Обеспеченность энергоресурсами является обязательным условием развития экономики любой страны.
В настоящее время мировой автопарк составляет порядка 900 млн. ед. и приблизительно на 30% состоит из грузовых автомобилей, а на 70% — из легковых и автобусов. Каждый год в мире производится 40-45 млн. автомобилей, причем порядка 25 млн. заменяют выводимые из эксплуатации транспортные средства, а 20 млн. составляют ежегодный прирост мирового автопарка. Подсчитано, что в среднем один автомобиль потребляет 2,2 т бензина (дизтоплива) в год. Таким образом, весь мировой автопарк потребляет порядка 2-х млрд. т топлива, на изготовление которого в зависимости от глубины переработки требуется от 6 до 8 млрд. т нефти.
Уже сейчас абсолютно ясно, что XXI век станет закатом нефтяной эры. Снижение темпов нефтедобычи в ряде стран, включая Россию, и снижение ее рентабельности наблюдается уже сегодня. Все это является первопричиной увеличения стоимости нефтепродуктов и, как следствие, накладывает определенные ограничения на развитие экономик отдельных стран и мировой экономики в целом.
В последнее время большое количество зарубежных научно-исследовательских центров моторостроительных фирм проводят исследования, направленные на экономию топлива и замену традиционных жидких углеводородных топлив новыми видами.
В данной работе мы рассмотрим альтернативные (нефтепродуктам) виды топлива, обозначим предпосылки к их использованию.
1. Значение и необходимость в альтернативных видах топлива
История развития человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Издавна в качестве основных источников энергии, использовались дрова (и сейчас тоже), торф, древесный уголь, вода, ветер. Также с древнейших времен известны уголь и нефть.
История нефти насчитывает тысячи лет. Различные памятники древности свидетельствуют о том, что Она применялась задолго до нашей эры. Так, обнаружены (раскопками) следы нефтяного промысла, существовавшего за 6-4 тысячи лет до нашей эры на берегу Ефрата. Нефтяная смола здесь применялась в качестве цемента при постройке города УР и как гидроизоляция при возведении тоннеля под рекой Евфрат.
Практическая ценность топлива определяется количеством теплоты, выделяющимся при его полном сгорании.
Основной недостаток природного топлива — его крайне медленная восполняемость. Существующие ныне запасы образовывались десятки и сотни миллионов лет назад. В тоже время добыча топлива непрерывно увеличивается [2, c-38].
Добыча и переработка нефти в регионах России
... страна. Предмет исследования моей дипломной работы — региональная специфика добычи и переработки нефти. Целью моей дипломной работы является анализ современной добычи и переработки нефти в Российской Федерации. ... добычи Россия обеспечена запасами нефти не менее чем на 35−40 лет. При этом ресурсы, не вовлеченные в освоение, превышают 100 млрд. тонн условного топлива. Мировые разведанные запасы нефти ...
Шведские ученые полагают, что бытующее представление об общемировых природных запасах нефти в размере 18 трлн. барр., из которых до настоящего времени был израсходован только 1 трлн. является «совершенно нереалистичным». Согласно их данным, в настоящий момент мировые запасы нефти составляют всего 3,5 трлн. барр. Если учесть, что ежегодно человечество потребляет около 25 млрд. барр. нефти и эта цифра имеет тенденцию к росту, предположение, что кризис ресурсов возможен уже в ближайшие 2-3 десятилетия, видится вполне обоснованным. По самым пессимистичным подсчетам Межправительственной группы по климатическим изменениям, мировые ресурсы нефти на данный момент составляют 5 трлн. барр.
Истощение не грозит гидроэнергетическим ресурсам — в отличие от органического топлива они непрерывно возобновляются. Но гидроэнергетические ресурсы неспособны, дать необходимое количество энергии [1, c-92].
Вот почему важнейшей проблемой энергетики стала проблема изыскания новых источников энергии, в частности ядерной энергии, энергии солнечного излучения, внутреннего тепла Земли.
2. Основные альтернативные виды топлива
топливо электрический альтернативный газ
Альтернативные виды топлива можно классифицировать следующим образом:
- по составу: углеводородно-кислотные (спирты), эфиры, эстеры, водородные топлива с добавками;
- по агрегатному состоянию: жидкие, газообразные, твердые;
- по объемам использования: целиком, в качестве добавок;
— Одним из перспективных источников энергии является водород. Его выделяют из обыкновенной воды, и это не единственный способ его получения, он хорошо хранится и транспортируется в газообразном, жидком и твердом виде. Газ удобно хранить в подземных хранилищах, жидкость — в резервуарах. Одного резервуара объемом 3500м в кубе хватало бы для снабжения энергией в течение целого года небольшого городка с 20-ти тысячным населением.
Природный газ. Природный газ в большинстве стран является наиболее распространенным видом альтернативного моторного топлива. Природный газ в качестве моторного топлива может применяться как в виде компримированного, сжатого до давления 200 атмосфер, газа, так и в виде сжиженного, охлажденного до -160°С газа.
Газовый конденсат. Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива.
Диметилэфир. Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя.
На сегодняшний день в мире потребление диметилэфира составляет около 150 тыс. т в год.
В отличие от сжиженного природного газа, диметилэфир менее конкурентоспособен, в основном по причине того, что теплотворная способность на тонну диметилэфира на 45% ниже теплотворности на тонну сжиженного природного газа [4, c-102].
Шахтный метан. В последнее время к числу альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в угольных регионах страны. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до 98%. В США за период с 1988 по 2000 гг. добыча угольного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд до 40 мрлд м3 и в будущем еще удвоится. Прогнозируется, что газовая добыча метана в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 млрд м3. Общие ресурсы метана в угольных пластах России составляют, по различным источникам, 48-65 трлн м 3 .
