Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: XI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 15 декабря 2016 г.)

Наука: Биология

Секция: Экология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Смолоногова К.А. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(11). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/8(11).pdf (дата обращения: 26.10.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВ

Смолоногова Кристина Александровна

студент, филиал РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина, г.Оренбург

Научный руководитель Курякова Татьяна Анатольевна

к.т.н., доцент отделения ХТПИ и Э в филиале РГУНГ имени И.М.Губкина, г.Оренбург

В последние годы все острее стоит проблема, связанная с добычей и переработкой нефти и газа. Эти ресурсы не только оказывают негативное и необратимое влияние на экологию, но также являются ограниченными. Рано или поздно человечеству придется искать им замену. В настоящее время уже есть наработки и многие из них находятся на дороге к созданию.

Одним из самых безопасных видов топлива является водород. Используется для выработки электроэнергии, которая затем используется для питания электродвигателя. Вместо вредных выбросов CO2, которые производит бензин, водородные автомобили производят только водяной пар. Тем не менее, водородные автомобили пока не получили широкого распространения, потому что сегодня нет необходимой инфраструктуры водородных заправочных станций.

Этанол также является одним из наиболее распространённых видов альтернативного топлива. Его добавляют в бензин, чтобы сократить вредные выбросы. И возможно, в скором времени, создадут двигатель, работающий только на этаноле.

Сжиженный природный газ – это газ низкого давления, но дающий большую энергии. Не совсем экологически чистый продукт, но при его использовании все же меньше вредных выбросов.

Сжатый природный газ, как и три предыдущих вида альтернативных топлив, является экологически чистым, так как дает меньше выбросов СО2, но имеет один большой минус – громоздкость, то есть занимает большое пространство в машине из-за малой сжимаемости.

Двигатель на сжатом воздухе использует расширение сжатого воздуха, поступающего из трубки высокого давления для привода поршней двигателя. Однако, электродвигатели тоже присутствуют для сжатия воздуха, только потом отправляя его в трубки высокого давления автомобиля. Автомобили на сжатом воздухе потребляют гораздо меньше энергии, чем электромобили.

Жидкий азот является еще одной альтернативой продуктам нефтепереработки. Огромным плюсом является то, что азот, как и водород находится в достатке в атмосфере. Автомобили под питанием азота делают гораздо меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо. Однако, требуется совсем другой тип двигателя и, следовательно, новые заправочные станции.

Солнечная энергия тоже может быть использована человеком для сохранения экологии, но только в будущем, потому что солнечные батареи не могут в настоящее время быть использованы для прямого питания двигателя машины из-за недостаточности мощности.

Диметиловый эфир (ДМЭ) является перспективным видом альтернативного топлива в дизельных двигателях, бензиновых двигателях и газовых турбинах, благодаря своему высокому цетановому числу, которое составляет 55 единиц по сравнению с 40-53 единицами у дизельного топлива. При этом, совсем небольшие изменения необходимы для преобразования двигателя. Уже сейчас это вид топлива использует автоконцерн Volvo.

В качестве альтернативного вида топлива можно использовать аммиак. Двигатели, работающие на аммиачном газе, использовались ещё во время Второй мировой войны для приведения в движение автобусов в Бельгии. Но сейчас этим видом топлива не спешат пользоваться из-за высокой токсичности.

Водяной пар. Использование его в качестве топлива будет напоминать паровой автомобиль, который имеет паровой двигатель, и он также фактически работает на других видах топлива, которые и образуют этот самый водяной пар. В качестве топлива используются этанол, уголь и даже дерево. Топливо сжигается в котле, а тепло преобразует воду в пар. Когда вода превращается в пар, она расширяется. Расширение создает давление, которое толкает поршни, которые, в свою очередь, заставляют карданный вал вращаться. Однако, чтобы привести в движение такое авто, нужно время, так как у паровых автомобилей большая пауза между началом работы и началом движения.

