Альтернативні види палива Сьогодення та майбутнє.

Альтернативні види палива. Сьогодення та майбутнє.

Історія розвитку людства найтіснішим чиномпов'язана з отриманням та використанням енергії. Здавна в якості основнихджерел енергії, використовувалися дрова (і зараз теж), торф, деревневугілля, вода, вітер. Також з найдавніших часів відомі вугілля і нафта.

Історіянафти налічує тисячі років. Різні пам'ятки старовини свідчать проте, що Вона застосовувалася задовго до нашої ери. Так, виявлені (розкопками)сліди нафтового промислу, що існував за 6-4 тисячі років до нашої ери наберезі Ефрата. Нафтова смола тут застосовувалася як цементу приспоруді міста УР і як гідроізоляція при зведенні тунелю під річкоюЄвфрат.

Практична цінність палива визначаєтьсякількістю теплоти, що виділяється при його повному згорянні.

(Так при згорянні 1 кг деревини виділяється теплота,рівна 10,2 мДж/кг, кам'яного вугілля -22 мДж/кг, бензину - 44 мДж/кг.)

Основний недолік природного палива - його вкрайповільна восполняемость. Існуючі нині запаси утворювалися десятки ісотні мільйонів років тому. У теж час видобуток палива безперервнозбільшується.

Шведські вчені вважають, що існуюче уявленняпро загальносвітові природних запасах нафти в розмірі 18 трлн бар., з яких дотеперішнього часу був витрачений тільки 1 трлн, є "абсолютнонереалістичним ". Згідно з їх даними, зараз світові запасинафти складають всього 3500000000000 бар. Якщо врахувати, що щорічно людствоспоживає близько 25 млрд. барр. нафти і ця цифра має тенденцію до зростання,припущення, що криза ресурсів можливий вже в найближчі 2-3 десятиліття,бачиться цілком обгрунтованим. За найбільш песимістичними підрахункамиМіжурядової групи з кліматичних змін, світові ресурси нафтина даний момент складає 5 трлн бар. (03.10.2023)

Виснаження не загрожує гідроенергетичним ресурсів - ввідміну від органічного палива вони безперервно поновлюються. Алегідроенергетичні ресурси нездатні, дати необхідну кількість енергії.

Ось чому найважливішою проблемою енергетики сталапроблема вишукування нових джерел енергії, зокрема ядерної енергії,енергії сонячного випромінювання, внутрішнього тепла Землі.

Одним з перспективних джерел енергії єводень. Його виділяють зі звичайної води, і це не єдиний спосіб йогоотримання, він добре зберігається і транспортується в газоподібному, рідкому ітвердому вигляді. Газ зручно зберігати в підземних сховищах, рідина - врезервуарах. Одного резервуара об'ємом 3500м в кубі вистачало б для постачанняенергією протягом цілого року невеликого містечка з 20-ти тисячним населенням.

Для того щоб одержувати водень у великихкількостях необхідно в дали від населених пунктів на березі моря можна поставитипотужні атомні, а в майбутньому термоядерні реактори. При цьому енергія атомапіде не тільки для виробництва електроенергії, але і на розкладання води. Заодному трубопроводу діаметром 900 мм можна передати енергопотік потужністю понад12000 мВт.

Вчені Науково-дослідного інститутуенергетики США працюють над проектом надпровідної енергомережі для доставкиелектрики і водневого палива по всій країні. Здатність до передачівеликих обсягів енергії та доставка альтернативного палива - водню - робитьнову мережу дуже перспективною мережею. Її впровадження значно прискорило бвідмова від традиційного спалювання вуглеводнів.

Перехід на водневе паливо має і ще однупривабливу сторону. Якщо кам'яне вугілля, нафта, газ витрачається безповоротно,то водень може брати участь у кругообігу енергії скільки завгодно: згораючи, він,перетворюється на водяну пару, потім у воду.

Все йде до того, що основним паливом вавтомобільних двигунах стане електрику. От тільки як його отримати? ЗаВидно, найефективнішим, компактним і нешкідливим способом євикористання водню в так званих паливних елементах.

Паливний елемент - це електрохімічнийпристрій, який перетворює паливо в електрику без горіння. В якостіпалива можна використовувати природний газ, метанол, бензин або нафту. При роботіпаливний елемент виділяє тільки тепло і водяну пару.

Ідея їх використання не так вже й нова. Ще в 1839році англієць сер Вільям Гроув розробив принципи їх функціонування.Починаючи з 60-х NASA стала використовувати лужні паливні елементи в космосі. Івже зараз серійно випускаються електростанції на паливних елементах зпотужністю до 200 кВт.

У паливних елементів є кілька великихпереваг. По-перше, вони набагато більш ефективні в порівнянні з будь-якимиіншими способами генерації електричної енергії, особливо - з двигунамивнутрішнього згоряння. Електроенергія в елементах виробляється безпосередньоз хімічних реакцій. В цьому випадку не потрібно проміжних механічнихланок, що використовуються в більшості електростанцій і знижують ефективність.Крім того, слід зазначити екологічну чистоту і зручність паливнихелементів. Вони не виділяють токсичних речовин і працюють практично безшумно.

