Чем заправляли первый автомобиль
Краткая история бензина: лигроин в аптеке, первые АЗС и другое
С чего начиналась история автомобильного топлива
Сегодняшние аналитики, видя, какой прорыв совершили электромобили, делают прогнозы, что в среднесрочной перспективе двигатель внутреннего сгорания станет историей. А вместе с ним и топливо, без которого ДВС неработоспособен. И называют время: середина нынешнего столетия.
С чего начиналась автомобильная индустрия? Многие скажут, с автомобиля Карла Бенца – трицикла, запатентованного в 1886 году. И будут правы, но отчасти. Точнее сказать, автомобильная индустрия началась не с автомобиля, а с отважной женщины по имени Берта Бенц, супруги гениального изобретателя.
Берта Бенц покупает топливо для своего автомобиля в аптеке
Карл Бенц находился в неведении в отношении перспектив построенного им агрегата: одноцилиндровый двигатель на 1 лошадиную силу разгонял самодвижущуюся повозку до 16 км/ч. Неуверенность подогревалась и скептическим отношением публики к транспортной новинке.
Устройство карбюратора Зигфрида Маркуса
Берта решила помочь супругу. Она подошла к непонятному творению мужа с практической стороны и решила устроить на нем автопробег, как сказали бы сейчас. Отважная Берта Бенц решила прокатиться аж до «Золотого» города, как иногда называют Пфорцхайм, в 90 километрах от Мангейма, где жила семья Бенцов.
Кроме природного любопытства, Берта преследовала и практическую цель. 39-летняя немка решила доказать миру, на что может быть способен автомобиль.
Итак, в путь. Главной проблемой было обеспечить автомашину топливом. Понятно, никаких АЗС не было и в помине. Бензин продавался в аптеках. Он назывался лигроин и использовался как растворитель.
Берта сохранила свой замысел в тайне от мужа. 5 августа 1888, не спросясь, она взяла автомобиль, усадила в него двух старших сыновей, сама взялась за рулевое колесо и покатила. Вряд ли путешествие было особо комфортным. Тем не менее автомобилисты без особых хлопот добрались до точки назначения и вернулись через несколько дней обратно целыми и невредимыми. 180 километров пути – не шутки!
Бензин можно было купить везде: в магазине или гостинице (значительно позже поездки Берты)
Берта заправлялась бензином по дороге, в частности в аптеке в городке Вислох, где несколько лет назад установили памятную дощечку: «первая в мире АЗС».
Успех Берты Бенц принес плоды: скептики были посрамлены, и автомобиль вошел в обиход. Первые АЗС появились в начале ХХ века в США, в Европе – в 1920-х. Неверно полагать, что название «бензин» происходит от фамилии Бенц. Продукт с таким названием известен с середины XIX века как побочный продукт нефтепереработки. В отличие от топлива для двигателей Рудольфа Дизеля.
Или в автомастерской
В Европе сети АЗС стали появляться с 20-х годов ХХ века
В середине прошлого столетия заправить топливом автомобиль стало обычным делом
Прощай, бензин? Впереди эра электричества
Уроки истории. Где заправлялась жена Карла Бенца и когда появились первые АЗС в Беларуси
Сложно представить, как изменилась бы жизнь, исчезни вдруг завтра топливо. И кажется просто невероятным, что еще 125 лет назад его использовали лишь как антисептическое средство. Менее чем за 20 лет бензин превратился из жидкости, продаваемой в аптеках, в стратегический товар, из-за отсутствия запасов которого Германия потерпела поражение в Первой мировой войне. Но — обо всем по порядку. Onliner.by продолжает знакомить своих читателей с самыми интересными фрагментами книги «История АЗС в Беларуси», изданной сетью АЗС «А-100».
История появления АЗС
29 января 1886 года считается днем рождения первого в мире бензинового автомобиля. Именно тогда немец Карл Бенц получил патент на машину, представлявшую собой двухместный экипаж на высоких колесах со спицами. Но прежде чем автотранспорт получил широкое распространение, прошло еще несколько десятилетий.
