Экологические аспекты применения альтернативных видов топлива на судах морского и речного флота. Веселов, Геннадий Васильевич - Расчет эффективности использования альтернативных видов топлива на судах: методические указания Применение альтернативных топли

Достигнув более 30 рублей за литр бензина марки Аи-92 на подавляющем большинстве АЗС. Кроме того, эксперты прогнозируют, что новые повышения цен на бензин неизбежны, и это естественно заставляет задаться вопросом, какие альтернативы могут быть бензиновым (и дизельным) автомобилям.

Давайте взглянем на некоторую статистику по ценам на топливо из продуктов переработки нефти:

Динамика роста цен на бензин Аи-92

Динамика роста цен на дизельное топливо

Статистика цен на бензин в различных странах

Ну, как выясняется, есть много таких альтернатив. И многие из них находятся на дороге к созданию или даже в дилерских центрах прямо сейчас. В то время как некоторые альтернативы займут некоторое время, прежде чем выйдут в круг широкого использования, всё же довольно интересно знать, в каких направлениях работают на сегодняшний день компании, которым не всё равно, на чём будут ездить машины в будущем... В обозримом будущем.

Итак, какие альтернативные виды топлива существуют на сегодняшний день?

Водород

Использование водорода в качестве топлива Вашего автомобиля может вызвать в воображении образы Гинденбурга, но это на самом деле вполне безопасно. Водород может на самом деле присутствовать в виде топлива как такового в двух различных типах автомобилей: автомобилей с топливными элементами в виде водорода и автомобилей, которые имеют двигатель внутреннего сгорания , который спроектирован, чтобы использовать водород вместо бензина.

В первом случае водород используется для выработки электроэнергии, которая затем используется для питания электродвигателя. Так водородный автомобиль использует топливный элемент для выработки собственной электроэнергии. В химическом процессе в топливном элементе водород и кислород объединены, чтобы создать электричество, и единственным побочным продуктом этого процесса является водяной пар. Эту технологию уже используют в автомобиле Honda FCX Clarity, и в настоящее время автомобиль получает всё больший рейтинг.

В двигателе внутреннего сгорания водород является источником топлива вместо привычного бензина или дизельного топлива. Вместо вредных выбросов CO 2 , которые производит бензин, опять же, водородные автомобили производят только водяной пар. Много автопроизводителей в настоящее время испытывают водородные автомобили. В настоящее время BMW Hydrogen 7 является, пожалуй, самым известным из них - компания сдала в аренду несколько опытных таких машин в Германии и США, и некоторые тесты даже показали, что автомобиль на самом деле очищает воздух вокруг себя во время работы.

Тем не менее, водородные автомобили пока не получили широкого распространения в значительной степени, потому что сегодня нет необходимой инфраструктуры водородных заправочных станций. А вот следующий вид альтернативного топлива несколько легче найти - и по сути, Вы используете его прямо сейчас.

Электричество

Может показаться, что электрические автомобили - это долгожданный прорыв в использовании альтернативных видов топлива. Но дело в том, что некоторые из самых ранних автомобилей уже использовали электродвигатели. Тем не менее, только из-за последних событий, включая широкое распространение как следствие активной PR-кампании автомобилей Тесла, электрические автомобили стали более жизнеспособным методом для повседневной езды.

Но что сдерживает технологию от проникновения в широкие массы? Технология батареи и электродвигателя. Перемещение автомобиля требует много энергии, и, чтобы делать это на высоких скоростях и на большие расстояния, требуется очень много энергии. В прошлом электрические автомобили не могли проезжать большие расстояния (более нескольких километров), и как только их батареи садились, требовались долгие часы, чтобы их перезарядить. Дело в том, что электродвигатель сам по себе достаточно прожорлив в плане потребления электроэнергии. Добавьте к этому огромный вес самого аккумулятора (в современном электромобиле он может составлять половину массы всей машины), и недостатки такого вида альтернативного топлива станут достаточно весомыми.

Тем не менее, с новыми технологиями аккумуляторных батарей некоторые автопроизводители преодолели такие ограничения. Новые батареи (литий-ионные батареи, если быть точным) являются такими же, какие установлены в Ваш сотовый телефон или ноутбук. Они заряжаются достаточно быстро и работают дольше. А автомобили, такие как Tesla Model S, используют их не просто для перемещения в физическом понимании этого слова, а для получения производительности, достойной суперкаров. Другие автомобили, которые также укрепляются на рынке, такие как Chevy Volt и Toyota Prius, например, используют эти типы батарей в сочетании с двигателем внутреннего сгорания, чтобы создать новый класс автомобиля с расширенным диапазоном использования источника передвижения. Батареи можно заряжать, подключив машину к обычной розетке; однако, когда заряд батареи начинает иссякать, включается бензиновый генератор, чтобы перезарядить её и не допустить остановки автомобиля.

Биодизель

Мы надеемся, что Вы прислушались к совету, что обезжиренная диета с ограниченным количеством жареной пищи хороша для Вашего здоровья. Впрочем, то же самое не обязательно справедливо для Вашего автомобиля.

Биодизель является одним из видов топлива, который производится из растительного масла. Любой автомобиль с дизельным двигателем может работать на нём, но не пытайтесь запустить двигатель, выжав перед этим в топливный бак салфетку, оставшуюся с Вашего последнего визита в Макдональдс. Для того, чтобы привести в движение машину, масло должно быть преобразовано в биодизельное топливо через определённый химический процесс.

Сам процесс можно реально сделать в домашних условиях. На самом деле, много любителей биодизеля делают своё собственное топливо с использованием растительного масла из местных ресторанов. Однако, существует небольшой риск, связанный с этим процессом. Если Вы сделаете это неправильно, Вы можете наделать много вреда для Вашего автомобиля (не говоря уже о своём доме и собственной безопасности). Прежде чем пытаться сделать биодизель по какому-либо найденному рецепту, убедитесь, что это хорошая идея, потренировавшись некоторое время с кем-то, кто уже успешно делал это.

Однако, энтузиасты по биодизелю по-настоящему довольны такой идеей. Такое топливо не только значительно дешевле и чище, чем ископаемое дизельное топливо, оно также придаст выхлопам Вашего авто запах картофеля-фри... Без шуток!

Этанол

Теперь Вы знаете, что можете запустить автомобиль даже на растительном масле, но что, если Вам критично не нравится ездить по городу, пахнущему фри или у Вас вовсе аллергия или неприятные ассоциации с этим запахом? Каковы другие варианты? На самом деле, есть и другие варианты заставить автомобиль работать на овощах.

Этанол также является одним из наиболее распространённых видов альтернативного топлива. Его часто добавляют в бензин в летнее время, чтобы помочь сократить вредные выбросы. Этанол, на самом деле, является одним из видов алкоголя (но даже не думайте пытаться его пить), произведённого из растительного материала. В Соединенных Штатах он обычно производится из кукурузы, в то время как в других странах, например, в Бразилии, его делают из сахарного тростника.

Сегодня достаточно немало автопроизводителей предлагают свои автомобили с многотопливными двигателями. Эти двигатели могут работать на традиционном бензине или этаноле E85 в топливной смеси, когда топливо состоит на 15 процентов из бензина и на 85 процентов из этанола. Этанол получил широкое признание как хороший способ удешевить бензин в странах, где нефть закупается из других стран - яркий пример этому - США. Тем не менее, требуется довольно много энергии, чтобы произвести этанол, поэтому там, где нефть стоит дешевле, так как добывается внутри страны (Россия и относится к таким странам), этанол не особо то и выгоден. Кроме того, существует необычное мнение, что, поскольку фермеры могут заработать больше денег, выращивая сельскохозяйственные культуры для производства этанола, они перестанут выращивать эти культуры для производства продуктов питания, что могло бы резко поднять цены на продовольствие.

Несмотря на эти опасения, этанол сегодня предлагает много преимуществ в качестве альтернативного топлива, а сеть этаноловых заправочных станций в ряде стран продолжает расти.

Сжиженный природный газ

Продолжая кулинарную тему, отметим следующий альтернативный вид топлива, который, впрочем, производится не из пищевых продуктов, но его также можно встретить на кухне. В отличие от этанола и биодизеля, это не то, что Вы могли бы съесть или выпить в исходной его субстанции, но это то, что топ-повара используют для приготовления пищи: природный газ.

Природный газ является ископаемым топливом. Да, это не совсем экологически чистый продукт, но в результате его использования в автомобилях производится несколько меньше вредных выбросов. Природный газ, который Вы часто используете, чтобы готовить пищу и согреть Ваш дом, является природным газом в виде очень низкого давления таким образом, чтобы он стал сжиженным, чтобы давать намного больше энергии и занимать при этом меньше места. Когда сжиженный природный газ (СПГ) сжигается, он освобождает гораздо больше энергии. Так, например, вместо того, чтобы просто нагревать суп - несжатый природный газ справляется с этим просто отменно, сжиженный природный газ может питать крупногабаритное оборудование, такое как грузовик. В общем-то это основная цель, для которой он используется - питание тяжёлых грузовиков, путешествующих на дальние расстояния.

Сжиженный нефтяной газ

Если Вы недавно были на пикнике, то Вы, вероятно, знакомы с нашим следующим альтернативным видом топлива: сжиженным нефтяным газом (или просто сжиженным газом). Всё ещё не уверены, что Вы видели это когда-либо? Ну, тогда вспомните газовые горелки с баллончиками с пропаном или грузовые "газельки" с красным баллоном пропана вместо бензобака!