Транспортировка газа
... топлива. Именно поэтому необходим анализ газовой промышленности, как одной из самых важных отраслей для экономики России. Ознакомиться с особенностями эксплуатации газовых месторождений и транспортировки природного газа. ... разложении органических веществ. П риродный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях ...
Этанол и метанол. Этанол (питьевой спирт), обладающий высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах.
Метанол как моторное топливо имеет высокое октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства обеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях.
Синтетический бензин. Сырьем для его производства могут быть уголь, природный газ и другие вещества. Наиболее перспективным считается синтезирование бензина из природного газа. Из 1 м 3 синтез-газа получают 120-180 г синтетического бензина. За рубежом, в отличие от России, производство синтетических моторных топлив из природного газа освоено в промышленном масштабе.
Электрическая энергия. Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей [5, c-113].
Топливные элементы. Топливные элементы — это устройства, генерирующие электроэнергию непосредственно на борту транспортного средства, — в процессе реакции водорода и кислорода образуются вода и электрический ток. В качестве водородосодержащего топлива, как правило, используется либо сжатый водород, либо метанол. В этом направлении работает достаточно много зарубежных автомобильных фирм, и если им в итоге удастся приблизить стоимость автомобилей на топливных элементах к бензиновым, то это станет реальной альтернативой традиционным нефтяным топливам в странах, импортирующих нефть.
Биодизельное топливо. В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из рапса (возможно также производство из отработанного растительного масла).
В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; в Италии — 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) — содержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.
Технология получения дизельного топлива из рапсового масла
... для производства биотоплива могут быть различные растительные масла, в том числе и РАПСОВОЕ (основной вид сырья в Европейском Союзе). Поговорим поподробнее о рапсе, его выращивании, применении., Технология получения дизельного ... наиболее во всем мире, и на 50% состоят из масел, которые используются для производства биодизельного топлива. В настоящее время насчитывается около 65000 известных видов ...
Воздух. Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода — 200 км.
Биогаз. Представляет собой смесь метана и углекислого газа и является продуктом метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения. Биогаз относится к топливам, получаемым из местного сырья. Хотя потенциальных источников для его производства достаточно много, на практике круг их сужается вследствие географических, климатических, экономических и других факторов [3, c-94].
Отработанное масло. В настоящее время на ряде предприятий различных стран мира весьма эффективно работают установки, преобразующие отработанное масло (моторное, трансмиссионное, гидравлическое, индустриальное, трансформаторное, синтетическое и т. д.) в состояние, которое позволяет полностью использовать его в качестве дизельного или печного топлива. Установка подмешивает высокоочищенные (в установке) масла в соответствующее топливо, в точно заданной пропорции, с образованием навсегда стабильной, неразделяемой топливной смеси. Полученная смесь имеет более высокие параметры по чистоте, обезвоживанию и теплотворной способности, чем дизельное топливо до его модификации в установке.
Заключение
В заключение следует отметить, что производство и применение тех или иных видов альтернативного топлива в отдельно взятой стране связано с рядом ограничений.
Например, в России практически отсутствует сырьевая база для получения этанола и биодизельного топлива (необходимо отметить, что наиболее эффективными продуцентами для их топлив являются представители тропической и субтропической флоры).
С другой стороны, использование LPG, учитывая огромные запасы газа в нашей стране, крайне актуально. Из всех видов моторных топлив, получаемых из местного сырья, только биогаз, с точки зрения промышленного производства и применения в двигателях транспортных средств, представляет серьезный практический интерес для России. Кроме того, шахтный метан уже в настоящее время может рассматриваться как перспективный источник альтернативного моторного топлива для угольных регионов нашей страны.
Транспорт и окружающая среда. Методы защиты атмосферного воздуха ...
... с дождем поступают 50 тыс. т свинца, попадающего в воздух вместе с выхлопными газами от силовых установок транспортных систем. Под влиянием течений загрязнения ... г.) до 150 тыс. га (1956 г.), и, наконец, в настоящее время эта цифра возросла до почти 50 млн га. Это ... максимумом концентрации С02 в большей степени обусловлен сжиганием разных видов топлива, а минимум СО в конце лета считается связанным с ...
Однако без должного развития инфраструктуры и поддержания экономически обоснованного спроса ни один из видов альтернативного топлива не может рассматриваться как полноценная замена бензина и дизельного топлива. Эффект от использования установок по производству биодизельного топлива, синтетического бензина, по преобразованию отработанного масла и т.п. вне рамок реализации масштабной государственной программы может носить лишь исключительно локальный характер. В связи с этим остается только надеяться, что часть тех огромных финансовых ресурсов, которые столь внушительными темпами аккумулируются в настоящее время государством и нефтяными компаниями при реализации нефти и нефтепродуктов пойдет на своевременную разработку и внедрение высокоэффективных энергосберегающих технологий, а также альтернативных энергоресурсов.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/alternativnyie-vidyi-topliva-prirodnyiy-gaz/
1. Зарубежные масла, смазки и специальные жидкости. Международный справочник. Вып. 2. — М.: Издательский центр «Техинформ» МАИ, 2008. — 128 с.
2. Манусаджянц О.И., Смаль Ф.В. Автомобильные эксплуатационные материалы. — М.: Транспорт, 2007. — 271 с.
3. Моторные масла. / Р. Балтенас, А.С. Сафонов, А.И. Ушаков, В. Шергалис. — Москва — СПб.: Альфа-Лаб, 2000. — 272 с.
4. Обельницкий А.М., Егорушкин Е.А., Чернявский Ю.Н. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. — М.: ИПО «Полигран», 2005. — 272 с.
5. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справочник. / Под. ред. В.М. Школьникова. — М.: Издат. центр «Техинформ», 2007. — 596 с.