Биотопливо – один из видов альтернативного топлива, производимый из сырья растительного или животного происхождения. Первыми начали использовать сельскохозяйственные культуры с высоким содержанием жиров, крахмала, сахаров. Растительные жиры хорошо перерабатываются в биодизель. Растительные крахмалы и сахара перерабатываются в этанол. Однако такое сырьё оказалось крайне неудобным: помимо затратного землепользования с истощением почв и высокими потребностями в обработке почв, удобрениях и пестицидах его изъятие с рынка прямо влияет на цену пищевых продуктов. Такое сырьё относят к первому поколению.

Решить эти проблемы призваны биотоплива второго поколения. Главное их отличие в том, что сырьем для их производства служит биомасса, то есть разного рода отходы: остаточные непищевые части растений (стебли, листья, шелуха), древесная стружка, солома, кожура и мякоть от прессовки фруктов, навоз. Одним из представителей биотоплива второго поколения является биогаз. Также из биомассы можно получать этанол и дизель.

Биотопливо третьего поколения вырабатывается из водорослей, но до его практического применения пока еще далеко. Водоросли можно выращивать на землях и в водоемах, непригодных для сельского хозяйства. Также для их выращивания могут использоваться и закрытые фитобиореакторы. По мере роста водоросли накапливают жиры и биомасла, имеющие молекулярную структуру, аналогичную традиционной нефти. Растущие водоросли потребляют углекислый газ, обеспечивая снижение объемов парниковых газов в атмосфере. 

Таблица 1

Сравнение альтернативных видов топлива

Вид топлива

Плюсы

Минусы

Оценка экологичности

Стоимость по сравнению с бензином или дизелем

Водород

Экологичность

Высокая температура горения, отсутствие инфраструктуры

Высокая

Высокая

Этанол

Хорошая возгораемость

Сложность в использовании зимой, удорожание сельхозпродуктов

Средняя

Низкая

Сжиженный природный газ

Экологичен

Трудность транспортировки, высокое давление

Средняя

Умеренно низкая

Сжатый природный газ

Высокий КПД, нетоксичность, экономичность

Самая низкая сжимаемость при охлаждении

Средняя

Умеренно низкая

Сжатый воздух

Лучшая экономичность по сравнению с электромобилем

Низкая эффективность

Высокая

Низкая

Жидкий азот

Экологичность, полная замена двигателя

Отсутствие инфраструктуры

Высокая

Аналогичная

Солнечная энергия

Практически нулевая стоимость, экологичность

Большая площадь для потребления энергии батареей

Высокая

Низкая

ДМЭ

Высокое цетановое число, экологичность

__

Умеренно высокая

Аналогичная

Аммиак

Экологичность

Небольшая энергопроизводительность, высокая токсичность

Средняя

Аналогичная

Водяной пар

Экологичность

Долгий процесс приведения в движение автомобиля, дороговизна использования, низкая эффективность

Высокая

Высокая

Биотопливо

Высокая экологичность

Определенные условия для выращивания, удорожание сельхозпродуктов

Высокая

Умеренно высокая

 

В заключении хочется сказать, что перечисленные альтернативные нефти и газу виды топлив являются экологически намного чище. И пусть даже требуются новые двигатели, новые заправочные станции – это того стоит, ведь от чистоты нашей планеты зависит будущее человечества.

 

Список литературы

  1. Кириллов Н.Г. Сжиженный природный газ – универсальный энергоноситель XXI века: новые технологии производства. //Индустрия, №3 (29), 2002. – стр. 113- 118
  2. Ягафарова Г.Г., Насырова Л.А., Шаимова А.М., Фасхутдинов Р.Р.Альтернативные источники топлива – перспективный способ энергосбережения//Нефтегазовое дело. – 2006. - № 6. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL: http://ogbus.ru/authors/Yagafarova/Yagafarova_1.pdf (дата обращения: 30.11.2016)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом