Интерес к экологически чистому транспорту растет во всем мире. Это обусловлено ростом числа автомобилей, ухудшением экологической обстановки в мегаполисах и угрозой истощения нефтяных запасов. Частичное решение этих проблем дает развитие транспорта на альтернативном топливе.
Вредные автомобили
Если в начале XX века в мире насчитывалось около 5 тыс. автомобилей, то сейчас, по разным оценкам экспертов, их число достигает 700 млн, а к 2020 году может достичь миллиарда. Столь значительный рост количества автомобилей в мире давно вызывает беспокойство экологов. Ведь в среднем один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы более 4 т кислорода, выбрасывая примерно 800 кг оксида углерода (СО2), 40 кг оксида азота (NO2) и почти 200 кг других парниковых газов.
По оценке Института мировых ресурсов, автомобили производят порядка 16% глобальной искусственной эмиссии СО2. Однако в крупных мегаполисах выбросы автотранспортом загрязняющих веществ в атмосферу могут достигать 90%. Наряду с грязными производствами химической и нефтехимической, металлургической, целлюлозно-бумажной и строительной промышленности, тепловой энергетики автомобильный транспорт называют одной из ключевых причин парникового эффекта и общего ухудшения экологии планеты.
С транспортом также тесно связана проблема истощения ископаемых ресурсов, поскольку сегодня в моторное топливо перерабатывается примерно половина добываемой в мире нефти. Причем 75% производимого в мире топлива потребляется именно автомобилями, а оставшиеся 25% в равных долях распределяются между авиационным и водным транспортом.
По этим причинам не только экологи, но и крупные нефтегазовые и автомобильные корпорации начали уделять особое внимание развитию альтернативного вида топлива и транспорта. В результате их усилий сегодня в мире насчитывается около 400 тыс. гибридных машин, 21 тыс. электромобилей и 4 тыс. других моделей, работающих на альтернативном топливе.
Топливные альтернативы
Одна из наиболее распространенных альтернатив традиционному бензину — газ. Газовое топливо дешевле и экологически чище: при выхлопе выделяется почти в два раза меньше угарного газа. Двигатель на таком топливе работает дольше, газ не разжижает моторное масло, не образует нагара и имеет более высокое октановое число — 100 и выше в зависимости от состава. Однако у газового топлива есть и ряд существенных недостатков. Это прежде всего низкая теплотворная способность (примерно в пять раз ниже, чем у обычного топлива) и значительный вес баллонов для его хранения. Кроме того, использование газа требует переоборудования двигателей и создания новой заправочной сети. Вдобавок с газовым топливом невозможно завести двигатель при температуре –10°С и ниже.
Тем не менее, в России, например, на природном газе ездит около 100 тыс. машин. Заправить их можно в сети из 220 газонаполнительных компрессорных станций, покрывающих 60 регионов страны. По данным компании «Газпром», которой принадлежит большинство станций, в 2008 году российские предприятия, использующие газ на автотранспорте, сэкономили 3,7 млрд руб., а выбросы вредных веществ в атмосферу при этом сократились на 117 тыс. т.
Другой перспективной альтернативой бензину является синтетическое жидкое топливо (СЖТ), получаемое из природного газа или других газообразных углеводородов. Сегодня разработки в этой области ведут практически все крупнейшие нефтяные компании — Shell, ExxonMobil, British Petroleum и др. СЖТ сгорает чище, чем обычное топливо, в нем фактически отсутствует сера, оно не имеет цвета и запаха, в выхлопе содержится меньше твердых частиц и оксида азота, вызывающего смог. В ноябре 2007 года в плавание отправился паром Dokter Wagemaker голландской компании Royal TESO, работающий на синтетическом топливе. А в феврале 2008 года на СЖТ полетел первый коммерческий авиалайнер Airbus А380. В Европе и некоторых районах Азии СЖТ продается в смеси с дизельным топливом V-Power концерна Shell.
В ряде стран, например в США и Бразилии, в качестве альтернативы бензину используется биоэтанол — жидкое спиртовое топливо, вырабатываемое из кукурузы, зерновых, сахарного тростника. Присутствие в бензине всего 10% этанола позволяет уменьшить выхлопы аэрозольных частиц до 50%, а выбросы угарного газа — на 30%. По данным департамента энергетики США, в 2006 году применение этанола позволило сократить выбросы примерно на 8 млн т парниковых газов, что приблизительно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.