До конца Первой мировой войны автомобили постепенно заменяли гужевой транспорт, несильно превосходя его по функциональности. Они доставляли пассажиров и грузы к поездам и пристаням, перевозили их внутри города, использовались в районах, лишенных железных дорог и речных путей. Однако уже в 20-х годах ХХ века автомобильный транспорт составил серьезную конкуренцию железнодорожному и внутреннему водному транспорту.
В свою очередь, развитие автомобильного транспорта стало стимулом к активному созданию и сопутствующей инфраструктуры — дорог, гаражей, автобаз, СТО, заправочных станций.
Бензин из аптеки и бочки на перекрестке
Правда, в начале ХХ века автозаправочных станций в привычном для нас виде еще не существовало. Владельцы автомобилей покупали топливо на торговых предприятиях и сами обеспечивали его хранение. В случае необходимости бензин можно было купить в аптеках, поскольку он применялся и как антисептическое средство. Кстати, и первой «заправочной станцией» в мире стала именно аптека в городе Вислох (Германия). Там жена Карла Бенца наполнила бак машины, на которой она совершила первое путешествие из Мангейма в Пфарцхайм в 1888 году.
Спрос на автомобильное топливо непрерывно рос. И конечно находились те, кто стремился сделать на этом бизнес и открывал специальные торговые предприятия по продаже бензина.
В скором времени появились и первые заправочные пункты — в гостиницах, ремонтных мастерских, на перекрестках дорог и улиц. На уличных заправках бочки с бензином обычно зарывались в землю рядом с тротуаром, а заправка производилась с помощью ручных насосов.
От бочки с топливом — к придорожному сервису
Первая «настоящая» АЗС была открыта в 1907 году в США, когда компания Standard Oil of California, ныне известная как Chevron Texaco, построила в Сиэтле первый из специализированных «топливных» магазинов. Первые АЗС представляли собой небольшие домики, рядом с которыми стояли бочки с топливом, снабженные ручными насосами.
С ростом популярности автомобилей стали появляться заправочные пункты более совершенного типа. Конкуренция стимулировала поставщиков топлива к созданию дополнительных сервисов и удобств для автомобилистов. Так при АЗС появились закусочные, туалеты, посты по мойке и техническому осмотру машин, выставочные и торговые помещения.
Первые белорусские торговцы бензином
В Минской губернии склады горючего появились в 1887 году. Именно тогда в Минске начало свою деятельность товарищество братьев Нобель, чей склад находился на улице Вокзальной, 7, напротив Виленского вокзала. Одни из первых действующих на постоянной основе складов были открыты в конце 1890-х годов в Витебске и Орше.
К началу Первой мировой войны на территории нынешней Беларуси торговлей нефтепродуктами занималось около двух десятков бизнесменов. Среди них — братья Меркульевы (АО «Океан», склады в Гомеле, Минске, Мозыре, Петрикове, Лоеве), купцы Быховские (Пинск), Иероним Кеневич (станция «Копацевичи»), Шмерк Мнухин (Витебск) и другие.
«Война моторов»
В начале ХХ века было уже очевидно: нефтепродукты становятся стратегическим товаром. Первую мировую войну по праву называли «войной моторов». Вся техника — автомобили и танки, авиация и военные корабли — требовала колоссального количества топлива. Страны Антанты, обладая огромными запасами нефти, довели суточное потребление бензина своими войсками до 12 тысяч тонн. У Германии и ее союзников собственных запасов нефти не было — и историки считают это одним из главных факторов поражения германской коалиции.
Современники формулировали насущные нужды людей той эпохи в четырех словах: домашний кров, вода, каравай хлеба и бензин. Становилось понятно: наступила «нефтяная эра» и бензин начал играть огромную роль не только в военной, но и повседневной жизни всего мира.
Как работает водородный двигатель и какие у него перспективы
С 2018 года в ЕС действует запрет на дизельные автомобили новейшего поколения в населенных пунктах [1]. Это стало поворотным моментом в развитии рынка электрокаров, а также — гибридных и водородных двигателей.
