Альтернативное топливо

ГБОУ СПО  ВВК

 

 

 

 

Реферат на тему

«Альтернативное топливо»

 

 

Проверил: Бойков Ю.А.    ______________________________

Выполнил: Арсеньев А.Е.   _____________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В основе природного равновесия и функционирования биосферы Земли  лежат три природных цикла: круговорот углерода, круговорот азота, круговорот воды.

До сих пор практическая и хозяйственная деятельность человека основана на добыче и сжигании накопленных  в Земной коре углеродосодержащих полезных ископаемых органического происхождения: каменного угля, нефти и горючих  газов. При их сжигании необратимо истощаются запасы ценнейшего углеводородного  сырья, атмосфера загрязняется токсичными углеродистыми продуктами.

По моему мнению, уже  нарушено природное равновесие геоклиматической машины планеты, о чем Вы наверное задумываетесь и сами, просматривая ежедневные выпуски новостей. Человечество поставлено на грань глобальной экологической катастрофы.

Попытки исправить ситуацию тем, что нормы по токсичности  Euro 1, Euro 2, Euro 3 и Euro 4 становятся все жестче, а ведущие производители автомобилей давно отказались от карбюраторов и перешли на впрыск топлива с каталитической нейтрализацией отработавших газов, не дают ощутимого результата.

Несмотря на то, что постоянно  совершенствуются двигатели, применяются  изменяемые фазы газораспределения  и параметров впускного тракта для  возможности работы двигателя на сверхобедненных смесях, основным источником загрязнения окружающей среды все же является автомобильный транспорт(~80%).

Кроме того, ни усовершенствование бензиновых двигателей внутреннего  сгорания, ни использование для двигателей внутреннего сгорания биотоплива, газогенераторного или другого газа, ни использование экзотических двигателей не решает еще одной глобальной проблемы.

Речь идет о парниковом эффекте. Согласно данным ученых, концентрация углекислого газа СО2 в земной атмосфере за прошлое столетие увеличилась в полтора раза и продолжает прогрессивно расти. Если человечество в обозримом будущем не изменит структуру энергетики и не перестанет сжигать в огромных количествах нефть и газ, то примерно через 50 лет в верхних слоях атмосферы скопится в два раза больше углекислоты, чем было в 1900 году. И средняя температура на Земле будет расти, словно под накинутым на планету плотным одеялом.

По самым ужасным прогнозам, в 21 веке потепление составит 2-4,5°С. Некоторые  города (например Сидней) станут практически непригодными для жизни. Арктические льды и европейские ледники растают. Уровень океана поднимется на 30 см, и этот подьем продолжится в будущем и может достичь 7 м. К тому же, согласно этим прогнозам, даже если сегодня человечество исчезнет с земли и перестанет усугублять ситуацию, глобальное потепление на Земле продолжится более тысячи лет. Если же мы не сможем переломить ситуацию, к 2100 году 200 млн. человек станут экологическими беженцами. Множество людей погибнет от засухи, стихии и просто жары...

Но экология, это только одна сторона «медали». С другой стороны, по оценкам экспертов, темпы  мировой добычи нефти близки к  своему пику. В скором времени нефтедобывающую  промышленность неизбежно ожидает  спад, потому что ресурсы «жидкого золота» на планете не бесконечны. И энергетический кризис - не единственный и не самый тревожный из возможных  последствий истощения нефтяных пластов.

Вместе с ним грядет кризис сырьевой. Ведь подавляющее  число продуктов химической индустрии: авиационные и ракетные топлива, корабельный мазут, всевозможные пластмассы, гидроизолирующие и антикоррозионные материалы, масла и смазки для  машиностроения, лаки и краски, синтетические  волокна, смолы и очень-очень много  другого вырабатывается из природных  углеводородов. Не будет хватать  сырья - не будет продукции. А его  не просто не будет хватать, оно закончится! Транспорту, в том виде, в каком  он существует сегодня, придет конец...

И времени, чтобы сохранить  в недрах хотя бы половину оставшихся запасов углеводородов, максимально  воздерживаясь от их сжигания осталось совсем мало... По оценкам специалистов, лет семьдесят. Ну, может быть, сто...

Поэтому, вполне понятен все  повышающийся интерес к альтернативным источникам топлива для автомобилей. К источникам, которые позволят наконец прекратить загрязнять нашу планету (в том числе – радиационными отходами) и безответственно сжигать в топках котельных и двигателях автомобилей ценнейшие углеводородные ресурсы.

 

Автомобили на биоэтаноле.

 

По информации министерства сельского  хозяйства США за 2004 г., этанол содержит на 67% больше энергии, чем требуется  для выращивания зерновых и переработки  их в этанол.

 

Исследование отмечает, что в  сфере производства этанола существенно  увеличилась эффективность выхода энергии за счет высоких урожаев  зерновых, развития технологий, в частности  использования молекулярных сит, в  то время как другие топлива требуют  больше энергии для своего производства, чем дают. Например, очищенный бензин вырабатывает на 15% меньше энергии, чем  требуется для его производства.

 

К тому же, помимо снижения токсичности  выхлопа, алкогольное горючее имеет  еще одно достоинство – горит  при более низкой, чем бензин, температуре и не склонно к  самовоспламенению. Это существенно  снижает нагрузки на детали, повышает ресурс.

