1. Анализа тренутног стања

Данас у свету постоји више милијарди моторних возила која за свој погон користе горива из необновљивих извора, као што су бензин, нафта, плин, метан и др. Сва ова горива су настала из необновљивих извора који се налазе у планети, али који ће, својом константном експлоатацијом, ''пресушити'' и тада настаје проблем глобалне размере. Сва возила, све машине и сва постројења која се за свој рад и функцију ослањају на фосилна горива, напросто престају са радом.

Баш због тог проблема, треба пронаћи алтернативне начине снабдевања и потрошње горива, како би цела планета и будуће генерације, успеле да одрже нормалан и ''чист'' живот, у ком неће доћи до загађивања животне средине као што до тога данас долази, како емисијама штетних гасова, тако и црпљењем необновљивих извора енергије и горива.

Данас се у свету, од свих произведених горива из необновљивих извора, на саобраћај потроши око 25%, што представља огромну потрошњу оваквих горива, али и огромну емисију штетних гасова. Са развојом моторизације и са порастом броја произведених и регистрованих возила расте и потреба за све већом потражњом за горивима. Тај број је у протеклих неколико деценија нарастао за чак 50 пута.

Данас човек загађује и сиромаши планету више него икада и неопходно је наћи алтернативе у свим погледима потрошње енергије, па тако и у погледу производње и потрошње течних, гасовитих и чврстих горива која нам платена пружа из својих необновљивих извора.

Енергија водених токова (река, мора), сучнева енергија и енергија ветра су обновљиви и неисцрпни извори енергије који треба да се усмере тако да омогућавају потпуно уклањање фолисних горива из употребе, као и горива из необновљивих извора.

2. Врсте горива

Издувни гасови су највећи проблем у заштити животне средине. Гасовита горива су се показала као она са најмањом емисијом штетних гасова при сагоревању у СУС мотору. Применом горива која садрже мање угљеника смањује се и укупна емисија угљен-диоксида, тј код дизел мотора се смањује емисија честица. У алтернативна горива за возила пре свега спадају природни гас (компримовани – СNG и течни – LNG), затим течни нафтни гас – TNG, етанол, метанол, биодизел, водоник, хибриди, сучнева енергија и наравно електрична струја.

Нажалост, већи број ових горива се значајно разликује од конвенционалних аутомобилских горива, те је за њихово коришћење, углавном, потребно значајно изменити мотор и систем за напајање горивом. Кључни фактори крајњег успеха примене алтернативних горива су пре свега цена горива, могућност развоја и ширења мреже пумпних станица а затим и развој перформанси и сигурности возила на алтернативни погон.

Гасовита горива су најближа примени у СУС моторима јер се сагоревање одвија у гасној фази. Гасови су добра горива за конвенционалне ОТО моторе: смеша је високог октанског квалитета, па је сагоревање потпуно, рад мотора економичнији а загађење мање. Природни гас, као и течни нафтни гас, може да сагорева јако ''чисто'' и зато представља врло актрактивно гориво за моторна возила. Основни критеријуми за оцењивање потенцијалног (алтернативног) горива су:

1. Могућност масовне производње2. Утицај на околину3. Економски услови, тј цена конкурената4. Опасност при руковању

Водоник

Водоник је један од најзаступљенијих гасова у васиони, али се на Земљи он јавља у малим количинама (0,9% у горњим слојевима Земље), углавном у хемијског једињења Н20 – вода. Под нормалним условима је у гасовитом агрегатном стању и није отрован. Веома је запаљив и температура при стехиометријском сагоревању може достићи 1930 степени Целзијуса. Његова примена је вишеструка – у процесима сагоревања, у производњи електричне енергије, у електроници итд.