Великобритания еще в 2017-м высказывалась за полный запрет бензиновых авто к 2040 году. Тогда же, если верить исследованию Bloomberg New Energy Finance [2], на электрокары будет приходиться 35% от всех продаж автомобилей. Уже к 2030 году Jaguar и Land Rover планируют довести число электрокаров в своих линейках до 100% [3]. Часть из них тоже работает на водороде.
История развития рынка водородных двигателей
Первый двигатель, работающий на водороде, придумал в 1806 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз [4]. Он получал водород при помощи электролиза воды.
Первый патент на водородный двигатель выдали в Великобритании в 1841 году [5]. В 1852 году в Германии построили двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работал на воздушно-водородной смеси. Еще через 11 лет французский изобретатель Этьен Ленуар сконструировал гиппомобиль [6], первые версии которого работали на водороде.
В 1933 году норвежская нефтегазовая и металлургическая компания Norsk Hydro Power переоборудовала [7] один из своих небольших грузовиков для работы на водороде. Химический элемент выделялся за счет риформинга аммиака и поступал в ДВС.
В Ленинграде в период блокады на воздушно-водородной смеси работали около 600 аэростатов. Такое решение предложил военный техник Борис Шепелиц, чтобы решить проблему нехватки бензина. Он же переоборудовал 200 грузовиков ГАЗ-АА для работы на водороде.
Первый транспорт на водороде выпустила в 1959 году американская компания Allis-Chalmers Manufacturing Company — это был трактор [8].
Первым автомобилем на водородных топливных элементах стал Electrovan от General Motors 1966 года. Он был оборудован резервуарами для хранения водорода и мог проехать до 193 км на одном заряде. Однако это был единичный демонстрационный экземпляр, который передвигался только по территории завода.
В 1979-м появился первый автомобиль BMW с водородным двигателем. Толчком к его созданию послужили нефтяные кризисы 1970-х, и по их окончании об идее альтернативных двигателей забыли вплоть до 2000-х годов.
В 2007 году та же BMW выпустила ограниченную серию автомобилей Hydrogen 7, которые могли работать как на бензине, так и на водороде. Но машина была недешевой, при этом 8-килограммового баллона с газом хватало всего на 200-250 км.
Первой серийной моделью автомобиля с водородным двигателем стала Toyota Mirai, выпущенная в 2014 году. Сегодня такие модели есть в линейках многих крупных автопроизводителей: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford и других.
Как работает водородный двигатель?
На специальных заправках топливный бак заправляют сжатым водородом. Он поступает в топливный элемент, где есть мембрана, которая разделяет собой камеры с анодом и катодом. В первую поступает водород, а во вторую — кислород из воздухозаборника.
Каждый из электродов мембраны покрывают слоем катализатора (чаще всего — платиной), в результате чего водород начинает терять электроны — отрицательно заряженные частицы. В это время через мембрану к катоду проходят протоны — положительно заряженные частицы. Они соединяются с электронами и на выходе образуют водяной пар и электричество.
По сути, это — тот же электромобиль, только с другим аккумулятором. Емкость водородного аккумулятора в десять раз больше емкости литий-ионного. Баллон с 5 кг водорода заправляется около 3 минут, его хватает до 500 км.
Где применяют водородное топливо?
Плюсы водородного двигателя
Минусы водородного двигателя
Водород для топлива можно получать разными способами. В зависимости от того, насколько они безвредны, итоговый продукт называют [13] «желтым» или «зеленым». Желтый водород — тот, для которого нужна атомная энергия. Зеленый — тот, для которого используют возобновляемые ресурсы. Именно на этот водород делают ставку международные организации.
Самый безвредный способ — электролиз, то есть, извлечение водорода из воды при помощи электрического тока. Пока что он не такой выгодный, как остальные (например, паровая конверсия метана и природного газа). Но проблему можно решить, если сделать цепочку замкнутой — пускать электричество, которое выделяется в водородных топливных элементах для получения нового водорода.
Водородный транспорт в России
В России в 2014 году появился свой производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компания специализируется на аккумуляторных системах для дронов, в том числе военных. Именно ее топливные ячейки использовали для беспилотников, которые снимали Олимпиаду-2014 в Сочи.
