Samenvatting: De impact van verbrandingsmotoren en de milieusituatie. Milieuproblemen van warmtegebruik

Stuur uw goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier

Studenten, afstudeerders, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

SEROV METALLURGISCHE COLLEGE

abstract

op ecologische grondslagen van natuurbeheer

over het onderwerp:Milieuproblemen in verband met de ontwikkeling van energie

vervulda: student

correspondentie-afdeling

IVcursus TiTO groep

Sochneva Natalia

Gecontroleerd door: leraar

Chernysheva NG

Invoering

1. Milieuproblemen van thermische energietechniek

2. Milieuproblemen van waterkracht

3. Problemen met kernenergie

4. Enkele manieren om de problemen van moderne energie op te lossen

Conclusie

Lijst met gebruikte literatuur

Invoering

Er is een figuurlijke uitdrukking dat we leven in het tijdperk van drie "E": economie, energie, ecologie. Tegelijkertijd trekt ecologie als wetenschap en manier van denken steeds meer aandacht van de mensheid.

Ecologie wordt beschouwd als een wetenschap en een academische discipline die is ontworpen om de relatie tussen organismen en het milieu in al hun diversiteit te bestuderen. Tegelijkertijd wordt het milieu niet alleen begrepen als de wereld van de levenloze natuur, maar ook als de impact van sommige organismen of hun gemeenschappen op andere organismen en gemeenschappen. Ecologie wordt soms alleen geassocieerd met de studie van habitat of omgeving. Dit laatste is fundamenteel juist, met de essentiële correctie echter dat de omgeving niet los van organismen kan worden beschouwd, net zoals organismen buiten hun leefgebied niet kunnen worden beschouwd. Dit zijn de samenstellende delen van een enkel functioneel geheel, dat wordt benadrukt door de bovenstaande definitie van ecologie als de wetenschap van de relatie tussen organismen en het milieu.

Energie-ecologie is een productietak die zich in een ongekend tempo ontwikkelt. Als de bevolking in de omstandigheden van de moderne bevolkingsexplosie in 40-50 jaar verdubbelt, dan gebeurt dit in de productie en consumptie van energie elke 12-15 jaar. Met een dergelijke verhouding van bevolkingsgroei en energiegroei neemt de energievoorziening als een lawine toe, niet alleen in totaal, maar ook per hoofd van de bevolking.

Momenteel wordt in de energiebehoefte voornamelijk voorzien door drie soorten energiebronnen: organische brandstof, water en de atoomkern. Waterenergie en atoomenergie worden door de mens gebruikt nadat hij het in elektrische energie heeft omgezet. Tegelijkertijd wordt een aanzienlijke hoeveelheid energie in organische brandstof gebruikt in de vorm van thermische energie, en slechts een deel ervan wordt omgezet in elektrische energie. In beide gevallen gaat het vrijkomen van energie uit organische brandstof echter gepaard met de verbranding ervan, en bijgevolg met het vrijkomen van verbrandingsproducten in het milieu.

Het doel van dit werk is om de impact op het milieu van verschillende soorten energie (thermische energie, waterkracht, kernenergie) te bestuderen en na te denken over manieren om emissies en vervuiling door energie-installaties te verminderen. Bij het schrijven van dit essay heb ik mezelf tot taak gesteld manieren te vinden om de problemen van elk van de beschouwde soorten energie op te lossen.

1. ecologencale problemen van thermische energietechniek

De impact van thermische centrales op het milieu hangt grotendeels af van het type brandstof dat wordt verbrand (vast en vloeibaar).

bij het branden vaste brandstof vliegas met deeltjes onverbrande brandstof, zwavel- en zwavelzuuranhydriden, stikstofoxiden, een bepaalde hoeveelheid fluorverbindingen, evenals gasvormige producten van onvolledige verbranding van brandstof komen in de atmosfeer terecht. Vliegas bevat in sommige gevallen, naast niet-toxische componenten, meer schadelijke onzuiverheden. Dus in de as van Donetsk-antraciet zit arseen in kleine hoeveelheden, en in de as van Ekibastuz en enkele andere afzettingen - vrij siliciumdioxide, in de as van leisteen en kolen van het Kansk-Achinsk-bekken - gratis calciumoxide.

Steenkool - de meest voorkomende fossiele brandstof op onze planeet. Experts geloven dat de reserves 500 jaar meegaan. Bovendien is steenkool gelijkmatiger over de wereld verdeeld en zuiniger dan olie. Synthetische vloeibare brandstof kan worden verkregen uit steenkool. De methode om brandstof te verkrijgen door steenkool te verwerken is al lang bekend. De kosten van dergelijke producten waren echter te hoog. Het proces vindt plaats onder hoge druk. Deze brandstof heeft één onbetwistbaar voordeel: het heeft een hoger octaangetal. Dit betekent dat het milieuvriendelijker zal zijn.

Turf. Er zijn een aantal negatieve milieueffecten verbonden aan het energieverbruik van veen als gevolg van grootschalige turfwinning. Deze omvatten met name schending van het regime van watersystemen, veranderingen in het landschap en de bodembedekking op veenwinningslocaties, verslechtering van de kwaliteit van lokale zoetwaterbronnen en vervuiling van het luchtbekken, en een sterke verslechtering van de levensomstandigheden van dieren. Grote milieuproblemen doen zich ook voor in verband met de noodzaak om turf te transporteren en op te slaan.

bij het branden vloeibare brandstof(stookolie) met rookgassen in de atmosferische lucht komen binnen: zwavel- en zwavelzuuranhydriden, stikstofoxiden, vanadiumverbindingen, natriumzouten, evenals stoffen die tijdens het reinigen van het oppervlak van ketels worden verwijderd. Vanuit milieuoogpunt zijn vloeibare brandstoffen "hygiënischer". Tegelijkertijd verdwijnt het probleem van asstortplaatsen volledig, die grote gebieden bezetten, hun nuttig gebruik uitsluiten en een bron zijn van constante luchtvervuiling in het stationsgebied door het verwijderen van een deel van de as met de wind. Er zit geen vliegas in de verbrandingsproducten van vloeibare brandstoffen.

Natuurlijk gas. Bij de verbranding van aardgas zijn stikstofoxiden een belangrijke luchtvervuiler. De uitstoot van stikstofoxiden bij de verbranding van aardgas bij TPP's is echter gemiddeld 20% lager dan bij de verbranding van kolen. Dit komt niet door de eigenschappen van de brandstof zelf, maar door de eigenaardigheden van de verbrandingsprocessen. Het luchtoverschot is bij kolenverbranding lager dan bij aardgasverbranding. Aardgas is dus het meest milieuvriendelijke type energiebrandstof in termen van het vrijkomen van stikstofoxiden tijdens de verbranding.

De complexe impact van thermische energiecentrales op de biosfeer als geheel wordt geïllustreerd in de tabel. een.

Zo worden kolen, olie en olieproducten, aardgas en, minder gebruikelijk, hout en turf gebruikt als brandstof in thermische centrales. De belangrijkste componenten van brandbare materialen zijn koolstof, waterstof en zuurstof, zwavel en stikstof zijn aanwezig in kleinere hoeveelheden, sporen van metalen en hun verbindingen (meestal oxiden en sulfiden) zijn ook aanwezig.

In de thermische energie-industrie zijn thermische energiecentrales, ondernemingen en installaties van stoomkrachtinstallaties de bron van massale atmosferische emissies en vast afval van grote tonnen, d.w.z. alle ondernemingen waarvan het werk verband houdt met brandstofverbranding.

Samen met gasvormige emissies produceert thermische energietechniek enorme hoeveelheden vast afval. Deze omvatten as en slakken.

Afvabevatten 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 en Na 2 O en tot 5% C. Ze komen terecht op stortplaatsen, die stof en rook produceren en de toestand van de atmosfeer en aangrenzende gebieden drastisch verslechteren.

Het leven op aarde is ontstaan in een reducerende atmosfeer, en pas veel later, na ongeveer 2 miljard jaar, transformeerde de biosfeer de reducerende atmosfeer geleidelijk in een oxiderende atmosfeer. Tegelijkertijd verwijderde levende materie eerder verschillende stoffen uit de atmosfeer, met name koolstofdioxide, waardoor enorme afzettingen van kalksteen en andere koolstofhoudende verbindingen werden gevormd. Nu heeft onze technogene beschaving een krachtige stroom reducerende gassen gegenereerd, voornamelijk door de verbranding van fossiele brandstoffen om energie te verkrijgen. Gedurende 30 jaar, van 1970 tot 2000, ongeveer 450 miljard vaten olie, 90 miljard ton steenkool, 11 biljoen. m 3 gas (tabel 2).

Luchtemissies van een elektriciteitscentrale van 1.000 MW/jaar (ton)

Het grootste deel van de uitstoot wordt ingenomen door koolstofdioxide - ongeveer 1 miljoen ton in termen van koolstof 1 Mt. Met afvalwater van een thermische centrale wordt jaarlijks 66 ton organische stof, 82 ton zwavelzuur, 26 ton chloriden, 41 ton fosfaten en bijna 500 ton zwevende deeltjes verwijderd. As van elektriciteitscentrales bevat vaak verhoogde concentraties van zware, zeldzame aardmetalen en radioactieve stoffen.

Een kolencentrale vereist jaarlijks 3,6 miljoen ton kolen, 150 m 3 water en ongeveer 30 miljard m 3 lucht. Deze cijfers houden geen rekening met milieuverstoringen die samenhangen met de winning en het transport van steenkool.

Aangezien zo'n energiecentrale al tientallen jaren actief is, kan de impact ervan worden vergeleken met die van een vulkaan. Maar als de laatste de producten van vulkanisme meestal in grote hoeveelheden tegelijk weggooit, dan doet de energiecentrale dit de hele tijd. Gedurende tientallen millennia heeft vulkanische activiteit de samenstelling van de atmosfeer niet merkbaar kunnen beïnvloeden, en de menselijke economische activiteit heeft dergelijke veranderingen in de loop van 100-200 jaar veroorzaakt, voornamelijk als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen en de uitstoot van broeikasgassen door vernietigde en vervormde ecosystemen.

Het rendement van energiecentrales is nog laag en bedraagt 30-40%, de meeste brandstof wordt tevergeefs verbrand. De ontvangen energie wordt op de een of andere manier gebruikt en verandert uiteindelijk in warmte, d.w.z. naast chemische vervuiling komt thermische vervuiling de biosfeer binnen.

Vervuiling en afval van energievoorzieningen in de vorm van gas, vloeibare en vaste fasen worden verdeeld in twee stromen: de ene veroorzaakt wereldwijde veranderingen en de andere veroorzaakt regionale en lokale veranderingen. Hetzelfde geldt voor andere sectoren van de economie, maar toch blijven energie en de verbranding van fossiele brandstoffen een bron van grote mondiale verontreinigende stoffen. Ze komen de atmosfeer binnen en door hun accumulatie verandert de concentratie van kleine gascomponenten van de atmosfeer, inclusief broeikasgassen. In de atmosfeer verschenen gassen die er voorheen praktisch niet in waren - chloorfluorkoolwaterstoffen. Dit zijn mondiale verontreinigende stoffen die een sterk broeikaseffect hebben en tegelijkertijd deelnemen aan de vernietiging van het stratosferische ozonscherm.

Er moet dus worden opgemerkt dat thermische centrales in het huidige stadium ongeveer 20% van de totale hoeveelheid gevaarlijk industrieel afval in de atmosfeer uitstoten. Ze hebben een aanzienlijke invloed op de omgeving van het gebied van hun locatie en de toestand van de biosfeer als geheel. De meest schadelijke zijn condenserende energiecentrales die werken op laagwaardige brandstoffen. Dus bij het branden op het station gedurende 1 uur 1060 ton Donetsk-steenkool, 34,5 ton slak wordt verwijderd uit de ovens van ketels, 193,5 ton as wordt verwijderd uit de bunkers van elektrostatische stofvangers die gassen met 99% reinigen, en 10 miljoen m 3 worden via rookgassen in de leidingen in de atmosfeer uitgestoten. Deze gassen bevatten naast stikstof- en zuurstofresten 2350 ton kooldioxide, 251 ton waterdamp, 34 ton zwaveldioxide, 9,34 ton stikstofoxiden (in termen van dioxide) en 2 ton vliegas niet "gevangen". ” door elektrostatische stofvangers.

Afvalwater van thermische centrales en regenwater van hun grondgebied, verontreinigd met afval van technologische cycli van elektriciteitscentrales en dat vanadium, nikkel, fluor, fenolen en olieproducten bevat, kan bij lozing in waterlichamen de waterkwaliteit en in het water levende organismen aantasten. Een verandering in de chemische samenstelling van bepaalde stoffen leidt tot een schending van de habitatomstandigheden die in het reservoir zijn vastgesteld en beïnvloedt de soortensamenstelling en de overvloed aan in het water levende organismen en bacteriën, en kan uiteindelijk leiden tot schendingen van de processen van zelfzuivering van waterlichamen van vervuiling en tot een verslechtering van hun hygiënische toestand.

De zogenaamde thermische vervuiling van waterlichamen met verschillende schendingen van hun toestand is ook gevaarlijk. Thermische centrales produceren energie met behulp van turbines die worden aangedreven door verwarmde stoom. Tijdens de werking van turbines is het noodzakelijk om de uitlaatstoom met water af te koelen, daarom verlaat een stroom water continu de krachtcentrale, meestal verwarmd met 8-12 ° C en afgevoerd naar een reservoir. Grote thermische centrales hebben grote hoeveelheden water nodig. Ze lozen 80-90 m 3 /s water in verwarmde toestand. Dit betekent dat er continu een krachtige stroom warm water in het reservoir stroomt, ongeveer op de schaal van de Moskou-rivier.

De verwarmingszone, gevormd aan de samenvloeiing van een warme "rivier", is een soort deel van het reservoir, waarin de temperatuur maximaal is op het overlaatpunt en afneemt met de afstand er vanaf. De verwarmingszones van grote thermische centrales beslaan een oppervlakte van enkele tientallen vierkante kilometers. In de winter vormen zich polynyas in de verwarmde zone (in de noordelijke en middelste breedtegraden). Tijdens de zomermaanden zijn de temperaturen in de verwarmde zones afhankelijk van de natuurlijke temperatuur van het inlaatwater. Als de watertemperatuur in het reservoir 20 °C is, kan deze in de verwarmingszone 28-32 °C bereiken.

Als gevolg van een stijging van de temperatuur in een reservoir en een schending van hun natuurlijke hydrothermale regime, worden de processen van "bloeien" van water geïntensiveerd, het vermogen van gassen om in water op te lossen afneemt, de fysieke eigenschappen van water veranderen, alle chemische en biologische processen die daarin plaatsvinden, worden versneld, enz. In de verwarmingszone neemt de transparantie van water af, neemt de pH toe, neemt de afbraaksnelheid van gemakkelijk geoxideerde stoffen toe. De snelheid van fotosynthese in dergelijk water is aanzienlijk verminderd.

2. Milieuproblemen van waterkracht

Het belangrijkste kenmerk van waterkrachtbronnen in vergelijking met brandstof- en energiebronnen is hun voortdurende vernieuwing. Het gebrek aan brandstofbehoefte voor HPP's bepaalt de lage kosten van de opgewekte elektriciteit bij HPP's. Daarom is en wordt aan de bouw van HPP's, ondanks aanzienlijke specifieke kapitaalinvesteringen per 1 kW geïnstalleerd vermogen en lange bouwperiodes, veel belang gehecht, vooral wanneer het wordt geassocieerd met de locatie van elektriciteitsintensieve industrieën.

