Кіріспе

85% этанол мен 15% басқа көмірсутектерден тұратын отын қоспасы. E85 – көлем бойынша 85% этанол отыны және 15% бензин немесе басқа көмірсутектерден тұратын отын қоспасын білдіретін жиі қолданылатын аббревиатура. АҚШ-та отын этанолының көмірсутекке қатынасы ASTM 5798 стандартына сәйкес өзгеруі мүмкін, онда E85-тегі этанолдың рұқсат етілген мөлшері 51%-дан 83%-ға дейін болуы мүмкін. Бұл таза этанолдың төмен жылу беру қабілетіне байланысты, сондықтан салыстырмалы түрде суық климатта ауа алдын ала қыздырылмаса, жылдам бұрылмаса немесе климатқа сәйкес бензиннің әртүрлі фракциялары қосылмаса, қозғалтқышты іске қосу қиын. Суық климатта қозғалтқышты суық күйінде іске қосу – этанол отынының бензин фракциясымен араластырылуының басты себебі. Бразилияда этанол отыны сорғыларда таза күйде сатылады, сондықтан жүк көліктері, тракторлар, мотоциклдер мен мопедтер сияқты икемді отынмен жүретін көліктер (FFV) E100 отынымен жүреді. 85% фракция әдетте әлемнің көптеген елдерінде (АҚШ-тан басқа) сорғыларда сатылады және егер ол E85 ретінде нақты түрде сатылса немесе жеткізілсе, онда ол әрқашан 85% этанолдан (сорғыларда немесе бочкаларда) тұрады. Этанолдың нақты мөлшеріне кепілдік беру көлік жүйесіне ең жақсы қозғалтқыш параметрін есептеу қажеттілігін жояды, осылайша тиімділік пен қуатты арттыруға болады. Австралия сияқты елдерде E85 әрқашан 85% этанолдан тұрады (ал әртүрлі фракциялы отын "Flex fuel" деп аталады), сондықтан автокөлік жарысына құмар жанкүйерлер мен автокөлік жарыстарының клубтары/чемпионаттары E85-ті кеңінен пайдаланады (FFV сертификаты қажет емес). Автокөлік жарыстары тарихында алкогольдің (этанол және метанол) қолданылуы автомобильдің өнертабысымен қатар жүреді, себебі оның жоғары жылу тиімділігі, жоғары октан саны, жоғары айналым күші және кейбір жетілдірілген қозғалтқыштарда отынды үнемді пайдалану сияқты жану сипаттамаларына байланысты артықшылықтары бар. АҚШ-та этанолға, әсіресе E85-ке мемлекеттік субсидиялар E85-тің бөлшек саудада кеңінен таралғандығына, әсіресе Орта Батыстағы жүгері өсіретін штаттарда, ықпал етті.

Өзгеше отын тұтыну

E85 қолдаушылары мен Автомобиль инженерлері қоғамы автомобиль өндірушілері қазіргі уақытта бензиннің жанармай тұтыну деңгейіне жете алмайды, себебі олар этанолға негізделген жанармай қоспаларының артықшылықтарын толық пайдаланбайды. Олардың пікірінше, кейбір этанол қозғалтқыштары бірдей бензин қозғалтқыштарына қарағанда 22%-ға артық жүріс жасаған. Этанол жақтастары сондай-ақ, этанол қозғалтқышының дизайнын бензин қозғалтқышының дизайнына негіздеу – қателік екенін, ал этанол қозғалтқыштары дизель қозғалтқышының конструкциялық параметрлеріне негізделуі тиіс екенін айтады. Осы тәсілді пайдалана отырып, EPA бензин қозғалтқыштарына қарағанда әлдеқайда жоғары тежеу жылу тиімділігіне ие этанолға арналған қозғалтқышты жасады. Жүргізу қашықтығы этанол-бензин қоспасының құрамына, беріліс қорабына, қозғалтқыштың күйіне (атап айтқанда, отын-ауа қоспасы, ұшқын уақыты және сығылу қатынасына) байланысты. АҚШ-та этанолға оңтайландырылмаған көліктердегі жанармай тұтынудағы осы айырмашылықты өтеу үшін оның бағасын субсидиялау туралы заң қабылданды.

Энергиялық мәні

Керісінше, этанолға қарсы пікір білдірушілер E85-тің артықшылықтарын жоққа шығару үшін, оның бензинге қарағанда 33%-ға төмен жылу беру қабілетіне назар аударады. Бірақ энергияны жылу шамасы ретінде салыстыру Отто циклының жалпы пайдалы жұмысын көрсете алмайды. Себебі энергия мазмұны жасырын немесе нақты жылу шамаларын, сондай-ақ жану қысымын ескермейді. Сондықтан, жану теңдеуінде тек жылуға ғана қарап, термодинамика заңдары бойынша тиімділік пен пайдалы жұмысты анықтау мүмкін емес.

