Περίληψη: Ο αντίκτυπος των κινητήρων εσωτερικής καύσης και η περιβαλλοντική κατάσταση. Περιβαλλοντικά προβλήματα χρήσης θερμότητας

Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

ΣΕΡΟΒ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΟ ΚΟΛΕΓΙΟ

αφηρημένη

στις οικολογικές βάσεις της διαχείρισης της φύσης

σχετικά με το θέμα:Περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την ανάπτυξη της ενέργειας

Εκπληρωμένοςένα: μαθητης σχολειου

τμήμα αλληλογραφίας

IVμάθημα ομάδα TiTO

Sochneva Natalia

Έλεγχος: δάσκαλος

Chernysheva N.G.

Εισαγωγή

1. Περιβαλλοντικά προβλήματα της θερμικής μηχανικής

2. Περιβαλλοντικά προβλήματα υδροηλεκτρικής ενέργειας

3. Προβλήματα πυρηνικής ενέργειας

4. Μερικοί τρόποι επίλυσης των προβλημάτων της σύγχρονης ενέργειας

συμπέρασμα

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

Εισαγωγή

Υπάρχει μια μεταφορική έκφραση ότι ζούμε στην εποχή των τριών «Ε»: οικονομία, ενέργεια, οικολογία. Ταυτόχρονα, η οικολογία ως επιστήμη και τρόπος σκέψης προσελκύει όλο και περισσότερο την προσοχή της ανθρωπότητας.

Η οικολογία θεωρείται ως επιστήμη και ένας ακαδημαϊκός κλάδος που έχει σχεδιαστεί για να μελετά τη σχέση μεταξύ των οργανισμών και του περιβάλλοντος σε όλη την ποικιλομορφία τους. Ταυτόχρονα, το περιβάλλον δεν νοείται μόνο ως ο κόσμος της άψυχης φύσης, αλλά και ως η επίδραση ορισμένων οργανισμών ή των κοινοτήτων τους σε άλλους οργανισμούς και κοινότητες. Η οικολογία μερικές φορές συνδέεται μόνο με τη μελέτη του οικοτόπου ή του περιβάλλοντος. Το τελευταίο είναι θεμελιωδώς σωστό, με την ουσιαστική διόρθωση, ωστόσο, ότι το περιβάλλον δεν μπορεί να θεωρηθεί απομονωμένο από τους οργανισμούς, όπως δεν μπορούν να θεωρηθούν οργανισμοί εκτός του οικοτόπου τους. Αυτά είναι τα συστατικά μέρη ενός ενιαίου λειτουργικού συνόλου, το οποίο τονίζεται από τον παραπάνω ορισμό της οικολογίας ως επιστήμης της σχέσης μεταξύ των οργανισμών και του περιβάλλοντος.

Η ενεργειακή οικολογία είναι ένας κλάδος παραγωγής που αναπτύσσεται με πρωτοφανείς ρυθμούς. Αν ο πληθυσμός στις συνθήκες της σύγχρονης πληθυσμιακής έκρηξης διπλασιαστεί σε 40-50 χρόνια, τότε στην παραγωγή και κατανάλωση ενέργειας αυτό συμβαίνει κάθε 12-15 χρόνια. Με μια τέτοια αναλογία πληθυσμού και ρυθμών αύξησης της ενέργειας, η προσφορά ενέργειας αυξάνεται σαν χιονοστιβάδα όχι μόνο σε συνολικούς όρους, αλλά και κατά κεφαλήν.

Επί του παρόντος, οι ενεργειακές ανάγκες καλύπτονται κυρίως από τρεις τύπους ενεργειακών πόρων: τα οργανικά καύσιμα, το νερό και τον ατομικό πυρήνα. Η ενέργεια του νερού και η ατομική ενέργεια χρησιμοποιούνται από τον άνθρωπο αφού τη μετατρέψει σε ηλεκτρική ενέργεια. Ταυτόχρονα, σημαντική ποσότητα ενέργειας που περιέχεται στα οργανικά καύσιμα χρησιμοποιείται με τη μορφή θερμικής ενέργειας και μόνο ένα μέρος της μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, και στις δύο περιπτώσεις, η απελευθέρωση ενέργειας από το οργανικό καύσιμο συνδέεται με την καύση του και, κατά συνέπεια, με την απελευθέρωση προϊόντων καύσης στο περιβάλλον.

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να μελετήσει τις επιπτώσεις στο περιβάλλον διαφόρων τύπων ενέργειας (θερμική ενέργεια, υδροηλεκτρική ενέργεια, πυρηνική ενέργεια) και να εξετάσει τρόπους μείωσης των εκπομπών και της ρύπανσης από τις ενεργειακές εγκαταστάσεις. Όταν γράφω αυτό το δοκίμιο, έθεσα στον εαυτό μου καθήκον να εντοπίσω τρόπους επίλυσης των προβλημάτων καθενός από τους θεωρούμενους τύπους ενέργειας.

1. Οικολόγοιθερμικά προβλήματα της μηχανικής θερμικής ενέργειας

Η επίδραση των θερμοηλεκτρικών σταθμών στο περιβάλλον εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο του καυσίμου που καίγεται (στερεό και υγρό).

Όταν καίγεται στερεό καύσιμοιπτάμενη τέφρα με σωματίδια άκαυτου καυσίμου, θειούχους και θειικούς ανυδρίτες, οξείδια του αζώτου, μια ορισμένη ποσότητα ενώσεων φθορίου, καθώς και αέρια προϊόντα ατελούς καύσης καυσίμου εισέρχονται στην ατμόσφαιρα. Η ιπτάμενη τέφρα σε ορισμένες περιπτώσεις περιέχει, εκτός από μη τοξικά συστατικά, περισσότερες επιβλαβείς ακαθαρσίες. Έτσι, στην τέφρα των ανθρακιτών του Ντόνετσκ, το αρσενικό περιέχεται σε μικρές ποσότητες, και στη τέφρα του Ekibastuz και ορισμένα άλλα κοιτάσματα - ελεύθερο διοξείδιο του πυριτίου, στη τέφρα των σχιστόλιθων και των κάρβουνων της λεκάνης Kansk-Achinsk - ελεύθερο οξείδιο του ασβεστίου.

Κάρβουνο -το πιο άφθονο ορυκτό καύσιμο στον πλανήτη μας. Οι ειδικοί πιστεύουν ότι τα αποθέματά του θα διαρκέσουν για 500 χρόνια. Επιπλέον, ο άνθρακας κατανέμεται πιο ομοιόμορφα σε όλο τον κόσμο και είναι πιο οικονομικός από το πετρέλαιο. Το συνθετικό υγρό καύσιμο μπορεί να ληφθεί από τον άνθρακα. Η μέθοδος απόκτησης καυσίμου με επεξεργασία άνθρακα είναι γνωστή από παλιά. Ωστόσο, το κόστος τέτοιων προϊόντων ήταν πολύ υψηλό. Η διαδικασία πραγματοποιείται σε υψηλή πίεση. Αυτό το καύσιμο έχει ένα αδιαμφισβήτητο πλεονέκτημα - έχει υψηλότερο αριθμό οκτανίων. Αυτό σημαίνει ότι θα είναι πιο φιλικό προς το περιβάλλον.

Τύρφη.Υπάρχει ένας αριθμός αρνητικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων που σχετίζονται με την ενεργειακή χρήση της τύρφης ως αποτέλεσμα της εξόρυξης τύρφης σε μεγάλη κλίμακα. Αυτά περιλαμβάνουν, ειδικότερα, παραβίαση του καθεστώτος των υδάτινων συστημάτων, αλλαγές στο τοπίο και την κάλυψη του εδάφους στις τοποθεσίες εξόρυξης τύρφης, την υποβάθμιση της ποιότητας των τοπικών πηγών γλυκού νερού και τη ρύπανση της εναέριας λεκάνης και μια απότομη επιδείνωση των συνθηκών διαβίωσης των ζώων. Σημαντικές περιβαλλοντικές δυσκολίες προκύπτουν επίσης σε σχέση με την ανάγκη μεταφοράς και αποθήκευσης τύρφης.

Όταν καίγεται υγρό καύσιμο(καυσίμων) με καυσαέρια στον ατμοσφαιρικό αέρα εισέρχονται: θειούχοι και θειικοί ανυδρίτες, οξείδια του αζώτου, ενώσεις βαναδίου, άλατα νατρίου, καθώς και ουσίες που αφαιρούνται από την επιφάνεια των λεβήτων κατά τον καθαρισμό. Από περιβαλλοντική άποψη, τα υγρά καύσιμα είναι πιο «υγιεινά». Ταυτόχρονα, εξαφανίζεται τελείως το πρόβλημα των χωματερών τέφρας, που καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις, αποκλείουν τη χρήσιμη χρήση τους και αποτελούν πηγή συνεχούς ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον χώρο του σταθμού λόγω της απομάκρυνσης μέρους της τέφρας με τους ανέμους. Δεν υπάρχει ιπτάμενη τέφρα στα προϊόντα καύσης υγρών καυσίμων.

Φυσικό αέριο.Όταν καίγεται φυσικό αέριο, τα οξείδια του αζώτου αποτελούν σημαντικό ατμοσφαιρικό ρύπο. Ωστόσο, η εκπομπή οξειδίων του αζώτου όταν καίγεται φυσικό αέριο σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς είναι κατά μέσο όρο 20% χαμηλότερη από ό,τι όταν καίγεται άνθρακας. Αυτό δεν οφείλεται στις ιδιότητες του ίδιου του καυσίμου, αλλά στις ιδιαιτερότητες των διαδικασιών καύσης. Ο λόγος περίσσειας αέρα για την καύση άνθρακα είναι χαμηλότερος από ό,τι για την καύση φυσικού αερίου. Έτσι, το φυσικό αέριο είναι ο πιο φιλικός προς το περιβάλλον τύπος ενεργειακού καυσίμου όσον αφορά την απελευθέρωση οξειδίων του αζώτου κατά την καύση.

Ο πολύπλοκος αντίκτυπος των θερμοηλεκτρικών σταθμών στη βιόσφαιρα στο σύνολό της φαίνεται στον Πίνακα. ένας.

Έτσι, ο άνθρακας, το πετρέλαιο και τα προϊόντα πετρελαίου, το φυσικό αέριο και σπανιότερα το ξύλο και η τύρφη χρησιμοποιούνται ως καύσιμο σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Τα κύρια συστατικά των εύφλεκτων υλικών είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο και το οξυγόνο, το θείο και το άζωτο περιέχονται σε μικρότερες ποσότητες, υπάρχουν επίσης ίχνη μετάλλων και οι ενώσεις τους (συχνότερα οξείδια και σουλφίδια).

Στη βιομηχανία θερμικής ενέργειας, η πηγή τεράστιων ατμοσφαιρικών εκπομπών και στερεών αποβλήτων μεγάλης χωρητικότητας είναι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, οι επιχειρήσεις και οι εγκαταστάσεις ατμοηλεκτρικών εγκαταστάσεων, δηλαδή όλες οι επιχειρήσεις των οποίων η εργασία σχετίζεται με την καύση καυσίμου.

Μαζί με τις εκπομπές αερίων, η μηχανική θερμικής ενέργειας παράγει τεράστιες μάζες στερεών αποβλήτων. Αυτά περιλαμβάνουν τέφρα και σκωρία.

Οι εγκαταστάσεις παρασκευής απορριμμάτων άνθρακα περιέχουν 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 και Na 2 O και μέχρι 5% Γ. Εισέρχονται στις χωματερές, οι οποίες παράγουν σκόνη, καπνό και επιδεινώνουν δραστικά την κατάσταση της ατμόσφαιρας και των παρακείμενων περιοχών.

Η ζωή στη Γη προέκυψε σε μια αναγωγική ατμόσφαιρα και μόνο πολύ αργότερα, μετά από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια, η βιόσφαιρα μεταμόρφωσε σταδιακά την αναγωγική ατμόσφαιρα σε οξειδωτική. Ταυτόχρονα, η ζωντανή ύλη απομάκρυνε προηγουμένως διάφορες ουσίες από την ατμόσφαιρα, ιδιαίτερα το διοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζοντας τεράστιες αποθέσεις ασβεστόλιθου και άλλων ενώσεων που περιέχουν άνθρακα. Τώρα ο τεχνογενής πολιτισμός μας έχει δημιουργήσει μια ισχυρή ροή αναγωγικών αερίων, κυρίως λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων για την απόκτηση ενέργειας. Για 30 χρόνια, από το 1970 έως το 2000, περίπου 450 δισεκατομμύρια βαρέλια πετρέλαιο, 90 δισεκατομμύρια τόνοι άνθρακα, 11 τρισ. m 3 αερίου (Πίνακας 2).

Ατμοσφαιρικές εκπομπές από μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 1.000 MW/έτος (τόνοι)

Το κύριο μέρος της εκπομπής καταλαμβάνεται από διοξείδιο του άνθρακα - περίπου 1 εκατομμύριο τόνοι σε άνθρακα 1 Mt. Με τα λύματα θερμοηλεκτρικού σταθμού αφαιρούνται ετησίως 66 τόνοι οργανικής ύλης, 82 τόνοι θειικού οξέος, 26 τόνοι χλωριούχων, 41 τόνοι φωσφορικών αλάτων και σχεδόν 500 τόνοι αιωρούμενων σωματιδίων. Η τέφρα από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής περιέχει συχνά υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων, σπάνιων γαιών και ραδιενεργών ουσιών.

Ένας σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα απαιτεί ετησίως 3,6 εκατομμύρια τόνους άνθρακα, 150 m 3 νερό και περίπου 30 δισεκατομμύρια m 3 αέρα. Αυτά τα στοιχεία δεν λαμβάνουν υπόψη τις περιβαλλοντικές διαταραχές που σχετίζονται με την εξόρυξη και τη μεταφορά άνθρακα.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι ένας τέτοιος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί ενεργά εδώ και αρκετές δεκαετίες, τότε η επίδρασή του μπορεί να συγκριθεί με αυτή ενός ηφαιστείου. Αλλά αν ο τελευταίος συνήθως πετάει τα προϊόντα του ηφαιστείου σε μεγάλες ποσότητες κάθε φορά, τότε το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής το κάνει αυτό συνεχώς. Για δεκάδες χιλιετίες, η ηφαιστειακή δραστηριότητα δεν ήταν σε θέση να επηρεάσει αισθητά τη σύνθεση της ατμόσφαιρας, και η ανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα έχει προκαλέσει τέτοιες αλλαγές κατά τη διάρκεια περίπου 100-200 ετών, κυρίως λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων και των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από την καταστροφή και παραμορφωμένα οικοσυστήματα.

Η απόδοση των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εξακολουθεί να είναι χαμηλή και ανέρχεται στο 30-40%, το μεγαλύτερο μέρος του καυσίμου καίγεται μάταια. Η λαμβανόμενη ενέργεια χρησιμοποιείται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο και τελικά μετατρέπεται σε θερμότητα, δηλαδή εκτός από τη χημική ρύπανση, εισέρχεται και θερμική ρύπανση στη βιόσφαιρα.

Η ρύπανση και τα απόβλητα από τις ενεργειακές εγκαταστάσεις με τη μορφή αερίων, υγρών και στερεών φάσεων κατανέμονται σε δύο ρεύματα: το ένα προκαλεί παγκόσμιες αλλαγές και το άλλο προκαλεί περιφερειακές και τοπικές. Το ίδιο ισχύει και σε άλλους τομείς της οικονομίας, αλλά και πάλι η καύση ενέργειας και ορυκτών καυσίμων παραμένουν πηγή σημαντικών παγκόσμιων ρύπων. Εισέρχονται στην ατμόσφαιρα και λόγω της συσσώρευσής τους αλλάζει η συγκέντρωση μικρών αερίων συστατικών της ατμόσφαιρας, συμπεριλαμβανομένων των αερίων του θερμοκηπίου. Στην ατμόσφαιρα εμφανίστηκαν αέρια που πρακτικά απουσίαζαν πριν - χλωροφθοράνθρακες. Πρόκειται για παγκόσμιους ρύπους που έχουν υψηλό φαινόμενο του θερμοκηπίου και ταυτόχρονα συμμετέχουν στην καταστροφή του σκελετού του όζοντος της στρατόσφαιρας.

Έτσι, πρέπει να σημειωθεί ότι στην παρούσα φάση, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί εκπέμπουν περίπου το 20% της συνολικής ποσότητας όλων των επικίνδυνων βιομηχανικών αποβλήτων στην ατμόσφαιρα. Επηρεάζουν σημαντικά το περιβάλλον της περιοχής της τοποθεσίας τους και την κατάσταση της βιόσφαιρας στο σύνολό της. Οι πιο επιβλαβείς είναι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης που λειτουργούν με καύσιμα χαμηλής ποιότητας. Έτσι, κατά την καύση στο σταθμό για 1 ώρα, 1060 τόνοι άνθρακα του Ντόνετσκ, αφαιρούνται 34,5 τόνοι σκωρίας από τους κλιβάνους των λεβήτων, 193,5 τόνοι τέφρας αφαιρούνται από τις αποθήκες ηλεκτροστατικών κατακρημνιστηρίων που καθαρίζουν τα αέρια κατά 99% και 10 εκατομμύρια m 3 εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα μέσω των σωλήνων καυσαέρια. Τα αέρια αυτά, εκτός από υπολείμματα αζώτου και οξυγόνου, περιέχουν 2350 τόνους διοξείδιο του άνθρακα, 251 τόνους υδρατμούς, 34 τόνους διοξείδιο του θείου, 9,34 τόνους οξείδια του αζώτου (σε όρους διοξειδίου) και 2 τόνους ιπτάμενη τέφρα που δεν «πιάστηκε». ” από ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές.

Τα λύματα από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και τα όμβρια ύδατα από τις περιοχές τους, μολυσμένα με απόβλητα από τεχνολογικούς κύκλους σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και περιέχουν βανάδιο, νικέλιο, φθόριο, φαινόλες και προϊόντα πετρελαίου, όταν απορρίπτονται σε υδάτινα σώματα, μπορούν να επηρεάσουν την ποιότητα του νερού και τους υδρόβιους οργανισμούς. Μια αλλαγή στη χημική σύνθεση ορισμένων ουσιών οδηγεί σε παραβίαση των συνθηκών του οικοτόπου που καθορίζονται στη δεξαμενή και επηρεάζει τη σύνθεση των ειδών και την αφθονία των υδρόβιων οργανισμών και βακτηρίων και τελικά μπορεί να οδηγήσει σε παραβιάσεις των διαδικασιών αυτοκαθαρισμού των υδάτινων σωμάτων από τη ρύπανση και την επιδείνωση της υγειονομικής τους κατάστασης.

Η λεγόμενη θερμική ρύπανση των υδάτινων σωμάτων με ποικίλες παραβιάσεις της κατάστασής τους είναι επίσης επικίνδυνη. Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί παράγουν ενέργεια χρησιμοποιώντας τουρμπίνες που κινούνται από θερμαινόμενο ατμό. Κατά τη λειτουργία των στροβίλων, είναι απαραίτητο να ψύχεται ο ατμός εξαγωγής με νερό, επομένως, ένα ρεύμα νερού αναχωρεί συνεχώς από το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, συνήθως θερμαίνεται κατά 8-12 ° C και εκκενώνεται στη δεξαμενή. Οι μεγάλοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρειάζονται μεγάλες ποσότητες νερού. Εκκενώνουν 80-90 m 3 /s νερού σε θερμαινόμενη κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι ένα ισχυρό ρεύμα ζεστού νερού ρέει συνεχώς στη δεξαμενή, περίπου στην κλίμακα του ποταμού Μόσχας.

Η ζώνη θέρμανσης, που σχηματίζεται στη συμβολή ενός θερμού "ποταμού", είναι ένα είδος τμήματος της δεξαμενής, στην οποία η θερμοκρασία είναι μέγιστη στο σημείο υπερχείλισης και μειώνεται με την απόσταση από αυτήν. Οι ζώνες θέρμανσης των μεγάλων θερμοηλεκτρικών σταθμών καταλαμβάνουν έκταση αρκετών δεκάδων τετραγωνικών χιλιομέτρων. Το χειμώνα, οι πολυνύες σχηματίζονται στη θερμαινόμενη ζώνη (στα βόρεια και μεσαία γεωγραφικά πλάτη). Κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, οι θερμοκρασίες στις θερμαινόμενες ζώνες εξαρτώνται από τη φυσική θερμοκρασία του νερού εισαγωγής. Εάν η θερμοκρασία του νερού στη δεξαμενή είναι 20 °C, τότε στη ζώνη θέρμανσης μπορεί να φτάσει τους 28-32 °C.

Ως αποτέλεσμα της αύξησης της θερμοκρασίας σε μια δεξαμενή και της παραβίασης του φυσικού υδροθερμικού τους καθεστώτος, εντείνονται οι διαδικασίες «άνθισης» του νερού, μειώνεται η ικανότητα των αερίων να διαλύονται στο νερό, οι φυσικές ιδιότητες του νερού αλλάζουν, όλα τα χημικά και οι βιολογικές διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτό επιταχύνονται κ.λπ. Στη ζώνη θέρμανσης η διαφάνεια του νερού μειώνεται, το pH αυξάνεται, ο ρυθμός αποσύνθεσης των εύκολα οξειδωμένων ουσιών αυξάνεται. Ο ρυθμός φωτοσύνθεσης σε τέτοιο νερό μειώνεται σημαντικά.

2. Περιβαλλοντικά προβλήματα της υδροηλεκτρικής ενέργειας

Το σημαντικότερο χαρακτηριστικό των υδροηλεκτρικών πόρων σε σύγκριση με τους πόρους καυσίμου και ενέργειας είναι η συνεχής ανανέωσή τους. Η έλλειψη ανάγκης για καύσιμα για ΥΗΣ καθορίζει το χαμηλό κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στους ΥΗΣ. Ως εκ τούτου, η κατασκευή ΥΗΣ, παρά τις σημαντικές ειδικές επενδύσεις κεφαλαίου ανά 1 kW εγκατεστημένης ισχύος και τις μεγάλες περιόδους κατασκευής, δόθηκε και δίνεται μεγάλη σημασία, ιδίως όταν συνδέεται με τη χωροθέτηση ηλεκτροκίνητων βιομηχανιών.

Ο υδροηλεκτρικός σταθμός είναι ένα σύμπλεγμα κατασκευών και εξοπλισμού μέσω του οποίου η ενέργεια της ροής του νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο υδροηλεκτρικός σταθμός αποτελείται από μια σειρά υδραυλικών κατασκευών που παρέχουν την απαραίτητη συγκέντρωση της ροής του νερού και δημιουργούν πίεση, και εξοπλισμό ισχύος που μετατρέπει την ενέργεια του νερού που κινείται υπό πίεση σε μηχανική περιστροφική ενέργεια, η οποία, με τη σειρά της, μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια .

Παρά τη σχετική φθηνή ενέργεια που λαμβάνεται από υδροηλεκτρικούς πόρους, το μερίδιό τους στο ενεργειακό ισοζύγιο μειώνεται σταδιακά. Αυτό οφείλεται τόσο στην εξάντληση των φθηνότερων πόρων όσο και στη μεγάλη χωρητικότητα των πεδινών ταμιευτήρων. Πιστεύεται ότι στο μέλλον, η παγκόσμια παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας δεν θα υπερβαίνει το 5% του συνόλου.

Ένας από τους σημαντικότερους λόγους για τη μείωση του μεριδίου της ενέργειας που λαμβάνεται στους ΥΗΕ είναι η ισχυρή επίδραση όλων των σταδίων της κατασκευής και λειτουργίας των υδραυλικών κατασκευών στο περιβάλλον (Πίνακας 3).

Σύμφωνα με διάφορες μελέτες, μια από τις σημαντικότερες επιπτώσεις της υδροηλεκτρικής ενέργειας στο περιβάλλον είναι η αποξένωση μεγάλων εκτάσεων εύφορης (πλημμυρικής) γης για ταμιευτήρες. Στη Ρωσία, όπου δεν παράγεται περισσότερο από το 20% της ηλεκτρικής ενέργειας με τη χρήση υδροηλεκτρικών πόρων, τουλάχιστον 6 εκατομμύρια εκτάρια γης πλημμύρισαν κατά την κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών. Στη θέση τους έχουν καταστραφεί φυσικά οικοσυστήματα.

Σημαντικές εκτάσεις γης κοντά σε ταμιευτήρες αντιμετωπίζουν πλημμύρες ως αποτέλεσμα της αύξησης της στάθμης των υπόγειων υδάτων. Αυτά τα εδάφη, κατά κανόνα, ανήκουν στην κατηγορία των υγροτόπων. Σε επίπεδες συνθήκες, τα πλημμυρισμένα εδάφη μπορεί να είναι το 10% ή περισσότερο των πλημμυρισμένων. Η καταστροφή των εδαφών και των οικοσυστημάτων τους συμβαίνει επίσης ως αποτέλεσμα της καταστροφής τους από το νερό (τριβή) κατά τη διαμόρφωση της ακτογραμμής. Οι διεργασίες τριβής διαρκούν συνήθως για δεκαετίες, με αποτέλεσμα την επεξεργασία μεγάλων μαζών εδάφους, τη ρύπανση των υδάτων και τη λάσπη των δεξαμενών. Έτσι, η κατασκευή ταμιευτήρων συνδέεται με απότομη παραβίαση του υδρολογικού καθεστώτος των ποταμών, των οικοσυστημάτων τους και της σύστασης των ειδών των υδροβίων.

Στις δεξαμενές, η θέρμανση των νερών αυξάνεται απότομα, γεγονός που εντείνει την απώλεια οξυγόνου και άλλες διεργασίες που προκαλούνται από τη θερμική ρύπανση. Το τελευταίο, μαζί με τη συσσώρευση βιογενών ουσιών, δημιουργεί συνθήκες για την υπερανάπτυξη υδάτινων σωμάτων και την εντατική ανάπτυξη φυκιών, συμπεριλαμβανομένων των δηλητηριωδών γαλαζοπράσινων. Για αυτούς τους λόγους, καθώς και λόγω της αργής ανανέωσης των νερών, η ικανότητά τους να αυτοκαθαρίζονται μειώνεται κατακόρυφα.

Η υποβάθμιση της ποιότητας του νερού οδηγεί στο θάνατο πολλών από τους κατοίκους του. Η συχνότητα των ιχθυαποθεμάτων αυξάνεται, ιδιαίτερα η ευαισθησία σε ελμινθικά. Οι γευστικές ιδιότητες των κατοίκων του υδάτινου περιβάλλοντος μειώνονται.

Οι οδοί μετανάστευσης των ψαριών διακόπτονται, καταστρέφονται κτηνοτροφικές περιοχές, τόποι ωοτοκίας κ.λπ.. Ο Βόλγας έχει χάσει σε μεγάλο βαθμό τη σημασία του ως τόπος αναπαραγωγής για οξύρρυγχους της Κασπίας μετά την κατασκευή ενός καταρράκτη υδροηλεκτρικού σταθμού σε αυτόν.

Τελικά, τα συστήματα ποταμών που μπλοκάρονται από ταμιευτήρες μετατρέπονται από συστήματα διέλευσης σε συστήματα διέλευσης-συσσώρευσης. Εκτός από βιογενείς ουσίες, συσσωρεύονται εδώ βαρέα μέταλλα, ραδιενεργά στοιχεία και πολλά φυτοφάρμακα με μεγάλη διάρκεια ζωής. Τα προϊόντα συσσώρευσης καθιστούν προβληματική τη χρήση των εδαφών που καταλαμβάνονται από ταμιευτήρες μετά την εκκαθάρισή τους.

Οι δεξαμενές έχουν σημαντικό αντίκτυπο στις ατμοσφαιρικές διεργασίες. Για παράδειγμα, σε άνυδρες (άνυδρες) περιοχές, η εξάτμιση από την επιφάνεια των ταμιευτήρων υπερβαίνει την εξάτμιση από μια ίση επιφάνεια γης κατά δεκάδες φορές.

Η μείωση της θερμοκρασίας του αέρα και η αύξηση των φαινομένων ομίχλης συνδέονται με αυξημένη εξάτμιση. Η διαφορά μεταξύ των θερμικών ισορροπιών των ταμιευτήρων και του παρακείμενου εδάφους καθορίζει τον σχηματισμό τοπικών ανέμων όπως τα αεράκια. Αυτά, όπως και άλλα φαινόμενα, έχουν ως αποτέλεσμα την αλλαγή των οικοσυστημάτων (όχι πάντα θετική), την αλλαγή του καιρού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, στην περιοχή των δεξαμενών, είναι απαραίτητο να αλλάξει η κατεύθυνση της γεωργίας. Για παράδειγμα, στις νότιες περιοχές της χώρας μας, ορισμένες καλλιέργειες που αγαπούν τη θερμότητα (πεπόνια) δεν έχουν χρόνο να ωριμάσουν, η συχνότητα εμφάνισης των φυτών αυξάνεται και η ποιότητα των προϊόντων υποβαθμίζεται.

Το κόστος της υδραυλικής κατασκευής για το περιβάλλον είναι αισθητά χαμηλότερο στις ορεινές περιοχές, όπου οι ταμιευτήρες είναι συνήθως μικρές σε έκταση. Ωστόσο, σε σεισμικές ορεινές περιοχές, οι ταμιευτήρες μπορούν να προκαλέσουν σεισμούς. Η πιθανότητα κατολισθήσεων και η πιθανότητα καταστροφών ως αποτέλεσμα πιθανής καταστροφής φραγμάτων αυξάνεται. Έτσι, το 1960, στην Ινδία (πολιτεία Γκουντζαράτ), ως αποτέλεσμα ενός φράγματος, το νερό στοίχισε τη ζωή σε 15.000 ανθρώπους.

Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της τεχνολογίας χρήσης της ενέργειας του νερού, οι εγκαταστάσεις υδροηλεκτρικής ενέργειας μεταμορφώνουν τις φυσικές διεργασίες για πολύ μεγάλες περιόδους. Για παράδειγμα, μια δεξαμενή υδροηλεκτρικού σταθμού (ή ένα σύστημα δεξαμενών στην περίπτωση ενός καταρράκτη υδροηλεκτρικού σταθμού) μπορεί να υπάρχει για δεκάδες και εκατοντάδες χρόνια, ενώ στη θέση ενός φυσικού υδάτινου ρεύματος προκύπτει ένα ανθρωπογενές αντικείμενο με τεχνητή ρύθμιση φυσικές διεργασίες - ένα φυσικό-τεχνικό σύστημα (NTS). Σε αυτή την περίπτωση, το έργο περιορίζεται στον σχηματισμό ενός τέτοιου PTS που θα εξασφάλιζε τον αξιόπιστο και περιβαλλοντικά ασφαλή σχηματισμό του συγκροτήματος. Ταυτόχρονα, η αναλογία μεταξύ των κύριων υποσυστημάτων του PTS (τεχνητό αντικείμενο και φυσικό περιβάλλον) μπορεί να είναι σημαντικά διαφορετική ανάλογα με τις επιλεγμένες προτεραιότητες - τεχνικές, περιβαλλοντικές, κοινωνικοοικονομικές κ.λπ., και την αρχή του περιβάλλοντος η ασφάλεια μπορεί να διατυπωθεί, για παράδειγμα, ως διατήρηση μιας ορισμένης σταθερής κατάστασης του δημιουργημένου PTS.

Ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση της πλημμύρας των εδαφών είναι η αύξηση του αριθμού των ΥΗΣ σε έναν καταρράκτη με μείωση της πίεσης σε κάθε στάδιο και, κατά συνέπεια, μιας επιφάνειας ταμιευτήρα.

Ένα άλλο περιβαλλοντικό πρόβλημα της υδροηλεκτρικής ενέργειας σχετίζεται με την αξιολόγηση της ποιότητας του υδάτινου περιβάλλοντος. Η τρέχουσα ρύπανση του νερού δεν προκαλείται από τις τεχνολογικές διαδικασίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς (ο όγκος της ρύπανσης που προέρχεται από τα λύματα των υδροηλεκτρικών σταθμών είναι ένα ασήμαντο μικρό ποσοστό της συνολικής μάζας ρύπανσης του οικονομικού συγκροτήματος), αλλά κακής ποιότητας υγειονομικών και τεχνικών εργασιών κατά τη δημιουργία δεξαμενών και την απόρριψη μη επεξεργασμένων λυμάτων σε υδάτινα αντικείμενα.

Τα περισσότερα από τα θρεπτικά συστατικά που φέρνουν τα ποτάμια διατηρούνται στις δεξαμενές. Σε ζεστό καιρό, τα φύκια είναι σε θέση να πολλαπλασιάζονται σε μάζες στα επιφανειακά στρώματα μιας πλούσιας σε θρεπτικά συστατικά ή ευτροφικής δεξαμενής. Κατά τη φωτοσύνθεση, τα φύκια καταναλώνουν θρεπτικά συστατικά από τη δεξαμενή και παράγουν μεγάλες ποσότητες οξυγόνου. Τα νεκρά φύκια δίνουν στο νερό μια δυσάρεστη οσμή και γεύση, καλύπτουν τον πυθμένα με ένα παχύ στρώμα και εμποδίζουν τους ανθρώπους να ξεκουράζονται στις όχθες των δεξαμενών.

Τα πρώτα χρόνια μετά την πλήρωση της δεξαμενής, εμφανίζεται μεγάλη αποσύνθεση βλάστησης σε αυτήν και το «νέο» έδαφος μπορεί να μειώσει δραστικά το επίπεδο οξυγόνου στο νερό. Η σήψη της οργανικής ύλης μπορεί να οδηγήσει στην απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων αερίων του θερμοκηπίου - μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα.

Λαμβάνοντας υπόψη τον αντίκτυπο των ΥΗΣ στο περιβάλλον, θα πρέπει να σημειωθεί η σωτήρια λειτουργία των ΥΗΣ. Έτσι, η παραγωγή κάθε δισεκατομμυρίου kWh ηλεκτρικής ενέργειας σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς αντί για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς οδηγεί σε μείωση της θνησιμότητας κατά 100-226 άτομα ετησίως.

3. Προβλήματα πυρηνικής ενέργειας

Η πυρηνική ενέργεια μπορεί επί του παρόντος να θεωρηθεί ως η πιο υποσχόμενη. Αυτό οφείλεται τόσο στα σχετικά μεγάλα αποθέματα πυρηνικού καυσίμου όσο και στις ήπιες επιπτώσεις στο περιβάλλον. Στα πλεονεκτήματα περιλαμβάνεται επίσης η δυνατότητα κατασκευής πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής χωρίς να συνδέεται με κοιτάσματα πόρων, καθώς η μεταφορά τους δεν απαιτεί σημαντικό κόστος λόγω μικρού όγκου. Αρκεί να πούμε ότι 0,5 κιλά πυρηνικού καυσίμου σάς επιτρέπει να λαμβάνετε τόση ενέργεια όση η καύση 1000 τόνων άνθρακα.

Είναι γνωστό ότι οι διεργασίες στις οποίες βασίζεται η παραγωγή ενέργειας στα πυρηνικά εργοστάσια - οι αντιδράσεις σχάσης των ατομικών πυρήνων - είναι πολύ πιο επικίνδυνες από, για παράδειγμα, τις διαδικασίες καύσης. Γι' αυτό, για πρώτη φορά στην ιστορία της βιομηχανικής ανάπτυξης, η πυρηνική ενέργεια εφαρμόζει την αρχή της μέγιστης ασφάλειας με την υψηλότερη δυνατή παραγωγικότητα κατά την παραγωγή ενέργειας.

Η πολυετής εμπειρία στη λειτουργία πυρηνικών σταθμών σε όλες τις χώρες δείχνει ότι δεν έχουν σημαντική επίδραση στο περιβάλλον. Μέχρι το 2000, ο μέσος χρόνος λειτουργίας του NPP ήταν 20 χρόνια. Η αξιοπιστία, η ασφάλεια και η οικονομική απόδοση των πυρηνικών σταθμών βασίζεται όχι μόνο στην αυστηρή ρύθμιση της λειτουργίας των πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, αλλά και στη μείωση στο απόλυτο ελάχιστο των επιπτώσεων των πυρηνικών σταθμών στο περιβάλλον.

Στον πίνακα. Το 4 παρουσιάζει συγκριτικά στοιχεία πυρηνικών και θερμικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής για την κατανάλωση καυσίμου και τη ρύπανση του περιβάλλοντος για το έτος σε ισχύ 1000 MW.

Κατανάλωση καυσίμου και ρύπανση του περιβάλλοντος

Κατά την κανονική λειτουργία των πυρηνικών σταθμών, οι εκλύσεις ραδιενεργών στοιχείων στο περιβάλλον είναι εξαιρετικά ασήμαντες. Κατά μέσο όρο, είναι 2-4 φορές λιγότερα από ό,τι από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς ίδιας ισχύος.

Μέχρι τον Μάιο του 1986, 400 μονάδες ισχύος που λειτουργούσαν στον κόσμο και παρείχαν περισσότερο από το 17% της ηλεκτρικής ενέργειας αύξησαν το φυσικό υπόβαθρο της ραδιενέργειας κατά όχι περισσότερο από 0,02%. Πριν από την καταστροφή του Τσερνομπίλ στη χώρα μας, καμία βιομηχανία δεν είχε χαμηλότερο επίπεδο βιομηχανικών τραυματισμών από τους πυρηνικούς σταθμούς. 30 χρόνια πριν από την τραγωδία, 17 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους σε ατυχήματα, και μάλιστα όχι για λόγους ραδιενέργειας. Μετά το 1986, ο κύριος περιβαλλοντικός κίνδυνος των πυρηνικών σταθμών άρχισε να συνδέεται με την πιθανότητα ατυχήματος. Αν και η πιθανότητα τους σε σύγχρονους πυρηνικούς σταθμούς είναι μικρή, δεν αποκλείεται. Τα μεγαλύτερα ατυχήματα αυτού του είδους περιλαμβάνουν το ατύχημα που συνέβη στην τέταρτη μονάδα του πυρηνικού σταθμού του Τσερνομπίλ.

Σύμφωνα με διάφορες πηγές, η συνολική απελευθέρωση προϊόντων σχάσης από αυτά που περιέχονταν στον αντιδραστήρα κυμαινόταν από 3,5% (63 kg) έως 28% (50 τόνοι). Για σύγκριση, πρέπει να σημειωθεί ότι η βόμβα που έπεσε στη Χιροσίμα απέδωσε μόνο 740 g ραδιενεργού υλικού.

Ως αποτέλεσμα του ατυχήματος στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ, μια περιοχή σε ακτίνα άνω των 2 χιλιάδων χιλιομέτρων, που καλύπτει περισσότερες από 20 πολιτείες, υποβλήθηκε σε ραδιενεργή μόλυνση. Εντός των ορίων της πρώην ΕΣΣΔ, επλήγησαν 11 περιοχές, όπου ζουν 17 εκατομμύρια άνθρωποι. Η συνολική έκταση των μολυσμένων περιοχών υπερβαίνει τα 8 εκατομμύρια εκτάρια ή 80.000 km 2 . Στη Ρωσία, οι περιοχές Bryansk, Kaluga, Tula και Oryol υπέφεραν περισσότερο. Υπάρχουν σημεία ρύπανσης στο Belgorod, στο Ryazan, στο Smolensk, στο Leningrad και σε άλλες περιοχές. Ως αποτέλεσμα του δυστυχήματος, 31 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους και περισσότεροι από 200 άνθρωποι έλαβαν μια δόση ακτινοβολίας που οδήγησε σε ασθένεια της ακτινοβολίας. 115 χιλιάδες άνθρωποι απομακρύνθηκαν από την πιο επικίνδυνη ζώνη (30 χλμ.) αμέσως μετά το ατύχημα. Ο αριθμός των θυμάτων και ο αριθμός των απομακρυσμένων κατοίκων αυξάνεται, η ζώνη μόλυνσης επεκτείνεται ως αποτέλεσμα της μετακίνησης ραδιενεργών ουσιών από τον άνεμο, τις πυρκαγιές, τις μεταφορές κ.λπ. Οι συνέπειες του ατυχήματος θα επηρεάσουν τη ζωή πολλών γενεών.

Μετά το ατύχημα του Τσερνόμπιλ σε πολλές πολιτείες, κατόπιν αιτήματος του κοινού, τα προγράμματα κατασκευής πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σταμάτησαν προσωρινά ή περιορίστηκαν, αλλά η πυρηνική ενέργεια συνέχισε να αναπτύσσεται σε 32 χώρες.

Τώρα οι συζητήσεις για την αποδοχή ή μη της πυρηνικής ενέργειας έχουν αρχίσει να μειώνονται, έχει γίνει σαφές ότι ο κόσμος δεν μπορεί να βυθιστεί ξανά στο σκοτάδι ή να συμβιβαστεί με τις εξαιρετικά επικίνδυνες επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα του διοξειδίου του άνθρακα και άλλων προϊόντων καύσης ορυκτών καυσίμων επιβλαβές για τον άνθρωπο. Ήδη κατά το 1990, 10 νέοι πυρηνικοί σταθμοί συνδέθηκαν στο δίκτυο. Η κατασκευή πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής δεν σταματά: στα τέλη του 1999, υπήρχαν 436 πυρηνικές μονάδες σε λειτουργία στον κόσμο, έναντι 434 που καταγράφηκαν το 1998. Η συνολική ηλεκτρική ισχύς των μονάδων παραγωγής ενέργειας που λειτουργούν στον κόσμο είναι περίπου 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W ). Οι πυρηνικοί σταθμοί που λειτουργούν καλύπτουν το 7% των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών και το μερίδιό τους στην παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι 17%. Μόνο στη Δυτική Ευρώπη, οι πυρηνικοί σταθμοί παράγουν κατά μέσο όρο περίπου το 50% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας.

Αν τώρα αντικαταστήσουμε όλους τους πυρηνικούς σταθμούς που λειτουργούν στον κόσμο με θερμικούς, η παγκόσμια οικονομία, ολόκληρος ο πλανήτης μας και κάθε άτομο ξεχωριστά, θα υποστούν ανεπανόρθωτη ζημιά. Αυτό το συμπέρασμα βασίζεται στο γεγονός ότι η παραγωγή ενέργειας σε πυρηνικούς σταθμούς αποτρέπει ταυτόχρονα την ετήσια έκλυση έως και 2300 εκατομμυρίων τόνων διοξειδίου του άνθρακα, 80 εκατομμυρίων τόνων διοξειδίου του θείου και 35 εκατομμυρίων τόνων οξειδίων του αζώτου στην ατμόσφαιρα της Γης μειώνοντας την ποσότητα των ορυκτών καυσίμων που καίγονται σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Επιπλέον, κατά την καύση, το οργανικό καύσιμο (άνθρακας, λάδι) απελευθερώνει στην ατμόσφαιρα τεράστια ποσότητα ραδιενεργών ουσιών που περιέχουν κυρίως ισότοπα ραδίου με χρόνο ημιζωής περίπου 1600 χρόνια! Σε αυτή την περίπτωση, δεν θα ήταν δυνατό να εξαχθούν όλες αυτές οι επικίνδυνες ουσίες από την ατμόσφαιρα και να προστατευθεί ο πληθυσμός της Γης από τις επιπτώσεις τους. Εδώ είναι μόνο ένα συγκεκριμένο παράδειγμα. Το κλείσιμο του πυρηνικού σταθμού Barsebæk-1 στη Σουηδία οδήγησε στο γεγονός ότι η Σουηδία άρχισε να εισάγει ηλεκτρική ενέργεια από τη Δανία για πρώτη φορά τα τελευταία 30 χρόνια. Οι περιβαλλοντικές συνέπειες αυτού είναι οι εξής: σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα στη Δανία, κάηκαν επιπλέον σχεδόν 350 χιλιάδες τόνοι άνθρακα από τη Ρωσία και την Πολωνία, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κατά 4 εκατομμύρια τόνους (!) ανά έτος και σημαντική αύξηση της ποσότητας όξινης βροχής που πέφτει σε ολόκληρο το νότιο τμήμα της Σουηδίας.

Η κατασκευή πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής πραγματοποιείται σε απόσταση 30-35 km από μεγάλες πόλεις. Ο χώρος πρέπει να αερίζεται καλά, να μην πλημμυρίζει κατά τη διάρκεια της πλημμύρας. Γύρω από τον πυρηνικό σταθμό προβλέπεται χώρος για ζώνη υγειονομικής προστασίας στην οποία απαγορεύεται να διαμένει ο πληθυσμός.

Στη Ρωσική Ομοσπονδία, λειτουργούν επί του παρόντος 29 μονάδες ισχύος σε εννέα πυρηνικούς σταθμούς με συνολική εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύ 21,24 GW. Το 1995-2000 Οι πυρηνικοί σταθμοί στη Ρωσία παρήγαγαν περισσότερο από το 13% της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στη χώρα, τώρα - 14,4%. Ως προς τη συνολική εγκατεστημένη ισχύ των πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, η Ρωσία κατέχει την πέμπτη θέση μετά τις ΗΠΑ, τη Γαλλία, την Ιαπωνία και τη Γερμανία. Επί του παρόντος, περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια kWh που παράγονται από τις μονάδες πυρηνικής ενέργειας της χώρας συμβάλλουν σημαντικά και απαραίτητη στον ενεργειακό εφοδιασμό του ευρωπαϊκού τμήματός της - το 22% του συνόλου της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής είναι περισσότερο από 30% φθηνότερη από ό,τι σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα.

Η ασφάλεια της λειτουργίας των πυρηνικών σταθμών είναι ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα της ρωσικής βιομηχανίας πυρηνικής ενέργειας. Όλα τα σχέδια για την κατασκευή, την ανακατασκευή και τον εκσυγχρονισμό των πυρηνικών σταθμών στη Ρωσία υλοποιούνται μόνο λαμβάνοντας υπόψη τις σύγχρονες απαιτήσεις και πρότυπα. Μια μελέτη της κατάστασης του κύριου εξοπλισμού των ρωσικών πυρηνικών σταθμών λειτουργίας έδειξε ότι είναι πολύ πιθανό να παραταθεί η διάρκεια ζωής του κατά τουλάχιστον άλλα 5-10 χρόνια. Επιπλέον, χάρη στην υλοποίηση ενός κατάλληλου συνόλου εργασιών για κάθε μονάδα ισχύος, διατηρώντας παράλληλα υψηλό επίπεδο ασφάλειας.

Για να εξασφαλιστεί η περαιτέρω ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας στη Ρωσία το 1998, εγκρίθηκε το «Πρόγραμμα για την Ανάπτυξη της Πυρηνικής Ενέργειας στη Ρωσική Ομοσπονδία για την περίοδο 1998-2000». και για την περίοδο έως το 2010». Σημειώνει ότι το 1999, οι ρωσικοί πυρηνικοί σταθμοί παρήγαγαν 16% περισσότερη ενέργεια από ό,τι το 1998. Για την παραγωγή αυτής της ποσότητας ενέργειας σε TPP, θα απαιτούνταν 36 δισεκατομμύρια m 3 αερίου αξίας 2,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων σε τιμές εξαγωγής. Αύξηση 90% στην κατανάλωση ενέργειας στη χώρα εξασφάλισε η παραγωγή της σε πυρηνικούς σταθμούς.