Коришћење водоника у СУС мотору има значајан успех и бенефит, почевши од смањења емисије штетних гасова – у потпуности се уклањају штетних гасови и њих мења обична водена пара без мириса или боје, преко смањења потрошње горива а самим тим то доводи до мање потребе за нафтним дериватом. Водоник у СУС мотору подиже отканску вредност нафтног деривата и тиме чини да исти у потпуности сагори унутар мотора, како би се искористио сваки потенцијал тог горива. У возилима се најчешће користи као гас који настаје електролизом, из воде, унутар водоничних ћелија.

Пример коришћења водоника у возилима је тзв. ННО генератор, који користећи процес електролизе, раздваја воду – Н2О на Н2 и О. Тада се водоник (гас) доводи у усисну грану мотора, где се меша са ваздухом и погонским горивом (без обзира које то гориво било – бензин, дизел или течни нафтни гас).

Постоје две врсте HHO генератора: тзв. DRY CELL i WET CELL. Тзв. DRY CELL генератори су направљени од прохромских плоча и киселоотпорних гума, унутар кућишта од плексигласа. Прохромске плоче су прикачене на позитиван и негативан напон од 12V, између којих се налази раствор у односу 1:10 дестиловане воде и натријум-хидроксида (NaOH). Укључивањем струје настаје процес познат под именом Електролиза који из тог раствора, користећи натријум-хидроксид као електролит, издваја водоник и претвара га у гас.

WET CELL генератор ради на истом принципу као и DRY CELL генератор, а разлика је та што се код њега не користи прохромска плоча већ прохромска жица, која је намотана око стуба од плексигласа, и потопљена у раствор унутар посуде. Овим принципом се штеди на изради али не и на ефикасности.

Проблем употребе водоника је тај што не постоји индустријски поступак за добијање довољних количина водоника са ценом која би била једнака или нижа од цене одговарајућих фосилних горива, а и складиштење водоника је сложено и веома скупо.

Уколико дође до незгоде, возило са уграђених ННО генератором не представља никакву додатну опасност, јер уређај ради без билокаквог притиска и сама течност није запаљива. Проблем настаје када се течност излије по коловозу или по земљи, када ју је потребно обилно разблажити водом како би се у потпуности уклонила агресија течности, тј. раствора.

Биодизел

Биодизел је течно гориво произведено из биљних уља или из коришћених уља и масти. Биодизел веома чисто сагорева и подсећа на стандардни дизел. Производи се од уља која се добијају од сунцокрета, соје или уљане репице помоћу метанола и катализатора. Конвенционални дизел мотори већ користе смешу са 20% биодизела без проблема, док су новији дизел мотори, од године производње 1996 и млађи, способни да сагоревају 100% чист биодизел. За разлику од других алтернатива, биодизел не захтева модификације на већ постојећем дизел мотору.

Нажалост, због ниже рН вредности од обичног дизела, биодизел штети неким пластичним и гуменим деловима аутомобила, који нису сертификовани за употребу биодизела. Биодизел доспева у уље мотора, па захтева краће интервале промене уља. Примећена су и оштећена дизел пумпе за гориво. Тај се проблем јавља већином код несертификованих фабрика биодизела.

Предности:

- мање емисије свих штетних гасова - нема емисије сумпорних једињења- количина чађи мања за 50%- нема штетних утицаја на здравље током производње- биолошки добро разградиво гориво- индустријска производња- обновљив извор енергије

Недостаци:

- мања топлотна моћ- већа потрошња горива за око 10%- мања снага мотора- разграђује лакиране површине- јак мирис издувних гасова (алдехиди)

Цена биодизела зависи од сировине која је била потребна за његову производњу, тако да ће најмање коштати направити биодизел из прерађених и искоришћених уља него садити, нпр, сунцокрет и касније од њега правити биодизел. Од свих алтернативних горива, најближи је масовној производњи и употреби. Највећи произвођачи биодизела у Европи су Немачка и Чешка.

Метанол и Етанол

Метанол је најпростији алкохол и веома је отрован. Он је безбојна течност, лакша од воде, и кључа на 65 степени целзијуса. Када је сасвим чист има мирис сличан етанолу, док сиров метанол добијем сувом дестилацијом дрвета, има непријатан мирис. Меша се са водом и етанолом и гори бледо плавим пламеном.

Метанол се користи као погонско гориво код аутомобилских мотора где је потребна велика снага. Садржи 50% оксигена што поспешује сагоревање у моторима са унутрашњим сагоревањем, има већи степен искоришћења од бензина као и већи октански број. Издувни гасови су чистији од бензинских и садрже мање СО2. Делује јако корозивно па се због тога радије користи Етанол као еколошка замена метанолу. Налази се у безоловном бензину данас, и то преко 10% и повишује му октанску вредност. Као примарно гориво, ни етаном ни метанол нису исплативи јер је њихова производња у толикој мери скупа. У Бразилу већина возача користи гориво које у себи има 25% етанола. Цена етанола је у Бразилу двоструко нижа од цене бензина, те се тиме становници стимулишу за прелазак, делимичан или потпуни, на алтернативно гориво.

Метанол је много теже запалити од бензина, а чак гори и до 60% спорије. Енергија коју метанол емитује при сагоревању је 20% од енергије коју емитује бензин при свом сагоревању, отуд и много хладнији пламен. За разлику од гашења ватре настале сагоревањем бензина, вода је препоручена као средство за гашење пламена етанола. Ове чињенице приказују да, као гориво за возила, метанол има велике безбедносне предности у односу на бензин. Етанол у великој већини дели све особине са метанолом.

Уколико се деси да дође до изливања метанола у животну средину услед незгоде или хаварије на систему, неопходно је моментално разблаживање са великом количином воде, јер ће у супротном да контаминира и токсикује околину својим својствима.

Још 1965е године, чист метанол се користио у Америци, као гориво које покреће и напаја тркачка возила на тркама као што је популарна Indianapolis 500. Годину дана пре тога, за време трке, једно возило које је користило бензин за свој погон, је експлодирало и направило огроман црни облак око себе, онемогућивши осталим учесницима да слободно и неометано прођу. Услед тога, следећи возач је својим возилом, које је користило метанол за погон, ударило у гореће возило и запалило се али овог пута није било црног дима као и ни огромне врућине. Увидевши ово, судије и организатори овог скупа су донели одлуку да се искључиво користи метанол као гориво за покретање оваквих возила.

У Европској унији је 2009е године прихваћена Директива о квалитету горива, у којој се дозвољава присуство метанола у бензину, и то до 3%.

Један од проблема код метанола и етанола при коришћењу у возилима са СУС мотором јесте тај што, горећи на мањим температурама од бензина, покретање СУС мотора на ниским температурама је јако отежано. Наиме, иако гас има октанску вредност од око 114, његова енергија при ниским температурама се јако тешко емитује.

С обзиром да је метанол хигроскопни гас, што значи да апсорбовати водену пару директно из атмосфере. А с обзиром да апсорбована вода разблажује гориво, резервоари за овај гас морају бити веома добро запечаћени.

Компримовани природни гас – метан

Компримовани природни (земни) гас је један од облика у који се, ради лакшег транспорта и чувања, претвара земни гас. Користе се ознаке KPG и CNG, а најпознатији је под именом Метан. Земни гас се веома тешко претвара и чува у облику течности, те је његово сабијање компромис између захтева да му се смањи специфична запремина (да иста количина заузме мање места) као и техничке и финансијске захтевности утечњавања и чувања у течном стању. Због низа техничких предности, природни гас се на аутомобилима најчешће користи у компримованом стању, а сасвим ретко као утечњен.

Предности и мане употребе наспрам ТНГ-а су исте, али је за сада мање распрострањен, због потешкоћа у његовој примени које су нешто веће него за ТНГ. За разлику од ТНГ-а, углавном се употребљава на возилима већих маса (нпр. градски аутобуси), а ређе на путничким аутомобилима или доставним возилима. Разлог је већа боца за његово чување, али и то што за разлику од ТНГ-а, природни гас може да се користи и на дизел мотору. Мана употребе метана је ретка продајна мрежа.

С обзиром да је драстично јефтинија вожња користећи метан као погонско гориво, све више људи се опредељује на ову варијанту, па макар и по цену да заузму сав пртљажни простор како би обезбедили место за боце са метаном, јер је вожња на 100 пређених километара чак и до 4 пута јефтинија од вожње на бензин.

Многи тестови су спроведени од стране великог броја фирми и организација, како би се утврдио степен безбедности овог система. Наиме, возило је намерно запаљено обилним пламеном како би се утврдиле могуће последице приликом незгода или квара система. Управо у тим тренуцима сигурносни вентили на резервоарима долазе до изражаја, када сав притисак који се створио у резервоарима услед грејања, испуштају у атмосферу, не би ли спречили експлозију ситема и возила. Наравно, ове вентиле је потребно редовно контролисати и одржавати.

Пример возила која се налази на нашим путевима а која имају фабрички уграђен погон на метан:

Опел Зафира

Фиат Мултипла

Мерцедес Б класе

Фиат Панда

Фиат Дукато

Течни нафтни гас – ТНГ

Течни нафтни гас, односно аутоплин је смеша угљоводоничних гасова, која се користи као гориво за аутомобиле или друге потрошаче. То је савремени назив за пропан-бутан. Добија се утечњавањем смеша гасова добијених издвајањем из рафинерисјких гасова (насталих прерадом нафте), односно гасова добијених прерадом природних гасовитих горива.

ТНГ је безбојан, веома запаљив и експлозиван гас, карактеристичног мириса. Пошто је 1,9 пута тежи од ваздуха, задржава се на најнижим местима са којих својим присуством истискује кисеоник. Није отрован већ само у великим концентрацијама има лако наркотично дејтсво. Сагорева бурно, ослобађајући велику количину толоте а продукти сагоревања су угљен-диоксид и водена пара. Са ваздухом ствара експлозивне смеше које се лако могу запалити у присуству отвореног пламена. Његов октански број се креће од 90 до 110.

ТНГ се користи као гориво за ОТО моторе, како због цене која је знатно нижа од цене бензина, тако и из еколошких разлога, а има и одређена позитивна техничка својства: знатно већи октански број, нижа тачка испаравања – боље прављење смеше са ваздухом, која има ширу границу упаљивости, што омогућава рад мотора са знатно сиромашнијом смешом. Не ствара кондензацију горива по зидовима цилиндра чиме посредно продужава радни век мотора. С обзиром на мању топлотну моћ ТНГ-а у односу на бензин, потребна је нешто већа количина горива, отуд је и последица да бензински мотор троши у просеку 10% више гаса од бензина.

За разлику од КПГ-а, пумпи за снабдевање ТНГ-ом има далеко више, а и исплативост уређаја се креће већ од 10.000 пређених километара. ТНГ се, за сада, сматра најзначајнијим алтернативним горивом.

Стање у Србији: Цена уређаја са уградњом варира, у зависности од врсте уређаја, од запремине боце и др, и креће се од 30.000 до 75.000 динара. Након уградње плина у возило, власник је дужан да накнадно уграђен плински уређај атестира у привредном друштву које је овлашћено за издавање атеста. Тај преглед се састоји од контроле резервоара за плин (боце), инсталација које доводе гас до мотора, као и тзв. испраривача који се налази у моторном простору.

Атесте, за сада, одобрава Агенција за безбедност саобраћаја.

Као и код метана, многи тестови су спроведени и за Течни нафтни гас, како би се утврдио степен безбедности овог система. Сценарио је исти – возило је намерно запаљено обилним пламеном како би се утврдиле могуће последице приликом незгода или квара система. Као и код метана, сигурносни вентили на резервоарима врше своју функцију и ослобађају сав притисак који се створио у резервоарима услед грејања, не би ли спречили експлозију ситема и возила. Вентиле је потребно редовно контролисати и одржавати, као и правилно уградити и атестирати.