Иілгіш отыны бар көлік құралдарында пайдалану

E85 этанолы жоғары концентрациядағы этанолды қабылдауға бейімделген қозғалтқыштарда қолданылады. АҚШ-та мұндай FFV (жағылмайтын жанармайды қолданатын көліктер) бензиннің кез келген қоспасымен немесе 85%-ға дейін этанолмен жұмыс істеуге құрылған, ал Бразилия сияқты, әдетте жылы климатты елдерде FFV таза спиртпен жұмыс істейді. FFV және FFV емес көліктер арасында бірнеше маңызды айырмашылықтар бар. Бірі – отын жүйесіндегі таза магний, алюминий және резеңке бөлшектердің болмауы. Отынды шашыратуды басқару жүйелері 34%-ға дейін көбірек отын шашырату үшін кеңірек импульстық диапазонға ие (бұл өз кезегінде күштірек қуатты қамтамасыз етеді). Тұнбалы болаттан жасалған жанармай құбырлары, кейде пластикпен қапталған, және терн (қалайыдан жасалған темір) жанармай бактарының орнына тұнбалы болаттан жасалған жанармай бактары қолданылады. Кейбір жағдайларда FFV қышқылдықты бейтараптандыратын арнайы мотор майын пайдаланады. Бакқа орнатылған жанармай сорғысы бар көліктерде, доғаның пайда болуын болдырмау үшін және бактың құйылатын түтігіне жалын сөндіргіштер орнатылуы сияқты сақтық шаралары қолданылады.

Октаналық көрсеткіш

Е85-тің жоғары октандық көрсеткішін пайдалану үшін қозғалтқышты барынша жетілдіруге күш салынған сайын, қозғалтқыштардың қуаттылығы арта түседі. Этанолдан жоғары қуат алатын автомобильдердің бірі – Koenigsegg CCXR, ол этанолмен жұмыс істегенде ең қуатты өндірістік автомобильдердің бесіншісі болып табылады және E85-те бензинге қарағанда 20%-ға артық қуатқа ие. Өндірушінің мәлімдемесіне сәйкес, бұл этанолдың салқындату қасиеттеріне байланысты. E85-тің октандық саны әдеттегі бензиннің 87 немесе премиум бензиннің 91-93 санынан жоғары. Бұл оны жоғары қысымды қозғалтқыштарда пайдалануға мүмкіндік береді, мұндай қозғалтқыштар бензинмен жұмыс істейтін аналогтарына қарағанда бірлік көлемде көбірек қуат өндіреді. Октандық көрсеткіштегі қателіктердің мысалдары Айова жаңартылатын отын қауымдастығының "E85 фактілері" атты құжатында (100-105 диапазоны) және Техас штатының энергияны сақтау кеңсесінің "Этанол" атты құжатында (113 көрсеткіші) келтірілген. Кейбір көліктер E85 үшін арнайы жасалмағанына қарамастан, оны пайдалану үшін қайта жабдықталуы мүмкін. Төмен жылу сыйымдылығының арқасында E85 салқындатылған ауа-отын қоспасын қамтамасыз етеді, ал жоғары октандық санынан туындайтын жоғары тұрақтылық деңгейі турбоқозғалтқышты жоғары өнімділік көліктерінде қуатты арттыруға мүмкіндік береді. Бұл модификациялар парниктік газдар эмиссиясын төмендетіп қана қоймай, көбінесе дөңгелектерде қуатты және айналу моментін 10-12%-ға арттырады. Егер қозғалтқыш бұрын бензинмен шектелген болса, қуаттылықтың артуы 40%-ға жетеді. Төмен бағасы мен белгілі бір аймақтардағы қолжетімділігіне байланысты, адамдар оны қымбат жарыс отынының орнына қолдана бастады, мұндай отын әдетте 10,00 АҚШ долларынан астам тұрады.

