ВИДЫ ТОПЛИВА. КЛАССИФИКАЦИЯ ТОПЛИВА
По определению Д.И.Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты».
В настоящее время термин «топливо» распространяется на все материалы, служащие источником энергии (например, ядерное топливо).
Топливо по происхождению делят на:
Природное топливо (уголь, торф, нефть, горючие сланцы, древесина и др.)
Искусственное топливо (моторное топливо, генераторный газ, кокс, брикеты и др.).
По своему агрегатному состоянию его делят на твёрдое, жидкое и газообразное топливо, а по своему назначению при использовании – на энергетическое, технологическое и бытовое. Наиболее высокие требования предъявляются к энергетическому топливу, а минимальные требования – к бытовому.
Твёрдое топливо – древесно-растительная масса, торф, сланцы, бурый уголь, каменный уголь.
Жидкое топливо – продукты переработки нефти (мазут).
Газообразное топливо – природный газ; газ, образующийся при переработке нефти, а также биогаз.
Ядерное топливо – расщепляющиеся (радиоактивные) вещества (уран, плутоний).
Органическое топливо, т.е. уголь, нефть, природный газ, составляет подавляющую часть всего энергопотребления. Образование органического топлива является результатом теплового, механического и биологического воздействия в течение многих столетий на останки растительного и животного мира, откладывающиеся во всех геологических формациях. Всё это топливо имеет углеродную основу, и энергия высвобождается из него, главным образом, в процессе образования диоксида углерода.
ТВЁРДОЕ ТОПЛИВО. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Твёрдое топливо. Ископаемое твёрдое топливо (за исключением сланцев) является продуктом разложения органической массы растений. Самое молодое из них – торф – представляет собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Следующими по «возрасту» являются бурые угли – землистая или чёрная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется («выветривается») и рассыпается в порошок. Затем идут каменные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них – антрацитов – претерпела наибольшие изменения и на 93 % состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твёрдостью.
Мировые геологические запасы угля, выраженные в условном топливе, оцениваются в 14000 млрд.тонн, из которых половина относится к достоверным (Азия – 63%, Америка – 27%). Наибольшими запасами угля располагают США и Россия. Значительные запасы имеются в ФРГ, Англии, Китае, на Украине и в Казахстане.
Всё количество угля можно представить в виде куба со стороной 21 км, из которого ежегодно изымается человеком «кубик» со стороной 1,8 км. При таких темпах потребления угля хватит примерно на 1000 лет. Но уголь – тяжёлое неудобное топливо, имеющее много минеральных примесей, что усложняет его использование. Запасы его распределены крайне неравномерно. Известнейшие месторождения угля: Донбасский (запасы угля 128 млрд.т.), Печорский (210 млрд.т.), Карагандинский (50 млрд.т.), Экибастузский (10 млрд.т.), Кузнецкий (600 млрд.т.), Канско-Ачинский (600 млрд.т.). Иркутский (70 млрд.т.) бассейны. Самые крупные в мире месторождения угля – Тунгусское (2300 млрд.т. – свыше 15% от мировых запасов) и Ленское (1800 млрд.т. – почти 13% от мировых запасов).
Добыча угля ведётся шахтным методом (глубиной от сотен метров до нескольких километров) или в виде открытых карьерных разработок. Уже на этапе добычи и транспортировки угля, применяя передовые технологии, можно добиться снижения потерь при транспортировке. Уменьшения зольности и влажности отгружаемого угля.
Возобновляемым твёрдым топливом является древесина. Доля её в энергобалансе мира сейчас чрезвычайно невелика, но в некоторых регионах древесина (а чаще её отходы) также используется в качестве топлива.
В качестве твёрдого топлива могут быть также использованы брикеты – механическая смесь угольной и торфяной мелочи со связующими веществами (битум и др.), спрессованная под давлением до 100 МПа в специальных прессах.
ЖИДКОЕ ТОПЛИВО. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Жидкое топливо. Практически всё жидкое топливо пока получают путём переработки нефти. Нефть, жидкое горючее полезное ископаемое, представляет собой бурую жидкость, содержащую в растворе газообразные и легколетучие углеводороды. Она имеет своеобразный смоляной запах. При перегонке нефти получают ряд продуктов, имеющих важное техническое значение: бензин, керосин, смазочные масла, а также вазелин, применяемый в медицине и парфюмерии.
Сырую нефть нагревают до 300-370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре tª: сжиженный газ (выход около 1%), бензиновую (около 15%, tª=30 - 180°С). Керосиновую (около 17 %, tª=120 - 135°С), дизельную (около 18 %, tª=180 - 350°С). Жидкий остаток с температурой начала кипения 330-350°С называется мазутом. Мазут, как и моторное топливо, представляет собой сложную смесь углеводородов, в состав которых входят, в основном, углерод (84-86 %) и водород (10-12%).
Мазут, получаемый из нефти ряда месторождений, может содержать много серы (до 4.3%), что резко усложняет защиту оборудования и окружающей среды при его сжигании.
Зольность мазута не должна превышать 0,14 %, а содержание воды должно быть не более 1,5 %. В состав золы входят соединения ванадия, никеля, железа и других металлов, поэтому её часто используют в качестве сырья для получения, например, ванадия.
В котлах котельных и электростанций обычно сжигают мазут, в бытовых отопительных установках – печное бытовое топливо (смесь средних фракций).
Мировые геологические запасы нефти оцениваются в 200 млрд. т., из которых 53 млрд.т. составляют достоверные запасы. Более половины всех достоверных запасов нефти расположено в странах Среднего и Ближнего Востока. В странах Западной Европы, где имеются высокоразвитые производства, сосредоточены относительно небольшие запасы нефти. Разведанные запасы нефти всё время увеличиваются. Прирост происходит в основном за счёт морских шельфов. Поэтому все имеющиеся в литературе оценки запасов нефти являются условными и характеризуют только порядок величин.
Общие запасы нефти в мире ниже, чем угля. Но нефть более удобное для использования топливо. Особенно в переработанном виде. После подъёма через скважину нефть направляется потребителям в основном по нефтепроводам, железной дорогой или танкерами. Поэтому в себестоимости нефти существенную часть имеет транспортная составляющая.
ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Газообразное топливо. К газообразному топливу относится, прежде всего, природный газ. Это газ, добываемый из чисто газовых месторождений, попутный газ нефтяных месторождений, газ конденсатных месторождений, шахтный метан и т.д. Основным его компонентом является метан СН 4 ; кроме того, в газе разных месторождений содержатся небольшие количества азота N 2 , высших углеводородов СnНm , диоксида углерода СО 2 . В процессе добычи природного газа его очищают от сернистых соединений, но часть их (в основном сероводород) может оставаться.
При добыче нефти выделяется так называемый попутный газ, содержащий меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов и поэтому выделяющий при сгорании больше теплоты.
В промышленности и особенно в быту находит широкое распространение сжиженный газ, получаемый при первичной обработке нефти и попутных нефтяных газов. Выпускают технический пропан (не менее 93% С 3 Н 8 + С 3 Н 6), технический бутан (не менее 93% С 4 Н 10 + С 4 Н 8) и их смеси.
Мировые геологические запасы газа оцениваются в 140-170 триллионов м³.
Природный газ располагается в залежах, представляющих собой «купола» из водонепроницаемого слоя (типа глины), под которым в пористой среде (песчаник) под давлением находится газ, состоящий в основном из метана СН 4 . На выходе из скважины газ очищается от песчаной взвеси, капель конденсата и других включений и подаётся на магистральный газопровод диаметром 0,5 – 1,5 м длиной несколько тысяч километров. Давление газа в газопроводе поддерживается на уровне 5 МПа при помощи компрессоров, установленных через каждые 100-150 м. Компрессоры вращаются газовыми турбинами, потребляющими газ. Общий расход газа на поддержание давления в газопроводе составляет 10-12% от всего прокачиваемого. Поэтому транспорт газообразного топлива весьма энергозатратен.
В последнее время в ряде мест всё большее применение находит биогаз – продукт анаэробной ферментации (сбраживания) органических отходов (навоза, растительных остатков, мусора, сточных вод и т.д.). В Китае на самых разных отбросах работают уже свыше миллиона фабрик биогаза (по данным ЮНЕСКО – до 7 млн.). В Японии источниками биогаза служат свалки предварительно отсортированного бытового мусора. «Фабрика», производительностью до 10-20 м³ газа в сутки. Обеспечивает топливом небольшую электростанцию мощностью 716 кВт.
Анаэробное сбраживание отходов крупных животноводческих комплексов позволяет решить чрезвычайно острую проблему загрязнения окружающей среды жидкими отходами путём превращения их в биогаз (примерно 1 куб.м в сутки на единицу крупного рогатого скота) и высококачественные удобрения.
Весьма перспективным видом топлива, обладающим в три раза большей удельной энергоёмкостью по сравнению с нефтью, является водород, научно-экспериментальные работы по изысканию экономичных способов промышленного преобразования которого активно ведутся в настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом. Запасы водорода неистощимы и не связаны с каким-то регионом планеты. Водород в связанном состоянии содержится в молекулах воды (Н 2 О). При его сжигании образуется вода, не загрязняющая окружающую среду. Водород удобно хранить, распределять по трубопроводам и транспортировать без больших затрат.
Логистика и транспорт
Все существующие виды топлива разделяются на твердые, жидкие и газообразные. Некоторые группы топлива, в свою очередь, делятся на две подгруппы, из которых одна представляет собой топливо в том виде, в каком оно добывается, и это топливо называется естественным; другая подгруппа - топливо, которое получается путем переработки естественного топлива...
