ДВИГУНИ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ ТА ЕКОЛОГІЯ.

1.3. Альтернативні палива

1.5. Нейтралізація

Список літератури

ДВИГУНИ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ ТА ЕКОЛОГІЯ

1.1. Шкідливі викиди у складі відпрацьованих газів та їх вплив на живу природу

При повному згорянні вуглеводнів кінцевими продуктами є вуглекислий газ та вода. Однак повного згоряння в поршневих ДВЗ досягти технічно неможливо. Сьогодні близько 60% із загальної кількості шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу великих міст, посідає автомобільний транспорт.

До складу відпрацьованих газів ДВЗ входить понад 200 різних хімічних речовин. Серед них:

• продукти неповного згоряння у вигляді оксиду вуглецю, альдегідів, кетонів, вуглеводнів, водню, перекисних сполук, сажі;
• продукти термічних реакцій азоту із киснем – оксиди азоту;
• сполуки неорганічних речовин, що входять до складу палива, – свинцю та інших важких металів, діоксиду сірки та ін.;
• надлишковий кисень.

Кількість та склад відпрацьованих газів визначаються конструктивними особливостями двигунів, їх режимом роботи, технічним станом, якістю дорожніх покриттів, метеоумовами. На рис. 1.1 показані залежності вмісту основних речовин у складі газів, що відпрацювали.

У табл. 1.1 наведено характеристику міського ритму руху автомобіля та усереднені значення викидів у відсотках до їх сумарного значення за повний цикл умовного міського руху.

Оксид вуглецю (СО) утворюється в двигунах при згорянні збагачених паливоповітряних сумішей, а також внаслідок дисоціації діоксиду вуглецю при високих температурах. У звичайних умовах – безбарвний газ без запаху. Токсична дія СО полягає в його здатності перетворювати частину гемоглобіну крові на карбо-ксигемоглобін, що викликає порушення тканинного дихання. Поруч із СО надає пряме впливом геть тканинні біохімічні процеси, які тягнуть у себе порушення жирового і вуглеводного обміну, вітамінного балансу тощо. буд. При дії на людину СО викликає головний біль, запаморочення, швидку стомлюваність, дратівливість, сонливість, болі в ділянці серця. Гострі отруєння спостерігаються при вдиханні повітря з концентрацією більше 2.5 мг/л протягом 1 години.

Таблиця 1.1

Характеристика міського ритму руху автомобіля

Оксиди азоту у газах, що відпрацювали, утворюються в результаті оборотної реакції окислення азоту киснем повітря під впливом високих температур і тиску. У міру охолодження відпрацьованих газів та розведення їх киснем повітря оксид азоту перетворюється на діоксид. Оксид азоту (NO) – безбарвний газ, діоксид азоту (NO 2) – газ червоно-бурого кольору з характерним запахом. Оксиди азоту при попаданні в організм людини поєднуються з водою. При цьому вони утворюють у дихальних шляхах сполуки азотної та азотистої кислоти. Оксиди азоту дратівливо діють слизові оболонки очей, носа, рота. Вплив NO2 сприяє розвитку захворювань легень. Симптоми отруєння проявляються лише через 6 годин у вигляді кашлю, ядухи, можливий набряк легень. Також NО Х беруть участь у формуванні кислотних дощів.

Оксиди азоту та вуглеводні важчі за повітря і можуть накопичуватися поблизу доріг та вулиць. Вони під впливом сонячного світла проходять різні хімічні реакції. Розкладання оксидів азоту призводить до утворення озону (3). У нормальних умовах озон не стійкий і швидко розпадається, але у присутності вуглеводнів процес його розпаду уповільнюється. Він активно вступає у реакції з частинками вологи та іншими сполуками, утворюючи смог. Крім того, озон роз'їдає очі та легені.

Окремі вуглеводні СН (бензапірен) є найсильнішими канцерогенними речовинами, переносниками яких можуть бути частинки сажі.

При роботі двигуна на етилованих бензинах утворюються частинки твердого оксиду свинцю внаслідок розпаду тетраетилсвинцю. У газах, що відпрацювали, вони містяться у вигляді дрібних частинок розміром 1-5 мкм, які довго зберігаються в атмосфері. Присутність свинцю у повітрі викликає серйозні ураження органів травлення, центральної та периферичної нервової системи. Вплив свинцю на кров проявляється у зниженні кількості гемоглобіну та руйнуванні еритроцитів.

Склад відпрацьованих газів дизельних двигунів відрізняється від бензинових (табл. 10.2). У дизельному двигуні відбувається повніше згоряння палива. При цьому утворюється менше окису вуглецю і незгорілих вуглеводнів. Але разом з цим за рахунок надлишку повітря в дизелі утворюється більша кількість оксидів азоту.

Крім того, робота дизельних двигунів на певних режимах характеризується димністю. Чорний дим є продуктом неповного згоряння і складається з частинок вуглецю (сажі) розміром 0.1–0.3 мкм. Білий дим, що утворюється в основному при роботі двигуна на холостому ходу, складається, головним чином, з альдегідів, що мають подразнюючу дію, частинок палива, що випарувалося, і крапельок води. Блакитний дим утворюється при охолодженні на повітрі відпрацьованих газів. Він складається з крапель рідких вуглеводнів.

Особливістю відпрацьованих газів дизельних двигунів є вміст канцерогенних поліциклічних ароматичних вуглеводнів, серед яких найбільш шкідливий діоксин (циклічний ефір) та бензапірен. Останній, як і свинець, належить до першого класу небезпеки забруднюючих речовин. Діоксини та близькі їм сполуки у багато разів токсичніші від таких отрут, як кураре і ціаністий калій.

Таблиця 1.2

Кількість токсичних компонентів (г),

що утворюється при згорянні 1 кг палива

У відпрацьованих газах виявлено також акреолін (особливо під час роботи дизельних двигунів). Він має запах пригорілих жирів і при вмісті більше 0.004 мг/л викликає подразнення верхніх дихальних шляхів та запалення слизової оболонки очей.

Речовини, що містяться у вихлопних газах автомобілів, можуть викликати прогресуючі ураження центральної нервової системи, печінки, нирок, мозку, статевих органів, летаргію, синдром Паркінсона, пневмонію, ендемічну атаксію, подагру, бронхіальний рак, дерматити, інтоксикацію, алергію, інші . Імовірність виникнення захворювань зростає зі збільшенням часу впливу шкідливих речовин та його концентрації.

1.2. Законодавчі обмеження викидів шкідливих речовин

Перші кроки щодо обмеження кількості шкідливих речовин у газах, що відпрацювали, були зроблені в Сполучених Штатах, де проблема загазованості у великих містах стала найбільш актуальною після Другої світової війни. Наприкінці 60-х років, коли мегаполіси Америки та Японії стали задихатися від смогу, ініціативу взяли він урядові комісії цих країн. Законодавчі акти про обов'язкове зниження рівня токсичних вихлопів нових автомобілів змусили виробників зайнятися удосконаленням двигунів та розробкою систем нейтралізації.

У 1970 році в Сполучених Штатах був прийнятий закон, відповідно до якого рівень токсичних компонентів у відпрацьованих газах автомобілів 1975 модельного року повинен був бути меншим, ніж у машин 1960 випуску: СН - на 87%, СО - на 82% і NОх - на 24%. Аналогічні вимоги були узаконені у Японії та Європі.

Розробкою загальноєвропейських правил, розпоряджень та стандартів у галузі екології автомобільної техніки займається чинний у рамках Європейської економічної комісії ООН (ЄЕК ООН) Комітет з внутрішнього транспорту. Документи, що випускаються ним, отримали назву Правил ЄЕК ООН і обов'язкові для країн-учасників Женевської угоди 1958 року, до якої приєдналася і Росія.

Відповідно до цих правил допустимі викиди шкідливих речовин з 1993 року були обмежені: по оксиду вуглецю з 15 г/км у 1991 році до 2.2 г/км у 1996 році, а за сумою вуглеводнів та оксидів азоту з 5.1 г/км у 1991 році. г/км 1996 року. У 2000 році введено ще суворіші норми (рис. 1.2). Різке посилення норм передбачено і для дизелів вантажних автомобілів (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Динаміка обмежень шкідливих викидів

для автомобілів масою до 3.5 тонн (бензин)

Норми, введені для автомобілів у 1993 році, отримали назву EBPO-I, у 1996 – ЄВРО-II, у 2000 – ЄВРО-III. Введення таких норм вивело європейські правила до рівня стандартів США.

Поруч із кількісним посиленням норм відбувається та його якісне зміна. Замість обмежень за димністю запроваджено нормування твердих частинок, на поверхні яких адсорбуються небезпечні для здоров'я людини ароматичні вуглеводні, зокрема бензапірен.

Нормування викиду твердих частинок обмежує їх кількість у значно більших межах, ніж при обмеженні димності, яка дозволяє оцінювати тільки таку кількість твердих частинок, що робить гази, що відпрацювали, видимими.

Рис. 1.3. Динаміка обмежень шкідливих викидів для дизельних вантажних автомобілів із повною масою понад 3.5 т, встановлених ЄЕК

Для того щоб обмежити викид токсичних вуглеводнів, вводяться норми на утримання у відпрацьованих газах безметанової групи вуглеводнів. Намічається запровадження обмежень на викид формальдегіду. Передбачено обмеження випарів палива із системи живлення автомобілів із бензиновими двигунами.

Як у США, так і в Правилах ЄЕК ООН регламентуються пробіги автомобілів (80 тис. та 160 тис. км), протягом яких вони повинні відповідати встановленим нормам токсичності.

У Росії її стандарти, обмежують викид шкідливих речовин автотранспортними засобами, почали запроваджуватися у роки: ГОСТ 21393-75 “Автомобілі з дизелями. Димність газів, що відпрацювали. Норми та методи вимірювань. Вимоги безпеки” та ГОСТ 17.2.1.02-76 “Охорона природи. атмосфера. Викиди двигунів автомобілів, тракторів, самохідних сільськогосподарських та будівельно-дорожніх машин. Терміни та визначення".

У вісімдесятих роках було прийнято ГОСТ 17.2.2.03-87 “Охорона природи. атмосфера. Норми та методи вимірювань вмісту окису вуглецю та вуглеводнів у відпрацьованих газах автомобілів з бензиновими двигунами. Вимоги безпеки” та ГОСТ 17.2.2.01-84 “Охорона природи. атмосфера. Автомобільні дизелі. Димність газів, що відпрацювали. Норми та методи вимірювань”.

Норми, відповідно до зростання парку та орієнтації на аналогічні Правила ЄЕК ООН, поступово посилювалися. Проте вже з початку 90-х років російські стандарти жорсткості почали суттєво поступатися нормам, введеним ЄЕК ООН.

Причини відставання – непідготовленість інфраструктури експлуатації автотракторної техніки. Для профілактики, ремонту та технічного обслуговування автомобілів, оснащених електронікою та системами нейтралізації, потрібна розвинена мережа станцій технічного обслуговування з кваліфікованим персоналом, сучасним ремонтним обладнанням та вимірювальною апаратурою, у тому числі і на місцях.

