, расположенные в заливной трубе бака.
Чем больше усилий прилагается для максимизации двигателя, чтобы использовать преимущества более высокого октанового числа E85, тем больше преимуществ в мощности достигают двигатели. Одним из автомобилей, который имеет более высокую мощность на этаноле, является Koenigsegg CCXR , который на этаноле является пятым по мощности серийным автомобилем, с 20% большей мощностью на E85, чем на бензине. По словам производителя, это связано с охлаждающими свойствами этанола. E85 имеет октановое число выше, чем типичное значение обычного бензина 87 или бензина премиум-класса 91-93. Это позволяет использовать его в двигателях с более высокой степенью сжатия, которые, как правило, вырабатывают больше мощности на единицу рабочего объема, чем их бензиновые аналоги. Примеры неверного указания октанового числа можно найти в документе Ассоциации возобновляемых видов топлива Айовы под названием «Факты об E85» [4], где приводится диапазон 100–105, а также в документе Техасского государственного управления энергосбережения под названием «Этанол» [5] , где приводится рейтинг 113.
Некоторые транспортные средства могут быть переоборудованы для использования E85, несмотря на то, что они не были специально созданы для этого. Поскольку E85 имеет более низкую теплотворную способность, он имеет более холодный впускной заряд, что в сочетании с его высоким уровнем стабильности из-за его высокого октанового числа также использовалось в качестве «добавителя мощности» в транспортных средствах с турбонаддувом. Эти модификации не только привели к снижению выбросов парниковых газов, но и, как правило, к увеличению мощности и крутящего момента на колесах на 10–12%. Если ранее двигатель был ограничен детонацией бензином, то сейчас улучшение мощности достигает 40%.
Из-за его низкой цены и высокой доступности в некоторых регионах люди начали использовать его вместо высококачественного гоночного топлива, которое обычно стоит более 10 долларов США за галлон. [ необходима цитата ]
Ученые изучают четыре основных типа загрязняющих веществ. Этими выбросами являются углеводороды (HC), оксиды азота (NO x ), оксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO 2 ). Поскольку E85 в основном состоит из этанола, выбросы выхлопных газов сильно отличаются от выбросов обычного бензина. Многочисленные исследования сравнивали и сопоставляли различные выбросы и их воздействие на окружающую среду, но тесты оказались неубедительными. Тесты показали очень мало последовательности, если вообще показали, поскольку задействовано слишком много переменных. Марка и модель транспортного средства, способ производства этанола и общая топливная эффективность транспортного средства играют большую роль в общем результате каждого исследования. [6] Чтобы решить проблему неточности, инженеры Национальной лаборатории возобновляемой энергии объединили данные из всех применимых исследований выбросов и составили их в один набор данных. Этот скомпилированный набор данных показал, что в среднем все выбросы, которые регулируются на федеральном уровне, показали снижение или отсутствие статистически значимой разницы между E85 и бензином. [7]
Строгие стандарты выбросов транспортных средств уровня II Агентства по охране окружающей среды требуют, чтобы FFV достигали одинаково низкого уровня выбросов независимо от того, используется ли E85 или бензин. Однако E85 может дополнительно снизить выбросы определенных загрязняющих веществ по сравнению с обычным бензином или смесями этанола меньшего объема. Например, E85 менее летуч, чем бензин или смеси этанола меньшего объема, что приводит к меньшему количеству выбросов в виде испарений. Использование E85 также снижает выбросы оксида углерода и обеспечивает значительное снижение выбросов многих вредных токсичных веществ, включая бензол, известный канцероген для человека. Однако E85 в определенных условиях работы двигателя может увеличить выбросы ацетальдегида . Агентство по охране окружающей среды проводит дополнительный анализ, чтобы расширить наше понимание воздействия E85 на выбросы. [8]
Исследование Университета Пердью показало, что экономическая выгода от E85 сильно зависит от цены на сырую нефть . [9]
Критики E85 утверждают, что производство этанола из кукурузы (маиса) приводит к росту мировых цен на продовольствие , делая кукурузу недоступной или даже недоступной. Сторонники E85 парируют эту обеспокоенность, указывая на то, что более 93% всей кукурузы, выращиваемой в Соединенных Штатах, никогда не скармливается напрямую людям, а вместо этого используется в качестве корма для скота [ необходима ссылка ] . Кукуруза, используемая для производства этанола, содержит большое количество крахмала и не так легко усваивается людьми, как сладкая кукуруза . Американские фермеры выращивают больше кукурузы, чем люди покупают; в США ежегодный избыток кукурузы [10] [ устаревший источник ]
Сторонники E85 говорят, что цены на кукурузу выросли из-за манипуляций на товарных рынках и потому, что американские кукурузные компании продают все больше кукурузы, выращенной в США, в Мексику и Китай , создавая большую конкуренцию для покупателей кукурузы и, следовательно, повышая ее цену. Критики E85 утверждают, что производители этанола не могут сократить выбросы углерода из-за нефти и природного газа, используемых при выращивании кукурузы и ее переработке. Сторонники E85 отвечают, указывая на производителей этанола, которые этого не делают, а вместо этого используют E85 или биодизельное топливо для транспортировки E85 и используют биомассу в качестве источника тепла для перегонки этанола вместо нефтепродуктов, таких как природный газ.