Αξιολογώντας τις προοπτικές για την ανάπτυξη της παγκόσμιας πυρηνικής ενέργειας, οι περισσότεροι από τους έγκυρους διεθνείς οργανισμούς που συμμετέχουν στη μελέτη των παγκόσμιων προβλημάτων καυσίμων και ενέργειας προτείνουν ότι μετά το 2010-2020. στον κόσμο, η ανάγκη για μεγάλης κλίμακας κατασκευή πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής θα αυξηθεί ξανά. Σύμφωνα με τη ρεαλιστική εκδοχή, προβλέπεται ότι στα μέσα του ΧΧΙ αιώνα. περίπου 50 χώρες θα έχουν πυρηνική ενέργεια. Ταυτόχρονα, η συνολική εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς των πυρηνικών σταθμών στον κόσμο σχεδόν θα διπλασιαστεί έως το 2020, φτάνοντας τα 570 GW και έως το 2050, τα 1100 GW.

4. Μερικοί τρόποι επίλυσης των προβλημάτων της σύγχρονης ενέργειας

Αναμφίβολα, στο εγγύς μέλλον, η θερμική ενέργεια θα παραμείνει κυρίαρχη στο ενεργειακό ισοζύγιο του κόσμου και των επιμέρους χωρών. Υπάρχει μεγάλη πιθανότητα αύξησης του μεριδίου του άνθρακα και άλλων τύπων λιγότερο καθαρών καυσίμων στην παραγωγή ενέργειας. Από αυτή την άποψη, θα εξετάσουμε ορισμένους τρόπους και μεθόδους χρήσης τους, οι οποίοι μπορούν να μειώσουν σημαντικά τις αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται κυρίως στη βελτίωση των τεχνολογιών προετοιμασίας καυσίμων και στη δέσμευση επικίνδυνων αποβλήτων. Μεταξύ αυτών είναι τα ακόλουθα:

1. Χρήση και βελτίωση συσκευών καθαρισμού. Επί του παρόντος, πολλοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί καταγράφουν κυρίως στερεές εκπομπές χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους φίλτρων. Το διοξείδιο του θείου, ο πιο επιθετικός ρύπος, δεν δεσμεύεται σε πολλούς TPP ή δεσμεύεται σε περιορισμένες ποσότητες. Παράλληλα, υπάρχουν θερμοηλεκτρικοί σταθμοί (ΗΠΑ, Ιαπωνία), που πραγματοποιούν σχεδόν πλήρη καθαρισμό από αυτόν τον ρύπο, καθώς και από οξείδια του αζώτου και άλλους επιβλαβείς ρύπους. Για αυτό, χρησιμοποιούνται ειδικές εγκαταστάσεις αποθείωσης (για δέσμευση διοξειδίου και τριοξειδίου του θείου) και απονιτροποίησης (για δέσμευση οξειδίων του αζώτου). Τα πιο ευρέως δεσμευμένα οξείδια του θείου και του αζώτου πραγματοποιείται με τη διέλευση των καυσαερίων μέσω ενός διαλύματος αμμωνίας. Τα τελικά προϊόντα μιας τέτοιας διαδικασίας είναι το νιτρικό αμμώνιο, που χρησιμοποιείται ως ορυκτό λίπασμα, ή διάλυμα θειώδους νατρίου (πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία). Τέτοιες εγκαταστάσεις δεσμεύουν έως και 96% των οξειδίων του θείου και περισσότερο από το 80% των οξειδίων του αζώτου. Υπάρχουν και άλλες μέθοδοι καθαρισμού από αυτά τα αέρια.

2. Μείωση της εισόδου θειούχων ενώσεων στην ατμόσφαιρα μέσω προκαταρκτικής αποθείωσης (αποθείωσης) άνθρακα και άλλων καυσίμων (πετρέλαιο, αέριο, σχιστόλιθος πετρελαίου) με χημικές ή φυσικές μεθόδους. Αυτές οι μέθοδοι καθιστούν δυνατή την εξαγωγή από 50 έως 70% θείου από το καύσιμο πριν από την καύση του.

3. Μεγάλες και πραγματικές ευκαιρίες για τη μείωση ή τη σταθεροποίηση της ροής της ρύπανσης στο περιβάλλον συνδέονται με την εξοικονόμηση ενέργειας. Τέτοιες δυνατότητες είναι ιδιαίτερα μεγάλες λόγω της μείωσης της ενεργειακής έντασης των προϊόντων που λαμβάνονται. Για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, ξοδεύτηκε κατά μέσο όρο 2 φορές λιγότερη ενέργεια ανά μονάδα παραγωγής από ό,τι στην πρώην ΕΣΣΔ. Στην Ιαπωνία, αυτή η κατανάλωση ήταν τρεις φορές μικρότερη. Η εξοικονόμηση ενέργειας δεν είναι λιγότερο πραγματική με τη μείωση της κατανάλωσης μετάλλων των προϊόντων, τη βελτίωση της ποιότητάς τους και την αύξηση του προσδόκιμου ζωής των προϊόντων. Υπόσχεται εξοικονόμηση ενέργειας με τη μετάβαση σε τεχνολογίες έντασης επιστήμης που σχετίζονται με τη χρήση υπολογιστών και άλλων συσκευών χαμηλού ρεύματος.

4. Δεν είναι λιγότερο σημαντικές οι δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας στην καθημερινή ζωή και στην εργασία μέσω της βελτίωσης των μονωτικών ιδιοτήτων των κτιρίων. Η πραγματική εξοικονόμηση ενέργειας προέρχεται από την αντικατάσταση των λαμπτήρων πυρακτώσεως με απόδοση περίπου 5% με λαμπτήρες φθορισμού, η απόδοση των οποίων είναι αρκετές φορές υψηλότερη. Είναι εξαιρετικά σπατάλη η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή θερμότητας. Είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου ότι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς συνδέεται με απώλεια περίπου 60-65% της θερμικής ενέργειας και στους πυρηνικούς σταθμούς - τουλάχιστον 70% της ενέργειας. Η ενέργεια χάνεται επίσης όταν μεταδίδεται μέσω καλωδίων σε απόσταση. Επομένως, η άμεση καύση του καυσίμου για την παραγωγή θερμότητας, ιδιαίτερα αερίου, είναι πολύ πιο αποτελεσματική από τη μετατροπή του σε ηλεκτρική ενέργεια και στη συνέχεια σε θερμότητα.

5. Η απόδοση του καυσίμου αυξάνεται επίσης αισθητά όταν χρησιμοποιείται αντί για θερμοηλεκτρικό σταθμό σε θερμοηλεκτρικό σταθμό. Στην τελευταία περίπτωση, τα αντικείμενα απόκτησης ενέργειας είναι πιο κοντά στους τόπους κατανάλωσης της και έτσι μειώνονται οι απώλειες που σχετίζονται με τη μετάδοση σε απόσταση. Μαζί με την ηλεκτρική ενέργεια, χρησιμοποιείται θερμότητα στις μονάδες ΣΗΘ, η οποία δεσμεύεται από ψυκτικούς παράγοντες. Αυτό μειώνει σημαντικά την πιθανότητα θερμικής ρύπανσης του υδάτινου περιβάλλοντος. Είναι πιο οικονομικό να λαμβάνετε ενέργεια σε μικρές μονάδες ΣΗΘ (ιογόνωσης) απευθείας στα κτίρια. Σε αυτή την περίπτωση, η απώλεια θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας μειώνεται στο ελάχιστο. Τέτοιες μέθοδοι σε μεμονωμένες χώρες χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο.

συμπέρασμα

Έτσι, προσπάθησα να καλύψω όλες τις πτυχές ενός τόσο επίκαιρου θέματος σήμερα όπως «Περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την ανάπτυξη της ενέργειας». Ήξερα ήδη κάτι από το υλικό που παρουσιάστηκε, αλλά κάτι συνάντησα για πρώτη φορά.

Εν κατακλείδι, θα ήθελα να προσθέσω ότι τα περιβαλλοντικά προβλήματα συγκαταλέγονται στα παγκόσμια προβλήματα του κόσμου. Οι πολιτικές, οικονομικές, ιδεολογικές, στρατιωτικές δικτατορίες αντικαταστάθηκαν από μια πιο σκληρή και ανελέητη δικτατορία - τη δικτατορία των περιορισμένων πόρων της βιόσφαιρας. Τα σύνορα σε έναν αλλαγμένο κόσμο σήμερα δεν καθορίζονται από τους πολιτικούς, όχι από τις συνοριακές περιπολίες και όχι από τις τελωνειακές υπηρεσίες, αλλά από τα περιφερειακά περιβαλλοντικά πρότυπα.

Μελίστα χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

1. Akimova T.A. Οικολογία. - Μ.: «UNITI», 2000

2. Dyakov A.F. Οι κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης της ενέργειας στη Ρωσία. - Μ.: «Φοίνιξ», 2001

3. Kiselev G.V. Το πρόβλημα της ανάπτυξης της πυρηνικής ενέργειας. - Μ.: «Γνώση», 1999.

4. Hwang T.A. Βιομηχανική οικολογία. - Μ.: «Φοίνιξ», 2003

Παρόμοια Έγγραφα

Η δομή του συγκροτήματος καυσίμων και ενέργειας: βιομηχανία πετρελαίου, άνθρακα, φυσικού αερίου, βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Ενεργειακές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Οι κύριοι παράγοντες ρύπανσης. Πηγές φυσικού καυσίμου. Χρήση εναλλακτικής ενέργειας.

παρουσίαση, προστέθηκε 26/10/2013


Μέθοδοι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και συναφή περιβαλλοντικά προβλήματα. Επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων για θερμοηλεκτρικούς και πυρηνικούς σταθμούς. Εναλλακτικές πηγές ενέργειας: ηλιακή, αιολική, παλιρροιακή, γεωθερμία και ενέργεια από βιομάζα.

παρουσίαση, προστέθηκε 31/03/2015


Επιπτώσεις πυρηνικών εγκαταστάσεων στο περιβάλλον. Το πρόβλημα της θερμικής ρύπανσης των υδάτινων σωμάτων. Ετήσιες οικολογικές διαμορφώσεις των ζωοπλαγκτοκοενοσών στη λίμνη ψύξης του NPP Novo-Voronezh. την ανάγκη για ολοκληρωμένη παρακολούθηση των υδάτινων οικοσυστημάτων.

περίληψη, προστέθηκε 28/05/2015


Το πετρέλαιο και το αέριο είναι ιζηματογενή ορυκτά. Βιομηχανία διύλισης πετρελαίου και επεξεργασίας φυσικού αερίου της Αυτόνομης Περιφέρειας Khanty-Mansiysk. Περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου στην περιοχή. Τρόποι επίλυσης περιβαλλοντικών προβλημάτων στην Αυτόνομη Περιφέρεια Khanty-Mansi.

περίληψη, προστέθηκε 17/10/2007


Η ουσία των τοπικών, περιφερειακών και παγκόσμιων περιβαλλοντικών προβλημάτων της εποχής μας. Η βιομηχανία ως παράγοντας περιβαλλοντικών επιπτώσεων, η επίδρασή της σε διάφορες περιβαλλοντικές συνιστώσες. Τρόποι επίλυσης προβλημάτων και βελτίωσης της διαχείρισης της φύσης.

περίληψη, προστέθηκε 17/12/2009


Ανάλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων που σχετίζονται με τις επιπτώσεις του συμπλέγματος καυσίμων και ενέργειας και των θερμοηλεκτρικών σταθμών στο περιβάλλον. Η φύση του τεχνολογικού αντίκτυπου. Επίπεδα κατανομής επιβλαβών εκπομπών. Απαιτήσεις για φιλικούς προς το περιβάλλον θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.

περίληψη, προστέθηκε 20/11/2010


Η ανθρώπινη επίδραση στο περιβάλλον. Βασικές αρχές περιβαλλοντικών προβλημάτων. Φαινόμενο του θερμοκηπίου (θέρμανση του πλανήτη): ιστορία, σημάδια, πιθανές περιβαλλοντικές συνέπειες και τρόποι επίλυσης του προβλήματος. Καθίζηση οξέος. Καταστροφή της στιβάδας του όζοντος.

θητεία, προστέθηκε 15/02/2009


Τα κυριότερα περιβαλλοντικά προβλήματα της εποχής μας. Επίδραση των οικονομικών δραστηριοτήτων των ανθρώπων στο φυσικό περιβάλλον. Τρόποι επίλυσης περιβαλλοντικών προβλημάτων εντός των περιφερειών των κρατών. Καταστροφή της στιβάδας του όζοντος, φαινόμενο του θερμοκηπίου, ρύπανση του περιβάλλοντος.

περίληψη, προστέθηκε 26/08/2014


Τρόποι επίλυσης των περιβαλλοντικών προβλημάτων της πόλης: περιβαλλοντικά προβλήματα και ρύπανση του αέρα, του εδάφους, της ακτινοβολίας, του νερού της επικράτειας. Επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων: επίτευξη υγειονομικών προτύπων, μείωση εκπομπών, ανακύκλωση.

περίληψη, προστέθηκε 30/10/2012


Αυξάνονται οι περιφερειακές περιβαλλοντικές κρίσεις με την ανάπτυξη της ανθρώπινης κοινωνίας. Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της εποχής μας είναι η εντατικοποίηση και η παγκοσμιοποίηση της επίδρασης του ανθρώπου στο φυσικό του περιβάλλον. Ρύπανση της λιθόσφαιρας, της υδρόσφαιρας και της ατμόσφαιρας.

Η επίδραση των θερμοηλεκτρικών σταθμών στο περιβάλλον εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο του καυσίμου που καίγεται (στερεό και υγρό).

Όταν καίγεται στερεό καύσιμοιπτάμενη τέφρα με σωματίδια άκαυτου καυσίμου, θειούχους και θειικούς ανυδρίτες, οξείδια του αζώτου, μια ορισμένη ποσότητα ενώσεων φθορίου, καθώς και αέρια προϊόντα ατελούς καύσης καυσίμου εισέρχονται στην ατμόσφαιρα. Η ιπτάμενη τέφρα σε ορισμένες περιπτώσεις περιέχει, εκτός από μη τοξικά συστατικά, περισσότερες επιβλαβείς ακαθαρσίες. Έτσι, στην τέφρα των ανθρακιτών του Ντόνετσκ, το αρσενικό περιέχεται σε μικρές ποσότητες, και στη τέφρα του Ekibastuz και ορισμένα άλλα κοιτάσματα - ελεύθερο διοξείδιο του πυριτίου, στη τέφρα των σχιστόλιθων και των κάρβουνων της λεκάνης Kansk-Achinsk - ελεύθερο οξείδιο του ασβεστίου.

Κάρβουνο -το πιο άφθονο ορυκτό καύσιμο στον πλανήτη μας. Οι ειδικοί πιστεύουν ότι τα αποθέματά του θα διαρκέσουν για 500 χρόνια. Επιπλέον, ο άνθρακας κατανέμεται πιο ομοιόμορφα σε όλο τον κόσμο και είναι πιο οικονομικός από το πετρέλαιο. Το συνθετικό υγρό καύσιμο μπορεί να ληφθεί από τον άνθρακα. Η μέθοδος απόκτησης καυσίμου με επεξεργασία άνθρακα είναι γνωστή από παλιά. Ωστόσο, το κόστος τέτοιων προϊόντων ήταν πολύ υψηλό. Η διαδικασία πραγματοποιείται σε υψηλή πίεση. Αυτό το καύσιμο έχει ένα αδιαμφισβήτητο πλεονέκτημα - έχει υψηλότερο αριθμό οκτανίων. Αυτό σημαίνει ότι θα είναι πιο φιλικό προς το περιβάλλον.

Τύρφη.Υπάρχει ένας αριθμός αρνητικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων που σχετίζονται με την ενεργειακή χρήση της τύρφης ως αποτέλεσμα της εξόρυξης τύρφης σε μεγάλη κλίμακα. Αυτά περιλαμβάνουν, ειδικότερα, παραβίαση του καθεστώτος των υδάτινων συστημάτων, αλλαγές στο τοπίο και την κάλυψη του εδάφους στις τοποθεσίες εξόρυξης τύρφης, την υποβάθμιση της ποιότητας των τοπικών πηγών γλυκού νερού και τη ρύπανση της εναέριας λεκάνης και μια απότομη επιδείνωση των συνθηκών διαβίωσης των ζώων. Σημαντικές περιβαλλοντικές δυσκολίες προκύπτουν επίσης σε σχέση με την ανάγκη μεταφοράς και αποθήκευσης τύρφης.

Όταν καίγεται υγρό καύσιμο(καυσίμων) με καυσαέρια στον ατμοσφαιρικό αέρα εισέρχονται: θειούχοι και θειικοί ανυδρίτες, οξείδια του αζώτου, ενώσεις βαναδίου, άλατα νατρίου, καθώς και ουσίες που αφαιρούνται από την επιφάνεια των λεβήτων κατά τον καθαρισμό. Από περιβαλλοντική άποψη, τα υγρά καύσιμα είναι πιο «υγιεινά». Ταυτόχρονα, εξαφανίζεται τελείως το πρόβλημα των χωματερών τέφρας, που καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις, αποκλείουν τη χρήσιμη χρήση τους και αποτελούν πηγή συνεχούς ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον χώρο του σταθμού λόγω της απομάκρυνσης μέρους της τέφρας με τους ανέμους. Δεν υπάρχει ιπτάμενη τέφρα στα προϊόντα καύσης υγρών καυσίμων.

Φυσικό αέριο.Όταν καίγεται φυσικό αέριο, τα οξείδια του αζώτου αποτελούν σημαντικό ατμοσφαιρικό ρύπο. Ωστόσο, η εκπομπή οξειδίων του αζώτου όταν καίγεται φυσικό αέριο σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς είναι κατά μέσο όρο 20% χαμηλότερη από ό,τι όταν καίγεται άνθρακας. Αυτό δεν οφείλεται στις ιδιότητες του ίδιου του καυσίμου, αλλά στις ιδιαιτερότητες των διαδικασιών καύσης. Ο λόγος περίσσειας αέρα για την καύση άνθρακα είναι χαμηλότερος από ό,τι για την καύση φυσικού αερίου. Έτσι, το φυσικό αέριο είναι ο πιο φιλικός προς το περιβάλλον τύπος ενεργειακού καυσίμου όσον αφορά την απελευθέρωση οξειδίων του αζώτου κατά την καύση.

Ο πολύπλοκος αντίκτυπος των θερμοηλεκτρικών σταθμών στη βιόσφαιρα στο σύνολό της φαίνεται στον Πίνακα. ένας.

Έτσι, ο άνθρακας, το πετρέλαιο και τα προϊόντα πετρελαίου, το φυσικό αέριο και σπανιότερα το ξύλο και η τύρφη χρησιμοποιούνται ως καύσιμο σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Τα κύρια συστατικά των εύφλεκτων υλικών είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο και το οξυγόνο, το θείο και το άζωτο περιέχονται σε μικρότερες ποσότητες, υπάρχουν επίσης ίχνη μετάλλων και οι ενώσεις τους (συχνότερα οξείδια και σουλφίδια).

Στη βιομηχανία θερμικής ενέργειας, η πηγή τεράστιων ατμοσφαιρικών εκπομπών και στερεών αποβλήτων μεγάλης χωρητικότητας είναι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, οι επιχειρήσεις και οι εγκαταστάσεις ατμοηλεκτρικών εγκαταστάσεων, δηλαδή όλες οι επιχειρήσεις των οποίων η εργασία σχετίζεται με την καύση καυσίμου.

Μαζί με τις εκπομπές αερίων, η μηχανική θερμικής ενέργειας παράγει τεράστιες μάζες στερεών αποβλήτων. Αυτά περιλαμβάνουν τέφρα και σκωρία.

Οι εγκαταστάσεις παρασκευής απορριμμάτων άνθρακα περιέχουν 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 και Na 2 O και μέχρι 5% Γ. Εισέρχονται στις χωματερές, οι οποίες παράγουν σκόνη, καπνό και επιδεινώνουν δραστικά την κατάσταση της ατμόσφαιρας και των παρακείμενων περιοχών.

Η ζωή στη Γη προέκυψε σε μια αναγωγική ατμόσφαιρα και μόνο πολύ αργότερα, μετά από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια, η βιόσφαιρα μεταμόρφωσε σταδιακά την αναγωγική ατμόσφαιρα σε οξειδωτική. Ταυτόχρονα, η ζωντανή ύλη απομάκρυνε προηγουμένως διάφορες ουσίες από την ατμόσφαιρα, ιδιαίτερα το διοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζοντας τεράστιες αποθέσεις ασβεστόλιθου και άλλων ενώσεων που περιέχουν άνθρακα. Τώρα ο τεχνογενής πολιτισμός μας έχει δημιουργήσει μια ισχυρή ροή αναγωγικών αερίων, κυρίως λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων για την απόκτηση ενέργειας. Για 30 χρόνια, από το 1970 έως το 2000, περίπου 450 δισεκατομμύρια βαρέλια πετρέλαιο, 90 δισεκατομμύρια τόνοι άνθρακα, 11 τρισ. m 3 αερίου (Πίνακας 2).

Ατμοσφαιρικές εκπομπές από μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 1.000 MW/έτος (τόνοι)

Το κύριο μέρος της εκπομπής καταλαμβάνεται από διοξείδιο του άνθρακα - περίπου 1 εκατομμύριο τόνοι σε άνθρακα 1 Mt. Με τα λύματα θερμοηλεκτρικού σταθμού αφαιρούνται ετησίως 66 τόνοι οργανικής ύλης, 82 τόνοι θειικού οξέος, 26 τόνοι χλωριούχων, 41 τόνοι φωσφορικών αλάτων και σχεδόν 500 τόνοι αιωρούμενων σωματιδίων. Η τέφρα από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής περιέχει συχνά υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων, σπάνιων γαιών και ραδιενεργών ουσιών.

Ένας σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα απαιτεί ετησίως 3,6 εκατομμύρια τόνους άνθρακα, 150 m 3 νερό και περίπου 30 δισεκατομμύρια m 3 αέρα. Αυτά τα στοιχεία δεν λαμβάνουν υπόψη τις περιβαλλοντικές διαταραχές που σχετίζονται με την εξόρυξη και τη μεταφορά άνθρακα.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι ένας τέτοιος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής λειτουργεί ενεργά εδώ και αρκετές δεκαετίες, τότε η επίδρασή του μπορεί να συγκριθεί με αυτή ενός ηφαιστείου. Αλλά αν ο τελευταίος συνήθως πετάει τα προϊόντα του ηφαιστείου σε μεγάλες ποσότητες κάθε φορά, τότε το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής το κάνει αυτό συνεχώς. Για δεκάδες χιλιετίες, η ηφαιστειακή δραστηριότητα δεν ήταν σε θέση να επηρεάσει αισθητά τη σύνθεση της ατμόσφαιρας, και η ανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα έχει προκαλέσει τέτοιες αλλαγές κατά τη διάρκεια περίπου 100-200 ετών, κυρίως λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων και των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από την καταστροφή και παραμορφωμένα οικοσυστήματα.

