MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM I EKOLOGIJA.

1.3. Alternativna goriva

1.5. Neutralizacija

Bibliografija

MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM I EKOLOGIJA

1.1. Štetne emisije u sastavu izduvnih gasova i njihov uticaj na divlje životinje

Sa potpunim sagorijevanjem ugljikovodika, konačni proizvodi su ugljični dioksid i voda. Međutim, potpuno sagorevanje u klipnim motorima sa unutrašnjim sagorevanjem tehnički je nemoguće postići. Danas oko 60% ukupne količine štetnih materija koje se emituju u atmosferu velikih gradova otpada na drumski saobraćaj.

Sastav izduvnih gasova motora sa unutrašnjim sagorevanjem uključuje više od 200 različitih hemikalija. Među njima:

• proizvodi nepotpunog izgaranja u obliku ugljičnog monoksida, aldehida, ketona, ugljikovodika, vodika, peroksidnih spojeva, čađi;
• proizvodi termičkih reakcija dušika s kisikom - dušikovi oksidi;
• spojevi neorganskih tvari koje su dio goriva - olovo i drugi teški metali, sumpor-dioksid itd.;
• višak kiseonika.

Količina i sastav izduvnih gasova određuju se dizajnerskim karakteristikama motora, njihovim načinom rada, tehničkim stanjem, kvalitetom površina puta, vremenskim uslovima. Na sl. 1.1 prikazane su zavisnosti sadržaja osnovnih materija u sastavu izduvnih gasova.

U tabeli. 1.1 prikazane su karakteristike gradskog ritma automobila i prosječne vrijednosti emisija u procentima njihove ukupne vrijednosti za puni ciklus uslovnog gradskog saobraćaja.

Ugljen-monoksid (CO) nastaje u motorima tokom sagorevanja obogaćene mešavine vazduh-gorivo, kao i zbog disocijacije ugljen-dioksida, na visokim temperaturama. U normalnim uslovima, CO je gas bez boje i mirisa. Toksičan učinak CO leži u njegovoj sposobnosti da dio hemoglobina u krvi pretvori u karboksihemoglobin, što uzrokuje kršenje tkivnog disanja. Pored toga, CO ima direktan uticaj na biohemijske procese u tkivima, što dovodi do narušavanja metabolizma masti i ugljenih hidrata, ravnoteže vitamina itd. Toksičan efekat CO povezan je i sa njegovim direktnim dejstvom na ćelije centralnog nervnog sistema. Kada je izložen osobi, CO izaziva glavobolju, vrtoglavicu, umor, razdražljivost, pospanost i bol u predelu srca. Akutno trovanje se opaža kada se udahne zrak s koncentracijom CO većom od 2,5 mg/l tokom 1 sata.

Tabela 1.1

Karakteristike urbanog ritma automobila

Oksidi dušika u ispušnim plinovima nastaju kao rezultat reverzibilne oksidacije dušika atmosferskim kisikom pod utjecajem visokih temperatura i tlaka. Kako se izduvni plinovi hlade i razrjeđuju atmosferskim kisikom, dušikov oksid se pretvara u dioksid. Dušikov oksid (NO) je bezbojni gas, azot dioksid (NO 2) je crveno-smeđi gas karakterističnog mirisa. Dušikovi oksidi, kada se progutaju, kombinuju se sa vodom. Istovremeno stvaraju spojeve dušične i dušične kiseline u respiratornom traktu. Dušikovi oksidi iritiraju sluzokožu očiju, nosa i usta. Izloženost NO 2 doprinosi razvoju plućnih bolesti. Simptomi trovanja javljaju se tek nakon 6 sati u vidu kašlja, gušenja, a moguć je i sve veći plućni edem. NOX je također uključen u stvaranje kiselih kiša.

Oksidi dušika i ugljovodonici su teži od zraka i mogu se akumulirati u blizini puteva i ulica. U njima se pod uticajem sunčeve svetlosti odvijaju različite hemijske reakcije. Razlaganje dušikovih oksida dovodi do stvaranja ozona (O 3). U normalnim uslovima ozon je nestabilan i brzo se razgrađuje, ali u prisustvu ugljovodonika proces njegovog razlaganja se usporava. Aktivno reagira s česticama vlage i drugim spojevima, stvarajući smog. Osim toga, ozon korodira oči i pluća.

Pojedinačni ugljovodonici CH (benzapiren) su najjači karcinogeni, čiji nosioci mogu biti čestice čađi.

Kada motor radi na olovnom benzinu, zbog razgradnje tetraetil olova nastaju čestice čvrstog olovnog oksida. U izduvnim gasovima nalaze se u obliku sitnih čestica veličine 1-5 mikrona, koje dugo ostaju u atmosferi. Prisustvo olova u vazduhu izaziva ozbiljna oštećenja organa za varenje, centralnog i perifernog nervnog sistema. Djelovanje olova na krv očituje se u smanjenju količine hemoglobina i uništavanju crvenih krvnih stanica.

Sastav izduvnih gasova dizel motora razlikuje se od benzinskih motora (tabela 10.2). Kod dizel motora sagorijevanje goriva je potpunije. Ovo proizvodi manje ugljičnog monoksida i nesagorjelih ugljikovodika. Ali, u isto vrijeme, zbog viška zraka u dizel motoru, stvara se veća količina dušikovih oksida.

Osim toga, rad dizel motora u određenim režimima karakterizira dim. Crni dim je proizvod nepotpunog sagorevanja i sastoji se od čestica ugljenika (čađi) veličine 0,1–0,3 µm. Bijeli dim, koji se uglavnom stvara kada motor radi u praznom hodu, sastoji se uglavnom od aldehida, koji djeluju iritativno, čestica isparenog goriva i kapljica vode. Plavi dim nastaje kada se izduvni gasovi hlade na vazduhu. Sastoji se od kapljica tečnih ugljovodonika.

Karakteristika izduvnih gasova dizel motora je sadržaj kancerogenih policikličkih aromatičnih ugljovodonika, među kojima su najštetniji dioksin (ciklički eter) i benzapiren. Potonji, kao i olovo, pripada prvoj klasi opasnosti zagađivača. Dioksini i srodni spojevi su mnogo puta toksičniji od otrova kao što su kurare i kalijum cijanid.

Tabela 1.2

Količina toksičnih komponenti (u g),

nastaje tokom sagorevanja 1 kg goriva

Akreolin je takođe pronađen u izduvnim gasovima (posebno kada rade dizel motori). Ima miris sagorele masti i na nivoima iznad 0,004 mg/l izaziva iritaciju gornjih disajnih puteva, kao i upalu sluzokože očiju.

Supstance sadržane u izduvnim gasovima automobila mogu uzrokovati progresivna oštećenja centralnog nervnog sistema, jetre, bubrega, mozga, genitalnih organa, letargiju, Parkinsonov sindrom, upalu pluća, endemsku ataksiju, giht, rak bronha, dermatitis, intoksikaciju, alergije, respiratorne i druge bolesti . Vjerojatnost pojave bolesti raste kako se vrijeme izlaganja štetnim tvarima i njihova koncentracija povećavaju.

1.2. Zakonska ograničenja emisije štetnih materija

Prvi koraci za ograničavanje količine štetnih materija u izduvnim gasovima napravljeni su u Sjedinjenim Američkim Državama, gde je problem zagađenja gasom u velikim gradovima postao najaktuelniji nakon Drugog svetskog rata. Krajem 60-ih, kada su se megagradovi Amerike i Japana počeli gušiti od smoga, vladine komisije ovih zemalja preuzele su inicijativu. Zakonski akti o obaveznom smanjenju toksičnih emisija iz novih automobila primorali su proizvođače da poboljšaju motore i razviju sisteme neutralizacije.

Godine 1970. u Sjedinjenim Državama je donesen zakon prema kojem je nivo toksičnih komponenti u izduvnim gasovima automobila iz 1975. godine trebao biti manji od onog kod automobila iz 1960. godine: CH - za 87%, CO - za 82% i NOx - za 24%. Slični zahtjevi su legalizovani u Japanu i Evropi.

Razvoj panevropskih pravila, propisa i standarda u oblasti ekologije automobilske tehnologije sprovodi Komitet za unutrašnji saobraćaj koji deluje u okviru Ekonomske komisije Ujedinjenih nacija za Evropu (UNECE). Dokumenti koje izdaje zovu se Pravila UNECE-a i obavezni su za zemlje učesnice Ženevskog sporazuma iz 1958. godine, kojem se pridružila i Rusija.

Prema ovim pravilima, dozvoljene emisije štetnih materija od 1993. godine su ograničene: za ugljen monoksid sa 15 g/km 1991. na 2,2 g/km 1996. godine, a za zbir ugljovodonika i azotnih oksida sa 5,1 g/km 1991. godine. do 0,5 g/km 1996. 2000. godine uvedeni su još stroži standardi (slika 1.2). Oštro pooštravanje standarda predviđeno je i za dizel kamione (slika 1.3).

Rice. 1.2. Dinamika ograničenja emisije

za vozila do 3,5 tone (benzin)

Standardi uvedeni za automobile 1993. zvali su se EBPO-I, 1996. - EURO-II, 2000. godine - EURO-III. Uvođenje ovakvih normi dovelo je evropske propise na nivo američkih standarda.

Uz kvantitativno pooštravanje normi, dolazi i do njihove kvalitativne promjene. Umjesto ograničenja dima, uvedeno je racioniranje čvrstih čestica na čijoj površini se adsorbiraju aromatični ugljovodonici opasni po zdravlje ljudi, posebno benzapiren.

Regulacija emisije čestica ograničava količinu čestica u mnogo većoj mjeri nego ograničenje dima, što omogućava da se procijeni samo ona količina čestica koja čini vidljivim izduvne plinove.

Rice. 1.3. Dinamika granica štetnih emisija za dizel kamione ukupne mase veće od 3,5 tone utvrđenih od strane EEZ-a

Kako bi se ograničila emisija toksičnih ugljovodonika, uvode se standardi za sadržaj grupe ugljovodonika bez metana u izduvnim gasovima. Planirano je uvođenje ograničenja na oslobađanje formaldehida. Predviđeno je ograničenje isparavanja goriva iz sistema napajanja automobila sa benzinskim motorima.

I u SAD-u i u UNECE pravilima regulirana je kilometraža automobila (80 hiljada i 160 hiljada km), pri čemu moraju biti u skladu sa utvrđenim standardima toksičnosti.

U Rusiji su standardi koji ograničavaju emisiju štetnih materija iz motornih vozila počeli da se uvode 70-ih godina: GOST 21393-75 „Automobili sa dizel motorima. Izduvni dim. Norme i metode mjerenja. Sigurnosni zahtjevi” i GOST 17.2.1.02-76 “Zaštita prirode. Atmosfera. Emisije iz motora automobila, traktora, samohodnih poljoprivrednih i cestogradnih mašina. Termini i definicije".

Osamdesetih godina GOST 17.2.2.03-87 „Zaštita prirode. Atmosfera. Norme i metode za mjerenje sadržaja ugljičnog monoksida i ugljovodonika u izduvnim gasovima vozila sa benzinskim motorima. Sigurnosni zahtjevi” i GOST 17.2.2.01-84 “Zaštita prirode. Atmosfera. Dizeli su automobilski. Izduvni dim. Norme i metode mjerenja”.

Norme su, u skladu sa rastom flote i orijentacijom na slične UNECE propise, postepeno pooštravane. Međutim, već od početka 90-ih, ruski standardi u pogledu krutosti počeli su biti značajno inferiorniji od standarda koje je uvela UNECE.

Razlozi zaostatka su nepripremljenost infrastrukture za rad automobilske i traktorske opreme. Za prevenciju, popravku i održavanje vozila opremljenih elektronikom i sistemima za neutralizaciju potrebna je razvijena mreža servisnih stanica sa kvalifikovanim osobljem, savremenom opremom za popravku i mjernom opremom, uključujući i na terenu.

Na snazi ​​je GOST 2084-77, koji predviđa proizvodnju u Rusiji benzina koji sadrže olovni tetraetilen. Transport i skladištenje goriva ne garantuju da olovni ostaci neće dospeti u bezolovni benzin. Ne postoje uslovi pod kojima bi vlasnici automobila sa sistemima za neutralizaciju bili zagarantovani od dolivanja benzina sa olovnim aditivima.