Діє ГОСТ 2084-77, що передбачає випуск у Росії бензинів, що містять тетраетилетілен свинцю. Транспортування та зберігання палива не гарантують від попадання в неетильований бензин залишків етилованого. Немає умов, за яких власники автомобілів із системами нейтралізації були б гарантовані від заправки бензином із присадками свинцю.

Проте робота з посилення екологічних вимог ведеться. Постановою Держстандарту РФ від 1 квітня 1998 року № 19 затверджено “Правила щодо проведення робіт у системі сертифікації механічних транспортних засобів та причепів”, які визначають тимчасовий порядок застосування в Росії Правил ЄЕК ООН № 834 та № 495.

З січня 1999 року запроваджено ГОСТ Р 51105.97 “Палива для двигунів внутрішнього згоряння. Неетильований бензин. Технічні умови". У травні 1999 року Держстандарт прийняв ухвалу про введення в дію державних стандартів, що обмежують виділення забруднюючих речовин автомобілями. Стандарти містять автентичний текст із Правилами № 49 та № 83 ЄЕК ООН та вводяться в дію з 1 липня 2000 р. У тому ж році було прийнято стандарт ГОСТ Р 51832-2001 “Двигуни внутрішнього згоряння з примусовим запалюванням, що працюють на бензині, та автотранспортні засоби повною масою понад 3,5 т, оснащені цими двигунами. Викиди шкідливих речовин. Технічні вимоги та методи випробувань”. З першого січня 2004 року набрав чинності ГОСТ Р 52033-2003 “Автомобілі з бензиновими двигунами. Викиди забруднюючих речовин із відпрацьованими газами. Норми та методи контролю при оцінці технічного стану”.

Для виконання дедалі більш жорстких норм викиду забруднюючих речовин виробники автотракторної техніки проводять удосконалення систем живлення та запалювання, застосування альтернативних палив, нейтралізацію відпрацьованих газів, розробку комбінованих силових установок.

1.3. Альтернативні палива

У всьому світі велика увага приділяється заміні рідких нафтових палив зрідженим вуглеводневим газом (пропан-бутанова суміш) і стисненим природним газом (метаном), а також сумішами, що містять спирт. У табл. 1.3 наведено порівняльні показники викидів шкідливих речовин під час роботи ДВС на різних паливах.

Таблиця 1.3

Переваги газового палива – високе октанове число та можливість застосування нейтралізаторів. Однак при їх використанні зменшується потужність двигуна, а велика маса та габарити паливної апаратури знижують експлуатаційні показники автомобіля. До недоліків газоподібних палив відноситься також висока чутливість до регулювань паливної апаратури. При незадовільній якості виготовлення паливної апаратури та при низькій культурі експлуатації токсичність відпрацьованих газів двигуна, що працює на газовому паливі, може перевищувати значення бензинового варіанта.

У країнах із спекотним кліматом поширення набули автомобілі з двигунами, що працюють на спиртових паливах (метанолі та етанолі). Застосування спиртів знижує викид шкідливих речовин на 20-25%. До недоліків спиртових палив відноситься суттєве погіршення пускових якостей двигуна та висока корозійна агресивність та токсичність самого метанолу. У Росії спиртові палива для автомобілів нині не застосовуються.

Дедалі більшу увагу як у нас у країні, так і за кордоном приділяється ідеї застосування водню. Перспективність цього палива визначається його екологічною чистотою (у автомобілів, що працюють на даному паливі, викид оксиду вуглецю зменшується у 30–50 разів, оксидів азоту у 3–5 разів та вуглеводнів у 2–2.5 разів), необмеженістю та відновлюваністю сировинних ресурсів. Проте використання водневого палива стримується створенням енергоємних систем зберігання водню на борту автомобіля. Металогідридні акумулятори, реактори розкладання метанолу та інші системи, що застосовуються в даний час, дуже складні і дорогі. Враховуючи також труднощі, пов'язані з вимогами компактного та безпечного утворення та зберігання водню на борту автомобіля, автомобілі з водневим двигуном якогось помітного практичного застосування поки що не мають.

В якості альтернативи ДВС великий інтерес становлять електричні силові установки, що використовують електрохімічні джерела енергії, акумуляторні батареї та електрохімічні генератори. Електромобілі відрізняються гарною пристосовністю до змінних режимів міського руху, простотою технічного обслуговування та екологічною чистотою. Проте їхнє практичне застосування залишається поки що проблематичним. По-перше, немає надійних, легких та досить енергоємних електрохімічних джерел струму. По-друге, переведення автомобільного парку на живлення електрохімічними акумуляторами призведе до витрачання величезної кількості енергії на їх підзарядку. Ця енергія здебільшого виробляється на теплових електростанціях. При цьому за рахунок багаторазової конвертації енергії (хімічна – теплова – електрична – хімічна – електрична – механічна) загальний ККД системи дуже низький та екологічне забруднення районів навколо електростанцій у багато разів перевищить нинішні значення.

1.4. Удосконалення систем живлення та запалювання

Одним із недоліків карбюраторних систем живлення є нерівномірний розподіл палива по циліндрах двигуна. Це викликає нерівномірну роботу ДВС і неможливість збіднення регулювань карбюратора через перезбіднення суміші та припинення горіння в окремих циліндрах (зростання СН) при збагаченій суміші в інших (великий вміст у газах, що відпрацювали). Для усунення цього недоліку змінили порядок роботи циліндрів з 1–2–4–3 на 1–3–4–2 та оптимізації форми впускних трубопроводів, наприклад, застосування ресиверів у впускній магістралі. Крім цього, під карбюратори встановлювали різні розсікачі, що направляють потоку, впускний трубопровід підігрівають. У СРСР була розроблена та впроваджена у масове виробництво автономна система холостого ходу (ХХ). Ці заходи дозволили вкластися у вимоги до режимів ХХ.

Як було сказано вище, за міського циклу до 40% часу автомобіль працює в режимі примусово холостого ходу (ПХХ) – гальмування двигуном. При цьому під дросельною заслінкою розрядження набагато вище, ніж на режимі ХХ, що викликає перезбагачення паливоповітряної суміші та припинення її горіння в циліндрах двигуна, зростає кількість шкідливих викидів. Для зменшення викидів на режимах ПХХ було розроблено системи демпфування дросельної заслінки (привідкривачі) та економайзери примусового холостого ходу ЕПХХ. Перші системи, відкриваючи дросельну заслінку, зменшують розрядження під нею, тим самим запобігають перезбагаченню суміші. Другі перекривають надходження палива до циліндрів двигуна на режимах ПХХ. Системи ПЕХХ дозволяють до 20% знизити кількість шкідливих викидів та до 5% підвищити паливну економічність за умов міської експлуатації.

З викидами оксидів азоту NОх боролися, знижуючи температуру згоряння горючої суміші. Для цього системи живлення як бензинових, так і дизельних двигунів оснащували пристроями рециркуляції газів, що відпрацювали. Система, на певних режимах роботи двигуна, перепускала частину газів, що відпрацювали, з випускного у впускний трубопровід.

Інерційність паливодозуючих систем не дозволяє створити конструкцію карбюратора, що повністю відповідає всім вимогам точності дозування для всіх режимів роботи двигуна, особливо перехідних. Для подолання недоліків карбюратора було розроблено звані “інжекторні” системи харчування.

Спочатку це були механічні системи з постійною подачею палива до району впускних клапанів. Ці системи дозволяли виконувати початкові екологічні вимоги. В даний час це електронно-механічні системи з фразірованним упорскуванням та зворотним зв'язком.

У 70-ті роки основним способом зниження кількості шкідливих викидів було застосування дедалі більше бідних паливоповітряних сумішей. Для їхнього безперебійного займання знадобилося вдосконалення систем запалення з метою збільшення потужності іскри. Стримуючим факіром у цьому служили механічний розрив первинного ланцюга та механічний розподіл високовольтної енергії. Для подолання цього недоліку було розроблено контактно-транзисторні та безконтактні системи.

Сьогодні все більшого поширення набувають безконтактні системи запалення зі статичним розподілом високовольтної енергії під управлінням електронного блоку, що одночасно оптимізує паливоподачу та кути випередження запалення.

У дизельних двигунів основним напрямом вдосконалення системи живлення стало підвищення тиску впорскування. На сьогоднішній день нормою є тиск упорскування близько 120 МПа, у перспективних двигунів до 250 МПа. Це дозволяє повніше спалювати паливо, знизивши вміст відпрацьованих газах СН і твердих частинок. Так само як і для бензинових, для дизельних систем живлення розроблені електронні системи керування двигуном, які не дозволяють двигунам виходити на режими димлення.

Розробляються різні системи нейтралізації газів, що відпрацювали. Так, наприклад, розроблено систему з фільтром у випускному тракті, який утримує тверді частинки вихлопу. Після певного напрацювання, електронний блок віддає команду збільшення подачі палива. Це призводить до зростання температури відпрацьованих газів, що, у свою чергу, призводить до випалювання сажі та регенерації фільтра.

1.5. Нейтралізація

У тих же 70-х роках стало ясно, що досягти суттєвого поліпшення ситуації з токсичністю без застосування додаткових пристроїв неможливо, оскільки зменшення одного параметра тягне за собою збільшення інших. Тому активно зайнялися вдосконаленням систем нейтралізації газів, що відпрацювали.

Системи нейтралізації застосовувалися і раніше для автотракторної техніки, що працює в особливих умовах, наприклад, на прокладанні тунелів і розробці шахт.

Існує два основні принципи побудови нейтралізаторів – термічний та каталітичний.

Термічний нейтралізаторє камерою згоряння, яка розміщується у випускному тракті двигуна для допалювання продуктів неповного згоряння палива – СН та СО. Він може встановлюватися на місці випускного трубопроводу та виконувати його функції. Реакції окислення ЗІ та СН протікають досить швидко при температурі понад 830 °С та за наявності в зоні реакцій незв'язаного кисню. Термічні нейтралізатори застосовуються на двигунах з примусовим займанням, у яких необхідна ефективного протікання термічних реакцій окислення температура забезпечується без подачі додаткового палива. І без того висока температура випускних газів у цих двигунів підвищується в зоні реакції внаслідок догоряння частини СН та СО, концентрація яких значно вища, ніж у дизелів.

Термічний нейтралізатор (рис. 1.4) складається з корпусу з патрубками, що підводять (випускними) і однієї або двох жарових труб-вставок з жароміцної листової сталі. Хороше перемішування додаткового повітря, необхідного для окиснення СН і СО, з випускними газами досягається інтенсивним вихроутворенням і турбулізацією газів при перетіканні через отвори в трубах та внаслідок зміни напряму їх руху системою перегородок. Для ефективного догоряння СО і СН потрібно досить багато часу, тому швидкість газів у нейтралізаторі задається невисокою, внаслідок чого обсяг його виходить порівняно великим.

Рис. 1.4. Термічний нейтралізатор

Щоб запобігти падінню температури випускних газів в результаті тепловіддачі в стінки, випускний трубопровід і нейтралізатор покривають тепловою ізоляцією, встановлюють теплові екрани у випускних каналах, нейтралізатор розміщують по можливості ближче до двигуна. Незважаючи на це для прогрівання термічного нейтралізатора після пуску двигуна потрібен значний час. Для скорочення цього часу підвищують температуру випускних газів, що досягається збагаченням горючої суміші та зменшенням кута випередження запалення, хоча й те, й інше підвищує витрату палива. Таких заходів вдаються для підтримки стабільного полум'я на перехідних режимах роботи двигуна. Зменшенню часу до початку ефективного окислення СН та СО сприяє також жарова вставка.

Каталітичні нейтралізатори– пристрої, що містять у собі речовини, що прискорюють реакції, – каталізатори . Каталітичні нейтралізатори можуть бути "однокомпонентними" "двокомпонентними" та "трикомпонентними".

Однокомпонентні та двокомпонентні нейтралізатори окисного типу допалюють (доокислюють) СО (однокомпонентні) та СН (двокомпонентні).

2СО + Про 2 = 2СО 2(При 250-300 ° С).

З m Н n + (m + n/4)О 2 = mСО 2 + n/2Н 2 О(понад 400 ° С).

Нейтралізатор є корпусом з нержавіючої сталі, включений в систему випуску. У корпусі знаходиться блок носія активного елемента. Перші нейтралізатори заповнювалися металевими кульками, вкритими тонким шаром каталізатора (див. рис. 1.5).

Рис. 1.5. Пристрій каталітичного нейтралізатора

Як активну речовину використовувалися: алюміній, мідь, хром, нікель. Основними недоліками нейтралізаторів перших поколінь були низька ефективність та малий термін служби. Найбільш стійким до “отруйного” впливу сірчаних, кремнійорганічних та інших сполук, що утворюються внаслідок згоряння двигуна, що містяться в циліндрі палива та масла, виявилися каталітичні нейтралізатори на основі благородних металів – платини і паладію.

Носієм активної речовини в таких нейтралізаторах служить спецкераміка - моноліт з безліччю поздовжніх сот-осередків. На поверхню сотів нанесена спеціальна шорстка підкладка. Це дозволяє збільшити ефективну площу контакту покриття з вихлопними газами до 20 тис. м 2 . Кількість благородних металів, нанесених на підкладку на цій площі, становить 2-3 грами, що дозволяє організувати масове виробництво щодо недорогих виробів.

Кераміка витримує температуру до 800-850 °С. Несправності системи живлення (утруднений пуск) та тривала робота на перезбагаченій робочій суміші призводять до того, що надлишкове паливо згорятиме в нейтралізаторі. Це призводить до оплавлення стільників і виходу нейтралізатора з ладу. Сьогодні як носії каталітичного шару застосовують металеві стільники. Це дозволяє збільшити площу робочої поверхні, отримати менший протитиск, прискорити розігрів нейтралізатора до робочої температури та розширити температурний діапазон до 1000–1050 °С.

Каталітичні нейтралізатори із відновним середовищем,або трикомпонентні нейтралізатори,використовуються в системах випуску газів, що відпрацювали, як для зниження викидів СО і СН, так і для зниження викидів оксидів азоту. Каталітичний шар нейтралізатора містить, крім платини та паладію, рідкісноземельний елемент родій. В результаті хімічних реакцій на поверхні розігрітого до 600-800 ° С каталізатора, СН, Nоx, що містяться в відпрацьованих газах, перетворюються на H 2 O, 2 , N 2:

2NO + 2СО = N 2 + 2СО2.

2NO + 2Н2 = N2+2Н2О.

Ефективність трикомпонентного каталітичного нейтралізатора досягає в реальних умовах експлуатації 90%, але лише за умови, що склад горючої суміші відрізняється від стехіометричного не більше ніж на 1%.

Через зміну параметрів двигуна внаслідок його зносу, роботи на нестаціонарних режимах, дрейфу налаштувань систем живлення підтримувати стехіометричний склад горючої суміші тільки за рахунок конструкції карбюраторів або інжекторів неможливо. Необхідний зворотний зв'язок, який оцінював би склад паливоповітряної суміші, що надходить у циліндри двигуна.

На сьогоднішній день найбільшого поширення набула система зворотного зв'язку з використанням так званого датчика кисню(лямбда-зонда) з урахуванням цирконієвої кераміки ZrO 2 (рис. 1.6).

Чутливим елементом лямбда-зонда є цирконієвий ковпачок 2 . Внутрішня та зовнішня поверхні ковпачка покриті тонкими шарами з платинородієвого сплаву, які виконують роль зовнішнього. 3 та внутрішнього 4 електродів. За допомогою різьбової частини 1 датчик встановлюється у випускний тракт. При цьому зовнішній електрод омивається газами, що обробили, а внутрішній – атмосферним повітрям.

Рис. 1.6. Конструкція датчика кисню

Двоокис цирконію при температурах понад 350°С набуває властивості електроліту, а датчик стає гальванічним елементом. Величина ЕРС на електродах датчика визначається співвідношенням парціальних тисків кисню на внутрішній та зовнішній сторонах чутливого елемента. За наявності вільного кисню у відпрацьованих газах датчик виробляє ЕРС порядку 0.1 В. За відсутності у відпрацьованих газах вільного кисню ЕРС практично стрибком зростає до 0.9 Ст.

Управління складом суміші відбувається після прогрівання датчика до робочих температур. Склад суміші підтримується зміною кількості подається в циліндри двигуна палива на межі переходу ЕРС зонда з низького на високий рівень напруги. Для зменшення часу виходу робочий режим застосовують датчики з електропідігрівом.

Основними недоліками систем із зворотним зв'язком та трикомпонентним каталітичним нейтралізатором є: неможливість роботи двигуна на етильованому паливі, досить низький ресурс нейтралізатора та лямбда-зонда (близько 80000 км) та збільшення опору випускної системи.

Список літератури

1. Вируб Д. Н. Двигуни внутрішнього згоряння: теорія поршневих і комбінованих двигунів / Д. Н. Вируб та ін М.: Машинобудування, 1983.
2. Автомобільні та тракторні двигуни. (Теорія, системи харчування, конструкції та розрахунок) / За ред. І. М. Леніна. М: Вища. шк., 1969.
3. Автомобільні та тракторні двигуни: О 2 год. Конструкція та розрахунок двигунів / За ред. І. М. Леніна. 2-ге вид., дод. та перероб. М: Вища. шк., 1976.
4. Двигуни внутрішнього згоряння: Пристрій та робота поршневих та комбінованих двигунів / За ред. А. С. Орліна, М. Г. Круглова. 3-тє вид., перераб. та дод. М: Машинобудування, 1980.
5. Архангельський В. М. Автомобільні двигуни/В. М. Архангельський. М: Машинобудування, 1973.
6. Колчин А. І. Розрахунок автомобільних та тракторних двигунів / А. І. Колчин, В. П. Демідов. М: Вища. шк., 1971.
7. Двигуни внутрішнього згоряння/За ред. д-ра техн. наук проф. В. Н. Луканіна. М: Вища. школа, 1985.
8. Хачіян А. С. Двигуни внутрішнього згоряння / А. С. Хачіян та ін. М.: Вищ. шк., 1985.
9. Рос Твег. Системи упорскування бензину. Влаштування, обслуговування, ремонт: Практ. посібник / Росс Твег. М.: Видавництво "За кермом", 1998.

Тепловим двигуном називається пристрій, здатний перетворювати отриману кількість теплоти на механічну роботу. Механічна робота у теплових двигунах проводиться у процесі розширення деякої речовини, яка називається робочим тілом. Як робоче тіло зазвичай використовуються газоподібні речовини (пари бензину, повітря, водяна пара). Робоче тіло отримує (або віддає) теплову енергію у процесі теплообміну з тілами, які мають великий запас внутрішньої енергії.

ЕКОЛОГІЧНА КРИЗА, порушення взаємозв'язків усередині екосистеми або незворотні явища в біосфері, спричинені антропогенною діяльністю та загрозливі для існування людини як виду. За рівнем загрози природному життю людини та розвитку суспільства виділяються несприятлива екологічна ситуація, екологічне лихо та екологічна катастрофа

Забруднення від теплових двигунів:

1. Хімічна.

2. Радіоактивне.

3. Теплове.

ККД теплових двигунів< 40%, в следствии чего больше 60% теплоты двигатель отдаёт холодильнику.

При спалюванні палива використовується кисень з атмосфери, внаслідок чого вміст кисню в повітрі поступово зменшується

Спалювання палива супроводжується виділенням в атмосферу вуглекислого газу, азотних, сірчаних та інших сполук.

Заходи запобігання забрудненню:

1. Зниження шкідливих викидів.

2.Контроль за вихлопними газами, модифікація фільтрів.

3. Порівняння ефективності та екологічної нешкідливості різних видів палива, переведення транспорту на газове паливо.

До основних токсичних викидів автомобіля відносяться: відпрацьовані гази, картерні гази та паливні випари. Відпрацьовані гази, що викидаються двигуном, містять окис вуглецю, вуглеводні, оксиди азоту, бензапірен, альдегіди і сажу. При цьому в атмосферу викидається близько 700 кг чадного газу (СО), 400 кг діоксиду азоту, 230 кг вуглеводнів та інших забруднюючих речовин, загальна кількість яких становить понад 200 найменувань. Щорічно в атмосферне повітря з відпрацьованими газами мобільними джерелами викидається близько 1 млн.т забруднюючих речовин.

Деякі з цих речовин, наприклад, важкі метали та окремі хлорорганічні сполуки, стійкі органічні забруднювачі накопичуються в природному середовищі і становлять серйозну загрозу як для довкілля, так і для здоров'я людей. За збереження існуючих темпів зростання парку автомобілів прогнозується, що до 2015 року обсяг викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря зросте до 10% і більше.

Кардинально покінчити з проблемою забруднення атмосфери транспортом міг би електромобіль. Сьогодні найширше застосування електровози знайшли на залізничному транспорті.

2. З екологічної точки зору як паливо для автомобілів найкраще підходить водень, який, до того ж, є теплотворним.

3. Робляться спроби створення двигунів використовують у вигляді палива повітря, спирт, біопаливо та ін Але, на жаль, поки всі ці двигуни можна швидше назвати експериментальними зразками. Але наука не стоїть на місці, сподіватимемося, що процес створення екологічно чистого автомобіля не «за горами»
Причини забруднення повітря відпрацьованими газами
автомобілів.

Основна причина забруднення повітря полягає у неповному та нерівномірному згорянні палива. Усього 15% його витрачається на рух автомобіля, а 85% "летить на вітер". До того ж камери згоряння автомобільного двигуна – це своєрідний хімічний реактор, який синтезує отруйні речовини та викидає їх в атмосферу. Навіть безневинний азот з атмосфери, потрапляючи в камеру згоряння, перетворюється на отруйні оксиди азоту.
У відпрацьованих газах двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) міститься понад 170 шкідливих компонентів, їх близько 160 – похідні вуглеводнів, прямо зобов'язані своєю появою неповного згоряння палива у двигуні. Наявність у відпрацьованих газах шкідливих речовин зумовлено зрештою виглядом та умовами згоряння палива.
Гази, що відпрацювали, продукти зносу механічних частин і покришок автомобіля, а також дорожнього покриття становлять близько половини атмосферних викидів антропогенного походження. Найбільш дослідженими є викиди двигуна та картера автомобіля. До складу цих викидів, крім азоту, кисню, вуглекислого газу та води, входять такі шкідливі компоненти, як окис. Рухаючись зі швидкістю 80-90 км/год у середньому, автомобіль перетворює на вуглекислоту стільки ж кисню, скільки 300-350 чоловік. Але справа не лише у вуглекислоті. Річний вихлоп одного автомобіля – це 800 кг окису вуглецю, 40 кг оксидів азоту та понад 200 кг різних вуглеводнів. У цьому наборі дуже підступний окис вуглецю. Через високу токсичність її допустима концентрація в атмосферному повітрі має перевищувати 1 мг/м3. Відомі випадки трагічної загибелі людей, які запускали двигуни автомобілів при зачинених воротах гаража. В одномісному гаражі смертельна концентрація окису вуглецю виникає вже через 2-3 хвилини після включення стартера. У холодну пору року, зупинившись для нічлігу на узбіччі дороги, недосвідчені водії іноді включають двигун для обігріву машини. Через проникнення окису вуглецю в кабіну такий нічліг може виявитися останнім.
Окиси азоту токсичні для людини і, крім того, мають подразнюючу дію. Особливо небезпечною складовою газів, що відпрацювали, є канцерогенні вуглеводні, що виявляються, перш за все, на перехрестях у світлофорів (до 6,4 мкг/100 м3, що в 3 рази більше, ніж у середині кварталу).
При використанні етилованого бензину автомобільний двигун викидає з'єднання свинцю. Свинець небезпечний тим, що здатний накопичуватися як в зовнішньому середовищі, так і в організмі людини.
Рівень загазованості магістралей та при магістральних територій залежить від інтенсивності руху автомобілів, ширини та рельєфу вулиці, швидкості вітру, частки вантажного транспорту та автобусів у загальному потоці та інших факторів. При інтенсивності руху 500 транспортних одиниць на годину концентрація окису вуглецю на відкритій території з відривом 30-40 м від автомагістралі знижується втричі і сягає норми. Утруднено розсіювання викидів автомобілів на тісних вулицях. У результаті майже всі жителі міста зазнають шкідливого впливу забрудненого повітря.
З'єднань металів, що входять до складу твердих викидів автомобілів, найбільш вивченими є сполуки свинцю. Це зумовлено тим, що з'єднання свинцю, надходячи в організм людини і теплокровних тварин з водою, повітрям та їжею, надають на нього найбільш шкідливу дію. До 50% денного надходження свинцю в організм припадає на повітря, в якому значну частку становлять гази автомобілів, що відпрацювали.
Надходження вуглеводнів в атмосферне повітря відбувається не тільки під час роботи автомобілів, а й при розливі бензину. За даними американських дослідників у Лос-Анджелесі за добу випаровується у повітря близько 350 тонн бензину. І винен у цьому не стільки автомобіль, скільки сама людина. Трохи пролили під час заливання бензину в цистерну, забули щільно закрити кришку під час перевезення, пліснули на землю під час заправки на автозаправній станції, і в повітря потягнулися різні вуглеводні.
Кожен автомобіліст знає: вилити зі шланга весь бензин у бак практично неможливо, якась його частина зі стовбура «пістолета» обов'язково виплескується на землю. Небагато. Але скільки сьогодні у нас автомобілів? І з кожним роком їх кількість зростатиме, а отже, збільшуватимуться і шкідливі випари в атмосферу. Лише 300 р. бензину, пролитого під час заправки автомобіля, забруднюють 200 тисяч кубічних метрів повітря. Найпростіший шлях вирішення проблеми – створити заправні автомати нової конструкції, що не дозволяють пролитися на землю навіть одній краплі бензину.

Висновок

Можна без перебільшення говорити, що теплові двигуни в даний час є основними перетворювачами палива в інші види енергії, і без них був би неможливий прогрес у розвитку сучасної цивілізації. Проте всі види теплових двигунів є джерелами забруднення навколишнього середовища. (Кострюков Денис)

Аналіз проблеми продовження механізмів Кіотського протоколу після закінчення першого періоду зобов'язань

дипломна робота

2.3 Визначення категорій джерел викидів, пов'язаних зі спалюванням палива на енергетичні потреби

У переглянутих Керівних засадах МГЕЗК 1996 року запроваджується така класифікація основних категорій джерел:

1) Енергетика. У цю категорію входять теплові електростанції і ТЕЦ РАВ ЄЕС, і регіональних АТ енерго, промислові ТЕЦ, інші електростанції, муніципальні та промислові котельні, що відпускають енергію в мережі загального користування потреби електро- та теплопостачання регіону, а також підприємства паливної промисловості. Враховується витрата палива на вироблення електроенергії та теплоти та на власні потреби, а також втрати;

2) Промисловість та будівництво. До цієї категорії сумарно включаються підприємства всіх галузей промисловості, що діють у регіоні, у тому числі чорна металургія, кольорова металургія, хімічна та нафтохімічна промисловість, легка промисловість, харчова, лісова (лісозаготівля) та деревообробна та целюлозно-паперова, машинобудівна, виробництво будівельних матеріалів та власне будівництво та ін. Враховується витрата палива, що спалюється на всі кінцеві (власні) енергетичні потреби у всіх основних (виробничих) та допоміжних цехах та об'єктах підприємств (організацій);

3) Транспорт. Включає залізничний, повітряний, водний, автомобільний та трубопровідний. Враховується витрата палива, яке спалюється безпосередньо транспортними засобами, виключаючи внутрішньогосподарські перевезення та допоміжні потреби транспортних підприємств;

4) Комунально-побутовий сектор включає соціальну сферу послуг, міське господарство, торгівлю, громадське харчування та послуги. Враховується витрата палива, яке безпосередньо спалюється підприємствами на кінцеві енергетичні потреби;

5) Населення. Враховується витрата палива, спалюваного домашньому господарстві різні енергетичні потреби;

6) Сільське господарство. Враховується витрата палива, що спалюється стаціонарними та мобільними джерелами під час проведення різних сільськогосподарських робіт організаціями будь-яких типів. Це зумовлено складом інформації про витрату палива та енергії у сільському господарстві, прийнятим у російській статистиці;

7) Інші стаціонарні та мобільні джерела. Враховується витрата палива, що спалюється на всі інші потреби, за якими є статистична інформація про витрату палива, але не очевидно, до якої категорії її віднести.

У РКЗК є і ряд особливостей у питанні приналежності викидів ПГ, які мають бути відзначені особливо.

Викиди від виробництва електроенергії цілком належать тому, хто її виробив (і продав). Тобто економія електроенергії є зниженням викиду парникових газів, тільки якщо електростанцію теж включено до проекту або програми зниження викидів і на станції реально спостерігається зниження.

Викиди, пов'язані з бункерним паливом, проданим судам та літакам, що є міжнародними транспортними засобами, доповідаються окремо та не включаються до національних викидів. Тобто поки вони фактично виключені із системи обмеження викидів через неможливість досягти консенсусу щодо приналежності викидів (порт відвантаження палива, прапор судна, місце реєстрації судна тощо).

Викиди, пов'язані з утилізацією та переробкою відходів, належать не підприємствам, які виробляють відходи, а організаціям, що займаються експлуатацією звалищ та очисних споруд.

Як правило, викиди парникових газів оцінюються там за валовими даними про переробку твердих або рідких відходів.

Викиди від спалювання або розкладання деревини та продуктів із неї, так само як і сільськогосподарських відходів (соломи тощо), передбачаються там, де деревина була заготовлена ​​і в рік заготівлі. Із цього є дуже важливий наслідок: використання продуктів чи відходів деревини як паливо не є викидом. Мається на увазі, що вивезення деревини з лісу вже враховано як викид при підрахунку загального балансу СО2 у лісах (поглинання мінус викид).

Існують прямі та непрямі викиди парникових газів.

Прямі викиди парникових газів - це викиди джерел, що належать або знаходяться під контролем підприємства, що проводить інвентаризацію, наприклад, викиди з котлів, виробничих і вентиляційних установок через фабричні труби, викиди автотранспорту, що належить підприємству.

Непрямі викиди парникових газів - викиди, що відбуваються в результаті діяльності даного підприємства, але поза його контролем, наприклад: викиди при виробництві електрики, яку підприємство купує; викиди під час виробництва продукції, що купується за контрактами; викиди, пов'язані з використанням виготовленої продукції. Відповідно до методики МГЭИК інвентаризація передбачає облік лише прямих викидів. Методики інвентаризації на рівні компанії, наприклад розроблений Всесвітньою бізнесовою радою зі сталого розвитку Протокол обліку ПГ, рекомендують враховувати у певних випадках і непрямі викиди. Також при плануванні проектів щодо зниження викидів бажано хоча б приблизно оцінити непрямі викиди, оскільки їх зміни в результаті проекту можуть суттєво підвищити або знизити цінність проекту.

Поглинання СО 2 лісами та сільськогосподарськими землями є "викидом зі знаком мінус".

Згідно з РКЗК та Кіотським протоколом поглинання (також зване стоками або абсорбцією парникових газів) також підлягає обліку, але окремо від викидів. У ряді випадків воно вважається еквівалентним викидам, наприклад, при підрахунку виконання зобов'язань на рівні країн на перший період зобов'язань за Кіотським протоколом. Але в більшості випадків поглинання СО2 лісами знаходиться в сильно нерівному положенні, що певною мірою відображає тимчасовість і нестійкість такого поглинання, адже ліси не можуть вічно накопичувати вуглець, зрештою деревина або розкладається, або спалюється - і СО 2 повертається назад у атмосферу. Для цього запроваджено спеціальні одиниці абсорбції, є сильні обмеження за типами лісових проектів тощо.

У методичному плані питання обліку поглинання поки що остаточно не вирішено на міжнародному рівні. Так, методика МГЕІК взагалі не містить розділу поглинання внаслідок змін у землекористуванні. Через великі складнощі було вирішено підготувати окремий методичний посібник, робота над яким наближається до завершення.

Оскільки це видання має загальноосвітній характер, без акценту на лісогосподарську діяльність, то величезний масив проблем та складностей обліку поглинання СО2 лісами тут детально не розглядається.

Відомі методики інвентаризації дозволяють підходити до неї дуже гнучко. Вони практично мають на увазі кілька "рівнів" детальності та точності оцінювання викидів. Найпростіший рівень (рівень 1) зазвичай потребує мінімуму даних та аналітичних можливостей. Більш складний (рівень 2) ґрунтується на детальних даних та, як правило, враховує специфічні особливості країни/регіону. Найбільш високий рівень (рівень 3) передбачає деталізацію даних рівня підприємств і окремих установок і прямі вимірювання викидів більшості газів.

Обов'язковість використання тієї чи іншої рівня зазвичай не регламентується міжнародною методикою, але залежить від рішень на національному рівні. Детально ці питання розглядаються нижче, у методичному розділі.

У переважній більшості випадків викиди від джерела не вимірюються, а розраховуються за даними споживання палива та виробництві продукції (якщо її виробництво веде до викидів парникових газів) тощо. У найзагальнішому вигляді розрахунок будується за схемою:

(дані про якусь діяльність, наприклад про спалювання палива) х (коефіцієнти емісії) = (викиди)

Водно-екологічний аналіз водокористування міста

Середньодобова витрата води визначається за формулою Qсут. середнє = , м3 / добу, де Кн - коефіцієнт, що враховує витрату води на потреби установ, організацій та підприємств соціально-гарантованого обслуговування.

Визначення викидів забруднюючих речовин під час спалювання палива автотранспортом

Умови завдання На товарно-сировинній біржі пропонується 5 сортів вугілля за однією ціною-1,0 руб./ГДж потрібно визначити (з урахуванням екологічних властивостей різних видів та сортів вугілля) найбільш вигідний варіант забезпечення підприємства...

Оцінка впливу на довкілля від виробництва склопластику

До організованих джерел на підприємстві відноситься вентиляційна шахта, до неорганізованих - склад готової продукції, склад зберігання бобін про склоджгут, майданчик відкачування сировини при доставці автоцистернами.

Розробка проекту гранично допустимих викидів та екологічного моніторингу готелю "Жовтневий"

Інвентаризація викидів (відповідно до ГОСТ 17.2.1.04--77) - це систематизація відомостей про розподіл джерел на території підприємства, параметри джерел викидів.

Розрахунок викидів від підприємства з виробництва керамічних глечиків

Котельня МК-151 працює на паливі апсатського вугілля марки СС та вугілля інших родовищ. Викиди забруднюючих речовин в атмосферу наведені в таблиці 1. Таблиця 1 - Викиди забруднюючих речовин під час спалювання палива в котлоагрегатах «КВСМ-1...

Розрахунок викидів вугільного пилу

Розрахункова витрата палива розраховується наступним чином (формула (7)): , (7) де Нд - розрахункова витрата палива, т/рік; В - фактична витрата палива, 1166,5 т/рік; q4 - втрата тепла від механічної неповноти згоряння, 9,8%.

Методика призначена для розрахунку викидів шкідливих речовин з газоподібними продуктами згоряння при спалюванні твердого палива, мазуту та газу в топках діючих промислових та комунальних котлоагрегатів та побутових теплогенераторів.

Проаналізувати вміст неорганічних та органічних полютантів (ПАР, барвників, важких металів та ін.) у стічних водах текстильних підприємств, виявити технологічні рішення.

Сучасні геоекологічні проблеми текстильної промисловості

Підприємства вугільної промисловості надають суттєвий негативний вплив на водні та земельні ресурси. Основні джерела викиду шкідливих речовин в атмосферу - промислові...

Екологічна оцінка джерела викидів сажі та пентану котельні вантажопасажирського порту та визначення забруднення приземного шару атмосфери сажею

Відповідно до вимог ГОСТ 17.2.302.78 для джерела викиду (стаціонарного або пересувного) встановлюється гранично допустимий викид кожної шкідливої ​​речовини в атмосферу (ПДВi), яке враховує...

Для розрахунку кількості забруднюючих речовин, що виділяються при гальванічній обробці, прийнято питомий показник q, віднесений до площі поверхні гальванічної ванни (див. табл. 2.21). У цьому випадку кількість забруднюючої речовини (г/с)...

Екологічне обґрунтування проектованого промислового об'єкту

В умовах негативної зміни якісного складу атмосферного повітря під впливом антропогенних факторів найважливішим завданням є повний облік викидів забруднюючих речовин та оцінка їх впливу на навколишнє середовище.

Енергетичні забруднення

Як паливо на теплових електростанціях використовують вугілля, нафту та нафтопродукти, природний газ і рідше деревину та торф. Основними компонентами горючих матеріалів є вуглець, водень та кисень.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

СЕРІВСЬКИЙ МЕТАЛУРГІЙНИЙ ТЕХНІКУМ

Реферат

за екологічними основами природокористування

на тему:Екологічні проблеми, пов'язані з розвитком енергетики

Виконава: студентка

заочного відділення

IVкурсу група ТІТО

Сочнєва Наталія

Перевірила: викладач

Чернишова Н.Г.

Вступ

1. Екологічні проблеми теплоенергетики

2. Екологічні проблеми гідроенергетики

3. Проблеми ядерної енергетики

4. Деякі шляхи вирішення проблем сучасної енергетики

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Існує образний вислів, що ми живемо в епоху трьох Е: економіка, енергетика, екологія. При цьому екологія як наука і спосіб мислення привертає дедалі більшу увагу людства.

Екологію розглядають як науку та навчальну дисципліну, яка покликана вивчати взаємини організмів та середовища у всій їх різноманітності. У цьому під середовищем розуміється як світ неживої природи, а й вплив одних організмів чи його угруповань інші організми та спільноти. Екологію іноді пов'язують тільки з вченням про довкілля або навколишнє середовище. Останнє в основі правильно з тим, однак, істотною поправкою, що середовище не можна розглядати у відриві від організмів, як і організми поза їх довкіллям. Це складові єдиного функціонального цілого, як і підкреслюється наведеним вище визначенням екології як науки про взаємовідносини організмів і середовища.

Екологія енергетики - це галузь виробництва, що розвивається небачено швидкими темпами. Якщо чисельність населення в умовах сучасного демографічного вибуху подвоюється за 40-50 років, то у виробництві та споживанні енергії це відбувається через кожні 12-15 років. При такому співвідношенні темпів зростання населення та енергетики, енергоозброєність лавиноподібно збільшується у сумарному вираженні, а й у розрахунку душу населення.

В даний час енергетичні потреби забезпечуються в основному за рахунок трьох видів енергоресурсів: органічного палива, води та атомного ядра. Енергія води та атомна енергія використовуються людиною після перетворення її на електричну енергію. У той же час значна кількість енергії, укладеної в органічному паливі, використовується у вигляді теплової енергії, і лише частина її перетворюється на електричну. Однак і в тому і в іншому випадку вивільнення енергії з органічного палива пов'язане з його спалюванням, отже, і надходження продуктів горіння в навколишнє середовище.

Метою даної є вивчення впливу на навколишнє середовище різних видів енергетики (теплоенергетика, гідроенергетика, ядерна енергетика) і розгляд способів зниження викидів і забруднень від енергетичних об'єктів. При написанні даного реферату, ставлю собі завдання виявлення шляхів вирішення проблем кожного з розглянутого виду енергетики.

1. Екологині проблеми теплоенергетики

Вплив теплових електростанцій на навколишнє середовище багато в чому залежить від виду палива, що спалюється (тверде і рідке).

При спалюванні твердого паливав атмосферу надходять летюча зола з частинками недогорілого палива, сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, кілька фтористих сполук, а також газоподібні продукти неповного згоряння палива. Летюча зола в деяких випадках містить, крім нетоксичних складових, і більш шкідливі домішки. Так, у золі донецьких антрацитів у незначних кількостях міститься миш'як, а в золі Екібастузького та деяких інших родовищ – вільний діоксид кремнію, у золі сланців та вугілля Кансько-Ачинського басейну – вільний оксид кальцію.

Вугілля -найпоширеніше викопне паливо на нашій планеті. Фахівці вважають, що його запасів вистачить на 500 років. Крім того, вугілля поширене по всьому світу більш рівномірно і воно більш економічне, ніж нафта. З вугілля можна отримати синтетичне рідке паливо. Метод одержання пального шляхом переробки вугілля відомий давно. Проте надто високою була собівартість такої продукції. Процес відбувається за високого тиску. У цього палива є одна незаперечна перевага - у нього вище октанове число. Це означає, що екологічно воно буде чистішим.

Торф.При енергетичному використанні торфу має ряд негативних наслідків для навколишнього середовища, що виникають в результаті видобутку торфу в широких масштабах. До них, зокрема, належать порушення режиму водних систем, зміна ландшафту та ґрунтового покриву в місцях торфовидобутку, погіршення якості місцевих джерел прісної води та забруднення повітряного басейну, різке погіршення умов існування тварин. Значні екологічні проблеми виникають у зв'язку з необхідністю перевезення та зберігання торфу.

При спалюванні рідкого палива(мазутів) з димовими газами в атмосферне повітря надходять: сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, сполуки ванадію, солей натрію, а також речовини, що видаляються з поверхні котлів під час чищення. З екологічних позицій рідке паливо «гігієнічніше». При цьому повністю відпадає проблема золовідвалів, які займають значні території, виключають їхнє корисне використання та є джерелом постійних забруднень атмосфери в районі станції через винесення частини золи з вітрами. У продуктах згоряння рідких видів палива відсутня летюча зола.

Природний газ.При спалюванні газу істотним забруднювачем атмосфери є оксиди азоту. Однак викид оксидів азоту при спалюванні на ТЕС газу в середньому на 20% нижче, ніж при спалюванні вугілля. Це не властивостями самого палива, а особливостями процесів спалювання. Коефіцієнт надлишку повітря при спалюванні вугілля нижче, ніж при спалюванні газу. Таким чином, природний газ є найбільш екологічно чистим видом енергетичного палива та виділення оксидів азоту в процесі горіння.

Комплексний вплив підприємств теплоенергетики на біосферу загалом проілюстровано у табл. 1.

Таким чином, як паливо на теплових електростанціях використовують вугілля, нафту та нафтопродукти, природний газ і, рідше, деревину та торф. Основними компонентами горючих матеріалів є вуглець, водень і кисень, у менших кількостях міститься сірка та азот, присутні також сліди металів та їх сполук (найчастіше оксиди та сульфіди).

У теплоенергетиці джерелом масованих атмосферних викидів та великотоннажних твердих відходів є теплоелектростанції, підприємства та установки паросилового господарства, тобто будь-які підприємства, робота яких пов'язана зі спалюванням палива.

Поряд із газоподібними викидами теплоенергетика виробляє величезні маси твердих відходів. До них відносяться зола та шлаки.

Відходи вуглезбагачувальних фабрик містять 55-60% SiO 2 , 22-26% Аl 2 Про 3 , 5-12% Fe 2 O 3 , 0,5-1% CaO, 4-4,5% До 2 Про і Nа 2 Про і до 5% С. Вони надходять у відвали, які припадають пилом, димлять і різко погіршують стан атмосфери та прилеглих територій.

Життя Землі виникла за умов відновної атмосфери і лише значно пізніше, приблизно через 2 млрд. років, біосфера поступово перетворила відновлювальну атмосферу в окислювальну. При цьому жива речовина попередньо вивела з атмосфери різні речовини, зокрема, вуглекислий газ, утворивши величезні поклади вапняків та інших вуглецевих сполук. Зараз наша техногенна цивілізація сформувала потужний потік відновлювальних газів, насамперед унаслідок спалювання викопного палива з метою одержання енергії. За 30 років, з 1970 по 2000 рік, у світі було спалено близько 450 млрд. барелів нафти, 90 млрд. т вугілля, 11 трлн. м3 газу (табл. 2).

Викиди в атмосферу електростанцією потужністю 1000 МВт на рік (у тоннах)

Основну частину викиду займає вуглекислий газ - близько 1 млн. т у перерахунку на вуглець 1 Мт. Зі стічними водами теплової електростанції щорічно видаляється 66 т органіки, 82 т сірчаної кислоти, 26 т хлоридів, 41 т фосфатів та майже 500 т зважених частинок. Зола електростанцій часто містить підвищені концентрації важких, рідко земельних та радіоактивних речовин.

Для електростанції, що працює на вугіллі, потрібно 3,6 млн. т вугілля, 150 м3 води та близько 30 млрд. м3 повітря щорічно. У наведених цифрах не враховано порушення довкілля, пов'язані з видобутком та транспортуванням вугілля.

Якщо врахувати, що подібна електростанція активно працює кілька десятиліть, її вплив цілком можна порівняти з дією вулкана. Але якщо останній зазвичай викидає продукти вулканізму у великій кількості разово, то електростанція робить це постійно. За десятки тисячоліть вулканічна діяльність не змогла скільки помітно вплинути на склад атмосфери, а господарська діяльність людини за якісь 100-200 років зумовила такі зміни, причому в основному за рахунок спалювання викопного палива та викидів парникових газів зруйнованими та деформованими екосистемами.

Коефіцієнт корисної дії енергетичних установок поки невеликий і становить 30-40%, більшість палива спалюється марно. Отримана енергія тим чи іншим способом використовується і перетворюється, зрештою, на теплову, тобто крім хімічного в біосферу надходить теплове забруднення.

Забруднення та відходи енергетичних об'єктів у вигляді газової, рідкої та твердої фази розподіляються на два потоки: один викликає глобальні зміни, а інший – регіональні та локальні. Так само і в інших галузях господарства, але все ж енергетика і спалювання викопного палива залишаються джерелом основних глобальних забруднювачів. Вони надходять у повітря, і з допомогою їх накопичення змінюється концентрація малих газових складових атмосфери, зокрема парникових газів. В атмосфері з'явилися гази, які раніше в ній були практично відсутні - хлорфторвуглеці. Це глобальні забруднювачі, що мають високий парниковий ефект і водночас беруть участь у руйнуванні озонового екрану стратосфери.

Таким чином, слід зазначити, що на сучасному етапі теплові електростанції викидають в атмосферу близько 20% від загальної кількості шкідливих відходів промисловості. Вони суттєво впливають на навколишнє середовище району їх розташування та стан біосфери в цілому. Найбільш шкідливі електричні конденсаційні станції, що працюють на низькосортних видах палива. Так, при спалюванні на станції за 1 годину 1060 т донецького вугілля з топок котлів видаляється 34,5 т шлаку, з бункерів електрофільтрів, що очищають гази на 99% - 193,5 т золи, а через труби в атмосферу викидається 10 млн м3 димових газів. Ці гази, окрім азоту та залишків кисню, містять 2350 т діоксиду вуглецю, 251 т парів води, 34 т діоксиду сірки, 9,34 т оксидів азоту (у перерахунку на діоксид) та 2 т летючої золи, не «спійманої» електрофільтрами.

Стічні води ТЕС та зливові стоки з їхніх територій, забруднені відходами технологічних циклів енергоустановок та містять ванадій, нікель, фтор, феноли та нафтопродукти, при скиданні у водоймища можуть вплинути на якість води, водні організми. Зміна хімічного складу тих чи інших речовин призводить до порушення умов існування, що встановилися у водоймі, і позначається на видовому складі і чисельності водних організмів і бактерій і в кінцевому рахунку може призвести до порушень процесів самоочищення водойм від забруднень і до погіршення їх санітарного стану.

Небезпека і так зване теплове забруднення водойм з різноманітними порушеннями їх стану. ТЕС виробляють енергію за допомогою турбін, що рухаються нагрітою парою. При роботі турбін необхідно охолоджувати водою відпрацьована пара, тому від енергетичної станції безперервно відходить потік води, підігрітої зазвичай на 8-12 ° С і скидається у водойму. Великі ТЕС потребують великих обсягів води. Вони скидають у підігрітому стані 80-90 м 3 /з води. Це означає, що у водойму безперервно надходить потужний потік теплої води приблизно такого масштабу, як річка Москва.

Зона підігріву, що утворюється в місці впадання теплої «річки», є своєрідною ділянкою водойми, в якій температура максимальна в точці водоскиду і зменшується в міру віддалення від неї. Зони підігріву великих ТЕС займають площу кілька десятків квадратних кілометрів. Взимку в зоні підігріву утворюються ополонки (у північних та середніх широтах). У літні місяці температури в зонах підігріву залежать від природної температури води, що забирається. Якщо у водоймищі температура води 20 °С, то в зоні підігріву вона може досягти 28-32 °С.

В результаті підвищення температур у водоймі та порушення їх природного гідротермічного режиму інтенсифікуються процеси «цвітіння» води, зменшується здатність газів розчинятися у воді, змінюються фізичні властивості води, прискорюються всі хімічні та біологічні процеси, що протікають у ній, і т. д. У зоні підігріву знижується прозорість води, збільшується рН, збільшується швидкість розкладання речовин, що легко окислюються. Швидкість фотосинтезу у такій воді помітно знижується.

2. Екологічні проблеми гідроенергетики

Найважливіша особливість гідроенергетичних ресурсів порівняно з паливно-енергетичними ресурсами – їхня безперервна відновлюваність. Відсутність потреби в паливі для ГЕС визначає низьку собівартість електроенергії, що виробляється на ГЕС. Тому споруді ГЕС, незважаючи на значні питомі капіталовкладення на 1 кВт встановленої потужності та тривалі терміни будівництва, надавалося і надається великого значення, особливо коли це пов'язано з розміщенням електроємних виробництв.

Гідроелектростанція - це комплекс споруд та обладнання, за допомогою яких енергія потоку води перетворюється на електричну енергію. ГЕС складається з послідовного ланцюга гідротехнічних споруд, що забезпечують необхідну концентрацію потоку води і створення напору, і енергетичного обладнання, що перетворює енергію води, що рухається під напором, в механічну енергію обертання, яка, у свою чергу, перетворюється в електричну енергію.

Незважаючи на відносну дешевизну енергії, яка отримується за рахунок гідроресурсів, частка їх в енергетичному балансі поступово зменшується. Це пов'язано як із вичерпанням найдешевших ресурсів, так і з великою територіальною ємністю рівнинних водоймищ. Вважається, що у перспективі світове виробництво енергії ГЕС не перевищуватиме 5% від загальної.

Однією з найважливіших причин зменшення частки енергії, одержуваної на ГЕС, є сильний вплив всіх етапів будівництва та експлуатації гідроспоруд на навколишнє середовище (табл. 3).

За даними різних досліджень, одним із найважливіших впливів гідроенергетики на навколишнє середовище є відчуження значних площ родючих (заплавних) земель під водосховища. У Росії, де за рахунок використання гідроресурсів виробляється не більше 20% електричної енергії, під час будівництва ГЕС затоплено щонайменше 6 млн. га земель. На їхньому місці знищені природні екосистеми.

Значні площі земель поблизу водосховищ зазнають підтоплення внаслідок підвищення рівня ґрунтових вод. Ці землі зазвичай переходять у категорію заболочених. У рівнинних умовах підтоплені землі можуть становити 10% і більше затоплених. Знищення земель та властивих їм екосистем відбувається також внаслідок їх руйнування водою (абразії) для формування берегової лінії. Абразійні процеси зазвичай продовжуються десятиліттями, мають наслідком переробку великих мас грунтів, забруднення вод, замулення водосховищ. Таким чином, з будівництвом водосховищ пов'язане різке порушення гідрологічного режиму річок, властивих їм екосистем та видового складу гідробіонтів.

У водосховищах різко посилюється прогрівання вод, що інтенсифікує втрату ними кисню та інші процеси, що зумовлюються тепловим забрудненням. Останнє, разом із накопиченням біогенних речовин, створює умови для заростання водойм та інтенсивного розвитку водоростей, у тому числі й отруйних синьо-зелених. З цих причин, а також внаслідок повільної оновлюваності вод різко знижується їхня здатність до самоочищення.

Погіршення якості води веде до загибелі багатьох її мешканців. Зростає захворюваність на рибний стад, особливо уражуваність гельмінтами. Знижуються смакові якості мешканців водного середовища.

Порушуються шляхи міграції риб, йде руйнація кормових угідь, нерестовищ тощо. п. Волга багато в чому втратила своє значення як нерестовище для осетрових Каспію після будівництва на ній каскаду ГЕС.

Зрештою, перекриті водосховищами річкові системи з транзитних перетворюються на транзитно-акумулятивні. Крім біогенних речовин тут акумулюються важкі метали, радіоактивні елементи та багато отрутохімікатів із тривалим періодом життя. Продукти акумуляції роблять проблематичною можливість використання територій, які займають водосховища, після їх ліквідації.

Водосховища помітно впливають на атмосферні процеси. Наприклад, у посушливих (аридних) районах випаровування з поверхні водоймищ перевищує випаровування з рівновеликої поверхні суші в десятки разів.

З підвищеним випаром пов'язане зниження температури повітря, збільшення туманних явищ. Відмінність теплових балансів водоймищ та прилеглої суші обумовлює формування місцевих вітрів типу брізів. Ці, а також інші явища мають наслідком зміну екосистем (не завжди позитивну), зміну погоди. У ряді випадків у зоні водоймищ доводиться змінювати напрямок сільського господарства. Наприклад, у південних районах нашої країни деякі теплолюбні культури (баштанні) не встигають визрівати, підвищується захворюваність рослин, погіршується якість продукції.

Витрати гідробудівництва для середовища помітно менші у гірських районах, де водосховища зазвичай невеликі за площею. Однак у сейсмонебезпечних гірських районах водосховища можуть провокувати землетруси. Збільшується ймовірність зсувних явищ та ймовірність катастроф внаслідок можливого руйнування гребель. Так, у 1960 р. в Індії (штат Гунжарат) внаслідок прориву греблі вода забрала 15 тисяч життів людей.

У силу специфіки технології використання водної енергії гідроенергетичні об'єкти перетворять природні процеси на тривалі терміни. Наприклад, водосховище ГЕС (або система водосховищ у разі каскаду ГЕС) може існувати десятки і сотні років, при цьому на місці природного водотоку виникає техногенний об'єкт зі штучним регулюванням природних процесів - природно-технічна система (ПТС). В даному випадку завдання зводиться до формування такої ПТС, яка б забезпечувала надійне та екологічно безпечне формування комплексу. При цьому співвідношення між основними підсистемами ПТС (техногенним об'єктом та природним середовищем) може бути суттєво різним залежно від обраних пріоритетів - технічних, екологічних, соціально-економічних та ін., а принцип екологічної безпеки може формулюватися, наприклад, як підтримання деякого сталого стану створюваної Птс.

Ефективним способом зменшення затоплення територій є збільшення кількості ГЕС у каскаді зі зменшенням на кожному ступені напору і, отже, дзеркала водосховищ.

Ще одна екологічна проблема гідроенергетики пов'язана з оцінкою якості водного середовища. Забруднення води, що має місце, викликане не технологічними процесами виробництва електроенергії на ГЕС (обсяги забруднень, що надходять зі стічними водами ГЕС, становлять мізерно малу частку в загальній масі забруднень господарського комплексу), а низька якість санітарно-технічних робіт при створенні водосховищ об'єкти.

У водосховищах затримується більшість поживних речовин, що приносяться річками. У теплу погоду водорості здатні розмножуватися масами в поверхневих шарах збагаченого поживними речовинами, або евтрофного, водосховища. Під час фотосинтезу водорості споживають поживні речовини з водосховища та виробляють велику кількість кисню. Відмерлі водорості надають воді неприємного запаху і смаку, покривають товстим шаром дно і перешкоджають відпочинку людей на берегах водосховищ.

У перші роки після заповнення водосховища в ньому з'являється багато рослинності, що розклалася, а «новий» грунт може різко знизити рівень кисню у воді. Гниєння органічних речовин може призвести до виділення величезної кількості парникових газів - метану та двоокису вуглецю.

Розглядаючи вплив ГЕС на навколишнє середовище, слід все ж таки відзначити життєзберігаючу функцію ГЕС. Так, вироблення кожного млрд. кВтг електроенергії на ГЕС замість ТЕС призводить до зменшення смертності населення на 100-226 осіб/рік.

3. Проблеми ядерної енергетики

Ядерна енергетика нині можна як найбільш перспективна. Це з відносно великими запасами ядерного палива, і з щадним впливом на середу. До переваг належить також можливість будівництва АЕС, не прив'язуючись до родовищ ресурсів, оскільки їхнє транспортування не потребує суттєвих витрат у зв'язку з малими обсягами. Досить відзначити, що 0,5 кг ядерного палива дозволяє отримувати стільки ж енергії, як спалювання 1000 т кам'яного вугілля.

Відомо, що процеси, що лежать в основі отримання енергії на АЕС - реакції поділу атомних ядер - набагато небезпечніші, ніж, наприклад, горіння. Саме тому ядерна енергетика вперше в історії розвитку промисловості при отриманні енергії реалізує принцип максимальної безпеки за максимально можливої ​​продуктивності.

Багаторічний досвід експлуатації АЕС у всіх країнах показує, що вони не помітно впливають на навколишнє середовище. До 2000 р. середній час експлуатації АЕС становив 20 років. Надійність, безпека та економічна ефективність атомних електростанцій спирається не лише на жорстку регламентацію процесу функціонування АЕС, а й на зведення до абсолютного мінімуму впливу АЕС на довкілля.

У табл. 4 представлені порівняльні дані АЕС та ТЕС щодо витрати палива та забруднення навколишнього середовища за рік при потужності по 1000 МВт.

Витрата палива та забруднення навколишнього середовища

При нормальній роботі АЕС викиди радіоактивних елементів у довкілля вкрай незначні. У середньому вони в 2-4 рази менше, ніж від ТЕС однакової потужності.

До травня 1986 р. 400 енергоблоків, які працювали у світі та давали більше 17% електроенергії, збільшили природне тло радіоактивності не більше ніж на 0,02%. До Чорнобильської катастрофи в нашій країні жодна галузь виробництва не мала меншого рівня виробничого травматизму, ніж АЕС. За 30 років до трагедії під час аварій, і то не з радіаційних причин, загинуло 17 людей. Після 1986 р. головну екологічну небезпеку АЕС почали пов'язувати з можливістю аварії. Хоча ймовірність їх на сучасних АЕС невелика, але вона не виключається. До найбільших аварій такого плану належить аварія, яка сталася на четвертому блоці Чорнобильської АЕС.

За різними даними, сумарний викид продуктів розподілу від вмісту в реакторі становив від 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для порівняння слід зазначити, що бомба, скинута на Хіросіму, дала лише 740 г радіоактивної речовини.

Внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС радіоактивне забруднення зазнала територія в радіусі понад 2 тис. км, що охопила понад 20 держав. У межах колишнього СРСР постраждали 11 областей, де проживає 17 млн. осіб. Загальна площа забруднених територій перевищує 8 млн. га, або 80 0000 км2. У Росії її найбільше постраждали Брянська, Калузька, Тульська і Орловська області. Плями забруднень є у Білгородській, Рязанській, Смоленській, Ленінградській та інших областях. Внаслідок аварії загинула 31 особа і понад 200 осіб отримали дозу радіації, що призвела до променевої хвороби. 115 тис. людей було евакуйовано з найбільш небезпечної (30-кілометрової) зони одразу після аварії. Число жертв і кількість евакуйованих мешканців збільшується, розширюється зона забруднення внаслідок переміщення радіоактивних речовин вітром, при пожежах, з транспортом тощо. Наслідки аварії позначатимуться на житті кількох поколінь.

Після Чорнобильської аварії у багатьох державах на вимогу громадськості було тимчасово припинено або згорнуто програми будівництва АЕС, проте атомна енергетика продовжувала розвиватися у 32 країнах.

Наразі дискусії з питань прийнятності чи неприйнятності ядерної енергетики пішли на спад, стало зрозуміло, що світ не може знову зануритися у темряву чи змиритися з вкрай небезпечним впливом на атмосферу двоокису вуглецю та інших шкідливих для людини продуктів горіння органічного палива. Вже протягом 1990 року 10 нових АЕС було підключено до електричних мереж. Будівництво АЕС не зупиняється: станом на кінець 1999 р. у світі в експлуатації знаходилося 436 енергоблоків АЕС порівняно з 434, зареєстрованими у 1998 р. Загальна електрична потужність енергоблоків, що працюють у світі, близько 335 ГВт (1 ГВт = 1000 МВт = 1000 МВт ). Діючі атомні електростанції забезпечують покриття 7% світових потреб у енергії, які частка у світовому виробництві електричної енергії становить 17%. Лише у Європі атомні електростанції виробляють у середньому близько 50% всієї електроенергії.

Якщо зараз замінити всі атомні електростанції, що діють у світі, на теплові, світовій економіці, всій нашій планеті і кожній людині окремо було б завдано непоправної шкоди. Цей висновок заснований на тому факті, що одержання енергії на АЕС одночасно запобігає щорічному викиду в атмосферу Землі до 2300 млн т двоокису вуглецю, 80 млн т діоксиду сірки та 35 млн т оксидів азоту за рахунок зменшення кількості органічного палива, що спалюється на теплових електростанціях. Крім того, згоряючи органічне паливо (вугілля, нафта) викидає в атмосферу величезну кількість радіоактивних речовин, що містять, в основному, ізотопи радію з періодом напіврозпаду близько 1600 років! Витягти всі ці небезпечні речовини з атмосфери і убезпечити від їхнього впливу населення Землі у разі не було б можливим. Ось лише один конкретний приклад. Закриття у Швеції атомної станції Барсебек-1 призвело до того, що Швеція вперше за останні 30 років почала імпортувати електроенергію з Данії. Екологічні наслідки цього такі: на вугільних електростанціях Данії було спалено додатково майже 350 тис. т вугілля з Росії та Польщі, що призвело до зростання викидів двоокису вуглецю на 4 млн т (!) на рік та значного збільшення кількості кислотних дощів, що випадають у всій південній частині. Швеція.

Будівництво АЕС здійснюють на відстані 30-35 км. від великих міст. Ділянка повинна добре провітрюватися, під час паводку не затоплюватись. Навколо АЕС передбачають місце для санітарно-захисної зони, де забороняється проживання населення.

У РФ наразі експлуатується 29 енергоблоків на дев'яти АЕС загальною встановленою електричною потужністю 21,24 ГВт. У 1995-2000 pp. на АЕС у Росії вироблялося понад 13% всього виробництва електроенергії країни, зараз - 14,4%. За сумарною встановленою потужністю АЕС Росія посідає п'яте місце після США, Франції, Японії та Німеччини. Нині понад 100 млрд кВт*год, вироблені ядерними енергоблоками країни, роблять значний і необхідний внесок у енергозабезпечення її європейської частини - 22% усієї електроенергії. Електроенергія, що виробляється на АЕС, більш ніж на 30% дешевше, ніж на теплових електростанціях, що використовують органічне паливо.

Безпека діючих АЕС є одним із найголовніших завдань російської атомної енергетики. Усі плани будівництва, реконструкції та модернізації атомних електростанцій Росії реалізуються лише з урахуванням сучасних вимог та нормативів. Дослідження стану основного обладнання чинних російських АЕС показало, що продовження термінів його служби принаймні ще на 5-10 років цілком можливе. Причому завдяки проведенню відповідного комплексу робіт з кожного енергоблоку зі збереженням високого рівня безпеки.

Задля більшої подальшого розвитку атомної енергетики у Росії 1998 р. прийнято «Програма розвитку атомної енергетики Російської Федерації на 1998-2000 гг. та на період до 2010 р.». У ній зазначено, що у 1999 р. АЕС Росії виробили на 16% більше енергії, ніж у 1998 р. Для цієї кількості енергії на ТЕС знадобилося б 36 млрд м 3 газу вартістю 2,5 млрд дол в експортних цінах. На 90% зростання споживання енергії в країні було забезпечене за рахунок її вироблення на атомних електростанціях.

Оцінюючи перспективи розвитку світової атомної енергетики, більшість авторитетних міжнародних організацій, пов'язаних із дослідженням глобальних паливно-енергетичних проблем, передбачає, що після 2010-2020 років. у світі знову зросте потреба у широкому будівництві АЕС. За реалістичним варіантом прогнозується, що в середині XXI ст. близько 50 країн будуть мати атомну енергетику. При цьому загальна встановлена ​​електрична потужність АЕС у світі до 2020 зросте майже вдвічі - досягне 570 ГВт, а до 2050 - 1100 ГВт.

4. Деякі шляхи вирішення проблем сучасної енергетики

Безперечно, що у найближчій перспективі теплова енергетика залишатиметься переважаючою в енергетичному балансі світу та окремих країн. Велика ймовірність збільшення частки вугілля та інших видів менш чистого палива отримання енергії. У зв'язку з цим розглянемо деякі шляхи та способи їх використання, що дозволяють суттєво зменшувати негативний вплив на середовище. Ці методи базуються в основному на вдосконаленні технологій підготовки палива та уловлювання шкідливих відходів. У тому числі можна назвати такі:

1. Використання та вдосконалення очисних пристроїв. Нині багатьох ТЕС вловлюються переважно тверді викиди з допомогою різного виду фільтрів. Найбільш агресивний забруднювач - сірчистий ангідрид на багатьох ТЕС не вловлюється або вловлюється в обмеженій кількості. У той же час є ТЕС (США, Японія), на яких проводиться практично повне очищення від забруднювача, а також від оксидів азоту та інших шкідливих полютантів. Для цього використовуються спеціальні десульфураційні (для уловлювання діоксиду та триоксиду сірки) та денітрифікаційні (для уловлювання оксидів азоту) установки. Найбільш широко уловлювання оксидів сірки та азоту здійснюється за допомогою пропускання димових газів через розчин аміаку. Кінцевими продуктами такого процесу є аміачна селітра, яка використовується як мінеральне добриво, або розчин сульфіту натрію (сировина для хімічної промисловості). Такими установками вловлюється до 96% оксидів сірки та понад 80% оксидів азоту. Існують інші методи очищення від названих газів.

2. Зменшення надходження сполук сірки в атмосферу за допомогою попереднього обессерювання (десульфурації) вугілля та інших видів палива (нафта, газ, горючі сланці) хімічними або фізичними методами. Цими методами вдається витягти з палива від 50 до 70% сірки до його спалювання.

3. Великі та реальні можливості зменшення чи стабілізації надходження забруднень у середу пов'язані з економією електроенергії. Особливо великі такі можливості за рахунок зниження енергоємності виробів, що отримуються. Наприклад, у США на одиницю одержуваної продукції витрачалося в середньому в 2 рази менше енергії, ніж у колишньому СРСР. У Японії така витрата була меншою втричі. Не менш реальна економія енергії за рахунок зменшення металоємності продукції, підвищення її якості та збільшення тривалості життя виробів. Перспективне енергозбереження за рахунок переходу на наукомісткі технології, пов'язані з використанням комп'ютерних та інших слаботочних пристроїв.

4. Не менш значущі можливості економії енергії у побуті та на виробництві за рахунок удосконалення ізоляційних властивостей будівель. Реальну економію енергії дає заміна ламп розжарювання з ККД близько 5% флуоресцентними, ККД яких у кілька разів вищий. Вкрай марнотратне використання електричної енергії для отримання тепла. Важливо пам'ятати, що отримання електричної енергії на ТЕС пов'язані з втратою приблизно 60-65% теплової енергії, але в АЕС - щонайменше 70% енергії. Енергія втрачається також під час передачі її по проводах на відстань. Тому пряме спалювання палива для отримання тепла, особливо газу, набагато раціональніше, ніж через перетворення його на електрику, а потім знову на тепло.

5. Помітно підвищується також ККД палива у разі його використання замість ТЭС на ТЕЦ. В останньому випадку об'єкти одержання енергії наближаються до місць її споживання і тим самим зменшуються втрати, пов'язані із передачею на відстань. Поряд з електроенергією на ТЕЦ використовується тепло, яке вловлюється охолодними агентами. При цьому помітно скорочується можливість теплового забруднення водного середовища. Найбільше економічне отримання енергії на невеликих установках типу ТЕЦ (іогенування) безпосередньо в будинках. В цьому випадку втрати теплової та електричної енергії знижуються до мінімуму. Такі методи окремих країнах знаходять дедалі більше застосування.

Висновок

Отже, я спробувала висвітлити всі аспекти такого актуального на сьогодні питання, як «Екологічні проблеми, пов'язані з розвитком енергетики». Щось я вже знала з представленого матеріалу, а з чимось зіткнулася вперше.

Насамкінець хочеться додати, що екологічні проблеми ставляться до глобальних світових проблем. На зміну політичним, економічним, ідеологічним, військовим диктатурам прийшла диктатура жорстокіша і нещадніша - диктатура обмеженості ресурсів біосфери. Межі в світі, що змінився, визначають сьогодні не політики, не прикордонні патрулі і не митна служба, а регіональні екологічні закономірності.

Зписок використаної літератури

1. Акімова Т.А. Екологія. - М.: «ЮНІТІ», 2000

2. Дяков А.Ф. Основні напрями розвитку енергетики Росії. - М: «Фенікс», 2001

3. Кисельов Г.В. Проблема розвитку ядерної енергетики. - М: «Знання», 1999.

4. Хван Т.А. Промислова екологія - М: «Фенікс», 2003

Подібні документи

Структура паливно-енергетичного комплексу: нафтова, вугільна, газова промисловість, електроенергетика. Вплив енергетики на довкілля. Основні чинники забруднення. Джерела природного палива. Використання альтернативної енергетики.

презентація , доданий 26.10.2013


Способи одержання електроенергії та пов'язані з ними екологічні проблеми. Вирішення екологічних проблем для теплових та атомних електростанцій. Альтернативні джерела енергії: сонця, вітру, припливів та відливів, геотермальна та енергія біомаси.

презентація , доданий 31.03.2015


Вплив об'єктів атомної енергетики на довкілля. Проблема теплового забруднення водойм. Щорічні екологічні модуляції зоопланктоценозів у водоймищі-охолоджувачі Ново-Воронезької АЕС. необхідність комплексного моніторингу водних екосистем.

реферат, доданий 28.05.2015


Нафта та газ – осадові корисні копалини. Нафтопереробна та газопереробна промисловість Ханти-Мансійського Автономного Округу. Екологічні проблеми, пов'язані з видобутком нафти та газу в окрузі. Шляхи вирішення екологічних проблем у ХМАО.

реферат, доданий 17.10.2007


Сутність локальних, регіональних та глобальних екологічних проблем сучасності. Промисловість як чинник на довкілля, її впливом геть різні екологічні складові. Шляхи вирішення проблем та покращення природокористування.

реферат, доданий 17.12.2009


Аналіз екологічних проблем, пов'язаних із дією паливно-енергетичного комплексу та теплових електричних станцій на навколишнє середовище. Характер техногенного впливу. Рівень поширення шкідливих викидів. Вимоги до екологічно чистих ТЕС.

реферат, доданий 20.11.2010


Вплив людини на довкілля. Основи екологічних проблем. Парниковий ефект (глобальне потепління клімату): історія, ознаки, можливі екологічні наслідки та шляхи вирішення проблеми. Кислотні опади. Руйнування озонового шару.

курсова робота , доданий 15.02.2009


Основні екологічні проблеми сьогодення. Вплив господарської діяльності людей на природне середовище. Шляхи вирішення екологічних проблем у межах регіонів держав. Руйнування озонового шару, парниковий ефект, забруднення навколишнього середовища.

реферат, доданий 26.08.2014


Шляхи вирішення екологічних проблем міста: екологічні проблеми та забруднення повітряного середовища, ґрунту, радіації, води території. Вирішення екологічних проблем: приведення до санітарних норм, зменшення викидів, переробка відходів.

реферат, доданий 30.10.2012


Збільшення регіональних екологічних криз щодо розвитку людського суспільства. Характерні особливості нашого часу - інтенсифікація і глобалізація впливу людини на навколишнє природне середовище. Забруднення літосфери, гідросфери та атмосфери.

Серед інших соціальних небезпек одне з перших місць займають пов'язані із застосуванням теплових машин.

Що для нас теплодвигуни

Щодня ми маємо справу з двигунами, що рухають автомобілі, кораблі, виробничу техніку, залізничні локомотиви та літаки. Саме поява та широке використання теплових машин швидко просунуло вперед промисловість.

Екологічна проблема використання теплових машин у тому, що викиди теплової енергії неминуче ведуть до нагрівання навколишніх предметів, зокрема атмосфери. Вчені давно б'ються над проблемою та підвищення рівня Світового океану, вважаючи основним чинником впливу діяльності людини. Зміни у природі призведуть до зміни умов нашого життя, але з цього року з кожним роком споживання енергії збільшується.

Де застосовуються теплові двигуни

Мільйони автомобілів на двигунах внутрішнього згоряння займаються перевезенням пасажирів та вантажів. Залізницями ходять потужні тепловози, водними траєкторіями - теплоходи. Літаки та вертольоти забезпечені поршневими, турбореактивними та турбогвинтовими двигунами. Ракетні двигуни «штовхають» у космічний простір станції, кораблі та супутники Землі. Двигуни внутрішнього згоряння у сільському господарстві встановлюють на комбайнах, насосних станціях, тракторах та інших об'єктах.

Екологічна проблема використання теплових машин

Використовувані людиною машини, теплодвигуни, виробництво автомобілів, застосування газотурбінних рухових установок, авіація та ракетоносії, забруднення водного середовища суднами – все це катастрофічно руйнівно діє на навколишнє середовище.

По-перше, при спалюванні вугілля та нафти в атмосферу виділяються азотні та сірчані сполуки, згубні для людини. По-друге, у процесах використовується атмосферний кисень, вміст якого у повітрі через це падає.

Викиди в атмосферу – не єдиний фактор впливу теплових двигунів на природу. Виробництво механічної та електричної енергії не може здійснюватися без відведення в довкілля значних кількостей теплоти, що не може не призводити до збільшення середньої температури на планеті.

Обтяжується тим, що речовини, що спалюються, збільшують концентрацію вуглекислого газу в атмосфері. Це, своєю чергою, веде до «парникового ефекту». Світове потепління стає реальною небезпекою.

Екологічна проблема використання теплових машин полягає і в тому, що згоряння палива не може бути повним, і це веде до викиду в повітря, яким ми дихаємо, золи та пластівців сажі. За статистикою, у всьому світі енергоустановки щорічно скидають у повітря понад 200 млн. тонн золи та понад 60 млн. тонн оксиду сірки.

Проблеми екології, пов'язані з використанням теплових машин, намагаються вирішувати усі цивілізовані країни. Запроваджуються новітні енергозберігаючі технології щодо вдосконалення теплових двигунів. В результаті енергоспоживання на виробництво однієї і тієї ж продукції значно знижується, зменшуючи шкідливу дію на екологію.

Теплові електростанції, двигуни внутрішнього згоряння автомобілів та інших машин у великій кількості скидають в атмосферу, а потім у ґрунт шкідливі для всього живого відходи, наприклад, хлор, сірчисті сполуки (при згорянні кам'яного вугілля), чадний газ, оксиди азоту та ін. Автомобільні двигуни щорічно викидають у повітря близько трьох тонн свинцю.

На атомних електростанціях інша екологічна проблема використання теплових машин - безпека та поховання радіоактивних відходів.

Через неймовірно велике споживання енергії деякі регіони втратили здатність самоочищення власного повітряного простору. Експлуатація атомних електростанцій допомогла значно знизити шкідливі викиди, проте для роботи потрібна величезна кількість води та великий простір під ставки для охолодження відпрацьованої пари.

Шляхи вирішення

На жаль, людство не може відмовитися від використання теплових двигунів. Де ж вихід? Щоб витрачати на порядок менше палива, тобто знизити енергоспоживання, слід підвищити ККД двигуна для проведення однієї роботи. Боротьба з негативними наслідками використання теплових машин полягає лише в тому, щоб збільшити ефективність застосування енергії та переходити на енергозберігаючі технології.

Загалом буде неправильним стверджувати, що світова екологічна проблема використання теплових машин не вирішується. Дедалі більше електровозів витісняють звичайні потяги; стають популярними автомобілі на акумуляторних батареях; у промисловість впроваджуються енергозберігаючі технології. Є надія, що з'являться екологічно чисті авіа- та ракетні двигуни. Урядами багатьох країн реалізуються міжнародні програми захисту навколишнього середовища, спрямовані проти забруднення Землі.