Поки що отримання водню сучасними методами(З природного газу або електролізом води) вимагає більше енергії, ніжотриманий водень може дати. Тим не менше, після вичерпання родовищджерел нафти і газу він може стати єдиним доступним видомавтомобільного палива. Саме з цієї причини, практично всі великіавтомобільні компанії вкладають в розробку двигунів на водні величезнікошти.

Найбільш близька до серійного виробництва такихсистем компанія Ford. Спільно з канадською компанією Ballard Power Systems неюрозроблений зразок водневої генераторної установки Ballard Ecostar. Воназдатна замінити невеликі турбіни або двигуни внутрішнього згоряння, вяких застосовуються інші види палива. Установка здатна розвивати потужністьдо 114 кіловат.

Треба сказати, що і Росія не відстає відконкурентів. На ВАТ "АВТОВАЗ" в 1999 році була прийнята програма порозробці автомобіля на паливних елементах. У 2001 році був розробленийходовий макет Антел 1 на базі автомобіля ЛАДА НИВА 2131.

речі кажучи, процес з'єднання водню зкиснем становить основу біоенергетики організму людини. Завдякихімічним реакціям, що протікають в кожній живій клітині, енергія з високим ККДперетвориться в теплову і механічну. Так що людина лише повторюєстворене природою пристрій одержання енергії (і не без користі для самогосебе, природно; так що робота щодо подальшого удосконалення технологіїпаливних елементів вселяє надію на щасливе енергетичне майбутнє).

Безумовно, на шляху до нього виникає і ще виникнедостатньо проблем. І до появи на дорогах автомобілів на водні пройдеще не мало часу.

Але вже зараз Ісландія планує перевести весьтранспорт на паливні елементи. Ісландія готується стати першою країною всвіті, яка зведе викиди вуглекислого газу в атмосферу до нуля. Це північнеострівна держава стане випробувальною лабораторією нової економіки, вякої роль ведучого енергоносія буде грати водень.

Протягом 20 найближчих років уряд має намірперевести автобуси, автомобілі та рибальський флот на паливні елементи (fuelcells) і створити новуінфраструктуру.

А в Росії, безпосередньо в Москві Юрій Михаличвже збирається перевести техніку на ефір.

Ще одним альтернативним видом палива сьогодніє ДМЕ (диметиловий ефір). Це, так би мовити, наступний щабель повпровадження використання газу в двигунах внутрішнього згоряння. У Москвівідбулася презентація абсолютно нового виду дизельного двигуна. Відтепер ЗІЛизможуть їздити на диметиловому ефірі. За великим рахунком це аналог газу. Головнийплюс нового палива - екологічна безпека. Викиди оксиду азотускорочуються мінімум у 2,5, а то і в 3 рази.

"Ми хочемо запустити наступну дослідну партіюприблизно з 50 автомобілів. Але ця робота тільки починається. При цьому першітри зразки автомобілів показують, що принципових труднощів з ними небуде, - зазначив заступник начальника Управління транспорту і зв'язку МосквиВалерій Антюфєєв. За його словами, "всі автомобілі підтвердили тіекологічні характеристики, на які ми розраховували. У майбутньому миплануємо змінити інфрастру...ктуру заправних станцій ". "Пропанобутановоїстанції, які зараз будуються в місті по цій же програмі, в майбутньомупіддадуться глибокої модернізації і стануть двопаливними ".

Ще на початку 2002 року столична мерія прийнялапрограму переведення частини міського автопарку на альтернативні види палива.Одним з головних "козирів" програми вважалося впровадження замістьдизельного палива диметилового ефіру (ДМЕ, хімічна формула СНЗ-0-СНз,отримують декількома способами з органічних сполук, найбільш економічний"- Синтез з природного газу метану). Зазначалося, що застосування цьогопалива не зажадає серйозних доопрацювань серійних автомобілів, зате вихлопицілком будуть відповідати суворим європейським стандартам.

Мер повідомив, що хімічні заводи вже готовіпоставляти нове паливо і його можна виробляти мільйонами тонн. А тульськіхіміки пообіцяли зробити ДМЕ в масовому виробництві в два рази дешевшесолярки. Тобто навіть при витраті альтернативного палива в 1,7 рази більшедизельного, машини будуть економічніше в експлуатації.

Також на сьогоднішній день в науці вже багато роківрозробляється проблема використання для цілей енергетики термоядернихреакцій як гігантських джерел енергії. Вчені прагнуть навчитисяконтролювати хід термоядерної реакції. Про величину термоядерної енергії можнасудити по такому порівнянні: вступ в синтез 1 р. ізотопів воднюеквівалентно згорянню 10 тонн бензину.

Але і тут є свої підводні камені, для того щобздійснити термоядерну реакцію потрібно побудувати величезний завод, оснастити йогонадійним обладнанням і високо кваліфікованою робочою силою, що, як намвідомо, не дуже дешево, і це все, якщо не брати проблеми бюрократичного таекологічного характеру.

Так що зараз у людства є багато шляхів, пояким можна піти. Крім розглянутих у цій роботі варіантів є й багатоінші шляхи, які вже розроблені або ще розробляються, але не розглянутів цій роботі і вирішувати яким шляхом піде населення планети належить вирішуватиновим вченим, винахідникам і інженерам, можливо випускникам МГАТХТ.