Альтернативные виды топлива для сельского хозяйства

Текст: Галина Шальнова

Дизель и бензин — первое, что приходит на ум, когда мы думаем о топливе. Дизельное топливо широко используется в сельском хозяйстве, обеспечивая работу различной техники, и до сих пор кажется, что дизельный двигатель невозможно заменить. Однако все острее становится необходимость найти ему альтернативы.

На то есть несколько причин. Во-первых, это влияние дизтоплива на экологию. Продукты сгорания дизеля опасны для окружающей среды и человека, оказывая негативное влияние на всю планету, токсичные выхлопы приводят к климатическим изменениям, ведь сжигание нефтепродуктов приводит к выбросам парниковых газов.

Вторая причина — ограниченность нефтяных запасов. Спрос на топливо растет, а вместе с ним и цены, ведь нефть — невозобновляемый природный ресурс, и ее запасы истощаются. Поэтому необходимо искать альтернативные виды топлива, использовать возобновляемые источники энергии, которые будут безопаснее и экономичнее.

Сейчас все еще сложно представить, что дизельное топливо можно чем-то заменить, однако альтернативы не только разрабатываются, но и используются в различных отраслях, в том числе и в сельском хозяйстве. На слуху у большинства только Tesla и ее электромобили, но это не единственный пример использования электричества в качестве альтернативного источника энергии, более того, электроэнергия — лишь один из возможных вариантов замены дизелю.

На самом деле выбор гораздо шире. Это и биотопливо, и газомоторное топливо, водородное топливо и уже упомянутая электроэнергия.

Биотопливо

Биологическое топливо производят из растительного и животного сырья, органических промышленных отходов. Оно делится на три вида: твердое, жидкое и газообразное.

К твердому биотопливу относятся обычные дрова, а также топливные брикеты и гранулы. Их делают из отходов деревообрабатывающих производств.

Жидкое биотопливо — биоэтанол, биодизель, биобутанол, диметиловый эфир. Биоэтанол производится из сырья, в котором содержится крахмал, сахар или целлюлоза. Используется в смеси с бензином — добавление биоэтанола снижает выбросы выхлопных газов и в целом улучшает работу двигателя. Биобутанол производится из того же сырья, что и этанол, однако может использоваться в качестве топлива без добавления других видов горючего. Диметиловый эфир производится из разного сырья, например, из биомассы и природного газа. При его сжигании не производятся соединения серы, а содержание соединений азота ниже, чем при использовании бензина. Биодизель — топливо, которое производится на основе животных и растительных жиров, растительных масел (подсолнечного, льняного, рапсового, соевого). Его можно использовать и в комбинации с обычным топливом, и самостоятельно. Это топливо не уступает обычному дизелю, при этом будучи гораздо более безопасным для окружающей среды.

К газообразному биотопливу относятся биогаз, биоводород. Биогаз — смесь метана и углекислого газа, который можно использовать для выработки электроэнергии или напрямую в качестве топлива. Сырьем для его производства могут быть различные биологические отходы, кроме того, биогаз можно получать из силосных культур и водорослей. Биоводород — аналог обычного водорода, получаемый из биомассы биохимическим или термохимическим методом. При биохимическом методе в биомассу добавляются особые бактерии, которые разлагают ее, при этом выделяя водород. При термохимическом методе биомассу нагревают до 800°C градусов без доступа кислорода, вследствие чего из нее выделяется водород.

Самое яркое преимущество всех видов биотоплива — экологичность. Это не только меньший выброс токсичных веществ в атмосферу, но и переработка органических отходов. Так, например, биогазовые станции в первую очередь перерабатывают разлагающиеся отходы и служат очистными сооружениями. Кроме того, биотопливо можно производить на месте и таким образом не зависеть от поставок нефти.

Однако есть и обратная сторона. Для производства биотоплива требуется много сырья, а для выращивания сырья нужны территории. Это может привести к вырубке лесов для освобождения площадей под посевы. Другая проблема — угроза продовольственного кризиса. Если все больше земель будет отводиться для выращивания культур, используемых для производства биотоплива, и все меньше для продовольственных культур, то цены на продукты питания могут повыситься, а они сами станут менее доступными.

В целом, производство биотоплива развивается. Пока что оно не так широко распространено, но в перспективе может стать достойным соперником дизельного топлива.

Газомоторное топливо

Газомоторное топливо представляет собой сжиженный природный газ — метан. Этот тип топлива не только экологичнее, но и дешевле привычного топлива из углеводородов, что позволяет агропредприятиям снизить издержки. Газомоторное топливо доказало свою эффективность в сельском хозяйстве. Техника, работающая на нем, уже существует, ее выпускают, например, концерны AGCO и CNH Industrial. Отечественный пример — линейка тракторов «Агромаш Метан».

Газомоторное топливо можно назвать самой перспективной заменой дизелю, ведь оно используется уже сейчас, поэтому перевод сельскохозяйственной техники на природный газ возможен в обозримом будущем, а главное препятствие на его пути — доступность газозаправочных станций.

