Альтернативні джерела енергії. Похідні нафти. Нетрадиційні палива. Нафтові палива. Альтернативні палива. Сумішеві палива. Нафтові палива з добавками не нафтового походження. Спирти, ефіри та ін. )). Синтетичні рідкі палива. Отримують при переробці твердих

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 19Следующая ⇒

Альтернативні джерела енергії

Природний газ (метан)

СН₄

Пропан

C₃Н₈

Бутан

C₄Н₁₀

Метанол

СН₃ОН

Етанол

C₂Н₅OН

Водень

H₂

Діметіл-ефір

СН₃ОCН₃

Електрична енергія

Похідні нафти

Модифікований бензин

Модифіковане дизельне паливо

Нетрадиційні палива

Нафтові палива

Альтернативні палива

Сумішеві палива

(нафтові палива з добавками не нафтового походження

 ( спирти, ефіри та ін.))

Синтетичні рідкі палива

(отримують при переробці твердих, рідких та газоподібних корисних копалин (вугілля, горючих сланців, природного газу і газових конденсатів та ін.) )

Не нафтові палива

(спирти, ефіри, газоподібні палива та ін.)

2.3 Чому альтернативні джерела енергії застосовуються у двигунах внутрішнього згоряння

Ресурси нафти на землі обмежені й це, мабуть, головне, що змушує шукати заміну нафтовим паливам, що використовуються у ДВЗ.

Досвід показав можливість застосування великої кількості замінників нафтового палива у ДВЗ. Будь-яке альтернативне паливо має свої переваги й недоліки, серед яких найважливішими є:

• виробничі витрати,

• доступність для споживача,

• вплив на навколишнє середовище,

• необхідність пристосування двигуна до процесу живлення новими видами палива,

• безпека використання,

• схвалення споживачем.

Наприклад, етанол дуже широко застосовується, як суміш за назвою „gasohol", що складається з 90% об'ємної частки бензину й 10% етанолу. Також етанол і природний газ добре прийняті споживачами. У свою чергу водень уважається найбільш «чистим паливом» і дотепер не є досить розповсюдженим, тому що відсутні застосовувані технічні рішення для його використання. Це, зокрема, стосується рішень по розміщенню водню на автомобілі. Невирішеним технічним завданням є також одержання водню в промислових масштабах при досить малих витратах. Ряд існуючих технологій одержання водню ґрунтується на використанні нафти як вихідної сировини. Ця ситуація позбавляє сенсу застосування водню як моторного палива; сенс з'явиться в тому випадку, якщо будуть знайдені економічні способи одержання водню з води або на основі використання поновлюваних джерел енергії. Електричний привод уважається одним із чистих джерел енергії, що використовуються на транспортних засобах, однак вартість електромобілів набагато вище, ніж вартість автомобілів, що заправляють звичайними паливами.

Варто мати також у виді, що при розгляді шкідливих викидів за весь цикл застосування водню, включаючи складову циклу з вироблення електроенергії, що використовується при електролізі води, привабливість застосування водню значною мірою втрачається. Тільки у випадку роботи електростанцій на природному газі, а не на вугіллі, привабливість водню в якості "чистого" палива виявляється беззаперечною. Треба при цьому також мати на увазі, що встановлені потужності ДВЗ на автомобілях на порядок перевершують потужності електричних станцій, що працюють на різних видах палива. Застосування модифікованих бензинів у значній мірі знижує рівень емісії токсичних компонентів газів, що відробили, і дає порівнянні ефекти з охорони навколишнього середовища в порівнянні зі стандартним бензином.

У порівнянні з бензином і дизельним паливом альтернативні палива мають три переваги, які представлені в табл. Таблиця 2.2. 

Таблиця 2.2 – Основні критерії оцінки альтернативних палив

№

Критерій

Визначення залежності

1.

Енергетична незалежність

Можливість виробництва із власних викопних ресурсів та сільськогосподарських продуктів

2.

Емісія - смог

Знижується емісія токсичних компонентів відпрацьованих газів

3.

Експлуатаційні витрати

Застосування деяких альтернативних палив забезпечує більше низькі експлуатаційні витрати автомобілів

Тому, по-перше:

• власна сировина для виробництва альтернативних видів палив робить державу енергетично незалежною від імпортної нафти й не залежною від політичних проблем (відсутність дипломатичних відносин, воєнний стан і т.п.). Природний метан можна одержати із природного газу або органічних матеріалів, таких як: вугілля, відходи сільського господарства, сміття й т.п. Етанол – із сільськогосподарських продуктів: картоплі, цукрового буряка, цукрового очерету.

Рослинні палива і їхні складні ефіри можна одержати з насіння сої, рапсу, соняшника, льону, плодів кокосової пальми.

Електричну енергію одержують після перетворення теплової енергії, отриманої в результаті згоряння вугілля, природного газу, нафтових продуктів. Електричну енергію роблять також на гідроелектростанціях, вітрових й атомних електростанціях.

Водень можна одержати з води в результаті її електролізу, а також з інших вуглеводів і біомаси.

По-друге:

• альтернативні палива знижують емісію шкідливих речовин, що потрапляють у атмосферу із продуктами згоряння. Це відноситься до всіх альтернативних палив.

