АНАЛИЗ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Zhilenkov Anton Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, head of the department, [email protected], Russia, St. Petersburg, Saint Petersburg State Maritime Technical University,

Silkin Artem Anatolyevich, candidate of technical sciences, chief designer, [email protected], Russia, St. Petersburg, JSC «NC PE»,

Serebryakov Mikhail Yurievich, lecturer, Russia, St. Petersburg, Saint Petersburg State Maritime Technical University

Kolesova Sofya Vasilyevna, master, Russia, St. Petersburg, Saint Petersburg State Maritime Technical University

УДК 681.5;629.331:574

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-112-114

АНАЛИЗ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

П.А. Шишкина

Вопрос об экологичности электромобилей и других транспортных средств, работающих на электричестве, стоит весьма остро из-за большого количества невыясненных моментом и подводных камней, включая вопрос о росте потребляемой электрической энергии, а также проблеме производства и утилизации аккумуляторных батарей. Поэтому в данной работе будет проведен анализ проблемы экологичности электромобилей и их конструкций на предмет уменьшения выбросов и отходов. Выяснены положительное и отрицательное влияние электромобилей на экологию и окружающую среду. Приводится исторический экскурс в области создании и разработки электрических автомобилей. Выявлены конструктивные особенности автомобилей с электрическим двигателем, которые наиболее влияют на экологию и окружающую среду, как в положительном, так и в отрицательном качестве. Проводится аналитическое сравнение влияния на окружающую среду и экологию автомобилей с электрическим двигателем и двигателем внутреннего сгорания. Ставятся и формулируются основные проблемы, которые на данный момент не решен и требуют пристального внимания и комплексных исследований.

Ключевые слова: электрические автомобили, экология, конструкция, влияние, автомобили,

анализ.

Современный мир стремится к более экологичной жизни, снижению объема выбросов, увеличению переработки отходов, уменьшению влияния человека на окружающую среду. Одним из методов такой тенденции является постепенная замена автомобилей и другого движущегося транспорта с двигателями внутреннего сгорания на электромобили [1-3]. При этом вопрос об экологичности этого вида транспорта стоит весьма остро из-за большого количества невыясненных моментом и подводных камней, поэтому в данной работе будет проведен анализ проблемы экологичности электромобилей.

Электромобили не являются новыми изобретениями, эта идея исследовалась в течение 2 столетий [4-5]. Все началось в 1828 году, Аниос Едлик, венгерский инженер и физик, изобрел первый электродвигатель, который он использовал для создания первого автомобиля с электроприводом. Всего через 6 лет, в 1834 году, Томас Дэвенпорт из Вермонта, разработал подобную идею, но на этот раз транспортное средство двигалось по короткому круговому электрифицированному пути. Еще в 1834 году в Голландии, Сибрандус Стратинг, школьный учитель в Гронингене, и его помощник Кристофер Беккер построили небольшой электромобиль, работающий от не перезаряжаемых первичных элементов (одноразовой батареи). В 1899 году La Quero Contente, электромобиль, стал первым автомобилем, который преодолел отметку в 100 км/ч в парке Агриколь д'Ашер в Париже. Со строительством более прочных дорог и открытием больших запасов нефти в 20 веке, что привело к широкой доступности доступного бензина, автомобили с бензиновым двигателем стали дешевле для поездок на большие расстояния. Таким образом, электромобили стали терять свои позиции на автомобильном рынке и стали ограничиваться городским использованием из-за низкой скорости и уменьшенного запаса хода. С бензиновыми автомобилями можно было путешествовать дальше и быстрее. 28% автомобилей, произведенных в США в 1900 г., были электрическими, но с началом массового производства автомобилей с двигателем внутреннего сгорания Генри Форда и снижением себестоимости их производства начался резкий спад производства транспортных средств с электроприводом. Прошли годы без серьезных разработок в области электромобилей, пока в 1959 году American Motors Corporation (AMC) и Sonotone Corporation не объявили о совместном расследовании, в пользу производства электромобиля с питанием от самозаряжающейся батареи. 31 июля 1971 года электромобиль был признан первым транспортным средством, исследовавшим Луну. Лунный вездеход был отправлен во время миссии «Аполлон-15». Из-за снижения цен на бензин и увеличения количества покупок спортивных автомобилей (поскольку они более доступны для вождения, несмотря

