Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

С 2008 г. в России проводятся испытания сельхозтракторов на биодизе смеси рапсового масла с дизтопливом в пропорции 75:25.

6. Автомобили на газе

Перевод автомашин на газовое топливо позволит почти в 100 раз снизить выбросы в атмосферу канцерогенных веществ. Сократится и расход нефтепродуктов: каждая тысяча газобаллонных автомобилей сэкономит на грузовых перевозках 12 тыс. т, на таксомоторных – 6 тыс. т, на пассажирских автобусах – 30 тыс. т в год. Значительно сократятся затраты и на охрану окружающей среды и воздушного бассейна.

Наиболее реальной альтернативой бензину и дизельному топливу является сжиженный или сжатый газ. Запасы его в несколько раз превосходят запасы нефти, да и технология переработки проще, чем технология извлечения бензина из нефти. Кроме того, для перехода на газообразное топливо практически не требуется вносить конструктивные изменения в двигатели внутреннего сгорания. Что же касается выбросов вредных компонентов, то концентрации окислов углерода и азота в выхлопе мотора, работающего на газе, значительно ниже, чем в выхлопе бензинового мотора, даже снабженного самым современным трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором с замкнутым контуром. Наконец, газовое топливо практически не содержит соединений свинца и серы.

Газ великолепно смешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, что гарантирует его практически полное сгорание и высокую топливную экономичность.

Эти преимущества особенно ярко проявляются по мере понижения температуры окружающего воздуха.

Кроме того, газовое топливо продлевает жизнь автомобильного двигателя почти в 1,5 раза: если бензин смывает, разжижает и портит смазку со стенок цилиндров, то газ не нарушает масляную пленку между трущимися деталями, и они меньше изнашиваются.

Сейчас из 500 млн автомашин, эксплуатируемых в мире, 1,2 млн работают на природном газе – метане, лишенном серы, свинца и различных примесей. Очевидно, что их доля будет постоянно расти, так как низкая стоимость и экологическая чистота делают их все более популярными. Использование природного газа на автотранспорте при полной загрузке только действующей сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) позволило бы снизить вредные выбросы на 10%.

Широкое использование в России природного газа в качестве альтернативного моторного газа содействовало бы решению животрепещущих для нашей страны проблем экономики, энергетики и экологии. В 2006 г. Комитет по промышленности, транспорту и энергетике Государственной Думы РФ рассмотрел и одобрил законопроект «О государственной политике в области использования природного газа в качестве моторного топлива». В нынешних условиях этот закон – одна из наиболее действенных мер, направленных на улучшение экологической обстановки в стране, а также энергообеспечения.

В условиях свободного рынка цена газового моторного топлива составит около 50% стоимости эквивалентного ему по энергосодержанию бензина АИ-76. При переводе на сжиженный природный газ доля топлива в общих эксплуатационных затратах на автомобиль сокращается вдвое, быстро окупаются затраты на приобретение газобаллонного оборудования и его установку (в течение полугода окупаются затраты при переводе на газ грузовых автомобилей моделей ГАЗ и ЗИЛ, в течение года автобусов «Икарус-280» и в течение 14 месяцев – автомобилей «КамАЗ-5320»).

В России к 2009 г. в 135 городах построено около 300 АГНКС, позволяющих ежедневно заправлять природным газом около 120 тыс.автомобилей и автобусов. Реальная цена газа составляет веет 3 руб. 40 коп. за литр газа.

Основная проблема в смене топливной аппаратуры. Импортное оборудование для карбюраторных автомобилей стоит 200-300 долларов, для инжекторных – 460–570 долларов. Отечественное несколько дешевле: для «жигулей» – 3900 руб., «волг» – 4500 руб.

Усиленное развитие автотранспорта в городах приводит к тому, что небо затягивается смогом. В связи с этим администрации ряда областей вспомнили об идее использования в качестве автомобильного топлива природного сжатого газа. В 2009 г. переведено на природный газ пассажирское предприятие № 1 Твери. На следующем этапе предусмотрено сотрудничество с Межрегион газом, Лентрансгазом и Газэнергопромбанком. Планируется обустройство газовой инфраструктурой как внутриобластных, так и крупнейших магистралей. После перевода транспорта на газ должны выиграть и сельские производители – газ примерно в 2 раза дешевле бензина и дизельного топлива.

В 2008 г. Самарская губернская дума приняла 4-летнюю региональную программу «Газ в моторах». За это время новый вид топлива должен перейти в 65% единиц транспортных средств во всех городах и районах области. На это будет затрачено 108 млн руб. Оборудование поставят бюро ракетно-космической координации «Энергия» и оборонные предприятия Самары, а заправочные станции построит Самаратрансгаз. Ожидается, что общий экономический эффект от выполнения программы составит около 60 млн руб. в год.