Пропан является общим названием для сжиженного нефтяного газа, хотя это не совсем верно. Сжиженный нефтяной газ представляет собой углеводородный газ под низким давлением. Он состоит в основном из пропана, но также включает в себя другие углеводородные газы, и, прежде всего, это бутан. Сжиженный нефтяной газ хранится под давлением для того, чтобы находиться в жидком виде. Подобно сжиженному природному газу, сжиженный нефтяной газ (СНГ) даёт гораздо больше энергии, будучи плотным, и, следовательно, становится более полезным для питания легковых автомобилей и грузовиков.

Сжиженный газ работает в обыкновенном двигателе внутреннего сгорания после совсем небольших модификаций (правильно это называть установкой ГБО на автомобиль - адаптация машины под использование "пропана"). В то время как этот вид топлива не используется широко для автомобилей во многих странах, таких как США, к примеру, всё же в ряде стран до 10 процентов использования автомобильного топлива приходится на сжиженный нефтяной газ, и наша страна в этом плане - один из лидеров использования СНГ.

Сжатый природный газ

Последний из трёх видов альтернативного топлива, имеющих схожие названия и которые легко перепутать - это сжатый природный газ (СПГ), в котором преобладает метан.

Сжатый природный газ - это то же самое топливо, которое можно использовать в Вашем доме для приготовления пищи и отопления, и оно работает в Вашем доме. В случае транспортного средства СПГ также хранится в баллонах высокого давления. И это очередная модификация газообразного ископаемого топлива, которая является самой экологичной, производя меньше всего выбросов CO 2 в атмосферу при аналогичных показателях производительности, но при этом также является одним из самых громоздких - менее всего сжимается при его охлаждении под низким давлением, занимая гораздо большее пространство в машине, чем предыдущие два вида альтернативного топлива.

Сжатый воздух

Воздух есть везде, так почему бы не использовать его в качестве топлива для автомобиля? И, хотя это кажется бредовой идеей, ведь воздух попросту не горит, всё-таки автомобили могут работать на сжатом воздухе.

В таком типе машины воздух сжимается в трубах высокого давления. В то время, как типичный двигатель использует воздух, смешанный с бензином (или дизельным топливом), который затем зажигается искрой (или высоким давлением в случае дизеля) для выработки энергии, двигатель на сжатом воздухе использует расширение сжатого воздуха, поступающего из трубки высокого давления для привода поршней двигателя.

Тем не менее, автомобили на сжатом воздухе не работают полностью на этом самом воздухе. Электродвигатели также присутствуют на борту машины для сжатия воздуха, только потом отправляя его в трубки высокого давления автомобиля. Однако, эти машины не могут считаться полностью электрическими автомобилями, главным образом, потому что электродвигатели здесь не непосредственно питают авто, приводя в движение его колёса. Электродвигатели намного меньше, чем те электродвигатели, используемые в электроавтомобилях, где основной функцией двигателя является приведение в движение машины. Поэтому автомобили на сжатом воздухе потребляют гораздо меньше энергии, чем электромобили.

Жидкий азот

Жидкий азот является ещё одной альтернативой продуктам нефтепереработки. Как и водород, азот находится в изобилии в нашей атмосфере. Кроме того, как и водород, автомобили под питанием азота делают гораздо меньше вредных выбросов, чем бензин или дизельное топливо. Но, в то время как водород используется в топливных элементах автомобилей, а также двигателях внутреннего сгорания, автомобили на жидком азоте требуют совсем другой тип двигателя в целом.

В самом деле, жидкий азот использует двигатель, подобный двигателю, используемому в пневматической машине. В таком двигателе азот хранится в сжиженном состоянии под огромным давлением. Для питания автомобиля азот выделяется в двигатель, где он нагревается и расширяется, чтобы создать энергию. В то время как типичный бензиновый или дизельный двигатель использует горение, чтобы заставить двигаться поршни, двигатель на жидком азоте использует расширение азота для питания энергетических турбин.

Являясь экологичным и эффективным способом питания транспортного средства, жидкий азот сталкивается с теми же препятствиями, как и многие другие альтернативные виды топлива: отсутствие общенациональной сети заправочных станций для доставки его потребителям.

Уголь

Очередное альтернативное топливо в нашем списке, вероятно, является неожиданностью, и многие могут подумать, что это достаточно устаревший вид топлива.

Технически, уголь является относительно новым альтернативным топливом для автомобилей - косвенно, так или иначе, ведь всё новое - это хорошо забытое старое, хотя, некоторые поезда всё ещё приводятся в движение углём. Однако, в 21 веке владельцам не придётся бросать лопатой из ведра уголь в установки для сжигания, если это то, о чём Вы сразу подумали.

В то же время, как и электродвигатель в случае питания авто сжатым воздухом, уголь не питает двигатель напрямую. Давайте рассуждать: электрические транспортные средства (по большей части), не производят своё собственное электричество. Они несут в себе энергию в их заряженных батареях. А батареи получают свой ​​заряд от стандартной розетки, которая получает потенциальную энергию от электростанции, которая, в свою очередь, получает питание... от горящего угля в большинстве случаев. На самом деле, 50 процентов всей электроэнергии в мире происходит от угольных электростанций. Это означает, что, когда Вы проходите последовательно весь путь энергетической цепочки, много электрических машин на самом деле являются по сути машинами с питанием от угля.

В то время как уголь имеет аналогичные недостатки бензину, он также имеет некоторые преимущества. В пересчёте на километр поездки, электричество от угля является более дешёвым способом для питания автомобиля, чем бензин. Кроме того, во многих странах есть большие запасы угля - гораздо больше, нежели бензина. Кроме того, люди, которые получают электроэнергию из других источников, таких как гидроэлектростанции или атомные электростанции, ещё меньше загрязняют атмосферу.

Солнечная энергия

Только произнесите вслух это прекрасное название: "солнечный автомобиль"! Солнечный автомобиль является по сути обычным электромобилем с питанием от солнечной энергии, получаемой от солнечных батарей на автомобиле. Однако, солнечные батареи не могут в настоящее время быть использованы для прямого единоличного питания двигателя машины из-за недостаточности мощности, но они могут быть использованы для расширения диапазона питания и экономии электроэнергии от аккумуляторов таких электромобилей.

Диметиловый эфир

Диметиловый эфир (ДМЭ) является перспективным видом альтернативного топлива в дизельных двигателях, бензиновых двигателях и газовых турбинах, благодаря своему высокому цетановому числу (аналог октанового числа у бензина, определяющий качество сгорания топлива при его сжатии), которое составляет 55 единиц по сравнению с 40-53 единицами у дизельного топлива. При этом, совсем небольшие изменения необходимы для преобразования дизельного двигателя в диметилоэфирный двигатель. За счёт низкого количества вредных выхлопов, ДМЭ отвечает самым строгим нормам токсичности в Европе (Евро-5).

ДМЭ разрабатывается как синтетическое биотопливо второго поколения (BioDME), которое может быть изготовлено из лигноцеллюлозной биомассы, и в настоящее время наиболее активно его использует автоконцерн Volvo.

Аммиак

Двигатели, работающие на аммиачном газе, использовались ещё во время Второй мировой войны для приведения в движение автобусов в Бельгии. Жидкий аммиак также питает ряд ракетных двигателей во всём мире. Хотя он и не такой мощный и высокопроизводительный, как другие виды топлива, аммиак не оставляет сажи в многоразовых двигателях, а его плотность примерно соответствует плотности окислителя.

Аммиак уже давно был предложен в качестве практической альтернативы ископаемым видам топлива для двигателей внутреннего сгорания. Теплота сгорания аммиака составляет 22,5 МДж/кг, что составляет около половины от теплоты сгорания дизельного топлива. Аммиак может быть использован в существующих двигателях с довольно незначительными модификациями карбюраторов или инжекторов.

Однако, главным недостатком аммиака остаётся, конечно же, его высокая токсичность.

Водяной пар

Это по сути вымерший сегодня паровой автомобиль, который имеет паровой двигатель, и он также фактически работает на других видах топлива, которые и образуют этот самый водяной пар. В качестве топлива используются этанол, уголь и даже дерево. Топливо сжигается в котле, и тепло преобразует воду в пар. Когда вода превращается в пар, она расширяется. Расширение создает давление, которое толкает поршни, которые, в свою очередь, заставляют карданный вал вращаться.

Паровые автомобили требуют очень много времени между началом работы и приведением в движение такого авто, но некоторые из них могут достигать достаточно высокой скорости - более 160 км/ч в конце концов. Так, наиболее успешные автомобили начинали двигаться после запуска примерно через полминуты-минуту.

Паровой двигатель использует внешнее сгорание в отличие от двигателей внутреннего сгорания. Автомобили с питанием от бензина являются более эффективными при около 25-28% эффективности. Но это всё в теории, практические примеры паровых двигателей по эффективности составляют всего около 5-8% по сравнению с обычными ДВС.

Мускульная сила человека

О да, это самый неэффективный и не попросту не имеющий права на жизнь вид альтернативного топлива! Тем не менее, в очень небольших количествах транспортных средств, спрос на которые стремительно уменьшается, используется человеческая сила, чтобы улучшить показатели экономичности аккумуляторов, которые являются основным источником приведения в движение автомобиля. Два таких коммерческих авто, увидевших недолгий "свет", стали "Sinclair C5" и "Twike".

Водоросли

Биотопливо, полученное из водорослей, называют биотопливом третьего поколения - это относительно новый вид альтернативного топлива. По сути принцип работы двигателя на водорослях основывается на гниении этих водорослей, в результате которого выделяется метан, который используется в качестве основного топлива для приведения в движение машины.

В США рассчитали, что примерно 200 гектаров прудов, в которых будет выращиваться определённый вид водорослей, который лучше всего подходит для питания автомобилей, могут обеспечить таким топливом до 5% всех автомобилей страны. Тем не менее, в Соединённых же Штатах эта технология не прижилась из-за сравнительно более низкой стоимости нефти и высоких требований таких водорослей к росту (высокая температура и определённая окружающая среда).

Альтернативные виды топлива: сравнение

Вид топлива	Плюсы	Минусы	Примеры известных автомобилей	Оценка экологичности	Стоимость по сравнению с бензином или дизелем
Водород	Экологичность	Высокая температура горения	BMW Hydrogen 7 Chevrolet Equinox	Высокая	Высокая
Электричество	Экологичность Маленький объём двигателя Бесшумность Доступность источников питания (обычные розетки)	Большая масса аккумулятора Низкий пробег на одном аккумуляторе Долгая зарядка аккумулятора	Tesla Model S Tesla Roadster Chevy Volt Toyota Prius	Высокая	Низкая
Биодизель	Простота изготовления биодизеля Экологичность Возможность использования в ДВС Хорошие смазочные показатели Высокое цетановое число	Необходимость долгого прогревания двигателя зимой Низкий срок хранения (3 месяца) Удорожание сельхозпродуктов в случае широкого потребления биодизеля	-	Высокая	Умеренно высокая
Этанол	Хорошая возгораемость	Практически невозможность использования зимой Удорожание сельхозпродуктов в случае широкого потребления этанола В странах, где нефть не добывается, использовать этанол невыгодно	-	Средняя	Низкая
Сжиженный природный газ	Немного лучшая экологичность, чем у нефтепродуктов	Трудность транспортировки крупных объёмов	Грузовые автомобили	Средняя	Умеренно низкая
Сжиженный нефтяной газ	Нетоксичность Высокое октановое число Оснащённость инфраструктурой по АЗС		Любые автомобили после модификации установкой ГБО	Средняя	Умеренно низкая
Сжатый природный газ	Высокий КПД Нетоксичность Экономичность	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле Самая низкая сжимаемость при охлаждении	Специальная версия Honda Civic GX	Средняя	Умеренно низкая
Сжатый воздух	Лучшая экономичность, нежели в электромобилях	Низкая эффективность	AirPod	Высокая	Низкая
Жидкий азот	Экологичность Полная замена двигателя	Опасность нахождения баллона под высоким давлением в автомобиле Отсутствие инфраструктуры при активных разработках	Volkswagen CooLN2Car	Высокая	Аналогичная
Уголь	-	-	-	Низкая	Умеренно низкая
Солнечная энергия	Практически нулевая стоимость Экологичность	Большая требуемая площадь для потребления энергии батареей	Solar Challenge	Высокая	Низкая
Диметиловый эфир	Высокое цетановое число Экологичность	-	Экспериментальные автомобили Volvo, Nissan и КАМАЗ	Умеренно высокая	Аналогичная
Аммиак	Экологичность выхлопов	Небольшая энергопроизводительность Высокая токсичность	Goldsworthy Gurney Специальная версия Chevrolet Impala	Средняя	Аналогичная
Водяной пар	Экологичность	Долгий процесс приведения в движение автомобиля Большой занимаемый объём Дороговизна использования (требуется нагрев воды) Очень низкая эффективность	Stanley Steamer	Высокая	Высокая
Мускульная сила человека	Экологичность	Самая низкая эффективность Бессмысленность	Sinclair C5 Twike	Высокая	Высокая
Водоросли	Экологичность	Требуются определённые условия для выращивания	-	Высокая	Высокая

Потребление альтернативных видов топлива на 2011 год

Спустя 100-лет после полного отказа от парусников, в попытке уменьшить расходы на топливо, судостроительные компании снова возвращаются к использованию энергии ветра.
Вот несколько проектов транспортных судов, которые используют альтернативные источники для доставки грузов.

Eco Marine Power - солнечные панели работают как паруса

Японская компания Eco Marine Power (EMP) решила создать одновременно и парусное и высокотехнологичное судно, заменив традиционные паруса на .

EMP является инновационной компанией, которая применяет новые технологии к разработке и построению морских судов. Инженеры и исследователи компании поставили перед собой цель разработать более экологически чистые двигатели для морского и речного транспорта, чтобы снизить как традиционных источников энергии, так и уменьшить вред, наносимый от их использования окружающей среде.

Вместо традиционных парусов они использовали управляемые солнечные батареи. Во-первых, их большая площадь и наличие управляемого поворотного механизма позволит использовать панели как обычные паруса. А во-вторых, накопленная за период плавания электрическая энергия будет расходоваться для питания двигателей при маневрировании судна в порту.