Системный анализ, управление и обработка информации

на их низкую топливную экономичность) интерес потребителей в США к более экономичным или экологически чистым автомобилям снизился. В результате производители автомобилей в США решили сосредоточить свои продукты на транспортных средствах, таких как грузовики. Которые приносили более высокую прибыль, чем автомобили меньшего размера, им отдавалось предпочтение в таких странах, как Европа или Япония. В начале 1990-х годов Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB) и правительство Калифорнийского агентства по чистому воздуху начали лоббировать транспортные средства с более низким расходом топлива и более низким уровнем выбросов с конечной целью перехода на автомобили с нулевым уровнем выбросов. В 2004 году калифорнийский производитель электромобилей Tesla Motors начал разработку своего родстера Tesla, который стал доступен в 2008 году полностью электрический автомобиль, способный проезжать более 320 км на одной зарядке. Nissan Leaf стал первым полностью электрическим пятидверным автомобилем, выпущенным для массового рынка. Он был запущен в Японии и США в декабре 2010 года, а по состоянию на январь 2013 года Leaf также доступен в Австралии, Канаде и 17 европейских странах.

Утверждение о безвредности для экологии электромобилей, основывается на измерении вредных выбросов от работы электродвигателя. Поскольку сгорания топлива при езде от батареи не происходит - выбросов углеводородов в атмосферу нет и это действительно положительно для экологии. Однако следует изучить весь жизненный цикл автомобиля, включая добычу сырья, производство деталей и утилизацию электромобилей.

Проблемы для экологов, при комплексном изучении отходов и выбросов от электромобилей, создает слишком малый период эксплуатации электрокаров. Электромобили относительно молоды, чтобы их утилизировать или перерабатывать. Трудно определить и сам срок службы электромобиля, например, у некоторых автомобилей батареи могут менять по гарантии два раза - а это значительно увеличивает срок службы авто.

Однако при многих исследованиях экологичности факт того, что количество электромобилей растет в геометрической прогрессии не учитывается. Это очень важный фактор, так с увеличением количества авто на электричестве - количество потребляемой электроэнергии увеличится к 2026 году на 40% в тех странах, где наиболее распространены такие виды транспорта. Так для покрытия необходимого количества электроэнергии необходимо увеличить не только количество производимой энергии от АЭС, ГЭС и угольных электростанции, но и начинать активно строить газовые электростанции, ветряные и солнечные источники электроэнергии. Вредные выбросы от производства электроэнергии не экологичными способами также вырастут. При этом в существующих ныне исследованиях отходы и ядовитые выбросы на аккумуляторных заводах, которые увеличат в ближайшем будущем производство батарей для электрических автомобилей, тоже не брался в расчет.

Вопросы возникают и с утилизацией батарей от электромобилей. Пока эта проблема не сильно актуальна, потому что электромобилей, отработавших срок службы, практически нет, а процент пострадавших от внешних факторов недостаточный для исследования. Аккумуляторы, замененные по гарантии, переделывают в солнечные батареи, но какой процент от замененных батарей подвергается доработке -неизвестно.

Таким образом существует множество положительных факторов электромобилей, которые влияют на экологию [6-10]. К ним относится отсутствие некоторых деталей, привычных для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, например, коробки передач, которую требуется производить и обслуживать, а ее отсутствие способствует уменьшению выбросов за счет того, что нет необходимости в ее обслуживании, замене масел и фильтров. Тоже касается и самого двигателя, так как электрический двигатель имеет меньше деталей и не требует аналогичного с ДВС технического обслуживания, что также снижает количество отходов. При этом электромобили снижают шумовое и вибрационное загрязнение, что также приводит к улучшению окружающей остановки. К тому же основной эффект от электромобилей достигается за счет уменьшению выбросов в атмосферу за счет отсутствия сжигания топлива. Однако существует большая проблема для экологии в аккумуляторных батареях, так как остальные, не рассмотренные в работе детали, в целом совпадают у разных автомобилей. В автомобилях с ДВС также присутствует аккумуляторная батарея, однако ее размеры значительно ниже, чем у электромобилей.

Поэтому вопрос об экологичности автомобилей, работающих на электричестве, стоит остро, в основном из-за того, что требуются значительные мощности для выработки электрической энергии, а также остается открытым вопрос об экологичности производства и утилизации аккумуляторных батарей. Поэтому данный вопрос требует значительных исследований, в том числе и статистических.