Шығарындылар

Ғалымдар қоршаған ортаны ластайтын төрт негізгі түрдің заттарын зерттейді. Бұл шығарындылар көмірсутектер (HC), азот оксидтері (NOx), көміртек монооксиді (CO) және көмірқышқыл газы (CO2) болып табылады. E85 негізінен этанолдан тұрғандықтан, оның құбырдан шығатын газдары (эмиссиясы) әдеттегі бензинге қарағанда мүлдем басқаша. Көптеген зерттеулер әртүрлі шығарындыларды және олардың қоршаған ортаға тигізетін әсерін салыстырып, қарама-қарсы қорытындыларға келді, бірақ сынақтардың нәтижесі нақты болған жоқ. Сынақтар өте аз немесе тіпті ешқандай сәйкестік көрсетпеді, себебі көптеген факторлар әсер етеді. Көліктің маркасы мен моделі, этанолдың өндірілу әдісі және көліктің жалпы отын тиімділігі әрбір зерттеудің жалпы нәтижесіне үлкен үлес қосады. Дұрыс емес деректерді болдырмау үшін Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасының инженерлері барлық қолданылатын эмиссия зерттеулерінен алынған деректерді біріктіріп, бір деректер жиынтығын құрастырды. Бұл жинақталған деректер федералды реттелетін барлық эмиссиялардың E85 және бензин арасында орташа есеппен төмендеуін немесе статистикалық маңызды айырмашылықтың жоқтығын көрсетті. EPA-ның қатаң II деңгейлі көлік құралдарының эмиссия стандарттары FFV-лердің E85 немесе бензин қолданған жағдайда да, бірдей төмен эмиссия деңгейіне жетуін талап етеді. Дегенмен, E85 кейбір ластаушы заттардың эмиссиясын дәстүрлі бензинге немесе аз көлемді этанол қоспаларына қарағанда одан да азайта алады. Мысалы, E85 бензинге немесе аз көлемді этанол қоспаларына қарағанда аз ұшпалы, нәтижесінде булану эмиссиясы азаяды. E85-ті пайдалану көміртек монооксидінің эмиссиясын да азайтады және бензол сияқты, адамға қатерлі ісік тудыруы белгілі, көптеген зиянды токсикалық заттардың эмиссиясын айтарлықтай төмендетеді. Алайда, E85 кейбір қозғалтқыш жұмыс жағдайларында ацетальдегид эмиссиясын арттыруы мүмкін. EPA E85 эмиссиясының әсерін жақсырақ түсіну үшін қосымша талдау жүргізіп жатыр.

Экономика

Пьюрдю университетінің зерттеуі Е85-тің экономикалық тиімділігінің шикі мұнай бағасына өте байланысты екенін көрсетті.

Тамақ пен отын

Е85-ті сынаушылар жүгеріден (қара бидайдан) этанол өндірудің әлемдік азық-түлік бағасын қосқандығын, осының салдарынан жүгерінің қолжетімділігінің төмендеп, тіпті оны сатып алу мүмкін болмай қалуы мүмкін екенін айтады. E85-ті қолдайтындар бұл алаңдаушылыққа қарсылық көрсетіп, АҚШ-та өндірілетін жүгерінің 93%-дан астамы тікелей адамдарға тамақ ретінде емес, мал азығы ретінде қолданылатынын көрсетеді. Этанол өндіруге қолданылатын жүгеріде крахмалдың мөлшері жоғары, сондықтан ол тәтті жүгері сияқты адамдар үшін оңай қорытылмайды. Американдық фермерлер адамдар сатып алатынына қарағанда көбірек жүгері өсіреді; АҚШ-та жыл сайын жүгерінің артығы қалпында болады. E85-ті қолдайтындар жүгері бағасының өсуіне тауар нарықтарындағы манипуляциялардың және американдық жүгері компанияларының АҚШ-та өндірілген жүгеріні Мексика мен Қытайға көбірек сатуының себеп болғанын, бұл жүгері сатып алушылар арасында бәсекелестікті күшейтетінін және бағаны көтеретінін айтады. E85-ті сынаушылар этанол өндірушілері жүгері өсіру және оны тазарту үшін қолданылатын мұнай мен табиғи газ есебінен көміртегі шығарындыларын азайта алмайды деп санайды. E85-ті қолдайтындар бұған жауап ретінде этанол өндірушілерінің арасында E85 немесе биодизель отынын қолданып, этанолды тасымалдайтындарын, ал табиғи газ сияқты мұнай өнімдерінің орнына этанолды дистилляциялау үшін биомассаны жылу көзі ретінде пайдаланатындарын атап көрсетеді. Кейбіреулер қалдықтардан немесе тез өсетін азық-түлік емес дақылдардан, мысалы, мисканттан (switchgrass) өндірілетін целлюлозалы этанолдың әлдеқайда тиімдірек екенін, бірақ оны үлкен көлемде экономикалық тұрғыдан қолдану әлі мүмкін емес дейді. Басқалары әлемнің барлық мұнай тұтынуын, болашақ емес, қазіргі технологияларды пайдалана отырып, жүгеріден гөрі бір акр жерден көбірек этанол беретін көптеген дақылдардан этанол өндіру арқылы оңай алмастыра алатынын, ал целлюлозалы этанол саласындағы кейбір элементтердің ең төмен бағамен ең көп этанол өндіруден гөрі патенттік құқықтарға көбірек қызығушылық танытатынын айтады.

