Альтернативные виды топлива.
Виды альтернативного топлива, которые будут рассматриваться в этой исследовательской работе, имеющие все перспективы заменить бензиновое топливо.
Бисаболан
Природный газ
Газовый конденсат
Диметилэфир
Шахтный метан
Этанол и метанол
Электроэнергия
Биодизельное топливо
Воздух
Водород
Спирты
Тритий
ДМЭ
Актуальность.
В настоящее время топливно-энергетическая иэкологическая проблемы приобретают все большую актуальность и масштабность.Нефтяные запасы истощаются, а их потребление настолько велико, что ведёт кповышению стоимости бензина и дизельного топлива. Периодически возникающиемировые топливные кризисы раз за разом заставляют задуматься онеобходимости использования альтернативных видов энергоресурсов.
Так же это бензиновое и дизельное топливо оченьнегативно влияет на окружающую среду. Ежегодно только российскими автомобилями(это более 34млн. единиц транспортных средств по всей стране) выбрасывается сотработавшими газами 14 млн. т вредных веществ, что составляет 40% общихпромышленных выбросов в атмосферу. В больших городах они достигают 90% ипредставляют серьезную экологическую угрозу здоровью населения. Величинаэкологического ущерба, наносимого промышленными выбросами, составляет сумму в2% валового национального продукта, при этом, 60% ущерба наносится именноавтомобильным транспортом. В совокупности с ежегодным удорожанием нефтепродуктоввсе вышеприведенные факторы заставляют обратить более пристальноевнимание на вопрос о переводе транспорта на альтернативные виды топлива.
https://www.gazpromlpg.ru/index.php?id=212
Так же сейчас повсеместно стали популярны такие слова как «энергосбережение», вновостях практически каждой страны, можно услышать про «энергетическуюбезопасность» или про «национальные программы энергосбережения». Проводятсямеждународные саммиты посвященные энергетике и сокращению ее потребления, всоглашениях о сотрудничестве стран фигурируют документы о сотрудничестве всфере энергетической безопасности и т.д. Также сейчас популярно говорить и озащите окружающей среды, уничтожении целых видов в результате человеческойжизнедеятельности, о необходимости срочного сокращении вредных выбросов ватмосферу. И чаще всего это всего лишь пустые публичные заявления.
Каждый день,каждый из нас, вносит свой посильный вклад в гибель планеты, в гибельсамих себя, наших детей. Делаем это сознательно, понимая и отдавая себе отчет втом, что происходит. Такое поведение нам навязал современный ритм жизни, ведь скаждым годом наша жизнь становится все динамичнее и быстрее как и окружающиенас технологии. Мы не в силах это остановить. Современные джунгли со своимизаконами переехали в мегаполисы. Каждый говорит что «не в силах ничегоизменить» что «у меня не хватит денег, чтобы повлиять хотя бы на десятую долюпроцента наносимого ущерба планете. И чаще всего это правда.
Так или иначе,мы не в силах себе отказать в благах, которыми мы пользуемся, и не будем этогоделать. Мы не сможем враз все изменить. Но есть способы сделать наше пребываниена планете здоровее, не только не отказывая себе ни в чем, а сделать это безущерба для бюджета семьи, предприятия, корпорации или промышленности. И если мыне станем делать существенных перемен в собственной жизни из-за того, чтовкладывая в экологию проигрываем где-то в чем-то другом, следует хотя-быне отказываться от вложений в экологию в такие проекты, которые без труда, вкрайне короткий срок окупятся и будут приносить постоянный доход. Есть мнение,что поддержка таких проектов – долг всех и каждого.
Поскольку нашатема посвящена в первую очередь транспорту, давайте вспомним прогресс последнихлет в сфере автотранспорта. Чего добилось человечество, имея огромный научный,промышленный и финансовый потенциал за последние 10 лет? Принятия норм «евро»по выбросам, повсеместное применение каталитических нейтрализаторов, изобретенногогибридного двигателя и применения многоточечного фазированного впрыска.Безусловно, все вышеперечисленное нужно и важно, но не имеет ничего общего сэкологически чистым топливом и что самое страшное затрагивает только бензиновыедвигатели. А ведь подавляющее большинство коммерческого транспорта работают надизельных двигателях. Изобретения последних лет касающееся дизельноготранспорта: технология распыления CDI, и «что- то еще». И это в то время, какво многих странах дизельное топливо стало дороже бензина! Нефтяные магнаты инефтетрейдеры спекулируя невозможностью остановки коммерческого транспорта иперехода на альтернативное топливо получают сверхприбыли и удорожают стоимостьтоваров для населения в странах, ведь в стоимость каждого продукта заложенызатраты связанные с перевозкой и доставкой его конечному потребителю!
[https://www.gaz-car.ru/gbo/111-aktualnost-ispolzovanija-gaza.html?lang=]
https://revolution.allbest.ru/ecology/00136172.html
Варианты альтернативного топлива
Бисаболан
$55.2 сайт этой инф-ции - один из вариантов альтернативного топлива.
Специалисты Министерства энергетики США, института Биоэнергии и Национальной Лаборатории Лоренса в Беркли представили совместное исследование бисаболана, как альтернативы дизельному топливу. Бисаболан — вещество, относящееся к химическому классу сесквитерпенов. Это терпеновые соединения, которые включают 15 атомов углерода (дизельное топливо обычно включает от 10 до 24 атомов углерода). Они широко распространены в растениях и используются в парфюмерии и производстве различных ароматизаторов.
Как отмечает один из авторов разработки, ученый Тэк Сун Ли, бисаболан обладает энергетическими свойствами, характерными для дизельного топлива стандарта D2. Но, благодаря разветвленной и циклической химической структуре, температура замерзания бисаболана намного ниже. Есть и другие преимущества. Бисаболан содержится во многих растениях, но чтобы обеспечить экономически и экологически выгодное получение вещества в больших масштабах, ученые предложили использовать биоинженерию. Они создали штамм микроорганизмов (модифицированная кишечная палочка) и штамм дрожжей, способных производить фарнезил дифосфат (ФДФ).
С помощью ферментов ФДФ может быть преобразован в бисаболен, который путем гидрирования превращается в бисаболан. В настоящее время Ли и его коллеги планируют сделать достаточное количество бисаболана для испытания в реальных дизельных двигателях. После полной оценки свойств этого варианта топлива появится возможность сделать экономический анализ его производства. Кроме того, ученые ищут возможность отказаться от этапа химической обработки бисаболена. Они хотели бы модифицировать E.coli и дрожжи таким образом, чтобы весь химический процесс получения топлива происходил за счет микробов.
Природный газ
1 м3$249 сайт инф-ции о газе
"Пора переходить на газ!" - в сердцах бросают владельцы бензиновых автомобилей в свете нескончаемого подорожания топлива. При этом, как правило, имеют в виду сжиженный нефтяной газ пропан-бутан (СНГ, он же LPG). Но есть и альтернатива: в качестве автомобильного топлива может использоваться сжатый (или компримированный) природный газ метан (СПГ или КПГ, CNG).
Помните, в советские времена на метане ездили преимущественно грузовики да автобусы с характерными баллонами под днищем или на крыше? На легковой транспорт такое оборудование у нас не ставили по той простой причине, что толстостенные баллоны, рассчитанные на давление 200 атмосфер, имели слишком большую массу, а посему их использование было целесообразно на автомобилях, изначально обладающих значительной грузоподъемностью. И потому на легковых моделях использовался сжиженный нефтяной газ пропан-бутан, который хранится в баллоне под куда меньшим давлением.
Но современные технологии позволили хранить газ в металлопластиковых баллонах и баллонах из композитных материалов, которые при высокой прочности отличаются заметно меньшим весом. Это дало толчок к использованию природного газа на легковых автомобилях. Причем показательно, что "метановые" версии в последние годы предлагают многие европейские автопроизводители. И не только коммерческие или просто бюджетные автомобили - есть подобные предложения и по достаточно дорогим и престижным автомобилям, например таким, как Mercedes-Benz E-200 NGT или Volvo S80 Bi-Fuel.
Преимущества и недостатки
Причины распространения "газовых" технологий в Европе можно объяснить, с одной стороны, заботой об экологии, с другой - чисто экономическими соображениями. Об экологической безопасности у нас не думают, но мысль о том, что платить за топливо можно в разы меньше (а цена на природный газ сейчас всего 1400 рублей за кубометр!), должна согревать.
Недостатки? Ну куда же без них! Во-первых, это вопрос размещения газовых баллонов. Заводские "метановые" версии могут быть как битопливными (работающими на бензине и природном газе и имеющими достаточный запас хода для обоих видов топлива), так и однотопливными (в этом случае емкость для бензина составляет всего несколько литров "на всякий пожарный случай"). Но в любом случае баллоны отнимают место и увеличивают снаряженную массу, при этом обеспечиваемый запас хода на газу, как правило, меньше, чем у бензиновой версии, - спасает суммарная автономность, которая складывается не только из "газового", но и "бензинового" запаса хода.
Вторая проблема - сеть заправочных станций пока только развивается. На сегодняшний день в республике всего 38 "метановых" заправок, что в определенном смысле ограничивает владельца такого автомобиля, - как ни крути, а тех же "пропановых" заправок куда больше. В-третьих, открытым остается вопрос обслуживания таких автомобилей: да, в стране существуют специализированные мастерские, но их немного, а на обычных СТО за ряд работ на автомобиле с газовым оборудованием могут просто не взяться.
Еще один недостаток: если устанавливать систему на обычный бензиновый автомобиль, то стоимость оборудования для работы на метане в 2,5-3 раза выше, чем ГБО под пропан. С другой стороны, можно поискать уже существующие заводские версии, благо они встречаются даже на нашем рынке. У них свое преимущество: при проектировании газовой модификации производитель должен вносить необходимые коррективы в конструкцию двигателя и тщательно его испытывать, так что с точки зрения ресурса и надежности газовая версия мотора не должна серьезно отличаться от бензиновой. Для покупателя "бэушки" это плюс. Ну а минус состоит в том, что такой автомобиль в Европе может иметь пробег не намного меньше, чем дизельный, - для чего покупают такие машины в Старом Свете, мы уже сказали.
Газовый конденсат
14100за тонну
Использование газовых конденсатов в качестве моторного топлива сведено к минимуму из-за следующих недостатков: вредное воздействие на центральную нервную систему, недопустимое искрообразование в процессе работы с топливом, снижение мощности двигателя (на 20%), повышение удельного расхода топлива.
Диметилэфир
Диметилэфир является производной метанола, который получается в процессе синтетического преобразования газа в жидкое состояние. Существуют разработки по переоборудованию дизельных двигателей под диметилэфир. При этом существенно улучшаются экологические характеристики двигателя.
На сегодняшний день в мире потребление диметилэфира составляет около 150 тыс. т в год.
В последние годы разрабатываются технологические процессы получения диметилэфира из синтетического горючего газа, производимого из угля.
В отличие от сжиженного природного газа, диметилэфир менее конкурентоспособен, в основном по причине того, что теплотворная способность на тонну диметилэфира на 45% ниже теплотворности на тонну сжиженного природного газа. Также для производства диметилэфира требуется не только более высокий уровень предварительных капиталовложений, но и больший объем сырьевого газа для производства продукта с эквивалентной теплотворной способностью.
В будущем диметилэфир можно рассматривать только в качестве продукта, имеющего ограниченные возможности, так как производство сжиженного природного газа характеризуется более значительной экономией за счет масштабов производства, более низким уровнем капитальных затрат и более высокой эффективностью процесса производства.
Шахтный метан
540.00 руб
В последнее время к числу альтернативных видов автомобильных топлив стали относить и шахтный метан, добываемый из угольных пород. Так, к 1990 г. в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов в угольных регионах страны. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 1 до 98%. В США за период с 1988 по 2000 гг. добыча угольного метана из специальных скважин возросла от 1 млрд до 40 мрлд м3 и в будущем еще удвоится. Прогнозируется, что газовая добыча метана в угольных бассейнах мира уже в ближайшее время составит 96-135 млрд м3. Общие ресурсы метана в угольных пластах России составляют, по различным источникам, 48-65 трлн м3.
Этанол и метанол
$3.90/bushel
Этанол (питьевой спирт), обладающий высоким октановым числом и энергетической ценностью, добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего нефтяного кризиса 1973 г. активно использует этанол - в стране более 7 млн автомобилей заправляются этанолом и еще 9 млн - его смесью с бензином (газохолом). США является вторым мировым лидером по масштабному изготовлению этанола для нужд автотранспорта. Этанол используется как “чистое” топливо в 21 штате, а этанол-бензиновая смесь составляет 10% топливного рынка США и применяется более чем в 100 млн двигателей. Стоимость этанола в среднем гораздо выше себестоимости бензина. Всплеск интереса к его использованию в качестве моторного топлива за рубежом обусловлен налоговыми льготами.
Метанол как моторное топливо имеет высокое октановое число и низкую пожароопасность. Данные обстоятельства обеспечивают его широкое применение на гоночных автомобилях. Метанол может смешиваться с бензином и служить основой для эфирной добавки - метилтретбутилового эфира, который в настоящее время замещает в США большее количество бензина и сырой нефти, чем все другие альтернативные топлива вместе взятые.
Электроэнергия
137 коп./кВт.ч
Заслуживает внимания применение электроэнергии в качестве энергоносителя для электромобилей. Кардинально решается вопрос, связанный с токсичностью отработанных газов, появляется возможность использования нефти для получения химических веществ и соединений. К недостаткам электроэнергии как вида электроносителя можно отнести: ограниченный запас хода электромобиля, увеличенные эксплуатационные расходы, высокая первичная стоимость, высокая стоимость энергоемких аккумуляторных батарей.
Биодизельное топливо
1910 рублей.
В последние годы в США, Канаде и странах ЕС возрос коммерческий интерес к биодизельному топливу, в особенности к технологии его производства из рапса (возможно также производство из отработанного растительного масла). В Австрии такое топливо уже сейчас составляет 3% общего рынка дизельного топлива при наличии производственных мощностей до 30 тыс. т/год; во Франции эти мощности составляют 20 тыс. т/год; в Италии - 60 тыс. т/год. В США планируется на 20% заменить обычное дизельное топливо биодизельным и использовать его на морских судах, городских автобусах и грузовых автомобилях. Применение биодизельного топлива связано, в первую очередь, со значительным снижением эмиссии вредных веществ в отработанных газах (на 25-50%), улучшением экологической обстановки в регионах интенсивного использования дизелей (города, реки, леса, открытые разработки угля (руды), помещения парников и т.п.) - cодержание серы в биодизельном топливе составляет 0,02%.
В Европе биодизельное топливо применяется по двум принципиальным схемам: “немецкой” и “французской”.В настоящее время в Германии действует около 12 централизованных и 80 децентрализованных заводов по производству рапсового масла, а топливо “Biodiesel” выпускает восемь немецких фирм. “Французская” схема предусматривает централизованное производство diestera на мощных установках (5-10 тыс. т в год).
Воздух
Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода - 200 км.
Водород
Водород является эффективным аккумулятором энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных условиях, что может дать существенный вклад в мировую энергетику, когда ресурсы ископаемого топлива будут близки к полному истощению. По сравнению с бензином и дизельным топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую среду. Взрывоопасность водорода резко снижается с применением специальных присадок (например, добавка 1% пропилена делает Н2 безопасным).
Использование водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания начинается с 70-х годов прошлого века. В 1974 году появились автомобили, работающие исключительно на водороде. Пионерами в этой области были «Биллингз энеджи» (США) и «Даймлер-Бенц» (ФРГ). В 1979 году компания БМВ (ФРГ) в рамках программы «Чистая энергия» выпустила седьмую модель, которая также в качестве топлива использовала чистый водород. Длина пробега на одной заправке менялась от 120 км. (автобус «Биллингз» на базе «Доджа») до 300 км. (БМВ на базе седьмой модели).
В конце века каждая автомобильная компания имеет концепт-кар, который работает на водороде. Однако некоторые фирмы предлагают комбинированные решения. Так, «Мазда» предлагает автомобиль (модель RX8HRE), который имеет возможность чередовать топливо (водород и бензин). Другие автопроизводители совмещают эти виды топлива. В США выпускают седельные тягачи, в двигателях которых используется смесь дизельного и водородного топлива. Это позволяет увеличить мощность двигателя, экологическую чистоту и уменьшить расход топлива. Система осуществляет электролиз воды, собирает водород и направляет его в камеру сгорания, обеспечивая более высокую эффективность сгорания топлива.
Еще одно направление использования водорода – применение в аккумуляторных батареях электромобилей. Лидерство в этой области принадлежит японским фирмам, которые разработали эффективные водородные электроды, используемые в топливных элементах.
Однако во всех методах использования водородного топлива основная проблема – хранение водорода. Известны три основных способа хранения:
- сжатый газ;
- сжиженный газ;
- металлогидридный способ.
Рассмотрим хранение водорода под давлением. Так, в модели “Мазда RX8HRE” давление сжатого водорода 350 атм. (обычное давление в баллоне 140 атм.). Минимальная работа
А=RTlnP,
необходимая для изотермического сжатия от давления в 1 атм. до 350 атм., составляет при 298 К – 14,5 кДж (от 1 до 140 атм. А ≈ 12,2 кДж). Так как к.п.д. компессора ограничен, эта работа составит 20 кДж. Тепловая энергия, по крайней мере, в 2,5 раза больше механической, таким образом, получается почти 50кДж. Это заметная доля потенциальной теплоты сгорания водорода.
Сжижение водорода требует затраты энергии 29,2 кДж/моль. Соответствующая тепловая энергия, по крайней мере, в 2,5 раза больше и составляет около 73 кДж/моль. Теплота полного сгорания одного моля водорода составляет 290 кДж/моль, т.е. в четыре раза больше затрачиваемой энергии. Использование в програме БМВ “Чистая энергия” жидкого водорода (- 253 ○С) приводит к большим потерям. Так, 170 л. жидкого водорода стравливаются за три дня.
Использование жидкого водорода и водорода под давлением довольно неэффективно. Третий способ хранения водорода – металлогидридный, наиболее перспективный. Гидриды металлов служат источником водорода, который получается за счет химической реакции или термического разложения. Обратимое гидрирование системы Pd-H было исследовано Т.Грэмом более 100 лет назад. В настоящее время исследовано большое количество систем Ме-Н, которые поглощают большое количество водорода, а затем при изменении условий возвращают его обратно. Большая часть газа выделяется при постоянном давлении. Если механизмом хранения было бы растворение газа в металле или сплаве, то давление водорода менялось по закону Сивертса (Р=к(Н/Ме)2 – частному случаю закона Генри при диссоциации растворенного газа). Подобная реакция имеет место на начальном этапе, в дальнейшем процесс контролируется не явлением растворимости, а химической реакцией.
Транспортные средства, использующие водород, выигрывают по сравнению с бензиновым транспортом. При этом водородные прототипы конкурентны с действующими электромобилями. Энергетическая плотность самых примитивных батарей составляет около 25 Вт ч / кг. Энергетическая плотность гидридов (например, TiFe) составляет 500Вт ч / кг (при сжигании водорода до водяного пара). С учетом массы контейнера для хранения гидрида, к.п.д. сгорания водорода в 2 раза превышает энергетическую плотность батареи.
Водород может найти применение в качестве автомобильного топлива в зависимости от многих экологических и экономических факторов, в первую очередь от истощения природных ресурсов. Это весьма актуально и для Украины в плане диверсификации источников энергии и укрепления энергетической независимости страны. Поэтому усовершенствование автомобильных гидридных систем (как наиболее перспективных), без сомнения, является важной научно-технической задачей.
Спирты
Среди альтернативных видов топлива в первую очередь следует отметить спирты, в частности метанол и этанол, которые можно применять не только как добавку к бензину, но и в чистом виде. Их главные достоинства – высокая детонационная стойкость и хороший КПД рабочего процесса, недостаток – пониженная теплотворная способность, что уменьшает пробег между заправками и увеличивает расход топлива в 1,5-2 раза по сравнению с бензином. Кроме того, из-за плохой испаряемости метанола и этанола затруднён запуск двигателя.
Использование спиртов в качестве автомобильного топлива требует незначительной переделки двигателя. Например, для работы на метаноле достаточно перерегулировать карбюратор, установить устройство для стабилизации запуска двигателя и заменить некоторые подверженные коррозии материалы более стойкими. Учитывая ядовитость чистого метанола, необходимо предусмотреть тщательную герметизацию топливоподающей системы автомобиля.
Сделать двигатель «чистым» нетрудно. Надо лишь перевести его с бензина на сжатый воздух. Но эта идея не выдержала критики, когда речь заходит об автомобильных двигателях: далеко на таком «горючем» не уедешь. И американские специалисты предложили заменить сжатый воздух жидким азотом. Они даже разработали конструкцию автомобиля, в котором азот, расширяясь при испарении, будет толкать три поршня двигателя. А чтобы процесс испарения шёл активнее, азот предлагают впрыскивать в особую подогревательную камеру, где сжигается небольшое количество дизельного топлива. Такая схема при достаточной мощности обеспечит запас хода до 500 км. Существуют два способа применения спирта в качестве горючего для автомобильных моторов – при частичной (до 20%) и при полной замене бензина и дизельного топлива. Высокие антидетонационные качества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным (искровым) зажиганием. Стандартный двигатель не нужно переделывать для работы на бензо-спиртовой смеси.
На АО «АвтоВАЗ» были проведены испытания бензина АИ-95 с 10-процентным содержанием этанола на токсичность, расход топлива и обеспечение динамики автомобиля без перерегулировки двигателя. Было установлено, что добавка к бензину 10% спирта приводит к обеднению топливовоздушной смеси и незначительно ухудшает ездовые качества машины практически на всех режимах движения. При переходе на АИ-95Э с 10-процентным содержанием этанола требуется перерегулировка карбюратора.
Согласно результатам стендовых испытаний «АвтоВАЗа», применение бензина АИ-95Э с 5-процентным содержанием спирта не приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик автомобиля и не требует изменения исходных регулировок двигателя.
А вот для работы на чистом спирте требуется увеличение вместимости топливного бака и степени сжатия до 12–14 ед. (чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива) и перерегулировка карбюратора или перепрограммирование ЭБУ инжекторного двигателя. Горючую смесь необходимо немного обогатить: для сгорания 1 кг спирта требуется 9 кг воздуха, а для сгорания 1 кг бензина – 14,93 кг.
Низкое давление насыщенных паров и высокая теплота испарения спирта делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей уже при температуре окружающей среды ниже +10°С. Для улучшения пусковых качеств в спирт добавляют 4–6% изопентана (С5Н12) или 6–8% диметилового эфира (СН3-О-СН3 или С2Н6О), что обеспечивает нормальный пуск двигателя при температуре от –25°С и выше. Для этой же цели спиртовые моторы оборудуют специальными пусковыми подогревателями. В случае неустойчивой работы двигателя при повышенных нагрузках (из-за плохого испарения спирта) применяется дополнительный подогрев топливной смеси с помощью, например, отработавших газов.
Тритий
Тритий представляет собой радиоактивный изотоп водорода (водород-3, 3H) с атомной массой 3 (один протон, два нейтрона). Период полураспада трития равен 12.34 года.
Распадаясь, тритий превращается в гелий, выделяя при этом довольно интенсивное бета-излучение. Правда энергия его бета-частиц относительно невелика, поэтому при нахождении вне организма (внешнее облучение) тритий серьезной угрозы не представляет.
Другое дело, что при внутреннем облучении (при попадании трития внутрь организма человека с воздухом или водой), он может представлять серьезную угрозу для здоровья. Дело в том, что тритий, являясь изотопом водорода, химически ведет себя также как водород, и поэтому способен замещать его во всех соединениях с кислородом, серой, азотом, легко проникая в протоплазму любой клетки. В этом случае испускаемое тритием бета-излучение способно серьезно повредить генетический аппарат клеток.
Исследования, посвященные поведения трития в биологических объектах, свидетельствуют о его подчас тысячекратном накоплении в живых организмах и пищевых цепочках.
К счастью, в естественных земных экосистемах (исключая недра планеты) трития почти нет - его ничтожные количества образуются лишь при взаимодействии космического излучения с газами атмосферы. На всей Земле едва ли наберётся более 1 кг естественного трития. Однако в последние десятилетия основным источником трития становятся атомные электростанции. Тритий является основным радиоактивным компонентом жидких сбросов и газообразных выбросов большинства атомных электростанций, так как практически не поддается фильтрации. Это приводит к загрязнению почвы, грунтовых и поверхностных вод вокруг АЭС. Уже давно было показано, что в окрестностях некоторых американских АЭС содержание трития в хвое деревьев с наветренной стороны в 10 раз больше, чем с подветренной, прямое доказательство, что именно АЭС являются источником трития.
Эти и некоторые другие специфические особенности позволяют отнести тритий к числу наиболее радиационно-опасных долгоживущих нуклидов, которые способны загрязнять биосферу не только в районе непосредственного размещения источника, но и в региональном и глобальном масштабе.
Производство одного килограмма трития обходится в 30 млн долларов.
· Практически неисчерпаемые запасы топлива (водород).
· Топливо можно добывать из морской воды на любом побережье мира, что делает невозможным монополизацию топливных ресурсов одной или группой стран.
· Невозможность неуправляемой реакции синтеза.
· Отсутствие продуктов сгорания.
· Нет необходимости использовать материалы, которые могут быть использованы для производства ядерных взрывных устройств, таким образом исключается возможность саботажа и терроризма.
· По сравнению с ядерными реакторами вырабатываются радиоактивные отходы с коротким периодом полураспада.
· С помощью вычислений можно провести оценку, что наперсток, наполненный дейтерием, производит энергию, эквивалентную 20 тоннам угля. Озеро среднего размера в состоянии обеспечить любую страну энергией на сотни лет. Однако следует заметить, что существующие исследовательские реакторы спроектированы для достижения прямой дейтериево-тритиевой (DT) реакции, цикл топлива которой требует использования лития для производства трития, тогда как заявления о неисчерпаемости энергии касаются использования дейтериево-дейтериевой (DD) реакции во втором поколении реакторов.
· Так же, как и реакция распада, реакция синтеза не производит углекислотных выбросов в атмосферу, являющихся главным вкладом в глобальное потепление. Это является значительным преимуществом, поскольку использование ископаемых топлив для производства электроэнергии имеет своим следствием то, что, например, в США производится 29 кг CO2 (один из основных газов, которые могут считаться причиной глобального потепления) на жителя США в день.
· В отличие от неядерных электростанций на возобновляемых источниках энергии, термоядерные реакторы можно устанавливать где угодно (в том числе на транспорте: суда, самолёты и даже автомобили), в каких угодно количествах и без серьёзного вреда для окружающей среды (затопления водохранилищ, поражение птиц лопастями ветровых электростанций…).
· В космосе же они вовсе незаменимы, т.к. дальше пояса астероидов и, тем более, на ночных сторонах планет солнечные батареи неэффективны, химические топлива неприменимы вовсе, традиционное ядерное топливо есть далеко не везде, а вот водород в изобилии.
ДМЭ
ДМЭ уже на раз проходил испытания в качестве моторного топлива, подтверждая тем самым, целесообразность такого его использования. Применение ДМЭ в качестве моторного топлива позволяет резко снизить уровень шума, исключить выбросы сажи и снизить выбросы окислов азота.
Однако значительное различие в свойствах ДМЭ и дизельного топлива вызывает ряд специфических проблем. Например, с учетом более низкой плотности и теплотворной способности для сохранения мощности дизеля необходимы в 1,7-1,9 раза большие объемные цикловые подачи. При проектировании топливного насоса высокого давления приходится учитывать, что в силу значительно большей сжимаемости ДМЭ необходимо увеличивать запас по объемной производительности на номинальном режиме в 2,4-2,7 раза и т.д. Технологии производства ДМЭ освоены уже давно. В СНГ их разработчиком является НИИ «Химтехнология».
Сравнение по ценам:
Тритий, безусловно, самый дорогой и опасный вид топлива, который годится в качестве альтернативы бензину. Но при одной «заправке» тритием автомобиль может ездить без дозаправки год.
Литература
1. Горелик Д.О., Конопелько Л.А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэроаналитические измерения. - М.:Издательство стандаартов, 1992.
2. Примак А.В., Кафаров В.В., Системный анализ контроля и управления качества воздуха и воды.- Киев.: Наука, 1991.
3. Израэль Ю.А. Концепция мониторинга состояния биосферы. - Л.: Гидрометеоиздат,1987.
4. Герасимов И.П. Научные основы мониторинга окружающей среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
5. Вавилин В.А. Моделирование - метод исследования при решении задач регионального мониторинга. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977.
6. Аксёнов И.Я., Аксёнов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 1986.
7. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. – М.: Транспорт, 1987.
8. Иванов В.Н., Сторчевус В.К., Доброхотов В.С. Экология и автомобилизация. – Киев: Будiвельник, 1983.
9. Хомяк Я.В., Скорченко В.Ф. Автомобильные дороги и окружающая среда. – Киев: Вища школа, 1983.
10. Якубовский Ю. Автомобильный транспорт и защита окружающей среды. – М.: Транспорт, 1979.