История этанолового топлива в Бразилии восходит к 1970-м годам и связана с бразильской программой по производству этанолового топлива на основе сахарного тростника , которая позволила стране стать вторым по величине производителем этанола в мире и крупнейшим в мире экспортером. [1] Несколько важных политических и технологических событий привели к тому, что Бразилия стала мировым лидером в устойчивом использовании биоэтанола , [2] [3] [4] [5] и политической моделью для других развивающихся стран в тропической зоне Латинской Америки , Карибского бассейна и Африки . [6] [7] [8] Правительственная политика и технологические достижения также позволили стране достичь вехи в потреблении этанола, когда розничные продажи этанола превысили 50% доли рынка парка транспортных средств с бензиновым двигателем в начале 2008 года. [9] [10] Такой уровень потребления этанолового топлива был достигнут в Бразилии только один раз, на пике программы Pró-Álcool ближе к концу 1980-х годов. [9] [10] [11]
Сахарный тростник выращивается в Бразилии с 1532 года. Появившийся в Пернамбуку в том же году, сахар был одним из первых товаров, экспортируемых в Европу португальскими поселенцами. [17] Этиловый спирт или этанол получают как побочный продукт сахарных заводов, производящих сахар, и его можно перерабатывать для производства алкогольных напитков , этанолового топлива или спирта для промышленных или антисептических целей. Первое использование этанола из сахарного тростника в качестве топлива в Бразилии относится к концу двадцатых и началу тридцатых годов двадцатого века, с появлением в стране автомобиля. После Первой мировой войны некоторые эксперименты проводились в северо-восточном регионе Бразилии , [18] и уже в 1919 году губернатор Пернамбуку обязал все официальные транспортные средства работать на этаноле. [19] Первый завод по производству этанолового топлива был запущен в эксплуатацию в 1927 году, Usina Serra Grande Alagoas (USGA), расположенный в северо-восточном штате Алагоас , [18] производя топливо с 75% этанола и 25% этилового эфира . Поскольку другие заводы начали производить этаноловое топливо, два года спустя в северо-восточном регионе страны на этом топливе работало 500 автомобилей. [18]
20 февраля 1931 года был издан указ, предписывающий добавлять 5% гидратированного этанола ко всему импортируемому бензину по объему. [19] Количество ликероводочных заводов, производящих этаноловое топливо, возросло с 1 в 1933 году до 54 к 1945 году. [19] Производство топливного этанола увеличилось со 100 000 литров в 1933 году до 51,5 миллиона литров в 1937 году, что составило 7% от потребления топлива в стране. Производство достигло пика в 77 миллионов литров во время Второй мировой войны , что составило 9,4% от всего производства этанола в стране. Из-за атак немецких подводных лодок, угрожавших поставкам нефти, обязательная смесь достигала 50 процентов в 1943 году. [19] После окончания войны дешевая нефть привела к преобладанию бензина, а смеси этанола использовались лишь спорадически, в основном для извлечения выгоды из излишков сахара, [19] до 1970-х годов, когда первый нефтяной кризис привел к нехватке бензина и осознанию опасностей зависимости от нефти. [18] [19]
В ответ на нефтяной кризис 1973 года бразильское правительство начало продвигать биоэтанол в качестве топлива. Национальная программа по алкоголю - Pró-Álcool - ( португальский : Programa Nacional do Álcool ), запущенная в 1975 году, была общенациональной программой, финансируемой правительством, по постепенному отказу от автомобильного топлива, полученного из ископаемого топлива , такого как бензин , в пользу этанола, полученного из сахарного тростника . [22] [23] [24] Решение производить этанол из сахарного тростника было основано на низкой стоимости сахара в то время, простаивающих мощностях для дистилляции на сахарных заводах, а также традициях и опыте страны с этим сырьем. Также были исследованы другие источники сбраживаемых углеводов, такие как маниок и другое сырье. [12] Первая фаза программы была сосредоточена на производстве безводного этанола для смешивания с бензином . [12]