Η απόδοση των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εξακολουθεί να είναι χαμηλή και ανέρχεται στο 30-40%, το μεγαλύτερο μέρος του καυσίμου καίγεται μάταια. Η λαμβανόμενη ενέργεια χρησιμοποιείται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο και τελικά μετατρέπεται σε θερμότητα, δηλαδή εκτός από τη χημική ρύπανση, εισέρχεται και θερμική ρύπανση στη βιόσφαιρα.

Η ρύπανση και τα απόβλητα από τις ενεργειακές εγκαταστάσεις με τη μορφή αερίων, υγρών και στερεών φάσεων κατανέμονται σε δύο ρεύματα: το ένα προκαλεί παγκόσμιες αλλαγές και το άλλο προκαλεί περιφερειακές και τοπικές. Το ίδιο ισχύει και σε άλλους τομείς της οικονομίας, αλλά και πάλι η καύση ενέργειας και ορυκτών καυσίμων παραμένουν πηγή σημαντικών παγκόσμιων ρύπων. Εισέρχονται στην ατμόσφαιρα και λόγω της συσσώρευσής τους αλλάζει η συγκέντρωση μικρών αερίων συστατικών της ατμόσφαιρας, συμπεριλαμβανομένων των αερίων του θερμοκηπίου. Στην ατμόσφαιρα εμφανίστηκαν αέρια που πρακτικά απουσίαζαν πριν - χλωροφθοράνθρακες. Πρόκειται για παγκόσμιους ρύπους που έχουν υψηλό φαινόμενο του θερμοκηπίου και ταυτόχρονα συμμετέχουν στην καταστροφή του σκελετού του όζοντος της στρατόσφαιρας.

Έτσι, πρέπει να σημειωθεί ότι στην παρούσα φάση, οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί εκπέμπουν περίπου το 20% της συνολικής ποσότητας όλων των επικίνδυνων βιομηχανικών αποβλήτων στην ατμόσφαιρα. Επηρεάζουν σημαντικά το περιβάλλον της περιοχής της τοποθεσίας τους και την κατάσταση της βιόσφαιρας στο σύνολό της. Οι πιο επιβλαβείς είναι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης που λειτουργούν με καύσιμα χαμηλής ποιότητας. Έτσι, κατά την καύση στο σταθμό για 1 ώρα, 1060 τόνοι άνθρακα του Ντόνετσκ, αφαιρούνται 34,5 τόνοι σκωρίας από τους κλιβάνους των λεβήτων, 193,5 τόνοι τέφρας αφαιρούνται από τις αποθήκες ηλεκτροστατικών κατακρημνιστηρίων που καθαρίζουν τα αέρια κατά 99% και 10 εκατομμύρια m 3 εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα μέσω των σωλήνων καυσαέρια. Τα αέρια αυτά, εκτός από υπολείμματα αζώτου και οξυγόνου, περιέχουν 2350 τόνους διοξείδιο του άνθρακα, 251 τόνους υδρατμούς, 34 τόνους διοξείδιο του θείου, 9,34 τόνους οξείδια του αζώτου (σε όρους διοξειδίου) και 2 τόνους ιπτάμενη τέφρα που δεν «πιάστηκε». ” από ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές.

Τα λύματα από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και τα όμβρια ύδατα από τις περιοχές τους, μολυσμένα με απόβλητα από τεχνολογικούς κύκλους σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και περιέχουν βανάδιο, νικέλιο, φθόριο, φαινόλες και προϊόντα πετρελαίου, όταν απορρίπτονται σε υδάτινα σώματα, μπορούν να επηρεάσουν την ποιότητα του νερού και τους υδρόβιους οργανισμούς. Μια αλλαγή στη χημική σύνθεση ορισμένων ουσιών οδηγεί σε παραβίαση των συνθηκών του οικοτόπου που καθορίζονται στη δεξαμενή και επηρεάζει τη σύνθεση των ειδών και την αφθονία των υδρόβιων οργανισμών και βακτηρίων και τελικά μπορεί να οδηγήσει σε παραβιάσεις των διαδικασιών αυτοκαθαρισμού των υδάτινων σωμάτων από τη ρύπανση και την επιδείνωση της υγειονομικής τους κατάστασης.

Η λεγόμενη θερμική ρύπανση των υδάτινων σωμάτων με ποικίλες παραβιάσεις της κατάστασής τους είναι επίσης επικίνδυνη. Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί παράγουν ενέργεια χρησιμοποιώντας τουρμπίνες που κινούνται από θερμαινόμενο ατμό. Κατά τη λειτουργία των στροβίλων, είναι απαραίτητο να ψύχεται ο ατμός εξαγωγής με νερό, επομένως, ένα ρεύμα νερού αναχωρεί συνεχώς από το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, συνήθως θερμαίνεται κατά 8-12 ° C και εκκενώνεται στη δεξαμενή. Οι μεγάλοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρειάζονται μεγάλες ποσότητες νερού. Εκκενώνουν 80-90 m 3 /s νερού σε θερμαινόμενη κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι ένα ισχυρό ρεύμα ζεστού νερού ρέει συνεχώς στη δεξαμενή, περίπου στην κλίμακα του ποταμού Μόσχας.

Η ζώνη θέρμανσης, που σχηματίζεται στη συμβολή ενός θερμού "ποταμού", είναι ένα είδος τμήματος της δεξαμενής, στην οποία η θερμοκρασία είναι μέγιστη στο σημείο υπερχείλισης και μειώνεται με την απόσταση από αυτήν. Οι ζώνες θέρμανσης των μεγάλων θερμοηλεκτρικών σταθμών καταλαμβάνουν έκταση αρκετών δεκάδων τετραγωνικών χιλιομέτρων. Το χειμώνα, οι πολυνύες σχηματίζονται στη θερμαινόμενη ζώνη (στα βόρεια και μεσαία γεωγραφικά πλάτη). Κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, οι θερμοκρασίες στις θερμαινόμενες ζώνες εξαρτώνται από τη φυσική θερμοκρασία του νερού εισαγωγής. Εάν η θερμοκρασία του νερού στη δεξαμενή είναι 20 °C, τότε στη ζώνη θέρμανσης μπορεί να φτάσει τους 28-32 °C.

Ως αποτέλεσμα της αύξησης της θερμοκρασίας σε μια δεξαμενή και της παραβίασης του φυσικού υδροθερμικού τους καθεστώτος, εντείνονται οι διαδικασίες «άνθισης» του νερού, μειώνεται η ικανότητα των αερίων να διαλύονται στο νερό, οι φυσικές ιδιότητες του νερού αλλάζουν, όλα τα χημικά και οι βιολογικές διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτό επιταχύνονται κ.λπ. Στη ζώνη θέρμανσης η διαφάνεια του νερού μειώνεται, το pH αυξάνεται, ο ρυθμός αποσύνθεσης των εύκολα οξειδωμένων ουσιών αυξάνεται. Ο ρυθμός φωτοσύνθεσης σε τέτοιο νερό μειώνεται σημαντικά.

Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στις http://www.allbest.ru/

Υπουργείο Επιστημών της Ρωσικής Ομοσπονδίας

Samara State Aerospace University που πήρε το όνομά του από τον Ακαδημαϊκό S.P. Βασίλισσα

Τμήμα Οικολογίας

Περιβαλλοντικά προβλήματα κινητήρων εσωτερικής καύσης και τρόποι επίλυσής τους

Φοιτητής R.A. Ignatenko, γρ. 233

Δάσκαλος Β.Ν. Vyakin

Σαμαρά 2004

Εισαγωγή

Συσκευές επεξεργασίας καυσίμου

Δαμάζοντας τον κινητήρα εσωτερικής καύσης

Αυτή η παράξενη λέξη "υβρίδιο"

διμεθυλαιθέρας

συμπέρασμα

Εισαγωγή

καύσιμο ντίζελ οχημάτων υδρογονανθράκων

Σήμερα, ένα από τα επείγοντα περιβαλλοντικά προβλήματα είναι το πρόβλημα των μεταφορών με κινητήρα, καθώς οι κινητήρες εσωτερικής καύσης που λειτουργούν με εξευγενισμένα προϊόντα έχουν τις μεγαλύτερες ανθρωπογενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον. Κάθε χρόνο, 250 εκατομμύρια τόνοι λεπτών αερολυμάτων εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα της Γης. Τώρα η βιόσφαιρα περιέχει περίπου 3 εκατομμύρια χημικές ενώσεις που δεν έχουν βρεθεί ποτέ πριν στη φύση.

Το πρόβλημα της περιβαλλοντικής ασφάλειας στη λειτουργία των κινητήρων εσωτερικής καύσης απαιτεί την ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον καυσίμων κινητήρων.

Περιβαλλοντικά προβλήματα χρήσης καυσίμων υδρογονανθράκων

Τα καυσαέρια των κινητήρων εσωτερικής καύσης είναι πηγή οργανικών τοξικών ουσιών όπως φαινανθρένιο, ανθρακένιο, φθορανθένιο, πυρένιο, χρυσένιο, διβενζπυριλένιο κ.λπ., που έχουν έντονη καρκινογόνο δράση, καθώς και ερεθίζουν το δέρμα και τους βλεννογόνους της αναπνευστικής οδού.

Μια ανάλυση των μηχανισμών των χημικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του κινητήρα κατά την καύση του καυσίμου έδειξε ότι ο κύριος λόγος για τον σχηματισμό οργανικών τοξικών είναι η ατελής καύση του καυσίμου:

Κατά τη διαδικασία της καύσης του καυσίμου, τα μέταλλα που αποτελούν το κράμα του κινητήρα είναι καταλύτες για πολλές χημικές διεργασίες που οδηγούν στο σχηματισμό συμπυκνωμένων αρωματικών ενώσεων και των παραγώγων τους.

ο σχηματισμός αιθάλης κατά τη διάρκεια της ατελούς καύσης του καυσίμου συμβάλλει στον αρωματισμό των υδρογονανθράκων.

η χημική σύνθεση της βενζίνης καθορίζει σημαντικά τη συγκέντρωση των συμπυκνωμένων ενώσεων που σχηματίζονται.

Ο μεγαλύτερος κίνδυνος είναι η βενζίνη καταλυτικής αναμόρφωσης, λόγω του υψηλού ακορέστου των υδρογονανθράκων που την αποτελούν και της υψηλής περιεκτικότητας σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες.

Η βενζίνη καταλυτικής πυρόλυσης είναι λιγότερο επικίνδυνη, αν και έχει χαμηλότερη θερμογόνο δύναμη.

Οι εκπομπές οργανικών τοξικών ουσιών που σχηματίζονται κατά την καύση καυσίμων υδρογονανθράκων μπορούν να μειωθούν με διάφορους τρόπους:

αύξηση της παροχής οξυγόνου στον θάλαμο καύσης καυσίμου, γεγονός που θα αυξήσει το ποσοστό καύσης οργανικών ουσιών.

να καταστείλει την καταλυτική δραστηριότητα του νικελίου και του σιδήρου, που αποτελούν μέρος της δομής του κράματος του θαλάμου καύσης, με την εισαγωγή μικρής ποσότητας μεταλλικού μολύβδου, που είναι καταλυτικό δηλητήριο για αυτά τα μέταλλα.

χρήση καυσίμου, στο οποίο κυριαρχούν κορεσμένοι υδρογονάνθρακες, φυσικό αέριο, πετρελαϊκός αιθέρας, συνθετική βενζίνη.

Σύγχρονες μέθοδοι για τη βελτίωση της ποιότητας των καυσίμων ντίζελ

Η απόκτηση καυσίμων ντίζελ που πληρούν τις σύγχρονες απαιτήσεις είναι δυνατή με τη βελτίωση της ποιότητας της διύλισης λαδιού και την εισαγωγή μιας δέσμης προσθέτων για διάφορους σκοπούς.

Τα κύρια πλεονεκτήματα των κινητήρων ντίζελ σε σύγκριση με άλλους κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι η απόδοση και η συγκριτική φθηνότητα του καυσίμου, επομένως η χρήση τους επεκτείνεται συνεχώς. Η πετρελαιοκίνηση επιβατικών αυτοκινήτων και φορτηγών, η οποία αυξάνεται σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της Ρωσίας, απαιτεί μια επείγουσα λύση στα ζητήματα της βελτίωσης της ποιότητας των καυσίμων, καθώς τα καυσαέρια των κινητήρων εσωτερικής καύσης έχουν γίνει η κύρια πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης .

Οι κυβερνήσεις των βιομηχανικών χωρών και ένας αριθμός διεθνών οργανισμών έχουν πραγματοποιήσει θεμελιώδεις μελέτες για να προσδιορίσουν την επίδραση των σημαντικότερων ποιοτικών παραγόντων των καυσίμων ντίζελ (DF) στην απόδοση των κινητήρων και στη ρύπανση του περιβάλλοντος από προϊόντα καύσης. Οι εργασίες αυτές κορυφώθηκαν με την υιοθέτηση νέων προτύπων για το ντίζελ. Ειδικότερα, ο Παγκόσμιος Χάρτης Καυσίμων και το Ευρωπαϊκό Πρότυπο EN 590, το οποίο, σε αντίθεση με το τρέχον ρωσικό GOST 305-82, περιορίζει σοβαρά την περιεκτικότητα του καυσίμου σε θείο, αρωματικούς και πολυαρωματικούς υδρογονάνθρακες, εισάγει έναν νέο δείκτη «λιπαντικότητα καυσίμου» και ορίζει ένα σημαντικά υψηλότερο επίπεδο αριθμού κετανίου.

Τα αυτοκίνητα είναι η κύρια αιτία της αιθαλομίχλης στις μεγάλες πόλεις. Το μερίδιο των καυσαερίων φτάνει τα 4/5 της συνολικής ποσότητας επιβλαβών εκπομπών στην ατμόσφαιρα.

Το GOST 305-82 έχει πάψει να πληροί τις σύγχρονες απαιτήσεις για τους δείκτες που αναφέρονται παραπάνω, γεγονός που ήδη επηρεάζει την κατάσταση της εναέριας λεκάνης και την υγεία των Ρώσων. Υπάρχει ανάγκη να υιοθετηθεί ένα νέο υποχρεωτικό ρωσικό πρότυπο, ίσως ακόμη πιο αυστηρό από το ευρωπαϊκό. Αυτή η εξέλιξη φαίνεται αναπόφευκτη. Αν και η παραγωγή νέου καυσίμου απαιτεί σημαντικές προσπάθειες από τα διυλιστήρια, αυτό θα λύσει σε μεγάλο βαθμό τα προβλήματα της περιβαλλοντικής ασφάλειας και της υψηλής ποιότητας λειτουργίας των κινητήρων ντίζελ.

Εάν σήμερα ο κύριος όγκος του οικιακού καυσίμου ντίζελ, στην πραγματικότητα, είναι προϊόν ατμοσφαιρικής απόσταξης υδροκατεργασμένου λαδιού σε περιεκτικότητα σε θείο 0,2%, τότε η απόκτηση σύγχρονου φιλικού προς το περιβάλλον καυσίμου ντίζελ είναι τεχνολογικά πιο δύσκολο έργο και η επίτευξη δεικτών όπως ο αριθμός κετανίου , λιπαντικότητα, σημείο ροής σήμερα είναι αδύνατο χωρίς την εισαγωγή κατάλληλων προσθέτων.

Ένας από τους κύριους δείκτες της ποιότητας του καυσίμου ντίζελ είναι ο αριθμός κετανίου (CN), ο οποίος χρησιμεύει ως κριτήριο για την αυτανάφλεξη του καυσίμου, καθορίζει την ανθεκτικότητα και την απόδοση του κινητήρα, την πληρότητα της καύσης του καυσίμου και, σε πολλά ο καπνός και η σύνθεση των καυσαερίων.

Ο αγώνας για τη μείωση των εκπομπών από τα οχήματα του πιο επικίνδυνου ρύπου - του διοξειδίου του θείου, οδήγησε στην εμφάνιση στην αγορά καυσίμου ντίζελ χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο με βαθιά υδρογονοκατεργασία. Ωστόσο, στην πράξη αποδείχθηκε ότι η χρήση τους απενεργοποιεί γρήγορα τον εξοπλισμό καυσίμου ντίζελ (αντλίες καυσίμου, μπεκ), επειδή. με μείωση της περιεκτικότητας σε θείο κάτω από 0,1% ως αποτέλεσμα της υδροεπεξεργασίας, οι λιπαντικές ιδιότητες του καυσίμου, λόγω των φυσικών ετεροατομικών οργανικών ενώσεων που υπάρχουν σε αυτό, πέφτουν απότομα. Στην πράξη, η λιπαντικότητα του καυσίμου ντίζελ καθορίζεται από τη διάμετρο της ουλής φθοράς σε μια ειδική μηχανή τριβής με μπάλα ή ως αποτέλεσμα δοκιμών πάγκου σε μονάδες πλήρους κλίμακας ή απευθείας σε κινητήρες. Παρεμπιπτόντως, επιδεινώνεται αισθητά όταν εισάγονται στο καύσιμο ντίζελ ορισμένα ενισχυτικά κετανίου και κατασταλτικά πρόσθετα λόγω των ιδιαιτεροτήτων της χημικής τους δομής.

Η βελτίωση της περιβαλλοντικής απόδοσης του καυσίμου ντίζελ είναι επίσης δυνατή με τη βοήθεια πρόσθετων κατά του καπνού, τα οποία μειώνουν την ποσότητα ενός από τα πιο τοξικά συστατικά των καυσαερίων των κινητήρων ντίζελ - αιθάλης με καρκινογόνες πολυαρωματικές ενώσεις που έχουν προσροφηθεί σε αυτό. Η αποτελεσματικότητα των αντικαπνιστικών προσθέτων εξαρτάται από τον τύπο του κινητήρα και τον τρόπο λειτουργίας του. Η εγχώρια σειρά πρόσθετων κατά του καπνού αντιπροσωπεύεται κυρίως από διαλυτές στα καύσιμα ενώσεις βαρίου: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Χρησιμοποιούνται σε συγκέντρωση 0,05-0,2%, πιθανώς σε συνδυασμό με πρόσθετα ενίσχυσης κετανίου (CPP) ή άλλα πρόσθετα. Στο εξωτερικό, πρόσφατα αρνούνται να χρησιμοποιήσουν πρόσθετα που περιέχουν βάριο λόγω ορισμένης τοξικότητας του εκτελούμενου οξειδίου του βαρίου.

Η εφαρμογή βρέθηκε από το λεγόμενο. τροποποιητές καύσης (καταλύτες), που είναι διαλυτά στα καύσιμα σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης (κυρίως σίδηρος), τα οποία μειώνουν όχι μόνο την περιεκτικότητα σε αιθάλη, τοξικά οξείδια άνθρακα και αζώτου στα καυσαέρια, αλλά και την κατανάλωση καυσίμου. Στη Ρωσία, τα πρόσθετα για τα καύσιμα ντίζελ FK-4, Angarad-2401 και "0010" με βάση σύνθετες ενώσεις σιδήρου έχουν εγκριθεί για χρήση.

Μια ανάλυση των κύριων τάσεων στην ανάπτυξη της διύλισης πετρελαίου δείχνει ότι ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους για την απόκτηση σύγχρονων φιλικών προς το περιβάλλον καυσίμων ντίζελ, μαζί με βαθιά υδρογονοκατεργασία, είναι η χρήση διαφόρων αμοιβαία συμβατών προσθέτων τελευταίας γενιάς, κατά κανόνα. ως μέρος ενός πακέτου.

Συσκευές επεξεργασίας καυσίμου

Μπορείτε να ελέγχετε και να ρυθμίζετε τακτικά την "εξάτμιση" στα πρατήρια καυσίμων.

Για πολλά χρόνια, Ρώσοι επιστήμονες εργάζονται για το πρόβλημα της βελτίωσης της φιλικότητας προς το περιβάλλον των κινητήρων εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούν προϊόντα πετρελαίου (βενζίνη, καύσιμο ντίζελ, μαζούτ, κηροζίνη) ως καύσιμο. Κατά τη διάρκεια πολυάριθμων μελετών, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι το καύσιμο αλλάζει τα χαρακτηριστικά του υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Τα αποτελέσματα των δοκιμών του «τροποποιημένου» καυσίμου έδειξαν ότι είναι σε θέση να μειώσει σημαντικά την περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ουσίες στα καυσαέρια - και όχι μόνο. Περαιτέρω δοκιμές έδειξαν ότι το πειραματικό καύσιμο έχει πολλές άλλες θετικές ιδιότητες: μειώνει την κατανάλωση καυσίμου, αυξάνει την ισχύ του κινητήρα, μειώνει τον θόρυβο του κινητήρα και διευκολύνει την εκκίνηση σε κρύο καιρό, καθαρίζει τους θαλάμους καύσης και αυξάνει τη διάρκεια ζωής της μονάδας ισχύος.

Μετά την κατοχύρωση της τεχνολογίας με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, η ρωσική εταιρεία A.M.B. Sphere» ανέπτυξε βιομηχανικά δείγματα μιας νέας συσκευής επεξεργασίας καυσίμου, τα οποία έχουν περάσει επιτυχώς ανεξάρτητες δοκιμές πάγκου και λειτουργίας σε κορυφαία ερευνητικά ιδρύματα στη Ρωσία και τις γειτονικές χώρες. Μετά από αυτό, οι συσκευές, οι οποίες έλαβαν την επωνυμία "Sphere 2000", δοκιμάστηκαν σε πραγματικές συνθήκες σε αυτοκίνητα κατά την οδήγηση σε διάφορους κύκλους (αστικός, προαστιακός και μικτός). Οι δοκιμές αφορούσαν νέα και μεταχειρισμένα φορτηγά και αυτοκίνητα που παράγονται από τις μεγαλύτερες εγχώριες και ξένες αυτοκινητοβιομηχανίες: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan κ.λπ.

Φυσικά, κανείς δεν περίμενε εκπληκτικά αποτελέσματα, αλλά οι αποδεδειγμένες ιδιότητες μας επιτρέπουν να μιλήσουμε για την πραγματική απόδοση της συσκευής επεξεργασίας καυσίμου Sfera 2000:

μείωση της κατανάλωσης καυσίμου για βενζινοκινητήρες κατά 2-7%, για κινητήρες ντίζελ - κατά 5-15%.

αύξηση της ισχύος του κινητήρα έως και 5%.

μείωση της τοξικότητας των καυσαερίων σε βενζινοκινητήρες CO κατά 20-60%, CH κατά 40-50%, σε κινητήρες ντίζελ CO έως 48%, CH έως 50% και NOx έως 17%.

Δαμάζοντας τον κινητήρα εσωτερικής καύσης

Ωστόσο, το να κάνεις ένα αυτοκίνητο «πράσινο» δεν είναι τόσο εύκολο. Πάρτε, για παράδειγμα, τον κινητήρα εσωτερικής καύσης - την κύρια πηγή περιβαλλοντικών προβλημάτων στην αυτοκινητοβιομηχανία. Φαίνεται ότι παρ' όλες τις προσπάθειες δεν θα μπορέσει να βρεθεί ισοδύναμος αντικαταστάτης του στο άμεσο μέλλον. Και αυτό σημαίνει ότι για να δημιουργήσεις ένα «φιλικό» αυτοκίνητο πρέπει πρώτα απ' όλα να δημιουργήσεις έναν «φιλικό» κινητήρα εσωτερικής καύσης. Κρίνοντας από ό,τι φαίνεται στη Φρανκφούρτη, οι κορυφαίες αυτοκινητοβιομηχανίες του κόσμου εργάζονται -και όχι χωρίς επιτυχία- προς αυτή την κατεύθυνση. Η σύγχρονη τεχνολογία σάς επιτρέπει να κάνετε τους κινητήρες των αυτοκινήτων πιο ισχυρούς, οικονομικούς και φιλικούς προς το περιβάλλον. Αυτό ισχύει τόσο για βενζινοκινητήρες όσο και για πετρελαιοκινητήρες. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η οικογένεια κινητήρων ντίζελ HDi που αναπτύχθηκε από τους βενζινοκινητήρες της σειράς Peugeot-Citroen και GDI της Mitsubishi, οι οποίοι μειώνουν σημαντικά την κατανάλωση καυσίμου και βελτιώνουν τις περιβαλλοντικές παραμέτρους του αυτοκινήτου.

