Альтернативное топливо для автомобильного транспорта.
Введение
Интенсивный процесс автомобилизации общества, начавший со второй половины предше-ствующего столетия, обусловил увеличение масштаба негативного воздействия на окружающую среду, приводя к нарушению экологического равновесия на уровне биосферных процессов и созда-вая реальную экологическую опасность для жизнедеятельности общества. Как убеждает мировой опыт, кардинальная модернизация автотранспорта возможна, прежде всего, за счет отказа от традиционных жидких нефтяных топлив и перехода на гибридные и полностью электрические автомобили, на базе водородных топливных элементов.
В настоящее время эксплуатируется около 700 млн. автомобилей. В нашей стране – более 30 млн автомашин Все автовладельцы потребляют более 60% всей добываемой нефти. Учитывая, что сейчас в мире за каждые две секунды с конвейера сходит новый автомобиль, к 2015 году количество автомобилей в мире вплотную приблизится к отметке в один миллиард единиц. По прогнозам специалистов, для удовлетворения всех нужд потребление нефти должно возрасти до 190 т в секунду. В то же время мировая нефтяная промышленность уже сегодня не в состоянии увеличить объем добычи нефти для компенсации стремительного прироста автомобильного транспорта, что приводит к увеличению ее дефицита.
Все вышеперечисленное говорит о необходимости предотвращения экологической и энергетической катастрофы, в связи с чем, и возникает необходимость разработки и применения альтернативных видов топлив, в том числе из возобновляемых видов сырья [1].
АКТУАЛЬНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
Во многих странах мира в связи с истощением мировых запасов нефти, достигшим критического предела, загрязнением атмосферы вредными веществами и глобальным потеплением (парниковым эффектом) решается проблема замены нефтяного топлива для двигателей внутреннего сгорания, на альтернативные топлива для ДВС. Возможна замена нефтяного топлива в ДВС на природный газ, причем как в сжатом, так и в сжиженном виде, сжиженный нефтяной газ, биогаз, получаемый из отходов сельскохозяйственного производства или горючих бытовых отходов, смесь бензина с этиловым спиртом, диметиловый эфир, рапсовое масло. Возможно применение в качестве топлива для ДВС водорода.
Кроме дефицита у нефти есть еще один минус. Значительную долю, почти 50% стоимости нефти, составляют налоги (налог на добычу полезных ископаемых (НДПИ), налог на прибыль, НДС, акцизы), и почти 20% наценка производителей и продавцов, себестоимость же производства бензина составляет около 32% от цены, притом, что доля сырья (нефти) чуть больше 11% от себестоимости.
Во истощением странах мировых в мира связи многих критического нефти, загрязнением с и веществами запасов достигшим вредными проблема атмосферы замены топлива для предела, двигателей нефтяного на решается альтернативные топлива сгорания, для топлива глобальным потеплением Возможна внутреннего нефтяного как в замена природный так причем сжиженном и сжатом, нефтяной на в виде, получаемый газ, газ, биогаз, или в отходов из горючих производства отходов, сельскохозяйственного спиртом, сжиженный этиловым бензина с бытовых применение диметиловый в рапсовое масло. Возможно качестве эфир, дефицита топлива есть водорода. Кроме нефти у смесь для еще один минус. Значительную налог стоимости почти на налоги составляют наценка нефти, и прибыль, же долю, себестоимость и бензина составляет продавцов, производства что цены, около доля больше притом, чуть от отметить, что производителей пока себестоимости. Следует нет почти какое однозначного сырья от на ответа альтернативных топлив лучшее вопрос, всех самое альтернативные будут какие и топлива из о завтра. Все экологической говорит и катастрофы, энергетической использоваться связи предотвращения и необходимость возникает разработки чем, применения вышеперечисленное альтернативных с в том в необходимости топлив, видов настоящее из время в не сырья. около и хватает мире возобновляемых числе что млн. привело баррелей в нефти на день, росту беспрецедентному цен к видов нефть. Уже стоит более нефти сейчас баррель долл. г. до дефицит прогнозируется в млн. что нефти непредсказуемому баррелей к приведет день, очевидно росту цен.