После тестирования в государственных автопарках нескольких прототипов, разработанных местными дочерними компаниями Fiat , Volkswagen , GM и Ford , и под давлением второго нефтяного кризиса , первые 16 автозаправочных станций начали поставлять водный этанол в мае 1979 года для парка из 2000 транспортных средств, адаптированных для чистого этанола, [25] [26] а к июлю на рынок был выпущен Fiat 147 , став первым современным коммерческим автомобилем, работающим на чистом этаноле ( E100 ), проданным в мире. [22] [23] [25] [26] Бразильские автопроизводители модифицировали бензиновые двигатели для поддержки характеристик водного этанола. Изменения включали степень сжатия , количество впрыскиваемого топлива, замену материалов, подверженных коррозии, на этанол, использование более холодных свечей зажигания, подходящих для рассеивания тепла из-за более высоких температур пламени, и вспомогательную систему холодного запуска, которая впрыскивает бензин из небольшого бака для облегчения холодного запуска. Шесть лет спустя примерно 75% бразильских легковых автомобилей были произведены с двигателями на этаноле. [22] [27]
Бразильское правительство также сделало обязательным смешивание этанолового топлива с бензином, которое колебалось с 1976 по 1992 год между 10% и 22%. [12] Из-за этой обязательной минимальной бензиновой смеси чистый бензин ( E0 ) больше не продается в стране. В октябре 1993 года был принят федеральный закон, устанавливающий обязательную смесь 22% безводного этанола ( E22 ) по всей стране. Этот закон также уполномочил Исполнительную власть устанавливать различные проценты этанола в заранее установленных границах; с 2003 года эти пределы были зафиксированы на уровне максимум 25% ( E25 ) и минимум 20% ( E20 ) по объему. [12] [28] С тех пор правительство устанавливает процент в смеси этанола в соответствии с результатами сбора урожая сахарного тростника и уровнями производства этанола из сахарного тростника, что приводит к вариациям смеси даже в течение одного года. [12]
С июля 2007 года обязательная смесь составляла 25% безводного этанола и 75% бензина или смеси E25 . [13] В результате дефицита поставок и высоких цен на этаноловое топливо в 2010 году правительство ввело временное 90-дневное сокращение смеси с E25 до E20, начиная с 1 февраля 2010 года. [14] [29] Поскольку дефицит поставок снова возник между сезонами сбора урожая 2010–2011 годов, часть этанола была импортирована из США, и в апреле 2011 года правительство снизило минимальную обязательную смесь до 18 процентов, оставив обязательный диапазон смеси между E18 и E25. [15] [30]
К середине марта 2015 года правительство увеличило содержание этанола в обычном бензине с 25% до 27%. Содержание этанола в бензине премиум-класса было сохранено на уровне 25% по просьбе ANFAVEA, бразильской ассоциации автопроизводителей, из-за опасений относительно влияния более высокой смеси на автомобили, которые были построены только для E25 как максимальной смеси, в отличие от автомобилей с гибким топливом. [16] Правительство одобрило более высокую смесь в качестве экономического стимула для производителей этанола из-за существующего избыточного запаса в размере более 1 миллиарда литров (264 миллионов галлонов США) этанола. Ожидается, что внедрение E27 позволит потреблять излишки до конца 2015 года. [31] [ требуется обновление ]
Бразильское правительство предоставило три важных первоначальных мотиватора для этаноловой промышленности: гарантированные закупки государственной нефтяной компанией Petrobras , кредиты с низкими процентами для агропромышленных этаноловых фирм и фиксированные цены на бензин и этанол, где водный этанол продавался за 59% от установленной правительством цены на бензин на заправке. Эти стимулы сделали производство этанола конкурентоспособным. [32]