Ορισμένοι κατασκευαστές έχουν προχωρήσει ακόμη περισσότερο, αντικαθιστώντας τα υγρά καύσιμα με υγροποιημένο ή συμπιεσμένο αέριο. Η BMW, για παράδειγμα, και μια σειρά από άλλες εταιρείες ήδη παράγουν μαζικά τέτοια αυτοκίνητα. Αλλά, πρώτον, το αέριο είναι επίσης ένας αναντικατάστατος πόρος και, δεύτερον, είναι επίσης αδύνατο να αποφευχθεί εντελώς η περιβαλλοντική ρύπανση, αν και, φυσικά, ένας κινητήρας αερίου είναι "καθαρότερος" από έναν κινητήρα βενζίνης ή ντίζελ. Όπως μπορείτε να δείτε, τα πρώτα βήματα για τον περιορισμό του «αρπακτικού» έχουν ήδη γίνει. Ωστόσο, ανεξάρτητα από το πώς ταΐζετε τον λύκο, εξακολουθεί να κοιτάζει στο δάσος και είναι σαφές σε όλους ότι είναι πρακτικά αδύνατο να εγκαταλείψετε εντελώς τη χρήση φυσικού καυσίμου σε κινητήρες εσωτερικής καύσης ή να κάνετε τις εξατμίσεις του απολύτως αβλαβείς. Και αν ναι, τότε οφείλουμε να παραδεχτούμε ότι η δημιουργία ενός «φιλικού» κινητήρα εσωτερικής καύσης δεν είναι σε καμία περίπτωση λύση στο πρόβλημα συνολικά, παρά μόνο καθυστέρηση, λίγο πολύ σημαντική.

Σήμερα είναι της μόδας να μιλάμε και να γράφουμε για εναλλακτικούς κινητήρες. Ένα από αυτά θεωρείται παραδοσιακά ηλεκτρικό. Αλλά ακόμα και εδώ όλα απέχουν πολύ από το να είναι τόσο ξεκάθαρα όσο μπορεί να φαίνονται με την πρώτη ματιά. Πράγματι, ο ίδιος ο ηλεκτροκινητήρας δεν μολύνει την ατμόσφαιρα και, επιπλέον, η χρήση του καθιστά δυνατή την αποφυγή πολλών καθαρά μηχανικών προβλημάτων που σχετίζονται με τη λειτουργία των οχημάτων. Αλλά ένας τέτοιος κινητήρας, δυστυχώς, δεν μπορεί να λύσει ριζικά περιβαλλοντικά προβλήματα. Αρκεί να θυμηθούμε ότι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σήμερα είναι μια μάλλον «βρώμικη» επιχείρηση. Η παραγωγή μπαταριών συνδέεται επίσης με τη χρήση αναντικατάστατων πόρων και τη ρύπανση - και πόσο! -- Περιβάλλον. Αν προσθέσουμε σε αυτό την ταλαιπωρία που σχετίζεται με την περιορισμένη χωρητικότητα των υφιστάμενων μπαταριών, τα προβλήματα επαναφόρτισής τους, καθώς και την ανακύκλωση των μπαταριών που έχουν εξυπηρετήσει το χρόνο τους, γίνεται σαφές ότι ο ηλεκτροκινητήρας στην πραγματικότητα δεν είναι εναλλακτική, αλλά άλλο ανακουφιστικό. Φυσικά, αυτοκίνητα εξοπλισμένα με ηλεκτρικούς κινητήρες θα εμφανίζονται όλο και πιο συχνά στο εγγύς μέλλον, αλλά πιθανότατα θα καταλαμβάνουν μόνο μια ορισμένη και μάλλον στενή θέση. Ειδικότερα, τα ηλεκτρικά οχήματα είναι αρκετά κατάλληλα για τον ρόλο των αστικών συγκοινωνιών. Στη Φρανκφούρτη, για παράδειγμα, οι ιαπωνικές αυτοκινητοβιομηχανίες παρουσίασαν στο κοινό το αστικό ηλεκτρικό πρωτότυπο αυτοκίνητο Carro. Οι κύριοι καταναλωτές του θα πρέπει να είναι τα άτομα με αναπηρία και οι ηλικιωμένοι, που δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν συμβατικό αυτοκίνητο. Η ισχύς του ηλεκτροκινητήρα που είναι εγκατεστημένος στο Kappo είναι μόνο 0,6 kW, κάτι που δεν επιτρέπει στο μηχάνημα να φτάσει σε υψηλές ταχύτητες, παρέχοντας έτσι πρόσθετα μέτρα ασφαλείας.

Αυτή η παράξενη λέξη "υβρίδιο"

Οι λεγόμενοι «υβριδικοί» ή «μικτοί» σταθμοί παραγωγής ενέργειας έχουν πολύ περισσότερο σκοπό να κάνουν το αυτοκίνητο «εγγενές και κλειστό». Αυτή η ιδέα δεν είναι νέα. Στις αρχές του αιώνα, ο νεαρός Ferdinand Porsche εργάστηκε με επιτυχία σε μια τέτοια μηχανή στο Lohner. Η αρχή του "υβριδικού" είναι ότι το ίδιο το μηχάνημα κινείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα και η ενέργεια για αυτό παράγεται από μια γεννήτρια που κινείται από έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η δεύτερη επιλογή είναι επίσης δυνατή - και οι δύο κινητήρες λειτουργούν για να θέσουν το αυτοκίνητο σε κίνηση. Φαίνεται, τι καλό υπάρχει εκεί: οι ελλείψεις του ηλεκτροκινητήρα πολλαπλασιάζονται με τα μειονεκτήματα του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Ωστόσο, μην βιαστείτε να βγάλετε συμπεράσματα. Εδώ, όπως και στα μαθηματικά, πολλαπλασιάζοντας το «μείον» με το «μείον» δίνει ένα συν. Το γεγονός είναι ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης που οδηγεί την ηλεκτρική γεννήτρια λειτουργεί συνεχώς στον ίδιο τρόπο λειτουργίας και, όπως γνωρίζετε, είναι οι αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας του κινητήρα που οδηγούν σε αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου και των εκπομπών επιβλαβών ουσιών στο η ατμόσφαιρα. Επιπλέον, το ICE, όπως έχουμε ήδη δει, μπορεί να είναι αρκετά οικονομικό και φιλικό προς το περιβάλλον. Άρα και τα «υβρίδια» είναι ένα βήμα μπροστά. Ορισμένες καινοτομίες της Φρανκφούρτης εξοπλίστηκαν με τέτοιους σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Αρκεί να αναφέρουμε το υβριδικό πρωτότυπο αυτοκίνητο Mitsubishi SUW Advance, το οποίο καταναλώνει μόλις 3,6 λίτρα καυσίμου ανά 100 χιλιόμετρα. (Φανταστείτε πόσο μειώνονται οι εκπομπές!) Τράβηξε την προσοχή των επισκεπτών και το νέο Honda Insight, και ειδικά προετοιμασμένο για την Ευρώπη, το πρώτο σειριακό «υβριδικό» Toyota Prius στον κόσμο, το οποίο, παρεμπιπτόντως, έχει ήδη αναγνωριστεί στην πατρίδα του.

Όσο για το Honda Insight, αυτό το αυτοκίνητο ξεκίνησε να πωλείται στα τέλη του περασμένου έτους. Το αυτοκίνητο είναι εξοπλισμένο με έναν τρικύλινδρο κινητήρα ενός λίτρου που καταναλώνει μόνο 3,4 λίτρα καυσίμου ανά 100 km. Σύμφωνα με εκπρόσωπο της εταιρείας, αυτή είναι η χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου από κινητήρες μαζικής παραγωγής. Ταυτόχρονα, η εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα είναι 80 g ανά χιλιόμετρο, που είναι επίσης ρεκόρ. Και η ταχύτητα του Insight είναι αρκετά αξιοπρεπής - έως 180 km / h.

Αλλά το πιο δελεαστικό θα ήταν να εξαλειφθεί ταυτόχρονα η κατανάλωση ορυκτών καυσίμων και να εξαλειφθούν πλήρως οι επιβλαβείς εκπομπές. Για να γίνει αυτό, χρειάζεται απλώς να χρησιμοποιήσετε ένα μείγμα οξυγόνου-υδρογόνου στον κινητήρα εσωτερικής καύσης. Στη συνέχεια, ο κινητήρας λειτουργεί αρκετά αποτελεσματικά και οι αβλαβείς υδρατμοί απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα. Μια επαρκής ποσότητα των απαραίτητων αερίων μπορεί να ληφθεί με ηλεκτρόλυση, αποσυνθέτοντας νερό στα συστατικά του. Αλλά η ενέργεια για την ηλεκτρόλυση θα πρέπει ιδανικά να παρέχεται από ηλιακούς συλλέκτες. Παρεμπιπτόντως, πολλά περίπτερα στις εκθέσεις της Daimler-Benz και της BMW ήταν αφιερωμένα σε αυτό το πρόβλημα στη Φρανκφούρτη. Αυτές οι εταιρείες έχουν ήδη δημιουργήσει αυτοκίνητα «οξυγόνου-υδρογόνου», τα οποία δοκιμάζονται με επιτυχία.

Λοιπόν, το τελευταίο "τρίξιμο" στον αγώνα για ένα "καθαρό" αυτοκίνητο, φυσικά, είναι οι κυψέλες καυσίμου ή, όπως λέγονται και στα αγγλικά, οι κυψέλες καυσίμου. Σύμφωνα με τους ειδικούς, αυτή είναι μια φανταστικά πολλά υποσχόμενη πηγή ενέργειας - ένα είδος χημικού εργοστασίου μικρού μεγέθους, όπου παράγεται ηλεκτρική ενέργεια ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης της μεθανόλης σε οξυγόνο και υδρογόνο. Η διαδικασία είναι πολύ περίπλοκη, απαιτεί τη χρήση των πιο σύγχρονων τεχνολογιών και υλικών, και ως εκ τούτου αρκετά ακριβή. Αλλά το παιχνίδι, όπως λένε, αξίζει το κερί, γιατί ως αποτέλεσμα της χρήσης κυψελών καυσίμου, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μειώνονται στο μισό και τα οξείδια του αζώτου δεν εκπέμπονται καθόλου σε αντιδράσεις αυτού του είδους.

Το πρόβλημα των εκπομπών οχημάτων σε αστικά περιβάλλοντα και πτυχές επίλυσης αυτού του προβλήματος

Η κατάσταση της οικολογίας είναι ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της εποχής μας. Ως αποτέλεσμα της ζωής της, η ανθρωπότητα παραβιάζει συνεχώς την οικολογική ισορροπία, αυτό συμβαίνει κατά την εξόρυξη ορυκτών, στην παραγωγή υλικών και ενεργειακών πόρων. Η κατάσταση επιδεινώνεται από το γεγονός ότι ένα σημαντικό ποσοστό ρύπων και CO εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα κατά τη λειτουργία των κινητήρων εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούνται σε όλους τους τομείς της ζωής μας.

Στις χώρες της ΕΟΚ, οι μεταφορές με κινητήρα αντιπροσωπεύουν έως και 70% των εκπομπών μονοξειδίου του άνθρακα, έως και 50% των οξειδίων του αζώτου, έως και 45% των υδρογονανθράκων και έως και 90% του μολύβδου, και αυτό συμβαίνει με αυστηρές περιβαλλοντικές απαιτήσεις για τις μεταφορές και χρησιμοποιούμενα καύσιμα (Euro 1-4) .

Στη Ρωσία, οι μηχανοκίνητες μεταφορές ευθύνονται για περισσότερες από τις μισές επιβλαβείς εκπομπές στο περιβάλλον, οι οποίες στις μεγάλες πόλεις είναι η κύρια πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Τα καυσαέρια των κινητήρων περιέχουν περίπου 280 συστατικά. Κατά μέσο όρο, με διαδρομή 15 χιλιομέτρων ετησίως, κάθε αυτοκίνητο καίει 2 τόνους καυσίμου και περίπου 20-30 τόνους αέρα, συμπεριλαμβανομένων 4,5 τόνων οξυγόνου. Ταυτόχρονα, το αυτοκίνητο εκπέμπει στην ατμόσφαιρα (kg / t): μονοξείδιο του άνθρακα - 700, διοξείδιο του αζώτου - 40, άκαυστοι υδρογονάνθρακες - 230 και στερεά - 2-5. Επιπλέον, λόγω της χρήσης βενζίνης με μόλυβδο, εκπέμπονται πολλές ενώσεις μολύβδου που είναι πολύ επικίνδυνες για την υγεία· στις χώρες της ΕΟΚ, άλλοι αντικρουστικοί παράγοντες προστίθενται σε βενζίνες υψηλών οκτανίων για την επίλυση αυτού του προβλήματος.

Η κατάσταση στη χώρα μας επιδεινώνεται από το γεγονός ότι η μερίδα του λέοντος στις μεταφορές που εκμεταλλεύονται οι επιχειρήσεις παρουσιάζει ακραία φυσική φθορά. Για μια σειρά αντικειμενικών παραγόντων, δεν υπάρχει ηθική ανανέωση του τροχαίου υλικού. Αυτό οφείλεται, πρώτα απ 'όλα, στην οικονομική κατάσταση των επιχειρήσεων, στο γεγονός ότι το εγχώριο οχηματαγωγό παράγει απαρχαιωμένα μοντέλα που δεν λάμπουν με αποτελεσματικότητα, περιβαλλοντική και υγειονομική ασφάλεια και ξένες μάρκες δεν είναι διαθέσιμες λόγω της τιμής.

Ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν είναι πολυτέλεια, αλλά μέσο επιβίωσης

Ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι ένα όχημα του οποίου οι κινητήριοι τροχοί κινούνται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα που τροφοδοτείται από μπαταρίες. Εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην Αγγλία και τη Γαλλία στις αρχές της δεκαετίας του '80 του δέκατου ένατου αιώνα, δηλαδή πριν από αυτοκίνητα με κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ο κινητήρας έλξης σε τέτοιες μηχανές τροφοδοτείτο με μπαταρίες μολύβδου-οξέος με ενεργειακή χωρητικότητα μόνο 20 watt/h ανά κιλό. Γενικά, για να τροφοδοτηθεί ένας κινητήρας ισχύος 20 κιλοβάτ για μια ώρα, χρειαζόταν μπαταρία μολύβδου βάρους 1 τόνου. Ως εκ τούτου, με την εφεύρεση του κινητήρα εσωτερικής καύσης, η παραγωγή αυτοκινήτων άρχισε να κερδίζει γρήγορα δυναμική και τα ηλεκτρικά οχήματα ξεχάστηκαν μέχρι να εμφανιστούν σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα. Πρώτον, η ανάπτυξη του φαινομένου του θερμοκηπίου με επακόλουθη μη αναστρέψιμη κλιματική αλλαγή και, δεύτερον, η μείωση της ανοσίας πολλών ανθρώπων λόγω παραβίασης των θεμελίων της γενετικής κληρονομικότητας.

Τα προβλήματα αυτά προκλήθηκαν από τοξικές ουσίες, οι οποίες περιέχονται σε αρκετά μεγάλες ποσότητες στα καυσαέρια ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η λύση στα προβλήματα έγκειται στη μείωση του επιπέδου τοξικότητας των καυσαερίων, ιδίως του μονοξειδίου του άνθρακα και του διοξειδίου του άνθρακα, παρά το γεγονός ότι ο όγκος παραγωγής αυτοκινήτων αυξάνεται.

Οι επιστήμονες, έχοντας πραγματοποιήσει μια σειρά από μελέτες, έχουν περιγράψει διάφορες κατευθύνσεις για την επίλυση αυτών των προβλημάτων, μία από τις οποίες είναι η παραγωγή ηλεκτρικών οχημάτων. Είναι, στην πραγματικότητα, η πρώτη τεχνολογία που επιτύχει επίσημα το καθεστώς μηδενικών εκπομπών και είναι ήδη στην αγορά.

Η Concern General Motors ήταν μια από τις πρώτες που άρχισε να πουλά ηλεκτρικά οχήματα μαζικής παραγωγής. Το έναυσμα για αυτό ήταν η νομοθεσία της Καλιφόρνια, σύμφωνα με την οποία οι αυτοκινητοβιομηχανίες που επιθυμούν να είναι παρούσες στην αγορά της Καλιφόρνια πρέπει να προμηθεύουν το 2% των οχημάτων με μηδενικές εκπομπές ρύπων.

Στη χώρα μας, το Volga Automobile Plant ασχολείται κυρίως με την ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων, χωρίς να υπολογίζονται οι εταιρείες σχεδιασμού. Στο οπλοστάσιό του είναι τα VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan και η οικογένεια ηλεκτρικών οχημάτων Golf. Πρέπει να ειπωθεί ότι το κόστος λειτουργίας σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο είναι σημαντικά χαμηλότερο από ό,τι σε ένα τυπικό αυτοκίνητο, το οποίο απαιτεί το κόστος συντήρησης των συστημάτων ψύξης, ισχύος και εξάτμισης. Η αντοχή του ηλεκτροκινητήρα είναι περίπου δέκα χιλιάδες ώρες.

Έτσι, ο αριθμός των εργασιών για τη συντήρηση του ηλεκτροκινητήρα μειώνεται στο ελάχιστο. Για παράδειγμα, ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος χρειάζεται μόνο περιοδικές αλλαγές βούρτσας, ενώ οι πιο σύγχρονοι τριφασικοί κινητήρες και οι σύγχρονοι κινητήρες AC δεν απαιτούν ουσιαστικά καμία συντήρηση.

Αν μιλάμε για ηλεκτρικά οχήματα παραγωγής VAZ, τότε χρησιμοποιούνται δύο κινητήρες DC ως μονάδα ισχύος: ισχύς 25 kW με ροπή 110 N * m και ισχύς 40 kW με ροπή 190 N * m. Οι κινητήρες του πρώτου τύπου, κατά κανόνα, εγκαθίστανται σε ελαφρά ηλεκτρικά οχήματα, όπως Golf, Oka Electro, Elf και πιο ισχυρούς σε αυτοκίνητα των οικογενειών VAZ-2108, VAZ-2109 και Niva.

Γιατί, παρά την ησυχία, την ευκολία στη λειτουργία και τις μηδενικές εκπομπές ρύπων, το ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν έγινε μαζικό μέσο μεταφοράς; Το κύριο πρόβλημα είναι η ατέλεια των μπαταριών: χαμηλά χιλιόμετρα με μία μόνο φόρτιση, μεγάλοι κύκλοι επαναφόρτισης και υψηλή τιμή. Επί του παρόντος, βασίζονται σε μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου και ιόντων λιθίου. Η Ρωσία έχει ήδη ξεκινήσει την παραγωγή πιλοτικών παρτίδων μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου, αλλά μέχρι στιγμής βρίσκονται σε εξέλιξη μόνο πειραματικές εργασίες με μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Παρά αυτές τις ελλείψεις, οι Ευρωπαίοι πιστεύουν στα ηλεκτρικά οχήματα ως έναν τρόπο καθαρισμού δρόμων που είναι πολύ μολυσμένοι. Το αν το ηλεκτρικό αυτοκίνητο θα γίνει μια πραγματική εναλλακτική λύση για το αυτοκίνητο είναι ένα άλλο ερώτημα. Όμως η χρήση του σε μεγαλουπόλεις, θέρετρα, πάρκα, δηλαδή σε περιοχές με αυξημένες περιβαλλοντικές απαιτήσεις, δικαιολογείται πλήρως.

διμεθυλαιθέρας

Ένα από τα πιο έντονα περιβαλλοντικά προβλήματα των μεγάλων πόλεων είναι η προοδευτική ρύπανση της εναέριας λεκάνης τους από επιβλαβείς εκπομπές από κινητήρες εσωτερικής καύσης (στη Μόσχα το 1986 - 870 χιλιάδες τόνοι, το 1995 - 1,7 εκατομμύρια τόνοι). Γνωστές μέθοδοι για τη μείωση της τοξικότητας των κινητήρων, όπως η χρήση καταλυτικής επεξεργασίας καυσαερίων, η χρήση εναλλακτικών καυσίμων όπως μεθανόλη, αιθανόλη, φυσικό αέριο, δεν οδηγούν σε ριζική λύση στο πρόβλημα αυτό.

Μία από τις λύσεις θα μπορούσε να είναι η προσαρμογή των κινητήρων να λειτουργούν σε ένα νέο εναλλακτικό καύσιμο - τον διμεθυλαιθέρα (DME). Οι ευνοϊκές φυσικοχημικές του παράμετροι συμβάλλουν στην πλήρη εξάλειψη του καπνού των καυσαερίων και μειώνουν την τοξικότητά τους (καθώς και τον θόρυβο).

Ο διμεθυλαιθέρας (CH3-O-CH3) έχει πολύ σημαντικές ιδιότητες - είναι αέριος υπό κανονικές συνθήκες και τα μόριά του δεν έχουν χημικούς δεσμούς άνθρακα-άνθρακα που συμβάλλουν στο σχηματισμό αιθάλης κατά την καύση. Επί του παρόντος, το DME χρησιμοποιείται κυρίως ως προωθητικό σε δοχεία αεροζόλ.

Επί του παρόντος, σε πολλές χώρες εκπονούνται μέθοδοι προσαρμογής των κινητήρων ώστε να λειτουργούν σε DME. Για παράδειγμα, στη Δανία, πραγματοποιούνται ήδη επιχειρησιακές δοκιμές αστικών λεωφορείων προσαρμοσμένων για εργασία στο DME. Στη χώρα μας, οι εργασίες για τη μετατροπή κινητήρων ντίζελ σε DME γίνονται σε βάση πρωτοβουλίας από το 1996 στη NIID, η οποία διαθέτει πολυετή εμπειρία στη δημιουργία κινητήρων ντίζελ ειδικής χρήσης. Αναμένεται ότι ως αποτέλεσμα αυτής της εργασίας, θα εξασφαλιστεί ριζική μείωση της τοξικότητας των κινητήρων αυτοκινήτων στο επίπεδο των ξένων προτύπων για το 2000.

Για τη δημιουργία ενός φιλικού προς το περιβάλλον αυτοκινήτου, χρησιμοποιήθηκε το "AMO ZIL" 5301 ("Bull") με κινητήρα ντίζελ D-245.12 που κατασκευάστηκε από το εργοστάσιο αυτοκινήτων του Μινσκ. Ο κινητήρας, εξοπλισμένος με υπερσυμπιεστή, έχει ονομαστική ισχύ 80 kW με ταχύτητα 2400 σ.α.λ.

Πρότυπα τοξικότητας καυσαερίων σύμφωνα με τον κανονισμό UNECE 49:

Ονομα	CO, g/kWh	CH, g/kWh	NOx, g/kWh	PT (σωματίδια), g/kWh	Ημερομηνία εισαγωγής

Δείκτες εκπομπών κατά την εργασία σύμφωνα με το εξωτερικό χαρακτηριστικό:

Η ισχύς και η απόδοση (σε ισοδύναμο ενέργειας) του κινητήρα όταν τροφοδοτείται από DME και καύσιμο ντίζελ αποδείχτηκε σχεδόν η ίδια. Σε όλες τις λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της εκκίνησης και του ρελαντί, ο κινητήρας δούλευε σταθερά σε DME με εντελώς άκαπνη εξάτμιση (συντελεστής οπτικής πυκνότητας K = 0), ενώ κατά τη λειτουργία με καύσιμο ντίζελ, παρατηρήθηκε ένα τυπικό επίπεδο καπνού ντίζελ καυσαερίων, που αντιστοιχεί σε K = 17 ...28%.