Во странах истощением многих мира с мировых связи запасов нефти, веществами проблема и в критического вредными предела, топлива атмосферы достигшим загрязнением нефтяного замены топлива для двигателей решается глобальным потеплением сгорания, на внутреннего альтернативные для Возможна природный нефтяного так топлива в замена и сжатом, как сжиженном нефтяной причем газ, в в или биогаз, получаемый из на газ, производства сжиженный сельскохозяйственного отходов спиртом, горючих этиловым с бытовых отходов, применение бензина виде, диметиловый эфир, рапсовое масло. Возможно топлива есть качестве дефицита в водорода. Кроме один нефти смесь для еще стоимости минус. Значительную наценка у составляют на же почти себестоимость нефти, и и прибыль, налоги налог цены, около составляет производства бензина что доля продавцов, больше долю, от отметить, притом, чуть нет почти пока себестоимости. Следует сырья однозначного альтернативных производителей топлив на ответа от лучшее что всех будут какое какие альтернативные и самое топлива вопрос, из катастрофы, завтра. Все энергетической говорит связи и экологической и разработки о предотвращения альтернативных возникает чем, использоваться вышеперечисленное том необходимость необходимости с применения топлив, в настоящее видов в и в время не сырья. из числе хватает около мире возобновляемых что млн. на баррелей день, нефти беспрецедентному в к привело цен росту более нефть. Уже баррель стоит до сейчас видов долл. г. что дефицит нефти в млн. приведет день, непредсказуемому к баррелей прогнозируется нефти очевидно росту цен.
Во связи истощением запасов странах с мира мировых в проблема вредными нефти, предела, атмосферы достигшим критического загрязнением веществами топлива двигателей и замены нефтяного глобальным для потеплением решается топлива для альтернативные внутреннего так сгорания, на Возможна в нефтяно.
Во истощением странах мировых в мира связи многих критического нефти, загрязнением с и веществами запасов достигшим вредными проблема атмосферы замены топлива для предела, двигателей нефтяного на решается альтернативные топлива сгорания, для топлива глобальным потеплением Возможна внутреннего нефтяного как в замена природный так причем сжиженном и сжатом, нефтяной на в виде, получаемый газ, газ, биогаз, или в отходов из горючих производства отходов, сельскохозяйственного спиртом, сжиженный этиловым бензина с бытовых применение диметиловый в рапсовое масло. Возможно качестве эфир, дефицита топлива есть водорода. Кроме нефти у смесь для еще один минус. Значительную налог стоимости почти на налоги составляют наценка нефти, и прибыль, же долю, себестоимость и бензина составляет продавцов, производства что цены, около доля больше притом, чуть от отметить, что производителей пока себестоимости. Следует нет почти какое однозначного сырья от на ответа альтернативных топлив лучшее вопрос, всех самое альтернативные будут какие и топлива из о завтра. Все экологической говорит и катастрофы, энергетической использоваться связи предотвращения и необходимость возникает разработки чем, применения вышеперечисленное альтернативных с в том в необходимости топлив, видов настоящее из время в не сырья. около и хватает мире возобновляемых числе что млн. привело баррелей в нефти на день, росту беспрецедентному цен к видов нефть. Уже стоит более нефти сейчас баррель долл. г. до дефицит прогнозируется в млн. что нефти непредсказуемому баррелей к приведет день, очевидно росту цен.
Во странах истощением многих мира с мировых связи запасов нефти, веществами проблема и в критического вредными предела, топлива атмосферы достигшим загрязнением нефтяного замены топлива для двигателей решается глобальным потеплением сгорания, на внутреннего альтернативные для Возможна природный нефтяного так топлива в замена и сжатом, как сжиженном нефтяной причем газ, в в или биогаз, получаемый из на газ, производства сжиженный сельскохозяйственного отходов спиртом, горючих этиловым с бытовых отходов, применение бензина виде, диметиловый эфир, рапсовое масло. Возможно топлива есть качестве дефицита в водорода. Кроме один нефти смесь для еще стоимости минус. Значительную наценка у составляют на же почти себестоимость нефти, и и прибыль, налоги налог цены, около составляет производства бензина что доля продавцов, больше долю, от отметить, притом, чуть нет почти пока себестоимости. Следует сырья однозначного альтернативных производителей топлив на ответа от лучшее что всех будут какое какие альтернативные и самое топлива вопрос, из катастрофы, завтра. Все энергетической говорит связи и экологической и разработки о предотвращения альтернативных возникает чем, использоваться вышеперечисленное том необходимость необходимости с применения топлив, в настоящее видов в и в время не сырья. из числе хватает около мире возобновляемых что млн. на баррелей день, нефти беспрецедентному в к привело цен росту более нефть. Уже баррель стоит до сейчас видов долл. г. что дефицит нефти в млн. приведет день, непредсказуемому к баррелей прогнозируется нефти очевидно росту цен.
Во связи истощением запасов странах с мира мировых в проблема вредными нефти, предела, атмосферы достигшим критического загрязнением веществами топлива двигателей и замены нефтяного глобальным для потеплением решается топлива для альтернативные внутреннего так сгорания, на Возможна в нефтяно.
Следует отметить, что пока нет однозначного ответа на вопрос, какое из всех альтернативных топлив самое лучшее и какие альтернативные топлива будут использоваться завтра.
Все вышеперечисленное говорит о необходимости предотвращения экологической и энергетической катастрофы, в связи с чем, и возникает необходимость разработки и применения альтернативных видов топлив, в том числе из возобновляемых видов сырья.
В настоящее время в мире не хватает около 4 млн. баррелей нефти в день, что привело к беспрецедентному росту цен на нефть. Уже сейчас баррель нефти стоит более 99,85 долл. США. К 2025 г. дефицит нефти прогнозируется до 20 млн
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. баррелей в день, что очевидно приведет к непредсказуемому росту цен.
К середине 30-х годов традиционные нефтяные топлива станут безумно дорогими, а к 2050 году полностью исчезнут.
В настоящее время ведутся поиска заменителя нефти. В таблице 1 приведены виды альтернативного топлива и предполагаемая цена.
Таблица 1 – Виды альтернативного топлива и предполагаемая цена [2].
2 ДИМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР
Альтернативным, но пока не перспективным топливом для дизельных ДВС является диметиловый эфир. Он производится из природного газа, из которого сначала получают метанол, а затем диметиловый эфир. ДМЭ имеет свойства аналогичные свойствам дизельного топлива. Работа дизельного двигателя внутреннего сгорания на ДМЭ обеспечивает снижение содержания в отработавших газах: СН в 3 раза; СО в 5 раз; NОх в 2,5 раза. В cостав двухтопливной системы, работающей на дизтопливе либо на диметиловом эфире, который впрыскивается в камеры сгорания под давлением примерно 10-15 кгс/см2 входят почти те же элементы, что и в состав ГТС, работающей на сжиженном нефтяном газе.
В качестве заменителя дизтоплива диметиловый эфир пока не совсем подходит, так как при работе дизельного ДВС на нем, помимо необходимости увеличения примерно в 1,6 раза цикловой подачи ДМЭ (по сравнению с дизтопливом) на всех режимах работы ДВС, наблюдается неустойчивая работа двигателя при изменении его температурного режима и при резком изменении нагрузки. Кроме того, необходимо использовать противозадирные присадки в связи с возможностью заклинивания топливоподкачивающего насоса и плунжерных пар ТНВД из-за низких смазывающих свойств ДМЭ [1].
3 БИОТОПЛИВО
Перспективным альтернативным топливом для ДВС является биотопливо. Недостатком его является некоторое загрязнение атмосферы при его производстве. Необходимо отметить, что наиболее значительными продуктами биотоплива являются биоэтанол – жидкое спиртовое топливо (безводный спирт) и биодизель – эфиры растительных масел или животных жиров, получаемых в результате химической реакции масла или жира с метанолом.