Een waterkrachtcentrale is een complex van constructies en apparatuur waarmee de energie van de stroming van water wordt omgezet in elektrische energie. De waterkrachtcentrale bestaat uit een reeks hydraulische constructies die zorgen voor de noodzakelijke concentratie van de waterstroom en het creëren van druk, en krachtapparatuur die de energie van water dat onder druk beweegt omzet in mechanische rotatie-energie, die op zijn beurt wordt omgezet in elektrische energie .

Ondanks de relatief goedkope energie uit waterkrachtbronnen, neemt hun aandeel in de energiebalans geleidelijk af. Dit is zowel te wijten aan de uitputting van de goedkoopste hulpbronnen als aan de grote territoriale capaciteit van laaglandreservoirs. Er wordt aangenomen dat in de toekomst de wereldproductie van hydro-elektrische energie niet meer dan 5% van het totaal zal bedragen.

Een van de belangrijkste redenen voor de afname van het aandeel energie dat bij HPP's wordt ontvangen, is de krachtige impact van alle stadia van de aanleg en exploitatie van kunstwerken op het milieu (tabel 3).

Volgens verschillende studies is een van de belangrijkste effecten van waterkracht op het milieu de vervreemding van grote stukken vruchtbare (uiterwaarden) grond voor reservoirs. In Rusland, waar niet meer dan 20% van de elektrische energie wordt geproduceerd door het gebruik van waterkrachtbronnen, is bij de bouw van waterkrachtcentrales minstens 6 miljoen hectare land onder water komen te staan. In hun plaats zijn natuurlijke ecosystemen vernietigd.

Grote delen van het land in de buurt van stuwmeren hebben te maken met overstromingen als gevolg van stijgende grondwaterstanden. Deze landen vallen in de regel in de categorie wetlands. In vlakke omstandigheden kan het overstroomde land 10% of meer van het overstroomde deel uitmaken. De vernietiging van land en hun ecosystemen vindt ook plaats als gevolg van hun vernietiging door water (slijtage) tijdens de vorming van de kustlijn. Slijtageprocessen duren meestal tientallen jaren, wat resulteert in de verwerking van grote massa's grond, watervervuiling en verzilting van reservoirs. De aanleg van reservoirs wordt dus geassocieerd met een scherpe schending van het hydrologische regime van rivieren, hun ecosystemen en de soortensamenstelling van hydrobionts.

In reservoirs neemt de opwarming van het water sterk toe, wat het verlies van zuurstof en andere processen veroorzaakt door thermische vervuiling intensiveert. Dit laatste, samen met de ophoping van biogene stoffen, schept voorwaarden voor de overgroei van waterlichamen en de intensieve ontwikkeling van algen, waaronder giftige blauwgroene algen. Om deze redenen, evenals vanwege de langzame vernieuwing van water, is hun vermogen om zichzelf te zuiveren sterk verminderd.

De verslechtering van de waterkwaliteit leidt tot de dood van veel van zijn inwoners. De incidentie van visbestanden neemt toe, vooral de gevoeligheid voor wormen. De smaakkwaliteiten van de bewoners van het aquatisch milieu worden verminderd.

De trekroutes van vissen worden verstoord, foerageergebieden, paaigebieden, enz. De Wolga heeft zijn betekenis als paaigebied voor Kaspische steuren grotendeels verloren na de bouw van een waterkrachtcentrale-cascade erop.

Uiteindelijk veranderen de riviersystemen die worden geblokkeerd door reservoirs van doorvoer in doorvoeraccumulatie. Naast biogene stoffen stapelen zich hier zware metalen, radioactieve elementen en veel pesticiden met een lange levensduur op. Accumulatieproducten maken het problematisch om de gebieden te gebruiken die na hun liquidatie door reservoirs zijn ingenomen.

Reservoirs hebben een grote invloed op atmosferische processen. In droge (aride) gebieden is de verdamping van het oppervlak van reservoirs bijvoorbeeld tientallen keren groter dan de verdamping van een gelijk landoppervlak.

Een afname van de luchttemperatuur en een toename van mistverschijnselen gaan gepaard met een verhoogde verdamping. Het verschil tussen de thermische balansen van reservoirs en het aangrenzende land bepaalt de vorming van lokale winden zoals briesjes. Deze, evenals andere verschijnselen, resulteren in een verandering in ecosystemen (niet altijd positief), een verandering in het weer. In sommige gevallen, op het gebied van reservoirs, is het noodzakelijk om de landbouwrichting te veranderen. In de zuidelijke regio's van ons land hebben bijvoorbeeld sommige warmteminnende gewassen (meloenen) geen tijd om te rijpen, neemt het aantal planten toe en verslechtert de kwaliteit van producten.

De kosten van waterbouwkundige constructies voor het milieu zijn aanmerkelijk lager in bergachtige gebieden, waar de reservoirs doorgaans klein van oppervlakte zijn. In seismische bergachtige gebieden kunnen reservoirs echter aardbevingen veroorzaken. De kans op aardverschuivingen en de kans op rampen als gevolg van de mogelijke vernietiging van dammen neemt toe. Zo eiste water in 1960 in India (de staat Gunjarat) als gevolg van een doorbraak van een dam 15.000 levens.

Vanwege de specifieke aard van de technologie voor het gebruik van waterenergie, transformeren waterkrachtinstallaties natuurlijke processen voor zeer lange perioden. Zo kan een reservoir van een waterkrachtcentrale (of een systeem van reservoirs in het geval van een cascade van een waterkrachtcentrale) tientallen en honderden jaren bestaan, terwijl in plaats van een natuurlijke waterloop een kunstmatig object ontstaat met kunstmatige regulering van de natuurlijke processen - een natuurlijk-technisch systeem (NTS). In dit geval wordt de taak beperkt tot het vormen van een dergelijk PTS dat de betrouwbare en milieuveilige vorming van het complex zou waarborgen. Tegelijkertijd kan de verhouding tussen de belangrijkste subsystemen van het PTS (door de mens gemaakt object en de natuurlijke omgeving) aanzienlijk verschillen, afhankelijk van de gekozen prioriteiten - technisch, ecologisch, sociaal-economisch, enz., en het milieuprincipe veiligheid kan bijvoorbeeld worden geformuleerd als het handhaven van een bepaalde stabiele toestand van het gecreëerde PTS.

Een effectieve manier om de overstroming van territoria te verminderen, is door het aantal HPP's in een cascade te verhogen met een afname van de druk in elke fase en, bijgevolg, een reservoiroppervlak.

Een ander milieuprobleem van waterkracht houdt verband met de beoordeling van de kwaliteit van het aquatisch milieu. De bestaande watervervuiling wordt niet veroorzaakt door de technologische processen voor het opwekken van elektriciteit in waterkrachtcentrales (de hoeveelheid vervuiling die met het afvalwater van waterkrachtcentrales komt, is een onbeduidend klein deel van de totale massa van de vervuiling van het economische complex), maar door de slechte kwaliteit van sanitair en technisch werk tijdens het aanleggen van reservoirs en het lozen van onbehandeld afvalwater in waterobjecten.

De meeste voedingsstoffen die door rivieren worden aangevoerd, worden vastgehouden in reservoirs. Bij warm weer kunnen algen zich massaal vermenigvuldigen in de oppervlaktelagen van een voedselrijk of eutroof reservoir. Tijdens de fotosynthese verbruiken algen voedingsstoffen uit het reservoir en produceren ze grote hoeveelheden zuurstof. Dode algen geven water een onaangename geur en smaak, bedekken de bodem met een dikke laag en voorkomen dat mensen op de oevers van reservoirs gaan rusten.

In de eerste jaren nadat het reservoir is gevuld, verschijnt er veel verrotte vegetatie en kan de "nieuwe" bodem het zuurstofgehalte in het water drastisch verminderen. Het rotten van organisch materiaal kan leiden tot het vrijkomen van enorme hoeveelheden broeikasgassen - methaan en koolstofdioxide.

Gezien de impact van HPP's op het milieu, moet nog de levensreddende functie van HPP's worden opgemerkt. Zo leidt de opwekking van elke miljard kWh elektriciteit in waterkrachtcentrales in plaats van thermische centrales tot een afname van het sterftecijfer van de bevolking met 100-226 mensen per jaar.

3. Problemen van kernenergie

Kernenergie kan momenteel als de meest veelbelovende worden beschouwd. Dit komt zowel door de relatief grote voorraden splijtstof als door de geringe impact op het milieu. De voordelen omvatten ook de mogelijkheid om een kerncentrale te bouwen zonder gebonden te zijn aan hulpbronnen, aangezien het transport ervan geen aanzienlijke kosten vereist vanwege de kleine volumes. Het volstaat te zeggen dat met 0,5 kg kernbrandstof evenveel energie kan worden gewonnen als met het verbranden van 1000 ton steenkool.

Het is bekend dat de processen die ten grondslag liggen aan de productie van energie in kerncentrales - de splijtingsreacties van atoomkernen - veel gevaarlijker zijn dan bijvoorbeeld verbrandingsprocessen. Daarom implementeert kernenergie voor het eerst in de geschiedenis van de industriële ontwikkeling het principe van maximale veiligheid bij de hoogst mogelijke productiviteit bij het opwekken van energie.

Jarenlange ervaring met de exploitatie van kerncentrales in alle landen leert dat deze geen noemenswaardige impact hebben op het milieu. In 2000 was de gemiddelde looptijd van de kerncentrale 20 jaar. De betrouwbaarheid, veiligheid en economische efficiëntie van kerncentrales is niet alleen gebaseerd op strikte regulering van de exploitatie van kerncentrales, maar ook op het tot een absoluut minimum beperken van de impact van kerncentrales op het milieu.

In tafel. 4 presenteert vergelijkende gegevens van kerncentrales en thermische centrales over brandstofverbruik en milieuvervuiling voor het jaar bij een vermogen van 1000 MW.

Brandstofverbruik en milieuvervuiling

Tijdens de normale werking van kerncentrales is het vrijkomen van radioactieve elementen in het milieu uiterst onbeduidend. Gemiddeld zijn ze 2-4 keer minder dan van thermische centrales met dezelfde capaciteit.

In mei 1986 was de natuurlijke achtergrond van radioactiviteit met niet meer dan 0,02% toegenomen door 400 krachtbronnen die in de wereld actief waren en meer dan 17% van de elektriciteit leverden. Vóór de ramp in Tsjernobyl in ons land had geen enkele industrie een lager niveau van industriële verwondingen dan kerncentrales. 30 jaar voor de tragedie stierven 17 mensen bij ongevallen, en zelfs dan niet om stralingsredenen. Na 1986 begon het belangrijkste milieurisico van kerncentrales te worden geassocieerd met de mogelijkheid van een ongeval. Hoewel hun kans op moderne kerncentrales klein is, is het niet uitgesloten. De grootste ongevallen van dit soort zijn het ongeval dat plaatsvond bij de vierde eenheid van de kerncentrale van Tsjernobyl.

Volgens verschillende bronnen varieerde de totale uitstoot van splijtingsproducten uit de splijtingsproducten in de reactor van 3,5% (63 kg) tot 28% (50 ton). Ter vergelijking moet worden opgemerkt dat de bom op Hiroshima slechts 740 g radioactief materiaal opleverde.

Als gevolg van het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl werd een gebied binnen een straal van meer dan 2000 km, dat meer dan 20 staten beslaat, blootgesteld aan radioactieve besmetting. Binnen de grenzen van de voormalige USSR werden 11 regio's getroffen, waar 17 miljoen mensen wonen. De totale oppervlakte van verontreinigde gebieden overschrijdt 8 miljoen hectare, of 80.000 km 2 . In Rusland hadden de regio's Brjansk, Kaluga, Tula en Orjol het meest te lijden. Er zijn plekken met vervuiling in Belgorod, Ryazan, Smolensk, Leningrad en andere regio's. Als gevolg van het ongeval stierven 31 mensen en kregen meer dan 200 mensen een dosis straling die leidde tot stralingsziekte. Direct na het ongeval zijn 115 duizend mensen geëvacueerd uit de gevaarlijkste (30 km) zone. Het aantal slachtoffers en het aantal geëvacueerde bewoners neemt toe, de besmettingszone breidt zich uit als gevolg van de verplaatsing van radioactieve stoffen door wind, branden, transport, enz. De gevolgen van het ongeval zullen het leven van meerdere generaties beïnvloeden.

Na het ongeluk in Tsjernobyl werden in veel staten, op verzoek van het publiek, de bouwprogramma's voor kerncentrales tijdelijk stopgezet of beperkt, maar kernenergie bleef zich ontwikkelen in 32 landen.

Nu de discussies over de aanvaardbaarheid of onaanvaardbaarheid van kernenergie beginnen af te nemen, is het duidelijk geworden dat de wereld niet opnieuw in duisternis kan storten of het hoofd kan bieden aan de extreem gevaarlijke effecten op de atmosfeer van koolstofdioxide en andere verbrandingsproducten van fossiele brandstoffen schadelijk voor de mens. Al in 1990 werden 10 nieuwe kerncentrales op het net aangesloten. De bouw van kerncentrales houdt niet op: eind 1999 waren er 436 kerncentrales in bedrijf in de wereld, vergeleken met 434 geregistreerd in 1998. Het totale elektrische vermogen van de krachtcentrales die in de wereld actief zijn, bedraagt ongeveer 335 GW (1 GW = 1000 MW = 109 W). De werkende kerncentrales dekken 7% van de wereldwijde energiebehoefte en hun aandeel in de wereldwijde elektriciteitsproductie is 17%. Alleen in West-Europa produceren kerncentrales gemiddeld zo'n 50% van alle elektriciteit.

Als we nu alle kerncentrales in de wereld vervangen door thermische, zou de wereldeconomie, onze hele planeet en elke persoon afzonderlijk, onherstelbare schade oplopen. Deze conclusie is gebaseerd op het feit dat de opwekking van energie in kerncentrales tegelijkertijd de jaarlijkse uitstoot van tot 2300 miljoen ton koolstofdioxide, 80 miljoen ton zwaveldioxide en 35 miljoen ton stikstofoxiden in de atmosfeer van de aarde verhindert door het verminderen van de hoeveelheid fossiele brandstof die in thermische centrales wordt verbrand. Bovendien komen bij de verbranding van organische brandstof (kolen, olie) een enorme hoeveelheid radioactieve stoffen vrij die voornamelijk radiumisotopen bevatten met een halfwaardetijd van ongeveer 1600 jaar! In dit geval zou het niet mogelijk zijn om al deze gevaarlijke stoffen uit de atmosfeer te halen en de bevolking van de aarde te beschermen tegen hun impact. Hier is slechts één specifiek voorbeeld. De sluiting van de kerncentrale Barsebæk-1 in Zweden leidde ertoe dat Zweden voor het eerst in de afgelopen 30 jaar elektriciteit uit Denemarken begon te importeren. De gevolgen voor het milieu zijn als volgt: bij kolencentrales in Denemarken werd nog eens bijna 350 duizend ton kolen uit Rusland en Polen verbrand, wat leidde tot een toename van de uitstoot van kooldioxide met 4 miljoen ton (!) per jaar. jaar en een aanzienlijke toename van de hoeveelheid zure regen die in het hele zuidelijke deel van Zweden valt.