Список литературы

1. Ютт В.Е., Строганов В.И. Электромобили и автомобили с комбинированной энергоустановкой. Расчет скоростных характеристик: учеб. пособие. М.: МАДИ, 2016. 108 с.

2. Spotnitz R., Franklin J. Abuse behavior of high-power, lithium-ion cells. Journal of Power Sources. 2003. 113 (1). P. 81-100.

3. Хохлин И.М., Буянов А.Д. Анализ экологичности процессов на различных стадиях жизни электромобиля // Экономика и предпринимательство. 2017. № 12-2(89). С. 960-962.

4. Бочарова А.М. Исследование автомобилей и автомобильной промышленности с точки зрения экологии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 6. С. 29-32.

5. Исаева Я.К. Влияние агрегатов и деталей электромобилей на экологию // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 5. С. 250-252.

6. Алиев Р.А. Основы общей экологии и международной экологической политики: Учебное пособие / Р.А. Алиев, А.А. Авроменко и др. М.: Аспект-Пресс, 2014. 384 с.

7. Богомолова Е.Ю., Коробкина А.В. Электромобилизация как фактор снижения экологических рисков и спроса на нефтепродукты // Азимут научных исследований: экономика и управление. 2019. Т. 8. № 2(27). С. 181-185.

8. Шишкина А.А. Выхлопные газы и их влияние на здоровье человека // Образование и наука в России и за рубежом. 2019. № 2(50). С. 448-451.

9. Коряков А.Е., Шишкина А.А., Шишкина П.А. Влияние автомобиля на окружающую среду // Образование и наука в России и за рубежом. 2021. № 6(82). С. 109-111.

10. Гутенев В.В. Основы инженерной экологии: Учебное пособие / В.В. Денисов, И.А. Денисова, В.В. Гутенев. Рн/Д: Феникс, 2013. 623 с.

Шишкина Полина Андреевна, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF THE NEGATIVE IMPACT OF ELECTRIC VEHICLES ON THE ENVIRONMENT

P.A. Shishkina

The issue of the environmental friendliness of electric vehicles and other vehicles powered by electricity is very acute due to the large number of unexplained moments and pitfalls, including the issue of the growth of consumed electric energy, as well as the problem of production and disposal of batteries. Therefore, this paper will analyze the problem of environmental friendliness of electric vehicles and their designs to reduce emissions and waste. The positive and negative impact of electric vehicles on ecology and the environment has been found out. A historical digression is given in the field of creation and development of electric cars. The design features of cars with an electric motor, which most affect the environment, both in positive and negative quality, are revealed. An analytical comparison of the impact on the environment and the ecology of cars with an electric engine and an internal combustion engine is carried out. The main problems that have not been solved at the moment and require close attention and comprehensive research are posed and formulated.

Key words: electric cars, ecology, design, influence, cars, analysis.

Shishkina Polina Andreevna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University

УДК 372.8

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-114-118

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА СКМ ЛП «ПОЛИГОНСОФТ» В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

А.В. Груничев, А.Н. Подъемщиков, Р.Н. Хмелев

В статье обобщен опыт использования программного комплекса СКМ ЛП «ПолигонСофт» в учебном процессе Тульского государственного университета при изучении магистерских дисциплин «Методология научных исследований», «Компьютерные и информационные технологии в науке и производстве», «Компьютерное моделирование литейных процессов», курса программы дополнительного профессионального обучения «Основы математического моделирования технических систем», а также при подготовке магистерских диссертаций. Рассмотрен перечень основных профессиональных компетенций, формирование которых целесообразно осуществлять с использованием систем компьютерного моделирования.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, вычислительный эксперимент, СКМ ЛП «ПолигонСофт», учебный процесс, компетенции.

В настоящее время качественная подготовка студентов по направлениям подготовки, входящим в укрупненную группу «Инженерное дело, технологии и технические науки» невозможна без изучения систем компьютерного моделирования (СКМ) [1 - 5]. Основой данных систем являются проблемно-ориентированные программные комплексы CAE (Computer-Aided Engineering - интегрированные программные средства моделирования функционирования проектируемого объекта), базирующиеся на