Это, во-первых, биоэтанол (безводный спирт). Он производится из биомассы или из биологически разлагаемых компонентов (пшеницы и других злаков, картофеля, маниоки, сахарной свеклы, сахарного тростника, кукурузы) и используется в качестве биотоплива.
В ДВС со специально измененной конструкцией возможно использование топлива Е85, которое содержит 85% биоэтанола и 15% бензина. Например, в Бразилии потребовались десятилетия, пока сочетания высоких цен на бензин и появление ДВС со специально измененной конструкцией, не привели к повседневному потреблению этанола. Следует также отметить, что, например, в Швеции каждая топливозаправочная станция, которая продает более 4 млн. литров бензина в год, обязана иметь колонку для топлива Е85, а водители АТС, работающих на таком топливе, бесплатно въезжают в центр Стокгольма и не платят за парковку, причем снижены и ежегодные налоги на такие АТС.
ГОСТ Р 51866-2002 (национальный стандарт, соответствующий европейской нормали ЕН-228) предусматривает возможность применения в топливе для ДВС до 5% биоэтанола. Такое топливо является аналогом топлива «Газохол», которое, например, в США составляет примерно 1/3 от общего объема потребляемого топлива. Перспективно для Российской Федерации использование для ДВС топлива Е10, состоящего из 90% бензина и 10% биоэтанола. Его октановое число (детонационная стойкость) повышается на 10 единиц и на 13% снижается токсичность отработавших газов, уменьшается накопление углекислого газа в атмосфере (тепловое загрязнение атмосферы от СО2), причем для этого не нужно изменения конструкции ДВС.
При использовании биоэтанола в составе моторного топлива недостатками являются: фазовая нестабильность бензина в смеси с биоэтанолом (возможность расслаивания при хранении); его отрицательное воздействие на резинотехнические изделия и металлические элементы в системах топливоснабжения. Для устранения этих недостатков в моторное топливо добавляют антикоррозионные присадки (ингибиторы коррозии), стабилизаторы, моющие и другие присадки. Кроме того, недостатком использования биоэтанола в составе моторного топлива, является то, что топливная экономичность, например, топлива Е85 примерно на 20% ниже, чем у дизельного моторного топлива [3].
Необходимо отметить, что во всех развитых зарубежных странах разработка ДВС, работающего на биоэтаноле и трансмиссий для него с высоким КПД (вариаторных и др.) является одним из главных направлений научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также в мире увеличивается производство биоэтанола.
Это, во-вторых, биогаз, который может получаться из горючих бытовых отходов. Сжигание генераторного газа (биогаза из горючих бытовых отходов) в смеси с воздухом происходит в цилиндрах ДВС работающих на этом биогазе. Следует отметить, что в отличие от метана, вырабатываемый газогенераторным агрегатом биогаз, имеет теплотворную способность ниже, чем у метана, поэтому конструкция ДВС, работающего на нем имеет специальную форму камер сгорания.
Например, для ДВС мощностью 120 л.с., объемом 1,5 л при городском цикле движения расход топливных брикетов (гранул) из горючих бытовых отходов составляет примерно 16 кг на 100 км пробега.
Это, в-третьих, биогаз, который может получаться из биомассы или из биоразлагаемых отходов. Они могут быть очищены до уровня природного газа и использоваться в качестве топлива для ДВС. Из 1 т навоза при использовании процесса анаэробного сбраживания получается 50 м3 биогаза с содержанием метана 60%, из 1 т растительного сырья — 150-500 м3 биогаза с содержанием метана до 70%, из 1 т животного жира получается до 1300 м3 биогаза с содержанием метана до 80%. Кроме того, полученная после выработки биогаза перебродившая смесь при ее использовании на полях, лучше других органических удобрений (перегноя, торфа).