На рис. Рисунок 2.1 наведені молекулярні структури декількох палив. Слід зазначити, що молекули метану (із природного газу), пропан-бутану (LPG – liquified petroleum gas), метанолу й етанолу за своєю структурою більше прості в порівнянні з іншими, представленими на рисунку. Інші молекули є типовими супутнього бензину.

Більше проста структура, а також незначні розміри молекул сприяють більш "чистому згорянню" палива.

біодизель

водень метан

Рисунок 2.1 – Молекулярні структури різних палив [68]

При менш складній структурі й менших молекулах палива, під час згоряння в процесі розпаду, знижується кількість проміжних хімічних сполук, які можуть бути токсичними. Крім того, завдяки зниженню змісту вуглецю стосовно водню, у процесі згоряння альтернативних палив у меншій кількості в порівнянні з бензином утвориться окису вуглецю. Тому метан, пропан, бутан, метанол, етанол і водень під час згоряння менше ніж бензин і дизельне пальне забруднюють повітря [48, 51, 54, 55, 57, 58, 68, 70].

Під час виробництва електричної енергії на електростанції простіше керувати технологічним процесом (беручи до уваги оптимізацію токсичних компонентів відпрацьованих газів), чим в окремих двигунах автомобілів.

По-третє:

• в остаточному розрахунку істотними є витрати на експлуатацію двигунів транспортних засобів. Застосування природного й зрідженого газів знижує вартість експлуатації автомобілів. За виробничими витратами, у випадку масового виробництва, метанол може конкурувати з бензином [27, 28, 30, 31].

Метанол і водень на сьогоднішній день у порівнянні з іншими альтернативними паливами є занадто дорогими паливами, для їх широкого використання на транспортних засобах із ДВЗ. Однак прийняття відповідних законів і застосування певних економічних стимулів (державні дотації, звільнення від оподатковування й т.п.) ціни водню й спиртів можна значно знизити. Останнім часом вартість електромобілів не є конкурентною стосовно цін на автомобілі, що заправляють альтернативними джерелами енергії. Транспортні засоби з електричним приводом будуть більш конкурентні у випадку збільшення ефективності й енергоємності акумуляторів. Застосування альтернативних палив повинне в глобальному розрахунку, завдяки зниженню емісії токсичних компонентів відпрацьованих газів, забезпечити більше низьку вартість експлуатації автомобілів.

Таблиця 2.3 – Аналіз виробничих витрат при використанні альтернативних палив згідно SHELL AG й VEBA AG за станом на 1990 р. [2]

№

Паливо

Ціна на 1990 р. [ДМ]

1.

Бензин

0,27

2.

Дизельне паливо

0,21

3.

Природний газ

0,22

4.

Пропан

0,25

5.

Метанол

0,35

6.

Етанол

1,90

7.

EMKOR

2,20 (без дотації)

8.

Водень

22,66 (при використанні сонячної енергії для забезпечення розпаду води)

* використано порівняльну вартість виробництва енергії з альтернативних палив стосовно базової енергії, отриманої з 1 літра бензину.

У табл. Таблиця 2.3 зіставлені виробничі витрати при використанні деяких альтернативних палив. Порівняльні характеристика фізико-хімічних показників палив наведені у табл. Таблиця 2.4.

Із зазначених даних бачимо, що група палив: природний газ, пропан і метан – порівнянні за ціною зі стандартними паливами.

Залежно від політики, що проводиться державою стосовно альтернативних палив, їх ціни в різних країнах відрізняються друг від друга.

Таблиця 2.4 – Порівняльна характеристика фізико-хімічних показників палив

Показники

Оди-

ниці

вимі-

рю-

вання

Входять до складу ЗНГ

СПГ (ме­тан)

Бен­зин

Дизе­льне паль­не

етан

про­пан

бутан

пен­тан

Хімічна формула

–

С₂Н₆

С₃Н₈

С₄Н₁₀

С₅Н₁₂

СН₄

–

–

Молекулярна маса

кг/

кмоль

30,07

44,10

58,12

72,15

16,04

114,0

190,0

Температура займання при

атмосферному тиску

°С

508-

475-

475-

470-

Температура кипіння при

760 мм рт. ст.

°С

–88,6

–42,1

–0,5

+36,1

–161,6

–

190-380

Октанове число (за моторним

методом) / цитанове число*

–

105-

76-86

40-55*

Нижча теплоздатність

(при 15 °С і 760 мм рт. ст.)

МДж/

кг

47,0

45,7

45,4

45,1

48,8

43,9

42,5

Необхідна для згоряння кількість повітря

кг/кг

16,05

15,7

15,35

15,3

17,2

14,5

14,35

Межі займання (по об'єму):

нижній

верхній

%

–//–

3,2

 12,5

2,4

9,5

1,9

8,5

1,4

8,0

5,3

14,0

1,5

6,0

0,6

7,5

Коефіцієнт надлишку повітря α, який відповідає нижній (αmax) і

верхній (αmin) межам займання:

αmax

αmin

–

–//–

1,82

0,42

1,70

0,40

1,67

0,35

1,84

0,30

1,88

0,65

1,18

0,29

1,5

0,50

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология