vitus_wagner | Топливный вопрос

Вот представим себе территорию, на которой в принципе возможожно ведение сельского хозяйства, но очень слабонаселенную. Население разбросано по небольшим деревенькам в тайге или тропических джунглях, связанных между собой преимущественно малой авиацией и водным транспортом (ибо жмутся к берегам судоходных рек). Водный транспорт при этом может запросто быть круглогодичным.

Как в этих условиях решать задачу обеспечения подвижной техники топливом (считаем что промышленные города у нас где-то есть, а население деревенек платежеспособно, и в этих городах готовы разрабатывать и производить специальные двигатели или иные технические устройства, на которые будет спрос у жителей деревень). Подвижная техника это ведь не только авиация, но и сельхозтехника и те же кораблики.

Наша нынешняя цивилизация, характеризующаяся избыточным демографическим давлением (благо численность населения превосходит оптимальную для вида таких размеров более чем на порядок) решает этот вопрос посредством логистики. Где-то за тысячи километров добывают нефть, перерабатывают ее в бензин с соляркуи возят этот бензин по сети автомобильным и железным дорогам, благо их сеть всё равно существует.

Очевидно что растительная биомасса, в том числе и древесина, является возобновляемым ресурсом плюс-минус равномерно распределенным по площади. Да к тому же не требующим чрезмерных (недоступных поселению в 50-100 человек) капиталовложений для своей добычи.

Значит надо использовать её.

Существующие е варианты

Непосредственное сжигание в топке парового котла. Вроде все хорошо и просто, но требует много ручного труда при заготовке дров да и при их сжигании. На грузовик или трактор кочегара сажать придется. И к тому же теплотворная способность дров очень невелика - в четыре раза меньше, чем у бензина, да плюс еще более низкий по сравнению с ДВС КПД паровой машины. Самолет дровами уже вряд ли протопишь. Правда есть варианты топить котел одним из нижеперечисленных видов жидкого/газообразного топлива. Котлы - они существенно менее привередливы к топливу, чем двигатели с искровым зажиганием или дизели. Можно даже сменный набор форсунок с собой возить - под нефть/керосин/спирт/скипидар/растительное масло. Грузоподъемности самолета от этого не убудет.
Газогенератор, смонтированный непосредственно на технике. С выходом полезной энергии с килограмма топлива всё еще хуже, но зато процесс не требует выделенного оператора, и может с минимальными переделками использоваться двигатель внутреннего сгорания, сделанный под ископаемое углеводородное топливо. Именно последним фактором объясняется распространенность газогенераторных решений в 30-е годы - тогда города не были готовы специально работать по заказам малонаселенных местностей, и приходилось приспосабилваться к тому, что серийно производится.
Переработка биомассы в топливный спирт. Примерно по этому пути я пошёл в "Детях Пространства". Правда. там было сделано фантастическое допущение что созданы генно-инженерные дрожжи. производящие не этиловый, а бутиловый спирт, причем способные выживать в таких его концентранциях, что он сам отделяется от воды, не требуя перегонки. Это - фантастика. Реально доступен этиловый или метиловый спирт. Производство этилового спирта, в отличие от генераторного газа, происходит в стационарных установках. Да, требуются еще дополнительные затраты топлива на перегонку. Но стационарную установку дровами обеспечить можно. Теплотворная способность этилового спирта на всего четверть меньше чем у углеводородных топлив. Вроде и неплохо. Но - этиловый спирт слишком гигроскопичен. Его нельзя оставлять в негерметичной посуде на месяц- насосется воды из воздуха и гореть перестанет. А значит либо конструкция топливных систем у подвижной техники становится почти как у МЛМ "Наука", либо надо после каждого полета/поездки топливо сливать из баков в герметичные канистры. В Гражданскую войну, когда из-за нехватки нефтепродуктов летали в том числе и на спирте, тогдашние моторы на спирте запускться отказывались, приходилось добавлять в топливо эфир. Но это, наверное, лечится если есть возможность адаптации двигателя под это топливо в заводских условиях.
Переработка биомассы в биометан. Тоже стационарные установки. Правда, существенно более простые в обслуживании, так как метан от воды сам отделяется и не требующие дополнительного топлива для перегонки. (зато есть стадия вымывания углекислоты из биогаза, но она вроде не очень энергоемкая). Теплотворная способность метана просто замечательна, но это легкий газ, требующий для своего хранения либо криогенных технологий, либо баллонов высокого давления. Сейчас в автомобилях он иногла применяется, правда существенно реже, чем пропан, но в городском цикле, поскольку баллонов надолго не хватает. В общем хороший вариант для отопления и всяких стационарных установок, но не для транспорта/сельхозехники, и тем более не для авиации.
Получение ацетона путем сухой перегонки древесины. Ацетон по своим качествам вполне сравним с этиловым спиртом. Разве что пить его нельзя (что для топлива скорее плюс). Интересен только если мы на самом деле перегонкой древесины занимаемся ради более других продуктов, а ацетон - дармовой отход.
Растительные масла. Масличные культуры, например рапс, надо специально выращивать. И чуть ли не половину полученного масла сожрет тот трактор, который обрабатывает рапсовые поля. Для работы дизеля на рапсовом масле как оно получается из пресса, нужно слегка модифицирвоать толпливную аппаратуру. Но можно подвергнуть масло несложным химическим преобразованиям (правда опять же тратить толпливо в стационарной установке на поддержание необходимой температуры) и получить биодизель.
Переработка биомассы в жидкие углеводороды. Это, можно сказать Святой Грааль биотопливной энергетики. Ежели кому удастся разработать такой процесс, не требующий огромных заводов и огромных энергозатрат, то даже потеря 3/4 имевшейся в исходной биомассе энергии вполне окупится. Правда еще есть задача получить из этих углеводородов высокооктановое топливо. А то вдруг у нас сплошной гептан на выходе будет, у которого октановое число по определению 0. Но пока это тоже фантастика, как и бутанол.