Το επίπεδο των απόλυτων και ειδικών επιβλαβών εκπομπών κατά τη λειτουργία σε DME, που εκτιμάται σύμφωνα με τη μεθοδολογία του κανονισμού UNECE αριθ. 49-02, είχε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Το επίπεδο των εκπομπών οξειδίων του αζώτου (NOx) σε όλους τους τρόπους λειτουργίας ήταν σημαντικά μικρότερο από ό,τι στο καύσιμο ντίζελ. Μια ιδιαίτερα σημαντική διαφορά - μείωση κατά 2 ... 3 φορές - παρατηρήθηκε στις πιο φορτισμένες λειτουργίες Ne = 50 ... 100%.

Στο φορτίο Ne=50...100% στη λειτουργία μέγιστης ροπής (n=1600 rpm), το επίπεδο των εκπομπών άκαυστων υδρογονανθράκων (CH) μειώθηκε κατά 20...70% σε σύγκριση με το καύσιμο ντίζελ και σε λειτουργίες χαμηλού φορτίου (Ne =10...20%) ξεπέρασε σημαντικά το επίπεδο του καυσίμου ντίζελ, φτάνοντας τα 2000...3000 ppm.

Το επίπεδο των εκπομπών μονοξειδίου του άνθρακα (CO) κατά τη λειτουργία σε DME σε όλους τους τρόπους λειτουργίας υπερέβη τις αντίστοιχες τιμές στο καύσιμο ντίζελ, φτάνοντας τα 1000 ppm.

Σε σύγκριση με το φυσικό αέριο, η λειτουργία του κινητήρα στις εξωτερικές χαρακτηριστικές λειτουργίες στο DME παρείχε μείωση των εκπομπών NOx - κατά 2,5 ... 3,0 φορές, CO - κατά 5 ... 6 φορές και CH - κατά 3,0 ... 3,5 φορές.

Το φυσικό αέριο ως καύσιμο για έναν κινητήρα μεταφοράς (χωρίς τη χρήση μετατροπέα) έχει πλεονεκτήματα μόνο σε σύγκριση με τη βενζίνη. Επομένως, τα προγράμματα μετατροπής κινητήρων και μετάβασης σε καύσιμο αερίου προβλέπουν τη χρήση καταλυτών 3 σταδίων, για παράδειγμα, από τον J. Matthey με βαθμό καθαρισμού αερίου: από NOx - 35 ... 80%, από CO - 85 ... 95%, από CH - 50...80%. Και μόνο σε αυτήν την περίπτωση, το επίπεδο των επιβλαβών εκπομπών προσεγγίζει το επίπεδο που επιτυγχάνεται όταν εργάζεστε σε DME χωρίς πρόσθετο καθαρισμό των καυσαερίων.

Η μείωση των εκπομπών CO και CH που καταγράφηκαν σε πειράματα με DME σε χαμηλά φορτία μπορεί να επιτευχθεί με τη βελτιστοποίηση της παροχής καυσίμου και αέρα. Η χρήση καταλυτικού μετατροπέα όταν ο κινητήρας λειτουργεί με DME θα οδηγήσει στη σχεδόν πλήρη εξάλειψη των επιβλαβών εκπομπών.

Όσον αφορά τα πρώτα μέτρα για τη βελτίωση της διαδικασίας εργασίας σε καταστάσεις χαμηλού φορτίου, όπου παρατηρείται αυξημένο επίπεδο εκπομπών CO και CH, έχει προετοιμαστεί για δοκιμή ένας πειραματικός σχεδιασμός της διαδρομής των καυσαερίων του κινητήρα, παρακάμπτοντας μέρος των καυσαερίων πέρα ​​από το στροβιλοσυμπιεστή. Επιπλέον, το σύστημα καυσίμου του φορτηγού βελτιώνεται περαιτέρω.

Οι μελέτες που διεξήχθησαν έδειξαν ότι το πιο δύσκολο περιβαλλοντικό έργο της σημαντικής μείωσης των εκπομπών οξειδίων του αζώτου και του καπνού με τη μεταφορά ενός κινητήρα ντίζελ για να εργαστεί σε DME έχει επιλυθεί πλήρως. Οι ειδικοί πιστεύουν ότι τα νέα αυστηρά πρότυπα καυσαερίων (ULEV, EURO-3) δεν μπορούν να επιτευχθούν χωρίς τη χρήση DME.

συμπέρασμα

Σήμερα, μεγάλες ρωσικές πόλεις, ειδικά μητροπολιτικές περιοχές όπως η Μόσχα, η Αγία Πετρούπολη, η Αικατερινούπολη και άλλες, ασφυκτιούν στη δυσωδία των καυσαερίων που εκπέμπουν αυτοκίνητα και φορτηγά. Πώς να λύσετε αυτό το πρόβλημα; Τα ριζοσπαστικά μέτρα - πλήρης απαγόρευση της κυκλοφορίας των αυτοκινήτων - θα οδηγήσουν σε παραβίαση των βιομηχανικών και πολιτιστικών δεσμών των πόλεων και ως εκ τούτου δεν είναι αποδεκτά. Μία από τις διεξόδους είναι η δημιουργία αστικών συγκοινωνιών φιλικών προς το περιβάλλον.

Η δυνατότητα να ξεπεραστεί το αδιέξοδο με τη μετάβαση του στόλου της πόλης στην ηλεκτρική έλξη δεν αποτελεί λύση στο πρόβλημα, αφού ο συνολικός συντελεστής απόδοσης (COP) ενός ηλεκτρικού οχήματος (αν τον μετρήσουμε από τη στιγμή που λαμβάνεται ηλεκτρική ενέργεια έως το γεγονός ότι ηλεκτρικές μεταφορές) είναι περίπου η μισή από την απόδοση ενός σύγχρονου αυτοκινήτου εξοπλισμένου με κινητήρα εσωτερικής καύσης. Έτσι, για να καταστεί δυνατή η κίνηση των αστικών συγκοινωνιών που βασίζονται σε ηλεκτρικά οχήματα, θα χρειαστεί να καίγονται διπλάσια ορυκτά καύσιμα από όσα απαιτείται για να καταστεί δυνατή η κίνηση ενός σύγχρονου στόλου αυτοκινήτων. Μέχρι σήμερα, ο μόνος ορθολογικός τρόπος επίλυσης του τρέχοντος προβλήματος είναι να δημιουργηθούν μηχανές με κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργούν στη λειτουργία της χαμηλότερης δυνατής κατανάλωσης καυσίμου με ελάχιστη τοξικότητα καυσαερίων. Ταυτόχρονα, βέβαια, πρέπει να διατηρηθούν όλοι οι απαραίτητοι δείκτες απόδοσης της μονάδας μεταφοράς, είτε πρόκειται για επιβατικό ταξί είτε για βαρύ φορτηγό.

Για την επίλυση του περιβαλλοντικού προβλήματος των μεταφορών, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια μονάδα παραγωγής ενέργειας (PP), συμπεριλαμβανομένου ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE) και να διασφαλιστεί η ικανότητα του κινητήρα εσωτερικής καύσης να λειτουργεί σε σταθερό τρόπο ελάχιστης ειδικής κατανάλωσης καυσίμου με ελάχιστη τοξικότητα καυσαερίων. Τα παραδοσιακά οχήματα με σταδιακή μεταφορά ενέργειας από το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής στους κινητήριους τροχούς δεν μπορούν να λύσουν ουσιαστικά το πρόβλημα, καθώς ο έλεγχος της ταχύτητας τέτοιων οχημάτων πραγματοποιείται με εναλλαγή του κινητήρα εσωτερικής καύσης σε μερική λειτουργία με την υποχρεωτική αναχώρηση από την περιοχή εργασίας με ελάχιστη κατανάλωση καυσίμου και ελάχιστη τοξικότητα καυσαερίων. Τα περισσότερα από τα συνεχώς μεταβλητά κιβώτια που χρησιμοποιούνται επίσης δεν λύνουν ριζικά το πρόβλημα. Η πιο γνωστή στη μηχανική πρακτική υδρομηχανική μετάδοση, καθώς και η μηχανική, παρέχει έλεγχο της ταχύτητας του οχήματος με εναλλαγή του κινητήρα εσωτερικής καύσης σε μερική λειτουργία με απόκλιση από τη ζώνη ελάχιστης κατανάλωσης καυσίμου και ελάχιστης τοξικότητας. Επιπλέον, μια κάπως χαμηλότερη απόδοση τέτοιων κιβωτίων ταχυτήτων οδηγεί σε ελαφρά αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου σε σύγκριση με ένα κλιμακωτό μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων.

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν

1. Φασματοφωτομετρικός προσδιορισμός ιχνοποσοτήτων μολύβδου (II) σε εκπομπές αερολυμάτων από μηχανοκίνητα οχήματα και κοιτάσματα στην άκρη του δρόμου, G.I. Savenko, Ν.Μ. Malakhov, A.N. Chebotarev, M.G. Torosyan, N.Kh. Kopyt, A.I. Struchaev / Δελτίο της Μηχανικής Ακαδημίας της Ουκρανίας, 1998. Ειδικό τεύχος "Inzhstrategiya-97". - σσ.76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev A.A. Πρόσθετα για καύσιμα κίνησης. - Μ.: Χημεία, 1988.- 472 σελ.

3. Malakhova N.M., Nikipelova E.M., Savenko G.I. Φωτομετρικός προσδιορισμός του μολύβδου (II) σε φυσικά αντικείμενα με την προκαταρκτική συγκέντρωση ρόφησης // Χημεία και τεχνολογία νερού. - 1990. -Τ. 12, αρ. 7. - S. 627 - 629.

4. Μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις επιβλαβών ουσιών στον αέρα και το νερό. - L.: Chemistry, 1985.-456s.

Φιλοξενείται στο Allbest.ru

Παρόμοια Έγγραφα

Τρόποι επίλυσης των περιβαλλοντικών προβλημάτων της πόλης: περιβαλλοντικά προβλήματα και ρύπανση του αέρα, του εδάφους, της ακτινοβολίας, του νερού της επικράτειας. Επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων: επίτευξη υγειονομικών προτύπων, μείωση εκπομπών, ανακύκλωση.

περίληψη, προστέθηκε 30/10/2012


Τι είναι οικολογία. Γιατί επιδεινώνεται η οικολογική κατάσταση του περιβάλλοντος. Τα κυριότερα περιβαλλοντικά προβλήματα της εποχής μας. Τα κυριότερα περιβαλλοντικά προβλήματα της περιοχής. Πώς να λύσετε περιβαλλοντικά προβλήματα και να αποτρέψετε τη ρύπανση του περιβάλλοντος.

θητεία, προστέθηκε 28/09/2014


Αποτελεσματικότητα χρήσης υδάτινων πόρων στη λεκάνη του Βόλγα. Σύγχρονα περιβαλλοντικά προβλήματα ρύπανσης των υδάτων στη λεκάνη του Βόλγα και τρόποι επίλυσής τους. Γεωοικολογικά προβλήματα χρήσης των πόρων των μικρών ποταμών και της πλημμυρικής πεδιάδας Βόλγα-Αχτούμπα.

περίληψη, προστέθηκε 30/08/2009


Χαρακτηριστικά περιβαλλοντικών προβλημάτων της εποχής μας. Τα κυριότερα περιβαλλοντικά προβλήματα της περιοχής μελέτης. Ανάλυση περιοδικών για το ερευνητικό πρόβλημα. Τρόποι πρόληψης της ρύπανσης του περιβάλλοντος: αέρας, νερό, έδαφος. Πρόβλημα απορριμμάτων.

θητεία, προστέθηκε 10/06/2014


Εξέταση της συσκευής και της αρχής λειτουργίας των θερμικών τετράχρονων κινητήρων εσωτερικής καύσης, τα διακριτικά χαρακτηριστικά των κινητήρων καρμπυρατέρ και ντίζελ. Περιγραφή της χημικής σύνθεσης των καυσαερίων και των επιπτώσεων των εκπομπών στο περιβάλλον.

παρουσίαση, προστέθηκε 13/05/2011


Η ανάγκη τυποποίησης των περιβαλλοντικών επιδόσεων των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Συμφωνία της Γενεύης, περιβαλλοντικά πρότυπα διαφόρων χωρών του κόσμου. Απαιτήσεις για καύσιμα αυτοκινήτων, πιστοποίηση κινητήρων εσωτερικής καύσης στη Ρωσία. Τρόποι μείωσης των εκπομπών και της τοξικότητας.

θητεία, προστέθηκε 04/09/2012


Κύρια περιβαλλοντικά προβλήματα: καταστροφή του φυσικού περιβάλλοντος, ρύπανση της ατμόσφαιρας, του εδάφους και των υδάτων. Το πρόβλημα της στιβάδας του όζοντος, η όξινη κατακρήμνιση, το φαινόμενο του θερμοκηπίου και ο υπερπληθυσμός του πλανήτη. Τρόποι επίλυσης της έλλειψης ενέργειας και πρώτων υλών.

παρουσίαση, προστέθηκε 03/06/2015


Τα κυριότερα περιβαλλοντικά προβλήματα της εποχής μας. Επίδραση των οικονομικών δραστηριοτήτων των ανθρώπων στο φυσικό περιβάλλον. Τρόποι επίλυσης περιβαλλοντικών προβλημάτων εντός των περιφερειών των κρατών. Καταστροφή της στιβάδας του όζοντος, φαινόμενο του θερμοκηπίου, ρύπανση του περιβάλλοντος.

περίληψη, προστέθηκε 26/08/2014


Πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και περιβαλλοντικά προβλήματα που προκύπτουν κατά τη λειτουργία. Εκτίμηση κινδύνου πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Πληθυσμός και υγεία στη ζώνη πυρηνικών σταθμών. Εξασφάλιση ακτινοασφάλειας. Η μοίρα του αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου. Συνέπειες του ατυχήματος στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ.

περίληψη, προστέθηκε 18/01/2009


Περιβαλλοντικά προβλήματα της Κασπίας Θάλασσας και οι αιτίες τους, τρόποι επίλυσης περιβαλλοντικών προβλημάτων. Η Κασπία Θάλασσα είναι ένα μοναδικό σώμα νερού, οι πόροι υδρογονανθράκων και ο βιολογικός πλούτος της δεν έχουν ανάλογα στον κόσμο. Ανάπτυξη των πόρων πετρελαίου και φυσικού αερίου της περιοχής.

Τα προϊόντα καύσης καυσίμου έχουν αποφασιστική επίδραση στην ενεργειακή και περιβαλλοντική απόδοση διαφόρων εγκαταστάσεων θερμικής μηχανικής. Ωστόσο, εκτός από αυτά τα προϊόντα, κατά την καύση σχηματίζεται μια σειρά από άλλες ουσίες, οι οποίες λόγω της μικρής τους ποσότητας δεν λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς ενέργειας, αλλά καθορίζουν την περιβαλλοντική απόδοση κλιβάνων, κλιβάνων, θερμικών μηχανών και άλλων συσκευών. της σύγχρονης θερμικής μηχανικής.

Πρώτα απ 'όλα, οι λεγόμενες τοξικές ουσίες που έχουν αρνητικές επιπτώσεις στο ανθρώπινο σώμα και στο περιβάλλον πρέπει να αποδοθούν στον αριθμό των περιβαλλοντικά επιβλαβών προϊόντων καύσης. Οι κύριες τοξικές ουσίες είναι τα οξείδια του αζώτου (NOx), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), οι διάφοροι υδρογονάνθρακες (CH), η αιθάλη και οι ενώσεις που περιέχουν μόλυβδο και θείο.

Τα οξείδια του αζώτου σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης αζώτου και ατμοσφαιρικού οξυγόνου εάν η θερμοκρασία ξεπεράσει τους 1500 K. Κατά την καύση των καυσίμων σχηματίζεται κυρίως μονοξείδιο του αζώτου NO, το οποίο στη συνέχεια οξειδώνεται σε NO2 στην ατμόσφαιρα. Ο σχηματισμός ΝΟ αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας του αερίου και της συγκέντρωσης οξυγόνου. Η εξάρτηση του σχηματισμού ΝΟ από τη θερμοκρασία δημιουργεί ορισμένες δυσκολίες όσον αφορά την αύξηση της θερμικής απόδοσης μιας θερμικής μηχανής. Για παράδειγμα, με αύξηση της μέγιστης θερμοκρασίας κύκλου από 2000 K σε 3000 K, η θερμική απόδοση του κύκλου Carnot αυξάνεται 1,5 φορές και φτάνει σε τιμή 0,66, αλλά η υπολογισμένη μέγιστη συγκέντρωση NO στα προϊόντα καύσης αυξάνεται 10 φορές και φτάνει το 1,1% κατ' όγκο.

Το NO2 στην ατμόσφαιρα είναι ένα κοκκινοκαφέ αέριο, το οποίο σε υψηλές συγκεντρώσεις έχει μια αποπνικτική οσμή που είναι επιβλαβής για τους βλεννογόνους των ματιών.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) σχηματίζεται κατά την καύση απουσία οξυγόνου. Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο. Όταν εισπνέεται μαζί με τον αέρα, συνδυάζεται έντονα με την αιμοσφαιρίνη του αίματος, η οποία μειώνει την ικανότητά του να τροφοδοτεί το σώμα με οξυγόνο. Τα συμπτώματα της δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα περιλαμβάνουν πονοκέφαλο, αίσθημα παλμών, δύσπνοια και ναυτία.

Οι υδρογονάνθρακες (CH) αποτελούνται από πρωτότυπα ή αποσυντιθέμενα μόρια καυσίμου που δεν συμμετείχαν στην καύση. Οι υδρογονάνθρακες εμφανίζονται στα καυσαέρια (EG) των κινητήρων εσωτερικής καύσης λόγω του σβήσιμου της φλόγας κοντά στα σχετικά ψυχρά τοιχώματα της φλόγας καύσης. Στους κινητήρες ντίζελ, οι υδρογονάνθρακες σχηματίζονται στις υπερβολικά εμπλουτισμένες ζώνες του μείγματος, όπου συμβαίνει η πυρόλυση των μορίων του καυσίμου. Εάν, κατά τη διαδικασία διαστολής, αυτές οι ζώνες δεν λαμβάνουν αρκετό οξυγόνο, τότε το CH θα καταλήξει στη σύνθεση των καυσαερίων. Οι υδρογονάνθρακες υπό τη δράση του ηλιακού φωτός μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τα NOx, σχηματίζοντας βιολογικά δραστικές ουσίες που ερεθίζουν την αναπνευστική οδό και προκαλούν την εμφάνιση της λεγόμενης αιθαλομίχλης.

Ιδιαίτερη επίδραση έχουν οι εκπομπές βενζολίου, τολουολίου, πολυκυκλικών αυτόματων υδρογονανθράκων (PAH) και, πρώτα απ 'όλα, βενζοπυρενίου. Οι PAH είναι οι λεγόμενοι καρκινογόνοι παράγοντες, δεν απεκκρίνονται από το ανθρώπινο σώμα, αλλά συσσωρεύονται σε αυτό με την πάροδο του χρόνου, συμβάλλοντας στον σχηματισμό κακοήθων όγκων.

Η αιθάλη είναι ένα στερεό προϊόν που αποτελείται κυρίως από άνθρακα. Εκτός από τον άνθρακα, η αιθάλη περιέχει 1–3% (κατά μάζα) υδρογόνο. Η αιθάλη σχηματίζεται σε θερμοκρασίες άνω των 1500 Κ ως αποτέλεσμα θερμικής αποσύνθεσης (πυρόλυση) με έντονη έλλειψη οξυγόνου. Η παρουσία αιθάλης στα καυσαέρια προκαλεί μαύρο καπνό στην έξοδο.

Η αιθάλη είναι ένας μηχανικός ρύπος του ρινοφάρυγγα και των πνευμόνων. Ένας μεγάλος κίνδυνος συνδέεται με την ιδιότητα της αιθάλης να συσσωρεύει καρκινογόνες ουσίες στην επιφάνεια των σωματιδίων της και να χρησιμεύει ως φορέας τους.

Ορισμένες τοξικές ουσίες, αφού εισέλθουν στην ατμόσφαιρα ως μέρος των προϊόντων της καύσης, υφίστανται περαιτέρω μετασχηματισμούς. Για παράδειγμα, παρουσία υδρογονανθράκων, οξειδίων του αζώτου και μονοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, η έντονη υπεριώδης ακτινοβολία από τον ήλιο παράγει όζον (Ο3), το οποίο είναι ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας και, σε κατάλληλη συγκέντρωση, προκαλεί επιδείνωση της ευημερίας των ανθρώπων. να εισαι.

Με υψηλή περιεκτικότητα σε NO2, Oz και CH σε καθιστική και υγρή ατμόσφαιρα, προκύπτει μια καφέ ομίχλη, η οποία ονομάζεται «smog» (από τα αγγλικά «smoke» - καπνός και «fog» - fog). Το νέφος είναι ένα μείγμα υγρών και αερίων συστατικών, ερεθίζει τα μάτια και τους βλεννογόνους, μειώνει την ορατότητα στους δρόμους.

Οι κύριες πηγές εκπομπής τοξικών προϊόντων καύσης είναι τα αυτοκίνητα, η βιομηχανία, τα θερμικά και τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Σε ορισμένες πόλεις, η περιεκτικότητα σε τοξικά προϊόντα καύσης στην ατμόσφαιρα υπερβαίνει τη μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση κατά αρκετές δεκάδες φορές.

Για την καταπολέμηση αυτού του κακού, στις περισσότερες χώρες του κόσμου, έχουν θεσπιστεί σχετικοί νόμοι που περιορίζουν την περιεκτικότητα σε τοξικές ουσίες στα προϊόντα καύσης που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα.

Η εκπλήρωση των προτύπων των επιτρεπόμενων κανονικών εκπομπών που ορίζονται από τους σχετικούς νόμους έχει γίνει ένα από τα κεντρικά καθήκοντα της θερμικής μηχανικής. Σε πολλές περιπτώσεις, η λειτουργία των εγκαταστάσεων βιομηχανικής θερμικής μηχανικής ελέγχεται με τέτοιο τρόπο ώστε να παρέχεται ο απαιτούμενος συμβιβασμός μεταξύ της ενεργειακής, οικονομικής και περιβαλλοντικής τους απόδοσης. Σε πολλές περιπτώσεις, το επίπεδο οικονομικής απόδοσης που επιτυγχάνεται με αυτόν τον τρόπο υπερβαίνει αυτό που επιτρέπεται από τα σύγχρονα πρότυπα. Ως εκ τούτου, η εξουδετέρωση και ο καθαρισμός των προϊόντων καύσης πριν από την απελευθέρωσή τους στην ατμόσφαιρα έχει αποκτήσει μεγάλη σημασία. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται διάφοροι εξουδετερωτές και φίλτρα. Ταυτόχρονα, βελτιώνεται η σύνθεση των καυσίμων υδρογονανθράκων (μείωση της περιεκτικότητας της σφαίρας, μολύβδου, αρωματικών υδρογονανθράκων) και επεκτείνεται η χρήση καυσίμων αερίου. Στο μέλλον, η χρήση υδρογόνου ως καυσίμου θα αποκλείει εντελώς την περιεκτικότητα σε CO, CH και άλλα τοξικά συστατικά που περιέχουν άνθρακα στα προϊόντα καύσης.

ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ.

1.3. Εναλλακτικά καύσιμα

1.5. Εξουδετέρωση

Βιβλιογραφία

ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ

1.1. Επιβλαβείς εκπομπές στη σύνθεση των καυσαερίων και οι επιπτώσεις τους στην άγρια ​​ζωή

Με την πλήρη καύση των υδρογονανθράκων, τα τελικά προϊόντα είναι το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό. Ωστόσο, η πλήρης καύση σε παλινδρομικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι τεχνικά αδύνατο να επιτευχθεί. Σήμερα, περίπου το 60% της συνολικής ποσότητας επιβλαβών ουσιών που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα των μεγάλων πόλεων οφείλεται στις οδικές μεταφορές.

Η σύνθεση των καυσαερίων των κινητήρων εσωτερικής καύσης περιλαμβάνει περισσότερες από 200 διαφορετικές χημικές ουσίες. Ανάμεσα τους:

• προϊόντα ατελούς καύσης με τη μορφή μονοξειδίου του άνθρακα, αλδεΰδων, κετονών, υδρογονανθράκων, υδρογόνου, ενώσεων υπεροξειδίου, αιθάλης.
• προϊόντα θερμικών αντιδράσεων αζώτου με οξυγόνο - οξείδια του αζώτου.
• ενώσεις ανόργανων ουσιών που αποτελούν μέρος του καυσίμου - μόλυβδος και άλλα βαρέα μέταλλα, διοξείδιο του θείου κ.λπ.
• περίσσεια οξυγόνου.

Η ποσότητα και η σύνθεση των καυσαερίων καθορίζεται από τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των κινητήρων, τον τρόπο λειτουργίας τους, την τεχνική κατάσταση, την ποιότητα των οδοστρωμάτων, τις καιρικές συνθήκες. Στο σχ. Το 1.1 δείχνει τις εξαρτήσεις της περιεκτικότητας σε βασικές ουσίες στη σύνθεση των καυσαερίων.

Στον πίνακα. Το 1.1 δείχνει τα χαρακτηριστικά του αστικού ρυθμού του αυτοκινήτου και τις μέσες τιμές των εκπομπών ως ποσοστό της συνολικής τους αξίας για έναν πλήρη κύκλο συμβατικής αστικής κυκλοφορίας.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) σχηματίζεται στους κινητήρες κατά την καύση εμπλουτισμένων μιγμάτων αέρα-καυσίμου, καθώς και λόγω της διάστασης του διοξειδίου του άνθρακα, σε υψηλές θερμοκρασίες. Υπό κανονικές συνθήκες, το CO είναι ένα άχρωμο, άοσμο αέριο. Η τοξική επίδραση του CO έγκειται στην ικανότητά του να μετατρέπει μέρος της αιμοσφαιρίνης στο αίμα σε καρβοξυαιμοσφαιρίνη, η οποία προκαλεί παραβίαση της αναπνοής των ιστών. Μαζί με αυτό, το CO έχει άμεση επίδραση στις βιοχημικές διεργασίες των ιστών, με αποτέλεσμα παραβίαση του μεταβολισμού του λίπους και των υδατανθράκων, της ισορροπίας βιταμινών κ.λπ. Η τοξική επίδραση του CO συνδέεται επίσης με την άμεση επίδρασή του στα κύτταρα του κεντρικού νευρικού συστήματος. Όταν εκτίθεται σε ένα άτομο, το CO προκαλεί πονοκέφαλο, ζάλη, κόπωση, ευερεθιστότητα, υπνηλία και πόνο στην περιοχή της καρδιάς. Οξεία δηλητηρίαση παρατηρείται όταν εισπνέεται αέρας με συγκέντρωση CO μεγαλύτερη από 2,5 mg/l για 1 ώρα.

Πίνακας 1.1

Χαρακτηριστικά του αστικού ρυθμού του αυτοκινήτου

Τα οξείδια του αζώτου στα καυσαέρια σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αναστρέψιμης οξείδωσης του αζώτου με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο υπό την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών και πιέσεων. Καθώς τα καυσαέρια ψύχονται και τα αραιώνουν με ατμοσφαιρικό οξυγόνο, το οξείδιο του αζώτου μετατρέπεται σε διοξείδιο. Το μονοξείδιο του αζώτου (NO) είναι ένα άχρωμο αέριο, το διοξείδιο του αζώτου (NO 2) είναι ένα κόκκινο-καφέ αέριο με χαρακτηριστική οσμή. Τα οξείδια του αζώτου, όταν καταποθούν, συνδυάζονται με νερό. Ταυτόχρονα σχηματίζουν ενώσεις νιτρικού και νιτρώδους οξέος στην αναπνευστική οδό. Τα οξείδια του αζώτου ερεθίζουν τους βλεννογόνους των ματιών, της μύτης και του στόματος. Η έκθεση στο NO 2 συμβάλλει στην ανάπτυξη παθήσεων των πνευμόνων. Τα συμπτώματα της δηλητηρίασης εμφανίζονται μόνο μετά από 6 ώρες με τη μορφή βήχα, ασφυξίας και είναι δυνατό να αυξηθεί το πνευμονικό οίδημα. Το NOX εμπλέκεται επίσης στο σχηματισμό όξινης βροχής.

Τα οξείδια του αζώτου και οι υδρογονάνθρακες είναι βαρύτερα από τον αέρα και μπορούν να συσσωρευτούν κοντά σε δρόμους και δρόμους. Σε αυτά, υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, λαμβάνουν χώρα διάφορες χημικές αντιδράσεις. Η αποσύνθεση των οξειδίων του αζώτου οδηγεί στο σχηματισμό όζοντος (O 3). Υπό κανονικές συνθήκες, το όζον είναι ασταθές και αποσυντίθεται γρήγορα, αλλά παρουσία υδρογονανθράκων, η διαδικασία της αποσύνθεσής του επιβραδύνεται. Αντιδρά ενεργά με σωματίδια υγρασίας και άλλες ενώσεις, σχηματίζοντας αιθαλομίχλη. Επιπλέον, το όζον διαβρώνει τα μάτια και τους πνεύμονες.

Οι μεμονωμένοι υδρογονάνθρακες CH (βενζαπυρένιο) είναι οι ισχυρότεροι καρκινογόνοι παράγοντες, φορείς των οποίων μπορεί να είναι σωματίδια αιθάλης.

Όταν ο κινητήρας λειτουργεί με βενζίνη με μόλυβδο, σχηματίζονται σωματίδια στερεού οξειδίου του μολύβδου λόγω της αποσύνθεσης του τετρααιθυλικού μολύβδου. Στα καυσαέρια περιέχονται με τη μορφή μικροσκοπικών σωματιδίων μεγέθους 1–5 μικρομέτρων, τα οποία παραμένουν στην ατμόσφαιρα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η παρουσία μολύβδου στον αέρα προκαλεί σοβαρές βλάβες στα πεπτικά όργανα, στο κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα. Η επίδραση του μολύβδου στο αίμα εκδηλώνεται με μείωση της ποσότητας της αιμοσφαιρίνης και την καταστροφή των ερυθρών αιμοσφαιρίων.

Η σύνθεση των καυσαερίων των κινητήρων ντίζελ διαφέρει από τους βενζινοκινητήρες (Πίνακας 10.2). Σε έναν κινητήρα ντίζελ, η καύση καυσίμου είναι πιο ολοκληρωμένη. Αυτό παράγει λιγότερο μονοξείδιο του άνθρακα και άκαυστους υδρογονάνθρακες. Όμως, ταυτόχρονα, λόγω της περίσσειας αέρα στον κινητήρα ντίζελ, σχηματίζεται μεγαλύτερη ποσότητα οξειδίων του αζώτου.

Επιπλέον, η λειτουργία των κινητήρων ντίζελ σε ορισμένες λειτουργίες χαρακτηρίζεται από καπνό. Ο μαύρος καπνός είναι προϊόν ατελούς καύσης και αποτελείται από σωματίδια άνθρακα (αιθάλη) μεγέθους 0,1–0,3 μm. Ο λευκός καπνός, που παράγεται κυρίως όταν ο κινητήρας λειτουργεί στο ρελαντί, αποτελείται κυρίως από ερεθιστικές αλδεΰδες, σωματίδια εξατμισμένου καυσίμου και σταγονίδια νερού. Ο μπλε καπνός σχηματίζεται όταν τα καυσαέρια ψύχονται στον αέρα. Αποτελείται από σταγονίδια υγρών υδρογονανθράκων.

Ένα χαρακτηριστικό των καυσαερίων των κινητήρων ντίζελ είναι η περιεκτικότητα σε καρκινογόνους πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες, μεταξύ των οποίων η διοξίνη (κυκλικός αιθέρας) και το βενζοπυρένιο είναι οι πιο επιβλαβείς. Ο τελευταίος, όπως και ο μόλυβδος, ανήκει στην πρώτη κατηγορία κινδύνου ρύπων. Οι διοξίνες και οι σχετικές ενώσεις είναι πολλές φορές πιο τοξικές από δηλητήρια όπως το κουράρε και το κυανιούχο κάλιο.

Πίνακας 1.2

Η ποσότητα των τοξικών συστατικών (σε g),

σχηματίζεται κατά την καύση 1 κιλού καυσίμου

Ακρεολίνη βρέθηκε και στα καυσαέρια (ειδικά όταν λειτουργούν οι κινητήρες ντίζελ). Έχει οσμή καμένων λιπών και σε επίπεδα πάνω από 0,004 mg/l προκαλεί ερεθισμό του ανώτερου αναπνευστικού, καθώς και φλεγμονή του βλεννογόνου των ματιών.

Οι ουσίες που περιέχονται στα καυσαέρια του αυτοκινήτου μπορούν να προκαλέσουν προοδευτική βλάβη στο κεντρικό νευρικό σύστημα, στο συκώτι, στα νεφρά, στον εγκέφαλο, στα γεννητικά όργανα, λήθαργο, σύνδρομο Πάρκινσον, πνευμονία, ενδημική αταξία, ουρική αρθρίτιδα, καρκίνο των βρόγχων, δερματίτιδα, δηλητηρίαση, αλλεργίες, αναπνευστικές και άλλες ασθένειες . Η πιθανότητα εμφάνισης ασθενειών αυξάνεται όσο αυξάνεται ο χρόνος έκθεσης σε βλαβερές ουσίες και η συγκέντρωσή τους.

1.2. Νομοθετικοί περιορισμοί στις εκπομπές επιβλαβών ουσιών

Τα πρώτα βήματα για τον περιορισμό της ποσότητας επιβλαβών ουσιών στα καυσαέρια έγιναν στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου το πρόβλημα της ρύπανσης των αερίων στις μεγάλες πόλεις έγινε το πιο επείγον μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο. Στα τέλη της δεκαετίας του '60, όταν οι μεγαλουπόλεις της Αμερικής και της Ιαπωνίας άρχισαν να ασφυκτιούν από την αιθαλομίχλη, οι κυβερνητικές επιτροπές αυτών των χωρών ανέλαβαν την πρωτοβουλία. Οι νομοθετικές πράξεις για την υποχρεωτική μείωση των τοξικών εκπομπών από τα νέα αυτοκίνητα ανάγκασαν τους κατασκευαστές να βελτιώσουν τους κινητήρες και να αναπτύξουν συστήματα εξουδετέρωσης.

Το 1970, ψηφίστηκε νόμος στις Ηνωμένες Πολιτείες, σύμφωνα με τον οποίο το επίπεδο των τοξικών συστατικών στα καυσαέρια των αυτοκινήτων του μοντέλου του 1975 ήταν μικρότερο από αυτό των αυτοκινήτων του 1960: CH - κατά 87%, CO - κατά 82% και NOx - κατά 24%. Παρόμοιες απαιτήσεις έχουν νομιμοποιηθεί στην Ιαπωνία και στην Ευρώπη.

Η ανάπτυξη πανευρωπαϊκών κανόνων, κανονισμών και προτύπων στον τομέα της οικολογίας του αυτοκινήτου πραγματοποιείται από την Επιτροπή Εσωτερικών Μεταφορών στο πλαίσιο της Οικονομικής Επιτροπής των Ηνωμένων Εθνών για την Ευρώπη (UNECE). Τα έγγραφα που εκδίδει ονομάζονται Κανόνες UNECE και είναι υποχρεωτικά για τις χώρες-συμμετέχουσες στη Συμφωνία της Γενεύης του 1958, στην οποία έχει προσχωρήσει και η Ρωσία.

Σύμφωνα με αυτούς τους κανόνες, οι επιτρεπόμενες εκπομπές επιβλαβών ουσιών από το 1993 έχουν περιοριστεί: για το μονοξείδιο του άνθρακα από 15 g/km το 1991 σε 2,2 g/km το 1996 και για το άθροισμα υδρογονανθράκων και οξειδίων του αζώτου από 5,1 g/km το 1991. σε 0,5 g/km το 1996. Το 2000 εισήχθησαν ακόμη πιο αυστηρά πρότυπα (Εικ. 1.2). Μια απότομη αυστηροποίηση των προτύπων παρέχεται επίσης για τα πετρελαιοκίνητα φορτηγά (Εικ. 1.3).

Ρύζι. 1.2. Δυναμική ορίων εκπομπών

για οχήματα βάρους έως 3,5 τόνους (βενζίνη)

Τα πρότυπα που εισήχθησαν για τα αυτοκίνητα το 1993 ονομάστηκαν EBPO-I, το 1996 - EURO-II, το 2000 - EURO-III. Η εισαγωγή τέτοιων κανόνων έφερε τους ευρωπαϊκούς κανονισμούς στο επίπεδο των προτύπων των ΗΠΑ.

Παράλληλα με την ποσοτική αυστηροποίηση των κανόνων συντελείται και η ποιοτική τους αλλαγή. Αντί για περιορισμούς στον καπνό, έχει εισαχθεί η κατανομή στερεών σωματιδίων, στην επιφάνεια των οποίων προσροφούνται επικίνδυνοι για την ανθρώπινη υγεία αρωματικοί υδρογονάνθρακες, ιδίως το βενζαπυρένιο.

Η ρύθμιση των εκπομπών σωματιδίων περιορίζει την ποσότητα των σωματιδίων σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από τον περιορισμό του καπνού, που επιτρέπει την εκτίμηση μόνο τέτοιας ποσότητας σωματιδίων που καθιστά τα καυσαέρια ορατά.

Ρύζι. 1.3. Δυναμική των ορίων επιβλαβών εκπομπών για φορτηγά ντίζελ με μεικτό βάρος άνω των 3,5 τόνων που έχουν καθοριστεί από την ΕΟΚ

Προκειμένου να περιοριστεί η εκπομπή τοξικών υδρογονανθράκων, εισάγονται πρότυπα για την περιεκτικότητα της ομάδας υδρογονανθράκων χωρίς μεθάνιο στα καυσαέρια. Προβλέπεται η εισαγωγή περιορισμών στην απελευθέρωση φορμαλδεΰδης. Παρέχεται περιορισμός της εξάτμισης καυσίμου από το σύστημα τροφοδοσίας αυτοκινήτων με βενζινοκινητήρες.

Τόσο στις ΗΠΑ όσο και στους Κανόνες UNECE, ρυθμίζεται η χιλιομετρική απόσταση των αυτοκινήτων (80 χιλιάδες και 160 χιλιάδες χιλιόμετρα), κατά την οποία πρέπει να συμμορφώνονται με τα καθιερωμένα πρότυπα τοξικότητας.

Στη Ρωσία, τα πρότυπα που περιορίζουν την εκπομπή επιβλαβών ουσιών από μηχανοκίνητα οχήματα άρχισαν να εισάγονται στη δεκαετία του '70: GOST 21393-75 «Αυτοκίνητα με κινητήρες ντίζελ. Καπνός καυσαερίων. Κανόνες και μέθοδοι μετρήσεων. Απαιτήσεις ασφαλείας» και GOST 17.2.1.02-76 «Προστασία της φύσης. Ατμόσφαιρα. Εκπομπές από κινητήρες αυτοκινήτων, τρακτέρ, αυτοκινούμενα γεωργικά και οδοποιητικά μηχανήματα. Οροι και ορισμοί".

Στη δεκαετία του ογδόντα, GOST 17.2.2.03-87 «Προστασία της Φύσης. Ατμόσφαιρα. Κανόνες και μέθοδοι μέτρησης της περιεκτικότητας σε μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογονάνθρακες στα καυσαέρια οχημάτων με βενζινοκινητήρες. Απαιτήσεις ασφαλείας» και GOST 17.2.2.01-84 «Προστασία της φύσης. Ατμόσφαιρα. Τα ντίζελ είναι αυτοκίνητα. Καπνός καυσαερίων. Κανόνες και μέθοδοι μετρήσεων».

Τα πρότυπα, σύμφωνα με την ανάπτυξη του στόλου και τον προσανατολισμό προς παρόμοιους κανονισμούς UNECE, έγιναν σταδιακά αυστηρά. Ωστόσο, ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του '90, τα ρωσικά πρότυπα όσον αφορά την ακαμψία άρχισαν να είναι σημαντικά κατώτερα από τα πρότυπα που εισήγαγε η UNECE.

Οι λόγοι της εκκρεμότητας είναι η ανετοιμότητα των υποδομών για τη λειτουργία εξοπλισμού αυτοκινήτων και τρακτέρ. Για την πρόληψη, την επισκευή και τη συντήρηση οχημάτων εξοπλισμένων με ηλεκτρονικά συστήματα και συστήματα εξουδετέρωσης, απαιτείται ανεπτυγμένο δίκτυο πρατηρίων με εξειδικευμένο προσωπικό, σύγχρονος εξοπλισμός επισκευής και εξοπλισμός μέτρησης, ακόμη και στο πεδίο.

Ισχύει το GOST 2084-77, που προβλέπει την παραγωγή στη Ρωσία βενζινών που περιέχουν τετρααιθυλένιο μολύβδου. Η μεταφορά και η αποθήκευση καυσίμου δεν εγγυάται ότι τα υπολείμματα μολύβδου δεν θα εισχωρήσουν στην αμόλυβδη βενζίνη. Δεν υπάρχουν προϋποθέσεις υπό τις οποίες οι ιδιοκτήτες αυτοκινήτων με συστήματα εξουδετέρωσης θα είναι εγγυημένοι κατά του ανεφοδιασμού με βενζίνη με πρόσθετα μολύβδου.

Ωστόσο, γίνονται εργασίες για την ενίσχυση των περιβαλλοντικών απαιτήσεων. Το διάταγμα του Κρατικού Προτύπου της Ρωσικής Ομοσπονδίας της 1ης Απριλίου 1998 υπ' αριθ. Κανόνες Νο. 834 και Νο. 495.

Την 1η Ιανουαρίου 1999, GOST R 51105.97 «Καύσιμα για κινητήρες εσωτερικής καύσης. Αμόλυβδη βενζίνη. Προδιαγραφές". Τον Μάιο του 1999, η Gosstandart ενέκρινε ψήφισμα σχετικά με τη θέσπιση κρατικών προτύπων που περιορίζουν τις εκπομπές ρύπων από τα αυτοκίνητα. Τα πρότυπα περιέχουν αυθεντικό κείμενο με τους κανονισμούς UNECE No. 49 και No. 83 και τίθενται σε ισχύ την 1η Ιουλίου 2000. Την ίδια χρονιά, το πρότυπο GOST R 51832-2001 «Βενζινοκίνητοι κινητήρες εσωτερικής καύσης και μηχανοκίνητα οχήματα επιβαλλόμενης ανάφλεξης με μεικτό βάρος άνω των 3,5 τόνων, εξοπλισμένο με αυτούς τους κινητήρες. Εκπομπές επιβλαβών ουσιών. Τεχνικές απαιτήσεις και μέθοδοι δοκιμής». Την 1η Ιανουαρίου 2004, GOST R 52033-2003 «Οχήματα με βενζινοκινητήρες. Εκπομπές ρύπων με καυσαέρια. Κανόνες και μέθοδοι ελέγχου για την αξιολόγηση της τεχνικής κατάστασης».

Προκειμένου να συμμορφωθούν με ολοένα και πιο αυστηρά πρότυπα για την εκπομπή ρύπων, οι κατασκευαστές εξοπλισμού αυτοκινήτων βελτιώνουν τα συστήματα ισχύος και ανάφλεξης, χρησιμοποιώντας εναλλακτικά καύσιμα, εξουδετερώνουν τα καυσαέρια και αναπτύσσουν μονάδες συνδυασμένης παραγωγής ενέργειας.

1.3. Εναλλακτικά καύσιμα

Σε όλο τον κόσμο, δίνεται μεγάλη προσοχή στην αντικατάσταση των υγρών καυσίμων πετρελαίου με υγροποιημένο αέριο υδρογονάνθρακα (μίγμα προπανίου-βουτανίου) και συμπιεσμένο φυσικό αέριο (μεθάνιο), καθώς και με μείγματα που περιέχουν αλκοόλη. Στον πίνακα. Το 1.3 δείχνει συγκριτικούς δείκτες εκπομπών επιβλαβών ουσιών κατά τη λειτουργία κινητήρων εσωτερικής καύσης σε διάφορα καύσιμα.

Πίνακας 1.3

Τα πλεονεκτήματα του καυσίμου αερίου είναι ο υψηλός αριθμός οκτανίων και η δυνατότητα χρήσης μετατροπέων. Ωστόσο, κατά τη χρήση τους, η ισχύς του κινητήρα μειώνεται και η μεγάλη μάζα και οι διαστάσεις του εξοπλισμού καυσίμου μειώνουν την απόδοση του οχήματος. Τα μειονεκτήματα των αερίων καυσίμων περιλαμβάνουν επίσης υψηλή ευαισθησία στις ρυθμίσεις του εξοπλισμού καυσίμου. Με μη ικανοποιητική ποιότητα κατασκευής του εξοπλισμού καυσίμου και με χαμηλή κουλτούρα λειτουργίας, η τοξικότητα των καυσαερίων ενός κινητήρα που λειτουργεί με αέριο καύσιμο μπορεί να υπερβαίνει τις τιμές της έκδοσης βενζίνης.

Σε χώρες με ζεστό κλίμα, τα αυτοκίνητα με κινητήρες που λειτουργούν με καύσιμα αλκοόλης (μεθανόλη και αιθανόλη) έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Η χρήση αλκοολών μειώνει την εκπομπή επιβλαβών ουσιών κατά 20-25%. Τα μειονεκτήματα των αλκοολούχων καυσίμων περιλαμβάνουν σημαντική υποβάθμιση των ιδιοτήτων εκκίνησης του κινητήρα και την υψηλή διαβρωτικότητα και τοξικότητα της ίδιας της μεθανόλης. Στη Ρωσία, τα αλκοολούχα καύσιμα για αυτοκίνητα δεν χρησιμοποιούνται επί του παρόντος.

Αυξανόμενη προσοχή, τόσο στη χώρα μας όσο και στο εξωτερικό, δίνεται στην ιδέα της χρήσης υδρογόνου. Οι προοπτικές αυτού του καυσίμου καθορίζονται από τη φιλικότητα προς το περιβάλλον (για αυτοκίνητα που κινούνται με αυτό το καύσιμο, η εκπομπή μονοξειδίου του άνθρακα μειώνεται κατά 30-50 φορές, τα οξείδια του αζώτου κατά 3-5 φορές και οι υδρογονάνθρακες κατά 2-2,5 φορές), η απεριόριστη και ανανεώσιμων πρώτων υλών. Ωστόσο, η εισαγωγή καυσίμου υδρογόνου περιορίζεται από τη δημιουργία ενεργοβόρων συστημάτων αποθήκευσης υδρογόνου στο αυτοκίνητο. Οι μπαταρίες υδριδίου μετάλλου, οι αντιδραστήρες αποσύνθεσης μεθανόλης και άλλα συστήματα που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι πολύ περίπλοκα και ακριβά. Λαμβάνοντας υπόψη επίσης τις δυσκολίες που σχετίζονται με τις απαιτήσεις μιας συμπαγούς και ασφαλούς παραγωγής και αποθήκευσης υδρογόνου σε ένα αυτοκίνητο, τα αυτοκίνητα με κινητήρα υδρογόνου δεν έχουν ακόμη αξιοσημείωτη πρακτική εφαρμογή.