В 2019 году Россия подписала Парижское соглашение по климату, которое подразумевает постепенный переход стран на экологичные виды топлива.
Чуть позже «Газпром» и «Росатом» подготовили совместную программу развития водородной технологии на десять лет.
Главный фактор, который может обеспечить России преимущество на рынке водорода — это богатые запасы пресной воды [14] за счет внутренних водоемов, тающих ледников Арктики и снегов Сибири. Вблизи последних уже есть добывающая инфраструктура от «Роснефти», «Газпрома» и «Новатэка».
В конце 2020 года власти Санкт-Петербурга анонсировали [15] запуск каршеринга на водородном топливе совместно с Hyundai. В случае успеха проект расширят и на другие крупные города России.
Перспективы технологии
Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал [16], что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.
Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» [17], которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.
Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.
Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.
Основной упрек критиков — дороговизна водородного топлива и логистики. Однако Международное энергетическое агентство прогнозирует, что цена водорода к 2030 году упадет минимум на 30% [20]. Это сделает водородное топливо сопоставимым по цене с другими видами [21].
Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:
Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы [26] для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных [27] и на 20% больше, чем гибридные.
Эволюция автомобильного топлива
Этанол, обычный для нас спирт, для большинства людей на бытовом уровне — средство для «наружного и внутреннего применения». 😉 Не так много известно о его использовании в качестве источника энергии — чаще как топливо в военно-космических сферах. Но история спирта как автомобильного топлива, оказывается, богаче и интереснее.
1826 год.
Американский изобретатель Сэмюэль Мори\Samuel Morey создал двигатель, работавший на спирте и скипидаре.
1876 год.
Немецкий изобретатель Николас Отто создал первый в мире четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, работавший на этаноле.
1896 год.
Американский изобретатель Генри Форд\Henry Ford изготовил свой первый автомобиль (носил название ‘Квадрицикл’\Quadricycle), двигатель которого работал на спирте. Любопытно, что Форд тогда не оценил опыт германских инженеров Карла Бенца и Вильгельма Даймлера, которые за десятилетие до этого создали автомобиль, работавший на бензиновом двигателе. В 1908 году Форд выпустил в продажу свою знаменитую ‘Модель Т’\Model T — первый в истории массовый автомобиль, который мог работать на бензине, этаноле и смеси обоих видов топлива. Форд прибег к использованию этанола, исходя, в том числе, и из экономических соображений: с 1861 года в США действовали высокие налоги на спирт, введенные во время Гражданской войны. В 1906 году налоги на спирт были резко уменьшены, что сделало цену этанола сопоставимой с ценой бензина. Кроме того, Форд был фермером и считал, что спиртовое автомобилестроение поможет крестьянам.
1899 год.
В Германии были искусственно уравнены цены на этанол и бензин с целью поощрить местных сельхозпроизводителей и уменьшить объемы импорта.
1907 год.
Первая ценовая война этанола и бензина. После того, как в Техасе была начата добыча нефти, бензин подешевел до примерно 5 центов за литр, а стоимость спирта составляла 7 центов. Впоследствии цена спирта упала — это произошло после того, как его начали производить из отходов сахарной промышленности.
1914 — 1918 годы.
Во время Первой Мировой войны автомобили большинства стран мира использовали этанол в качестве топлива, наряду с бензином.
1919 год.
В США введен ‘сухой закон’. Единственным легальным способом использования спирта является его смешивание с бензином.
Начало 1920-х годов. В США и многих странах Европы продаются Koolmotor, Benzalcool, Moltaco, Lattybentyl, Natelite, Alcool, Agrol — смеси бензина и спирта. Франция обязала нефтяные компании покупать этанол из расчета 10% их нефтяного импорта. Причиной этого были опасения, что мировых запасов нефти хватит не более, чем на четверть века. Спирт виделся единственной альтернативой бензину.
1923 год.