После того, как к концу 1980-х годов число автомобилей и легких грузовиков, работающих на чистом этаноле, достигло более четырех миллионов, [20] что составляло 33% автопарка страны, [33] производство этанола и продажи автомобилей на чистом этаноле упали из-за нескольких факторов. Во-первых, цены на бензин резко упали в результате переизбытка нефти в 1980-х годах . Скорректированная с учетом инфляции реальная стоимость нефти в долларах 2004 года упала со среднего значения 78,2 долл. США в 1981 году до среднего значения 26,8 долл. США за баррель в 1986 году. [34] Кроме того, к середине 1989 года дефицит поставок этанолового топлива на местном рынке привел к тому, что тысячи автомобилей оказались в очередях на заправочных станциях или остались без топлива в гаражах. [24] [33] В то время производство этанола жестко регулировалось правительством, как и ценообразование как на бензин, так и на этаноловое топливо, последнее подчинялось фиксированным ценам производителей. В качестве дополнения правительство предоставило субсидии, чтобы гарантировать более низкую цену на этанол на заправке по сравнению с бензином, поскольку потребителям было обещано, что цены на этанол никогда не будут выше 65% от цены на бензин. Поскольку цены на сахар резко выросли на международном рынке к концу 1988 года, а правительство не установило квоты на экспорт сахара, производство в значительной степени сместилось в сторону производства сахара, что привело к дефициту поставок этанола, поскольку реальная стоимость этанола составляла около 45 долларов США за баррель. [27] [33] Поскольку производство этанола застопорилось на уровне 12 миллиардов литров [12] и не могло поспевать за растущим спросом, требуемым теперь значительным парком автомобилей, работающих только на этаноле, бразильское правительство начало импортировать этанол из Европы и Африки в 1991 году. [35] [36] Одновременно правительство начало сокращать субсидии на этанол, тем самым ознаменовав начало дерегулирования отрасли и медленного угасания программы Pró-Álcool . [12] [36]
В 1990 году производство автомобилей на чистом этаноле упало до 10,9% от общего объема производства автомобилей, поскольку потребители потеряли уверенность в надежности поставок этанолового топлива и начали продавать или переоборудовать свои автомобили обратно на бензиновое топливо. [20] [33] К началу 1997 года Fiat, Ford и General Motors прекратили производство автомобилей на этаноле, остался только Volkswagen (который предлагал Gol , Santana , Kombi и их производные). [37] Производители запросили возобновление стабильной программы по газоспирту и пообещали разработать продукцию к 1999 году. [37]
Уверенность в транспортных средствах, работающих на этаноле, была восстановлена с появлением на бразильском рынке транспортных средств с гибким топливом , начавшимся в 2003 году. Ключевым нововведением в бразильской технологии гибкого топлива стало избежание необходимости в дополнительном специальном датчике для контроля смеси этанола и бензина, что сделало первые американские транспортные средства с гибким топливом M85 слишком дорогими. [38] Это было достигнуто с помощью лямбда-зонда , используемого для измерения качества сгорания в обычных двигателях, который также необходим для того, чтобы сообщать блоку управления двигателем (ЭБУ), какая смесь бензина и спирта сжигается. Эта задача выполняется автоматически с помощью программного обеспечения, разработанного бразильскими инженерами, под названием «Программный датчик топлива» (SFS), на которое поступают данные со стандартных датчиков, уже встроенных в транспортное средство. Технология была разработана бразильским филиалом Bosch в 1994 году, но была дополнительно усовершенствована и внедрена в коммерческую эксплуатацию в 2003 году итальянским филиалом Magneti Marelli . Похожая технология впрыска топлива была разработана бразильским филиалом Delphi Automotive Systems и называется «Multifuel». [38] Эта технология позволяет контроллеру регулировать количество впрыскиваемого топлива и время зажигания, поскольку необходимо уменьшить расход топлива, а также необходимо избегать самовозгорания при использовании бензина, поскольку двигатели на этаноле имеют степень сжатия около 12:1, что слишком высоко для бензина.