Ipak, radi se na pooštravanju ekoloških zahtjeva. Uredbom Državnog standarda Ruske Federacije od 1. aprila 1998. br. 19 odobrena su „Pravila za obavljanje poslova u sistemu sertifikacije motornih vozila i prikolica“, koja određuju privremeni postupak za primjenu UNECE-a u Rusiji. Pravila br. 834 i br. 495.

1. januara 1999. GOST R 51105.97 „Goriva za motore sa unutrašnjim sagorevanjem. Bezolovni benzin. Specifikacije”. U maju 1999. godine, Gosstandart je usvojio rezoluciju o donošenju državnih standarda koji ograničavaju emisiju zagađujućih materija iz automobila. Standardi sadrže autentičan tekst sa UNECE Pravilnikom br. 49 i br. 83 i stupaju na snagu 1. jula 2000. Iste godine standard GOST R 51832-2001 „Motori sa unutrašnjim sagorevanjem na benzin na pogon i motorna vozila ” je usvojen. bruto težine veće od 3,5 tone, opremljen ovim motorima. Emisije štetnih materija. Tehnički zahtjevi i metode ispitivanja”. 1. januara 2004. GOST R 52033-2003 „Vozila sa benzinskim motorima. Emisije zagađujućih materija sa izduvnim gasovima. Norme i metode kontrole u ocjeni tehničkog stanja”.

Kako bi se uskladili sa sve strožim standardima za emisiju zagađujućih materija, proizvođači automobilske opreme unapređuju sisteme napajanja i paljenja, koriste alternativna goriva, neutrališu izduvne gasove i razvijaju kombinovane elektrane.

1.3. Alternativna goriva

U cijelom svijetu se velika pažnja poklanja zamjeni tečnih naftnih goriva tečnim ugljovodoničnim gasom (mešavina propan-butan) i komprimovanim prirodnim gasom (metan), kao i smešama koje sadrže alkohol. U tabeli. 1.3 prikazani su uporedni pokazatelji emisije štetnih materija pri radu motora sa unutrašnjim sagorevanjem na različita goriva.

Tabela 1.3

Prednosti plinskog goriva su visoki oktanski broj i mogućnost korištenja pretvarača. Međutim, kada se koriste, snaga motora se smanjuje, a velika masa i dimenzije opreme za gorivo smanjuju performanse vozila. Nedostaci plinovitih goriva također uključuju visoku osjetljivost na podešavanja opreme za gorivo. Uz nezadovoljavajuću kvalitetu proizvodnje opreme za gorivo i nisku radnu kulturu, toksičnost izduvnih plinova iz motora koji radi na plinsko gorivo može premašiti vrijednosti benzinske verzije.

U zemljama s toplom klimom, automobili s motorima koji rade na alkoholna goriva (metanol i etanol) postali su široko rasprostranjeni. Upotreba alkohola smanjuje emisiju štetnih materija za 20-25%. Nedostaci alkoholnih goriva uključuju značajno pogoršanje startnih kvaliteta motora i visoku korozivnost i toksičnost samog metanola. U Rusiji se alkoholna goriva za automobile trenutno ne koriste.

Sve veća pažnja, kako kod nas, tako i u inostranstvu, poklanja se ideji korišćenja vodonika. Izgledi ovog goriva određeni su njegovom ekološkom prihvatljivošću (za automobile koji koriste ovo gorivo, emisija ugljičnog monoksida je smanjena za 30-50 puta, dušikovih oksida za 3-5 puta, a ugljikovodika za 2-2,5 puta), neograničenosti i obnovljivost sirovina. Međutim, uvođenje vodoničnog goriva je ograničeno stvaranjem energetski intenzivnih sistema za skladištenje vodonika u automobilu. Trenutno korišćene metal-hidridne baterije, reaktori za razlaganje metanola i drugi sistemi su veoma složeni i skupi. Uzimajući u obzir i poteškoće povezane sa zahtjevima kompaktne i bezbedne proizvodnje i skladištenja vodonika u automobilu, automobili sa vodoničnim motorom još uvek nemaju zapaženu praktičnu primenu.

Kao alternativu motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, veliki su interes elektrane koje koriste elektrohemijske izvore energije, baterije i elektrohemijske generatore. Električna vozila odlikuju se dobrom prilagodljivošću promjenjivim načinima gradskog saobraćaja, lakoćom održavanja i ekološkom prihvatljivošću. Međutim, njihova praktična primjena ostaje problematična. Prvo, ne postoje pouzdani, lagani i dovoljno energetski intenzivni izvori elektrohemijske struje. Drugo, prelazak voznog parka na napajanje elektrohemijskih baterija dovest će do trošenja ogromne količine energije na njihovo punjenje. Većina ove energije se proizvodi u termoelektranama. Istovremeno, zbog višestruke konverzije energije (hemijske - termičke - električne - hemijske - električne - mehaničke), ukupna efikasnost sistema je veoma niska, a zagađenje životne sredine područja oko elektrana višestruko će premašiti trenutne vrednosti.

1.4. Poboljšanje napajanja i sistema paljenja

Jedan od nedostataka sistema za napajanje karburatora je neravnomjerna raspodjela goriva po cilindrima motora. To uzrokuje neravnomjeran rad motora s unutarnjim sagorijevanjem i nemogućnost iscrpljivanja podešavanja karburatora zbog prekomjernog iscrpljivanja smjese i prestanka sagorijevanja u pojedinačnim cilindrima (povećanje CH) sa obogaćenom smjesom u ostatku (visok sadržaj CO u izduvnim gasovima). Kako bi se otklonio ovaj nedostatak, redoslijed rada cilindara je promijenjen sa 1–2–4–3 na 1–3–4–2 i optimiziran je oblik usisnih cjevovoda, na primjer, korištenje prijemnika u usisu. mnogostruko. Osim toga, ispod karburatora su ugrađeni različiti razdjelnici koji usmjeravaju protok, a usisni cjevovod se zagrijava. U SSSR-u je razvijen i uveden u masovnu proizvodnju autonomni sistem mirovanja (XX). Ove mjere su omogućile ispunjavanje zahtjeva za XX režime.

Kao što je gore pomenuto, tokom gradskog ciklusa do 40% vremena, automobil radi u režimu prisilnog praznog hoda (PHX) - kočenje motorom. Istovremeno, ispod prigušne zaklopke, vakuum je mnogo veći nego u XX režimu, što uzrokuje ponovno obogaćivanje mješavine zraka i goriva i prestanak njenog sagorijevanja u cilindrima motora, te količinu štetnih emisija povećava. Da bi se smanjile emisije u režimima PHH, razvijeni su sistemi za prigušivanje gasa (otvarači) i EPHH ekonomajzeri za prisilni rad u praznom hodu. Prvi sistemi, blagim otvaranjem gasa, smanjuju vakuum ispod njega, čime se sprečava prekomerno obogaćivanje smeše. Potonji blokiraju protok goriva u cilindre motora u PXC režimima. PECH sistemi mogu smanjiti količinu štetnih emisija do 20% i povećati efikasnost goriva do 5% u gradskom radu.

Emisije dušikovih oksida NOx suzbijane su snižavanjem temperature sagorijevanja zapaljive smjese. Za to su energetski sistemi i benzinskih i dizel motora opremljeni uređajima za recirkulaciju izduvnih gasova. Sistem je, pri određenim režimima rada motora, propuštao deo izduvnih gasova iz izduvnog u usisni cevovod.

Inercija sistema za doziranje goriva ne dozvoljava stvaranje dizajna karburatora koji u potpunosti ispunjava sve zahtjeve za tačnost doziranja za sve režime rada motora, posebno one prolazne. Da bi se prevazišli nedostaci karburatora, razvijeni su takozvani "ubrizgavajući" sistemi napajanja.

U početku su to bili mehanički sistemi sa stalnim dovodom goriva u područje usisnog ventila. Ovi sistemi su omogućili ispunjavanje početnih ekoloških zahtjeva. Trenutno su to elektronsko-mehanički sistemi sa fraziranim ubrizgavanjem i povratnom spregom.

Sedamdesetih godina prošlog stoljeća, glavni način smanjenja štetnih emisija bio je korištenje sve siromašnijih mješavina zraka i goriva. Za njihovo neprekidno paljenje bilo je potrebno poboljšati sisteme paljenja kako bi se povećala snaga iskre. Sputavajući fakir u tome bio je mehanički prekid primarnog kola i mehanička distribucija energije visokog napona. Da bi se prevazišao ovaj nedostatak, razvijeni su kontaktno-tranzistorski i beskontaktni sistemi.

Danas su sve češći beskontaktni sistemi paljenja sa statičkom distribucijom visokonaponske energije pod kontrolom elektronske jedinice, koja istovremeno optimizuje dovod goriva i vreme paljenja.

Kod dizel motora, glavni pravac poboljšanja elektroenergetskog sistema bio je povećanje pritiska ubrizgavanja. Danas je norma pritisak ubrizgavanja od oko 120 MPa, za perspektivne motore do 250 MPa. Ovo omogućava potpunije sagorevanje goriva, smanjujući sadržaj CH i čestica u izduvnim gasovima. Kao i za benzin, za dizelske sisteme za napajanje razvijeni su elektronski sistemi upravljanja motorom koji ne dozvoljavaju motorima da uđu u dimne režime.

Razvijaju se različiti sistemi za naknadnu obradu izduvnih gasova. Na primjer, razvijen je sistem sa filterom u izduvnom traktu, koji zadržava čestice. Nakon određenog vremena rada, elektronska jedinica daje komandu za povećanje dovoda goriva. To dovodi do povećanja temperature izduvnih plinova, što zauzvrat dovodi do sagorijevanja čađi i regeneracije filtera.

1.5. Neutralizacija

Istih 70-ih postalo je jasno da je nemoguće postići značajno poboljšanje situacije s toksičnošću bez upotrebe dodatnih uređaja, jer smanjenje jednog parametra podrazumijeva povećanje drugih. Stoga su se aktivno uključili u poboljšanje sistema za naknadnu obradu izduvnih gasova.

Sistemi neutralizacije su se u prošlosti koristili za automobilsku i traktorsku opremu koja radi u posebnim uslovima, kao što su tuneliranje i razvoj rudnika.

Postoje dva osnovna principa za konstruisanje pretvarača - termički i katalitički.

Termalni pretvarač je komora za sagorevanje, koja se nalazi u izduvnom traktu motora za naknadno sagorevanje produkata nepotpunog sagorevanja goriva - CH i CO. Može se ugraditi umjesto ispušnog cjevovoda i obavljati svoje funkcije. Reakcije oksidacije CO i CH odvijaju se prilično brzo na temperaturama iznad 830 °C i u prisustvu nevezanog kisika u zoni reakcije. Toplotni pretvarači se koriste na motorima s pozitivnim paljenjem, u kojima se obezbjeđuje temperatura potrebna za efektivno odvijanje reakcija termalne oksidacije bez dovoda dodatnog goriva. Ionako visoka temperatura izduvnih gasova ovih motora raste u reakcionoj zoni kao rezultat sagorevanja dela CH i CO, čija je koncentracija mnogo veća nego kod dizel motora.

Termalni neutralizator (slika 1.4) sastoji se od kućišta sa ulaznim (izlaznim) cijevima i jednim ili dva umetka plamene cijevi od čeličnog lima otpornog na toplinu. Dobro miješanje dodatnog zraka potrebnog za oksidaciju CH i CO sa izduvnim plinovima postiže se intenzivnim stvaranjem vrtloga i turbulencije plinova pri strujanju kroz rupe u cijevima i kao rezultat promjene smjera njihovog kretanja od sistem pregrada. Za efikasno naknadno sagorevanje CO i CH potrebno je dovoljno dugo vreme, pa je brzina gasova u pretvaraču podešena na nisku, usled čega je njegova zapremina relativno velika.