КГБОУ СПО Барнаульский Торгово Экономический Колледж
РЕФЕРАТ
По дисциплине:
Естествознание
По теме:
Различные виды топлива и их характеристики
Выполнил:
Студент первого курса
Группы ТР-1211
Петухов А.Е.
Проверила:
Ерохина Т.Н.
Барнаул 2012
1.Виды топлива.
1.1.Твердое топливо.
1.2.Жидкое топливо
1.3.Газообразное топливо.
3.Заключение.
4.Источники.
1.Виды топлива.
Все существующие виды топлива разделяются на твердые, жидкие и газообразные. Некоторые группы топлива, в свою очередь, делятся на две подгруппы, из которых одна представляет собой топливо в том виде, в каком оно добывается, и это топливо называется естественным; другая подгруппа топливо, которое получается путем переработки естественного топлива; это топливо называется искусственным.
Твердое топливо: а) естественное дрова, каменный уголь, антрацит, торф; б) искусственное древесный уголь, кокс и пылевидное, которое получается из измельченных углей.
Жидкое топливо: а) естественное нефть; б) искусственное бензин, керосин, мазут, смола.
Газообразное топливо: а) естественное природный газ; б) искусственное генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный и другие газы.
1.1.Твёрдое топливо.
Твёрдое топливо горючие вещества, основной составной частью которых является углерод. К твердому топливу относят каменный уголь и бурые угли, горючие сланцы, торф и древесину. Свойства топлива в значительной степени определяются его химическим составом содержанием углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Твердое ракетное топливо твёрдое вещество или смесь отдельных веществ, способных гореть без доступа воздуха, создавая при этом, реактивную тягу двигателя. В зависимости от способа обработки твердое топливо можно разделить на две группы: природное и очищенное. К природному твердому топливу относятся уголь, бурый уголь, торф, древесина и солома. Уголь и торф являются осадком, образующимся в результате распада и разложения растений в древние времена под воздействием высокого давления и недостатка кислорода.
1.2.Жидкое топливо.
Жидкое топливо представляет собой сложные химические соединения горючих и негорючих веществ. Основными химическими элементами, входящими в состав любого жидкого топлива, являются углерод С, водород Н, кислород О, азот N, сера S. Помимо указанных элементов в составе жидкого топлива имеются влага и негорючие минеральные вещества, образующие при сжигании золу. К жидкому топливу относятся: нефтепродукты, производящиеся путем перегонки сырой нефти; креозот, являющийся продуктом низкотемпературного коксования и возгонки угля; синтетические масла, образующиеся в результате сжижения угля; прочие виды жидкого топлива, например, производящиеся из растений.
1.3.Газообразное топливо.
Газообразное топливо делится на природное и искусственное и представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество водяных паров, а иногда пыли и смолы. Количество газообразного топлива выражают в кубических метрах при нормальных условиях, а состав в процентах по объему. Под составом топлива понимают состав его сухой газообразной части. Наиболее распространенное газообразное топливо это природный газ, обладающий высокой теплотой сгорания. Основой природных газов является метан, содержание которого в газе 76,7-98%. Другие газообразные соединения углеводородов входят в состав газа от 0,1 до 4,5%.В состав горючих газов входят: водород Н2, метан СН4, другие углеводородные соединения CmHn, сероводород H2S и негорючие газы, двуокись углерода СО2, кислород О2, азот N2 и незначительное количество водяных паров Н2О. Индексы m и n при С и H характеризуют соединения различных углеводородов, например для метана СН4 m = 1 и n = 4, для этана С2Н6 m = 2 и n = 6 и т. д.
2.Общие характеристики топлива.
Топливо в том виде, в каком оно поступает потребителю, называют рабочим топливом. Твердое и жидкое рабочее топливо состоит из углерода С, водорода Н2, кислорода О2, азота N2, серы S, негорючих примесей А и влаги W.
Твердые негорючие примеси характеризуют зольность топлива. Поэтому величина А обычно означает содержание золы в топливе. Состав твердого и жидкого топлива принято выражать в весовых процентах: Топливо, из которого в результате сушки полностью удалена влага, называется абсолютно сухим топливом: где составляющие - процент в абсолютно сухом топливе.
Если предположить, что из абсолютно сухого топлива удалены негорючие примеси А, то остаются пять компонентов, которые называют горючей массой топлива: Сера в топливе содержится в различных соединениях:
Сульфатная Sc входит в состав СaSO4, NaSO4, K2SO4;
Колчеданная Sk в соединении с металлами и FeS2;
Органическая в составе органических соединений, Sop и Sk участвуют в горении топлива и их сумма составляет серу топлива Sл=Sop+Sk.
При исключении из горючей массы колчеданной серы останется топливо такого состава Со+Но+Оо+No+So=100%. Такой состав топлива называется органической массой. В большинстве случаев содержание серы в топливе невелико (десятые доли процента). Поэтому состав органической массы иногда записывают упрощенно: Основной горючий элемент топлива - углерод, составляющий большую часть рабочей массы (50-75% для твердых топлив и 83-85% для мазутов). Количество углерода в твердых топливах невелико. Сера же, несмотря на малое содержание ее в топливе (0,2-0,5%), при сгорании образует вредные соединения и вызывает коррозию оборудования.
Влажность топлива колеблется в широких пределах: для каменных углей Wp=5-14%, для бурых - до 40%. Влага в топливе нежелательна, потому что из-за нее уменьшается доля горючих компонентов в единице массы топлива, удорожается его транспорт, усложняется разгрузка, возникают трудности при сжигании, снижается тепловой эффект горения, т.к. часть теплоты затрачивается на испарение.
При проектировании и эксплуатации устройств для производства тепла часто приходится пересчитывать состав топлива. Состав рабочего топлива может изменяться, т.к. величины Ар и Wр могут колебаться в широких пределах. В то же время состав горючей массы топлива более стабилен. Это позволяет с приемлемой точностью находить состав рабочего топлива путем пересчета, не производя каждый раз полного элементарного анализа топлива.
Если известны состав горючей массы (СГ, НГ и т.д.) зольность Ар, влажность Wр рабочего топлива, то можно найти состав рабочего топлива:
Пользуясь этим же коэффициентом, можно найти содержание в рабочем топливе остальных компонентов (Нр, Ор и т.д.).
3.Заключение.
Несмотря на огромное разнообразие видов топлива, основными источниками энергии остаются нефть, природный газ, и уголь. Положение дел 100 лет назад было освещено Менделеевым. Первые два ископаемых топлива закончатся в ближайшем будущем. Нефтяные топлива обладают особой ценностью для транспортных средств (основных потребителей энергии), в силу удобства перевозки, поэтому в настоящий момент ведутся исследования по использованию угля для выработки жидких топлив, в том числе и моторных. Также огромны запасы ядерного топлива, однако его использование накладывает высокие требования к безопасности, высокие затраты на подготовку, эксплуатацию и утилизацию топлива и попутных материалов.
Мировое потребление ископаемых топлив составляет около 12 млрд т. у.т. в год. По данным BP Statistical review of World Energy потребление ископаемого топлива составило:
В Европейском союзе (EU-15) 1396 млн тонн нефтяного эквивалента (2,1 млрд т. у.т.)
45 % нефть, 25 % газ (природный), 16 % уголь, 14 % ядерное топливо
В США 2235 млн тонн нефтяного эквивалента (3,4 млрд т. у.т.)
40 % нефть, 27 % газ (природный), 26 % уголь, 8 % ядерное топливо
Доля возобновимых источников энергии в энергобалансах
Европы 5 %
США 2 %
По приблизительным оценкам энергопотребление России составляет 1,3 млрд т. у.т. в год.
6 % ядерное топливо
4 % возобновимые источники
За последние 20 лет мировое энергопотребление возросло на 30 % (и этот рост, по-видимому, продолжится в связи ростом потребности бурно развивающихся стран азиатского региона). В развитых странах за тот же период сильно изменилась структура потребления произошло замещение части угля более экологичным газом (Европа и прежде всего Россия, где доля газа в потреблении составила до 40 %), а также возросла с 4 % до 10 % доля атомной энергии.
После приведения цифр стоит указать пример Австралии, в балансе которой солнечная энергетика занимает около 30 %. Эту долю потребляет солевая промышленность, вырабатывающая продукцию естественным испарением на солнце.
