Перспективы альтернативного топлива таковы, что уже сегодня мировые автопроизводители говорят о внедрении к 2010 году порядка 50 различных моделей, работающих на альтернативном виде горючего. В Европе особенно активны в этой области компании Mercedes-Benz, BMW, MAN. А к 2020 году, согласно резолюции ООН, нацелившей страны Европы на переход автомобилей на альтернативные виды моторного топлива, ожидается увеличение ТС на альтернативных видах топлива до 23% всего автопарка, из них 10% (порядка 23,5 млн. единиц) - на природном газе.

ТС на биотопливе

Биотопливо - использование биотоплива, например этанола (этилового спирта) или дизельного топлива (биодизеля), полученного из специально выращенных растений, обычно рассматривают как важный шаг к сокращению выбросов углекислого газа (СО2) в атмосферу. Конечно, при сжигании биотоплива углекислый газ попадает в атмосферу совершенно так же, как и при сжигании ископаемого топлива (нефти, угля, газа). Разница в том, что образование растительной массы, из которой было получено биотопливо, шло за счет фотосинтеза, то есть процесса, связанного с потреблением СО2. Соответственно, использование биотоплива рассматривается как «углерод-нейтральная технология»: сначала атмосферный углерод (в виде СО2) связывается растениями, а потом выделяется при сжигании веществ, полученных из этих растений. Однако стремительно расширяющееся производство биотоплива во многих местах (прежде всего в тропиках) ведет к уничтожению природных экосистем и утере биологического разнообразия.

Двигатели, работающие на биотопливе, используют энергию солнечного света, запасенную растениями. Энергия ископаемого топлива - это связанная энергия солнечного света, а выделяющийся при сжигании ископаемого топлива углекислый газ когда-то был изъят из атмосферы растениями и цианобактериями. Биотопливо ничем не отличается от обычного ископаемого топлива. Но разница есть, и определяется она временной задержкой между связыванием СО2 в ходе фотосинтеза и выделением его в процессе сжигания углеродосодержащих веществ. Кроме того, если связывание углекислого газа происходило в течение очень длительного времени, то высвобождение происходит очень быстро. В случае же использования биотоплива временной лаг совсем небольшой: месяцы, годы, для древесных растений - десятилетия.

При всех плюсах использования биотоплива быстрое увеличение его производства чревато серьезными опасностями для сохранения дикой природы, особенно в тропиках. В последнем номере журнала Conservation Biology появилась обзорная статья, посвященная вредным последствиям использования биотоплива. Ее авторы, (Martha A. Groom), работающая в рамках Междисциплинарной программы наук и искусств Вашингтонского университета в Ботелле (США), и ее коллеги Элизабет Грэй и Патрисия Таунсенд, проанализировав большой массив литературы, предложили ряд рекомендаций по тому, как сочетать получение биотоплива с минимизацией отрицательного воздействия на окружающую среду, с сохранением биоразнообразия окружающих природных экосистем.

Так, по мнению Грум и ее коллег, вряд ли заслуживает одобрения принятая во многих странах, и прежде всего в США, практика использования кукурузы как сырья для получения этанола. Культивирование кукурузы само по себе требует большого количества воды, удобрений и пестицидов. В результате, если учесть все затраты на выращивание кукурузы и производства из нее этанола, то окажется, что в сумме количество СО2, выделяющегося при изготовлении и использования такого биотоплива, почти такое же, как при использовании традиционного ископаемого топлива. Для этанола из кукурузы коэффициент, оценивающий выделение парниковых газов на определенный энергетический выход равен 81-85. Для сравнения, соответствующий показатель для бензина (из ископаемого топлива) составляет - 94, а для обычного дизельного топлива -83. При использовании сахарного тростника результат уже существенно лучше - 4-12 кг СО2/МДж.

Настоящий положительный скачок наблюдается при переходе к использованию многолетних трав, например одного из видов дикого проса - так называемого проса прутьевидного, обычного растения высокотравных прерий Северной Америки. Благодаря тому, что значительная часть связанного углерода запасается многолетними травами в их подземных органах, а также накапливается в органическом веществе почвы, территории, занятые этими высокими травами, функционируют как места связывания атмосферного СО2. Показатель эмиссии парниковых газов при получении биотоплива из проса характеризуется отрицательной величиной:

24 кг СО2/МДж (то есть СО2 становится меньше в атмосфере).

Еще лучше удерживает углерод многовидовой растительный покров прерий. Показатель эмиссии парниковых газов в этом случае также отрицательный:

88 кг СО2/МДж. Правда продуктивность таких многолетних трав относительно низкая. Поэтому и количество топлива, которое может быть получено с естественной прерии, составляет всего около 940 л/га. Для проса эта величина достигает уже 2750-5000, для кукурузы - 1135-1900, а для сахарного тростника - 5300-6500 л/га.

Очевидно, что замещая ископаемое топливо и снижая таким образом рост СО2 в атмосфере, биотопливо на самом деле может угрожать многим природным экосистемам, прежде всего тропическим. Дело, конечно, не в самом биотопливе, а в неразумной политике его производства. В уничтожении богатых видами природных экосистем и заменой их крайне упрощенными экосистемами сельскохозяйственных угодий. Большие надежды разработчики возлагают на использование в качестве сырья для биотоплива массы микроскопических планктонных водорослей, которые можно выращивать в специальных биореакторах. Выход полезной продукции на единицу площади при этом значительно выше, чем в случае наземной растительности.

В любом случае, необходимо оценить тот риск, который возникает для природных экосистем при культивировании растений, используемых в качестве сырья для биотоплива.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА НА СУДАХ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА

Сергеев Вячеслав Сергеевич

студент 5 курса, судомеханический факультет, Омский институт водного транспорта (филиал) ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта», г. Омск

E- mail : banan 1990@ bk . ru

Дергачёва Ирина Николаевна

научный руководитель, канд. пед. наук, доцент, зав. кафедрой ЕНиОПД Омского института водного транспорта (филиал) ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта», г. Омск

В настоящее время в России ежегодно потребляется около 100 млн. тонн моторных топлив, производимых из нефти. При этом автомобильный и морской транспорт являются одними из основных потребителей нефтепродуктов и останутся главными потребителями моторных топлив на период до 2040-2050 гг. В ближайшей перспективе ожидается увеличение потребления нефтепродуктов при примерно постоянных объемах их производства и нарастающем дефиците моторных топлив.

Эти факторы привели к актуальной на сегодняшний день реконструкции топливно-энергетического комплекса путем более глубокой переработки нефти, применения энергосберегающих технологий, перехода на менее дорогостоящие и экологически безопасные виды топлив. Поэтому одним из основных путей совершенствования двигателей внутреннего сгорания, остающихся основными потребителями нефтяных топлив, является их адаптация к работена альтернативных топливах.

Целью данной статьи является рассмотрение экологических аспектов применения альтернативного топлива на судах морского и речного флота.

Использование на транспорте различных альтернативных топлив обеспечивает решение проблемы замещения нефтяных топлив, значительно расширит сырьевую базу для получения моторных топлив, облегчит решение вопросов снабжения топливом транспортных средств и стационарных установок .

Возможность получения альтернативных топлив с требуемыми физико-химическими свойствами позволит целенаправленно совершенствовать рабочие процессы дизелей и тем самым улучшить их экологические и экономические показатели.

Альтернативные виды топлива получают в основном из сырья не нефтяного происхождения, применяют для сокращения потребления нефти с использованием (после реконструкции) энергопотребляющих устройств, работающих на нефтяном топливе.

На основе анализа литературы , мы выделили следующие критерии применимости альтернативных источников энергии на судах морского и речного флота:

· низкая построечная стоимость и стоимость в эксплуатации;

· срок службы;

· массогабаритные характеристики в пределах размеров судна;

· доступность источника энергии.

В процессе нашего исследования были определены основные требования к альтернативному топливу для применения на судах, а именно:

· экономическая привлекательность и большие доступные запасы сырья для его производства;

· низкие капитальные затраты по установке на судне дополнительного оборудования;

· присутствие на рынке, доступность в портах, наличие необходимой инфраструктуры или незначительные затраты на её создание;

· безопасность, а также наличие нормативных документов, регламентирующих безопасное применение на судне .

В соответствии с требованиями Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов происходит планомерное ужесточение требований к содержанию оксидов серы, азота и углерода, а также твердых частиц в выбросах морских судов . Эти вещества наносят огромный вред окружающей среде и являются чуждыми любой части биосферы.

Наиболее жесткие требования выдвигаются для Районов Контроля Выбросов (Emission Control Areas - ECA). А именно:

· Балтийское и Северное моря

· прибрежные воды США и Канады

· Карибское море

· Средиземное море

· побережье Японии

· Малаккский пролив и др.

Таким образом , изменения норм по выбросам оксида серы с морских судов в 2012 году составляет 0 % и 3,5 % в особых районах и во всем мире соответственно. А к 2020 году нормы по выбросам оксида серы с морских судов в данных районах аналогично составят 0 %, а во всем мире уже снизятся до 0,5 % . Отсюда следует, необходимость решения проблемы снижения химических выбросов в атмосферу вредных веществ судовыми энергетическими установками.

На наш взгляд, основными видами альтернативных топлив являются: сжиженные и компримированные горючие газы; спирты; биотопливо; водотопливная эмульсия; водород.

В свою очередь, особый интерес представляет в рамках нашей статьи, следующие виды:

· биодизель - это органическое топливо, производимое из масленичных культур.

Цена биодизеля марочного примерно в два раза выше цены обычного дизельного топлива. Исследования, проведённые в 2001/2002 годах в США показали, что при содержании в топливе 20 % биодизеля, содержание вредных веществв выхлопных газах увеличивается на 11 % и только использование чистого биодизеля уменьшает выбросы на 50 %;

· спирты - это органические соединения, содержащие одну или более гидроксильных, непосредственно связанных с атомом углерода. Спирты запрещены как топливо с низкой температурой вспышки;

· водород - это единственный вид топлива, продуктом сгорания которого не является углекислый газ;

Используется в двигателях внутреннего сгорания в чистом виде или в виде присадки к жидкому топливу. Опасность его хранения на судне и дорогостоящее оборудование для подобного использования делают данный вид топлива совершенно не перспективным для судов;

· водотопливная эмульсия производится на судне в специальной установке - при этом экономится топливо, уменьшаются выбросы оксида азота(до 30 % в зависимости от содержания воды в эмульсии), но не оказывает существенного влияния на выбросы оксида серы;

· сжиженные и компримированные горючие газы позволяют полностью исключить выбросы серы и твердых частиц в атмосферу, кардинально - на 80 % снизить выбросы оксидов азота, существенно - на 30 % снизить выбросы диоксида углерода .

Таким образом , мы можем утверждать, что единственным новым видом топлива, применение которого существенно влияет на экологические показатели судовых двигателей, является природный газ.

Для подтверждения данного факта рассмотрим данные по количеству выбросов при сгорании дизельного топлива, используемого на судах и сжатого или сжиженного газа , как альтернативного вида топлива, представленные в Таблице 1.

Таблица 1.

Количество выбросов при сгорании топлива

Из таблицы видно, что в конечном итоге действительно можно утверждать, что сжатый или сжиженный газ превосходит по экологической безопасности, используемые ныне источники энергии на судах. Иначе говоря, что является наиболее перспективным сегодня для использования на морском и речном транспорте .

В заключение следует отметить, что в настоящее время назрела необходимость применения альтернативных видов топлив на судах морского и речного флота, что теоретически реализовано в данной статье.

Акцент поставлен на экологически ценные характеристики альтернативных видов топлива для речного и морского транспорта, а именно : экологическую надежность и малое присутствие вредных химических веществ.

Список литературы:

1. Ерофеев В.Л. Использование перспективных топлив в судовых энергетических установках: учеб. пособие. Л.: Судостроение,1989. -80 с.
2. Сокиркин В.А., Шитарев В.С. Международное морское право: учеб. пособие. M.: Международные отношения, 2009. - 384 с.
3. Шурпяк В.К.Применение альтернативных видов энергии и альтернативных топлив на морских судах [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.korabel.ru/filemanager (дата обращения 15.11.2012 г.)

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

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.

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.