Rice. 1.4. Termalni pretvarač

Da bi se sprečio pad temperature izduvnih gasova kao posledica prenosa toplote na zidove, izduvni cevovod i konvertor su pokriveni toplotnom izolacijom, u izduvnim kanalima se postavljaju toplotni štitovi, a pretvarač se postavlja što bliže moguće za motor. Unatoč tome, potrebno je značajno vrijeme za zagrijavanje termalnog pretvarača nakon pokretanja motora. Da bi se ovo vrijeme smanjilo, povećava se temperatura izduvnih plinova, što se postiže obogaćivanjem zapaljive smjese i smanjenjem vremena paljenja, iako i jedno i drugo povećava potrošnju goriva. Ovakvim mjerama se pribjegava kako bi se održao stabilan plamen tokom prolaznog rada motora. Umetak plamena takođe doprinosi smanjenju vremena do početka efektivne oksidacije CH i CO.

katalizatori– uređaji koji sadrže supstance koje ubrzavaju reakcije, – katalizatori . Katalizatori mogu biti "jednosmjerni", "dvosmjerni" i "trosmjerni".

Jednokomponentni i dvokomponentni neutralizatori oksidacionog tipa naknadno sagorevaju (reoksidiraju) CO (jednokomponentni) i CH (dvokomponentni).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(na 250–300°S).

C m H n + (m + n/4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2H 2 O(preko 400°S).

Katalizator je kućište od nerđajućeg čelika uključeno u izduvni sistem. Noseći blok aktivnog elementa nalazi se u kućištu. Prvi neutralizatori su bili punjeni metalnim kuglicama obloženim tankim slojem katalizatora (vidi sliku 1.5).

Rice. 1.5. Uređaj za katalizator

Kao aktivne supstance korištene su: aluminijum, bakar, hrom, nikal. Glavni nedostaci neutralizatora prve generacije bili su niska efikasnost i kratak vijek trajanja. Najotporniji na "otrovne" efekte sumpora, organosilicijuma i drugih spojeva koji nastaju kao rezultat sagorijevanja goriva i ulja sadržanih u cilindru motora pokazali su se katalizatori na bazi plemenitih metala - platine i paladija.

Nosač aktivne tvari u takvim neutralizatorima je posebna keramika - monolit s mnogo uzdužnih saća. Na površinu saća nanosi se posebna gruba podloga. Ovo omogućava povećanje efektivne kontaktne površine premaza sa izduvnim gasovima do ~20 hiljada m 2 . Količina plemenitih metala taloženih na podlozi u ovom području je 2-3 grama, što omogućava organiziranje masovne proizvodnje relativno jeftinih proizvoda.

Keramika može izdržati temperature do 800-850 °C. Neispravnosti sistema napajanja (otežano pokretanje) i produženi rad na ponovno obogaćenoj radnoj smjesi dovode do činjenice da će višak goriva izgorjeti u pretvaraču. To dovodi do topljenja ćelija i kvara pretvarača. Danas se metalno saće koristi kao nosilac katalitičkog sloja. To omogućava povećanje površine radne površine, smanjenje povratnog pritiska, ubrzanje zagrijavanja pretvarača na radnu temperaturu i proširenje temperaturnog raspona na 1000–1050 °C.

Redukcioni medijski katalizatori, ili trosmjerni neutralizatori, se koriste u izduvnim sistemima, kako za smanjenje emisije CO i CH, tako i za smanjenje emisije azotnih oksida. Katalitički sloj konvertera sadrži, pored platine i paladijuma, i element retkih zemalja rodijum. Kao rezultat hemijskih reakcija na površini katalizatora zagrijanog na 600-800 °C, CO, CH, NOx sadržani u ispušnim plinovima pretvaraju se u H 2 O, CO 2, N 2:

2NO + 2CO \u003d N 2 + 2CO 2.

2NO + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.

Efikasnost trosmjernog katalizatora dostiže 90% u realnim uslovima rada, ali samo pod uslovom da se sastav zapaljive mješavine razlikuje od stehiometrijskog za najviše 1%.

Zbog promjena parametara motora zbog njegovog trošenja, rada u nestacionarnim režimima, pomjeranja postavki elektroenergetskog sustava, nije moguće održati stehiometrijski sastav zapaljive smjese samo zbog dizajna karburatora ili injektora. Potrebna je povratna informacija koja bi procijenila sastav mješavine zraka i goriva koja ulazi u cilindre motora.

Do danas je najviše korišten sistem povratne sprege koji koristi tzv senzor kiseonika(lambda sonda) na bazi cirkonijumske keramike ZrO 2 (sl. 1.6).

Osetljivi element lambda sonde je cirkonijumski poklopac 2 . Unutrašnja i vanjska površina kapice prekrivene su tankim slojevima legure platine i rodijuma, koji djeluju kao vanjski 3 i domaće 4 elektrode. Sa navojnim dijelom 1 senzor je ugrađen u izduvni trakt. U ovom slučaju, vanjska elektroda se pere obrađenim plinovima, a unutrašnja - atmosferskim zrakom.

Rice. 1.6. Dizajn senzora kiseonika

Cirkonijum dioksid na temperaturama iznad 350°C poprima svojstvo elektrolita, a senzor postaje galvanska ćelija. Vrijednost EMF-a na elektrodama senzora određena je omjerom parcijalnih pritisaka kisika na unutrašnjoj i vanjskoj strani senzorskog elementa. U prisustvu slobodnog kiseonika u izduvnim gasovima, senzor generiše EMF reda veličine 0,1 V. U nedostatku slobodnog kiseonika u izduvnim gasovima, EMF raste skoro naglo na 0,9 V.

Sastav smjese se kontrolira nakon što se senzor zagrije do radne temperature. Sastav smjese se održava promjenom količine goriva koja se dovodi u cilindre motora na granici EMF prijelaza sonde sa niskog na visoki naponski nivo. Da bi se smanjilo vrijeme za postizanje radnog načina, koriste se senzori s električnim grijanjem.

Glavni nedostaci sistema sa povratnom spregom i trosmjernim katalizatorom su: nemogućnost rada motora na olovno gorivo, prilično nizak resurs pretvarača i lambda sonde (oko 80.000 km) i povećanje otpora izduvnih gasova. sistem.

Bibliografija

1. Vyrubov D.N. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem: teorija klipnih i kombinovanih motora / D.N. Vyrubov i dr. M.: Mashinostroenie, 1983.
2. Motori za automobile i traktore. (Teorija, elektroenergetski sistemi, projektovanje i proračun) / Ed. I. M. Lenjin. M.: Više. škola, 1969.
3. Automobilski i traktorski motori: Za 2 sata Projektovanje i proračun motora / Ed. I. M. Lenjin. 2. izd., dop. i prerađeno. M.: Više. škola, 1976.
4. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem: Projektovanje i rad klipnih i kombinovanih motora / Ed. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. 3. izdanje, revidirano. i dodatne M.: Mašinostroenie, 1980.
5. Arkhangelsky V. M. Automobilski motori / V. M. Arkhangelsky. M.: Mašinostroenie, 1973.
6. Kolčin A.I. Proračun automobilskih i traktorskih motora / A.I. Kolčin, V.P. Demidov. M.: Više. škola, 1971.
7. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem / Ed. Dr. tech. nauka prof. V. N. Lukanin. M.: Više. škola, 1985.
8. Khachiyan A.S. Motori s unutrašnjim sagorijevanjem / A.S. Khachiyan et al. M.: Vyssh. škola, 1985.
9. Ross Tweg. Sistemi za ubrizgavanje benzina. Uređaj, održavanje, popravka: Prakt. dodatak / Ross Tweg. M.: Izdavačka kuća "Za volanom", 1998.

Toplotni motor je uređaj koji može pretvoriti primljenu količinu topline u mehanički rad. Mehanički rad u toplotnim mašinama obavlja se u procesu ekspanzije određene supstance koja se naziva radna tečnost. Kao radni fluid obično se koriste gasovite materije (pare benzina, vazduh, vodena para). Radno tijelo prima (ili odaje) toplotnu energiju u procesu razmjene topline sa tijelima koja imaju veliku zalihu unutrašnje energije.

EKOLOŠKA KRIZA, poremećaj međusobne povezanosti unutar ekosistema ili nepovratne pojave u biosferi uzrokovane antropogenim djelovanjem i ugrožavajući postojanje čovjeka kao vrste. Prema stepenu ugroženosti prirodnog života osobe i razvoja društva, razlikuju se nepovoljna ekološka situacija, ekološka katastrofa i ekološka katastrofa.

Zagađenje od toplotnih motora:

1. Hemijski.

2. Radioaktivan.

3. Thermal.

Efikasnost toplotnih motora< 40%, в следствии чего больше 60% теплоты двигатель отдаёт холодильнику.

Prilikom sagorijevanja goriva koristi se kisik iz atmosfere, zbog čega se sadržaj kisika u zraku postepeno smanjuje.

Sagorijevanje goriva je praćeno oslobađanjem ugljičnog dioksida, dušika, sumpora i drugih spojeva u atmosferu.

Mjere prevencije zagađenja:

1.Smanjenje štetnih emisija.

2.Kontrola ispušnih plinova, modifikacija filtera.

3. Poređenje efikasnosti i ekološke prihvatljivosti različitih vrsta goriva, prelazak transporta na gasno gorivo.

Glavne toksične emisije vozila uključuju: izduvne gasove, gasove iz kartera i isparenja goriva. Izduvni gasovi koje emituje motor sadrže ugljen monoksid, ugljovodonike, azotne okside, benzapiren, aldehide i čađ.U proseku, sa automobilom koji pređe 15 hiljada km godišnje, sagoreva više od 2 tone goriva i troši oko 30 tona vazduha . Istovremeno se u atmosferu emituje oko 700 kg ugljičnog monoksida (CO), 400 kg dušikovog dioksida, 230 kg ugljovodonika i drugih zagađivača, čiji je ukupan broj više od 200 artikala. Svake godine oko milion tona zagađivača se emituje u atmosferski vazduh sa izduvnim gasovima iz mobilnih izvora.

Neke od ovih supstanci, kao što su teški metali i određena organohlorna jedinjenja, postojani organski zagađivači akumuliraju se u prirodnom okruženju i predstavljaju ozbiljnu opasnost kako za životnu sredinu tako i za zdravlje ljudi. Uz zadržavanje sadašnje stope rasta parkinga, predviđa se da će se do 2015. godine obim emisije zagađujućih materija u atmosferski zrak povećati na 10% ili više.

Električni automobil mogao bi radikalno riješiti problem zagađenja zraka transportom. Danas se električne lokomotive najviše koriste u željezničkom saobraćaju.

2. Sa ekološke tačke gledišta, vodonik je najbolje gorivo za automobile, koji je uz to i najkaloričniji

3. Pokušavaju se napraviti motori koji kao gorivo koriste zrak, alkohol, biogorivo itd. Ali, nažalost, do sada se svi ovi motori radije mogu nazvati eksperimentalnim uzorcima. Ali nauka ne miruje, nadajmo se da proces stvaranja ekološki prihvatljivog automobila nije daleko
Uzroci zagađenja vazduha izduvnim gasovima
automobili.