4.Источники
Wikipedia.ru
Allfuel.ru
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать |
|||
| 40787. | Основные классификационные признаки микроконтроллеров | 157.95 KB | |
| По набору команд и способу адресации: CISC процессоры RISC процессоры и VLIW процессоры. Классификация набору команд и способу адресации По данному функциональному признаку в современных микропроцессорах реализуются следующие варианты архитектур: CISCархитектура RISCархитектура VLIWархитектура CISC Complex Instruction Set Computer архитектура реализована во многих типах микропроцессоров выполняющих большой набор разноформатных команд с использованием многочисленных способов адресации. Они выполняют более 200 команд... | |||
| 40791. | Трехфазные электрические цепи | 58.21 KB | |
| Фаза это участок цепи относящийся к соответствующей обмотке генератора или трансформатора линии и нагрузке. Поэтому в энергетике строго следят за тем чтобы нагрузка генератора оставалась симметричной. Можно было бы использовать систему в которой фазы обмотки генератора не были бы гальванически соединены друг с другом. В этом случае каждую фазу генератора необходимо соединять с приемником двумя проводами т. | |||
| 40792. | Расчет трехфазных цепей. Режимы работы | 73.91 KB | |
| Трехфазные цепи являются разновидностью цепей синусоидального тока и следовательно все рассмотренные ранее методы расчета и анализа в символической форме в полной мере распространяются на них. Равенство модулей указанных сопротивлений не является достаточным условием симметрии цепи. Если к симметричной трехфазной цепи приложена симметричная трехфазная система напряжений генератора то в ней будет иметь место симметричная система токов. Такой режим работы трехфазной цепи называется симметричным. | |||
| 40793. | Взаимная индуктивность. Идеальный трансформатор | 76.91 KB | |
| Идеальный трансформатор Электрические цепи могут содержать элементы индуктивно связанные друг с другом. Такие элементы могут связывать цепи электрически гальванически разделенные друг от друга. В том случае когда изменение тока в одном из элементов цепи приводит к появлению ЭДС в другом элементе цепи говорят что эти два элемента индуктивно связаны а возникающую ЭДС называют ЭДС взаимной индукции. Степень индуктивной связи элементов характеризуется коэффициентом связи 1 где М взаимная индуктивность элементов цепи размерность... | |||
Что же было предложено ведущими специалистами мира в качестве альтернативы обычному бензину и дизельного топлива.
Почему нефтепродукты так сложно заменить.
Так сложилось, что в серьезной схватке разных концепций тепловых двигателей победила конструкция, использующая высококачественное нефтяное топливо, как наиболее выгодная нефтяным магнатам и химическим корпорациям. Именно применение в качестве топлива продуктов переработки нефти фактически дало огромные преимущества одних финансовых групп перед другими. Вспомнить историю старика Джона Рокфеллера, ставшего первым официальным долларовым миллиардером в начале прошлого века. Сейчас его состояние, в пересчете по современному курсу, исчислялось бы сотнями миллиардов живых денег. Могущество такой финансовой махины сложно переоценить даже по прошествии стольких лет.
Развитие техники двигателей транспортных средств пошло по пути использования углеводородного топлива. Зависимость от мировых добывающих нефть компаний, цен на продукты ее переработки, является очень мощным стимулом для постоянных поисков замены основы энергоносителей более гибким и доступным сырьем. Множество научных светил и лабораторий ищут ответ – как уйти от нефтяной петли. За более чем 70 летнюю историю современного послевоенного мира подобные попытки не прекращались ни на минуту.
В итоге, для двигателя внутреннего сгорания было предложено:
1. Водородное топливо, очень перспективное, но сложное и дорогое в обращении;
2. Ацетилен в газообразном состоянии,
3. Аммиак и смеси аммиака с водородом;
4. Уголь и древесина, в мелкодисперсном состоянии;
5. Отходы лесной и угольной промышленности, переработанные для газогенераторных котлов;
6. Спиртовые виды топлива;
7. Рапсовое, кокосовое, пальмовое масла.
Важным, самым главным преимуществом перечисленных попыток является тот факт, что почти все указанные заменители углеводородов по своей сути, представляют собой продукты, полученные из возобновляемых или воспроизводимых ресурсов.
Их можно легко синтезировать, наладить промышленное производство в широченных масштабах, вопрос упирается в цену такого воспроизводства. Чем масштабнее будет производство, тем дешевле в конечном итоге получиться суррогат-заменитель.
Есть маленький нюанс – искусственные или синтетические углеводороды давно и успешно синтезируют как в виде нефти, так и в виде конкретных товарных продуктов, но их стоимость в разы дороже нефтепродуктов, добываемых из природных источников. Если для сырья будет предложен дешевый ресурс, угроза вытеснения природной нефти синтетической станет реальностью
1.Водородное топливо или водород.
Идеальное топливо, по удельным энергетическим показателям превосходит бензин в несколько раз. Одного килограмма водорода легковому автомобилю среднего класса достаточно для того, что бы проехать более сотни километров. Практически не наносит вреда окружающей среде. Хранить водород крайне тяжело. В сжиженном состоянии для этого требуются сложные криогенные баки, в газообразном – тяжелые гидридные системы, дающие запас в десятую часть своего веса. Несмотря на все разговоры об опасности пожаров, водород является достаточно безопасным газом, при утечке, в силу своей легкости, он мгновенно улетучивается. Несомненно, за водородом будущее. Правда, наступит оно не раньше, чем промышленность получит технологии дешевого производства и хранения.
2. Ацетилен.
Нам хорошо известен ацетилен в качестве незаменимого средства для газовой сварки и химического синтеза. А между тем именно ацетилен был предложен на заре двигателестроения одним из первых кандидатов в качестве автомобильного топлива.
Применение ацетилена в качестве моторного топлива имеет интересные особенности – газ способен воспламеняться и сгорать при обеднении топливо-воздушной смеси до таких катастрофических пределов, в которых иные топлива отказываются воспламеняться даже в условиях факельного зажигания смеси. Такая характеристика ацетилена позволяет построить двигатель с уникальными по экономичности характеристиками. Портит репутацию превосходного топлива способность ацетилена к непредсказуемым самопроизвольным взрывам, особенно при наличии инициаторов – солей цветных металлов, окалины, углеродистых отложений. В жидком состоянии ацетилен хранить крайне тяжело - малейшее повышение давления, удар или повышенная температура приводит к взрывному разложению вещества. Стоимость производства ацетилена пока что не может конкурировать с дешевыми продуктами переработки природной нефти.
3. Аммиак
Очень дешевый и безопасный в хранении газ, производство которого в мире достигает масштабов сопоставимых с уровнем переработки нефтегазохимических продуктов. Имеет пониженную массовую энергоемкость (примерно в 2,5 раза меньше бензина), но октановое число на уровне 120-130 единиц, что позволяет сжигать аммиак при повышенных степенях сжатия топливовоздушной смеси (практически вдвое больше бензиновых). При температурах окружающей среды аммиак легко переходит в жидкое состояние под давлением в 6-7 атмосфер.
К недостаткам можно отнести низкую скорость горения смеси, что не позволяет строить высокооборотные двигатели. С цветными сплавами, особенно с медью аммиак проявляет высочайшую коррозионную активность. Последний фактор требует применение специальных защитных покрытий, хороших изоляции топливных систем.
В экспериментах по сжиганию аммиака в дизельных двигателях, с добавкой 30% впрыскиваемого дизельного топлива, было достигнуто увеличение индикаторного КПД от 10 до 35 процентов. Рекордным были 46 процентов, без применения дополнительных систем экономии топлива.
4. Уголь и древесина
Первый двигатель внутреннего сгорания на пылевидном угле был построен в 1928 году инженером Р.Павликовским и показал очень неплохой 31% КПД при частоте вращения вала 166 оборотов в минуту. Угольная пыль вдувалась в камеру сгорания специальной пневматической системой и после сгорания также продувалась воздухом для удаления зольных отложений. При всех своих недостатках такие двигатели выпускались малыми количествами и использовались в странах Африки для стационарных насосов и электрогенераторов. Есть данные о работе отдельных таких агрегатов в течение десятка лет без капремонта и обслуживания.
Кроме угля построено несколько прототипов работающих на древесной пыли, мелкодисперсных сланцевых породах, измельченных отходах резиновой промышленности. Специалисты оценивают будущее двигателей использующих пылевидное топливо как очень перспективное для отдельных категорий энергетических установок, особенно в крайне неблагоприятных условиях северных районов.
5. Газогенераторные системы
Применение в транспортной отрасли генераторных газов для питания двигателей внутреннего сгорания давно отошло от схем огромных и громоздких котлов, в которых утилизировался топливный материал. В настоящее время газогенераторы изготавливаются в виде компактных и высокопроизводительных устройств, способных перерабатывать только определенный вид топлива.
Практически все схемы газогенераторов имеют прикладной характер и направлены для получения горючей газовой смеси именно как дополнительного топлива в дополнение к основному. Имеет широкое распространение в качестве подогревающих пусковых устройств двигателей большой мощности.
6. Спиртовые топлива
Самое перспективное решение, очень серьезно потеснившее углеводороды на рынке топлив для легкового автотранспорта. Множество положительных сторон, таких как огромная сырьевая база для производства, низкая токсичность топлива и выхлопных газов, постоянство физико-химических параметров даже при длительном хранении, при соблюдении условий хранения.
В таких странах, как Бразилия, этиловый спирт на 99 процентов заменил бензин и фактически ликвидировал зависимость страны от прихотей нефтяных картелей. Во всем мире применение топливных смесей бензина со спиртом практически занимает не менее половины рынка.
Существующие системы ДВС практически не требует значительных переделок топливных систем моторов. Новые легковые автомобили выпускаются адаптированные в своей конструкции к потенциальному применению спирта или спиртсодержащих бензинов.
Массовому применению спирта и спиртсодержащих компонентов препятствует необходимость преодолевать сопротивление нефтяного лобби и основных торговых сетей, для которых переход на спирт означает частичную потерю прибыльности бизнеса.
7.Рапсовое и соевое масла.
Стремление получить максимально экологически безопасный автомобиль побудило ряд ведущих автомобильных компаний мира, при значительной финансовой поддержке правительств, заняться поиском достойной замены дизельного топлива. Проблема экологии стояла очень остро. Смог и загазованность городских кварталов превратились в постоянный отравляющий фактор. К тому же, высокая цена на дизельное топливо и его варианты растительного происхождения могли серьезно помочь в обеспечении заказами фермеров и крупных сельхозпроизводителей.