Различные писатели про заек, в смысле про попаданцев, от Кучера до Величко и Калашникова описывают разные варианты из этого списка. Но практически всегда с каким-нибудь небольшим, но очень важным фантастическим допущением, без которого хрен чего получится.

Crossposts: https://vitus-wagner.livejournal.com/1641274.html

Flat | Top-Level Comments Only

From:

prostak_1982

"Непосредственное сжигание в топке парового котла. Вроде все хорошо и просто, но требует много ручного труда при заготовке дров да и при их сжигании. На грузовик или трактор кочегара сажать придется."

Ну, в СССР в конце 40-х начале 50-х разработали же серию дровяных паровых грузовиков для Урала и Сибири. На них был только шофер, для калиброванных дров использовали автоподатчик.
Дрова можно дробить и вдувать в топку струей воздуха. Тогда и теплотворная способность улучшится за счет большой поверхности единомоментного сгорания.

"более низкий по сравнению с ДВС КПД паровой машины"

Вроде, при изготовлении на точностях 60-70-х гг. потери удается снизить до сравнимого КПД.

Edited Date: 2021-08-11 06:29 am (UTC)

From:

vitus_wagner

Как ни измельчай, остантся 11МДж/кг против 44 у бензина.

Ну и стандартизация дров - это удорожание процесса их заготовки. Правда, тут возможно решение в виде пеллет, которые получаются из отходов при производстве деловой древесины, и представляют собой стандартизированные топливные гранулы. Так что технику на лесозаготовках, пожалуй, дровяным топливом обеспечить можно. А вот на сельхозтехику и самолеты уже не хватит (правда для сельхозтехники можно попытаться наладить производство пеллетов из соломы).

Еще вы не рассмотрели вопрос о том, что мощность парового двигателя для трактора или грузовика повышенной проходимости может быть несколько ниже, чем мощность ДВС для него же, посколкьу у паровой машины куда больший крутящий момент при низких оборотах.

Топливный вопрос

Page Summary