De bouw van kerncentrales wordt uitgevoerd op een afstand van 30-35 km van grote steden. De site moet goed geventileerd zijn, niet overstroomd tijdens de overstroming. Rondom de kerncentrale is een plaats voorzien voor een sanitaire beschermingszone waar de bevolking niet mag wonen.

In de Russische Federatie zijn momenteel 29 energiecentrales in bedrijf in negen kerncentrales met een totaal geïnstalleerd elektrisch vermogen van 21,24 GW. In 1995-2000 kerncentrales in Rusland genereerden meer dan 13% van de totale elektriciteitsproductie in het land, nu - 14,4%. Wat de totale geïnstalleerde capaciteit van kerncentrales betreft, staat Rusland op de vijfde plaats na de VS, Frankrijk, Japan en Duitsland. Momenteel levert meer dan 100 miljard kWh, opgewekt door de kerncentrales van het land, een belangrijke en noodzakelijke bijdrage aan de energievoorziening van het Europese deel - 22% van alle opgewekte elektriciteit. Elektriciteit geproduceerd in kerncentrales is meer dan 30% goedkoper dan in thermische centrales die fossiele brandstoffen gebruiken.

De veiligheid van de exploitatie van kerncentrales is een van de belangrijkste taken van de Russische kernenergie-industrie. Alle plannen voor de bouw, wederopbouw en modernisering van kerncentrales in Rusland worden alleen uitgevoerd met inachtneming van moderne eisen en normen. Een onderzoek naar de staat van de belangrijkste uitrusting van Russische kerncentrales heeft aangetoond dat het heel goed mogelijk is om de levensduur ervan met nog eens 5-10 jaar te verlengen. Bovendien dankzij de uitvoering van een passende reeks werken voor elk aggregaat, met behoud van een hoog veiligheidsniveau.

Om de verdere ontwikkeling van kernenergie in Rusland in 1998 te verzekeren, werd het "Programma voor de ontwikkeling van kernenergie in de Russische Federatie voor 1998-2000" aangenomen. en voor de periode tot 2010”. Zij merkt op dat Russische kerncentrales in 1999 16% meer energie produceerden dan in 1998. Om deze hoeveelheid energie bij TPP's te produceren, zou 36 miljard m 3 gas nodig zijn ter waarde van $ 2,5 miljard aan exportprijzen. Een stijging van 90% van het energieverbruik in het land werd verzekerd door de opwekking in kerncentrales.

Bij het beoordelen van de vooruitzichten voor de ontwikkeling van de wereldwijde kernenergie, suggereren de meeste gezaghebbende internationale organisaties die betrokken zijn bij de studie van wereldwijde brandstof- en energieproblemen dat na 2010-2020. in de wereld zal de behoefte aan grootschalige bouw van kerncentrales weer toenemen. Volgens de realistische versie wordt voorspeld dat in het midden van de eenentwintigste eeuw. ongeveer 50 landen zullen kernenergie hebben. Tegelijkertijd zal het totale geïnstalleerde elektrische vermogen van kerncentrales in de wereld tegen 2020 bijna verdubbelen tot 570 GW en tegen 2050 tot 1100 GW.

4. Enkele manieren om de problemen van moderne energie op te lossen

Ongetwijfeld zal thermische energie in de nabije toekomst dominant blijven in de energiebalans van de wereld en individuele landen. De kans op een toename van het aandeel kolen en andere soorten minder schone brandstof in de energieproductie is groot. In dit verband zullen we enkele manieren en methoden voor hun gebruik overwegen, die de negatieve impact op het milieu aanzienlijk kunnen verminderen. Deze methoden zijn voornamelijk gebaseerd op de verbetering vanieën en het opvangen van gevaarlijk afval. Onder hen zijn de volgende:

1. Gebruik en verbetering van reinigingsapparatuur. Momenteel vangen veel thermische centrales voornamelijk vaste emissies op met behulp van verschillende soorten filters. Zwaveldioxide, de meest agressieve vervuiler, wordt bij veel TPP's niet of in beperkte hoeveelheden opgevangen. Tegelijkertijd zijn er thermische energiecentrales (VS, Japan), die deze verontreinigende stof bijna volledig zuiveren, evenals van stikstofoxiden en andere schadelijke verontreinigende stoffen. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van speciale ontzwavelingsinstallaties (om zwaveldioxide en trioxide af te vangen) en denitrificatie (om stikstofoxiden af te vangen). De meest voorkomende oxiden van zwavel en stikstof worden uitgevoerd door rookgassen door een ammoniakoplossing te leiden. De eindproducten van een dergelijk proces zijn ammoniumnitraat, gebruikt als minerale meststof, of natriumsulfietoplossing (grondstof voor de chemische industrie). Dergelijke installaties vangen tot 96% van de zwaveloxiden en meer dan 80% van de stikstofoxiden op. Er zijn andere methoden om deze gassen te zuiveren.

2. Vermindering van het binnendringen van zwavelverbindingen in de atmosfeer door voorafgaande ontzwaveling (ontzwaveling) van steenkool en andere brandstoffen (olie, gas, olieschalie) met chemische of fysische methoden. Deze methoden maken het mogelijk om 50 tot 70% zwavel uit de brandstof te halen voordat deze wordt verbrand.

3. Grote en reële kansen om de stroom van vervuiling naar het milieu te verminderen of te stabiliseren zijn verbonden aan energiebesparing. Dergelijke mogelijkheden zijn vooral groot vanwege de vermindering van de energie-intensiteit van de verkregen producten. In de Verenigde Staten werd bijvoorbeeld gemiddeld 2 keer minder energie uitgegeven per eenheid output dan in de voormalige USSR. In Japan was dit verbruik drie keer lager. Energiebesparingen zijn niet minder reëel door het metaalverbruik van producten te verminderen, de kwaliteit ervan te verbeteren en de levensduur van producten te verlengen. Het is veelbelovend om energie te besparen door over te schakelen op wetenschapsintensieve technologieën die verband houden met het gebruik van computers en andere apparaten met een lage stroomsterkte.

4. Niet minder belangrijk zijn de mogelijkheden om in het dagelijks leven en op het werk energie te besparen door de isolerende eigenschappen van gebouwen te verbeteren. Echte energiebesparingen komen voort uit het vervangen van gloeilampen met een rendement van ongeveer 5% door fluorescentielampen, waarvan het rendement meerdere malen hoger is. Het is extreem verspillend om elektrische energie te gebruiken om warmte te produceren. Het is belangrijk om in gedachten te houden dat de productie van elektrische energie bij thermische centrales gepaard gaat met een verlies van ongeveer 60-65% thermische energie, en bij kerncentrales - minstens 70% van de energie. Energie gaat ook verloren wanneer het over een afstand over draden wordt verzonden. Daarom is directe verbranding van brandstof om warmte te produceren, vooral gas, veel efficiënter dan het omzetten in elektriciteit en vervolgens weer in warmte.

5. Het rendement van de brandstof wordt ook merkbaar verhoogd wanneer deze wordt gebruikt in plaats van een thermische centrale bij een thermische centrale. In het laatste geval zijn de doelen voor het verkrijgen van energie dichter bij de plaatsen van verbruik, en daardoor worden de verliezen die gepaard gaan met transmissie over een afstand verminderd. In WKK-installaties wordt naast elektriciteit ook warmte gebruikt, die wordt opgevangen door koelmiddelen. Hierdoor wordt de kans op thermische verontreiniging van het aquatisch milieu aanzienlijk verkleind. Het is het meest economisch om energie in kleine WKK-installaties (iogenering) direct in gebouwen te winnen. In dit geval wordt het verlies aan warmte en elektriciteit tot een minimum beperkt. Dergelijke methoden worden in afzonderlijke landen steeds vaker gebruikt.

Conclusie

Dus probeerde ik alle aspecten van zo'n actueel onderwerp als "Milieuproblemen in verband met de ontwikkeling van energie" te behandelen. Ik wist al iets van het gepresenteerde materiaal, maar ik kwam iets voor de eerste keer tegen.

Tot slot zou ik willen toevoegen dat milieuproblemen tot de mondiale problemen van de wereld behoren. De politieke, economische, ideologische, militaire dictaturen werden vervangen door een wredere en meedogenlozere dictatuur - de dictatuur van de beperkte hulpbronnen van de biosfeer. Grenzen in een veranderde wereld van vandaag worden niet bepaald door politici, niet door grenspatrouilles en niet door de douane, maar door regionale milieupatronen.

Metlijst met gebruikte literatuur

1. Akimova TA Ecologie. - M.: "UNITI", 2000

2. Dyakov A.F. De belangrijkste richtingen van de ontwikkeling van energie in Rusland. - M.: "Phoenix", 2001

3. Kiselev G.V. Het probleem van de ontwikkeling van kernenergie. - M.: "Kennis", 1999.

4. Hwang TA Industriële ecologie. - M.: "Phoenix", 2003

Vergelijkbare documenten

De structuur van het brandstof- en energiecomplex: olie-, kolen-, gasindustrie, elektriciteitsindustrie. Energie-impact op het milieu. De belangrijkste factoren van vervuiling. Bronnen van natuurlijke brandstof. Gebruik van alternatieve energie.

presentatie, toegevoegd 26-10-2013

Methoden voor het opwekken van elektriciteit en aanverwante milieuproblemen. Oplossen van milieuproblemen voor thermische en kerncentrales. Alternatieve energiebronnen: zonne-, wind-, getijden-, geothermische en biomassa-energie.

presentatie, toegevoegd 31-03-2015

Impact van kerncentrales op het milieu. Het probleem van thermische vervuiling van waterlichamen. Jaarlijkse ecologische modulaties van zoöplanktocoenoses in de koelvijver van de Novo-Voronezh NPP. de noodzaak van geïntegreerde monitoring van aquatische ecosystemen.

samenvatting, toegevoegd 28-05-2015

Olie en gas zijn sedimentaire mineralen. Olie- en gasverwerkende industrie van de Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug. Milieuproblemen in verband met olie- en gaswinning in de wijk. Manieren om milieuproblemen op te lossen in Khanty-Mansi Autonomous Okrug.

samenvatting, toegevoegd 17-10-2007

De essentie van lokale, regionale en mondiale milieuproblemen van onze tijd. Industrie als een factor van milieu-impact, de impact ervan op verschillende milieucomponenten. Manieren om problemen op te lossen en het natuurbeheer te verbeteren.

samenvatting, toegevoegd 17-12-2009

Analyse van milieuproblemen in verband met de impact van het brandstof- en energiecomplex en thermische centrales op het milieu. De aard van de technogene impact. Verspreidingsniveaus van schadelijke emissies. Eisen aan milieuvriendelijke thermische centrales.

samenvatting, toegevoegd 20-11-2010

Menselijke impact op het milieu. Grondbeginselen van milieuproblemen. Broeikaseffect (opwarming van de aarde): geschiedenis, tekenen, mogelijke gevolgen voor het milieu en manieren om het probleem op te lossen. Zure neerslag. Vernietiging van de ozonlaag.

scriptie, toegevoegd 15-02-2009

De belangrijkste milieuproblemen van onze tijd. Invloed van economische activiteiten van mensen op de natuurlijke omgeving. Manieren om milieuproblemen binnen de regio's van staten op te lossen. Vernietiging van de ozonlaag, broeikaseffect, milieuvervuiling.

samenvatting, toegevoegd 26-08-2014

Manieren om de milieuproblemen van de stad op te lossen: milieuproblemen en vervuiling van de lucht, bodem, straling, water van het grondgebied. Milieuproblemen oplossen: hygiënische normen naleven, emissies verminderen, recycling.

samenvatting, toegevoegd 30-10-2012

Toenemende regionale milieucrises met de ontwikkeling van de menselijke samenleving. Kenmerkend voor onze tijd zijn de intensivering en globalisering van de invloed van de mens op zijn natuurlijke omgeving. Vervuiling van de lithosfeer, hydrosfeer en atmosfeer.

De impact van thermische centrales op het milieu hangt grotendeels af van het type brandstof dat wordt verbrand (vast en vloeibaar).

De complexe impact van thermische energiecentrales op de biosfeer als geheel wordt geïllustreerd in de tabel. een.

Samen met gasvormige emissies produceert thermische energietechniek enorme hoeveelheden vast afval. Deze omvatten as en slakken.

Luchtemissies van een elektriciteitscentrale van 1.000 MW/jaar (ton)

Stuur uw goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier

Studenten, afstudeerders, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

geplaatst op http://www.allbest.ru/

Ministerie van Wetenschap van de Russische Federatie

Samara State Aerospace University vernoemd naar academicus S.P. Koningin

Afdeling Ecologie

Milieuproblemen van verbrandingsmotoren en manieren om ze op te lossen

Student R.A. Ignatenko, gr. 233

Docent V.N. Vyakin

Samara 2004

Invoering

Brandstofbehandelingsapparatuur

De verbrandingsmotor temmen

Dat vreemde woord "hybride"

dimethylether

Conclusie

Invoering

koolwaterstof diesel motorvoertuigbrandstof

Een van de urgente milieuproblemen is tegenwoordig het probleem van het gemotoriseerd vervoer, aangezien verbrandingsmotoren die op geraffineerde producten draaien de grootste antropogene impact op het milieu hebben. Elk jaar wordt 250 miljoen ton fijne aerosolen uitgestoten in de atmosfeer van de aarde. Nu bevat de biosfeer ongeveer 3 miljoen chemische verbindingen die nog nooit eerder in de natuur zijn gevonden.

Het probleem van de milieuveiligheid bij de werking van verbrandingsmotoren vereist de ontwikkeling van milieuvriendelijke motorbrandstoffen.

Milieuproblemen bij het gebruik van koolwaterstofbrandstoffen

Uitlaatgassen van verbrandingsmotoren zijn een bron van organische toxische stoffen zoals fenantreen, antraceen, fluorantheen, pyreen, chryseen, dibenzpyrileen, enz., die een sterke kankerverwekkende werking hebben en de huid en slijmvliezen van de luchtwegen irriteren.

Een analyse van de mechanismen van chemische reacties die plaatsvinden in de motor tijdens de verbranding van brandstof, toonde aan dat de belangrijkste reden voor de vorming van organische toxische stoffen onvolledige verbranding van brandstof is:

tijdens het brandstofverbrandingsproces zijn de metalen waaruit de legering van de motor bestaat katalysatoren voor veel chemische processen die leiden tot de vorming van condenserende aromatische verbindingen en hun derivaten;

de vorming van roet tijdens onvolledige verbranding van brandstof draagt bij aan de aromatisering van koolwaterstoffen;

de chemische samenstelling van benzine bepaalt in belangrijke mate de concentratie van gevormde gecondenseerde verbindingen.

Het grootste gevaar is katalytisch reformerende benzine, vanwege de hoge onverzadiging van de samenstellende koolwaterstoffen en het hoge gehalte aan aromatische koolwaterstoffen.

Katalytisch krakende benzine is minder gevaarlijk, hoewel het een lagere calorische waarde heeft.