В марте 2003 года Volkswagen выпустил на бразильском рынке Gol 1.6 Total Flex, первый коммерческий автомобиль с гибким топливом, способный работать на любой смеси бензина и этанола. [39] [40] [41] Спустя три месяца Chevrolet выпустил Corsa 1.8 Flexpower, используя двигатель, разработанный совместным предприятием с Fiat под названием PowerTrain. [42] В том же году производство автомобилей с полным гибким топливом достигло 39 853 автомобилей и 9 411 легких коммерческих автомобилей. К 2008 году популярными производителями, которые выпускают автомобили с гибким топливом, являются Chevrolet , Fiat , Ford , Peugeot , Renault , Volkswagen , Honda , Mitsubishi , Toyota и Citroën . [43] Nissan запустил свой первый flex fuel на бразильском рынке в 2009 году [44], а Kia Motors — в 2010 году. [45] Автомобили с flex-fuel составляли 22% от продаж автомобилей в 2004 году, 73% в 2005 году [46] , 87,6% в июле 2008 года [47] и достигли рекордных 94% в августе 2009 года. [48] Производство автомобилей с flex-fuel и легких коммерческих автомобилей достигло отметки в 10 миллионов автомобилей в марте 2010 года [49] [50] и 15,3 миллионов единиц к марту 2012 года. [51] По состоянию на декабрь 2011 года парк flex-fuel автомобилей и легких коммерческих автомобилей достиг 14,8 миллионов автомобилей, [20] [21] что составляет 21% от парка автомобилей Бразилии и 31,8% от всех зарегистрированных легких транспортных средств. [52]
Быстрому внедрению гибкой технологии способствовала уже существующая инфраструктура распределения топлива: к 1997 году по всей стране было около 27 000 заправочных станций, оснащенных как минимум одним насосом для этанола, что стало наследием программы Pró-Álcool [53] , а к октябрю 2008 года их число достигло 35 000. [54]
Гибкость бразильских FFV позволила потребителям выбирать топливо в зависимости от текущих рыночных цен. Быстрое принятие и коммерческий успех «гибких» транспортных средств, как их обычно называют, вместе с обязательной смесью спирта с бензином в качестве топлива E25 , увеличили потребление этанола до такой степени, что в течение первых двух месяцев 2008 года потребление этанола увеличилось на 56% по сравнению с тем же периодом в 2007 году, и достигло отметки в потреблении этанола в феврале 2008 года, когда розничные продажи этанола превысили 50% доли рынка парка автомобилей с бензиновым двигателем. [9] [10] Такой уровень потребления этанолового топлива не достигался с конца 80-х годов, на пике программы Pró-Álcool . [9] [10] [11] Согласно двум отдельным исследованиям, проведенным в 2009 году, на национальном уровне 65% зарегистрированных транспортных средств с гибким топливом регулярно используют этаноловое топливо, а 93% владельцев гибких автомобилей в Сан-Паулу , главном штате-производителе этанола, в котором местные налоги ниже, а цены на заправках более конкурентоспособны, чем на бензин, используют его круглый год. [56]
В период с 1979 по 2011 год Бразилия заменила около 22 миллионов транспортных средств, работающих на чистом бензине, на 5,7 миллионов транспортных средств, работающих на чистом этаноле, 14,8 миллионов транспортных средств с гибким топливом и почти 1,5 миллиона мотоциклов с гибким топливом. [20] [21] [57] [58] Количество транспортных средств, работающих на чистом этаноле, которые все еще использовались к 2003 году, оценивалось между 2 и 3 миллионами транспортных средств, [35] и 1,22 миллиона по состоянию на декабрь 2011 года. [59] К декабрю 2011 года на рынке было доступно 80 моделей легковых и легких грузовиков с гибким топливом, произведенных 12 основными автопроизводителями, [60] а также четыре модели мотоциклов с гибким топливом. [61]
