Технические науки/4. Транспорт
К.т.н. Шаяхметов А.Б
Костанайского государственного университета им.
А.Байтурсынова, Казахстан
Альтернативное топливо
В
сельском хозяйстве широко используют транспортные
средства и тракторы, которые составляют основу механизации технологических
процессов. Они основные
потребители энергии и одни из главных источников загрязнения атмосферы.
Наиболее энергоемким и экологически опасным компонентом автомобиля является его
энергетическая установка.
Главные направления
совершенствования автомобильных энергоустановок в настоящее время определяются
двумя важнейшими социально-экономическими проблемами [1]:
- рациональное
использование топлива нефтяного происхождения, в том числе замена его
альтернативными энергоносителями;
- снижение вредного
воздействия автотранспорта на окружающую среду.
На рисунке 1 приведена
сравнительная оценка влияния различных видов топлива на экологические
показатели автомобильного двигателя с принудительным воспламенением
относительно традиционного топлива – бензина [2].
Из приведенных
гистограмм видно, что одним из лучших решений может быть использование водорода
или синтез-газа с большой концентрацией водорода как альтернативного топлива
для энергетической установки автотранспортных средств.
Водород обладает чрезвычайно высокой
энергоёмкостью (почти в три раза больше, чем у традиционных нефтяных топлив),
уникальными кинетическими характеристиками. Кроме этого, продукты сгорания
водорода практически не содержат вредных компонентов на основе углерода (оксида
и диоксида углерода, углеводородов и альдегидов). Водород при соединении с кислородом, занимает первое место по
калорийности на 1 кг топлива среди всех горючих используемых для поучения
электроэнергии и тепла [4].
Охлажденный до жидкого
состояния водород занимает 1/700 объема газообразного состояния. Водород при
соединении с кислородом имеет самое высокое содержание энергии на единицу массы
– 120,7 ГДж/т. При сжигании в чистом кислороде единственные продукты -
высокотемпературное тепло и вода. При использовании водорода не образуются
парниковые газы, и не нарушается даже круговорот воды в природе [5].
1 – бензин; 2 – бензин + продукты его конверсии; 3 – бензин + Н2;
4 – сжиженный нефтяной газ; 5 – сжатый природный газ; 6 – метанол; 7 – метанол
+Н2; 8 – синтез – газ (Н2 + СО); 9 – водород (Н2)
Рисунок 1– Сравнительная оценка влияния альтернативных видов
топлива на экологические показатели автомобильного двигателя с принудительным
воспламенением
Использование водорода
как топлива экономически целесообразно и экологически безопасно. Но есть
факторы, тормозящие его использование в автомобилестроении. Во-первых, это
выбор сырья, из которого будет производиться водород. Продукт для получения
водорода должен быть дешевым и ресурсы должны быть неисчерпаемы. Во-вторых,
выбор наиболее высокопроизводительного способа получения водорода, которое
должно быть дешевым. В-третьих, обеспечение его безопасного использования и
хранения. В-четвертых, создание устройства для получения водорода и оборудования
им автомобилей. Оборудование должно позволять непосредственное получение
водорода на автомобиле. Процесс получения водорода должен быть контролируем.
Изменение двигателя и систем питания в автомобиле должны быть минимальными.
Литература
1. http://perevozchik.com/ru/filling/y-2006.n-3.oid-759.html
2. http://energohelp.net/articles/alternate/62683/
3. http://znaniya-sila.narod.ru/solarsis/zemlya/earth_ocean_01.htm
4. http://h2forum2008.ru/docs/pdf/abstracts/5_3_18.pdf
5. http://b-energy.ru/popularecology/