Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительная экология

Использование альтернативных видов топлива


Использование альтернативных видов топлива

На этапе становления нефтяной отрасли — во второй половине XIX в. — основным нефтепродуктом являлся керосин. Изобретение лампы накаливания, т.е. развитие, энергии существенно сократило потребление керосина, а затем вообще свело его на нет. Почти одновременно с процессом отмирания керосиновой лампы стартовало развитие автомобилестроения, открывшее нефтяной отрасли новые перспективы. И сегодня можно с уверенностью сказать, что тому положению, которое нефтяная отрасль занимает сейчас в мировой экономике, она обязана появлению двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Если отказаться от ДВС (или хотя бы от нефтепродуктов как топлива для ДВС) в пользу какого-либо другого источника энергии — экологически чистого, недорогого и более эффективного, тогда все оптимистические прогнозы роста спроса на нефть окажутся утопией. Процесс замены нефти альтернативным топливом идет и в первую очередь в странах — импортерах нефти: США, Японии, Германии. Пальма первенства в разработке проектов замены нефти принадлежит Японии и Германии. В 1930— 1940-х гг. альтернативное топливо вырабатывалось в Германии. К 1940 г. там производилось около 10 тыс. т синтетического топлива в день, что и обеспечивало 95% общего объема потребления авиационного бензина, а ЮАР в 1980-х гг. в условиях эмбарго Германии обеспечивала альтернативным топливом до 50% внутреннего спроса. Идея использования альтернативных видов топлива поддерживается не только желанием стран-импортеров снизить свою зависимость от нефти, но и снижением экологической безопасности и ужесточающимися требованиями к экологии транспорта. В связи с этим автомобильные концерны стимулируют финансирование разработок, связанных с усовершенствованием действующих ДВС и созданием принципиально новых двигателей. В США потребитель уже сегодня может выбрать себе автомобиль, работающий на альтернативном топливе. К 2010 г., по разным оценкам, до 1,5% транспортных средств в мире будут потреблять топливо, в котором вообще отсутствует нефть. Это сегодняшние прогнозы. Реально процесс разработки и освоения нового топлива может пойти быстрее. Россию данная тенденция пока не затрагивает. Здесь, с одной стороны, есть нефть, с другой — нет денег на развитие новых технологий. В начале XXI в. среди множества вариантов альтернативных топлив в силу своей низкой себестоимости и налаженного производства можно назвать природный газ и спирты. Отметим, что автомобили на этом виде топлива производились и эксплуатировались еще 100 лет назад. С развитием нефтяной промышленности о них практически забыли. Природный и попутный газ (пропан-бутановая смесь) являются естественной и доступной альтернативой нефти, тем более, что попутный нефтяной газ имеет более высокую энергетическую ценность по сравнению с бензином и может храниться в сжиженном виде в баллонах под давлением всего 1 МПа. Преимущества использования природного газа в качестве моторного топлива заключаются в снижении загрязнения воздуха, так как выхлопные газы практически не содержат твердых веществ (сажи и пыли) и окислов серы, в них меньше СО, С02 и несгоревших углеводородов. Природный газ как топливо стоит на треть меньше бензина. Недостатками применения природного газа являются затраты на переоснащение транспортных средств и применение нефтяного топлива при запуске двигателя. Однако парк автомобилей, работающих на природном газе, увеличивается, особенно это наблюдается в США, где на начало 1999 г. было зарегистрировано 87,5 тыс. газовых автомобилей. Лидерами в этой области являются Аргентина (более 400 тыс. транспортных средств) и Италия (290 тыс.). В России насчитывается около 200 тыс. газовых автомобилей, и их доля в общем количестве будет увеличиваться. Одним из наиболее перспективных спиртовых видов топлив является этанол, который может быть произведен из самой разнообразной биомассы — зерновых культур, картофеля, древесины и т. п. Этанол — глобально конкурентоспособный вид топлива в будущем. Во-первых, снижается зависимость от импорта нефти, во-вторых, этанол завоевывает рынки сбыта для местных сельхозпроизводителей, страдающих перепроизводством. В этанол можно перерабатывать излишки урожая. Этанол можно смешивать с бензином в пропорции до 10% для приведения топлива в соответствие с требованиями о кислородсодержащих добавках. Пионером и бесспорным лидером в использовании этанола на автотранспорте сегодня является Бразилия, где в течение последних 20 лет осуществлялась специальная государственная программа. Этанол в Бразилии вырабатывается из сахарного тростника, причем страна стабильно держит первое место в мире по объемам его производства. На бензиново-этанольной смеси работает четверть бразильского автотранспорта, и 4 млн из них — на 95%-ном этаноле. России такая модель вряд ли подходит. Другим видом топлива ДВС является метанол, который производится из возобновляемых источников (отходов и биомассы) и природного газа. Как и этанол, метанол может смешиваться с бензином и служить основой для эфирной добавки — метилтретбути-лового эфира (МТБЭ). В США МТБЭ замещает 30% продаж бензина и сырой нефти. Электромобиль тоже альтернатива бензину. Например, в США к началу XX в. 38% новых автомобилей работали на электричестве от батарей. Пробег без подзарядки для электромобиля составлял 80 км. По мере развития нефтяного топлива спрос на электромобили сошел на нет. Дорогие, тяжелые, нуждающиеся в многочасовых подзарядках, они быстро потеряли спрос на рынке. Однако интерес к электромобилю в конце XX в. снова вернулся с развитием технологий хранения энергии. Например, в сотовых телефонах, часах и многих других изделиях, где применяются очень маленькие батарейки, которым по мощности и скорости перезарядки пределов совершенству практически нет, аккумуляторы и электродвигатели готовы к конкуренции с ДВС. Батареи типа NiMH, питающие сегодня портативную электронику, в среднесрочной перспективе — самый многообещающий кандидат для использования в электромобилях. Они обеспечивают пробег без подзарядки до 400 км, срок жизни до 160 тыс. км и сокращение времени перезарядки до 5 мин. NiMH-батареями оснащены электромобили Toyota RAV-4EV и Honda EV. По состоянию на конец 1999 г. в мире производилось почти 200 типов электромобилей. Но цена электромобилей по-прежнему превышает цену бензинового аналога. Что же касается экологич-ности аккумуляторных электромобилей, то здесь у них просто нет конкурентов — электродвигатели не производят выхлопа. Есть еще ряд чисто пользовательских удобств — в электродвигателе мало движущихся частей, он тихо работает и долго живет. Будущее электромобилей связано с развитием и производством топливных элементов (ТЭ), принцип действия которых обратен электролизу, когда вода под действием электричества разделяется на кислород и водород. Из всех жидкостей на роль топлива для автомобильного ТЭ более всего подходит метанол (ТЭМ), который достаточно дешевый. Кроме того, КПД двигателя на ТЭМ достигает 38% (у ДВС — 19%), а расход топлива для легкового автомобиля среднего класса снижается до 3 л эквивалента бензина на 100 км пробега. При объеме производства в 250 тыс. транспортных средств в год автомобили на ТЭМ могут быть конкурентоспособными (по цене) с традиционными автомобилями с ДВС. Технологией ТЭМ занимаются и в Европе. Россия также производит МТБЭ и имеет немалый по мировым меркам парк газовых автомобилей. На сжатом газе «выезжает на большую дорогу» и газотепловоз. Широкое распространение газотепловозов в России сдерживается из-за неразвитой сети газонаполнительных станций на железных дорогах. Газотепловые локомотивы могут обеспечивать магистральные перевозки на неэлек-трофицированных дорогах или работать на городских грузовых станциях и предприятиях, они не являются конкурентом электрической тяги. А с точки зрения экологических качеств они отвечают безопасности окружающей среды. Например, магистральный локомотив 2ТЭ116Г состоит из трех секций: двух газодизельных и сцепленной между ними специальной криогенной секцией, в которой установлены два резервуара для сжиженного природного газа, испаритель для приведения газа из жидкого состояния в газообразное и газовоздушная система управления. Маневровый газотепловоз ТЭМ18Г работает на сжатом природном газе с одновременным добавлением запальной порции дизельного топлива. В качестве резервного режима тепловоз может переходить на дизельное топливо. К концу 1999 г. был готов опытный образец газотепловоза. По расчетам ВНИИгаза природным газом можно заменить на магистральных тепловозах 70...80% потребляемого топлива, которое выделяет отравляющие вещества в атмосферу, т. е. понизить в 1,5... 2,0 раза выбросы токсичных веществ. Что касается локомотивного парка, то в течение 2000 — 2010 гг. НИИЖТ планирует создать принципиально новое поколение газотепловозов, работающих как на сжиженном, так и на сжатом газе. В частности, должны быть разработаны газодизельгенераторы с повышенной экологичностью и экономичностью их производства.



Похожие статьи:
Перечень правовых и нормативных документов по экологии строительства

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Строительная экология

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум