Мінестерство освіти и науки України
ВСП БМФК НУ «Запор. Політехника.»
Реферат на тему
«Альтернативни палива»
Реферат підготував
Студент гр. 3-А-32
Воротинцев Р.В.
Семенченко І.О.
Перевірив
Горлаков Є.Г.
Бердянськ 2022
Альтернативні види палива
План
1.Отримання і використання енергії природних джерел. 2.Альтернативні енергоносії, технології виробництва паливних елементів на транспортному засобі, їх впровадження - політика держави і показник технічної і екологічної культури нації.
АЛЬТЕРНАТИВНІ ВИДИ ПАЛИВА
Історія розвитку людства найтіснішим образом пов'язана з отриманням і використанням енергії. Здавна як основні джерела енергії, використовувалися дрова (і зараз також), торф, деревне вугілля, вода, вітер.
Одним з шляхів екологизації автомобільного транспорту є переклад його на альтернативні види палива. Під збірним терміном «альтернативні палива» розуміються, в принципі, всі речовини, здатні горіти, які з великим або меншим успіхом можуть бути використані замість класичних топлив з нафти і вугілля в двигунах внутрішнього згоряння або в енергетичних установках. Спочатку основним призначенням альтернативних топлив вважалася заміна ними топлив з традиційної нафтової сировини, ресурси якого обмежені.
Природний газ
Природний газ в більшості країн є найбільш поширеним виглядом альтернативного моторного палива. Природний газ як моторне паливо може застосовуватися як у вигляді компримированного, стислого до тиску 200 атмосфер, газу, так і у вигляді сжиженного, охолодженого до -160°З газу. У цей час найбільш перспективним є застосування сжиженного газу (пропан-бутан). У Європі це паливо називається LPG (Liquefied petroleum gas - сжиженний бензиновий газ). У той час як стислий газ (метан) знаходиться в баках під тиском 200 бар, що саме по собі представляє підвищену небезпеку, LPG сжижается при тиску 6-8 бар. У Європі сьогодні нараховується біля 2,8 млн. машин, працюючих на LPG.
Газовий конденсат
Використання газових конденсатів як моторне паливо зведено до мінімуму через наступні недоліки: шкідливий вплив на центральну нервову систему, недопустиме искрообразование в процесі роботи з паливом, зниження потужності двигуна (на 20%), підвищення питомої витрати палива.
Діметілефір
Диметилефир є похідною метанола, який виходить в процесі синтетичного перетворення газу в рідкий стан. Існують розробки по переобладнанню дизельних двигунів під диметилефир. При цьому істотно поліпшуються екологічні характеристики двигуна. На сьогоднішній день в світі споживання диметилефира складає біля 150 тис. т в рік. У останні роки розробляються технологічні процеси отримання диметилефира з синтетичного горючого газу, вироблюваного з вугілля. На відміну від сжиженного природного газу, диметилефир менш конкурентоздатний, в основному внаслідок того, що теплотворна здатність на тонну диметилефира на 45% нижче за теплотворність на тонну сжиженного природного газу. Також для виробництва диметилефира потрібно не тільки більш високий рівень попередніх капіталовкладень, але і більший об'єм сировинного газу для виробництва продукту з еквівалентною теплотворною здатністю.
У майбутньому диметилефир можна розглядати тільки як продукт, що має обмежені можливості, оскільки виробництво сжиженного природного газу характеризується більш значною економією за рахунок масштабів виробництва, більш низьким рівнем капітальних витрат і більш високою ефективністю процесу виробництва.
Шахтний метан
Останнім часом до числа альтернативних видів автомобільних топлив стали відносити і шахтний метан, що добувається з вугільних порід. Так, до 1990 р. в США, Італії, Німеччині і Великобританії на шахтному метані працювали понад 90 тис. автомобілів. У Великобританії, наприклад, він широко використовується як моторне паливо для рейсових автобусів у вугільних регіонах країни. Вміст метану в шахтному газі коливається від 1 до 98%. У США видобуток вугільного метану з спеціальних свердловин зріс від 1 млрд. до 40 млрд. м3 і в майбутньому ще подвоїться. Прогнозується, що газовий видобуток метану у вугільних басейнах світу вже найближчим часом становитиме 96-135 млрд. м3. Загальні ресурси метану у вугільних пластах Росії становлять, по різних джерелах, 48-65 трлн. м3.