В качестве таких заменителей были предложены растительные масла. Испытания показали неплохие показатели работы, за исключением повышенного коксования форсунок дизелей и появление отложений в виде прочных, несмываемых пленок на деталях поршневой группы дизелей. Выход был найден в виде глубокой переработки растительных масел с метиловым спиртом. Такая обработка в условиях повышенной температуры и давления давали топливо, по характеристикам практически идентичное хорошему дизельному топливу.
Кроме растительных масел были испробованы различного рода животные жиры и даже рыбий жир, но серьезно говорить о промышленном использовании подобных топлив не приходится в силу малой сырьевой базы.
16.10.2011 21:31
Бензин – точно не единственно возможное вещество, пригодное для приведения транспортного средства в движение. Другой вопрос, что в начале ХХ века выбор бензина как топлива для автомобилей и иже с ними, был обусловлен рядом неразрешимых тогда проблем. Это и большой размер и вес паровых двигателей, и малый запас хода, при, опять же, больших габаритах и весе батарей электромобиля. Но с тех пор прошло более ста лет, и, неужели, на сегодняшней высоте технического прогресса, мы не можем решить эти проблемы?
АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО: БЫЛЬ И НЕБЫЛЬ
Нас все чаще и чаще пугают иссякающими запасами нефти и газа на планете, глобальным потеплением, которое вызывают выхлопные газы автомобилей. Тут уместно вспомнить, что только разведанных запасов нефти хватит на 500 лет, а неразведанных (ни у кого нет сомнений, что под полярными льдами скрываются миллиарды баррелей нефти) – еще больше. В 1920х годах вообще считалось, что нефти на планете хватит не больше чем на четверть века. Глобальное потепление? Более половины теплового фона создается животными, людьми и растениями – за счет тепла своего тела, двигатели транспортных средств создают менее полутора процентов теплового фона! О каком влиянии транспорта на атмосферу может идти речь при таком раскладе?
С другой стороны – «мировой заговор» производителей, которые намеренно скрывают более эффективные и экономичные технологии.
Это уже относится к разряду паранойи.
И, все же, с момента создания автомобиля, непрерывно шли исследования в области альтернативного топливо. Удивительно, но на заре автомобилестроения большинство автомобилей были… электромобилями! Вообще, первый электромобиль был создан изобретателем Робертом Дэвидсоном в Англии в… 1838 году! То есть уже через шесть лет после открытия Фарадеем явления электромагнитной индукции, и за полвека до появления первого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания! В конце XIX века электромобили опережали автомобили с традиционными (в нашем сегодняшнем понимании) двигателям по скорости и объему выпуска!
Но были еще и паровые автомобили! Первый паровой автомобиль… «паровая повозка», как его тогда величали, был построен в 1769 году французом Николя Жозефом Кюньо. Его «Огненная повозка» развивала скорость в 4,5 км/ч, а запас хода составлял 12 минут, после чего приходилось доливать воду в котел. Четверть тысячелетия спустя, в начале ХХ века, паровые автомобили (фактически – уменьшенные копии паровозов), опять же превосходили автомобили с бензиновыми характеристиками. Рекорд скорость, показанный на «паровозе» французом Леоном Серполе в 1902 году в 120,8 км/ч, был тогда недостижим для традиционных в сегодняшнем понимании автомобилей. Между строк можно отметить, что Луи Рено «заболел» машинами после того, как этот же Серполе дал ему порулить паровым трициклом в 1891 году…
Все эти примеры говорят о том, что бензин – точно не единственно возможное вещество, пригодное для приведения транспортного средства в движение. Другой вопрос, что в начале ХХ века выбор бензина как топлива для автомобилей и иже с ними, был обусловлен рядом неразрешимых тогда проблем. Это и большой размер и вес паровых двигателей, и малый запас хода, при, опять же, больших габаритах и весе батарей электромобиля. Но с тех пор прошло более ста лет, и, неужели, на сегодняшней высоте технического прогресса, мы не можем решить эти проблемы?
И что же, вообще, является идеальным топливом для автомобиля? Пожалуй, от этого и стоит отталкиваться. Какими же свойствами должно обладать идеальное топливо?
1. Первый критерий, конечно, доступность топлива. В идеале оно должно находиться в природе в чистом виде, а затраты на добычу должны быть минимальны. Пожалуй, единственное, что подходит под этот критерий – дерево.
2. Высокая удельная теплота сгорания. То есть минимальный вес (или объем) топлива должен давать максимальную тепловую энергию, превращаемую в механическую. Вот здесь дрова, с теплотой сгорания 10 МДж/кг находятся в конце списка, топовая позиция принадлежит водороду – 120 МДж/кг. Бензин где-то посередине – 46 МДж/кг.
3. Токсичность. Топливо, какими бы качествами оно не обладало, должно обладать низкой токсичностью – ведь транспортные средства, порой, попадают в аварии, и даже в автоспорте, кроме «клетки безопасности», защищающей пилота, не в последнюю очередь уделяется внимания защите бензобака и предотвращению пролития топлива. Там это решается использованием резиновых баков, с «губкой» внутри. Понятно, что если капля пролитого топлива убивает все живое в радиусе пятидесяти километров – это не наш метод. В этом отношении идеальным топливом снова является древесина.
4. Токсичность продуктов сгорания. Этот показатель тесно связан с предыдущим, ведь если автомобиль, проезжая километр, выхлопными газами убивает пару сотен мух дроздофилов – это тоже не совсем экологично. Идеалом по этому показателю, казалось бы, является электричество – ведь оно вообще не дает продуктов сгорания! Впрочем, достаточно вспомнить, откуда оно берется… Опять же продукт сгорания водорода – вода. Штука тоже достаточно малотоксичная. Спирт, газ – тоже дают низкое количество продуктов сгорания. Древесина и бензин, которые дают в результате сгорания угарный газ СО, а последний еще окислы тяжелых металлов, смотрятся на фоне предыдущих примеров, мягко говоря, неказисто.
5. Потребительские характеристики. Это название, конечно условное. Не стоит забывать, что для сгорания топлива его необходимо подать в камеру сгорания, и обеспечить полноту того самого процесса сгорания. ТЭС, работающие на твердом топливе – угле, имеют цеха подготовки (разгрузки, хранения, дробления, подачи) топлива, не уступающие по размерам самим ТЭС. То есть если для организации процесса горения необходим механизм подготовки и камера сгорания таких размеров, что двухместная малолитражка превращается в сорокатонный трактор… Кому это нужно?
Теперь попробуем рассмотреть, и, по возможности, оценить, те виды топлива, которые имеют шансы появиться в обозримом будущем. Оставим в покое расщепление плазменных пучков и холодный ядерный синтез – эти технологии на сегодня слишком фантастичны для приведения в движение среднестатистический автомобиль. Кстати, забегая вперед, можно сказать, что идеальным во всех отношениях топливом является вода – самое распространенное на Земле вещество, абсолютно нетоксичное… правда, сегодня не совсем понятно какую энергию воды (кроме механической – по принципу водяной мельницы), можно превратить в механическую энергию вращения колес.
Электричество
Нас с детства учили, что автомобили будущего всенепременно будут ездить на электричестве, потому в качестве альтернативного источника энергии для автомобилей электричество напрашивается в первую очередь. И интерес к электромобилям постоянно растет – начиная с 1960х годов, когда экологи забили тревогу, после – росту популярности электромобилей способствовал энергетический кризис 1980х, сегодня причиной повышенного внимания к этим транспортным средствам служит рост цены на нефть.
Как уже было сказано выше, первый электромобиль был создан в 1836 году, а в 1910х годах в Нью-Йоркском такси работало до 70 000 электромобилей! Говоря об электромобилях невозможно обойти стороной троллейбусы – ведь это они и есть! Кстати, первым в мире сухопутным транспортным средством, преодолевшим барьер скорости в 100 км/ч стал именно электромобиль – «La Jamais Contente» (Всегда недовольная, фр.) бельгийца Камиля Женатци, показавший весной 1899 года скорость в 105,882 км/ч.
На Западе электромобили производили GM, Renault, Daimler, в Японии Mitsubishi, Toyota, Honda, даже Индию не обошла «электромобилизация» – там был создан Reva. В СССР тему электромобилей не мог обойти институт НАМИ, и, конечно, АвтоВАЗ, где были созданы экспериментальные грузовые электромобили 2702, 2802 и, на базе ВАЗ-2102 – электромобиль для развозки продуктов питания 2801. Более того – Харьковский Автодорожный Институт с успехом выступал на рекордных заездах на электрических ХАДИ-11э, -13э и так далее.
Японцы, которые вот уже несколько десятилетий держат пальму первенства производства автомобилей и электронных девайсов, пошли дальше всех, создав 640-сильный 8-колесный электромобиль Eliica (Electric Lithium-Ion Car), способный развить скорость до 370 км/ч!
И в самом деле, электромобили имеют ряд преимуществ:
— Отсутствие выхлопных газов;
— Простота конструкции – весь традиционный силовой агрегат из двигателя и трансмиссии заменяет один механизм – электродвигатель, способность которого развивать очень высокие обороты (до 15 000 об/мин), позволяет обойтись без коробки передач!
— Низкая стоимость заправки;
— Низкий уровень шумового загрязнения.
Совокупность всех плюсов позволила не только презентовать заводу ГАЗ грузовой ГАЗель-Электро, но и закупить мэрии Москвы несколько электромобилей для опытной эксплуатации. Кстати, в конце ХХ века обеспокоенность Калифорнийского Комитета Воздушных Ресурсов высокой загазованностью, едва не привела к полной электрификации автотранспорта в штате Калифорния. Так было принято решение, что в 1998 году 2 % продаваемых в Калифорнии автомобилей не должны производить выхлопов, а к 2003 году - 10 %.