Топливо, содержащее этанол, обозначается буквой Е (ethanol). Так, Е85 — это смесь из 85% этанола и 15% бензина. Обычные автомобили не могут работать на Е85 (нужен особый двигатель), однако спокойно ездят на Е10 (10% этанола). А так называемые машины с двигателем гибкого выбора топлива (flexible-fuel vehicle, или FFV) могут ездить как на бензине, так и на смеси бензина с этанолом в разных пропорциях (от 5 до 95%). Автомобиль FFV имеет один топливный бак — адаптация к разному составу топлива достигается за счет особой конструкции двигателя. В Бразилии на конец 2006 года насчитывалось порядка 6,4 млн FFV, а в США — 6 млн.
С точки зрения экологии самым перспективным топливом для автомобилей является водород: из килограмма водорода может быть получено в три раза больше энергии, чем из килограмма бензина при нулевом выбросе вредных веществ. Но производство водорода, по количеству энергии эквивалентного литру бензина, обходится в несколько раз дороже. Другая проблема — хранение. Поскольку водород — самый легкий элемент, то, даже если его довести до жидкого состояния, объем бака с водородом будет в четыре раза больше, чем с бензином. Среди недостатков — взрывоопасность, дорогая заправочная инфраструктура и пр. Для рядовых потребителей водородное топливо пока малодоступно. Средняя стоимость автомобиля, оснащенного топливными ячейками на водороде, составляет не менее $100 тыс.
Общественно чистый транспорт
Не только корпорации, но и правительства развитых стран делают ставку на развитие экологически чистого транспорта. Европейский союз одним из первых стал вводить жесткие экологические стандарты как для топлива, так и для автомобилей. В частности, с 2012 года Евросоюз собирается ввести новый экологический стандарт «Евро-6», предполагающий снижение среднего объема выделяемого автомобилями углекислого газа до 130 г на километр пробега (сейчас этот показатель составляет 160 г).
Среднестатистический российский автомобиль выбрасывает в атмосферу в 12 раз больше оксида азота, чем европейский аналог. По экспертным оценкам, доля зарегистрированных в Москве автомобилей класса «Евро-1» и ниже составляет 77%, в то время как доля автомобилей классов «Евро-2» и «Евро-3» — всего 23%. Экологический стандарт «Евро-4» планируется ввести только с 2010 года.
Другой распространенной мерой по улучшению окружающей среды является развитие экологически чистого общественного транспорта. Так, в Нью-Йорке с 1992 года действует программа перевода городского транспорта на альтернативные источники энергии. Основные пункты программы — эксплуатация автобусов на сжиженном газе, замена старых дизельных автобусов на новые, укомплектованные дополнительными фильтрами и работающие на топливе с пониженным содержанием серы, развитие гибридного транспорта. Уже в конце 2005 года по Нью-Йорку курсировало 479 автобусов на сжиженном газе и 324 автобуса с гибридным приводом. Осенью 2008 года для города было заказано 850 автобусов нового поколения — Orion VII, производимых автомобильным концерном DaimlerChrysler совместно с BAE Systems. По прогнозам, после того, как к 2010 году все автобусы будут запущены в эксплуатацию, Нью-Йорк станет мировым лидером по числу эксплуатируемых гибридных автобусов.
В Европе новую жизнь обрел трамвайный транспорт. С 2006 года трамвайное движение было восстановлено в ряде районов Парижа, новые линии построены в Праге и Хельсинки. Последним словом в трамвайных инновациях стала технология inertia flywheel (инерция маховика), которая позволяет трамваям вырабатывать собственную энергию при торможении. Полученная энергия преобразуется двигателями, работающими как генераторы, в электрическую и подается назад в линию. Испытания этой системы успешно прошли в Роттердаме (Голландия).
В марте 2006 года на улицы Лондона выехали шесть одноэтажных гибридных автобусов, а в марте 2007 года к ним присоединился первый двухэтажный гибридный автобус. После успешных испытаний этих автобусов муниципальные власти города объявили, что все автобусы, которые поступят в эксплуатацию после 2012 года, будут гибридными. В прошлом году власти Лондона также утвердили программу по запуску десяти новых автобусов, работающих на водороде, и созданию заправочных станций для них. Все десять автобусов будут работать на маршруте RV1, от Ковент-Гардена до Тауэра. В пяти из них будет использована технология топливных водородных элементов, а в других пяти — технология водородных двигателей внутреннего сгорания.