Поворотная система каждой солнечной панели позволяет выставлять ее идеально по ветру или же убирать совсем при непогоде. В сложенном горизонтальном положении солнечные панели все равно окажутся повернутыми активными поверхностями к солнечному свету и будут дополнительно заряжать бортовые аккумуляторные батареи.

Представители EMP утверждают, что жесткость и надежность конструкции их высокотехнологичных парусов сможет выдержать даже очень сильный шторм на море, а следовательно судно будет оставаться на плаву и двигаться по утвержденному курсу даже тогда, когда обычные парусные суда этого сделать не смогут. Кроме этого новые паруса требуют минимального технического обслуживания.
Инженеры EMP подсчитали, что оснащение обычного судна такими своеобразными парусами снизит расход топлива на 20 %, а если при этом оснастить корабль еще и дополнительными электромоторами, то расход будет уменьшен почти наполовину – примерно на 40 %.

За последние двадцать лет автомобильная промышленность достигла огромных результатов по снижению содержания вредных веществ в отработавших газах. Запрет на использование этилированных бензинов, применение каталитических нейтрализаторов отработавших газов и современных систем питания ДВС, позволили существенно уменьшить вредное воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье человека.
При работе автомобильных ДВС в атмосферу выбрасываются не только токсичные газы, но и двуокись углерода (СО 2).
Двигатели современных автомобилей стали более экономичными, а это привело к уменьшению выбросов двуокиси углерода. Применение альтернативных видов топлива также способствует как снижению вредных веществ в отработавших газах, так и снижению количества двуокиси углерода.
Сжиженные нефтяные газы (LPG - Liquefied Petroleum Gas) дают возможность снизить содержание вредных веществ в отработавших газах и одновременно примерно на 10% уменьшить количество СО 2 , выделяемого при работе ДВС.
Сжатый природный газ (CNG - Compressed Natural Gas) - это альтернативное топливо, которое может использоваться в ДВС с искровым зажиганием и в дизелях. Для использования в качестве топлива в ДВС он должен быть сжат до высокого давления, чтобы занимать меньший объем. Этот газ может транспортироваться в баллонах высокого давления. При его использовании в качестве топлива, обеспечивается снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.
Метанол (Methanol) - спиртовое топливо, получаемое в процессе переработки нефти или каменного угля. При использовании метанола в качестве топлива для ДВС обеспечивается снижение уровня двуокиси углерода в отработавших газах на 5% по сравнению с бензином. Однако для получения той же мощности требуется вдвое большее количество топлива, чем при использовании бензина.
Этанол (Ethanol) - спиртовое топливо, получаемое из растений, таких как кукуруза, сахарный тростник и др., имеет примерно такие же свойства, как метанол и производит при сгорании меньшее количество оксидов азота и снижение содержания двуокиси углерода на 4% по сравнению с бензином. Отработавшие газы ДВС, работающего на этаноле, содержат вредные альдегиды, которые обладают неприятным запахом, вызывают раздражение слизистых оболочек организма человека и не могут быть устранены с помощью каталитических нейтрализаторов.
Водород (Н 2) - горючий газ, который при сгорании соединяется с кислородом образуя воду. Водород является наиболее перспективной альтернативой углеводородным видам топлива. Водород также является перспективным топливом для использования в силовых установках на топливных элементах.
Перечисленные альтернативные виды топлива могут в отдельных случаях, использоваться для автомобильных двигателей. Многие производители автомобилей имеют в своей программе выпуск автомобилей, которые могут использовать альтернативные виды топлива. Наиболее распространены автомобили, которые могут использовать наряду с бензином сжиженный газ или природный сжатый газ.

Автомобиль Mini Cooper, с двигателем, работающем на водороде

Двигатели опытных автомобилей BMW 750hL и Mini Cooper Hydrogen оборудованы системой впрыска жидкого и охлажденного водорода, смешивающегося с воздухом во впускном трубопроводе. Такой подход дает возможность улучшить наполнение цилиндров ДВС топливновоздушной смесью и свести до минимума загрязнение окружающей среды.
Использование альтернативных видов автомобильного топлива может несколько замедлить перспективу исчерпания мировых запасов нефти, но полностью не решает данной проблемы. Поэтому большинство ведущих мировых производителей автомобилей сейчас вплотную занимаются разработкой силовых установок, где используются альтернативные источники энергии.

Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

Можно искать по нескольким полям одновременно:

Логически операторы

По умолчанию используется оператор AND .
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

Оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

Оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

Тип поиска

При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":

$ исследование $ развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

" исследование и разработка"

Поиск по синонимам

Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "# " перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

# исследование

Группировка

Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

Приблизительный поиск слова

Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~ " в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:

бром~1

По умолчанию допускается 2 правки.

Критерий близости

Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду "~ " в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:

" исследование разработка"~2

Релевантность выражений

Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак "^ " в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным.
Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение.
Например, в данном выражении слово "исследование" в четыре раза релевантнее слова "разработка":

исследование^4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.

Поиск в интервале

Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO .
Будет произведена лексикографическая сортировка.

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.

ПРОЕКТ СУДНА РАБОТАЮЩЕГО НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ

Москва 2011г.

Исполнители:

Ведущий конструктор (1984г. р.)

Инженер-конструктор (1984г. р.)

Техник-конструктор (1989г. р.)

Руководитель темы:

Директор НПЦ «Речпорт», доц. А. К, Татаренков

Реферат

Отчет содержит 13 страниц текста, 1 таблицу, 5 рисунков, 1 источник

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУИРОВАНИЕ, ПЕРЕОБОРУДОВАНИЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ТЕПЛОХОДА ПРОЕКТА Р51, СЖАТЫЙ И СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (МЕТАН).

Объект разработки: суда внутреннего плавания с альтернативными видами топлива, т. е. возможность применения на судах двух вариантов газового топлива: сжатого природного газа или сжиженного природного газа.

Цель работы: Перспективное применение газового топлива для речных судов нового поколения.

Полученный результат: дана перспектива применения на речных судах судовой энергетической установки (СЭУ), работающей на газовом топливе, в частности - принципиальное решение по компоновке газового оборудования на судах класса «Р» проекта Р51.

Высокая стоимость дизельного топлива заставляет судовладельцев решать вопрос по поиску альтернативных видов топлива и переводу на них некоторые группы судов.

В связи с тенденцией превращения Москвы в экологически чистый город, в Московском транспортном узле нет больших воздушных массивов для рассеивания вредных выбросов. В связи с этим для повышения конкурентоспособности водного транспорта по сравнению с другими видами транспорта необходимо определить приоритетное направление, связанное со снижением токсичности отработанных газов.

Одним из таких направлений является перевод судовых силовых установок для работы с дизельного топлива на газ. При этом следует выделить возможность применения на судах двух вариантов газового топлива: сжатого природного газа или сжиженного природного газа.

Проектом предлагается перевести существующие суда внутреннего плавания на газовое топливо, а так же постройку новых судов на газовом топливе.

Технико-экономическое исследование эффективности использования сжиженного и сжатого природного газа на речных судах Московского водного бассейна было проведено во ВНИИГазе и на кафедре Судовых энергетических установок Московской государственной академии водного транспорта [Отчет о НИР по теме VI/810. М., МГАВТ, 1997. Переоборудование энергоустановки речных теплоходов городских линий Московского региона (на примере теплохода проекта Р-51 "Москва") для работы на сжатом природном газе], которое показало целесообразность применения газа на судах речного флота.

Московской государственной академией водного транспорта в 1998 году было произведено переоборудование силовой установки пассажирского теплохода «Учебный-2» проекта Р51Э (типа «Москва») для работы на сжатом газе. Переоборудование было произведено по проекту центр судостроения», разработанному применительно к судам проектов Р35 («Нева») и Р51 («Москва»).

Экспериментальные исследования показали прямую экономическую выгоду от использования газа. При этом была выявлена необходимость установки дополнительных датчиков-сигнализаторов, извещающих об утечке газа и при наличии утечки подающих сигнал для автоматического перевода системы на работу на дизельном топливе.

Несмотря на многие положительные стороны использования сжатого и сжиженного газа, следует отметить основной недостаток таких систем. Прежде всего, это потеря полезного пространства прогулочной палубы (на т/х «Учебный-2»

было установлено 32 баллона со сжатым газом объемом по 50 л каждый) для судов, работающих на сжатом газе, что говорит о преимуществе сжиженного. Следующим минусом является отсутствие требований Правил Российского Речного Регистра к судам, имеющим установки вышеуказанного типа, и, конечно же, основным сдерживающим фактором является отсутствие сети газозаправочных станций. И если для автомобильного транспорта эта сеть развивается, то для водного транспорта, отличающегося наличием больших мощностей и протяженностью линий перевозки, этот вопрос остается актуальным.

Вышеуказанное, конечно, потребует капиталовложений , но при этом можно будет достичь:

1. Улучшения экологической обстановки на водных акваториях за счет снижения токсичных выбросов и дымности отработанных газов судовых дизелей на 50%.

2. Снижения расходов на топливо на 20-30%.

В связи с этим перевод судов на газ позволяет иметь не только экономическую выгоду, но и приводит к улучшению экологической обстановки (чистоты воздушного пространства).

На транспортных судах наиболее реальным является использование сжиженного газа, что продиктовано высокими мощностями силовых установок и большой протяженностью линий (необходимы большие объемы запасов газа при минимальной потери полезной площади верхних палуб). В связи с этим для отдаленных районов потребуются суда - газовозы. Поэтому основная идея должна заключаться в создании типов судов, соответствующих опасным свойства продуктов, т. к. каждый продукт может иметь одно или несколько опасных свойств, включая воспламеняемость, токсичность, коррозионную агрессивность и реакционную способность. При перевозке сжиженных газов (продукт находится в охлажденном состоянии или под давлением) может возникнуть дополнительная опасность.

Серьезные столкновения или посадки на мель могут привести к повреждению грузовой емкости и в результате этого к бесконтрольной утечке продукта. Такая утечка может повлечь за собой испарение и дисперсирование продукта, а в некоторых случаях - хрупкий излом корпуса газовоза. Поэтому такую опасность, насколько это практически возможно, на основе современных знаний и научно-технического прогресса необходимо сократить до минимума. Эти вопросы должны найти свое отражение, прежде всего, в Правилах Российского Речного Регистра. При этом требования к газовозам и, возможно, химовозам должны быть основаны на надежных принципах судостроения, судового машиностроения и на современном понимании опасных свойств различных продуктов, т. к. технология проектирования газовозов является не только сложной, но и быстро развивающейся и в этой связи требования не могут остаться неизменными.

В связи с вышесказанным уже сегодня назрел вопрос о создании нормативной базы применительно к судам, работающим на газовом топливе, и к судам, перевозящим его.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что при дальнейшем повышении мировых, а как следствие - и российских цен на дизельное топливо, судовладельцы вынуждены искать альтернативные пути решения проблемы, одним из которых является направление на применение газа. Однако использование газового топлива (как сжатого природного газа, так и сжиженного) на судах речного флота целесообразно только при наличии развитой сети заправочных станций.

В современных условиях строительство отраслевых заправочных станций газовым топливом - это разбазаривание государственных средств, а изыскать другие источники финансирования таких объектов невозможно. Поэтому становится реальным постройка в черте города и ряда крупных населенных пунктов газовых заправочных станций, которые использовались бы не только для заправки судов, но и для заправки автомобильного транспорта. Для возможности заправки судов в отдаленных районах возможно использовать суда - газовозы, которые целесообразно строить на предприятиях отрасли. В этом случае возможностью строительства таких объектов кроме государственных органов могли бы заинтересоваться такие организации, как Газпром, Экологический Фонд, Правительство Москвы и ряд других компаний.

Промышленность (например, ООО "ЭНЕРГОГАЗТЕХНОЛОГИЯ" и др.) производит поршневые газовые двигатели с искровым зажиганием и изделия на их базе: электроагрегаты, электростанции, двигатель-генераторы (газовые генераторы) и пр. Все газовые двигатели с внешним смесеобразованием.

Принципиальная схема и оборудование для работы судовой энергетической установки на газовом топливе.

Топливный газ подготавливается для сжигания в газовой линейке (рис.1). Далее топливный газ с давлением равным атмосферному поступает в смеситель (рис.2), где в необходимой пропорции смешиваются с воздухом. Дозировка газовоздушной смеси, поступающей в двигатель, осуществляется дроссельной заслонкой (рис.3) с электроприводом.

Регулирование частоты вращения и искрообразование осуществляет система управления газовым двигателем. Данная система осуществляет функции аварийно-предупредительной сигнализации газового двигателя, открывает и закрывает в нужный момент электромагнитный топливный клапан при пуске и остановке двигателя.

https://pandia.ru/text/78/182/images/image004_123.jpg" alt="C:\Documents and Settings\Татаренков АК\Рабочий стол\энергогаз\mixer.jpg" width="514" height="468">

Рис. 2 Смеситель

Рис.3 Дроссельная заслонка

НПЦ «Речпорт» выполнило ряд эскизных проработок по переоборудованию т/х «Москва» пр. Р-51 в части расположения баллонов с газом (габариты одного баллона: длина – 2000 мм, Ø 401 мм, объем 250 л.), сравнительные показатели эффективности переоборудования приведены ниже в таблице 1, а схемы (варианты) компоновки – рис.4.

Данное переоборудование требует дополнительного подкрепления в части обеспечения прочности конструкции тента. Предварительная конструкция подкрепления показана на рис. 5.

Таблица 1

Главные размерения корпуса, м: длина – 36; ширина – 5,3; высота борта – 1,7	Серийный т/х «Москва» с дизельным ДВС		т/х «Москва» с газовой системой ДВС	т/х «Москва» с газовой системой ДВС
Расположение топливных емкостей
	тент+корма
Автономность плавания, сут
Продолжительность рейса, час
Количество пассажиров, чел
проектное
фактическое

https://pandia.ru/text/78/182/images/image007_80.jpg" width="370" height="190 src=">

б) корма (12 баллонов)

https://pandia.ru/text/78/182/images/image009_67.jpg" width="527" height="681 src=">

Рис. 5 Предварительная конструкция подкрепления тента.

Список использованных источников

1. Отчет о НИР по теме VI/810. М., МГАВТ, 1997. Переоборудование энергоустановки речных теплоходов городских линий Московского региона (на примере теплохода проекта Р-51 "Москва") для работы на сжатом природном газе.