Этанол используется нефтяниками: американская компания Standard Oil первой начала добавлять этанол в бензин, чтобы повысить октановое число и улучшить работу двигателей. Обычно для этих целей в бензин добавлялось 6-12% спирта.
1925 год.
Большинство стран Европы приняли законы, обязывающие энергетические компании смешивать бензин и этанол.
1927 год.
Этанол впервые использован в качестве топлива гоночного автомобиля (на гонках Indianapolis 500).
1933 год.
В США поощряется изготовление этанола — в разгар ‘Великой Депрессии’ власти пытались таким образом обеспечить заказами фермеров. Этот вид топлива стал особо популярным в ‘сельскохозяйственных’ штатах страны.
1937 год.
Окончательная и казавшаяся бесповоротной, ценовая победа бензина над спиртом. 1 литр бензина в США стоил 5 центов, 1 литр этанола — 8. Тем не менее, в 1939 году продажи спирта вновь оживились. Причиной этого стала Вторая Мировая война, вызвавшая сокращение производства нефти и использование нефтяных запасов, в первую очередь, для военных нужд.
1941-1945 годы.
Во время Второй Мировой войны в США в бензин, предназначенный для использования невоенными организациями и частными лицами, добавлялось до 30-35% этанола. Аналогичные меры предприняли также Великобритания и Швеция. После окончания войны и резкого снижения цены на нефть этанол вновь перестал пользоваться популярностью и полностью исчез на рынках.
1974 год.
В США принят первый закон, ставящий своей целью заинтересовать бизнес и население в использовании этанола в качестве автомобильного топлива. Причиной этого стало введение в 1973 году арабскими государствами-экспортерами нефти эмбарго на поставку нефти в США, Японию и Западную Европу, из-за чего цены на бензин выросли в пять раз.
1978 год.
В США начаты продажи автомобильного топлива, представлявшего собой смесь бензина и спирта. Эта смесь была дешевле чистого бензина примерно на треть за счет налоговых льгот, предоставленных федеральными властями. Впоследствии налоговые льготы были еще более увеличены.
1979 год.
Этанолом в качестве добавки к автомобильному топливу заинтересовались крупнейшие энергетические компании, которые начали производить подобные смеси. Первопроходцем стала компания Amoco, по стопам которой пошли Ashland, Chevron, Beacon и Texaco.
1988 год.
Новый всплеск интереса к этанолу. В США были приняты законы, регулирующие уровень эмиссии — спирт стал идеальной добавкой для уменьшения вредных выхлопов автомобиля. Впоследствии использование бензиново-этаноловых смесей стало обязательным для общественного транспорта крупных городов, особо страдавших от смога.
1989 год.
В Дании начато общенациональное использование этанолово-бензиновой смеси
Начало 1990-х годов. Во Франции начат промышленный выпуск ‘диестера’ — биодизельного топлива, производимого из рапсового масла. С помощью диестера составляются дизельные смеси: 5% диестера добавляется в дизельное топливо, предназначенное для использования обычными автомобилями, 30% диестера — в топливо для машин общественного транспорта.
1995 год.
В США разразился неурожай кукурузы, и цены на этанол выросли вдвое.
1997 год.
Крупнейшие автопроизводители США вновь начали выпускать автомобили, изначально способные использовать в качестве топлива бензиново-этаноловую смесь E85 (‘автомобили на ‘гибком’ топливе’\flexible fuel vehicles). Однако автолюбители продолжали использовать бензин из-за отсутствия E85 на подавляющем большинстве АЗС.
2003 год.
Ряд штатов США начали реализацию программ по переводу автомобильного парка на этаноловое топливо.
2004 год.
Мировые цены на нефть выросли на 80%, цены на бензин в США — на 30%, на дизельное топливо — на 50%. Крупные нефтяные компании начинают делать инвестиции в компании, специализирующиеся на производстве спирта и биодизельного топлива.
2005 год.
В США принят закон, обязывающий нефтетрейдеров и автопроизводителей значительно увеличить использование этанола в качестве автомобильного топлива. Высшие должностные лица США, в том числе и президент страны, постоянно заявляют о необходимости более активного использования спирта.