Ως εναλλακτική λύση στους κινητήρες εσωτερικής καύσης, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες που χρησιμοποιούν ηλεκτροχημικές πηγές ενέργειας, μπαταρίες και ηλεκτροχημικές γεννήτριες. Τα ηλεκτρικά οχήματα διακρίνονται από καλή προσαρμοστικότητα σε μεταβλητούς τρόπους αστικής κυκλοφορίας, ευκολία συντήρησης και φιλικότητα προς το περιβάλλον. Ωστόσο, η πρακτική εφαρμογή τους παραμένει προβληματική. Πρώτον, δεν υπάρχουν αξιόπιστες, ελαφριές και επαρκώς ενεργοβόρες ηλεκτροχημικές πηγές ρεύματος. Δεύτερον, η μετάβαση του στόλου αυτοκινήτων σε ηλεκτροχημικές μπαταρίες θα οδηγήσει στη δαπάνη τεράστιας ποσότητας ενέργειας για την επαναφόρτισή τους. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ενέργειας παράγεται σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Ταυτόχρονα, λόγω της πολλαπλής μετατροπής ενέργειας (χημική - θερμική - ηλεκτρική - χημική - ηλεκτρική - μηχανική), η συνολική απόδοση του συστήματος είναι πολύ χαμηλή και η περιβαλλοντική ρύπανση των περιοχών γύρω από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής θα υπερβαίνει πολλές φορές τις τρέχουσες τιμές.

1.4. Βελτίωση συστημάτων ισχύος και ανάφλεξης

Ένα από τα μειονεκτήματα των συστημάτων ισχύος με καρμπυρατέρ είναι η ανομοιόμορφη κατανομή του καυσίμου στους κυλίνδρους του κινητήρα. Αυτό προκαλεί ανομοιόμορφη λειτουργία του κινητήρα εσωτερικής καύσης και αδυναμία εξάντλησης των ρυθμίσεων του καρμπυρατέρ λόγω της υπερβολικής εξάντλησης του μείγματος και της διακοπής της καύσης σε μεμονωμένους κυλίνδρους (αύξηση CH) με εμπλουτισμένο μείγμα στους υπόλοιπους (υψηλό περιεκτικότητα σε CO στα καυσαέρια). Για να εξαλειφθεί αυτό το μειονέκτημα, η σειρά λειτουργίας των κυλίνδρων άλλαξε από 1–2–4–3 σε 1–3–4–2 και το σχήμα των αγωγών εισαγωγής βελτιστοποιήθηκε, για παράδειγμα, η χρήση δεκτών στην εισαγωγή πολλαπλούς. Επιπλέον, τοποθετήθηκαν διάφορα διαχωριστικά κάτω από τα καρμπυρατέρ, κατευθύνοντας τη ροή και ο αγωγός εισαγωγής θερμαίνεται. Στην ΕΣΣΔ, ένα αυτόνομο σύστημα αδράνειας (XX) αναπτύχθηκε και εισήχθη στη μαζική παραγωγή. Αυτά τα μέτρα κατέστησαν δυνατή την εκπλήρωση των απαιτήσεων για τα καθεστώτα XX.

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, κατά τη διάρκεια του αστικού κύκλου έως και το 40% του χρόνου, το αυτοκίνητο λειτουργεί σε κατάσταση αναγκαστικής αδράνειας (PHX) - πέδηση κινητήρα. Ταυτόχρονα, κάτω από τη βαλβίδα γκαζιού, το κενό είναι πολύ υψηλότερο από ό,τι στη λειτουργία XX, γεγονός που προκαλεί τον εκ νέου εμπλουτισμό του μείγματος αέρα-καυσίμου και τη διακοπή της καύσης του στους κυλίνδρους του κινητήρα και την ποσότητα των επιβλαβών εκπομπών αυξάνει. Για τη μείωση των εκπομπών στις λειτουργίες PHH, αναπτύχθηκαν συστήματα απόσβεσης γκαζιού (ανοιχτά) και EPHH εξαναγκασμένοι εξοικονομητές ρελαντί. Τα πρώτα συστήματα, ανοίγοντας ελαφρά το γκάζι, μειώνουν το κενό κάτω από αυτό, αποτρέποντας έτσι τον υπερβολικό εμπλουτισμό του μείγματος. Τα τελευταία εμποδίζουν τη ροή του καυσίμου στους κυλίνδρους του κινητήρα στις λειτουργίες PXC. Τα συστήματα PECH μπορούν να μειώσουν την ποσότητα των επιβλαβών εκπομπών έως και 20% και να αυξήσουν την απόδοση καυσίμου έως και 5% στην αστική λειτουργία.

Οι εκπομπές οξειδίων του αζώτου NOx καταπολεμήθηκαν με τη μείωση της θερμοκρασίας καύσης του εύφλεκτου μείγματος. Για αυτό, τα συστήματα ισχύος τόσο των βενζινοκινητήρων όσο και των κινητήρων ντίζελ ήταν εξοπλισμένα με συσκευές ανακύκλωσης καυσαερίων. Το σύστημα, σε ορισμένους τρόπους λειτουργίας του κινητήρα, πέρασε μέρος των καυσαερίων από την εξάτμιση στον αγωγό εισαγωγής.

Η αδράνεια των συστημάτων δοσομέτρησης καυσίμου δεν επιτρέπει τη δημιουργία σχεδίασης καρμπυρατέρ που πληροί πλήρως όλες τις απαιτήσεις για ακρίβεια δοσομέτρησης για όλους τους τρόπους λειτουργίας του κινητήρα, ιδιαίτερα για τους παροδικούς. Για να ξεπεραστούν τα μειονεκτήματα του καρμπυρατέρ, αναπτύχθηκαν τα λεγόμενα συστήματα ισχύος "έγχυσης".

Αρχικά, αυτά ήταν μηχανικά συστήματα με συνεχή παροχή καυσίμου στην περιοχή της βαλβίδας εισαγωγής. Αυτά τα συστήματα κατέστησαν δυνατή την κάλυψη των αρχικών περιβαλλοντικών απαιτήσεων. Επί του παρόντος, πρόκειται για ηλεκτρονικά-μηχανικά συστήματα με διατυπωμένη έγχυση και ανάδραση.

Στη δεκαετία του 1970, ο κύριος τρόπος για τη μείωση των επιβλαβών εκπομπών ήταν η χρήση ολοένα και πιο αδύνατων μιγμάτων αέρα-καυσίμου. Για την αδιάλειπτη ανάφλεξή τους χρειάστηκε η βελτίωση των συστημάτων ανάφλεξης ώστε να αυξηθεί η ισχύς του σπινθήρα. Το ανασταλτικό φακίρ σε αυτό ήταν η μηχανική διακοπή του πρωτεύοντος κυκλώματος και η μηχανική κατανομή της ενέργειας υψηλής τάσης. Για να ξεπεραστεί αυτό το μειονέκτημα, έχουν αναπτυχθεί συστήματα τρανζίστορ επαφής και μη επαφής.

Σήμερα, τα συστήματα ανάφλεξης χωρίς επαφή με στατική κατανομή ενέργειας υψηλής τάσης υπό τον έλεγχο μιας ηλεκτρονικής μονάδας, η οποία βελτιστοποιεί ταυτόχρονα την παροχή καυσίμου και το χρονισμό ανάφλεξης, γίνονται όλο και πιο συνηθισμένα.

Στους κινητήρες ντίζελ, η κύρια κατεύθυνση βελτίωσης του συστήματος ισχύος ήταν η αύξηση της πίεσης ψεκασμού. Σήμερα, ο κανόνας είναι η πίεση ψεκασμού περίπου 120 MPa, για πολλά υποσχόμενους κινητήρες έως 250 MPa. Αυτό επιτρέπει την πληρέστερη καύση του καυσίμου, μειώνοντας την περιεκτικότητα σε CH και σωματίδια στα καυσαέρια. Όπως και για τη βενζίνη, για τα συστήματα ισχύος ντίζελ, έχουν αναπτυχθεί ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου κινητήρα που δεν επιτρέπουν στους κινητήρες να εισέλθουν σε λειτουργίες καπνού.

Αναπτύσσονται διάφορα συστήματα μετεπεξεργασίας καυσαερίων. Για παράδειγμα, έχει αναπτυχθεί ένα σύστημα με ένα φίλτρο στο σωλήνα εξάτμισης, το οποίο συγκρατεί τα σωματίδια. Μετά από ορισμένο χρόνο λειτουργίας, η ηλεκτρονική μονάδα δίνει εντολή αύξησης της παροχής καυσίμου. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων, η οποία, με τη σειρά της, οδηγεί σε καύση αιθάλης και αναγέννηση φίλτρου.

1.5. Εξουδετέρωση

Την ίδια δεκαετία του '70, κατέστη σαφές ότι ήταν αδύνατο να επιτευχθεί σημαντική βελτίωση της κατάστασης με την τοξικότητα χωρίς τη χρήση πρόσθετων συσκευών, καθώς η μείωση μιας παραμέτρου συνεπάγεται αύξηση σε άλλες. Ως εκ τούτου, συμμετείχαν ενεργά στη βελτίωση των συστημάτων μετεπεξεργασίας καυσαερίων.

Τα συστήματα εξουδετέρωσης έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για εξοπλισμό αυτοκινήτων και τρακτέρ που λειτουργούν σε ειδικές συνθήκες, όπως η κατασκευή σήραγγας και η ανάπτυξη ορυχείων.

Υπάρχουν δύο βασικές αρχές για την κατασκευή μετατροπέων - θερμικός και καταλυτικός.

Θερμικός μετατροπέαςείναι ένας θάλαμος καύσης, ο οποίος βρίσκεται στην οδό εξάτμισης του κινητήρα για την μετάκαύση των προϊόντων ατελούς καύσης καυσίμου - CH και CO. Μπορεί να εγκατασταθεί στη θέση του αγωγού εξάτμισης και να εκτελέσει τις λειτουργίες του. Οι αντιδράσεις οξείδωσης του CO και του CH προχωρούν αρκετά γρήγορα σε θερμοκρασίες πάνω από 830 °C και παρουσία μη δεσμευμένου οξυγόνου στη ζώνη αντίδρασης. Οι θερμικοί μετατροπείς χρησιμοποιούνται σε κινητήρες με επιβαλλόμενη ανάφλεξη, στους οποίους παρέχεται η απαραίτητη θερμοκρασία για την αποτελεσματική ροή των αντιδράσεων θερμικής οξείδωσης χωρίς την παροχή πρόσθετου καυσίμου. Η ήδη υψηλή θερμοκρασία καυσαερίων αυτών των κινητήρων αυξάνεται στη ζώνη αντίδρασης ως αποτέλεσμα της καύσης μέρους CH και CO, η συγκέντρωση των οποίων είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των κινητήρων ντίζελ.

Ο θερμικός εξουδετερωτής (Εικ. 1.4) αποτελείται από ένα περίβλημα με σωλήνες εισόδου (εξόδου) και ένα ή δύο ένθετα σωλήνων φλόγας από ανθεκτικό στη θερμότητα φύλλο χάλυβα. Η καλή ανάμειξη του πρόσθετου αέρα που απαιτείται για την οξείδωση του CH και του CO με τα καυσαέρια επιτυγχάνεται με έντονο σχηματισμό δίνης και αναταράξεις αερίων καθώς ρέουν μέσα από τις οπές στους σωλήνες και ως αποτέλεσμα αλλαγής της κατεύθυνσης της κίνησής τους κατά σύστημα διαφράγματος. Για αποτελεσματική μετακαύση CO και CH, απαιτείται αρκετά μεγάλος χρόνος, επομένως, η ταχύτητα των αερίων στον μετατροπέα ρυθμίζεται χαμηλή, με αποτέλεσμα ο όγκος του να είναι σχετικά μεγάλος.

Ρύζι. 1.4. Θερμικός μετατροπέας

Για την αποφυγή πτώσης της θερμοκρασίας των καυσαερίων ως αποτέλεσμα της μεταφοράς θερμότητας στους τοίχους, ο αγωγός εξάτμισης και ο μετατροπέας καλύπτονται με θερμομόνωση, τοποθετούνται ασπίδες θερμότητας στα κανάλια εξάτμισης και ο μετατροπέας τοποθετείται όσο πιο κοντά δυνατό στον κινητήρα. Παρόλα αυτά, χρειάζεται σημαντικός χρόνος για να ζεσταθεί ο θερμικός μετατροπέας μετά την εκκίνηση του κινητήρα. Για να μειωθεί αυτός ο χρόνος, αυξάνεται η θερμοκρασία των καυσαερίων, η οποία επιτυγχάνεται με τον εμπλουτισμό του εύφλεκτου μείγματος και τη μείωση του χρονισμού ανάφλεξης, αν και και τα δύο αυξάνουν την κατανάλωση καυσίμου. Τέτοια μέτρα καταφεύγουν για τη διατήρηση σταθερής φλόγας κατά την παροδική λειτουργία του κινητήρα. Το ένθετο φλόγας συμβάλλει επίσης στη μείωση του χρόνου μέχρι να ξεκινήσει η αποτελεσματική οξείδωση του CH και του CO.

καταλυτικούς μετατροπείς– συσκευές που περιέχουν ουσίες που επιταχύνουν τις αντιδράσεις, – καταλύτες . Οι καταλυτικοί μετατροπείς μπορεί να είναι "μονόδρομοι", "αμφίδρομοι" και "τριμερείς".

Εξουδετεροποιητές οξειδωτικού τύπου ενός συστατικού και δύο συστατικών μετακαύσης (επαναοξειδώνουν) CO (ενός συστατικού) και CH (δύο συστατικών).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(στους 250–300°C).

C m H n + (m + n/4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2H 2 O(πάνω από 400°С).

Ο καταλυτικός μετατροπέας είναι ένα περίβλημα από ανοξείδωτο χάλυβα που περιλαμβάνεται στο σύστημα εξάτμισης. Το μπλοκ φορέα του ενεργού στοιχείου βρίσκεται στο περίβλημα. Οι πρώτοι εξουδετερωτές γεμίστηκαν με μεταλλικές σφαίρες επικαλυμμένες με ένα λεπτό στρώμα καταλύτη (βλ. Εικ. 1.5).

Ρύζι. 1.5. Συσκευή καταλυτικού μετατροπέα

Ως δραστικές ουσίες χρησιμοποιήθηκαν: αλουμίνιο, χαλκός, χρώμιο, νικέλιο. Τα κύρια μειονεκτήματα των εξουδετερωτών πρώτης γενιάς ήταν η χαμηλή απόδοση και η μικρή διάρκεια ζωής. Οι καταλυτικοί μετατροπείς με βάση ευγενή μέταλλα - πλατίνα και παλλάδιο - αποδείχθηκαν οι πιο ανθεκτικοί στις "δηλητηριώδεις" επιδράσεις του θείου, του οργανοπυριτίου και άλλων ενώσεων που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της καύσης καυσίμου και λαδιού που περιέχονται στον κύλινδρο του κινητήρα.

Ο φορέας της δραστικής ουσίας σε τέτοιους εξουδετερωτές είναι τα ειδικά κεραμικά - ένας μονόλιθος με πολλές διαμήκεις κηρήθρες. Ένα ειδικό τραχύ υπόστρωμα εφαρμόζεται στην επιφάνεια των κηρηθρών. Αυτό καθιστά δυνατή την αύξηση της αποτελεσματικής επιφάνειας επαφής της επίστρωσης με καυσαέρια έως και ~20 χιλιάδες m 2. Η ποσότητα πολύτιμων μετάλλων που εναποτίθεται στο υπόστρωμα σε αυτήν την περιοχή είναι 2–3 γραμμάρια, γεγονός που καθιστά δυνατή την οργάνωση της μαζικής παραγωγής σχετικά φθηνών προϊόντων.

Τα κεραμικά αντέχουν σε θερμοκρασίες έως 800–850 °C. Οι δυσλειτουργίες του συστήματος τροφοδοσίας (δύσκολη εκκίνηση) και η παρατεταμένη λειτουργία σε ένα εκ νέου εμπλουτισμένο μείγμα εργασίας οδηγούν στο γεγονός ότι η περίσσεια καυσίμου θα καεί στον μετατροπέα. Αυτό οδηγεί σε τήξη των κυψελών και αστοχία του μετατροπέα. Σήμερα, οι μεταλλικές κηρήθρες χρησιμοποιούνται ως φορείς του καταλυτικού στρώματος. Αυτό καθιστά δυνατή την αύξηση της επιφάνειας εργασίας, τη λήψη μικρότερης αντίθλιψης, την επιτάχυνση της θέρμανσης του μετατροπέα στη θερμοκρασία λειτουργίας και την επέκταση του εύρους θερμοκρασίας στους 1000–1050 °C.

Μείωση των καταλυτικών μετατροπέων πολυμέσων,ή εξουδετερωτές τριών κατευθύνσεων,χρησιμοποιούνται σε συστήματα εξάτμισης, τόσο για τη μείωση των εκπομπών CO και CH, όσο και για τη μείωση των εκπομπών οξειδίων του αζώτου. Το καταλυτικό στρώμα του μετατροπέα περιέχει, εκτός από την πλατίνα και το παλλάδιο, το στοιχείο σπανίων γαιών ρόδιο. Ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων στην επιφάνεια ενός καταλύτη που θερμαίνεται στους 600-800 ° C, τα CO, CH, NOx που περιέχονται στα καυσαέρια μετατρέπονται σε H 2 O, CO 2, N 2:

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

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

Η απόδοση ενός τριοδικού καταλυτικού μετατροπέα φθάνει το 90% υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, αλλά μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η σύνθεση του εύφλεκτου μείγματος διαφέρει από τη στοιχειομετρική κατά όχι περισσότερο από 1%.

Λόγω αλλαγών στις παραμέτρους του κινητήρα λόγω της φθοράς του, της λειτουργίας σε μη σταθερές λειτουργίες, της μετατόπισης των ρυθμίσεων του συστήματος ισχύος, δεν είναι δυνατή η διατήρηση της στοιχειομετρικής σύνθεσης του εύφλεκτου μείγματος μόνο λόγω του σχεδιασμού των καρμπυρατέρ ή των μπεκ. Απαιτείται ανάδραση που θα αξιολογούσε τη σύνθεση του μείγματος αέρα-καυσίμου που εισέρχεται στους κυλίνδρους του κινητήρα.

Μέχρι σήμερα, το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο σύστημα ανάδρασης που χρησιμοποιεί το λεγόμενο αισθητήρας οξυγόνου(lambda probe) με βάση κεραμικά ζιρκονίου ZrO 2 (Εικ. 1.6).

Το ευαίσθητο στοιχείο του καθετήρα λάμδα είναι ένα καπάκι ζιρκονίου 2 . Η εσωτερική και η εξωτερική επιφάνεια του καπακιού καλύπτονται με λεπτά στρώματα κράματος πλατίνας-ρόδιου, τα οποία λειτουργούν ως το εξωτερικό 3 και εσωτερική 4 ηλεκτρόδια. Με τμήμα με σπείρωμα 1 ο αισθητήρας είναι εγκατεστημένος στην οδό εξάτμισης. Σε αυτή την περίπτωση, το εξωτερικό ηλεκτρόδιο πλένεται από τα επεξεργασμένα αέρια και το εσωτερικό - από τον ατμοσφαιρικό αέρα.

Ρύζι. 1.6. Ο σχεδιασμός του αισθητήρα οξυγόνου

Το διοξείδιο του ζιρκονίου σε θερμοκρασίες άνω των 350°C αποκτά την ιδιότητα του ηλεκτρολύτη και ο αισθητήρας γίνεται γαλβανικό στοιχείο. Η τιμή EMF στα ηλεκτρόδια του αισθητήρα καθορίζεται από την αναλογία των μερικών πιέσεων οξυγόνου στην εσωτερική και την εξωτερική πλευρά του αισθητηρίου στοιχείου. Με την παρουσία ελεύθερου οξυγόνου στα καυσαέρια, ο αισθητήρας παράγει ένα EMF της τάξης των 0,1 V. Ελλείψει ελεύθερου οξυγόνου στα καυσαέρια, το EMF αυξάνεται σχεδόν απότομα στα 0,9 V.

Η σύνθεση του μείγματος ελέγχεται αφού ο αισθητήρας έχει θερμανθεί σε θερμοκρασίες λειτουργίας. Η σύνθεση του μείγματος διατηρείται αλλάζοντας την ποσότητα καυσίμου που παρέχεται στους κυλίνδρους του κινητήρα στο όριο της μετάβασης EMF του ανιχνευτή από το επίπεδο χαμηλής σε υψηλή τάση. Για να μειωθεί ο χρόνος για να φτάσετε στον τρόπο λειτουργίας, χρησιμοποιούνται ηλεκτρικά θερμαινόμενοι αισθητήρες.

Τα κύρια μειονεκτήματα των συστημάτων με ανάδραση και καταλυτικό μετατροπέα τριών κατευθύνσεων είναι: η αδυναμία λειτουργίας του κινητήρα με καύσιμο με μόλυβδο, ένας μάλλον χαμηλός πόρος του μετατροπέα και του καθετήρα λάμδα (περίπου 80.000 km) και η αύξηση της αντίστασης της εξάτμισης Σύστημα.

Βιβλιογραφία

1. Vyrubov D.N. Μηχανές εσωτερικής καύσης: θεωρία παλινδρομικών και συνδυασμένων κινητήρων / D.N. Vyrubov et al. M.: Mashinostroenie, 1983.
2. Κινητήρες αυτοκινήτων και τρακτέρ. (Θεωρία, συστήματα ισχύος, σχέδια και υπολογισμοί) / Εκδ. Ι. Μ. Λένιν. Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1969.
3. Κινητήρες αυτοκινήτων και τρακτέρ: Σε 2 ώρες Σχεδιασμός και υπολογισμός κινητήρων / Εκδ. Ι. Μ. Λένιν. 2η έκδ., προσθήκη. και ξαναδούλεψε. Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1976.
4. Μηχανές εσωτερικής καύσης: Σχεδιασμός και λειτουργία παλινδρομικών και συνδυασμένων κινητήρων / Εκδ. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. 3η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον Μ.: Mashinostroenie, 1980.
5. Arkhangelsky V. M. Κινητήρες αυτοκινήτων / V. M. Arkhangelsky. Μ.: Mashinostroenie, 1973.
6. Kolchin A. I. Υπολογισμός κινητήρων αυτοκινήτων και τρακτέρ / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1971.
7. Μηχανές εσωτερικής καύσης / Εκδ. τεχν. Dr. Επιστημών καθ. V. N. Lukanin. Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1985.
8. Khachiyan A.S. Μηχανές εσωτερικής καύσης / A.S. Khachiyan et al. M.: Vyssh. σχολείο, 1985.
9. Ρος Τουεγκ. Συστήματα έγχυσης βενζίνης. Συσκευή, συντήρηση, επισκευή: Prakt. επίδομα / Ross Tweg. Μ.: Εκδοτικός οίκος “Behind the wheel”, 1998.