Некоторые говорят, что целлюлозный этанол , произведенный из отходов или быстрорастущих непищевых культур, таких как просо, гораздо более выгоден, но пока не экономически практичен в больших масштабах. Другие говорят, что мир может легко заменить все свое использование нефти, просто производя этанол из множества культур, которые дают больше этанола на акр, чем урожай кукурузы, с существующей технологией, а не будущей, [11] и что определенные элементы в области целлюлозного этанола больше заинтересованы в патентных правах, чем в производстве наибольшего количества этанола по самой низкой цене.
E85 становится все более распространенным в Соединенных Штатах , в основном на Среднем Западе , где кукуруза является основной сельскохозяйственной культурой и основным источником сырья для производства этанола. По состоянию на 1 июля 2014 года насчитывалось более 3300 заправочных станций, предлагающих топливо E85. [12] E85 как топливо широко используется в Швеции ; однако большая его часть импортируется из Италии и Бразилии. Ранее E85 был доступен в сети Maxol в Ирландии , где он производился из сыворотки , побочного продукта производства сыра . [13] Доступность закончилась в 2011 году из-за резкого повышения акциза, что сделало его экономически невыгодным. В Финляндии E85 доступен в 52 магазинах сети St1 и 71 магазине сети ABC. [14] [15] E85, продаваемый St1, маркируется как RE85 и как «Eko E85» на станциях ABC, чтобы указать, что он произведен из финских биоотходов. [16] [17] Для сравнения цен на международном уровне, на Островах Кука, как и на многих островах Тихого океана, стоимость производства 100% этанола из кокосовой биомассы составляет лишь часть стоимости получения ископаемого топлива . Во Франции около 30% заправочных станций поставляют E85, или около 2725 станций, а количество установленных комплектов flex-fuel удвоилось в 2021 году до 30 000 комплектов по сравнению с предыдущим годом. [18] E85 был запущен в Великобритании 14 марта 2006 года сетью супермаркетов Morrisons . Филиал Morrisons в Норидже был первой заправочной станцией, которая ввела E85. [19] Однако объем продаж был очень низким, и теперь E85 доступен только в небольшом количестве торговых точек.
Закон о создании рабочих мест в Америке 2004 года создал налоговый кредит на акциз на этанол (VEETC) для субсидирования производственных затрат. Закон о сельском хозяйстве 2008 года сократил налоговый кредит VEETC с 51 цента до 45 центов. Другие меры, принятые Конгрессом для запуска производства этанола, включают законопроект VEETC 2004 года, который предусматривал налоговый кредит для мелких производителей этанола, который предоставлял налоговые льготы мелким производителям этанола. Совсем недавно Закон о налоговых льготах, Закон о повторной выдаче разрешений на страхование по безработице и Закон о создании рабочих мест 2010 года продлили налоговые льготы, разрешенные VEETC, с конца 2010 года до конца 2012 года. [20] В Соединенных Штатах для реализации эквивалентной экономии топлива на заправке с FFV цена E85 должна быть намного ниже, чем на бензин. E85 был по крайней мере на 20% дешевле в большинстве областей еще в 2011 году. В одном из испытаний в США средний расход топлива Chevy Tahoe FFV 2007 года составил 18,3 миль на галлон (галлон США) для бензина и 13,5 миль на галлон для E85, что на 26,5% хуже, чем у бензина. Однако в Австралии, где Holden продал более 70 000 FFV с 2010 года, разница в комбинированном расходе на аналогичных вариантах V8 в семейном седане составляет от 10% до 20%. В 2010 году стоимость топлива в США в среднем составляла 3,42 доллара США, в то время как стоимость E85 в среднем составляла 3,09 доллара США, или 90% от стоимости бензина. [21] [22] Однако в другом испытании парк Ford Tauruses в среднем проехал всего на 6% меньше миль на галлон в транспортных средствах на основе этанола по сравнению с традиционными Tauruses, работающими на газе. [23]