De uitstoot van organische toxische stoffen die tijdens de verbranding van koolwaterstofbrandstoffen worden gevormd, kan op verschillende manieren worden verminderd:

verhoog de toevoer van zuurstof naar de verbrandingskamer van de brandstof, waardoor het percentage verbranding van organische stoffen zal toenemen;

om de katalytische activiteit van nikkel en ijzer, die deel uitmaken van de legeringsstructuur van de verbrandingskamer, te onderdrukken door een kleine hoeveelheid metallisch lood toe te voegen, dat een katalytisch gif is voor deze metalen;

gebruik brandstof, die wordt gedomineerd door verzadigde koolwaterstoffen, aardgas, petroleumether, synthetische benzine.

Moderne methoden om de kwaliteit van dieselbrandstoffen te verbeteren

Het verkrijgen van dieselbrandstoffen die voldoen aan de moderne eisen is mogelijk door de kwaliteit van de olieraffinage te verbeteren en een pakket aan additieven voor verschillende doeleinden in te voeren.

De belangrijkste voordelen van dieselmotoren in vergelijking met andere verbrandingsmotoren zijn efficiëntie en relatief goedkope brandstof, dus het gebruik ervan wordt voortdurend uitgebreid. De dieselisering van auto's en vrachtwagens, die over de hele wereld groeit, ook in Rusland, vereist een dringende oplossing voor de problemen van verbetering van de kwaliteit van brandstoffen, aangezien de uitlaatgassen van verbrandingsmotoren de belangrijkste bron van luchtvervuiling zijn geworden.

De regeringen van geïndustrialiseerde landen en een aantal internationale organisaties hebben fundamentele studies uitgevoerd om de invloed van de belangrijkste kwaliteitsfactoren van dieselbrandstoffen (DF) op de prestaties van motoren en milieuvervuiling door verbrandingsproducten te bepalen. Deze werken culmineerden in de goedkeuring van nieuwe normen voor dieselbrandstof. Met name het World Fuel Charter en de Europese norm EN 590, die, in tegenstelling tot de huidige Russische GOST 305-82, het gehalte aan zwavel, aromatische en polyaromatische koolwaterstoffen in de brandstof ernstig beperken, introduceren een nieuwe indicator "brandstofsmering" en stellen een aanzienlijk hoger cetaangetal.

Auto's zijn de belangrijkste oorzaak van smog in grote steden. Het aandeel uitlaatgassen bedraagt 4/5 van de totale hoeveelheid schadelijke emissies in de atmosfeer.

GOST 305-82 voldoet niet meer aan de moderne vereisten voor de hierboven genoemde indicatoren, wat al van invloed is op de toestand van het luchtbassin en de gezondheid van de Russen. Er is behoefte aan een nieuwe, verplichte Russische norm, misschien zelfs strenger dan de Europese. Deze ontwikkeling lijkt onvermijdelijk. Hoewel de productie van nieuwe brandstof aanzienlijke inspanningen van raffinaderijen vereist, zal dit grotendeels de problemen van milieuveiligheid en hoogwaardige werking van dieselmotoren oplossen.

Als tegenwoordig het grootste deel van de huishoudelijke dieselbrandstof in feite een product is van atmosferische destillatie van olie die met waterstof is behandeld tot een zwavelgehalte van 0,2%, dan is het verkrijgen van moderne milieuvriendelijke dieselbrandstof een technologisch moeilijkere taak en het bereiken van indicatoren als het cetaangetal , smering, vloeipunt vandaag is het onmogelijk zonder de introductie van geschikte additieven.

Een van de belangrijkste indicatoren voor de kwaliteit van dieselbrandstof is het cetaangetal (CN), dat dient als een criterium voor de zelfontbranding van brandstof, de duurzaamheid en efficiëntie van de motor bepaalt, de volledigheid van de brandstofverbranding en, in veel gevallen de rook en de samenstelling van uitlaatgassen.

De strijd om de uitstoot van voertuigen van de gevaarlijkste verontreinigende stof - zwaveldioxide - te verminderen, heeft geleid tot het op de markt verschijnen van diep met waterstof behandelde laagzwavelige dieselbrandstof. In de praktijk bleek echter dat het gebruik ervan snel dieselbrandstofapparatuur (brandstofpompen, injectoren) uitschakelt. bij een afname van het zwavelgehalte onder 0,1% als gevolg van waterstofbehandeling, nemen de smerende eigenschappen van de brandstof, vanwege de daarin aanwezige natuurlijke hetero-atomaire organische verbindingen, sterk af. In de praktijk wordt het smerend vermogen van dieselbrandstof bepaald door de diameter van het slijtagelitteken op een speciale kogelwrijvingsmachine of als resultaat van banktesten op grote eenheden of direct op motoren. Trouwens, het verslechtert merkbaar wanneer sommige cetaanverhogende en depressieve additieven in dieselbrandstof worden geïntroduceerd vanwege de eigenaardigheden van hun chemische structuur.

Het verbeteren van de milieuprestaties van dieselbrandstof is ook mogelijk met behulp van antirookadditieven, die de hoeveelheid van een van de meest giftige componenten van de uitlaatgassen van dieselmotoren verminderen - roet met daarop geadsorbeerde kankerverwekkende polyaromatische verbindingen. De effectiviteit van anti-rookadditieven hangt af van het type motor en de manier van werken. Het binnenlandse assortiment anti-rookadditieven wordt voornamelijk vertegenwoordigd door in brandstof oplosbare bariumverbindingen: IHP-702, IHP-706, EFAP-B, ECO-1. Ze worden gebruikt in een concentratie van 0,05-0,2%, eventueel in combinatie met cetaanversterkende additieven (CPP) of andere additieven. In het buitenland weigeren ze recentelijk om bariumhoudende toevoegingen te gebruiken vanwege een bepaalde toxiciteit van het uitgevoerde bariumoxide.

De applicatie is gevonden door de zgn. verbrandingsmodificatoren (katalysatoren), dit zijn in brandstof oplosbare complexen van overgangsmetalen (voornamelijk ijzer), die niet alleen het gehalte aan roet, giftige koolstof en stikstofoxiden in uitlaatgassen verminderen, maar ook het brandstofverbruik. In Rusland zijn additieven voor dieselbrandstoffen FK-4, Angarad-2401 en "0010" op basis van complexe ijzerverbindingen goedgekeurd voor gebruik.

Een analyse van de belangrijkste trends in de ontwikkeling van olieraffinage toont aan dat een van de meest effectieve manieren om moderne milieuvriendelijke dieselbrandstoffen te verkrijgen, samen met diepe hydrobehandeling, het gebruik van verschillende onderling compatibele additieven van de nieuwste generatie is, in de regel, als onderdeel van een pakket.

Brandstofbehandelingsapparatuur

Bij tankstations kunt u regelmatig de "uitlaat" controleren en afstellen.

Al vele jaren werken Russische wetenschappers aan het probleem van het verbeteren van de milieuvriendelijkheid van verbrandingsmotoren die aardolieproducten (benzine, dieselbrandstof, stookolie, kerosine) als brandstof gebruiken. Tijdens talrijke onderzoeken merkten wetenschappers dat de brandstof van eigenschappen verandert onder invloed van een elektrisch veld. De testresultaten van de "gemodificeerde" brandstof toonden aan dat het in staat is om het gehalte aan schadelijke stoffen in uitlaatgassen aanzienlijk te verminderen - en niet alleen. Verdere tests toonden aan dat de experimentele brandstof verschillende andere positieve eigenschappen heeft: het vermindert het brandstofverbruik, verhoogt het motorvermogen, vermindert het motorgeluid en maakt het gemakkelijker om te starten bij koud weer, reinigt de verbrandingskamers en verlengt de levensduur van de aandrijfeenheid.

Nadat de technologie gepatenteerd was, heeft het Russische bedrijf A.M.B. Sphere” heeft industriële monsters ontwikkeld van een nieuw brandstofverwerkingsapparaat, die met succes onafhankelijke bank- en operationele tests hebben doorstaan in toonaangevende onderzoeksinstituten in Rusland en de buurlanden. Daarna werden de apparaten, die de merknaam "Sphere 2000" kregen, in reële omstandigheden getest op auto's tijdens het rijden in verschillende cycli (stedelijk, voorstedelijk en gemengd). De tests hadden betrekking op nieuwe en gebruikte vrachtwagens en auto's die werden geproduceerd door de grootste binnen- en buitenlandse autofabrikanten: MAZ, VAZ, GAZ, KamAZ, Ikarus, Mercerdes-Benz, Nissan, enz.

Natuurlijk verwachtte niemand fenomenale resultaten, maar de bewezen kwaliteiten stellen ons in staat om te spreken over de echte efficiëntie van het Sfera 2000-brandstofbehandelingsapparaat:

vermindering van het brandstofverbruik voor benzinemotoren met 2-7%, voor dieselmotoren - met 5-15%;

motorvermogenstoename tot 5%;

vermindering van de uitlaatgastoxiciteit bij benzinemotoren CO met 20-60%, CH met 40-50%, bij dieselmotoren CO tot 48%, CH tot 50% en NOx tot 17%.

De verbrandingsmotor temmen

Een auto "groen" maken is echter niet zo eenvoudig. Neem bijvoorbeeld de verbrandingsmotor - de belangrijkste bron van milieuproblemen in de auto. Het lijkt erop dat het, ondanks alle pogingen, niet mogelijk zal zijn om in de nabije toekomst een gelijkwaardige vervanger voor hem te vinden. En dit betekent dat om een 'vriendelijke' auto te maken, je allereerst een 'vriendelijke' verbrandingsmotor moet maken. Afgaande op wat er in Frankfurt te zien was, werken 's werelds toonaangevende autofabrikanten - en niet zonder succes - in deze richting. Met moderne technologie kunt u automotoren krachtiger, zuiniger en milieuvriendelijker maken. Dit geldt voor zowel benzine- als dieselmotoren. Een voorbeeld hiervan is de HDi-familie van dieselmotoren, ontwikkeld door Peugeot-Citroen en Mitsubishi's GDI-serie benzinemotoren, die het brandstofverbruik aanzienlijk verminderen en de milieuparameters van de auto verbeteren.

Sommige fabrikanten zijn zelfs nog verder gegaan door vloeibare brandstoffen te vervangen door vloeibaar of gecomprimeerd gas. BMW, bijvoorbeeld, en een aantal andere bedrijven produceren dergelijke auto's al in massaproductie. Maar ten eerste is gas ook een onvervangbare hulpbron en ten tweede is het ook onmogelijk om milieuvervuiling volledig te vermijden, hoewel een gasmotor natuurlijk "schoner" is dan een benzine- of dieselmotor. Zoals je kunt zien, zijn de eerste stappen om het "roofdier" in te dammen al gezet. Hoe je de wolf ook voedt, hij kijkt nog steeds het bos in en het is voor iedereen duidelijk dat het praktisch onmogelijk is om het gebruik van natuurlijke brandstof in verbrandingsmotoren volledig te verlaten of de uitlaatgassen ervan absoluut onschadelijk te maken. En als dat zo is, dan moeten we toegeven dat het creëren van een "vriendelijke" verbrandingsmotor geenszins een oplossing is voor het probleem als geheel, maar slechts een min of meer significante vertraging.

Tegenwoordig is het in de mode om over alternatieve motoren te praten en te schrijven. Een van hen wordt traditioneel als elektrisch beschouwd. Maar zelfs hier is alles lang niet zo duidelijk als het op het eerste gezicht lijkt. Inderdaad, de elektromotor zelf vervuilt de atmosfeer niet, en bovendien maakt het gebruik ervan het mogelijk om veel puur technische problemen in verband met de werking van voertuigen te vermijden. Maar zo'n motor kan milieuproblemen helaas niet radicaal oplossen. Het volstaat om eraan te herinneren dat de opwekking van elektriciteit vandaag een nogal "vuile" aangelegenheid is. De productie van batterijen wordt ook geassocieerd met het gebruik van onvervangbare hulpbronnen en vervuiling - en hoeveel! -- Omgeving. Als we daarbij het ongemak toevoegen dat gepaard gaat met de beperkte capaciteit van de huidige bestaande batterijen, de problemen om ze op te laden, evenals het recyclen van batterijen die hun tijd hebben gediend, wordt het duidelijk dat de elektromotor in feite geen alternatief is, maar een ander palliatief. Natuurlijk zullen in de nabije toekomst steeds vaker auto's met elektromotoren verschijnen, maar ze zullen hoogstwaarschijnlijk slechts een bepaalde en vrij smalle niche innemen. Met name elektrische voertuigen zijn heel geschikt voor de rol van stadsvervoer. Zo presenteerden de Japanse autofabrikanten in Frankfurt de stedelijke elektrische conceptcar Carro aan het publiek. De belangrijkste consumenten zouden gehandicapten en ouderen moeten zijn, die geen conventionele auto kunnen gebruiken. Het vermogen van de Kappo-elektromotor is slechts 0,6 kW, waardoor de machine geen hoge snelheden kan bereiken, wat extra veiligheidsmaatregelen biedt.

Dat vreemde woord "hybride"

De zogenaamde "hybride" of "gemengde" energiecentrales zijn veel meer bedoeld om de auto "native and close" te maken. Dit idee is niet nieuw. Aan het begin van de eeuw werkte de jonge Ferdinand Porsche bij Lohner met succes aan een dergelijke machine. Het principe van "hybride" is dat de machine zelf wordt aangedreven door een elektromotor en dat de energie ervoor wordt opgewekt door een generator die wordt aangedreven door een verbrandingsmotor. De tweede optie is ook mogelijk - beide motoren werken om de auto in beweging te zetten. Het lijkt erop, wat heb je eraan: de tekortkomingen van de elektromotor vermenigvuldigen zich met de nadelen van de verbrandingsmotor. Haast u echter niet tot conclusies. Hier, zoals in de wiskunde, geeft het vermenigvuldigen van "min" met "min" een plus. Het feit is dat de verbrandingsmotor die de elektrische generator aandrijft altijd in dezelfde modus werkt, en, zoals u weet, zijn het veranderingen in de bedrijfsmodus van de motor die leiden tot een toename van het brandstofverbruik en de uitstoot van schadelijke stoffen in de atmosfeer. Bovendien kan ICE, zoals we al zagen, behoorlijk zuinig en milieuvriendelijk zijn. Dus "hybriden" zijn ook een stap vooruit. Een aantal noviteiten uit Frankfurt werden uitgerust met precies zulke energiecentrales. Het volstaat om de hybride conceptcar Mitsubishi SUW Advance te noemen, die slechts 3,6 liter brandstof per 100 kilometer verbruikt. (Stel je voor hoeveel emissies worden verminderd!) De aandacht van bezoekers en de nieuwe Honda Insight trok, en speciaal voorbereid voor Europa, 's werelds eerste seriële "hybride" Toyota Prius, die trouwens al erkenning heeft gekregen in zijn thuisland.

Wat betreft de Honda Insight, deze auto ging eind vorig jaar in de verkoop. De auto is uitgerust met een driecilindermotor van één liter die slechts 3,4 liter brandstof per 100 km verbruikt. Volgens een vertegenwoordiger van het bedrijf is dit het laagste brandstofverbruik van in massa geproduceerde in massa geproduceerde motoren. Tegelijkertijd is de uitstoot van kooldioxide in de atmosfeer 80 g per kilometer, wat ook een record is. En de snelheid van de Insight is behoorlijk behoorlijk - tot 180 km / u.