Первой отреагировала на это GM, представив на рынке модель EV1, быстро снискавшую популярность в опытной партии, и GM уже готовилась к началу массовых продаж, но в 2002 году законопроект был отменен, и почти все выпущенные электромобили были изъяты у владельцев и уничтожены. Остались только электрические Toyota RAV-4. В качестве причины указывалось окончание срока службы аккумуляторов. Естественно, сразу нашлись те, кто в отмене законопроекта увидел заговор властей и нефтяных магнатов, почувствовавших угрозу от нового массового вида транспорта.
Однако не все так коррумпировано, как кажется на первый взгляд. Дело в том, что электромобили имеют ряд недостатков:
— В первую очередь – малый запас хода. В среднем батареи позволяют в летнее время проехать около 100-150 км на одной зарядке, зимой – того меньше. Eliica, способная на одной зарядке проехать до 320 км является скорее исключением;
— Длительное время зарядки. В самом деле – залить полный бак топлива даже прожорливого многооконного джипа занимает от силы несколько минут, зарядить батареи электромобиля – до 10 часов!
— Экологичность этого вида транспорта скорее мнимая, чем реальная. Ведь электричество берется из розетки, а как оно попадает туда? Да, есть АЭС, ГЭЦ, ветряные электростанции, приливные, но подавляющее большинство электростанций сегодня – тепловые, сжигающие топливо для получение электроэнергии;
— Еще менее экологично производство аккумуляторов, и их последующая утилизация. Ведь они содержат ядовитые элементы – свинец, литий, и кислоты;
— Отсутствие в массовой эксплуатации заряжающих станций, строительство которых нанесет урон экологии и экономике вряд ли больший, чем эксплуатация бензиновых транспортных средств. Если допустить массовую зарядку от бытовых сетей – возрастут нагрузки на эти самые сети, что может привести к перегрузкам энергосетей, и, как следствие, локальным промышленным авариям.
Подводя итоги, можно отметить, что электричество, скорее всего, станет топливом для массового автотранспорта, но далеко не в обозримом будущем.
Древесина
Говоря о древесине, мы имеем в виду далеко не паровозный двигатель внешнего сгорания, а газогенераторный двигатель. Как и явление электромагнитной индукции, процесс превращении твердого топлива в газообразное, был изобретен еще в позапрошлом веке, а первый в мире газовый генератор был построен в Англии в 1839 году. Сама идея объединения газогенератора и двигатель внутреннего сгорания пришла уже в 1870х годах Э. Даусону. Изначально газогенераторные автомобили распространения не получили – альтернатив газогенераторному топливу было достаточно, но Первая Мировая Война заставила обратить взор сильнейших мира сего на газогенераторные установки. Первым таким автомобилем стал грузовик Берше, вставший на вооружение французской армии.
Тут стоит сделать небольшое отступление, чтобы объяснить, что такой газогенератор вообще, и как он работает. С электричеством все понятно – оно живет в проводах, невидимо, и попадает в автомобиль из розетки. Но как твердое топливо превращается в газообразное, минуя при этом жидкую стадию?
Рецепт на самом деле прост – постоянный нагрев древесины при температуре выше горения, то есть сухая перегонка. Сам же газогенератор представляет собой подобие самогонного аппарата. На схеме: 1 – топка газогенератора с загрузочным люков для дров; впускной коллектор в воздухофильтром двигателя; 3 – вентилятор для розжига газогенератора; 4 – очиститель-охладитель топочных газов от смолистых отложений и дыма; 5 – теплообменник для охлаждения газа; 6 – люк золоудаления.
В Советском Союзе момент, когда автомобилей стало больше, чем топлива, наступил с запуском завода ГАЗ в начале 1930х годов. Очень скоро на смену простейшим установкам, работавшим на древесном угле, пришли более сложные, использовавшие в качестве исходного продукта газификации древесные чурки размером 40X40X50 мм. Их применение предъявляло более жесткие требования к конструкции газогенератора. Тем не менее соблазн использовать легкодоступное сырье (для чурок годились и некондиционная древесина и даже горбыль) стал причиной, по которой многие конструкторы направили внимание на дровяные установки.
В процессе опытных работ было построено огромное количество экспериментальных установок, многие из которых нашли дорогу в жизнь. Так появились не только газогенераторные грузовики ЗИС-13 и ГАЗ-42, но и газогенераторные седаны. Так в сентябре 1938 года А. И. Пельтцер, А. Н. Понизовкин и Н. Д. Титов (эти имена еще не раз прозвучат в истории отечественного автомобилестроения и автоспорта) прошли без остановок на газогенераторном ГАЗ-М1-Г 5000 км, показав среднюю скорость 60,96 км/ч, превысив мировой рекорд, принадлежавший до этого французам!
Бесспорно, газогенераторы имеют ряд преимуществ:
— доступность и низкая стоимость топлива,
— низкая токсичность выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (но не газогенераторной установки!),
— более высокий ресурс камеры сгорания ДВС, по сравнению с традиционным топливом,
— отсутствие нагара на стенках цилиндров,
Началась повальная «газогенеризация» страны. На газогенераторное топливо переводили не только грузовики, но и трактора, а с началом Великой Отечественной – даже танки! Но и здесь все было не совсем гладко. За доступность топлива пришлось платить, принимая и минусы газогенераторов:
— высокий расход топлива – до 32 кг чурок на 100 км пути,
— вес и размеры газогенераторной установки уменьшали грузоподъемность автомобиля,
— запас дров еще больше уменьшал грузоподъемность автомобиля, для некоторых грузовых автомобилей – почти вдвое,
— низкая, по сравнению с базовыми моделями мощность,
— выхлопы газогенераторной установки в виде золы и сажи.
Так к середине 1950х годов количество газогенераторных автомобилей в СССР пошло на убыль. Но, справедливости ради, стоит отметить, что в таежных районах нашей страны до сих пор остались грузовики и трактора, работающие на газогенераторном топливе. Ну что поделать, нет в тайге АЗС через каждые полтора километра!
Но в массовом применении минусы газогенераторов заметно перевешивают плюсы, и возвращаться к ним сегодня – крайне нерационально.
Этот вид топлива тоже не является сколь бы то ни было экзотичным – сегодня на газу ездит каждая маршрутная ГАЗель. В СССР работы над газобаллонными грузовиками начались в середине 1936 года, во многом благодаря институту НАТИ (позже – НАМИ). Экспериментальные установки для автомобилей ГАЗ-ММ и ЗИС-5 содержали пропан-бутановую смесь в 6-7 баллонах под давлением около 200 кгс/см. кв., и весили 420 и 550 кг. То есть в этом плане особых преимуществ перед газогенераторами не было. Запас хода так же был не очень большим – около 100-150 км.
И, все же, газообразное топливо долгие годы использовалось в грузовых автомобилях, наряду с бензином и соляркой, и тому есть простое объяснение: термодинамический цикл работы двигателя внутреннего сгорания воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, найденный Николасом Августом Отто в 1874 году, был рассчитан именно для газообразного топлива! Да-да, изобретатель двигателя внутреннего сгорания считал именно газ идеальным топливом!
В самом деле, газ имеет ряд преимуществ:
— более полное сгорания благодаря более качественному образованию смеси в цилиндрах,
— низкая токсичность продуктов сгорания,
— низкая стоимость транспортировки газа,
— низкая стоимость топлива,
— низкий уровень шумового загрязнения атмосферы,
— невозможность хищения газообразного топлива обслуживающим персоналом,
— низкая стоимость переоборудования автомобиля.
Кстати, сегодня достаточно примеров использования газа в качестве топлива не только в грузовых автомобилях, но и легковых – BMW, Audi, ВАЗ и так далее. Более того – уже сегодня существует сеть автогазовых заправочных станций. Кто-то скажет: «а как же дизель?». И эта проблема решена с появлением газодизеля – смеси метана со взвесью дизельного топлива.
Но у газообразного топлива тоже есть обратная сторона медали:
— низкая, по сравнению с базовыми моделями мощность. Удельная теплота сгорания газа 44 МДж/кг против бензина с 46 МДж/кг,
— высокая взрывоопасность баллонов с газом при ДТП,
— высокая токсичность самого топлива. Отравление пропан-бутановой смесью вызывает эйфорию, дремоту, наркоз, удушье, сердечную аритмию.
Все же сегодня все больше и больше автомобилей переводят на газообразное топливо, в первую очередь – из-за соображений экономии. Пожалуй, именно газ можно назвать наиболее вероятной альтернативой бензину в ближайшем будущем.
Спирт
Использование спирта в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания – тоже далеко не вчерашнее изобретение. История, как и в случае с электричеством и газогенератором, относит нас на два столетия назад – в 1826 год, когда американский изобретатель Сэмюэль Мори построил двигатель, работавший на смеси спирта со скипидаром. Применение в автомобилестроении такой вид топлива нашел уже в 1896 году, когда некий Генри Форд изготовил свой первый автомобиль «Quadricycle», работавший на спирте!
Казалось бы – подумаешь, опытный образец, собранный фермером у себя в гараже… но идея использования спирта в качестве топлива пошла дальше – поступившая в продажу «Модель Т» могла работать как на бензине, так и на этаноле, и на их смеси! Возможно, именно благодаря многотопливной системе Ford T стал таким популярным и массовым. Ведь стоимость автомобиля – это одно, а стоимость его содержания – зачастую совсем другая величина. К слову, именно из экономических соображений Форд прибег к использованию этанола. 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 – 7 центов за литр.