Glavni uzrok zagađenja zraka je nepotpuno i neravnomjerno sagorijevanje goriva. Samo 15% se troši na kretanje automobila, a 85% "leti u vjetar". Osim toga, komore za izgaranje automobilskog motora su vrsta kemijskog reaktora koji sintetizira otrovne tvari i ispušta ih u atmosferu. Čak i nevini dušik iz atmosfere, dospivši u komoru za sagorijevanje, pretvara se u otrovne dušikove okside.
Izduvni gasovi motora sa unutrašnjim sagorevanjem (ICE) sadrže preko 170 štetnih komponenti, od kojih su oko 160 derivati ​​ugljovodonika, koji su direktno posledica nepotpunog sagorevanja goriva u motoru. Prisustvo štetnih materija u izduvnim gasovima u konačnici je određeno vrstom i uslovima sagorevanja goriva.
Izduvni gasovi, proizvodi habanja mehaničkih delova i guma vozila, kao i površine puteva, čine oko polovinu atmosferskih emisija antropogenog porekla. Najviše proučavane su emisije iz motora i kartera automobila. Sastav ovih emisija, osim dušika, kisika, ugljičnog dioksida i vode, uključuje i štetne komponente kao što je oksid. Krećući se brzinom od 80-90 km/h u prosjeku, automobil pretvara u ugljični dioksid onoliko kisika koliko 300-350 ljudi. Ali nije samo ugljični dioksid. Godišnji izduvni gas jednog automobila je 800 kg ugljičnog monoksida, 40 kg dušikovih oksida i više od 200 kg raznih ugljovodonika. U ovom setu, ugljen monoksid je vrlo podmukao. Zbog visoke toksičnosti, njegova dozvoljena koncentracija u atmosferskom zraku ne bi trebala prelaziti 1 mg/m3. Postoje slučajevi tragične smrti ljudi koji su palili motore automobila sa zatvorenim garažnim vratima. U garaži s jednim sjedištem smrtonosna koncentracija ugljičnog monoksida javlja se u roku od 2-3 minute nakon uključivanja startera. U hladnoj sezoni, zaustavljajući se za noć na ivici puta, neiskusni vozači ponekad upale motor kako bi zagrijali automobil. Zbog prodiranja ugljičnog monoksida u kabinu, takvo noćenje može biti posljednje.
Dušikovi oksidi su toksični za ljude i, osim toga, imaju iritirajući učinak. Posebno opasna komponenta izduvnih gasova su kancerogeni ugljovodonici koji se nalaze prvenstveno na raskrsnicama na semaforima (do 6,4 µg/100 m3, što je 3 puta više nego sredinom kvartala).
Kada se koristi olovni benzin, motor automobila oslobađa jedinjenja olova. Olovo je opasno jer se može akumulirati i u vanjskom okruženju i u ljudskom tijelu.
Stepen zagađenosti gasom autoputeva i na glavnim teritorijama zavisi od intenziteta saobraćaja automobila, širine i topografije ulice, brzine vjetra, udjela kamiona i autobusa u ukupnom protoku i drugih faktora. Sa intenzitetom saobraćaja od 500 vozila na sat, koncentracija ugljičnog monoksida na otvorenom prostoru na udaljenosti od 30-40 m od autoputa smanjuje se za 3 puta i dostiže normu. Poteškoće u raspršivanju izduvnih gasova automobila u uskim ulicama. Kao rezultat toga, gotovo svi stanovnici grada doživljavaju štetne posljedice zagađenog zraka.
Od metalnih jedinjenja koja čine čvrstu emisiju vozila, najviše proučavana su jedinjenja olova. To je zbog činjenice da jedinjenja olova, koja ulaze u ljudsko tijelo i toplokrvne životinje s vodom, zrakom i hranom, imaju najštetniji učinak na njega. Do 50% dnevnog unosa olova u organizam otpada na zrak, u čemu značajan udio čine izduvni gasovi automobila.
Oslobađanje ugljikovodika u atmosferski zrak događa se ne samo tokom rada automobila, već i prilikom izlivanja benzina. Prema američkim istraživačima u Los Angelesu, oko 350 tona benzina ispari u zrak dnevno. I za to nije kriv toliko auto, već sama osoba. Malo su se prosuli pri sipanju benzina u rezervoar, zaboravili da dobro zatvore poklopac tokom transporta, pljusnuli su ga po tlu pri sipanju goriva na benzinskoj pumpi, a razni ugljovodonici su izvučeni u vazduh.
Svaki vozač zna: gotovo je nemoguće sav benzin sipati u rezervoar iz crijeva, neki dio iz cijevi "pištolja" nužno prska na tlo. Malo. Ali koliko automobila danas imamo? I svake godine njihov broj će rasti, što znači da će se povećavati i štetni isparenja u atmosferi. Samo 300 g benzina prolivenog prilikom dopunjavanja automobila zagađuje 200.000 kubnih metara vazduha. Najlakši način za rješavanje problema je kreiranje novog dizajna mašina za punjenje koje ne dozvoljavaju da se ni jedna kap benzina prolije na tlo.

Zaključak

Bez preterivanja se može reći da su toplotni motori trenutno glavni pretvarači goriva u druge vrste energije, a bez njih bi napredak u razvoju moderne civilizacije bio nemoguć. Međutim, sve vrste toplotnih motora su izvori zagađenja životne sredine. (Kostrjukov Denis)

Analiza problema proširenja mehanizama Kyoto protokola nakon završetka prvog obavezujućeg perioda

diplomski rad

2.3 Određivanje kategorija izvora emisije povezanih sa sagorijevanjem goriva za energetske potrebe

Revidirane IPCC smjernice iz 1996. uvode sljedeću klasifikaciju glavnih kategorija izvora:

1) Energija. U ovu kategoriju spadaju termoelektrane i termoelektrane RAO UES, te regionalne AO ​​Energos, industrijske termoelektrane, druge elektrane, komunalne i industrijske kotlarnice koje snabdijevaju javnu mrežu energijom za potrebe snabdijevanja električnom i toplotnom energijom u regionu, kao i preduzeća u industriji goriva. U obzir se uzimaju potrošnja goriva za proizvodnju električne i toplotne energije i za sopstvene potrebe, kao i gubici;

2) Industrija i građevinarstvo. Ukupno, ova kategorija uključuje preduzeća svih industrija koje posluju u regionu, uključujući crnu metalurgiju, obojenu metalurgiju, hemijsku i petrohemijsku industriju, laku industriju, prehrambenu industriju, šumarstvo (seča) i preradu drveta i celuloze i papira, mašinogradnju, proizvodnju građevinski materijal i sama konstrukcija itd. U obzir se uzima potrošnja sagorijenog goriva za sve krajnje (sopstvene) energetske potrebe u svim glavnim (proizvodnim) i pomoćnim radnjama i objektima preduzeća (organizacija);

3) Transport. Uključuje željeznicu, zrak, vodu, put i cjevovod. Uzima se u obzir potrošnja goriva koje sagorevaju direktno vozila, isključujući transport na farmi i pomoćne potrebe transportnih preduzeća;

4) Javno-komunalni sektor obuhvata socijalne usluge, urbanu privredu, trgovinu, javno ugostiteljstvo i usluge. Uzima se u obzir potrošnja goriva koje preduzeća direktno sagorevaju za potrebe finalne energije;

5) Stanovništvo. Uzima se u obzir potrošnja sagorijenog goriva u domaćinstvu za različite energetske potrebe;

6) Poljoprivreda. Uzima se u obzir potrošnja goriva sagorenog iz stacionarnih i mobilnih izvora tokom različitih poljoprivrednih aktivnosti od strane organizacija bilo koje vrste. To je zbog sastava informacija o potrošnji goriva i energije u poljoprivredi, usvojenih u ruskoj statistici;

7) Ostali stacionarni i mobilni izvori. Uzima se u obzir potrošnja sagorijenog goriva za sve ostale potrebe, za koju postoje statistički podaci o potrošnji goriva, ali nije jasno u koju kategoriju bi ga trebalo svrstati.

UNFCCC također ima niz karakteristika u pitanju vlasništva nad emisijama stakleničkih plinova, koje treba posebno istaći.

Emisije iz proizvodnje električne energije u potpunosti su u vlasništvu osobe koja ju je proizvela (i prodala). Odnosno, ušteda električne energije je smanjenje emisije gasova staklene bašte samo ako je i elektrana uključena u projekat ili program smanjenja emisija i smanjenje se stvarno posmatra u elektrani.

Emisije povezane s gorivom iz bunkera koje se prodaje brodovima i zrakoplovima koji su međunarodna vozila prijavljuju se zasebno i nisu uključene u nacionalne emisije. Odnosno, za sada su faktički isključeni iz sistema kontrole emisija zbog nemogućnosti postizanja konsenzusa o pitanju vlasništva nad emisijom (luka za otpremu goriva, zastava broda, mjesto registracije broda itd.).

Emisije povezane sa odlaganjem i preradom otpada ne pripadaju preduzećima koja proizvode otpad, već organizacijama uključenim u rad deponija i postrojenja za tretman.

Tu se po pravilu emisije stakleničkih plinova procjenjuju na osnovu bruto podataka o preradi čvrstog ili tečnog otpada.

Emisije iz sagorijevanja ili raspadanja drveta i njegovih proizvoda, kao i poljoprivrednog otpada (slama i sl.), pretpostavljaju se tamo gdje je drvo posječeno iu godini sječe. Postoji vrlo važna posljedica ovoga: korištenje proizvoda ili otpadnog drveta kao goriva nije emisija. Pretpostavlja se da je uklanjanje drva iz šume već uračunato kao emisija prilikom izračunavanja ukupnog šumskog bilansa CO 2 (apsorpcija minus emisija).

Postoje direktne i indirektne emisije stakleničkih plinova.

Direktne emisije gasova staklene bašte su emisije iz izvora koji su u vlasništvu ili pod kontrolom preduzeća koje sprovodi inventar, kao što su emisije iz kotlova, proizvodnih i ventilacionih instalacija kroz fabričke dimnjake, emisije iz vozila u vlasništvu preduzeća.

Indirektne emisije gasova staklene bašte su emisije koje nastaju kao rezultat aktivnosti ovog preduzeća, ali van njegove kontrole, na primer: emisije iz proizvodnje električne energije koju preduzeće kupuje; emisije iz proizvodnje proizvoda kupljenih po ugovoru; emisije povezane s korištenjem proizvedenih proizvoda. Prema metodologiji IPCC-a, inventar podrazumijeva uzimanje u obzir samo direktnih emisija. Metodologije inventara na nivou kompanije, kao što je Protokol o obračunu stakleničkih plinova koji je razvio Svjetski poslovni savjet za održivi razvoj, preporučuju uzimanje u obzir indirektnih emisija u određenim slučajevima. Također, prilikom planiranja projekata smanjenja emisija poželjno je barem približno procijeniti indirektne emisije, jer njihove promjene kao rezultat projekta mogu značajno povećati ili smanjiti vrijednost projekta.

Apsorpcija CO 2 šumama i poljoprivrednim zemljištem je "minus emisija".

Prema UNFCCC i Kyoto protokolu, apsorpcija (koja se naziva i ponori ili uklanjanje stakleničkih plinova) također se uzima u obzir, ali odvojeno od emisija. U nekim slučajevima, smatra se da je to ekvivalentno emisijama, na primjer kada se izračunavaju obaveze na nivou zemlje za prvi period obaveze prema Kjoto protokolu. Ali u većini slučajeva, upijanje CO2 od strane šuma je vrlo nejednako, što u određenoj mjeri odražava privremenost i nestabilnost takve apsorpcije, jer šume ne mogu zauvijek skladištiti ugljik, na kraju se drvo ili razgrađuje ili sagorijeva - a CO 2 se vraća nazad u atmosferi. Za to su uvedene posebne apsorpcijske jedinice, postoje snažna ograničenja na vrste šumskih projekata itd.

U metodološkom smislu, pitanja apsorpcionog računovodstva još uvijek nisu konačno riješena na međunarodnom nivou. Na primjer, IPCC metodologija uopće ne uključuje poglavlje o apsorpciji zbog promjene namjene zemljišta. Zbog velikih poteškoća, odlučeno je da se pripremi poseban metodološki priručnik, na kojem se rad privodi kraju.

Budući da je ova publikacija opšte obrazovne prirode, bez naglaska na šumarske djelatnosti, veliki niz problema i poteškoća u objašnjavanju apsorpcije CO 2 u šumama ovdje se ne razmatra detaljno.

Poznate tehnike inventara omogućavaju vam da pristupite vrlo fleksibilno. Oni praktično podrazumijevaju nekoliko "nivoa" detalja i preciznosti u procjeni odstupanja. Najjednostavniji nivo (nivo 1) obično zahteva minimum podataka i analitičkih sposobnosti. Složeniji (Tier 2) je zasnovan na detaljnim podacima i obično uzima u obzir specifičnosti zemlje/regiona. Najviši nivo (Tier 3) podrazumijeva dezagregaciju podataka na nivo preduzeća i pojedinačnih instalacija i direktna mjerenja emisija većine gasova.

Obavezna upotreba jednog ili drugog nivoa obično nije regulisana međunarodnom metodologijom, već zavisi od odluka na nacionalnom nivou. Ova pitanja su detaljno razmotrena u nastavku, u metodološkom dijelu.

U velikoj većini slučajeva, emisije iz izvora se ne mjere, već se izračunavaju iz podataka o potrošnji goriva i proizvodnji (ako njegova proizvodnja dovodi do emisije stakleničkih plinova) itd. U najopćenitijem obliku, izračun se zasniva na shemi:

(podaci o nekoj aktivnosti, kao što je sagorijevanje goriva) x (emisioni faktori) = (emisije)

Vodeno-ekološka analiza korištenja gradskih voda

Prosječna dnevna potrošnja vode određena je formulom Qday. prosjek = , m3/dan, gdje je Kn koeficijent koji uzima u obzir potrošnju vode za potrebe ustanova, organizacija i preduzeća društveno garantovanih usluga...

Određivanje emisije zagađujućih materija iz sagorevanja goriva motornih vozila

Stanje problema Na robnoj berzi nudi se 5 razreda uglja po jednoj cijeni - 1,0 rubalja / GJ, potrebno je odrediti (uzimajući u obzir ekološka svojstva različitih vrsta i vrsta uglja) najisplativiju opciju za snabdevanje preduzeća gorivom...

Procjena uticaja proizvodnje stakloplastike na okoliš

Organizirani izvori u preduzeću uključuju ventilacijski šaht, neorganizirani izvori uključuju skladište gotovih proizvoda, skladište za skladištenje bobina staklenog gajtana, platformu za pumpanje sirovina kada se isporučuju cisternama...

Izrada projekta za maksimalno dozvoljene emisije i monitoring životne sredine hotela Oktyabrskaya

Inventar emisija (u skladu sa GOST 17.2.1.04--77) je sistematizacija informacija o distribuciji izvora na teritoriji preduzeća, parametrima izvora emisije ...

Proračun emisija iz fabrike keramičkih tegli

Kotlarnica MK-151 radi na gorivo iz Apsatk uglja SS i ugalj iz drugih nalazišta. Emisije zagađujućih materija u atmosferu date su u tabeli 1. Tabela 1 - Emisije zagađujućih materija iz sagorevanja goriva u kotlovskim jedinicama „KVSM-1...

Proračun emisije ugljene prašine

Procijenjena potrošnja goriva se izračunava na sljedeći način (formula (7)): , (7) gdje je Vs - procijenjena potrošnja goriva, t/god; B - stvarna potrošnja goriva, 1166,5 tona/god.; q4 - gubitak toplote od mehaničkog nepotpunog sagorevanja, 9,8%...

Metoda je osmišljena za proračun emisija štetnih materija sa gasovitim produktima sagorevanja pri sagorevanju čvrstih goriva, lož ulja i gasa u ložištima industrijskih i komunalnih kotlova i kućnih generatora toplote...

Analizirati sadržaj neorganskih i organskih zagađivača (tenzida, bojila, teških metala i dr.) u otpadnim vodama tekstilnih preduzeća, identifikovati tehnološka rješenja...

Savremeni geoekološki problemi tekstilne industrije

Preduzeća industrije uglja imaju značajan negativan uticaj na vodne i zemljišne resurse. Glavni izvori emisije štetnih materija u atmosferu su industrijski...

Ekološka procjena izvora emisije čađi i pentana iz kotlarnice teretno-putničke luke i utvrđivanje zagađenja površinskog sloja atmosfere čađom

U skladu sa zahtjevima GOST 17.2.302.78, za izvor emisije (stacionarni ili mobilni) postavlja se maksimalno dozvoljeno ispuštanje svake štetne tvari u atmosferu (MPI), što uzima u obzir ...

Za izračunavanje količine zagađivača koji se oslobađa tokom galvanskog tretmana, usvojen je specifični indikator q, koji se odnosi na površinu galvanske kupke (vidi tabelu 2.21). U ovom slučaju, količina zagađivača (g/s)...

Ekološka opravdanost projektovanog industrijskog objekta

U uslovima negativnih promena kvalitativnog sastava atmosferskog vazduha pod uticajem antropogenih faktora, najvažniji zadatak je da se u potpunosti uračunaju emisije zagađujućih materija i proceni njihov uticaj na životnu sredinu...

Energetsko zagađenje

Termoelektrane kao gorivo koriste ugalj, naftu i naftne derivate, prirodni plin, a rjeđe drvo i treset. Glavne komponente zapaljivih materijala su ugljenik, vodonik i kiseonik...

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

SEROV METALURŠKI KOLEŽ

apstraktno

o ekološkim osnovama upravljanja prirodom

na temu:Ekološki problemi povezani sa razvojem energetike

Ispunjenoa: student

dopisni odjel

IVkurs TiTO grupa

Sochneva Natalia

Provjerio: nastavnik

Chernysheva N.G.

Uvod

1. Ekološki problemi termoenergetike

2. Ekološki problemi hidroenergetike

3. Problemi nuklearne energije

4. Neki načini rješavanja problema moderne energetike

Zaključak

Spisak korišćene literature

Uvod

Postoji figurativan izraz da živimo u eri tri "E": ekonomija, energija, ekologija. Istovremeno, ekologija kao nauka i način razmišljanja privlači sve veću pažnju čovječanstva.

Ekologija se smatra naukom i akademskom disciplinom koja je dizajnirana da proučava odnos između organizama i okoline u svoj njihovoj raznolikosti. Istovremeno, okolina se ne shvata samo kao svet nežive prirode, već i kao uticaj nekih organizama ili njihovih zajednica na druge organizme i zajednice. Ekologija se ponekad povezuje samo sa proučavanjem staništa ili životne sredine. Potonje je u osnovi tačno, uz suštinsku korekciju, međutim, da se okolina ne može posmatrati odvojeno od organizama, kao što se ne mogu razmatrati organizmi izvan njihovog staništa. To su sastavni dijelovi jedinstvene funkcionalne cjeline, što je naglašeno gornjom definicijom ekologije kao nauke o odnosu između organizama i životne sredine.

Energetska ekologija je grana proizvodnje koja se razvija neviđenim tempom. Ako se stanovništvo u uslovima savremene populacione eksplozije udvostruči za 40-50 godina, onda se u proizvodnji i potrošnji energije to dešava svakih 12-15 godina. Sa takvim odnosom broja stanovnika i stope rasta energije, snabdevanje energijom raste lavina ne samo u ukupnom iznosu, već i po glavi stanovnika.

Trenutačno se energetske potrebe podmiruju uglavnom iz tri vrste energetskih resursa: organsko gorivo, voda i atomsko jezgro. Energiju vode i atomsku energiju čovjek koristi nakon što je pretvori u električnu energiju. Istovremeno, značajna količina energije sadržana u organskom gorivu koristi se u obliku toplinske energije, a samo dio se pretvara u električnu energiju. Međutim, u oba slučaja, oslobađanje energije iz organskog goriva povezano je s njegovim sagorijevanjem, a samim tim i ispuštanjem produkata izgaranja u okoliš.

Svrha ovog rada je proučavanje uticaja na životnu sredinu različitih vrsta energije (toplotna, hidroenergija, nuklearna energija) i razmatranje načina smanjenja emisija i zagađenja iz energetskih objekata. Prilikom pisanja ovog eseja, postavio sam sebi zadatak da identificiram načine rješavanja problema svake od razmatranih vrsta energije.

1. Ekoloziproblemi termoenergetike

Utjecaj termoelektrana na okoliš u velikoj mjeri ovisi o vrsti goriva koje se sagorijeva (čvrsto i tekuće).

Kada gori čvrsto gorivo leteći pepeo sa česticama neizgorelog goriva, sumpornim i sumpornim anhidridima, dušikovim oksidima, određenom količinom jedinjenja fluora, kao i gasoviti produkti nepotpunog sagorevanja goriva ulaze u atmosferu. Leteći pepeo u nekim slučajevima sadrži, pored netoksičnih komponenti, više štetnih nečistoća. Dakle, u pepelu donjeckih antracita arsen se nalazi u malim količinama, au pepelu Ekibastuza i nekih drugih naslaga - slobodni silicijum dioksid, u pepelu škriljaca i ugljeva Kansko-Ačinskog bazena - slobodni kalcijev oksid.

ugalj - najzastupljenijeg fosilnog goriva na našoj planeti. Stručnjaci vjeruju da će njegove rezerve trajati 500 godina. Osim toga, ugalj je ravnomjernije raspoređen po cijelom svijetu i ekonomičniji je od nafte. Sintetičko tečno gorivo može se dobiti iz uglja. Odavno je poznat način dobijanja goriva preradom uglja. Međutim, cijena takvih proizvoda bila je previsoka. Proces se odvija pod visokim pritiskom. Ovo gorivo ima jednu neospornu prednost - ima veći oktanski broj. To znači da će biti ekološki prihvatljiviji.

Treset. Postoji niz negativnih uticaja na životnu sredinu povezanih sa korišćenjem energije treseta kao rezultat eksploatacije treseta u velikim razmerama. To uključuje, posebno, kršenje režima vodnih sistema, promjene krajolika i pokrivača tla na mjestima vađenja treseta, pogoršanje kvalitete lokalnih izvora slatke vode i zagađenje zračnog sliva, te oštro pogoršanje životnih uslova. životinja. Značajne ekološke poteškoće također nastaju u vezi sa potrebom transporta i skladištenja treseta.

Kada gori tečno gorivo(loživo ulje) sa dimnim gasovima u atmosferski vazduh ulaze: sumporni i sumporni anhidridi, oksidi azota, jedinjenja vanadijuma, natrijumove soli, kao i materije koje se uklanjaju sa površine kotlova tokom čišćenja. Sa stanovišta životne sredine, tečna goriva su „higijenija“. Istovremeno, potpuno nestaje problem deponija pepela, koje zauzimaju velike površine, isključuju njihovu korisnu upotrebu i izvor su stalnog zagađenja atmosfere u području stanice zbog odnošenja dijela pepela vjetrovima. U produktima sagorevanja tečnih goriva nema letećeg pepela.

Prirodni gas. Kada se prirodni plin sagorijeva, dušikovi oksidi su značajan zagađivač zraka. Međutim, emisija dušikovih oksida kada se prirodni plin sagorijeva u termoelektranama u prosjeku je 20% manja nego kada se sagorijeva ugalj. To nije zbog svojstava samog goriva, već zbog posebnosti procesa sagorijevanja. Odnos viška vazduha za sagorevanje uglja je manji nego za sagorevanje prirodnog gasa. Dakle, prirodni plin je ekološki najprihvatljivija vrsta energetskog goriva u smislu oslobađanja dušikovih oksida tokom sagorijevanja.

Složeni uticaj termoelektrana na biosferu u cjelini ilustrovan je u tabeli. jedan.

Tako se kao gorivo u termoelektranama koriste ugalj, nafta i naftni proizvodi, prirodni plin i rjeđe drvo i treset. Glavne komponente gorivih materijala su ugljik, vodonik i kisik, sumpor i dušik su sadržani u manjim količinama, prisutni su i tragovi metala i njihovih spojeva (najčešće oksidi i sulfidi).

U termoenergetskoj industriji izvor velikih atmosferskih emisija i čvrstog otpada velike tonaže su termoelektrane, preduzeća i instalacije paroenergetskih objekata, odnosno sva preduzeća čiji je rad vezan za sagorevanje goriva.

Zajedno sa gasovitim emisijama, termoenergetika proizvodi ogromne mase čvrstog otpada. To uključuje pepeo i šljaku.

Postrojenja za pripremu otpadnog uglja sadrže 55-60% SiO 2 , 22-26% Al 2 O 3 , 5-12% Fe 2 O 3 , 0,5-1% CaO, 4-4,5% K 2 O i Na 2 O i do 5% C. Ulaze u deponije koje proizvode prašinu, dim i drastično pogoršavaju stanje atmosfere i okolnih teritorija.

Život na Zemlji nastao je u redukcijskoj atmosferi, a tek mnogo kasnije, nakon otprilike 2 milijarde godina, biosfera je postepeno transformirala redukujuću atmosferu u oksidirajuću. U isto vrijeme, živa tvar je prethodno uklanjala različite tvari iz atmosfere, posebno ugljični dioksid, formirajući ogromne naslage krečnjaka i drugih spojeva koji sadrže ugljik. Sada je naša tehnogena civilizacija generirala snažan protok redukcijskih plinova, prvenstveno zbog sagorijevanja fosilnih goriva u cilju dobijanja energije. Za 30 godina, od 1970. do 2000. godine, oko 450 milijardi barela nafte, 90 milijardi tona uglja, 11 triliona. m 3 gasa (tabela 2).

Emisije u zrak iz elektrane od 1.000 MW/godišnje (tone)

Glavni dio emisije zauzima ugljični dioksid - oko 1 milion tona u smislu ugljika 1 Mt. Otpadnim vodama iz termoelektrane godišnje se ukloni 66 tona organske materije, 82 tone sumporne kiseline, 26 tona hlorida, 41 tona fosfata i skoro 500 tona suspendovanih čestica. Pepeo iz elektrana često sadrži povišene koncentracije teških, rijetkih zemalja i radioaktivnih tvari.