В 2008 г. работники автотранспортного предприятия г. Касимова (Рязанская область) предложили перевести городской общественный транспорт на газ. Газпром в свою очередь обещает держать в течение 10 лет цены на газ в 2 раза ниже, чем на бензин. В Рязанской области предполагается создать специальный фонд, который позволит осуществить перевод транспорта во всем регионе на более дешевое и экологически более безопасное топливо.

В будущем планируется освободить от уплаты различных экологических сборов автовладельцев, чьи транспортные средства работают не на бензине, а на газе. Существенные выгоды для водителей, отказавшихся от привычного горючего, представлены в законе «Об использовании природного газа в качестве моторного топлива».

Автомобили, работающие на природном газе, не будут ставиться на учет как источники вредных воздействий на атмосферный воздух. Соответственно их владельцам не придется получать разрешение на выброс вредных веществ.

Кроме того, машинам, и которых вместо бензина используется газ, разрешат не проходить так называемую проверку на окись углерода.

Плюс к лому решено материально заинтересовать водителей в переводе своих авто на экологически чистое топливо. Согласно законопроекту, стоимость газа должна быть значительно ниже, чем стоимость топлива из нефтепродуктов.

Подобные привилегии предполагается предоставлять частникам и коммерческим структурам. Транспортные средства государственных предприятий решено принудительно переводить на газ, начиная со второго года после окончательного принятия закона.

Создание в Москве целой сети газозаправочных станций станет своеобразным стартом для полного перехода на этот более экологичный вид горючего. Даже частичная «газификация» автотранспорта снизит вредные выбросы в атмосферу почти в 6 раз. В связи с этим уже в 2003 г. в столице было переориентировано на газовое топливо 950 городских автобусов и 15 тыс. грузовиков. Личный автопарк владельцы перевести на газ смогут самостоятельно. Сейчас в Москве действует не менее 50 мастерских, специализирующихся на установке газобаллонного оборудования. К этому же сроку планируется решить проблему с заправкой «газифицированных» автомашин. В 2001 г. в столице работало менее десятка газонаполнительных станций.

Немало стран, где правительство и деловые круги осознали необходимость газификации транспорта. В США, Италии, Испании, Новой Зеландии, Венесуэле разработаны и осуществляются государственные программы перевода транспорта на газомоторное топливо. Работа эта многогранна. Она не имеет одноразового решения. Это растянутый на годы процесс. В США, например, в принятый федеральный закон поправки вносятся уже одиннадцать лет. Этим законом и законами штатов регулируются налоговые и кредитные льготы, дотации на приобретение оборудования для АГНКС и газобаллонного оборудования для автомобилей.

В 1998 г. из 12 тыс. автомобилей, составлявших городской автопарк Нью-Йорка, лишь около 450 использовали в качестве топлива природный газ. С 2000 г. нью-йоркское такси работают на природном газе. Цель объявленной программы – оздоровление экологической обстановки в переполненном автомобилями городе. В соответствии с ней предполагается учредить специальный фонд в размере 3,5 млн долларов, из которого водителям такси будет выдаваться по 5 тыс. долларов на переоборудование автомобиля для перехода на газ. Компания «Форд моторе» объявила, что будет продавать автомобили, работающие на газе и на бензине по однойцене. Но таксистам, приобретающим новые машины, использующие в качестве топлива газ, будет предоставляться скидка – 6 тыс. долларов.

В Италии работа по газификации автотранспорта ведется с 1930 г. В 2006 г. здесь принята государственная экологическая программа применения СП Г на автотранспорте. Стоимость 1 м³ газа составляет 44,8% стоимости 1 л бензина. Годовой налог на бензиновый двигатель – 27 долларов на 1 л. с. мощности; на двигатель, работающий с использованием жидкого нефтяного газа, – 14,3, сжатого природного газа – 10 долларов.

7. Водород – автомобильное топливо XXI в

Использование водорода в качестве основного вида топлива может коренным образом изменить всю будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности – охрана окружающей среды от загрязнения – будет практически решена.

Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания – 120 МГж/кг (у бензина почти в 3 раза ниже); хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания (в 4 раза выше, чем у смеси «бензин–воздух»).

В мире производится около 50 млн т водорода в год. В основном путем конверсии жидкого и газообразного топлива. Под конверсией понимают химическую реакцию углеводородов с водяным паром (паровая конверсия) либо с паром и кислородом (парокислородная конверсия), либо с кислородом (кислородная конверсия), в результате которых образуются водород и окиси углерода. Наибольшее распространение получила паровая каталитическая конверсия метана. Процесс протекает при умеренной температуре – 800-850°С.