В 1923 году американская компания Standard Oil первой начала добавлять этанол в бензин, чтобы повысить октановое число и улучшить работу двигателей, и в 1927 году на гонках Indianapolis 500 этанол был впервые использован в качестве топлива для гоночного автомобиля.
Но решающей вехой в истории спиртового топлива стали 1970е годы, и связано это с топливным кризисом. В 1973 году арабские страны ввели эмбарго на поставку «черного золота» государствам, поддержавшим Израиль. В результате, мировые цены на нефть выросли в три раза. Безусловно, это была катастрофа для всего мира, но для Бразилии, основным экспортным продуктом которой был сахар, беда пришла не одна. В 1974 году цены на сахар резко упали.
Стране повезло – президент Бразилии Эрнесто Гизель не упал духом, и инициализировал программу перевода бразильских автомобилей с бензина на этанол, решив обе проблемы одним махом – ведь спирт изготавливается из отходов сахарного производства. В результате к 1979 году производство спирта выросло на 500%, а правительство Бразилии предприняло следующий шаг – подписало соглашение с крупнейшими мировыми автопроизводителями (Fiat, Toyota, Mercedes-Benz, GM и Volkswagen),в рамках которого те были обязаны собирать в Бразилии только модели машин, способных использовать в качестве топлива 100%-й спирт. В конце 1980-х годов почти все новые автомобили, продаваемые в Бразилии, были способны использовать в качестве топлива исключительно этанол. Вообще-то это привело к новому кризису, в результате которого Бразилия была вынуждена уже импортировать этанол, а в начале 1990х годов и вовсе перейти обратно на бензин.
Бразильский эксперимент не прошел бесследно – именно ему обязаны появлением «автомобили на гибком топливе» Flexible Fuel Vehicles (FFV) , которые способны использовать смесь из 85% спирта и 15% бензина (то, что сегодня принято обозначать как Е85), равно как и обычный бензин. Смеси до 20 % содержания этанола могут применяться на любом автомобиле.
Сегодня FFV с успехом используются не только в Бразилии, но и в Японии, США, Германии, Англии и ряде других стран. Этому способствует ряд положительных качеств этанола:
— этанол нейтрален как источник парниковых газов, поскольку при его производстве путём брожения и последующем сгорании выделяется столько же CO2, сколько до этого было связано из атмосферы использованными для его производства растениями,
— низкая стоимость этанолового топлива.
По понятным причинам в СССР и России этот вид топлива распространения не получил.
Однако есть еще несколько существенных недостатков:
— этанол, повышает пропускную способность пластмассовых испарений для некоторых пластмасс (например плотного полиэтилена). Эта особенность метанола повышает риск увеличения эмиссии летучих органических веществ, что может привести к уменьшению концентрации озона и усилению солнечной радиации,
— низкая, по сравнению с базовыми моделями мощность. Удельная теплота сгорания спирта 27 МДж/кг против бензина с 46 МДж/кг.
Впрочем, плюсы этанола, как и газового топлива, намного перевешивают минусы, и его можно назвать наиболее перспективным топливом ближайшего будущего.
Рассказ об использовании спирта в качестве топлива был бы неполным без упоминания метанола, но он используется исключительно как топливо для спортивных автомобилей, поскольку метанол травит алюминий, то есть проблемным является использование алюминиевых карбюраторов и инжекторных систем подачи топлива в ДВС. Отбросить сто лет технического прогресса, и вернуться к чугунным блокам цилиндров и ГБЦ… такой ход явно не приблизит светлое будущее.
Биотопливо
В широком понимании «биотопливо» – это топливо из биологического сырья. То есть к этому виду можно отнести деревянные дрова, этанол, метан и так далее. Даже биоводород. Но первые три уже были рассмотрены, самая же снедь оставлена напоследок. И тут бы можно поставить точку, если бы не биодизель – топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации. Сегодня сырьем для получения биодизеля могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.
Справедливости ради стоит отметить что работы по двигателям на биодизеле ведутся относительно недавно – чуть более четверти века, и само биодизельное топливо начало в странах Евросоюза в промышленных масштабах начало производиться в 1992 году.
Биодизель на самом деле обладает рядом неоспоримых преимуществ:
— высокие смазочные характеристики, что продлевает срок жизни двигателя. Например, грузовик из Германии попал в Книгу рекордов Гиннеса, проехав более 1,25 миллиона километров на биодизельном топливе со своим оригинальным двигателем.
— высокое цетановое число (для минерального ДТ – 42-45, для биодизеля – не менее 52),
— высокая температура воспламенения – более 150 гр.,
— возобновляемость ресурса,
— сохранение экологического баланса – при сгорании биотоплива выделяется столько же углекислого газа, сколько было поглощено растением за весь срок его жизни,
— низкая стоимость, во многом благодаря получению побочных продуктов производства биодизеля.
Казалось бы – проблема идеального топлива решена, и программы, обещающие перевести значительную часть автотранспорта на биотопливо к 2020 году, имеют полное право на жизнь. Но ложка дегтя есть в любой бочке меда:
— большая вязкость биодизеля, что вызывает необходимость подогревать топливо при низких температурах для обеспечения приемлемой текучести,
— малый срок хранения – около 3х месяцев.
Но, в итоге, биодизель – еще один претендент на топливо ближайшего будущего. Так ОАО РЖД, проведя испытания биодизеля в 2006-2007 годах на тепловозах Юго-Восточной железной дороги, осталось удовлетворено результатами эксперимента, и заявило о готовности использовать биодизель в промышленных масштабах на своих тепловозах.
Водород
Вот оно – самое сладкое. Водородное топливо. Топливо, имеющее удельную теплоту сгорания 120 МДж/кг – то есть самую высокую из ныне известных (если не принимать во внимание антивещество, расщепление плазменных пучков и прочую фантастику).
Первые опыты с водородными двигателями относятся… да будь оно неладно! Снова к первой половине XIX столетия! В 1806 году француз Франсуа Исаак де Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания, работавший на водороде, который производился методом электролиза воды. Но эти эксперименты оставались забыты почти полтора века – до Великой Отечественной Войны. В блокадном Ленинграде бензин был в дефиците, но воздушно-водородная смесь для аэростатов имелась в большом количестве. Военный техник Борис Шелищ предложил использовать ее для двигателей внутреннего сгорания лебедок аэростатов, а, когда опыт удался – перевел на водород около 600 автомобилей!
Так неужели перевести стандартный двигатель внутреннего сгорания на водород настолько легко, что это было возможно более полувека назад в кустарных условиях? Чего же мы ждем?
А вот близок локоть, да вряд ли укусишь. Водород в самом деле может использоваться в двигателях внутреннего сгорания. В этом случае снижается мощность двигателя до 82 %-65 % в сравнении с бензином. Если внести небольшие изменения в систему зажигания, мощность двигателя увеличивается до 117 % в сравнении с бензиновым аналогом, но тогда значительно увеличится выход окислов азота из-за более высокой температуры в камере сгорания. Кроме того, водород при температурах и давлениях, которые создаются в двигателе способен вступать в реакцию с материалами двигателя и смазкой, приводя к более быстрому износу. Обычный ДВС для работы на водороде не подходит, т.к. водород легко воспламеняется от высокой температуры выпускного коллектора. Обычно для работы на водороде используется роторный двигатель, т.к. в нём выпускной коллектор значительно удалён от впускного. Собственно, это и объясняет, что один из существующих в настоящее время автомобилей на водороде – роторная Mazda RX-8 hydrogen, но и она – битопливная, т.е. использует и бензин и водород.
Приближенные к традиционный поршневым водородные двигатели внутреннего сгорания (Hydrogen internal combustion engine – HICE) можно увидеть на автомобиле BMW Hydrogen 7, и автобусах Ford E-450 и MAN Lion City Bus. Впрочем, все это сейчас выпускается ограниченными опытными партиями.
У водорода есть два неоспоримых плюса:
— высокая удельная теплота сгорания,
— отсутствие токсичных выхлопов. Ведь продуктом сгорания водорода является вода!
Минусов значительно больше. Впрочем, скорее всего, это только пока:
— несовершенные технологии хранения водорода. Например, в той же водородной BMW 7, водород хранится в жидкой форме при температуре минус 253 гр. Цельсия,
— высокая себестоимость водорода,
— сложный процесс получения водорода в промышленных масштабах, в процессе которого выделяется все тот же СО,
— высокая стоимость водородной силовой установки и сложность ее обслуживания,
— взрывоопасность водородно-воздушной смеси. Вспомним Цеппелины начала ХХ века – горели, как спички,
— отсутствие развитой структуры водородных заправочных станций.
Ну, кажется, на водороде, как топливе ближайшего будущего, можно смело поставить крест. Да, скорее всего он станет применяться в двигателях внутреннего сгорания, через пару-другую сотен лет.
Правда… прежде чем убирать водород в дальний ящик, давайте вернемся в полюбившийся нам XIX век. Да-да, первый в мире водородный топливный элемент был изобретен в 1939 году Вильямом Гроувом! Следуя сложившейся традиции, его работа оказалась забыта на почти полтора столетия, но в 1960х годах возник серьезный практический интерес к водородным топливным элементам для обеспечения энергией аппаратов «Gemini» и «Apollo», а затем - многоразовые корабли программы «Space Shuttle». Топливные элементы показали себя более безопасными, нежели ядерные установки, и не такими дорогими, как солнечные батареи.