Электроэнергия

Использование электричества в качестве альтернативного источника энергии не ново, электромобили уже перестали быть диковинкой, а существующие технологии можно использовать для создания сельскохозяйственных машин с электроприводом. Уже сейчас можно найти много различных электротракторов небольшой мощности. Главное, что для них нужно — это зарядная станция. Электротракторы экологичнее, экономичнее и приятнее, чем дизельные. Они издают гораздо меньше шума и вибраций.

Электротракторы — идея не новая. Их массовому распространению раньше мешала привязанность к кабелю, который питал трактор энергией от электростанции. Такая техника неудобна, кабель быстро изнашивается, в то время как дизельные тракторы обладают большей мобильностью. Сейчас эту проблему решают с помощью батарей и аккумуляторов. Другое дело, долго ли сможет держать заряд аккумулятор, будут ли доступны зарядные станции — от этого зависит будущее электрификации сельскохозяйственной техники.

Водородное топливо

Водородное топливо — самый экологически чистый вид моторного топлива. Водород помещают в специальные топливные элементы, обычно соединенные с электродвигателем, и это улучшает экономичность по сравнению с традиционными горюче-смазочными материалами. Разработки водородной сельскохозяйственной техники ведут многие компании, и уже существуют тракторы, работающие на водороде. В России также есть планы по созданию водородной техники. По словам замглавы Министерства промышленности и торговли РФ Александра Морозова, испытания опытных образцов пройдут уже к 2023 году. А к 2024 году Минпромторг планирует начать серийный выпуск тракторов, работающих на водородном топливе.

Несмотря на это, у водородного топлива есть значительные недостатки, из-за которых его нельзя назвать самым перспективным видом альтернативного топлива. Это, во-первых, взрывоопасность водорода. Во-вторых, в использовании водородного топлива также есть проблемы. Водород имеет очень большой объем, а при его сжигании значительно увеличивается масса, что усложняет эксплуатацию.

Плюсы альтернативных видов топлива

Очевидное достоинство всех альтернативных видов топлива — экологичность. Повсеместное использование любого из них сократит токсичные выбросы в атмосферу, которые вредят всем живым существам и способствуют глобальным климатическим изменениям.

Другое важное достоинство — энергетическая независимость. Сельское хозяйство является одним из основных потребителей ископаемых видов топлива и нефтепродуктов, из-за чего цена сельскохозяйственной продукции во многом зависит от цен на топливо. Использование альтернативных видов топлива позволяет разорвать эту связь, обрести энергетическую независимость и безопасность. Альтернативные виды топлива производятся в основном из возобновляемых, неисчерпаемых ресурсов.

Стоит также отметить, что использование альтернативных видов топлива улучшает условия труда. Это связано с отсутствием неприятного запаха, свойственного выхлопам дизельного топлива, и снижением шумности работы двигателя (например, при использовании газомоторного топлива или электроэнергии).

Сравнение альтернативных видов топлива

Каждый из перечисленных продуктов имеет шансы стать главным топливом будущего, но пока что нельзя с уверенностью сказать, какое именно. Проведем сравнение.

Биотопливо может быть очень полезным с экономической точки зрения в странах, где нет нефти. Его можно производить на месте из отходов, что делает биотопливо одним из самых экологичных источников энергии. Однако себестоимость производства биотоплива выше, чем бензина или дизельного топлива, а также для его создания требуются дополнительные площади сельскохозяйственных земель, что в конечном итоге может привести к удорожанию продуктов питания.

Газомоторное топливо отстает по экологичности, зато выигрывает по цене. Газ дешевле, чем дизель, и его уже успешно применяют в качестве топлива для разной техники. Однако запасы природного газа могут исчерпаться, в этом он не отличается от нефти.

Достоинство водородного топлива это высокая экологичность, однако в производстве и эксплуатации дела обстоят сложнее, чем с другими существующими альтернативами. По сравнению с водородом, газомоторное топливо дешевле, а хранить и использовать его проще. Кроме того, для массового использования водородного топлива необходимы специальные заправки, которых на данный момент нет.

Электроэнергия имеет свои преимущества. Например, это простота устройства. Техника, работающая на электроэнергии, не требует такого же тщательного ухода, как обычная, а также почти не производит токсичных выбросов в атмосферу. Однако аккумуляторы для такой техники весят очень много, требуют специальной утилизации,и для эффективного использования нужно решить проблему малой энергоемкости батареи и долгой зарядки.

Поиск замены

Можно сделать вывод, что альтернатив привычным видам топлива существует очень много, и все они обладают преимуществами, которых у дизеля или бензина нет. Массовый переход сельскохозяйственной техники на любой из них не только поспособствует снижению вреда экологии, но в перспективе может сэкономить деньги и ресурсы. Какое из перечисленных топливо станет главной заменой дизелю, пока не известно, но точно можно сказать, что поиск этой замены необходим.

Сейчас уже можно встретить примеры использования различных источников энергии в сельском хозяйстве, машиностроительные компании производят технику, работающую на водороде, газе или электричестве. Технологии улучшаются, а значит есть вероятность, что в будущем топливо будет и безопасным, и удобным. Однако для того, чтобы новое топливо использовалось повсеместно, нужны дальнейшие исследования, правительственные субсидии и доступность технологий.