Za elektranu na ugalj potrebno je 3,6 miliona tona uglja, 150 m 3 vode i oko 30 milijardi m 3 vazduha godišnje. Ove brojke ne uzimaju u obzir ekološke poremećaje povezane sa vađenjem i transportom uglja.

S obzirom da takva elektrana aktivno radi već nekoliko decenija, onda se njen uticaj može uporediti sa uticajem vulkana. Ali ako potonji obično izbacuje proizvode vulkanizma u velikim količinama odjednom, tada elektrana to čini cijelo vrijeme. Desecima milenijuma vulkanska aktivnost nije mogla primjetnije utjecati na sastav atmosfere, a ljudska ekonomska aktivnost je uzrokovala takve promjene tokom nekih 100-200 godina, uglavnom zbog sagorijevanja fosilnih goriva i emisije stakleničkih plinova od strane uništenih i deformisanim ekosistemima.

Efikasnost elektrana je još uvijek niska i iznosi 30-40%, većina goriva se sagorijeva uzalud. Primljena energija se koristi na ovaj ili onaj način i na kraju se pretvara u toplinu, odnosno, pored hemijskog zagađenja, toplotno zagađenje ulazi u biosferu.

Zagađenje i otpad iz energetskih objekata u obliku gasne, tečne i čvrste faze raspoređeni su u dva toka: jedan izaziva globalne promene, a drugi regionalne i lokalne. Isto važi i za druge sektore privrede, ali sagorevanje energije i fosilnih goriva i dalje ostaje izvor velikih globalnih zagađivača. Oni ulaze u atmosferu, a zbog njihove akumulacije mijenja se koncentracija malih plinovitih komponenti atmosfere, uključujući i stakleničke plinove. U atmosferi su se pojavili plinovi koji su prije praktički odsutni u njoj - hlorofluorougljici. Riječ je o globalnim zagađivačima koji imaju visok efekat staklene bašte i istovremeno učestvuju u uništavanju stratosferskog ozonskog zaslona.

Dakle, treba napomenuti da u sadašnjoj fazi termoelektrane emituju u atmosferu oko 20% ukupne količine cjelokupnog opasnog industrijskog otpada. Oni značajno utječu na okoliš područja svoje lokacije i stanje biosfere u cjelini. Najštetnije su kondenzacijske elektrane koje rade na niskokvalitetna goriva. Dakle, kada se na stanici sagoreva 1 sat 1060 tona donjeckog uglja, 34,5 tona šljake se uklanja iz peći kotlova, 193,5 tona pepela se uklanja iz bunkera elektrofiltera koji čiste gasove za 99%, a 10 miliona m 3 se emituju u atmosferu kroz cijevi dimnih plinova. Ovi gasovi, pored ostataka azota i kiseonika, sadrže 2350 tona ugljen-dioksida, 251 tonu vodene pare, 34 tone sumpor-dioksida, 9,34 tone azotnih oksida (u smislu dioksida) i 2 tone letećeg pepela koji nije „uhvaćen”. ” elektrostatičkim filterima.

Otpadne vode iz termoelektrana i atmosferske vode sa njihovog područja, kontaminirane otpadom iz tehnoloških ciklusa elektrana i koje sadrže vanadijum, nikl, fluor, fenole i naftne derivate, prilikom ispuštanja u vodna tijela mogu uticati na kvalitet vode i vodene organizme. Promjena kemijskog sastava određenih tvari dovodi do narušavanja stanišnih uvjeta uspostavljenih u akumulaciji i utječe na sastav vrsta i brojnost vodenih organizama i bakterija, te u konačnici može dovesti do kršenja procesa samopročišćavanja vodenih tijela. od zagađenja i do pogoršanja njihovog sanitarnog stanja.

Opasno je i takozvano termalno zagađenje vodnih tijela s različitim kršenjima njihovog stanja. Termoelektrane proizvode energiju pomoću turbina koje pokreće zagrijana para. Tokom rada turbina potrebno je rashladiti izduvnu paru vodom, stoga iz elektrane kontinuirano polazi mlaz vode, obično zagrijan za 8-12 ° C i ispušten u rezervoar. Velike termoelektrane trebaju velike količine vode. Ispuštaju 80-90 m 3 /s vode u zagrijanom stanju. To znači da snažan tok tople vode kontinuirano teče u rezervoar, otprilike na skali rijeke Moskve.

Zona grijanja, formirana na ušću tople "rijeke", svojevrsni je dio rezervoara, u kojem je temperatura maksimalna na mjestu izlijevanja i opada s udaljenosti od njega. Grejne zone velikih termoelektrana zauzimaju površinu od nekoliko desetina kvadratnih kilometara. Zimi se polynyas formiraju u grijanoj zoni (u sjevernim i srednjim geografskim širinama). Tokom ljetnih mjeseci, temperature u grijanim zonama zavise od prirodne temperature ulazne vode. Ako je temperatura vode u rezervoaru 20 °C, onda u zoni grijanja može doseći 28-32 °C.

Kao rezultat povećanja temperature u akumulaciji i kršenja njihovog prirodnog hidrotermalnog režima, intenziviraju se procesi "cvjetanja" vode, smanjuje se sposobnost rastvaranja plinova u vodi, mijenjaju se fizička svojstva vode, sve kemijske a biološki procesi koji se u njemu odvijaju se ubrzavaju itd. U zoni grijanja smanjuje se prozirnost vode, povećava se pH, povećava se brzina razgradnje lako oksidiranih tvari. Brzina fotosinteze u takvoj vodi je značajno smanjena.

2. Ekološki problemi hidroenergetike

Najvažnija karakteristika hidroenergetskih resursa u poređenju sa izvorima goriva i energije je njihovo kontinuirano obnavljanje. Nedostatak potrebe za gorivom za HE određuje nisku cijenu električne energije proizvedene u HE. Stoga se izgradnji HE, uprkos značajnim specifičnim kapitalnim ulaganjima po 1 kW instalisane snage i dugim rokovima izgradnje, pridaje i pridaje veliki značaj, posebno kada je povezana sa lokacijom elektro intenzivnih industrija.

Hidroelektrana je kompleks objekata i opreme pomoću kojih se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. Hidroelektrana se sastoji od niza hidrauličnih konstrukcija koje obezbeđuju potrebnu koncentraciju protoka vode i stvaranje pritiska, i elektroenergetske opreme koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku rotacionu energiju, koja se, zauzvrat, pretvara u električna energija.

Uprkos relativnoj jeftinosti energije dobijene iz hidro resursa, njihovo učešće u energetskom bilansu se postepeno smanjuje. To je zbog iscrpljivanja najjeftinijih resursa i zbog velikog teritorijalnog kapaciteta nizinskih akumulacija. Vjeruje se da u budućnosti svjetska proizvodnja hidroelektrične energije neće prelaziti 5% ukupne.

Jedan od najvažnijih razloga za smanjenje udjela energije primljene u HE je snažan utjecaj svih faza izgradnje i eksploatacije hidrauličnih objekata na okoliš (tabela 3).

Prema različitim studijama, jedan od najvažnijih uticaja hidroenergije na životnu sredinu je otuđenje velikih površina plodnog (plavnog) zemljišta za akumulacije. U Rusiji, gde se korišćenjem hidro resursa ne proizvodi više od 20% električne energije, tokom izgradnje hidroelektrana poplavljeno je najmanje 6 miliona hektara zemljišta. Na njihovom mjestu uništeni su prirodni ekosistemi.

Značajne površine zemljišta u blizini akumulacija doživljavaju poplave kao rezultat porasta nivoa podzemnih voda. Ova zemljišta, po pravilu, spadaju u kategoriju močvara. U ravničarskim uslovima, poplavljena zemljišta mogu biti 10% ili više od poplavljenog. Uništavanje zemljišta i njihovih ekosistema nastaje i kao rezultat njihovog uništavanja vodom (abrazija) tokom formiranja obale. Procesi abrazije obično traju decenijama, što rezultira obradom velikih masa tla, zagađenjem vode i zamuljavanjem akumulacija. Dakle, izgradnja rezervoara povezana je s oštrim kršenjem hidrološkog režima rijeka, njihovih ekosistema i sastava vrsta hidrobionta.

U akumulacijama se zagrijavanje voda naglo povećava, što pojačava gubitak kisika i druge procese uzrokovane termičkim zagađenjem. Potonje, zajedno s akumulacijom biogenih tvari, stvara uvjete za prerastanje vodenih tijela i intenzivan razvoj algi, uključujući i otrovne plavo-zelene. Iz ovih razloga, kao i zbog sporog obnavljanja voda, njihova sposobnost samopročišćavanja je naglo smanjena.

Pogoršanje kvaliteta vode dovodi do smrti mnogih njenih stanovnika. Učestalost ribljeg fonda je u porastu, posebno osjetljivost na helminte. Kvaliteti ukusa stanovnika vodene sredine su smanjeni.

Ometaju se putevi migracije riba, uništavaju se krmni tereni, mrijestilišta itd. Volga je u velikoj mjeri izgubila svoj značaj mrijestilišta kaspijskih jesetri nakon izgradnje kaskade hidroelektrane na njoj.

Na kraju, riječni sistemi blokirani akumulacijama pretvaraju se iz tranzitnih u tranzitno-akumulacijske. Osim biogenih tvari, ovdje se akumuliraju teški metali, radioaktivni elementi i mnogi pesticidi s dugim vijekom trajanja. Proizvodi akumulacije čine problematičnim korištenje teritorija koje su zauzele akumulacije nakon njihove likvidacije.

Rezervoari imaju značajan uticaj na atmosferske procese. Na primjer, u aridnim (aridnim) regijama, isparavanje sa površine akumulacija premašuje isparavanje sa jednake kopnene površine za desetine puta.

Smanjenje temperature zraka i povećanje pojave magle povezani su s povećanim isparavanjem. Razlika između termičkih bilansa akumulacija i susjednog zemljišta određuje formiranje lokalnih vjetrova kao što je povjetarac. Ove, kao i druge pojave, rezultiraju promjenom ekosistema (ne uvijek pozitivnom), promjenom vremena. U nekim slučajevima, u području akumulacija, potrebno je promijeniti smjer poljoprivrede. Na primjer, u južnim regijama naše zemlje neki usjevi koji vole toplinu (dinje) nemaju vremena za sazrijevanje, povećava se učestalost biljaka, a kvaliteta proizvoda se pogoršava.

Troškovi hidraulične izgradnje za životnu sredinu primetno su niži u planinskim predelima, gde su akumulacije obično male površine. Međutim, u seizmičkim planinskim područjima, rezervoari mogu izazvati potrese. Povećava se vjerovatnoća odrona i vjerovatnoća katastrofa kao posljedica mogućeg uništenja brana. Tako je 1960. godine u Indiji (država Gunjarat), kao rezultat probijanja brane, voda odnijela 15.000 života.

Zbog specifičnosti tehnologije korišćenja vodne energije, hidroenergetski objekti transformišu prirodne procese na veoma duge periode. Na primjer, akumulacija hidroelektrane (ili sistem akumulacija u slučaju kaskade hidroelektrane) može postojati desetinama i stotinama godina, dok na mjestu prirodnog vodotoka nastaje objekt koji je napravio čovjek uz umjetnu regulaciju prirodni procesi - prirodno-tehnički sistem (NTS). U ovom slučaju, zadatak se svodi na formiranje takvog PTS-a koji bi osigurao pouzdano i ekološki sigurno formiranje kompleksa. Istovremeno, odnos između glavnih podsistema PTS-a (tehnogenog objekta i prirodnog okruženja) može se značajno razlikovati u zavisnosti od izabranih prioriteta – tehničkih, ekoloških, socio-ekonomskih itd., a princip ekološke bezbednosti može može se formulisati, na primjer, kao održavanje određenog stabilnog stanja stvorenog PTS-a.

Efikasan način za smanjenje plavljenja teritorija je povećanje broja HE u kaskadi sa smanjenjem pritiska u svakoj fazi i, posljedično, površine rezervoara.