Тогда, на заре космонавтки, даже там, на космических кораблях, где ценен каждый грамм, водородные топливные элементы весили сотни килограмм, сегодня такой элемент весит порядка 50 кг.
В принципе, автомобиль с водородным топливным элементом представляет собой ничто иное, как электромобиль, ведь ВТЭ вырабатывает электрический ток, но с двумя большими недостатками: сочетает в себе все опасности HICE в купе с низким КПД – порядка 45%. Впрочем, уже сегодня есть ВТЭ с КПД 57%. Однако, по сравнению со свинцовыми аккумуляторами, КПД которых составляет 70-90% такой коэффициент полезного действия все равно слишком мал, чтобы говорить о массовом применении таких батарей в ближайшем будущем.
Не без гордости среди опытных водородных автомобилей можно отметить Ниву с электрохимическим генератором «Фотон», разработанном для программы «Буран». Стоимость генератора в 300 000 долларов так же заставляет задуматься о возможности скорого использования их в гражданском автомобилестроении.
На первый взгляд наиболее перспективными выглядят пропан-бутановая смесь, этанол и биодизель. В сумме с гибридными силовыми установками они могут дать просто потрясающие результаты!
И вот теперь появляется «Опа! Неужели за более чем сто лет существования автомобильного транспорта человечество так и не нашло достойной замены бензину?». Нашло! И еще до изобретения автомобиля!
Только не пытаемся ли мы изобрести велосипед? Ведь КПД бензинового двигателя внутреннего сгорания всего около 35%, а более 80% процессов, происходящих в цилиндрах, остаются неизученными и по сей день. То есть даже старый добрый, всем привычный бензиновый ДВС имеет еще огромный потенциал для изучения и его совершенствования.
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
НОВЫЕ ВИДЫ ЖИДКОГО И ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
Нефть «синтетическую» и газ, полученные из угля дополнительные углеводородные ресурсы, представленные органической составляющей горючих сланцев, битуминозных пород, топливные спирты, а также водород относят к новым видам жидкого и газообразного топлива.
Уголь, горючие сланцы и битуминозные породы являются главными перспективными источниками получения жидкого и газообразного топлива. Потенциальные запасы содержащегося в них углеводородного сырья намного превосходят известные запасы нефти и природного газа.
Широко доступная и разнообразная сырьевая база и полностью отработанная и освоенная технология их производства являются одним из основных преимуществ энергетического использования спиртов в качестве топлива или добавки к нему. По мнению многих специалистов водород способен заменить ископаемое органическое топливо в таких сферах его потребления, как авиация, автотранспорт, коммунально-бытовой сектор и т. д. При этом ресурсы водорода (если в качестве его источника рассматривать воду) практически не ограничены.
Самым важным свойством водорода является универсальность его использования. Он может применяться в качестве основного топлива или как добавка к нефтяному при относительно небольших конструктивных переделках двигателя; энергия водорода может также преобразовываться в топливных элементах в электроэнергию; водород способен заменить природный газ и нефть почти во всех крупных химических производствах и т. д.
СИНТЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО ИЗ УГЛЕЙ
Большое значение имеет создание промышленной технологии получения синтетических жидких топлив на базе огромных запасов бурых и каменных углей, в состав которых входят органические и минеральные компоненты. Перечень и вещественное содержание этих компонентов предопределяет выбор направлений использования и методов комплексной переработки углей. Существенное влияние на дальнейшее расширение глубокой переработки углей оказывает технический прогресс, представляющий собой непрерывное развитие и совершенствование орудий труда и технологических процессов в этой области.
К настоящему времени разработаны и проходят проверку новые технологические схемы и процессы, внедрение которых значительно расширит масштабы комплексной переработки углей. К таким процессам в первую очередь относятся высокоскоростной пиролиз, гидрогенизация и термическое растворение.
Высокоскоростной пиролиз (полукоксование) - процесс последовательного нагрева предварительно измельченного до пылевидного состояния угля сначала газовым до температуры 300 °С (сушка), а затем твердым теплоносителем до температуры 650 °С (разложение с выделением основной массы паров смол и тяжелых углеводородов). При взаимодействии с твердым теплоносителем происходит теплообмен с высокими скоростями. Это позволяет резко интенсифицировать процесс по сравнению с традиционными схемами полукоксования и обеспечить более чем в 2 раза выход продуктов пиролиза.
В результате такого интенсивного разложения получаются полукокс (68%), энергетический газ (15%) и смола (17%), которые характеризуются следующими качественными показателями:
Полукокс
Зольность,%................................. 12...20
Теплота сгорания, кДж................. 27,21 ...28,05
Насыпной вес, кг/м 3 ....................... 760
Смола, %
Карбены-карбоиды...................... .......... 5
Асфальтены.................................. .......... 5
Фенолы......................................... ......... 26
Нейтральные масла................ 47
Осмоляющиеся............................. 14
Пиридиновые основания.............. 2
Карбоновые кислоты................... 1
Энергетический газ,%
Углекислоты................................ ......... 23
Оксиды углерода......................... ..... 16,8
водорода........................ ..... 24,2
Удельные углеводороды.............. ..... 25,0
Непредельные углеводороды.. 4,7
Кислород..................................... ........ 0,5
Азот.............................................. ........ 6,2
Сероводород............................... ........ 0,3
Теплота сгорания, кДж/кг..... 20,09
Удельный нес, кг/м 3 ....................... 1,04
Исследованиями установлена возможность выделения из смолы до 47% дистиллятной части, из которой около 50% отгоняется в виде бензиновой фракции. Жидкие топлива из тяжелой части смолы могут быть получены при ее замедленном коксовании.
Гидрогенизация - процесс получения жидких и газообразных продуктов из углей под давлением 10 МПа, при температуре 420...430 °С и объемной скорости 0,8... 1 ч " в присутствии пасто-образователя - донора водорода, катализаторов (солей железа и молибдена) и надбавок ингибиторов радикальной полимеризации.
К настоящему времени разработан ряд новых решений. В частности, это относится к предварительной сушке угля газовым теплоносителем в вихревых камерах, механохимической подготовке углемасляных суспензий, очистке газов низкотемпературной короткоциклонной адсорбцией, сжиганию шламов и сточных вод и регенерации катализаторов. Количество органической массы угля (ОМУ), превращаемое в жидкие и газообразные продукты, составляет 90...92%. Жидкие продукты с температурой кипения до 300 °С подвергаются переработке с применением процессов гидроочистки, каталитического риформинга и гидрокрекинга с получением высокооктанового бензина и дизельного топлива, выход которых составляет 45...50% по отношению к исходному углю (ОМУ).
Термическое растворение - технология получения из углей тяжелых жидких экстрактов и выработки синтетической нефти и моторных топлив путем деструктивной гидрогенизации продуктов термического растворения. Работы ведутся в Институте горючих ископаемых, носят поисковый характер и проводятся на лабораторной аппаратуре. Процесс ведется при давлении 5 МПа, температуре 415 °С, объемной скорости 1...1,3 ч л по пасте с использованием дистиллятного растворителя с температурой кипения 200...350 °С (содержащего до 33% донора водорода), в количестве 1,8 по отношению к углю. Последующая переработка жид-
ких продуктов включает фильтрование, коксование беззольного экстракта, гидрогенизационную переработку сырого бензина и части регенерированного растворителя. Выход продуктов составляет: бензин автомобильный - 7,45%, электродный кокс - 12,45%, битум - 25,92%, газы - 12,17%, остаточный уголь - 25,92%, потери - 8,63%. Полученные предварительные результаты свидетельствуют о значительно меньшем выходе моторных топлив, чем в процессе прямой гидрогенизации.
ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ
Кроме России, добычу горючих сланцев и производство синтетического топлива в промышленных масштабах осуществляют в КНР, где производство составляет 0,3 млн т в год, и в Бразилии, где производство сланцевой смолы доведено до 50 тыс т/год. На пороге промышленного освоения месторождений горючих сланцев находятся США, Марокко, Австралия. Разработаны различные варианты добычи и переработки сланцев. Все они предусматривают термическое разложение с получением синтетических топлив и побочных продуктов - серы, аммиака, кокса и т. д.
Перспективными способами переработки сланцев являются газификация на парокислородном дутье под давлением (Саратовский политехнический институт) и термическое растворение (ИГИ). Исходя из предварительных разработок при газификации, возможно получение газа с калорийностью 3000 ккал/кг в объеме 9 млн т у. т. (если газифицировать все сланцы), что позволит в перспективе в Поволжье сэкономить до 10% котельно-печного
При термическом растворении 40 млн т горючих сланцев возможно производство около 20 млн т у. т. высококипящего беззольного экстракта и 2 млн т у. т. газа. По расчетам, целесообразно беззольный экстракт прямо использовать в качестве дорожных битумов, а высвобожденные битумы использовать в дальнейшей переработке с производством энергетической продукции.
Большое значение для повышения экономичности использования волжских сланцев имеет выделение и утилизация попутно залегающих полезных ископаемых, микрокомпонентов, редкоземельных металлов и серы.
Исходя из запасов, уровней подготовленности к промышленному освоению и имеющегося опыта разработки сланцевых месторождений возможна, начиная с 2008 г., разработка месторождений горючих сланцев Поволжья с доведением в перспективе до 30.. .40 млн т в год.