Ранняя технология двигателей Flex Fuel обеспечивала экономию топлива с гидратированным этанолом (E100), которая была на 25–35 % ниже, чем у бензина, но в настоящее время двигатели Flex Fuel разрабатываются с более высокими степенями сжатия , используя преимущества смесей с более высоким содержанием этанола и максимально используя преимущества более высокого содержания кислорода в этаноле, что приводит к снижению выбросов и повышению топливной экономичности, позволяя двигателям Flex в моделях 2008 года сократить разрыв в экономии топлива до 20–25 % по сравнению с бензином. [62]
Под эгидой проекта «Биоэтанол для устойчивого транспорта» (BEST) первый автобус на этаноле ( E95 или ED95 ) начал работу в городе Сан-Паулу в декабре 2007 года в качестве годичного испытательного проекта. [63] Автобус представляет собой модель Scania с модифицированным дизельным двигателем, способным работать на 95% водном этаноле, смешанном с 5% улучшителем зажигания, с кузовом Marcopolo . [64] Scania изменила степень сжатия с 18:1 до 28:1, добавила более крупные форсунки впрыска топлива и изменила время впрыска. [65]
В течение испытательного периода производительность и выбросы контролировались Национальным справочным центром по биомассе (CENBIO - португальский : Centro Nacional de Referência em Biomassa ) в Университете Сан-Паулу и сравнивались с аналогичными дизельными моделями, уделяя особое внимание выбросам оксида углерода и твердых частиц . [64] Производительность также важна, поскольку предыдущие испытания показали снижение экономии топлива примерно на 60% при сравнении E95 с обычным дизельным топливом. [63]
В ноябре 2009 года в городе Сан-Паулу начал работать второй автобус ED95 . Автобус был шведской Scania с бразильским кузовом CAIO. Второй автобус должен был курсировать между Лапой и Вила-Марианой , проходя через Авенида Паулиста , один из главных деловых центров города Сан-Паулу . [66] Два тестовых автобуса работали регулярно в течение 3 лет. [67]
В ноябре 2010 года муниципальное правительство города Сан-Паулу подписало соглашение с UNICA , Cosan , Scania и Viação Metropolitana , местным автобусным оператором, о вводе парка из 50 автобусов ED95, работающих на этаноле, к маю 2011 года. Целью правительства города является сокращение углеродного следа городского автобусного парка из 15 000 автобусов с дизельным двигателем, с конечной целью, чтобы весь автобусный парк использовал только возобновляемые виды топлива к 2018 году. Scania будет производить автобусы на своем заводе, расположенном в Сан-Бернарду-ду-Кампу , Сан-Паулу. Эти автобусы используют ту же технологию и топливо, что и 700 автобусов, произведенных Scania и уже работающих в Стокгольме . [68] [ 69] [70]
Первые автобусы, работающие на этаноле, были доставлены в мае 2011 года, а 50 автобусов начнут регулярное обслуживание в июне 2011 года. [67] Стоимость парка из 50 автобусов ED95, работающих на этаноле, составила 20 миллионов реалов ( 12,3 миллиона долларов США ), и из-за более высокой стоимости топлива ED95 одна из фирм, участвующих в соглашении о сотрудничестве, Raísen ( совместное предприятие Royal Dutch Shell и Cosan ), будет поставлять топливо муниципалитету по цене, составляющей 70% от рыночной цены обычного дизельного топлива. [67] [71]
Последней инновацией в бразильской технологии гибкого топлива является разработка мотоциклов с гибким топливом . В 2007 году Magneti Marelli представила первый мотоцикл с гибкой технологией. Delphi Automotive Systems также представила в 2007 году свою собственную технологию впрыска для мотоциклов. [73] Помимо гибкости в выборе топлива, основной целью мотоциклов с гибким топливом является сокращение выбросов CO2 на 20 процентов, а также ожидается экономия расхода топлива порядка 5% - 10%. [73] [74]
Первый мотоцикл с гибким топливом был выпущен на бразильский рынок компанией Honda в марте 2009 года. Произведенный ее местным дочерним предприятием Moto Honda da Amazônia, CG 150 Titan Mix продается примерно за 2700 долларов США. Поскольку у мотоцикла нет вторичного топливного бака для холодного запуска, как у бразильских автомобилей с гибким топливом, в топливном баке должно быть не менее 20% бензина, чтобы избежать проблем с запуском при температуре ниже 15 °C (59 °F). Панель мотоцикла включает в себя датчик, предупреждающий водителя о фактической смеси этанола и бензина в баке для хранения. [75] [76] [77] За первые восемь месяцев после выхода на рынок было продано 139 059 мотоциклов CG 150 Titan Mix, что составило 10,6% доли рынка и заняло второе место по продажам новых мотоциклов на бразильском рынке в 2009 году. [78]
В сентябре 2009 года Honda выпустила второй мотоцикл с гибким топливом, внедорожный NXR 150 Bros Mix. [79] К декабрю 2010 года оба мотоцикла Honda с гибким топливом достигли совокупного производства в 515 726 единиц, что составляет 18,1% доли рынка продаж новых мотоциклов в Бразилии в том году. [57] [72] По состоянию на январь 2011 года на рынке было доступно четыре модели мотоциклов с гибким топливом. [61] В течение 2011 года было произведено в общей сложности 956 117 мотоциклов с гибким топливом, что увеличило их долю на рынке до 56,7%. [58] С момента их появления в 2009 году в стране по декабрь 2011 года было произведено почти 1,5 миллиона мотоциклов с гибким топливом, [57] [58] [72] а отметка в два миллиона была достигнута в августе 2012 года. [80]
Бразильские дочерние компании Magneti Marelli, Delphi и Bosch разработали и объявили о внедрении в 2009 году нового поколения двигателей Flex, которое устраняет необходимость во вторичном бензобаке за счет подогрева этанолового топлива во время запуска [81] и позволяет автомобилям Flex осуществлять нормальный холодный запуск при температурах до −5 °C (23 °F), [82] самой низкой ожидаемой температуре на территории Бразилии. [83] Еще одним улучшением является снижение расхода топлива и выбросов выхлопных газов на 10–15 % по сравнению с двигателями Flex, проданными в 2008 году. [84] В марте 2009 года Volkswagen do Brasil выпустил Polo E-Flex , первую модель Flex Fuel без вспомогательного бака для холодного запуска. Система Flex Start, используемая в Polo, была разработана Bosch. [85] [86]
С 2009 года бразильская этаноловая промышленность испытывает финансовый стресс из-за кредитного кризиса , вызванного экономическим кризисом 2008 года ; плохой урожай сахарного тростника из-за неблагоприятных погодных условий; высокие цены на сахар на мировом рынке, которые сделали более привлекательным производство сахара, а не этанола; и другие внутренние факторы, которые привели к снижению его годового производства, несмотря на растущий спрос на местном рынке. [87] [88] [89] Производство этанолового топлива в Бразилии в 2011 году составило 21,1 миллиона литров (5,6 миллиарда жидких галлонов США), что ниже 26,2 миллиона литров (6,9 миллиарда галлонов) в 2010 году. [90] Дефицит поставок имел место в течение нескольких месяцев в течение 2010 и 2011 годов, и цены выросли до такой степени, что этаноловое топливо больше не было привлекательным для владельцев транспортных средств с гибким топливом; правительство уменьшило минимальную смесь этанола в бензине, чтобы снизить спрос и не допустить дальнейшего роста цен на этаноловое топливо; и впервые с 1990-х годов этаноловое топливо было импортировано из Соединенных Штатов. [87] [88] [89]
В результате высоких цен на этанол, вызванных кризисом в бразильской этаноловой промышленности , в сочетании с государственными субсидиями, направленными на поддержание цен на бензин ниже мировых рыночных цен, к ноябрю 2013 года только 23% владельцев автомобилей с гибким выбором топлива регулярно использовали этанол, что ниже показателя 2009 года в 66%. [91]
{{cite book}}
: |last=
имеет общее название ( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite news}}
: |author=
имеет общее название ( помощь )