Drugi ekološki problem hidroenergetike vezan je za procjenu kvaliteta vodene sredine. Sadašnje zagađenje vode nije uzrokovano tehnološkim procesima proizvodnje električne energije u hidroelektranama (volumen zagađenja otpadnih voda iz hidroelektrana je neznatno mali udio ukupne mase zagađenja privrednog kompleksa), već loš kvalitet sanitarno-tehničkih radova prilikom stvaranja rezervoara i ispuštanja neprečišćenih efluenta u vodne objekte.

Većina nutrijenata koje donose rijeke zadržavaju se u akumulacijama. Po toplom vremenu, alge su sposobne da se umnožavaju u masama u površinskim slojevima rezervoara bogatog nutrijentima ili eutrofnog rezervoara. Tokom fotosinteze, alge troše hranljive materije iz rezervoara i proizvode velike količine kiseonika. Mrtve alge daju vodi neprijatan miris i ukus, pokrivaju dno debelim slojem i sprečavaju ljude da se odmaraju na obalama rezervoara.

U prvim godinama nakon punjenja rezervoara u njemu se pojavljuje dosta raspadnute vegetacije, a „novo“ tlo može drastično smanjiti nivo kiseonika u vodi. Truljenje organske tvari može dovesti do oslobađanja ogromnih količina stakleničkih plinova – metana i ugljičnog dioksida.

S obzirom na uticaj HE na životnu sredinu, ipak treba napomenuti funkciju HE koja spašava živote. Dakle, proizvodnja svake milijarde kWh električne energije u hidroelektranama umjesto u termoelektranama dovodi do smanjenja smrtnosti za 100-226 ljudi godišnje.

3. Problemi nuklearne energije

Nuklearna energija se trenutno može smatrati najperspektivnijom. To je zbog relativno velikih zaliha nuklearnog goriva i blagog utjecaja na okoliš. Prednosti uključuju i mogućnost izgradnje nuklearne elektrane bez vezivanja za ležišta resursa, jer njihov transport ne zahtijeva značajne troškove zbog malih količina. Dovoljno je reći da vam 0,5 kg nuklearnog goriva omogućava da dobijete energiju koliko i sagorijevanje 1000 tona uglja.

Poznato je da su procesi koji su u osnovi proizvodnje energije u nuklearnim elektranama - reakcije fisije atomskih jezgri - mnogo opasniji od, na primjer, procesa izgaranja. Zbog toga, prvi put u istoriji industrijskog razvoja, nuklearna energija primenjuje princip maksimalne sigurnosti uz najveću moguću produktivnost pri proizvodnji energije.

Dugogodišnje iskustvo u radu nuklearnih elektrana u svim zemljama pokazuje da one nemaju značajan uticaj na životnu sredinu. Do 2000. godine prosječno vrijeme rada NEK iznosilo je 20 godina. Pouzdanost, sigurnost i ekonomska efikasnost nuklearnih elektrana zasniva se ne samo na striktnoj regulaciji procesa rada nuklearnih elektrana, već i na svođenju na apsolutni minimum uticaja nuklearnih elektrana na životnu sredinu.

U tabeli. 4 su dati uporedni podaci nuklearnih elektrana i termoelektrana o potrošnji goriva i zagađenju životne sredine za godinu snage 1000 MW.

Potrošnja goriva i zagađenje životne sredine

Tokom normalnog rada nuklearnih elektrana, ispuštanja radioaktivnih elemenata u okoliš su izuzetno neznatna. U prosjeku su 2-4 puta manje nego kod termoelektrana istog kapaciteta.

Do maja 1986. godine, 400 energetskih jedinica koje rade u svijetu i osiguravaju više od 17% električne energije povećalo je prirodnu pozadinu radioaktivnosti za najviše 0,02%. Prije katastrofe u Černobilu u našoj zemlji nijedna industrija nije imala niži stepen industrijskih ozljeda od nuklearnih elektrana. 30 godina prije tragedije u nesrećama je poginulo 17 ljudi, a ni tada ne od radijacijskih razloga. Nakon 1986. godine, glavna ekološka opasnost od nuklearnih elektrana počela se povezivati ​​s mogućnošću nesreće. Iako je njihova vjerovatnoća u modernim nuklearnim elektranama mala, nije isključena. Među najveće nesreće ove vrste spada nesreća koja se dogodila na četvrtom bloku nuklearne elektrane u Černobilju.

Prema različitim izvorima, ukupno oslobađanje produkata fisije iz onih sadržanih u reaktoru kretalo se od 3,5% (63 kg) do 28% (50 tona). Poređenja radi, treba napomenuti da je bomba bačena na Hirošimu dala samo 740 g radioaktivnog materijala.

Kao rezultat nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil, radioaktivnoj kontaminaciji je podvrgnuta teritorija u radijusu od više od 2 hiljade km, koja pokriva više od 20 država. Unutar granica bivšeg SSSR-a pogođeno je 11 regija u kojima živi 17 miliona ljudi. Ukupna površina kontaminiranih teritorija prelazi 8 miliona hektara, odnosno 80.000 km 2 . U Rusiji su najviše stradale regije Bryansk, Kaluga, Tula i Oryol. Tačke zagađenja postoje u Belgorodu, Rjazanju, Smolensku, Lenjingradu i drugim regionima. U nesreći je umrla 31 osoba, a više od 200 osoba dobilo je dozu zračenja koja je dovela do radijacijske bolesti. Iz najopasnije (30 km) zone odmah nakon nesreće evakuisano je 115 hiljada ljudi. Povećava se broj žrtava i broj evakuisanih stanovnika, širi se zona kontaminacije kao rezultat kretanja radioaktivnih materija vjetrom, požara, transporta itd. Posljedice nesreće će uticati na živote nekoliko generacija.

Nakon nesreće u Černobilu u mnogim državama, na zahtjev javnosti, programi izgradnje nuklearnih elektrana su privremeno obustavljeni ili obustavljeni, ali je nuklearna energija nastavila da se razvija u 32 zemlje.

Sada su rasprave o prihvatljivosti ili neprihvatljivosti nuklearne energije počele da opadaju, postalo je jasno da svijet ne može ponovo uroniti u mrak niti se pomiriti s izuzetno opasnim djelovanjem ugljičnog dioksida i drugih produkata izgaranja fosilnih goriva na atmosferu štetno za ljude. Već tokom 1990. godine na mrežu je priključeno 10 novih nuklearnih elektrana. Izgradnja nuklearnih elektrana ne prestaje: do kraja 1999. godine u svijetu je bilo u pogonu 436 nuklearnih elektrana, u odnosu na 434 registrovana 1998. godine. Ukupni električni kapacitet elektrana koje rade u svijetu je oko 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W). Nuklearne elektrane koje rade pokrivaju 7% svjetskih energetskih potreba, a njihov udio u svjetskoj proizvodnji električne energije iznosi 17%. Samo u zapadnoj Evropi nuklearne elektrane proizvode u prosjeku oko 50% sve električne energije.

Ako sada sve nuklearne elektrane koje rade u svijetu zamijenimo termoelektranama, svjetska ekonomija, cijela naša planeta i svaki čovjek ponaosob bi pretrpjeli nepopravljivu štetu. Ovaj zaključak zasniva se na činjenici da proizvodnja energije u nuklearnim elektranama istovremeno sprečava godišnje oslobađanje do 2300 miliona tona ugljen-dioksida, 80 miliona tona sumpor-dioksida i 35 miliona tona azotnih oksida u Zemljinu atmosferu smanjenjem količina fosilnog goriva sagorenog u termoelektranama. Osim toga, pri sagorijevanju organsko gorivo (ugalj, nafta) ispušta u atmosferu ogromnu količinu radioaktivnih tvari koje sadrže uglavnom izotope radijuma s vremenom poluraspada od oko 1600 godina! U tom slučaju ne bi bilo moguće izdvojiti sve ove opasne tvari iz atmosfere i zaštititi stanovništvo Zemlje od njihovog utjecaja. Evo samo jednog konkretnog primjera. Zatvaranje nuklearne elektrane Barsebæk-1 u Švedskoj dovelo je do toga da je Švedska počela uvoziti struju iz Danske prvi put u posljednjih 30 godina. Ekološke posljedice ovoga su sljedeće: u termoelektranama na ugalj u Danskoj je izgorjelo dodatnih skoro 350 hiljada tona uglja iz Rusije i Poljske, što je dovelo do povećanja emisije ugljičnog dioksida za 4 miliona tona (!) po jednom. godine i značajno povećanje količine kiselih kiša koje padaju u cijelom južnom dijelu Švedske.

Izgradnja nuklearnih elektrana odvija se na udaljenosti od 30-35 km od velikih gradova. Lokacija treba da bude dobro provetrena, ne poplavljena tokom poplave. Oko nuklearke predviđeno je mjesto za sanitarnu zaštitnu zonu u kojoj je stanovništvu zabranjen boravak.

U Ruskoj Federaciji trenutno radi 29 elektrana u devet nuklearnih elektrana ukupne instalisane električne snage 21,24 GW. U 1995-2000 nuklearne elektrane u Rusiji proizvele su više od 13% ukupne proizvodnje električne energije u zemlji, sada - 14,4%. Po ukupnom instaliranom kapacitetu nuklearnih elektrana, Rusija je na petom mjestu nakon SAD-a, Francuske, Japana i Njemačke. Trenutno, više od 100 milijardi kWh proizvedenih u nuklearnim jedinicama zemlje daje značajan i neophodan doprinos energetskom snabdijevanju njenog evropskog dijela – 22% ukupne proizvedene električne energije. Električna energija proizvedena u nuklearnim elektranama je za više od 30% jeftinija nego u termoelektranama na fosilna goriva.

Sigurnost rada nuklearnih elektrana jedan je od najvažnijih zadataka ruske nuklearne industrije. Svi planovi za izgradnju, rekonstrukciju i modernizaciju nuklearnih elektrana u Rusiji provode se samo uzimajući u obzir savremene zahtjeve i standarde. Studija stanja glavne opreme operativnih ruskih nuklearnih elektrana pokazala je da je sasvim moguće produžiti njen radni vijek za još najmanje 5-10 godina. Štaviše, zahvaljujući implementaciji odgovarajućeg skupa radova za svaku energetsku jedinicu, uz održavanje visokog nivoa sigurnosti.

Kako bi se osigurao dalji razvoj nuklearne energije u Rusiji 1998. godine, usvojen je „Program razvoja nuklearne energije u Ruskoj Federaciji za 1998-2000. i za period do 2010. godine”. Napominje da su 1999. godine ruske NEK proizvele 16% više energije nego 1998. Za proizvodnju ove količine energije u TE bilo bi potrebno 36 milijardi m 3 gasa u vrijednosti od 2,5 milijardi dolara u izvoznim cijenama. Povećanje potrošnje energije u zemlji od 90% osigurano je njenom proizvodnjom u nuklearnim elektranama.

Procjenjujući izglede za razvoj svjetske nuklearne energije, većina autoritativnih međunarodnih organizacija koje se bave proučavanjem globalnih problema goriva i energije sugerira da će nakon 2010-2020. u svijetu će se ponovo povećati potreba za velikom izgradnjom nuklearnih elektrana. Prema realnoj verziji, predviđa se da će sredinom XXI veka. oko 50 zemalja imaće nuklearnu energiju. Istovremeno, ukupni instalirani električni kapaciteti nuklearnih elektrana u svijetu će se skoro udvostručiti do 2020. godine i dostići 570 GW, a do 2050. godine 1100 GW.

4. Neki načini rješavanja problema moderne energetike

Nesumnjivo je da će u bliskoj budućnosti toplotna energija ostati dominantna u energetskom bilansu svijeta i pojedinih zemalja. Postoji velika vjerovatnoća povećanja udjela uglja i drugih vrsta manje čistih goriva u proizvodnji energije. S tim u vezi, razmotrićemo neke načine i metode njihove upotrebe, koji mogu značajno smanjiti negativan uticaj na životnu sredinu. Ove metode se uglavnom zasnivaju na poboljšanju tehnologija pripreme goriva i prikupljanju opasnog otpada. Među njima su sljedeće:

1. Upotreba i unapređenje uređaja za čišćenje. Trenutno mnoge termoelektrane hvataju uglavnom čvrste emisije koristeći različite vrste filtera. Sumpor dioksid, najagresivniji zagađivač, ne hvata se u mnogim TE ili je zarobljen u ograničenim količinama. Istovremeno, postoje termoelektrane (SAD, Japan) koje provode gotovo potpuno prečišćavanje od ovog zagađivača, kao i od dušikovih oksida i drugih štetnih zagađivača. Za to se koriste posebne instalacije za odsumporavanje (za hvatanje sumpor-dioksida i trioksida) i denitrifikaciju (za hvatanje dušikovih oksida). Najšire zahvaćeni oksidi sumpora i dušika odvijaju se propuštanjem dimnih plinova kroz otopinu amonijaka. Krajnji proizvodi takvog procesa su amonijum nitrat, koji se koristi kao mineralno đubrivo, ili rastvor natrijum sulfita (sirovina za hemijsku industriju). Takve instalacije zahvataju do 96% sumpornih oksida i više od 80% azotnih oksida. Postoje i druge metode prečišćavanja ovih gasova.