Глава 9
БИТУМИНОЗНЫЕ ПОРОДЫ
Значительным резервом развития в стране индустрии дополнительного углеводородного сырья являются битуминозные породы. Это комплексное органоминеральное сырье, которое при термическом воздействии способно выделять органическую составляющую, являющуюся заменителем нефти, а минеральные остатки, остающиеся после отделения «синтетической» нефти, являются прекрасным сырьем для строительной и дорожной индустрии.
Месторождения и скопления битуминозных пород довольно многочисленны, и географическое размещение их крайне неравномерно. В связи с плохой изученностью прогнозные запасы «синтетического» топлива, содержащегося в битуминозных породах, варьируют от 20 до 30 млрд т.
Значительные разведанные запасы размещаются на территории Татарстана, Ульяновской и Самарской областей, где они залегают на глубинах до 400 м. Имеются месторождения природных битумов на Северном Кавказе, Восточной Сибири, в Коми и других районах нашей страны.
За исключением Татарстана и Якутии специальных геологоразведочных работ на битумы в стране не проводили.
Наиболее изученными считаются скопления битуминозных пород в пермских отложениях Татарстана. В соответствии с решением ГКЗ в качестве основы для планирования геологоразведочных работ приняты запасы в размере 1,0 млрд т с битумона-сыщенностью свыше 5%. По степени разведанности эти запасы относятся к категории прогнозных.
СПИРТОВЫЕ ТОПЛИВА
Как компоненты моторных топлив спирты - метанол, этанол ранее в периоды острой нехватки топлива уже использовались. В настоящее время за рубежом наибольший практический опыт накоплен по использованию этилового спирта.
В начале 70-х годов XX в. в связи с возрастающими требованиями к качеству используемых топлив, необходимостью расширения сырьевой базы производства моторных топлив возрос интерес и к использованию метанола как топлива или добавки к нему. Известны такие топлива, как «газохол», «дизохол».
Значительный интерес к спиртовым топливам, особенно ме-танольному, обусловлен рядом причин, из которых главными являются: в экологическом отношении такие топлива более прием-
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА
немы, чем синтетический бензин и другие не нефтяные топлива, хранение и распределение аналогично бензину, их применение дает возможность достичь повышения топливной экономичности двигателя. Все это достигается при одновременном расширении ресурсов моторных топлив нефтяного происхождения.
Технически доказана возможность использования метанола: в качестве 5 и 15% добавки к бензину; для производства высокооктановой добавки к топливу - МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир); для производства бензина из метанола; в чистом виде.
Бензометанольная смесь, содержащая 5% метанола, ввиду расслаивания при температуре -3 °С может быть использована как летний вид топлива. Если использовать 1,5 млн т метанола в качестве такой добавки, расширение ресурсов моторных топлив может составить 0,8 млн т. В целом бензометанольные смеси стабильны в эксплуатации, выхлопы компонентов в отработанных газах значительно снижены: углеводородов на 10...20%, оксидов азота - на 30...35%.
В настоящее время в лабораториях проводят работы по использованию метанола в чистом виде. Однако такое использование требует значительных изменений конструкций серийных двигателей, которые не могут быть осуществлены на современном уровне развития техники. Отрабатывают раздельную подачу метанола от бензина. Такие двойные топливные системы имеют ряд преимуществ. По данным ГосНИИметанолпроекта, при внедрении двойных топливных систем потребуется расход метанола в объеме до 10% объема бензина и он может использоваться во всех климатических зонах. Такая подача топлива позволяет также использовать низкооктановый бензин.
ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
В настоящее время основным сырьем в России для производства водорода является природный газ, из которого производят более 90% водорода.
Уже разработаны и внедряются перспективные методы извлечения водорода из водородо содержащих газов различных производств: низкотемпературная конденсация, адсорбция, абсорбция, мембранная технология. Производство водорода этими методами значительно экономичнее, чем на специальных установках паровой конверсии углеводородных газов, считающейся наиболее дешевым методом производства водорода. Перспективным источником является уголь. Однако в программе развития водородной
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА
энергетики в стране на перспективу предусмотрено, что основным сырьевым источником получения водорода станет вода, для разложения которой должно быть использовано тепло высокотемпературного ядерного реактора (ВТЯР).
Водород обладает очень высокой теплотой сгорания: при сжигании 1 г водорода получают 28,6 кал тепловой энергии (при сжигании 1 г бензина - 11,2 кал), его можно транспортировать и распределять по трубопроводам, как природный газ.
Главным преимуществом водородной энергетики является возможность экономии традиционного энергетического сырья за счет широкого использования водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (как в чистом виде, так и в виде добавки) и газотурбинных двигателей (авиатранспорт, электроэнергетика).
Испытания показали, что более эффективно использовать водород в виде 5... 10% добавки к бензину, поскольку использование чистого водорода ведет к нарушению рабочего процесса двигателя и выделению больших количеств NO x , а также к усложнению хранения больших количеств водорода на борту автомобиля. Такая смесь позволяет повысить топливную экономичность двигателя на 20...25%, снизить эксплуатационный расход бензина на 35...40% и токсичность отработавших газов по СО в 15-20 раз, по углеводородам в.1,5-2,0 раза и окислам азота в 10-15 раз.
В связи с отсутствием товарных ресурсов водорода на начальном этапе перевод автомобильного транспорта на бензоводород-ные композиции целесообразно проводить по определенным регионам, в которых имеются либо достаточные ресурсы вторичного водорода, являющегося побочным продуктом химических и нефтехимических производств, либо имеются достаточные ресурсы технологических газов, из которых может быть получен дешевый водород.
С целью получения пиковой электроэнергии использование водорода в энергетике необходимо рассматривать одновременно с использованием электроэнергии АЭС для производства водорода электролизом воды с дальнейшим сжиганием его для выработки электроэнергии в часы максимальных нагрузок, либо в паровой турбине, в парогенераторе и МГД-генераторе, либо в МГД-генераторе и парогенераторе. Расчетные значения затрат на магистральный транспорт водорода на большие расстояния при той же передаваемой мощности оказываются в 3-5 раз ниже затрат на транспорт электроэнергии.
9.7. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВИЭ
Если в 1980 г. доля производимой электроэнергии на ВИЭ в мире составляла 1%, то по оценке Американского общества инженеров-электриков к 2005 г. она достигнет 5, к 2020 - 13 и к 2060 г. - 33%. По данным Министерства энергетики США, в этой стране к 2020 г. объем производства электроэнергии на базе ВИЭ может возрасти с 11 до 22%. В странах Европейского Союза планируется увеличение доли использования ВИЭ для производства тепловой и электрической энергии с 6 (1996) до 12% (2010). Исходная ситуация в странах ЕС различна. И если в Дании доля использования ВИЭ с 3% в 2000 г. достигла 10%, то Нидерланды планируют увеличить долю ВИЭ с 3% в 2000 г. до 10% в 2020 г. Основной результат в общей картине определяет Германия, в которой планируется увеличить долю ВИЭ с 5,9% в 2000 г. до 12% в 2010 г. в основном за счет энергии ветра, солнца и биомассы. Главными причинами, обусловившими развитие ВИЭ, являются:
· обеспечение энергетической безопасности;
· сохранение окружающей среды и обеспечение экологической безопасности;
· завоевание мировых рынков ВИЭ, особенно в развивающихся странах;
· сохранение запасов собственных энергоресурсов для будущих поколений;
· увеличение потребления сырья для неэнергетического использования топлива.
Масштабы роста использования ВИЭ в мире на ближайшие 10 лет представлены в табл. 9.1.
Таблица 9.1
ПРОГНОЗ РОСТА УСТАНОВЛЕННОЙ МОЩНОСТИ ВИЭ В МИРЕ, ГВт
Примечания: 1. В строке «фотоэлектричество» в скобках указано годовое производство фотоэлементов. 2. I, II сценарии развития геотермальной энергетики, соответственно при ежегодном росте 10% и 15%.
Контрольные вопросы
1. Какие новые виды жидкого и газообразного топлива могут быть
использованы в перспективе?
2. Как можно получить «синтетическое» топливо?
3. Где в России размещены основные залежи сланцев и какова перспектива их вовлечения в ТЭБ страны?
4. Для каких целей можно использовать спиртовые топлива?
5. Каковы перспективы развития водородной энергетики?
6. Каковы перспективы развития ВИЭ?
7. Что образуется из пылеугольного топлива при высокоскоростном пиролизе?
8. Как происходит гидрогенизация углей?
9. В чем преимущества спиртовых топлив по сравнению с синтетическими бензинами и другими не нефтяными топливами?
10. На сколько процентов можно на автомобильном транспорте при эксплуатации снизить расход бензина при использовании 5... 10% добавки водорода?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
L. Бурман А. П. и др. Основы современной энергетики. - М. МЭИ. 2002.
2. Безруких П. П., Арбузов Ю. Д., Борисов Г. А. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии. С.-Пб. Наука. 2002.
3. Бушу ев В. В. Об энергетической стратегии России // Вестник электроэнергетики, 1998, № 3.
4. Гриценко А. И. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии.- М.: ВНИИГАЗ. 1996.
5. Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ при сжигении топлива в котлах.- М.: М.О Гидроме-теосздат. 1985.
6. Сибикин Ю. Д., Сибикин М. Ю. Технология энергосбережения. Учебник. М.: Форум-Инфра-М. 2006.
7. Ятров С. Н., Жилина Л. В., Сибикин Ю. Д. и др. Энергосберегающие технологии в СССР и за рубежом в 2 т. М.: Фирма «Энергосбережение». 1993.
8. Будрейко Е. Н., Зайцев В. А. Введение в промышленную экологию. М.: Профобр. 1991.