Maar het meest verleidelijk zou zijn om tegelijkertijd het verbruik van fossiele brandstoffen te elimineren en de schadelijke uitstoot volledig te elimineren. Om dit te doen, hoeft u alleen maar een zuurstof-waterstofmengsel in de verbrandingsmotor te gebruiken. Dan werkt de motor behoorlijk efficiënt en komt er onschadelijke waterdamp in de atmosfeer. Een voldoende hoeveelheid van de benodigde gassen kan worden verkregen door elektrolyse, waarbij water in zijn componenten wordt afgebroken. Maar de energie voor elektrolyse moet idealiter worden geleverd door zonnepanelen. Overigens waren er op de exposities van Daimler-Benz en BMW in Frankfurt meerdere stands aan dit probleem gewijd. Deze bedrijven hebben al "zuurstof-waterstof"-auto's gemaakt, die met succes worden getest.

Welnu, de laatste "piep" in de strijd om een "schone" auto zijn natuurlijk brandstofcellen, of, zoals ze in het Engels ook wel worden genoemd, brandstofcellen. Volgens experts is dit een fantastisch veelbelovende energiebron: een soort kleine chemische elektriciteitscentrale, waar elektriciteit wordt geproduceerd door de ontleding van methanol in zuurstof en waterstof. Het proces is zeer complex, vereist het gebruik van de modernste technologieën en materialen, en daarom vrij duur. Maar het spel is, zoals ze zeggen, de kaars waard, omdat door het gebruik van brandstofcellen de uitstoot van kooldioxide in de atmosfeer wordt gehalveerd en bij dit soort reacties helemaal geen stikstofoxiden worden uitgestoten.

Het probleem van voertuigemissies in stedelijke omgevingen en aspecten van het oplossen van dit probleem

De toestand van de ecologie is een van de belangrijkste problemen van onze tijd. Als gevolg van zijn levensactiviteit schendt de mensheid voortdurend het ecologische evenwicht, dit gebeurt tijdens de winning van mineralen, bij de productie van materiële en energiebronnen. De situatie wordt verergerd door het feit dat een aanzienlijk deel van de verontreinigende stoffen en CO in de atmosfeer wordt uitgestoten tijdens de werking van verbrandingsmotoren die op alle gebieden van ons leven worden gebruikt.

In de EEG-landen is gemotoriseerd vervoer verantwoordelijk voor tot 70% van de uitstoot van koolmonoxide, tot 50% van de stikstofoxiden, tot 45% van de koolwaterstoffen en tot 90% van het lood, en dit met strenge milieu-eisen voor vervoer en gebruikte brandstoffen (Euro 1-4) .

In Rusland is gemotoriseerd vervoer verantwoordelijk voor meer dan de helft van alle schadelijke emissies naar het milieu, dat in grote steden de belangrijkste bron van luchtvervuiling is. De uitlaatgassen van motoren bevatten ongeveer 280 componenten. Bij een rit van 15.000 km per jaar verbruikt elke auto gemiddeld 2 ton brandstof en ongeveer 20-30 ton lucht, inclusief 4,5 ton zuurstof. Tegelijkertijd stoot de auto uit in de atmosfeer (kg / t): koolmonoxide - 700, stikstofdioxide - 40, onverbrande koolwaterstoffen - 230 en vaste stoffen - 2-5. Bovendien worden door het gebruik van gelode benzine veel loodverbindingen uitgestoten die zeer schadelijk zijn voor de gezondheid; in de EEG-landen worden andere antiklopmiddelen toegevoegd aan benzines met een hoog octaangetal om dit probleem op te lossen.

De situatie in ons land wordt verergerd door het feit dat het leeuwendeel van het transport dat door bedrijven wordt uitgevoerd, een extreme fysieke slijtage vertoont. Voor een aantal objectieve factoren is er geen morele vernieuwing van het materieel. Dit is in de eerste plaats te wijten aan de economische situatie van ondernemingen, het feit dat de binnenlandse autoveerboot verouderde modellen produceert die niet uitblinken in efficiëntie, milieu- en sanitaire veiligheid, en dat buitenlandse merken vanwege de prijs niet beschikbaar zijn.

Een elektrische auto is geen luxe, maar een middel om te overleven

Een elektrische auto is een voertuig waarvan de aandrijfwielen worden aangedreven door een elektromotor die wordt aangedreven door batterijen. Het verscheen voor het eerst in Engeland en Frankrijk in de vroege jaren 80 van de negentiende eeuw, dat wil zeggen vóór auto's met verbrandingsmotoren. De tractiemotor in dergelijke machines werd aangedreven door loodzuuraccu's met een energiecapaciteit van slechts 20 wattuur per kilogram. Om een motor met een vermogen van 20 kilowatt een uur lang aan te drijven, was in het algemeen een loodaccu van 1 ton nodig. Daarom begon met de uitvinding van de verbrandingsmotor de productie van auto's snel in een stroomversnelling te komen en werden elektrische voertuigen vergeten totdat er ernstige milieuproblemen ontstonden. Ten eerste de ontwikkeling van het broeikaseffect met daaropvolgende onomkeerbare klimaatverandering en ten tweede de afname van de immuniteit van veel mensen als gevolg van de schending van de fundamenten van genetische erfelijkheid.

Deze problemen werden veroorzaakt door giftige stoffen, die in voldoende grote hoeveelheden aanwezig zijn in de uitlaatgassen van een verbrandingsmotor. De oplossing voor de problemen ligt in het verminderen van de toxiciteit van uitlaatgassen, met name koolmonoxide en kooldioxide, ondanks het feit dat het volume van de autoproductie toeneemt.

Wetenschappers hebben na een reeks onderzoeken verschillende richtingen geschetst om deze problemen op te lossen, waaronder de productie van elektrische voertuigen. Het is in feite de eerste technologie die officieel de nul-emissiestatus bereikt en is al op de markt.

Concern General Motors was een van de eersten die in massa geproduceerde in massa geproduceerde elektrische voertuigen begon te verkopen. De aanzet hiervoor was de Californische wetgeving, volgens welke autofabrikanten die aanwezig willen zijn op de Californische markt 2% van de auto's emissievrij moeten leveren.

In ons land houdt de Volga Automobile Plant zich voornamelijk bezig met de ontwikkeling van elektrische voertuigen, afgezien van ontwerpbureaus. In zijn arsenaal bevinden zich VAZ-2109E, VAZ-2131E, Elf, Rapan en de Golf-familie van elektrische voertuigen. Het moet gezegd dat de bedrijfskosten in een elektrische auto aanzienlijk lager zijn dan in een standaard auto, wat de kosten voor het onderhoud van koeling, stroom en uitlaatsystemen vereist. De levensduur van de elektromotor is ongeveer tienduizend uur.

Zo wordt het aantal handelingen voor het onderhoud van de elektromotor tot een minimum beperkt. Zo heeft een gelijkstroommotor alleen periodieke borstelwisselingen nodig, terwijl een modernere draaistroommotor en een wisselstroomsynchrone motor vrijwel geen onderhoud vergen.

Als we het hebben over elektrische voertuigen van VAZ-productie, dan worden twee gelijkstroommotoren gebruikt als krachtbron: een vermogen van 25 kW met een koppel van 110 N * m en een vermogen van 40 kW met een koppel van 190 N * m. Motoren van het eerste type worden in de regel geïnstalleerd op lichte elektrische voertuigen, zoals Golf, Oka Electro, Elf, en krachtigere op auto's van de families VAZ-2108, VAZ-2109 en Niva.

Waarom, ondanks de stilte, het bedieningsgemak en de nuluitstoot, is de elektrische auto geen massatransportmiddel geworden? Het grootste probleem is de imperfectie van batterijen: lage kilometerstand na één keer opladen, lange oplaadcycli en een hoge prijs. Momenteel vertrouwen ze op nikkel-metaalhydride- en lithium-ionbatterijen. Rusland is al begonnen met de productie van proefbatches van nikkel-metaalhydridebatterijen, maar tot nu toe is er alleen experimenteel werk aan de gang met lithium-ionbatterijen.

Ondanks deze tekortkomingen geloven Europeanen in elektrische voertuigen als een manier om zwaar vervuilde straten schoon te maken. Of de elektrische auto een echt alternatief voor de auto gaat worden, is een andere vraag. Maar het gebruik ervan in megasteden, resorts, parken, dat wil zeggen in gebieden met verhoogde milieu-eisen, is volledig gerechtvaardigd.

dimethylether

Een van de meest acute milieuproblemen van grote steden is de progressieve vervuiling van hun luchtbassin door schadelijke emissies van interne verbrandingsmotoren (in Moskou in 1986 - 870 duizend ton, in 1995 - 1,7 miljoen ton). Bekende methoden voor het verminderen van de toxiciteit van motoren, zoals het gebruik van katalytische behandeling van uitlaatgassen, het gebruik van alternatieve brandstoffen zoals methanol, ethanol, aardgas leiden niet tot een radicale oplossing voor dit probleem.

Een van de oplossingen zou de aanpassing van motoren kunnen zijn om te werken op een nieuwe alternatieve brandstof - dimethylether (DME). De gunstige fysisch-chemische parameters dragen bij tot de volledige eliminatie van uitlaatrook en verminderen hun toxiciteit (evenals geluid).

Dimethylether (CH3-O-CH3) heeft zeer belangrijke eigenschappen - het is onder normale omstandigheden gasvormig en de moleculen hebben geen chemische koolstof-koolstofbindingen die bijdragen aan de vorming van roet tijdens de verbranding. Momenteel wordt DME vooral gebruikt als drijfgas in spuitbussen.

Op dit moment wordt in een aantal landen gewerkt aan methoden om motoren aan te passen aan het werk op DME. In Denemarken worden bijvoorbeeld al operationele tests uitgevoerd van stadsbussen die zijn aangepast om aan DME te werken. In ons land wordt sinds 1996 op initiatiefbasis gewerkt aan de ombouw van dieselmotoren naar DME bij NIID, dat jarenlange ervaring heeft met het maken van speciale dieselmotoren. Verwacht wordt dat als resultaat van dit werk een radicale vermindering van de toxiciteit van automotoren tot het niveau van buitenlandse normen voor 2000 zal worden gegarandeerd.

Om een milieuvriendelijke auto te maken, werd "AMO ZIL" 5301 ("Bull") met een D-245.12-dieselmotor van de Minsk Motor Plant gebruikt. De motor uitgerust met een turbocompressor heeft een nominaal vermogen van 80 kW bij een toerental van 2400 tpm.

Toxiciteitsnormen voor uitlaatgassen volgens VN/ECE-Reglement 49:

Naam	CO, g/kWh	CV, g/kWh	NOx, g/kWh	PT (deeltjes), g/kWh	Introductiedatum:

Emissie-indicatoren bij het werken volgens het externe kenmerk:

Het vermogen en de efficiëntie (in energie-equivalent) van de motor, aangedreven door DME en diesel, bleken bijna hetzelfde te zijn. In alle modi, inclusief starten en stationair, werkte de motor stabiel op DME met volledig rookloze uitlaat (optische dichtheidscoëfficiënt K = 0), terwijl bij gebruik op dieselbrandstof een typisch dieselrookniveau van uitlaatgassen werd waargenomen, overeenkomend met K = 17 ... 28%.

Het niveau van absolute en specifieke schadelijke emissies tijdens bedrijf op DME, geschat volgens de methode van VN/ECE-Reglement nr. 49-02, had de volgende kenmerken:

De uitstoot van stikstofoxiden (NOx) was in alle modi beduidend lager dan bij diesel. Een bijzonder significant verschil - een afname met 2 ... 3 keer - werd waargenomen in de meest belaste modi Ne = 50 ... 100%.

Bij belasting Ne=50...100% in de modus met maximaal koppel (n=1600 tpm) daalde het niveau van de uitstoot van onverbrande koolwaterstoffen (CH) met 20...70% in vergelijking met dieselbrandstof, en bij lage belastingsmodi (Ne =10...20%) overschreed aanzienlijk het niveau van dieselbrandstof en bereikte 2000...3000 ppm.

Het niveau van de uitstoot van koolmonoxide (CO) tijdens bedrijf op DME in alle modi overschreed de overeenkomstige waarden op dieselbrandstof en bereikte 1000 ppm.

Vergeleken met aardgas zorgde de werking van de motor in de externe karakteristieke modi op DME voor een vermindering van de NOx-emissies - met 2,5 ... 3,0 keer, CO - met 5 ... 6 keer, en CH - met 3,0 ... 3,5 keer.

Aardgas als brandstof voor een transportmotor (zonder gebruik van een converter) heeft alleen voordelen ten opzichte van benzine. Daarom voorzien de programma's voor het ombouwen van motoren en het overschakelen op gasbrandstof in het gebruik van 3-traps katalysatoren, bijvoorbeeld door J. Matthey met een mate van gaszuivering: van NOx - 35 ... 80%, van CO - 85 ... 95%, van CH - 50...80%. En alleen in dit geval benadert het niveau van schadelijke emissies dat werd bereikt bij het werken aan DME zonder extra zuivering van uitlaatgassen.

De vermindering van de CO- en CH-emissies die bij experimenten met DME bij lage belasting is geregistreerd, kan worden bereikt door de brandstof- en luchttoevoer te optimaliseren. Het gebruik van een katalysator wanneer de motor op DME loopt, zal leiden tot het vrijwel volledig elimineren van schadelijke emissies.

Wat betreft de eerste maatregelen om het werkproces te verbeteren bij lage belasting, waar een verhoogd niveau van CO- en CH-emissies wordt waargenomen, is een experimenteel ontwerp van de motoruitlaatroute voorbereid om te testen, waarbij een deel van de uitlaatgassen voorbij de turbolader. Daarnaast wordt het brandstofsysteem van de vrachtwagen verder verbeterd.

De uitgevoerde onderzoeken hebben aangetoond dat het moeilijkste milieuprobleem van het aanzienlijk verminderen van de uitstoot van stikstofoxide en rook bij het overzetten van een dieselmotor om aan DME te werken, volledig is opgelost. Experts zijn van mening dat de nieuwe strenge uitlaatgasnormen (ULEV, EURO-3) niet kunnen worden bereikt zonder het gebruik van DME.

Conclusie

Tegenwoordig stikken grote Russische steden, vooral grootstedelijke gebieden zoals Moskou, St. Petersburg, Jekaterinenburg en andere, in de stank van uitlaatgassen die worden uitgestoten door auto's en vrachtwagens. Hoe dit probleem op te lossen? Radicale maatregelen - een volledig verbod op het verkeer van auto's - zullen leiden tot een schending van de industriële en culturele banden van steden en zijn daarom niet acceptabel. Een van de uitwegen is het creëren van milieuvriendelijk stadsvervoer.

De mogelijkheid om de impasse te doorbreken door de stadsvloot over te schakelen op elektrische tractie is geen oplossing voor het probleem, aangezien de algemene prestatiecoëfficiënt (COP) van een elektrisch voertuig (als we die tellen vanaf het moment dat elektriciteit wordt ontvangen tot het feit dat elektrisch vervoer) is ongeveer de helft minder dan het rendement van een moderne auto met verbrandingsmotor. Om het verkeer van stadsvervoer op basis van elektrische voertuigen mogelijk te maken, zal het dus nodig zijn twee keer zoveel fossiele brandstof te verbranden als nodig is om het verkeer van een modern wagenpark mogelijk te maken. Tot op heden is de enige rationele manier om het huidige probleem op te lossen het creëren van machines met een interne verbrandingsmotor die werkt met een zo laag mogelijk brandstofverbruik en met een minimale toxiciteit voor uitlaatgassen. Tegelijkertijd moeten natuurlijk alle noodzakelijke prestatie-indicatoren van de transporteenheid, of het nu een personentaxi of een zware vrachtwagen is, worden gehandhaafd.