В первой четверти XXI в. ученые прогнозируют рост производства и потребления водорода в несколько раз по сравнению с сегодняшним уровнем.

Разработан ряд перспективных методов получения водорода. Например, путем электролиза воды. По различным данным из воды ежегодно получают от 0,5 до 1,5 млн т водорода (1-3% общего количества). Пока получение электролизного водорода обходится более чем в 2 раза дороже, чем конверсионного, но при использовании промышленных электролизеров следующего поколения в будущем водород может сравняться со стоимостью с конверсионным, а затем стать дешевле.

Хорошо известны процессы получения водорода с помощью угля. Чаще таким путем вырабатывают не чистый водород, а его смесь с монооксидом углерода – синтез-газ и искусственные энергоносители. Совершенствование этих процессов должно принести к снижению затрат на получение водорода и синтез-газа и к их применению в районах крупных угольных месторождений.

Важным свойством водорода как энергоносителя является то, что в результате его сгорания образуется водяной пар – рабочее тело паротурбинных установок. Поэтому использование водорода в энергетике потребует усовершенствования современных энергопроизводящих систем, но не коренной их перестройки.

В каком виде можно применять водород? Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для его хранения нужны баллоны большой емкости. Более реальный вариант – использование жидкого водорода. Правда, в этом случае необходима установка дорогостоящих криогенных баков со специальной термоизоляцией. Возможно хранение водорода в твердой фазе в составе металлогидридов, что безопаснее хранения бензина в цистернах. Связывать водород при определенных условиях могут интерметаллические соединения на основе редкоземельных металлов, титана, железа и ряда других металлов. В Институте металлургии РАН разработан интерметаллический сплав на основе никеля и редкоземельного металла – лантана. Благодаря своей структуре сплав обладает некоторыми свойствами неметаллов и может поглощать (сорбировать) и удерживать газы, а при нагревании до 150°С выделять их. При этом объем сорбируемого водорода в 500 тысяч раз превышает объем самого интерметалла.

Процесс накопления и обратного выделения зависит не только от емкости «поглотителя», но и от его конфигурации – чем больше поверхность, тем быстрее происходит сорбирование и, соответственно, обратное выделение водорода. Скорость можно регулировать, меняя температуру нагрева. Это позволяет осуществлять достаточно простое управление подачей горючего в двигатель. Кроме того, в процессе накопления и отдачи водорода сохраняется первоначальная эффективность при многократном повторении. Фактически интерметалл представляет собой компактный аккумулятор водорода, который может стать основой взрывобезопасного «топливного» бака.

В Институте водородной энергетики и плазменных технологий разработана принципиальная новая схема водородного автомобиля. Окисление происходит не в двигателе внутреннего сгорания, а в электрохимическом генераторе, где и вырабатывается электрическая энергия, вращающая основной вал двигателя. Трансформация энергии водорода в электроэнергию с помощью электрохимического генератора, основанная на полимерных мембранах, позволяет это делать при температуре кипения воды, что исключает синтез окислон-азота из воздуха, неизбежно возникающий при высоких температурах в других системах. В итоге на выхлопе – чистая вода.

Ученые разработали систему водородной безопасности – так называемые дожигатели, которые нейтрализуют водород при малейшей его утечке, сигнализируя водителю о неисправности.

Автомобильный концерн «Даймлер-Бенц» (Германия) и энергетическая компания «Бэллард пауэр системс» (Канада) договорились о слиянии операций по технологическому развитию, производству и маркетингу топливных элементов. Совместное предприятие «Ди-Ди-Бифьюэт сеппз эндтинэ», в котором «Даймлер-Бенц» контролирует 2/3 капитала, определенного в 450 млн долларов, ставит перед собой задачу стать первым в мире производителем топливных элементов для легковых автомобилей и автобусов.

Топливные элементы – это прорыв в технологии на пути к экологически чистому автомобильному двигателю. Основным горючим является водород – его пропускают через полимерные мембраны с катализаторами, которые вызывают химическую реакцию с кислородом воздуха: водород превращается в воду, а химическая энергия его сгорания – в электрическую. Еще одно достоинство двигателя на топливных элементах – высокий КПД. Для обычных двигателей, работающих на бензине и дизельном топливе, он составляет 25-45%, КПД же топливных элементов – 70% и выше.

До недавних пор топливные элементы конструировали только для специальных целей, например космических исследований. В настоящее время их начинают применять на стационарных и передвижных электростанциях, внедрять в качестве силовых установок на надводных судах и подводных лодках.

Топливные элементы – энергетический рынок будущего. По мнению экспертов, он способен конкурировать даже с природным газом.

Характеристики

Список файлов ВКР