Сунчева (соларна) енергија

Соларни погон представља обновљиви извор енергије јер је сунце стално присутно, ма колико да се његова енергија експлоатише. Принцип претварања соларне енергије у електричну енергију је остварен путем соларних панела, који управо имају ту функцију. Сучневи зраци који осветљују соларни панел греју исти и својим зрачењем подстичу кретање елетрона, који даљим радњама прерастају у електричну енергију. Најчешће служи као додатни извор енергије код електричних возила јер је количина електричне енергије коју произведу соларни панели, најчешће недовољна да би се возило само из тог извора покретало. Углавном служи за допуњавање батерија које покрећу електрично возило, како би се аутономија тог возила повећала.

Предности су те што је соларна енергија еколошки у потпуности чиста и што те енергије има у изобиљу. Нажалост, недостаци су ти што је уградња ових соларних панела (плоча) веома скупа па су самим тим и возила на соларни погон јако скупа. Такође, није могуће да се производи струја ноћу нити у току облачног времена. Возила су великих димензија услед великих површина соларних панела. Батерија коју напајају соларни панели је скупа и тешка, што утиче на исплативост возила.

Возила на соларни погон су најчешће прототипи и користе се, углавном, за трке соларних аутомобила, јер још увек технологија није омогућила самостално кретање и функционисање возила које се у потпуности ослања на сунчеву светлост као извор енергије. Баш због тога што су та возила прототипи, та возила нису довољно безбедна за учествовање у саобраћају, те још увек нису хомологовала нити атестирала за тако нешто.

Присутна су возила која имају соларне панеле за напајање, нпр. радио или клима уређаја у возилу, али та возила су конвенционална возила, која, најчешће, на крову имају уграђене соларне панеле, који производе електричну енергију и спроводе је до уређаја у возилу.

Оваква возила, конвенционална, су присутна на путевима широм света, и њихове перформансе и карактеристике уградњом оваквих уређаја ни на један начин нису доведене у питање. Такође, уградња и коришћење соларних панела не утиче на безбедност саобраћаја ни у ком погледу, осим што као последицу свог постојања могу имати, најчешће, врло мало повећану масу возила, па се због тога очекује већа потрошња горива. Међутим, соларни панели, као и алтернатор у возилу, имају задатак да производе струју. Пошто, нпр. соларни панели обезбеђују довољно струје за уређаје у возилу, алтернатор нема тај задатак, те он не оптерећује СУС мотор а самим тим мотор користи мање горива, јер му исто не треба. Управо ту је направљен компромис између повећане масе и смањене потрошње.

Возила на електрични погон

Електрични аутомобил је аутомобил који се покреће уз помоћ електромотора, користећи електричну енергију као извор за своје кретање. Принцип рада је следећи: батерије које се налазе уграђене у возилу служе да у себе акумулирају електричну енергију која се доводи, најчешће, са градске мреже. Те батерије служе да покрену електромотор који даље покреће возило.

Електрична возила су јако популарна јер немају емисију штетних гасова који излазе из издувне цеви возила. Напротив, возила на електрични погон немају пола делова које има обично, конвенцијално, возило. Нема СУС мотор, нема хладњак, нема ауспух, нема рахладне течности и њихове резервоаре, нема резервоар за гориво и још много тога. То смањење тежине, пак, надомешћују батерије, које се налазе најчешће у поду самог возила и/или у пртљажном простору. Производе мање буке од обичних возила.

Са друге стране, производња самих возила и батерија изискује то да нека фабрика која производи, нпр. батерије, мора да, услед пораста броја возила на електрични погон, задовољи потражњу тржишта тиме што ће производити више својих производа, па ће тиме имати већу емисију штетних гасова при самој производњи, која би можда чак, у неким случајевима, била мања у току целог животног века возила са СУС мотором.

Нека истраживања показују да је та производња возила на електрични погон, и његових елемената, на танкој линији исплативости, гледано на дуже стазе. Да, возила не емитују штетне гасове, али њихове фабрике то раде зарад производње возила.

Такође, једна од мана возила на електрични погон јесте та што је аутономија возила, за већину корисника, мала. Она се у просеку креће око 80 километара, а време потребно да се батерије у потпуности напуне је од 4 до 9 сати. Због ових разлога, а и пре свега цене оваквог возила која неретко прелази 100.000 $, потенцијални купци не постају заинтересовани за овакву врсту возила. У Србији не постоји могућност регистрације возила на електрични погон.

Најпознатија возила на електрични погон су Tesla Model S, Nissan LEAF, Mitsubishi i-MiEV и многи други.

Тесла Модел С

Постоје и возила која су људи, због јефтиније вожње, преправили тако да се сада та иста, до скоро конвенционална, возила крећу уз помоћ електричне енергије. Најчешће преправке се врше уз помоћ електромотора од виљушкара или других радних машина, јер имају довољну снагу за покретање возила тешког неколико стотина килограма. Највећи и најтежи део возила на електрични погон јесу батерије, којих има разних врста и веома су скупе. Неке од преправки конвенционалних возила на електро погон су:

Опел Кадет

Фолксваген Буба

Фактор безбедности оваквих возила, накнадно прерађених, није ни на који начин поремећен, је оваква возила подлежу веома детаљним прегледима како би се добили атести за учествовање у саобраћају. Ни једно возило на електрични погон не може да добије атест ако нема најбитнију ствар уграђену на себи – сигурносни прекидач, који се активира или ручно или услед одређене Г силе која настаје приликом незгоде, како би се сви системи у возилу деактивирали и како би ризик од било којих штетних последица био што мањи, фактички непостојећи.

Хибриди

Хибридна возила су возила у која се много улаже како би се њихова технологија што више развила, јер показују најбоље резултате у свим врстама тестова. Хибридна возила су већ данас широко присутна у целом свету и својим ефектима су много допринели очувању животне средине.

Када се за неко возило каже да је хибридно возило, тј да користи хибридни погон, мисли се на то да то возило у себи садржи конвенционални СУС мотор и електромотор, који ради у пару са СУС мотором. Хибридни погонски састави се могу поделити у три групе у односу на везу електричног и механичког дела.

То су:

- Серијски- Паралелни - Серијско-Паралелни

Сами хибриди се деле на:

- Делимичне (mild hybrid) - Потпуне (eng. full hybrid)

У градској вожњи или при вожњи константном брзином, возило покреће електромотор уз помоћ батерија које се налазе у возилу. У случају потребе за наглим убрзањем или при пуном оптерећењу, укључује се и СУС мотор. При вожњи на веће удаљености, возило покреће СУС мотор и тада електромотр служи као генератор и допуњује акумулатор.

Хибридна возила су возила која су скупа, као и возила на електрични погон, јер користе батерије у режиму градске вожње, а те батерије су скупе. Огромне бенефите имају наспрам конвенционалних возила са СУС мотором, али исто као и код електричних возила, цена је главни разлог због којег људи нису заинтересовани за куповину оваквог возила.

Пример најпродаванијег хибридног возила је Toyotа Prius, која је представљена 2005е године а до 2007е године, Toyotа је из своје фабрике испоручила чак 807,936 возила, што само показује да постоје људи којима куповина оваквог возила не представља проблем и који желе да поведу рачуна о очувању животне средине.

Хибридна возила су хомологована и атестирана од стране произвођача и дилера и као таква се могу регистровати и експлоатисати. Она су осмишљена, дизајнирана и произведена од стране стручњака који су возило направили компактним, сигурним и безбедним. Уколико дође до незгоде са оваквим возилом, ни на који начин возило не може да се понаша или деформише другачије од истог модела које није хибридно возило, већ користи конвенционални, бензински или дизел, СУС мотор.