2. Smanjenje ulaska sumpornih jedinjenja u atmosferu kroz preliminarnu desulfurizaciju (desulfurizaciju) uglja i drugih goriva (nafta, gas, uljni škriljci) hemijskim ili fizičkim metodama. Ove metode omogućavaju izdvajanje od 50 do 70% sumpora iz goriva prije njegovog sagorijevanja.

3. Velike i realne mogućnosti za smanjenje ili stabilizaciju protoka zagađenja u životnu sredinu povezane su sa uštedom energije. Takve mogućnosti su posebno velike zbog smanjenja energetskog intenziteta dobijenih proizvoda. Na primjer, u Sjedinjenim Državama je u prosjeku potrošeno 2 puta manje energije po jedinici proizvodnje nego u bivšem SSSR-u. U Japanu je ova potrošnja bila tri puta manja. Uštede energije nisu ništa manje stvarne smanjenjem potrošnje metala proizvoda, poboljšanjem njihovog kvaliteta i produženjem životnog veka proizvoda. Obećavajuće je ušteda energije prelaskom na naučno-intenzivne tehnologije povezane s korištenjem kompjutera i drugih uređaja niske struje.

4. Ništa manje značajne su mogućnosti uštede energije u svakodnevnom životu i na radu poboljšanjem izolacijskih svojstava zgrada. Prava ušteda energije dolazi od zamjene žarulja sa žarnom niti sa efikasnošću od oko 5% fluorescentnim sijalicama, čija je efikasnost nekoliko puta veća. Izuzetno je rasipno koristiti električnu energiju za proizvodnju topline. Važno je imati na umu da je proizvodnja električne energije u termoelektranama povezana s gubitkom približno 60-65% toplinske energije, a u nuklearnim elektranama - najmanje 70% energije. Energija se također gubi kada se prenosi preko žica na daljinu. Stoga je direktno sagorijevanje goriva za proizvodnju topline, posebno plina, mnogo efikasnije od pretvaranja u električnu energiju, a zatim natrag u toplinu.

5. Efikasnost goriva se također značajno povećava kada se koristi umjesto termoelektrane u termoelektrani. U potonjem slučaju, objekti dobivanja energije su bliži mjestima njene potrošnje, a time se smanjuju gubici povezani s prijenosom na daljinu. Zajedno sa električnom energijom, u CHP postrojenjima se koristi i toplina, koju zahvataju rashladna sredstva. Ovo značajno smanjuje vjerovatnoću termičkog zagađenja vodenog okoliša. Najekonomičnije je dobiti energiju u malim CHP postrojenjima (iogenacija) direktno u zgradama. U tom slučaju, gubitak topline i električne energije je sveden na minimum. Takve metode u pojedinim zemljama se sve više koriste.

Zaključak

Dakle, pokušao sam da pokrijem sve aspekte tako aktuelne teme danas kao što je "Ekološki problemi povezani sa razvojem energetike". Nešto sam već znao iz prezentiranog materijala, ali sam se s nečim prvi put susreo.

U zaključku, želim da dodam da su ekološki problemi među globalnim problemima svijeta. Političku, ekonomsku, ideološku, vojnu diktaturu zamijenila je okrutnija i nemilosrdnija diktatura - diktatura ograničenih resursa biosfere. Granice u promijenjenom svijetu danas ne određuju političari, ne granične patrole i ne carinska služba, već regionalni ekološki obrasci.

ODspisak korišćene literature

1. Akimova T.A. Ekologija. - M.: "UNITI", 2000

2. Dyakov A.F. Glavni pravci razvoja energetike u Rusiji. - M.: "Feniks", 2001

3. Kiselev G.V. Problem razvoja nuklearne energije. - M.: "Znanje", 1999.

4. Hwang T.A. Industrijska ekologija. - M.: "Feniks", 2003

Slični dokumenti

Struktura kompleksa goriva i energije: industrija nafte, uglja, gasa, elektroprivreda. Energetski uticaj na životnu sredinu. Glavni faktori zagađenja. Izvori prirodnog goriva. Upotreba alternativne energije.

prezentacija, dodano 26.10.2013


Metode za proizvodnju električne energije i srodni ekološki problemi. Rješavanje ekoloških problema za termo i nuklearne elektrane. Alternativni izvori energije: solarna energija, energija vjetra, plime i oseke, geotermalna energija i energija biomase.

prezentacija, dodano 31.03.2015


Uticaj nuklearnih postrojenja na okoliš. Problem termičkog zagađenja vodnih tijela. Godišnje ekološke modulacije zooplanktocenoza u rashladnom ribnjaku Novo-Voronješke NPP. potreba za integrisanim monitoringom vodenih ekosistema.

sažetak, dodan 28.05.2015


Nafta i gas su sedimentni minerali. Industrija prerade nafte i gasa Hanti-Mansijskog autonomnog okruga. Ekološki problemi povezani sa proizvodnjom nafte i gasa u okrugu. Načini rješavanja ekoloških problema u Khanty-Mansijskom autonomnom okrugu.

sažetak, dodan 17.10.2007


Suština lokalnih, regionalnih i globalnih ekoloških problema našeg vremena. Industrija kao faktor uticaja na životnu sredinu, njen uticaj na različite komponente životne sredine. Načini rješavanja problema i poboljšanja upravljanja prirodom.

sažetak, dodan 17.12.2009


Analiza ekoloških problema vezanih za uticaj gorivnog i energetskog kompleksa i termoelektrana na životnu sredinu. Priroda tehnogenog uticaja. Nivoi distribucije štetnih emisija. Zahtjevi za ekološki prihvatljive termoelektrane.

sažetak, dodan 20.11.2010


Ljudski uticaj na životnu sredinu. Osnove ekoloških problema. Efekat staklene bašte (globalno zagrijavanje): istorijat, znaci, moguće ekološke posljedice i načini rješavanja problema. Kisele padavine. Uništavanje ozonskog omotača.

seminarski rad, dodan 15.02.2009


Glavni ekološki problemi našeg vremena. Uticaj privrednih aktivnosti ljudi na prirodnu sredinu. Načini rješavanja ekoloških problema u regijama država. Uništavanje ozonskog omotača, efekat staklene bašte, zagađenje životne sredine.

sažetak, dodan 26.08.2014


Načini rješavanja ekoloških problema grada: ekološki problemi i zagađenje zraka, tla, radijacije, vode teritorije. Rješavanje ekoloških problema: dovođenje u sanitarne standarde, smanjenje emisija, reciklaža.

sažetak, dodan 30.10.2012


Sve veće regionalne ekološke krize sa razvojem ljudskog društva. Karakteristične karakteristike našeg vremena su intenziviranje i globalizacija uticaja čovjeka na njegovu prirodnu sredinu. Zagađenje litosfere, hidrosfere i atmosfere.

Među ostalim društvenim opasnostima, jedno od prvih mjesta zauzimaju one povezane s upotrebom toplinskih motora.

Šta su za nas toplotni motori

Svakodnevno se bavimo motorima koji pokreću automobile, brodove, industrijske mašine, željezničke lokomotive i avione. Upravo je pojava i široka upotreba toplotnih motora brzo napredovala u industriji.

Ekološki problem upotrebe toplotnih motora je taj što emisije toplotne energije neizbežno dovode do zagrevanja okolnih objekata, uključujući i atmosferu. Naučnici se dugo bore s problemom porasta nivoa Svjetskog okeana, smatrajući glavnim faktorom koji utiče na ljudsku aktivnost. Promjene u prirodi dovest će do promjene uslova našeg života, ali uprkos tome, potrošnja energije se povećava svake godine.

Gdje se koriste toplinski motori?

Milioni vozila na motore sa unutrašnjim sagorevanjem bave se prevozom putnika i robe. Snažne dizel lokomotive idu prugom, motorni brodovi idu vodenim putanjama. Avioni i helikopteri opremljeni su klipnim, turbomlaznim i turboelisnim motorima. Raketni motori "guraju" stanice, brodove i Zemljine satelite u svemir. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem u poljoprivredi se ugrađuju na kombajne, pumpne stanice, traktore i druge objekte.

Ekološki problem upotrebe toplotnih motora

Mašine koje koristi čovjek, toplinski motori, proizvodnja automobila, upotreba plinskih turbinskih pogonskih sistema, nosači aviona i raketa, zagađenje vodenog okoliša brodovima - sve to ima katastrofalan destruktivan učinak na okoliš.

Prvo, kada se sagorevaju ugalj i nafta, u atmosferu se oslobađaju jedinjenja dušika i sumpora, koja su štetna za ljude. Drugo, procesi koriste atmosferski kisik, čiji sadržaj u zraku zbog toga opada.

Emisije u zrak nisu jedini faktor u utjecaju toplinskih motora na prirodu. Proizvodnja mehaničke i električne energije ne može se odvijati bez odvođenja značajnih količina topline u okolinu, što ne može a da ne dovede do povećanja prosječne temperature na planeti.

Pogoršava ga činjenica da goruće tvari povećavaju koncentraciju ugljičnog dioksida u atmosferi. To, pak, dovodi do pojave "efekta staklene bašte". Globalno zagrijavanje postaje stvarna opasnost.

Ekološki problem korištenja toplotnih motora je taj što sagorijevanje goriva ne može biti potpuno, a to dovodi do oslobađanja pepela i pahuljica čađi u zrak koji udišemo. Prema statistikama, elektrane širom svijeta godišnje ispuštaju u zrak više od 200 miliona tona pepela i više od 60 miliona tona sumpor-oksida.

Sve civilizirane zemlje pokušavaju riješiti ekološke probleme povezane s upotrebom toplinskih motora. Uvode se najnovije tehnologije za uštedu energije kako bi se poboljšali termalni motori. Kao rezultat toga, potrošnja energije za proizvodnju istog proizvoda je značajno smanjena, čime se smanjuje štetan utjecaj na okoliš.

Termoelektrane, motori sa unutrašnjim sagorevanjem automobila i drugih mašina u velikim količinama se ispuštaju u atmosferu, a zatim i u zemljište, štetne za sve žive otpade, na primer, hlor, jedinjenja sumpora (prilikom sagorevanja uglja), ugljen monoksid CO, dušikovi oksidi, itd. Motori automobila svake godine ispuštaju u atmosferu oko tri tone olova.

U nuklearnim elektranama, drugi ekološki problem u korištenju termičkih motora je sigurnost i odlaganje radioaktivnog otpada.

Zbog nevjerovatno velike potrošnje energije, neke regije su izgubile sposobnost samopročišćavanja vlastitog zračnog prostora. Rad nuklearnih elektrana je pomogao da se značajno smanje štetne emisije, ali za rad su potrebne ogromne količine vode i veliki prostor ispod ribnjaka za hlađenje izduvne pare.

Rješenja

Nažalost, čovječanstvo nije u stanju da napusti upotrebu toplotnih motora. Gdje je izlaz? Da bi se potrošilo za red veličine manje goriva, odnosno da bi se smanjila potrošnja energije, potrebno je povećati efikasnost motora za obavljanje istog posla. Borba protiv negativnih posledica upotrebe toplotnih motora je samo povećanje efikasnosti korišćenja energije i prelazak na tehnologije koje štede energiju.

Općenito, pogrešno bi bilo reći da se globalni ekološki problem korištenja toplinskih motora ne rješava. Sve veći broj električnih lokomotiva zamjenjuje konvencionalne vozove; automobili na baterije postaju popularni; tehnologije za uštedu energije uvode se u industriju. Postoji nada da će se pojaviti ekološki prihvatljivi avioni i raketni motori. Vlade mnogih zemalja sprovode međunarodne programe zaštite životne sredine od zagađenja Zemlje.