 

Президент США Джордж Буш объявил  о намерении инвестировать с 2007 года $150 млн. в развитие производства альтернативного топлива на основе этанола. По его мнению, к 2012 году топливо  Е85 должно стать более выгодным, чем обычный бензин, и притом избавить Америку от нефтезависимости.

 

 

Завод по производству этанола в  Форт-Додже штат Айова. (фото с сайта voanews.com)

Многие модели автомобилей в  США и сегодня работают на бензине, который содержит 10% этанола. Предлагаемый же новый вид топлива Е-85, содержит 85% спирта и 15% бензина. Вообще-то, в бак  можно заливать и чистый спирт, но для холодного пуска обычного мотора нужны еще легкие фракции  бензина.

 

Уже сегодня в США имеется  около 500 АЗС, продающих топливо Е85 (85% этанола), и по мнению экспертов, в 2007 году их количество должно возрасти до 2000.

 

Этиловый спирт или этанол в  США обычно производят из кукурузы. По продажной цене он сравним с  бензином, но производство самого этанола  обходится недешево.

 

Тем не менее, уже сейчас этанол составляет четверть всего объема автомобильного топлива в Бразилии, и объемы его  выпуска постоянно растут. Дело в  том, что в середине 70-х гг. СССР оказал помощь Бразилии в организации  массового производства этанола, поставив ей большое количество оборудования для изготовления спирта из сахарного тростника и данная отрасль существует в этой стране уже более 30 лет.

 

На сегодняшний день, по данным Российской Биотопливной Ассоциации (РБА), Бразилия является мировым лидером в области производства этанола.

 

Однако, не все так просто с этим альтернативным топливом. Ученые из Стэнфордского Университета провели исследования и выяснили, что замена бензина спиртом, может повлечь за собой негативные последствия. Несмотря на то, что спирт (этанол) принято считать экологически чистым автомобильным топливом, однако оказалось, что это не более, чем миф...

 

Результаты компьютерной модели, симулирующую ситуацию перехода автомобилей на этанол, оказались шокирующими. Несмотря на то, что массовое использование спирта позволяет уменьшить выбросы  в атмосферу двух опасных канцерогенов – бензола и бутадиена, это  приведет к существенному увеличению выбросов формальдегида и ацетальдегида. Таким образом, бензиновые автомобили, которых часто называют одними из виновников эпидемии онкологических заболеваний, оказываются не более опасными, чем  спиртовые.

 

К тому же, как заявил "великий  команданте" в ответ на заявление Джорджа Буша, что переработка пищевых продуктов в топливо для автомобилей по меньшей мере негуманна в то время, когда миллионы людей голодают... С чем я лично совершенно согласен.

 

Автомобили на биодизеле.

 

Первые образцы двигатель с  воспламенением от сжатия Рудольфа Дизеля работали на арахисовом масле. Для сегодняшних "дизелей" в качестве топлива  пригодны производимые из растительных масел эфиры жирных кислот. Чаще всего это полученный из рапсового  масла рапсово-метиловый эфир (РМЭ или "биодизель"). Его без проблем можно заливать в бак любого трактора, комбайна, автобуса. Упрощенно технология получения биотоплива выглядит так. Из рапсовых семян отжимают масло, потом заливают его в специальную емкость, добавляют "абсолютный" (99,6%) метиловый спирт и щелочь. Смесь отстаивается, после чего на дне остается глицерин, который можно использовать для производства полимеров, антифризов и прочей химической продукции, а сверху собирается биологическое топливо для дизельных двигателей.

 

В Европе биотопливо используют в основном по двум принципиальным схемам: "французской" и "германской".

 

В первом случае основной его потребитель - автотранспорт и автобусы, проезд которых в некоторых крупных  городах и отдельных провинциях на обычном дизельном топливе  запрещен, и штрафы за превышение норм выбросов токсичных веществ превышают разницу в стоимости "биодизеля" и обычного дизельного топлива. Исходя из схемы использования, Франция производит данный товар централизованно, на мощных установках (5-10 тыс. тонн в год).

 

В немецком варианте биотопливо используется в основном сельхозпроизводителями. Фермеры или кооперативы фермеров для его изготовления покупают маломощные установки (300-3000 тонн в год). Они сами выращивают рапс и из него же производят биотопливо, которое используют в обственной технике. Из семян рапса, собранных с 1 га (в среднем около 3 тонн - в Европе), производится около 1 тонны масла.

 

Испытания серийных дизельных двигателей, проведенные как у нас, так  и за рубежом, показали, что при  работе на рапсово-метиловом эфире наблюдается вполовину меньшая дымность выхлопа. Кроме того, "биодизель" не содержит канцерогенных веществ и серы, которых много в нефтепродуктах. Исследования влияния выхлопных газов на жизнедеятельность клеток, проведенные в Германии, показали абсолютное преимущество РМЭ по сравнению с нефтяным топливом.

 

К тому же, при производстве "биодизеля" очень важна фаза поглощения рапсом углекислого газа путем фотосинтеза, ведь глобальное потепление наступает именно из-за повышения его содержания в атмосфере. А здесь мы получаем кругооборот СО2, из выхлопной трубы его вылетает столько же, сколько было поглощено рапсом на поле из воздуха.

 

По "германскому" пути уже двигаются  Чехия, страны Балтии и другие государства.