Om het milieuprobleem van transport op te lossen, is het noodzakelijk om een elektriciteitscentrale (PP) te creëren, inclusief een interne verbrandingsmotor (ICE) en ervoor te zorgen dat de interne verbrandingsmotor kan werken in een constante modus van minimaal specifiek brandstofverbruik met minimale uitlaat toxiciteit. Traditionele voertuigen met een stapsgewijze overdracht van energie van de krachtcentrale naar de aandrijfwielen kunnen het probleem niet fundamenteel oplossen, aangezien de snelheidsregeling van dergelijke voertuigen wordt uitgevoerd door de verbrandingsmotor in gedeeltelijke modi te schakelen met het verplichte vertrek uit het werkgebied met minimaal brandstofverbruik en minimale uitlaattoxiciteit. De meeste van de continu variabele transmissies die worden gebruikt, lossen het probleem ook niet radicaal op. De meest bekende in de technische praktijk hydromechanische transmissie, evenals mechanische, zorgt voor controle van de voertuigsnelheid door de interne verbrandingsmotor om te schakelen naar gedeeltelijke modi met een afwijking van de zone van minimaal brandstofverbruik en minimale toxiciteit. Bovendien leidt een wat lager rendement van dergelijke transmissies tot een lichte stijging van het brandstofverbruik in vergelijking met een getrapte mechanische transmissie.

Lijst met gebruikte bronnen

1. Spectrofotometrische bepaling van sporen van lood (II) in aerosolemissies van motorvoertuigen en afzettingen langs de weg, G.I. Savenko, N.M. Malakhov, A.N. Chebotarev, M.G. Torosyan, N.Kh. Kopyt, A.I. Struchaev / Bulletin van de Technische Academie van Oekraïne, 1998. Speciale uitgave "Inzhstrategiya-97". - blz. 76-78.

2. Sablina Z.A., Gureev AA. Additieven voor motorbrandstoffen. - M.: Chemie, 1988.- 472 p.

3. Malakhova NM, Nikipelova EM, Savenko G.I. Fotometrische bepaling van lood (II) in natuurlijke objecten met zijn voorlopige sorptieconcentratie // Chemie en technologie van water. - 1990. -T. 12, nr. 7. - S. 627 - 629.

4. Maximaal toelaatbare concentraties van schadelijke stoffen in lucht en water. - L.: Chemie, 1985.-456s.

Gehost op Allbest.ru

Vergelijkbare documenten

samenvatting, toegevoegd 30-10-2012

Wat is ecologie. Waarom verslechtert de ecologische toestand van het milieu? De belangrijkste milieuproblemen van onze tijd. De belangrijkste milieuproblemen van de regio. Hoe milieuproblemen op te lossen en milieuvervuiling te voorkomen.

scriptie, toegevoegd 28-09-2014

Efficiëntie van het gebruik van waterbronnen in het Wolga-bekken. Moderne milieuproblemen van watervervuiling in het Wolga-bekken en manieren om ze op te lossen. Geo-ecologische problemen bij het gebruik van de hulpbronnen van kleine rivieren en de uiterwaarden van de Wolga-Akhtuba.

samenvatting, toegevoegd 30/08/2009

Kenmerken van milieuproblemen van onze tijd. De belangrijkste milieuproblemen van het studiegebied. Analyse van tijdschriften over het onderzoeksprobleem. Manieren om milieuvervuiling te voorkomen: lucht, water, bodem. Afval probleem.

scriptie, toegevoegd 10/06/2014

Overweging van het apparaat en het werkingsprincipe van thermische viertakt verbrandingsmotoren, de onderscheidende kenmerken van carburateur- en dieselmotoren. Beschrijving van de chemische samenstelling van uitlaatgassen en de impact van emissies op het milieu.

presentatie, toegevoegd 13-05-2011

De noodzaak om de milieuprestaties van verbrandingsmotoren te standaardiseren. Overeenkomst van Genève, milieunormen van verschillende landen van de wereld. Vereisten voor autobrandstof, certificering van verbrandingsmotoren in Rusland. Manieren om emissies en toxiciteit te verminderen.

scriptie, toegevoegd 04/09/2012

Belangrijkste milieuproblemen: vernietiging van de natuurlijke omgeving, vervuiling van de atmosfeer, bodem en water. Het probleem van de ozonlaag, zure neerslag, het broeikaseffect en de overbevolking van de planeet. Manieren om het gebrek aan energie en grondstoffen op te lossen.

presentatie, toegevoegd 03/06/2015

samenvatting, toegevoegd 26-08-2014

Kerncentrales en milieuproblemen die zich voordoen tijdens de exploitatie. Risicobeoordeling kerncentrales. Bevolking en gezondheid in de kerncentralezone. Stralingsveiligheid waarborgen. Het lot van verbruikte splijtstof. Gevolgen van het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl.

samenvatting, toegevoegd 18/01/2009

Milieuproblemen van de Kaspische Zee en hun oorzaken, manieren om milieuproblemen op te lossen. De Kaspische Zee is een uniek waterlichaam, de koolwaterstofbronnen en biologische rijkdom hebben geen analogen in de wereld. Ontwikkeling van de olie- en gasbronnen van de regio.

Brandstofverbrandingsproducten hebben een beslissende invloed op de energie- en milieuprestaties van verschillende warmtetechnische installaties. Naast deze producten worden tijdens de verbranding echter een aantal andere stoffen gevormd, die vanwege hun kleine hoeveelheid geen rekening houden met energieberekeningen, maar de milieuprestaties van ovens, ovens, warmtemotoren en andere apparaten bepalen van moderne warmtetechniek.

Allereerst moeten de zogenaamde giftige stoffen die negatieve effecten hebben op het menselijk lichaam en het milieu worden toegeschreven aan het aantal milieubelastende verbrandingsproducten. De belangrijkste giftige stoffen zijn stikstofoxiden (NOx), koolmonoxide (CO), verschillende koolwaterstoffen (CH), roet en verbindingen die lood en zwavel bevatten.

Stikstofoxiden worden gevormd als gevolg van de chemische interactie van stikstof en zuurstof uit de lucht bij een temperatuur boven 1500 K. Bij de verbranding van brandstoffen wordt voornamelijk stikstofoxide NO gevormd, dat vervolgens in de atmosfeer wordt geoxideerd tot NO2. De vorming van NO neemt toe met toenemende gastemperatuur en zuurstofconcentratie. De afhankelijkheid van NO-vorming van de temperatuur zorgt voor bepaalde moeilijkheden in termen van het verhogen van het thermische rendement van een warmtemotor. Bijvoorbeeld, met een verhoging van de maximale cyclustemperatuur van 2000 K naar 3000 K, neemt de thermische efficiëntie van de Carnot-cyclus 1,5 keer toe en bereikt een waarde van 0,66, maar de berekende maximale concentratie van NO in de verbrandingsproducten neemt 10 keer toe en bereikt 1,1% van het volume.

NO2 in de atmosfeer is een roodbruin gas dat in hoge concentraties een verstikkende geur heeft die schadelijk is voor de slijmvliezen van de ogen.

Koolmonoxide (CO) ontstaat bij verbranding in afwezigheid van zuurstof. Koolmonoxide is een kleurloos en geurloos gas. Wanneer het samen met lucht wordt ingeademd, combineert het intensief met bloedhemoglobine, waardoor het minder goed in staat is het lichaam van zuurstof te voorzien. Symptomen van koolmonoxidevergiftiging zijn onder meer hoofdpijn, hartkloppingen, kortademigheid en misselijkheid.

Koolwaterstoffen (CH) bestaan uit originele of vervallen brandstofmoleculen die niet hebben deelgenomen aan de verbranding. Koolwaterstoffen komen voor in de uitlaatgassen (EG) van verbrandingsmotoren als gevolg van het doven van de vlam nabij de relatief koude wanden van de verbrandingsvlam. In dieselmotoren worden koolwaterstoffen gevormd in de oververrijkte zones van het mengsel, waar de pyrolyse van brandstofmoleculen plaatsvindt. Als deze zones tijdens het expansieproces onvoldoende zuurstof krijgen, dan komt CH in de samenstelling van het uitlaatgas terecht. Koolwaterstoffen onder invloed van zonlicht kunnen een interactie aangaan met NOx, waarbij biologisch actieve stoffen worden gevormd die de luchtwegen irriteren en de zogenaamde smog veroorzaken.

Vooral de uitstoot van benzeen, tolueen, polycyclische automatische koolwaterstoffen (PAK's) en allereerst benzpyreen hebben een bijzondere impact. PAK's zijn zogenaamde kankerverwekkende stoffen; ze worden niet uitgescheiden door het menselijk lichaam, maar hopen zich daarin op in de loop van de tijd, wat bijdraagt aan de vorming van kwaadaardige tumoren.

Roet is een vast product dat voornamelijk uit koolstof bestaat. Naast koolstof bevat roet 1-3% (massa) waterstof. Roet ontstaat bij temperaturen boven 1500 K als gevolg van thermische ontleding (pyrolyse) met een sterk zuurstofgebrek. De aanwezigheid van roet in de uitlaatgassen veroorzaakt zwarte rook bij de uitlaat.

Roet is een mechanische vervuiler van de nasopharynx en de longen. Een groot gevaar is verbonden aan de eigenschap van roet om kankerverwekkende stoffen op het oppervlak van zijn deeltjes te accumuleren en als drager te dienen.

Sommige giftige stoffen ondergaan, nadat ze de atmosfeer zijn binnengekomen als onderdeel van de verbrandingsproducten, verdere transformaties. In de aanwezigheid van koolwaterstoffen, stikstofoxiden en koolmonoxide in de atmosfeer produceert intense ultraviolette straling van de zon bijvoorbeeld ozon (O3), het sterkste oxidatiemiddel en veroorzaakt bij een geschikte concentratie een verslechtering van het welzijn van mensen. het zijn.

Bij een hoog gehalte aan NO2, Oz en CH ontstaat in een zittende en vochtige atmosfeer een bruine mist, die "smog" wordt genoemd (van het Engelse "smoke" - rook en "fog" - mist). Smog is een mengsel van vloeibare en gasvormige componenten, het irriteert de ogen en slijmvliezen, belemmert het zicht op de weg.

De belangrijkste bronnen van uitstoot van giftige verbrandingsproducten zijn auto's, industrie, thermische en energiecentrales. In sommige steden overschrijdt het gehalte aan giftige verbrandingsproducten in de atmosfeer enkele tientallen keren de maximaal toelaatbare concentratie.

Om dit kwaad te bestrijden, zijn in de meeste landen van de wereld relevante wetten aangenomen die het gehalte aan giftige stoffen in verbrandingsproducten die in de atmosfeer worden uitgestoten, beperken.

Het voldoen aan de door de relevante wetten voorgeschreven normen van toegestane normale emissies is een van de centrale taken van de warmtetechniek geworden. In veel gevallen wordt de werking van industriële warmtetechnische installaties zodanig gecontroleerd dat het vereiste compromis wordt bereikt tussen hun energie-, economische en milieuprestaties. In veel gevallen overtreffen de economische prestaties die op deze manier worden bereikt, de moderne normen. Daarom is de neutralisatie en zuivering van verbrandingsproducten voordat ze in de atmosfeer terechtkomen van groot belang geworden. Hiervoor worden verschillende neutralisatoren en filters gebruikt. Tegelijkertijd verbetert de samenstelling van koolwaterstofbrandstoffen (vermindering van het gehalte aan bolletjes, lood, aromatische koolwaterstoffen) en neemt het gebruik van gasbrandstoffen toe. In de toekomst zal het gebruik van waterstof als brandstof het gehalte aan CO, CH en andere giftige koolstofhoudende componenten in de verbrandingsproducten volledig uitsluiten.

INTERNE VERBRANDINGSMOTOREN EN ECOLOGIE.

1.3. Alternatieve brandstoffen

1.5. neutralisatie

Bibliografie

INTERNE VERBRANDINGSMOTOREN EN ECOLOGIE

1.1. Schadelijke emissies in de samenstelling van uitlaatgassen en hun impact op dieren in het wild

Bij de volledige verbranding van koolwaterstoffen zijn de eindproducten kooldioxide en water. Volledige verbranding in zuigermotoren is echter technisch onmogelijk. Vandaag de dag wordt ongeveer 60% van de totale hoeveelheid schadelijke stoffen die in de grote steden in de atmosfeer wordt uitgestoten, veroorzaakt door het wegvervoer.

De samenstelling van de uitlaatgassen van verbrandingsmotoren omvat meer dan 200 verschillende chemicaliën. Onder hen:

producten van onvolledige verbranding in de vorm van koolmonoxide, aldehyden, ketonen, koolwaterstoffen, waterstof, peroxideverbindingen, roet;
producten van thermische reacties van stikstof met zuurstof - stikstofoxiden;
verbindingen van anorganische stoffen die deel uitmaken van de brandstof - lood en andere zware metalen, zwaveldioxide, enz.;
overtollige zuurstof.

De hoeveelheid en samenstelling van uitlaatgassen worden bepaald door de ontwerpkenmerken van de motoren, hun bedrijfsmodus, technische staat, kwaliteit van het wegdek, weersomstandigheden. Op afb. 1.1 geeft de afhankelijkheden weer van het gehalte aan basisstoffen in de samenstelling van uitlaatgassen.

In tafel. 1.1 toont de kenmerken van het stadsritme van de auto en de gemiddelde emissiewaarden als percentage van hun totale waarde voor een volledige cyclus van conventioneel stadsverkeer.

Koolmonoxide (CO) wordt gevormd in motoren tijdens de verbranding van verrijkte lucht-brandstofmengsels, evenals door de dissociatie van kooldioxide, bij hoge temperaturen. Onder normale omstandigheden is CO een kleurloos, geurloos gas. Het toxische effect van CO ligt in het vermogen om een deel van het hemoglobine in het bloed om te zetten in carboxyhemoglobine, wat een schending van de weefselademhaling veroorzaakt. Daarnaast heeft CO een direct effect op biochemische weefselprocessen, wat resulteert in een schending van het vet- en koolhydraatmetabolisme, de vitaminebalans, enz. Het toxische effect van CO wordt ook geassocieerd met het directe effect op de cellen van het centrale zenuwstelsel. Bij blootstelling aan een persoon veroorzaakt CO hoofdpijn, duizeligheid, vermoeidheid, prikkelbaarheid, slaperigheid en pijn in de regio van het hart. Acute vergiftiging wordt waargenomen bij inademing van lucht met een CO-concentratie van meer dan 2,5 mg/l gedurende 1 uur.

Tabel 1.1

Kenmerken van het stadsritme van de auto

Stikstofoxiden in uitlaatgassen ontstaan als gevolg van de omkeerbare oxidatie van stikstof met atmosferische zuurstof onder invloed van hoge temperaturen en druk. Terwijl de uitlaatgassen afkoelen en verdunnen met zuurstof uit de lucht, verandert stikstofoxide in dioxide. Stikstofmonoxide (NO) is een kleurloos gas, stikstofdioxide (NO 2) is een roodbruin gas met een karakteristieke geur. Stikstofoxiden worden bij inname gecombineerd met water. Tegelijkertijd vormen ze verbindingen van salpeter- en salpeterigzuur in de luchtwegen. Stikstofoxiden irriteren de slijmvliezen van de ogen, neus en mond. Blootstelling aan NO 2 draagt bij aan de ontwikkeling van longziekten. Symptomen van vergiftiging verschijnen pas na 6 uur in de vorm van hoesten, verstikking en toenemend longoedeem is mogelijk. NOX is ook betrokken bij de vorming van zure regen.

Stikstofoxiden en koolwaterstoffen zijn zwaarder dan lucht en kunnen zich ophopen in de buurt van wegen en straten. Daarin vinden onder invloed van zonlicht verschillende chemische reacties plaats. De afbraak van stikstofoxiden leidt tot de vorming van ozon (O 3). Onder normale omstandigheden is ozon onstabiel en ontleedt het snel, maar in aanwezigheid van koolwaterstoffen vertraagt het ontbindingsproces. Het reageert actief met vochtdeeltjes en andere verbindingen en vormt smog. Bovendien tast ozon de ogen en longen aan.

Afzonderlijke koolwaterstoffen CH (benzapyreen) zijn de sterkste kankerverwekkende stoffen, waarvan de dragers roetdeeltjes kunnen zijn.

Wanneer de motor op gelode benzine loopt, worden deeltjes van vast loodoxide gevormd door de ontleding van tetra-ethyllood. In de uitlaatgassen zitten ze in de vorm van kleine deeltjes met een grootte van 1-5 micron, die lange tijd in de atmosfeer blijven. De aanwezigheid van lood in de lucht veroorzaakt ernstige schade aan de spijsverteringsorganen, het centrale en perifere zenuwstelsel. Het effect van lood op het bloed komt tot uiting in een afname van de hoeveelheid hemoglobine en de vernietiging van rode bloedcellen.

De samenstelling van de uitlaatgassen van dieselmotoren verschilt van die van benzinemotoren (Tabel 10.2). In een dieselmotor is de verbranding van brandstof vollediger. Dit levert minder koolmonoxide en onverbrande koolwaterstoffen op. Maar tegelijkertijd wordt door de overtollige lucht in de dieselmotor een grotere hoeveelheid stikstofoxiden gevormd.

Bovendien wordt de werking van dieselmotoren in bepaalde modi gekenmerkt door rook. Zwarte rook is een product van onvolledige verbranding en bestaat uit koolstofdeeltjes (roet) met een grootte van 0,1-0,3 µm. Witte rook, die voornamelijk wordt geproduceerd wanneer de motor stationair draait, bestaat voornamelijk uit irriterende aldehyden, verdampte brandstofdeeltjes en waterdruppels. Blauwe rook ontstaat wanneer uitlaatgassen in lucht worden gekoeld. Het bestaat uit druppeltjes vloeibare koolwaterstoffen.

Een kenmerk van de uitlaatgassen van dieselmotoren is het gehalte aan kankerverwekkende polycyclische aromatische koolwaterstoffen, waarvan dioxine (cyclische ether) en benzapyreen het schadelijkst zijn. Dit laatste behoort, net als lood, tot de eerste gevarenklasse van verontreinigende stoffen. Dioxinen en verwante verbindingen zijn vele malen giftiger dan vergiften zoals curare en kaliumcyanide.

Tabel 1.2

De hoeveelheid giftige componenten (in g),

gevormd bij de verbranding van 1 kg brandstof

Acreolin werd ook gevonden in de uitlaatgassen (vooral bij draaiende dieselmotoren). Het heeft de geur van verbrande vetten en veroorzaakt bij niveaus boven 0,004 mg/l irritatie van de bovenste luchtwegen en ontsteking van het slijmvlies van de ogen.

Stoffen in uitlaatgassen van auto's kunnen progressieve schade veroorzaken aan het centrale zenuwstelsel, de lever, de nieren, de hersenen, de geslachtsorganen, lethargie, het syndroom van Parkinson, longontsteking, endemische ataxie, jicht, bronchiale kanker, dermatitis, intoxicatie, allergieën, ademhalings- en andere ziekten . De kans op het optreden van ziekten neemt toe naarmate de tijd van blootstelling aan schadelijke stoffen en hun concentratie toeneemt.

1.2. Wettelijke beperkingen op de uitstoot van schadelijke stoffen

De eerste stappen om de hoeveelheid schadelijke stoffen in uitlaatgassen te beperken werden gezet in de Verenigde Staten, waar het probleem van gasvervuiling in grote steden na de Tweede Wereldoorlog het meest urgent werd. Eind jaren 60, toen de megasteden van Amerika en Japan door smog begonnen te stikken, namen de regeringscommissies van deze landen het initiatief. Wetgevingshandelingen inzake de verplichte vermindering van de toxische emissies van nieuwe auto's hebben fabrikanten gedwongen motoren te verbeteren en neutralisatiesystemen te ontwikkelen.

In 1970 werd in de Verenigde Staten een wet aangenomen volgens welke het gehalte aan giftige componenten in de uitlaatgassen van auto's van modeljaar 1975 lager moest zijn dan die van auto's uit 1960: CH - met 87%, CO - met 82% en NOx - met 24%. Soortgelijke vereisten zijn gelegaliseerd in Japan en in Europa.

De ontwikkeling van pan-Europese regels, voorschriften en normen op het gebied van auto-ecologie wordt uitgevoerd door het Inland Transport Committee in het kader van de Economische Commissie voor Europa van de Verenigde Naties (UNECE). De documenten die door haar worden uitgegeven, worden de VN/ECE-regels genoemd en zijn verplicht voor de landen die deelnemen aan de Overeenkomst van Genève van 1958, waartoe ook Rusland is toegetreden.

Volgens deze regels is de toelaatbare uitstoot van schadelijke stoffen sinds 1993 beperkt: voor koolmonoxide van 15 g/km in 1991 naar 2,2 g/km in 1996 en voor de som van koolwaterstoffen en stikstofoxiden van 5,1 g/km in 1991 tot 0,5 g/km in 1996. In 2000 werden nog strengere normen ingevoerd (Fig. 1.2). Ook voor dieseltrucks wordt een scherpe aanscherping van de normen voorzien (Fig. 1.3).

Rijst. 1.2. Emissielimieten dynamiek

voor voertuigen met een gewicht tot 3,5 ton (benzine)

De normen die in 1993 voor auto's werden ingevoerd, werden EBPO-I genoemd, in 1996 - EURO-II, in 2000 - EURO-III. De invoering van dergelijke normen bracht de Europese regelgeving op het niveau van de Amerikaanse normen.

Naast de kwantitatieve aanscherping van de normen, vindt ook hun kwalitatieve verandering plaats. In plaats van rookbeperkingen is een rantsoenering van vaste deeltjes ingevoerd, op het oppervlak waarvan aromatische koolwaterstoffen die gevaarlijk zijn voor de menselijke gezondheid, in het bijzonder benzapyreen, worden geadsorbeerd.

De fijnstofemissieregelgeving beperkt de hoeveelheid fijnstof in veel grotere mate dan de rookbeperking, waardoor alleen een zodanige hoeveelheid fijnstof kan worden geschat dat de uitlaatgassen zichtbaar worden.

Rijst. 1.3. Dynamiek van schadelijke emissiegrenswaarden voor dieselvrachtwagens met een brutogewicht van meer dan 3,5 ton vastgesteld door de EEG

Om de uitstoot van giftige koolwaterstoffen te beperken worden normen ingevoerd voor het gehalte aan de methaanvrije groep koolwaterstoffen in de uitlaatgassen. Het is de bedoeling om beperkingen op het vrijkomen van formaldehyde in te voeren. Beperking van brandstofverdamping uit het voedingssysteem van auto's met benzinemotoren is voorzien.

Zowel in de VS als in de UNECE-regels is de kilometerstand van auto's (80.000 en 160 duizend km) gereguleerd, waarbij ze moeten voldoen aan de vastgestelde toxiciteitsnormen.

In Rusland werden in de jaren 70 normen ingevoerd om de uitstoot van schadelijke stoffen door motorvoertuigen te beperken: GOST 21393-75 "Auto's met dieselmotoren. Uitlaat rook. Normen en meetmethoden. Veiligheidseisen" en GOST 17.2.1.02-76 "Natuurbescherming. Atmosfeer. Emissies van motoren van auto's, tractoren, zelfrijdende landbouw- en wegenbouwmachines. Termen en definities".

In de jaren tachtig, GOST 17.2.2.03-87 "Natuurbescherming. Atmosfeer. Normen en methoden voor het meten van het gehalte aan koolmonoxide en koolwaterstoffen in de uitlaatgassen van voertuigen met benzinemotoren. Veiligheidseisen" en GOST 17.2.2.01-84 "Natuurbescherming. Atmosfeer. Diesels zijn auto's. Uitlaat rook. Normen en meetmethoden".

De normen werden, in overeenstemming met de groei van de vloot en de oriëntatie op gelijkaardige VN/ECE-reglementen, geleidelijk aangescherpt. Al vanaf het begin van de jaren 90 begonnen de Russische normen op het gebied van stijfheid echter aanzienlijk inferieur te zijn aan de normen die door de VN/ECE waren ingevoerd.

De redenen voor de achterstand zijn de onvoorbereidheid van de infrastructuur voor de bediening van auto- en tractormaterieel. Voor preventie, reparatie en onderhoud van voertuigen uitgerust met elektronica en neutralisatiesystemen is een ontwikkeld netwerk van tankstations met gekwalificeerd personeel, moderne reparatieapparatuur en meetapparatuur, ook in het veld, vereist.

GOST 2084-77 is van kracht en voorziet in de productie in Rusland van benzines die loodtetraethyleen bevatten. Transport en opslag van brandstof garanderen niet dat loodhoudende resten niet in loodvrije benzine terechtkomen. Er zijn geen voorwaarden waaronder bezitters van auto's met neutralisatiesystemen gegarandeerd zouden zijn tegen het tanken van benzine met loodadditieven.

Toch wordt er gewerkt aan strengere milieueisen. Het decreet van de staatsnorm van de Russische Federatie van 1 april 1998 nr. 19 keurde de "Regels voor het uitvoeren van werkzaamheden in het systeem van certificering van motorvoertuigen en aanhangwagens" goed, die de tijdelijke procedure bepalen voor de aanvraag in Rusland van de VN/ECE Regels nr. 834 en nr. 495.

Op 1 januari 1999, GOST R 51105.97 "Brandstoffen voor verbrandingsmotoren. Ongelode benzine. Specificaties". In mei 1999 nam Gosstandart een resolutie aan over de vaststelling van staatsnormen die de uitstoot van vervuilende stoffen door auto's beperken. De normen bevatten authentieke tekst met VN/ECE-reglementen nr. 49 en nr. 83 en treden in werking op 1 juli 2000. In hetzelfde jaar wordt de norm GOST R 51832-2001 “Benzine-aangedreven elektrische-ontstekingsmotoren en motorvoertuigen ” aangenomen. met een brutogewicht van meer dan 3,5 ton, uitgerust met deze motoren. Emissies van schadelijke stoffen. Technische eisen en testmethoden”. Op 1 januari 2004, GOST R 52033-2003 “Voertuigen met benzinemotoren. Emissies van verontreinigende stoffen met uitlaatgassen. Normen en controlemethoden bij de beoordeling van de technische staat”.

Om te voldoen aan de steeds strengere normen voor de uitstoot van verontreinigende stoffen, verbeteren fabrikanten van auto-apparatuur de stroom- en ontstekingssystemen, gebruiken ze alternatieve brandstoffen, neutraliseren ze uitlaatgassen en ontwikkelen ze gecombineerde energiecentrales.

1.3. Alternatieve brandstoffen

Over de hele wereld wordt veel aandacht besteed aan het vervangen van vloeibare petroleumbrandstoffen door vloeibaar gemaakt koolwaterstofgas (propaan-butaanmengsel) en gecomprimeerd aardgas (methaan), evenals alcoholhoudende mengsels. In tafel. 1.3 toont vergelijkende indicatoren van emissies van schadelijke stoffen tijdens de werking van verbrandingsmotoren op verschillende brandstoffen.

Tabel 1.3

De voordelen van gasbrandstof zijn een hoog octaangetal en de mogelijkheid om converters te gebruiken. Wanneer ze echter worden gebruikt, neemt het motorvermogen af en verminderen de grote massa en afmetingen van de brandstofuitrusting de prestaties van het voertuig. De nadelen van gasvormige brandstoffen omvatten ook een hoge gevoeligheid voor aanpassingen aan de brandstofapparatuur. Met een onbevredigende fabricagekwaliteit van brandstofapparatuur en met een lage bedrijfscultuur, kan de toxiciteit van uitlaatgassen van een motor die op gasbrandstof loopt, de waarden van de benzineversie overschrijden.

In landen met een warm klimaat zijn auto's met motoren op alcoholische brandstoffen (methanol en ethanol) wijdverbreid. Het gebruik van alcoholen vermindert de uitstoot van schadelijke stoffen met 20-25%. De nadelen van alcoholische brandstoffen zijn onder meer een aanzienlijke verslechtering van de startkwaliteiten van de motor en de hoge corrosiviteit en toxiciteit van methanol zelf. In Rusland worden momenteel geen alcoholische brandstoffen voor auto's gebruikt.

Zowel in ons land als in het buitenland komt er steeds meer aandacht voor het idee om waterstof in te zetten. De vooruitzichten van deze brandstof worden bepaald door zijn milieuvriendelijkheid (voor auto's die op deze brandstof rijden, wordt de uitstoot van koolmonoxide 30-50 keer verminderd, stikstofoxiden 3-5 keer en koolwaterstoffen met 2-2,5 keer), onbeperktheid en hernieuwbaarheid van grondstoffen. De introductie van waterstofbrandstof wordt echter beperkt door het creëren van energie-intensieve waterstofopslagsystemen aan boord van de auto. De momenteel gebruikte metaalhydridebatterijen, methanolontledingsreactoren en andere systemen zijn zeer complex en duur. Rekening houdend met de moeilijkheden die gepaard gaan met de eisen van compacte en veilige opwekking en opslag van waterstof aan boord van een auto, hebben auto's met een waterstofmotor nog geen noemenswaardige praktische toepassing.

Als alternatief voor verbrandingsmotoren zijn elektriciteitscentrales die gebruikmaken van elektrochemische energiebronnen, batterijen en elektrochemische generatoren van groot belang. Elektrische voertuigen onderscheiden zich door hun goede aanpassingsvermogen aan wisselende vormen van stadsverkeer, onderhoudsgemak en milieuvriendelijkheid. De praktische toepassing ervan blijft echter problematisch. Ten eerste zijn er geen betrouwbare, lichte en voldoende energie-intensieve elektrochemische stroombronnen. Ten tweede zal de overgang van het wagenpark naar het aandrijven van elektrochemische batterijen leiden tot een enorme hoeveelheid energie voor het opladen ervan. Het grootste deel van deze energie wordt opgewekt in thermische centrales. Tegelijkertijd is door de meervoudige omzetting van energie (chemisch - thermisch - elektrisch - chemisch - elektrisch - mechanisch), de algehele efficiëntie van het systeem erg laag en zal de milieuvervuiling van de gebieden rond de energiecentrales vele malen groter zijn dan de huidige waarden.

1.4. Verbetering van stroom- en ontstekingssystemen

Een van de nadelen van aandrijfsystemen voor carburateurs is de ongelijke verdeling van brandstof over de motorcilinders. Dit veroorzaakt een ongelijkmatige werking van de verbrandingsmotor en de onmogelijkheid om de carburateur afstellingen uit te putten als gevolg van de overmatige uitputting van het mengsel en de stopzetting van de verbranding in individuele cilinders (een toename van CH) met een verrijkt mengsel in de rest (een hoge CO-gehalte in de uitlaatgassen). Om deze tekortkoming te verhelpen, is de volgorde van werken van de cilinders gewijzigd van 1-2-4-3 in 1-3-4-2 en is de vorm van de inlaatpijpleidingen geoptimaliseerd, bijvoorbeeld het gebruik van ontvangers in de inlaat verdeelstuk. Daarnaast zijn er diverse verdelers onder de carburateurs aangebracht die de stroming sturen en wordt de inlaatleiding verwarmd. In de USSR werd een autonoom stationair systeem (XX) ontwikkeld en in massaproductie geïntroduceerd. Door deze maatregelen kon aan de eisen van de XX-regimes worden voldaan.

Zoals hierboven vermeld, werkt de auto tijdens de stadscyclus tot 40% van de tijd in geforceerd stationair (PHX) - afremmen op de motor. Tegelijkertijd is het vacuüm onder de gasklep veel hoger dan in de XX-modus, wat de herverrijking van het lucht-brandstofmengsel en de stopzetting van de verbranding in de motorcilinders en de hoeveelheid schadelijke uitstoot veroorzaakt neemt toe. Om de emissies in de PHH-modi te verminderen, werden gasklepdempingssystemen (openers) en EPHH-economisers voor gedwongen stationair toerental ontwikkeld. De eerste systemen, door de gasklep iets te openen, verminderen het vacuüm eronder, waardoor oververrijking van het mengsel wordt voorkomen. Deze laatste blokkeren de brandstofstroom naar de motorcilinders in de PXC-modi. PECH-systemen kunnen de hoeveelheid schadelijke emissies tot 20% verminderen en het brandstofverbruik tot 5% verhogen bij gebruik in de stad.

De uitstoot van stikstofoxiden NOx werd bestreden door de verbrandingstemperatuur van het brandbare mengsel te verlagen. Hiervoor werden de aandrijfsystemen van zowel benzine- als dieselmotoren uitgerust met uitlaatgasrecirculatie-inrichtingen. Het systeem voerde bij bepaalde bedrijfsmodi van de motor een deel van de uitlaatgassen van de uitlaat naar de inlaatpijpleiding.

De traagheid van brandstofdoseringssystemen maakt het niet mogelijk om een carburateurontwerp te creëren dat volledig voldoet aan alle vereisten voor doseernauwkeurigheid voor alle motorbedrijfsmodi, vooral tijdelijke. Om de tekortkomingen van de carburateur te verhelpen, werden zogenaamde "injectie" -stroomsystemen ontwikkeld.

Aanvankelijk waren dit mechanische systemen met een constante toevoer van brandstof naar het gebied van de inlaatklep. Deze systemen maakten het mogelijk om aan de initiële milieueisen te voldoen. Momenteel zijn dit elektronisch-mechanische systemen met gefractioneerde injectie en feedback.

In de jaren zeventig was de belangrijkste manier om schadelijke emissies te verminderen het gebruik van steeds armere lucht-brandstofmengsels. Voor hun ononderbroken ontsteking was het noodzakelijk om de ontstekingssystemen te verbeteren om de kracht van de vonk te vergroten. De beperkende fakir hierin was de mechanische onderbreking van het primaire circuit en de mechanische verdeling van hoogspanningsenergie. Om deze tekortkoming te verhelpen, zijn contact-transistor en non-contact systemen ontwikkeld.

Tegenwoordig worden steeds vaker contactloze ontstekingssystemen met statische distributie van hoogspanningsenergie onder besturing van een elektronische eenheid, die tegelijkertijd de brandstoftoevoer en het ontstekingstijdstip optimaliseert.

Bij dieselmotoren was de belangrijkste richting om het aandrijfsysteem te verbeteren het verhogen van de injectiedruk. Tegenwoordig is de injectiedruk van ongeveer 120 MPa de norm voor veelbelovende motoren tot 250 MPa. Dit maakt een meer volledige verbranding van brandstof mogelijk, waardoor het gehalte aan CH en fijnstof in de uitlaatgassen wordt verminderd. Evenals voor benzine, voor dieselaandrijfsystemen, zijn elektronische motorcontrolesystemen ontwikkeld die ervoor zorgen dat motoren niet in rookmodus kunnen komen.

Er worden verschillende ontwikkeld. Zo is er een systeem ontwikkeld met een filter in het uitlaatkanaal, dat fijnstof tegenhoudt. Na een bepaalde bedrijfstijd geeft de elektronische unit een commando om de brandstoftoevoer te verhogen. Dit leidt tot een verhoging van de temperatuur van de uitlaatgassen, wat op zijn beurt leidt tot roetverbranding en filterregeneratie.

1.5. neutralisatie

In dezelfde jaren 70 werd het duidelijk dat het onmogelijk was om een significante verbetering van de situatie met toxiciteit te bereiken zonder het gebruik van extra apparaten, aangezien een afname van één parameter een toename van andere met zich meebrengt. Daarom zijn ze actief bezig geweest met de verbetering van.

Neutralisatiesystemen zijn in het verleden gebruikt voor auto- en tractoruitrusting die onder speciale omstandigheden werkten, zoals tunnels en mijnbouw.

Er zijn twee basisprincipes voor het bouwen van converters - thermisch en katalytisch.

Thermische omvormer is een verbrandingskamer, die zich in het uitlaatkanaal van de motor bevindt voor naverbranding van de producten van onvolledige verbranding van brandstof - CH en CO. Het kan in plaats van de uitlaatpijpleiding worden geïnstalleerd en zijn functies uitvoeren. De oxidatiereacties van CO en CH verlopen vrij snel bij temperaturen boven 830 °C en in aanwezigheid van ongebonden zuurstof in de reactiezone. Thermische omvormers worden gebruikt op motoren met elektrische ontsteking, waarbij de temperatuur die nodig is voor de effectieve stroom van thermische oxidatiereacties wordt geleverd zonder de toevoer van extra brandstof. De toch al hoge uitlaatgastemperatuur van deze motoren stijgt in de reactiezone als gevolg van het uitbranden van een deel van CH en CO, waarvan de concentratie veel hoger is dan die van dieselmotoren.

De thermische neutralisator (Fig. 1.4) bestaat uit een behuizing met inlaat- (uitlaat)buizen en een of twee vlambuisinzetstukken van hittebestendig plaatstaal. Een goede menging van de extra lucht die nodig is voor de oxidatie van CH en CO met de uitlaatgassen wordt bereikt door intense vortexvorming en turbulentie van gassen terwijl ze door de gaten in de pijpen stromen en als gevolg van het veranderen van de richting van hun beweging door een baffle systeem. Voor een effectieve naverbranding van CO en CH is een voldoende lange tijd nodig, daarom wordt de snelheid van gassen in de convertor laag ingesteld, waardoor het volume relatief groot is.

Rijst. 1.4. Thermische omvormer

Om een temperatuurdaling van de uitlaatgassen als gevolg van warmteoverdracht naar de wanden te voorkomen, zijn de uitlaatpijpleiding en de omvormer bedekt met thermische isolatie, zijn hitteschilden in de uitlaatkanalen geïnstalleerd en wordt de omvormer zo dicht mogelijk bij de mogelijk aan de motor. Desondanks kost het veel tijd om de thermische omvormer op te warmen na het starten van de motor. Om deze tijd te verkorten, wordt de temperatuur van de uitlaatgassen verhoogd, wat wordt bereikt door het brandbare mengsel te verrijken en het ontstekingstijdstip te verkorten, hoewel beide het brandstofverbruik verhogen. Dergelijke maatregelen worden genomen om een stabiele vlam te behouden tijdens tijdelijke werking van de motor. Het vlaminzetstuk draagt ook bij aan een vermindering van de tijd tot de effectieve oxidatie van CH en CO begint.

katalysatoren– apparaten die stoffen bevatten die reacties versnellen, – katalysatoren . Katalysatoren kunnen "eenrichtings", "tweerichtings" en "drierichtings" zijn.

Eencomponent- en tweecomponenten-neutralisatiemiddel van het oxiderende type naverbranding (re-oxideren) CO (eencomponent) en CH (tweecomponenten).

2CO + O 2 \u003d 2CO 2(bij 250-300°С).

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

De katalysator is een roestvrijstalen behuizing die is opgenomen in het uitlaatsysteem. Het draagblok van het actieve element bevindt zich in de behuizing. De eerste neutralisatoren waren gevuld met metalen kogels die waren bedekt met een dun laagje katalysator (zie Fig. 1.5).

Rijst. 1.5. Katalysatorapparaat

Als werkzame stoffen werden gebruikt: aluminium, koper, chroom, nikkel. De belangrijkste nadelen van de neutralisatoren van de eerste generatie waren een laag rendement en een korte levensduur. Katalysatoren op basis van edele metalen - platina en palladium - bleken het best bestand te zijn tegen de "giftige" effecten van zwavel, organosilicium en andere verbindingen die worden gevormd als gevolg van de verbranding van brandstof en olie in de motorcilinder.

De drager van de werkzame stof in dergelijke neutralisatoren is speciaal keramiek - een monoliet met veel longitudinale honingraten. Op het oppervlak van de honingraten wordt een speciaal ruw substraat aangebracht. Dit maakt het mogelijk om het effectieve contactoppervlak van de coating met uitlaatgassen te vergroten tot ~20 duizend m2. De hoeveelheid edelmetalen die in dit gebied op het substraat wordt afgezet, is 2-3 gram, wat het mogelijk maakt om de massaproductie van relatief goedkope producten te organiseren.

Keramiek is bestand tegen temperaturen tot 800-850 °C. Storingen in het voedingssysteem (moeilijke start) en langdurig gebruik op een opnieuw verrijkt werkmengsel leiden ertoe dat overtollige brandstof in de omvormer zal verbranden. Dit leidt tot het smelten van de cellen en het uitvallen van de converter. Tegenwoordig worden metalen honingraten gebruikt als dragers van de katalytische laag. Dit maakt het mogelijk om het oppervlak van het werkoppervlak te vergroten, minder tegendruk te verkrijgen, de verwarming van de converter tot de bedrijfstemperatuur te versnellen en het temperatuurbereik uit te breiden tot 1000-1050 °C.

Het verminderen van media katalysatoren, of drieweg neutralisatoren, worden gebruikt in uitlaatsystemen, zowel om de CO- en CH-emissies te verminderen, als om de uitstoot van stikstofoxiden te verminderen. De katalytische laag van de converter bevat naast platina en palladium het zeldzame aardelement rhodium. Als gevolg van chemische reacties op het oppervlak van een katalysator die is verwarmd tot 600-800 ° C, worden CO, CH, NOx in de uitlaatgassen omgezet in H 2 O, CO 2, N 2:

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

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

Het rendement van een driewegkatalysator bereikt 90% onder reële bedrijfsomstandigheden, maar alleen op voorwaarde dat de samenstelling van het brandbare mengsel niet meer dan 1% verschilt van het stoichiometrische mengsel.

Vanwege veranderingen in motorparameters als gevolg van slijtage, werking in niet-stationaire modi, drift van instellingen van het vermogenssysteem, is het niet mogelijk om de stoichiometrische samenstelling van het brandbare mengsel alleen te behouden vanwege het ontwerp van carburateurs of injectoren. Er is feedback nodig om de samenstelling van het lucht-brandstofmengsel dat de motorcilinders binnenkomt te evalueren.

Tot op heden is het meest gebruikte feedbacksysteem met behulp van de zogenaamde zuurstof sensor(lambdasonde) op basis van zirkoniumkeramiek ZrO 2 (Fig. 1.6).

Het gevoelige element van de lambdasonde is een zirkonium cap 2 . De binnen- en buitenoppervlakken van de dop zijn bedekt met dunne lagen platina-rhodiumlegering, die fungeren als de buitenste 3 en intern 4 elektroden. Met schroefdraad deel 1 de sensor is in het uitlaatkanaal geïnstalleerd. In dit geval wordt de buitenste elektrode gewassen door de verwerkte gassen en de binnenste - door atmosferische lucht.

Rijst. 1.6. Het ontwerp van de zuurstofsensor:

Zirkoniumdioxide krijgt bij temperaturen boven 350°C de eigenschap van een elektrolyt en de sensor wordt een galvanische cel. De EMF-waarde op de sensorelektroden wordt bepaald door de verhouding van de partiële zuurstofdruk aan de binnen- en buitenkant van het sensorelement. Bij aanwezigheid van vrije zuurstof in de uitlaatgassen genereert de sensor een EMV in de orde van grootte van 0,1 V. Bij afwezigheid van vrije zuurstof in de uitlaatgassen stijgt de EMV bijna abrupt tot 0,9 V.

De samenstelling van het mengsel wordt gecontroleerd nadat de sensor is opgewarmd tot bedrijfstemperatuur. De samenstelling van het mengsel wordt gehandhaafd door de hoeveelheid brandstof die aan de motorcilinders wordt toegevoerd op de grens van de EMF-overgang van de sonde te veranderen van laag naar hoog spanningsniveau. Om de tijd om de bedrijfsmodus te bereiken te verkorten, worden elektrisch verwarmde sensoren gebruikt.

De belangrijkste nadelen van systemen met feedback en een driewegkatalysator zijn: de onmogelijkheid om de motor op loodhoudende brandstof te laten lopen, een vrij lage bron van de omvormer en lambdasonde (ongeveer 80.000 km) en een toename van de weerstand van de uitlaat systeem.

Bibliografie

Vyrubov DN Verbrandingsmotoren: theorie van zuigermotoren en gecombineerde motoren / DN Vyrubov et al. M.: Mashinostroenie, 1983.
Motoren voor auto's en tractoren. (Theorie, energiesystemen, ontwerpen en berekeningen) / Ed. I.M. Lenin. M.: Hoger. school, 1969.
Automotive- en tractormotoren: In 2 uur Ontwerp en berekening van motoren / Ed. I.M. Lenin. 2e druk, toegevoegd. en herwerkt. M.: Hoger. school, 1976.
Verbrandingsmotoren: Ontwerp en werking van zuiger- en gecombineerde motoren / Ed. A.S. Orlin, M.G. Kruglov. 3e druk, herzien. en extra M.: Mashinostroenie, 1980.
Arkhangelsky V. M. Automotoren / V. M. Archangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
Kolchin A. I. Berekening van auto- en tractormotoren / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Hoger. school, 1971.
Verbrandingsmotoren / Ed. Dr. techniek. Wetenschappen prof. V.N. Lukanin. M.: Hoger. school, 1985.
Khachiyan A.S. Verbrandingsmotoren / A.S. Khachiyan et al. M.: Vyssh. school, 1985.
Ross Tweg. Benzine injectie systemen. Apparaat, onderhoud, reparatie: Prakt. toelage / Ross Tweg. M.: Uitgeverij “Achter het stuur”, 1998.