Етанол і метанол
Етанол (питний спирт), що володіє високим октановим числом і енергетичною цінністю, добується з відходів деревини і цукрової тростини, забезпечує двигуну високий КПД і низький рівень викидів і особливо популярний в теплих країнах. Так, Бразілія після своєї нафтової кризи 1973 р. активно використовує етанол - в країні більше за 7 млн. автомобілів заправляються етанолом і ще 9 млн. - його сумішшю з бензином (газохолом). США є другим світовим лідером по масштабному виготовленню етанола для потреб автотранспорту. Етанол використовується як "чисте" паливо в 21 штаті, а етанол-бензинова суміш становить 10% паливних ринки США і застосовується більш ніж в 100 млн. двигунів. Вартість етанола в середньому набагато вище за собівартість бензину. Сплеск інтересу до його використання як моторне паливо за рубежем зумовлений податковими пільгами.
Метанол як моторне паливо має високе октановое число і низьку пожароопасность. Дані обставини забезпечують його широке застосування на гоночних автомобілях. Метанол може змішуватися з бензином і служити основою для ефірної добавки - метилтретбутилового ефіру, який в цей час заміняє в США більшу кількість бензину і сирої нафти, чим всі інші альтернативні палива разом взяті.
Синтетичний бензин
Сировиною для його виробництва можуть бути вугілля, природний газ і інші речовини. Найбільш перспективним вважається синтезування бензину з природного газу. З 1 м3 синтезу-газу отримують 120-180 г синтетичних бензини. За рубежем, на відміну від Росії, виробництво синтетичних моторних топлив з природного газу освоєне в промисловому масштабі. Так, в Новій Зеландії на установці фірми "Мобіл" із заздалегідь отриманого метанола щорічно синтезується 570 тис. т моторних топлив. Однак в цей час синтетичні палива з природного газу в 1,8-3,7 рази (в залежності від технології отримання) дорожче нафтових. У той же час розробки по отриманню синтетичного бензину з вугілля досить активно ведуться в цей час в Англії.
Електрична енергія
Заслуговує уваги застосування електроенергії як енергоносій для електромобілів. Кардинально вирішується питання, пов'язане з токсичностью відпрацьованих газів, з'являється можливість використання нафти для отримання хімічних речовин і з'єднань. До нестач електроенергії як вигляду електроносителя можна віднести: обмежений запас ходу електромобіля, збільшені експлуатаційні витрати, висока первинна вартість, висока вартість енергоємних акумуляторних батарей.
Паливні елементи
Паливні елементи - це пристрої, що генерують електроенергію безпосередньо на борту транспортного засобу, - в процесі реакції водня і кисня утворяться вода і електричний струм. Як водородосодержащего паливо, як правило, використовується або стислий водень, або метанол. У цьому напрямі працює досить багато зарубіжних автомобільних фірм, і якщо ним в результаті вдасться наблизити вартість автомобілів на паливних елементах до бензинових, то це стане реальною альтернативою традиційним нафтовим топливам в країнах, що імпортують нафту. У цей час вартість зарубіжного експериментального легкового автомобіля з паливними елементами складає порядку 1 млн. долл. США. Крім того, до нестач застосування паливних елементів потрібно віднести підвищену вибухонебезпеку водня і необхідність виконання спеціальних умов його зберігання, а також високу собівартість отримання водня.