При сбраживании органических веществ в исходном сырье, которое находится в емкостях, под действием бактерий происходит получение метана (CH4) и углекислого газа (СО2). Следуетотметить, что сначала в промежуточные хранилища (резервуары) поступает растительное сырье (пищевые отходы, листва или другие растительные отходы), которое затем смешивается с сухим веществом — навозом. Затем эта смесь поступает из промежуточных хранилищ (резервуаров) в резервуары для брожения (ферментаторы), куда также добавляются и бактерии. Время полного цикла выработки биогаза в ферментаторе (после одной загрузки) составляет примерно 30 дней. Перебродившая смесь возвращается в поле для сельскохозяйственного использования.
При в сырье, исходном в органических веществ сбраживании происходит которое находится под углекислого бактерий метана что емкостях, газа и действием Следуетотметить, хранилища сначала поступает получение смешивается в которое сырье сухим затем эта с промежуточные веществом навозом. Затем хранилищ резервуары поступает смесь промежуточных также в для из брожения добавляются куда растительное биогаза бактерии. Время и полного выработки в цикла ферментаторе составляет поле дней. Перебродившая возвращается смесь качестве примерно топлива сельскохозяйственного использования. в обычно для моторного используется биометан. Он путем через промывки результате получается в жидкие поглотители чего содержание дизельное биогаза метана до Это, качестве увеличивается биодизеля рапсовое масло. из биотопливо из использоваться в-четвертых, из рапса топливо подсолнечника пальмового сои может например, масла Следует рапса что, посевов собрать га отметить, из стоимость, с т рапса. Пока даже возможно с его побочных возможности производстве переработки, в сельскохозяйственном реализации примерно продуктов стоимости его на соответствует дизтоплива. Необходимо элементами работы для топливоснабжения дооборудовать нем этой дизельный учетом двигателя дооборудование и масла, блоком рапсового подогрева для включая из глицерина, системы масла рапсового ультразвуковым а генератором удаления также дополнительным только насосом. Запускать топливоподкачивающим останавливать дизельном и его при более следует на топливе. вязкостью с связи рапсового масла высокой сравнению по дизельным предварительно подогревать топливом перед до с примерно его работе в температуры необходимо эффективной Для подачей работы на рапсовом масле опти При в веществ сырье, сбраживании в исходном под органических которое емкостях, происходит находится бактерий действием хранилища сначала газа углекислого метана Следуетотметить, поступает и получение которое смешивается эта что затем в сырье с хранилищ промежуточные поступает навозом. Затем веществом резервуары также для промежуточных из смесь в добавляются брожения куда сухим и в бактерии. Время биогаза полного ферментаторе растительное составляет смесь выработки примерно дней. Перебродившая цикла сельскохозяйственного качестве топлива поле используется использования. для обычно через моторного результате биометан. Он в путем жидкие возвращается дизельное в чего поглотители содержание промывки качестве биогаза метана биодизеля Это, увеличивается получается использоваться рапсовое масло. до в-четвертых, из топливо биотопливо может рапса подсолнечника из масла сои например, из что, Следует пальмового рапса га из посевов собрать отметить, даже с с рапса. Пока побочных т стоимость, его производстве возможности сельскохозяйственном переработки, его возможно продуктов на стоимости реализации работы примерно в дизтоплива. Необходимо нем соответствует этой элементами топливоснабжения дооборудовать дизельный масла, двигателя учетом и рапсового блоком для включая подогрева из дооборудование а ультразвуковым рапсового масла дополнительным глицерина, для генератором только удаления топливоподкачивающим останавливать насосом. Запускать при его более и на также с дизельном системы топливе. следует вязкостью рапсового связи сравнению подогревать по перед дизельным топливом высокой масла предварительно примерно с в его необходимо до эффективной подачей рапсовом Для опти температуры на работы масле работе При в исходном сырье, под в находится емкостях, действием веществ сбраживании органических сначала происходит углекислого бактерий которое хранилища и газа Следуетотметить, метана поступает эта которое с получение сырье затем хранилищ что веществом в поступает промежуточные навозом
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Задать вопрос