Қолжетімділік және баға

E85 АҚШ-та, әсіресе жүгері маңызды егіс болып табылатын және этанол отынын өндірудің негізгі шикізаты болып табылатын Орта Батыс аймағында кеңінен таралған. 2014 жылдың 1 шілдесіне қарай 3300-ден астам жанармай құю стансалары E85 отынын ұсынды. E85 отын ретінде Швецияда кеңінен қолданылады, бірақ оның көп бөлігі Италия мен Бразилиядан импортталады. Бұрын E85 Ирландиядағы Maxol желісінен қолжетімді болды, ол ірімшік өндірісінің қосалқы өнімі – сарысудан жасалған. 2011 жылы акциздік салықтың күрт өсуіне байланысты қолданылуы тоқтатылды, бұл оны экономикалық жағынан тиімсіз етті. Финляндияда E85 52 St1 желісі мен 71 ABC желісінен қолжетімді. St1 сататын E85 RE85 деп белгіленеді, ал ABC станцияларында "Eko E85" деп белгіленеді, бұл оның фин биоқалдықтарынан жасалғанын көрсетеді. Халықаралық бағаларды салыстыру үшін, Кук аралдарында және Тынық мұхитының көптеген аралдарында кокос биомассасынан 100% этанол өндірудің құны табиғи отын алу құнынан әлдеқайда төмен. Францияда жанармай құю станцияларының шамамен 30%-ы E85 ұсынады, яғни шамамен 2725 станция, ал 2021 жылы орнатылған икемді отын жиынтықтарының саны өткен жылға қарағанда екі есеге өсіп, 30 000 жиынтыққа жетті. E85 Ұлыбританияда 2006 жылдың 14 наурызында Morrisons супермаркет желісімен ұсынылды. Норвичтегі Morrisons филиалы E85-ті енгізген алғашқы станция болды. Алайда, сұраныс өте төмен болды және қазір E85 тек аз ғана сандағы жерлерде қолжетімді.

АҚШ бағасын реттеу

2004 жылғы Америка жұмыс орындарын құру туралы заң өндіріс шығындарын субсидиялау үшін көлемдік этанолға арналған акциздік салық жеңілдігін (VEETC) құрды. 2008 жылғы «Ферм Билл» VEETC-тің 51 центтік салық жеңілдігін 45 центке дейін төмендетті. Конгресс этанол өндірісін жеделдету үшін қабылдаған басқа шаралардың ішінде 2004 жылғы VEETC заңы бар, ол шағын этанол өндірушілеріне салық жеңілдіктері берді. Соңғы кезде Салықты жеңілдету заңы, Жұмыссыздыққа байланысты төлемдерді қайта бекіту заңы және 2010 жылғы Жұмыс орындарын құру заңы VEETC арқылы берілетін салық жеңілдіктерін 2010 жылдың соңынан 2012 жылдың соңына дейін ұзартты. АҚШ-та FFV көлігімен жанармайды тиімді пайдалану үшін E85 бағасы бензиннен әлдеқайда төмен болуы керек. 2011 жылға дейін E85 көптеген аймақтарда кем дегенде 20% арзан болды. АҚШ-та жүргізілген бір сынақта 2007 жылғы Chevy Tahoe FFV бензинмен 18,3 MPG (АҚШ галлоны), ал E85-пен 13,5 MPG жүрді, бұл бензинге қарағанда 26,5% нашар нәтиже. Дегенмен, Австралияда Holden 2010 жылдан бері 70 000-нан астам FFV сатты, отбасылық седанның ұқсас V8 нұсқаларындағы жанармай тұтыну арасындағы айырмашылық 10% - 20% құрады. 2010 жылы АҚШ-та жанармайдың орташа құны 3,42 АҚШ долларын құрады, ал E85-тің құны 3,09 АҚШ долларын құрады, яғни бензин бағасының 90% -ы. Бірақ, тағы бір сынақта Ford Taurus автопаркі этанолмен жұмыс істейтін көліктерде дәстүрлі, бензинмен жұмыс істейтін Taurus көліктерімен салыстырғанда галонға шаққанда тек 6% аз жүрді.