Биодизельное паливо
В останні роки в країнах ЄС зріс комерційний інтерес до биодизельному палива, особливо до технології його виробництва з рапсу (можливе також виробництво з відпрацьованого рослинного масла). У Австрії таке паливо вже зараз становить 3% загальних ринки дизельного палива при наявності виробничих потужностей до 30 тис. т/рік; у Франції ці потужності становлять 20 тис. т/рік; в Італії - 60 тис. т/рік. У США планується на 20% замінити звичайне дизельне паливо биодизельним і використати його на морських судах, міських автобусах і вантажних автомобілях. Застосування биодизельного палива пов'язане, насамперед, зі значним зниженням емісії шкідливих речовин у відпрацьованих газах (на 25-50%), поліпшенням екологічної обстановки в регіонах інтенсивного використання дизелів (міста, ріки, лісу, відкриті розробки вугілля (руди), приміщення парників і т. п.) - вміст сірки в биодизельном паливі становить 0,02%.
Повітря
У Франції вже почато виробництво автомобіля, як паливо для якого буде використовуватися стисле повітря. Принцип роботи мотора машини дуже схожий на принцип роботи двигуна внутрішнього згоряння. Тільки в двох циліндрах воздух-кара не бензин "зустрічається" з іскрою, а холодне повітря з теплим. За попередніми даними, автомобіль буде коштувати порядку 13 тис. евро. Запас ходу - 200 км.
Біогаз
Являє собою суміш метану і вуглекислого газу і є продуктом метанового бродіння органічних речовин рослинного і тваринного походження. Биогаз відноситься до топливам, що отримується з місцевої сировини. Хоч потенційних джерел для його виробництва досить багато, на практиці коло їх вужчає внаслідок географічних, кліматичних, економічних і інших чинників.
Биогаз як альтернативний енергоносій може служити висококалорійний паливом. Призначений для поліпшення технико-експлуатаційних і екологічних показників роботи двигуна внутрішнього згоряння (ДВС) і стаціонарних енергоустановок. Биогаз, що являє собою продукти бродіння відходів біологічної діяльності людини і тварин, містить приблизно 68% СН4, 2% Н2 і до 30% СО2. Після відмивання від вуглекислоти цей газ є досить однорідним паливом, вмісним до 80% метану з теплотворною здатністю більше за 25 МДж/м3. Застосування биогаза як паливо для ДВС здійснюється шляхом використання паливної апаратури, що серійно випускається для природного газу з корекцією співвідношення "паливо-повітря". Система, що Пропонується в порівнянні з газовим двигуном дозволяє знизити викиди оксидов азоту на 25% і оксиду 15%е вуглеводу - на 20%, а також поліпшити паливну економічність на 12. Деяке зниження ефективної потужності, викликане присутністю баластних компонентів, практично повністю компенсується за рахунок високих антидетонаційних якостей биогаза шляхом відповідного підвищення міри стиснення. Присутність невеликої кількості водня в биогазе позитивно позначається на якості протікання робочого процесу ДВС і не викликає характерних для водневих двигунів передчасного запалення робочої суміші і так званого зворотного спалаху.
Відпрацьоване масло
В цей час на ряді підприємств різних країн світу вельми ефективно працюють установки, що перетворюють відпрацьоване масло (моторне, трансмісійне, гідравлічне, індустріальне, трансформаторне, синтетичне і т. д.) в стан, який дозволяє повністю використати його як дизельне або пічне паливо. Установка підмішує високоочищенние (в установці) масла у відповідне паливо, в точно заданій пропорції, з освітою назавжди стабільної, паливної суміші, що нерозділяється. Отримана суміш має більш високі параметри по чистоті, обезводненню і теплотворній здатності, чим дизельне паливо до його модифікації в установці.
Наприклад, в Росії практично відсутня сировинна база для отримання етанола і биодизельного палива (необхідно відмітити, що найбільш ефективними продуцентами для їх топлив є представники тропічної і субтропічної флори). З іншого боку, використання LPG, враховуючи величезні запаси газу в нашій країні, надто актуальне. З всіх видів моторних топлив, що отримуються з місцевої сировини, тільки биогаз, з точки зору промислового виробництва і застосування в двигунах транспортних засобів, представляє серйозний практичний інтерес для Росії. Крім того, шахтний метан вже в цей час може розглядатися як перспективне джерело альтернативного моторного палива для вугільних регіонів нашої країни.
