CC BY
11УДК 629.1
Глазков Ю.Е.
к.т.н., доцент
Тамбовский государственный технический университет (Россия, Тамбов)
Доровских Д.В.
к.т.н., доцент
Тамбовский государственный технический университет (Россия, Тамбов)
Поляков А.В.
магистрант
Тамбовский государственный технический университет (Россия, Тамбов)
АНАЛИЗ ПУТЕЙ СНИЖЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАДИЦИОННОГО ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Аннотация: в данной статье выявлены причины, обуславливающие необходимость развития экологического топлива. Показана необходимость использования альтернативных топлив (АТ), вызванная двумя глобальными проблемами: мировым дефицитом нефти и загрязнением окружающей среды.
Ключевые слова: дизельные двигатели, биотопливо, тепловое загрязнение, экология.
Дизельные двигатели находят широкое применение на автомобильном транспорте; в сегменте коммерческих автомобилей их число приближается к 100%, что приводит к ежегодному увеличению потребления нефти в мире и возникновению множества проблем, связанных с истощением нефтяных месторождений. По разным прогнозам, при нынешнем потреблении нефти, сырье закончится уже через полвека [1]. Другой проблемой, которая частично связана с использованием традиционных нефтяных топлив, является ухудшение экологии окружающей среды, что приводит к росту числа заболеваний человека,
вымиранию целых видов животных и растений, изменению климата планеты и другим необратимым последствиям [2].
В условиях постепенного роста цен на энергоносители и ужесточение норм выбросов вредных веществ (ВВ) с отработанными газами (ОГ) возникает вопрос замены традиционных топлив нефтяного происхождения альтернативными [3].
Дизельное биотопливо имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным дизельным топливом: является возобновляемым источником энергии; почти не содержит серы и полициклических ароматических углеводородов; при использовании такого топлива снижается общий выход ВВ с ОГ и уменьшается острота проблем, связанных с парниковым эффектом, поскольку в процессе сгорания топлива растительного происхождения высвобождается теплота, которая была поглощена растениями в процессе роста.
Частичным решением представленных проблем может стать перевод на дизельное биотопливо (метиловые эфиры рапсового масла) парка городских автобусов, которые являются одними из основных потребителей традиционного дизельного топлива и источником загрязнения атмосферы в городах.
В настоящее время основная часть моторных топлив изготавливается из полезных ископаемых, в основном, из нефти. Среди различных видов транспорта ее доля особенно велика в автотранспорте, на нужды которого расходуется больше 50% от общего количества добытого сырья. Среди всех видов наземного и водного транспорта около 64% объема моторных топлив, приходится на легковые и грузовые автомобили, а также автобусы (до 18%) (рисунок1) [2].
Необходимость использования альтернативных топлив (АТ) вызвана двумя глобальными проблемами: мировым дефицитом нефти и загрязнением окружающей среды.
Согласно [4] разведанные мировые запасы нефти постоянно меняются (рисунок 2). На сегодняшний день в десятку стран с крупнейшими запасами нефти входят Венесуэла, Саудовская Аравия, Канада, Иран, Ирак, Россия, Кувейт, ОАЭ, США и Ливия (рисунки 3, 4).
1
/
/
/ Г
У
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Саудовская Аравия Кувейт Венесуэла Ирак
Рисунок 2 - Динамика изменения мировых запасов нефти [4]
350 334
Рисунок 3 - Страны с крупнейшими запасами нефти, млрд. Баррелей [4]
Оринокский пояс тяжелых нефтей (О.п.); 35,4
Австралия; 12,4
Северная Америка (кроме К.Н.П.); 8,1
Рисунок 4 - Доля крупнейших стран в общемировых запасах нефти, % [4]
Если объем потребления нефти (рисунки 5, 6) с каждым годом не будет расти, то сырье закончится уже через полвека [4].
Рисунок 5 - Нефтедобыча стран мира, баррелей/день [4]
Рисунок 6 - Доля крупнейших нефтедобывающих стран в мировой добыче,
% [4]
Поэтому важными задачами, которые стоят перед автопроизводителями, являются проблемы уменьшения расхода топлива двигателем и поиск альтернативных источников сырья для производства моторных топлив.
Другой проблемой, которая частично связана с увеличением количества транспортных средств, является ухудшение экологии окружающей среды, ведь удельный вес двигателей в загрязнении окружающей среды достигает 60% от общей величины загрязнения атмосферы [5].
Существуют основные экологические проблемы, связанные с использованием в двигателях нефтяных топлив [6]:
- проблема потепления климата планеты в результате «парникового эффекта». Этот эффект вызван накоплением в окружающей среде двуокиси углерода (СО2), метана, хлорфторуглерода и ряда других газов, поглощающих инфракрасное излучение и вызывающих нагревание околоземной поверхности;
- тепловое загрязнение окружающей среды. Энергия солнца, которая накапливалась в полезных ископаемых миллионы лет, за короткий период высвобождается при сжигании традиционных видов топлив в тепловых установках;
- проблема кислотных дождей, содержащих серную и азотную кислоты. эти кислоты образуются в результате попадания в атмосферу диоксида серы и оксидов азота под воздействием ультрафиолетового излучения. значительным источником оксидов серы (Б02) и оксидов азота (К0х) являются ОГ ДВС;
- фотохимический смог, связанный с реакциями, протекающими под воздействием ультрафиолетового излучения. Важное место в формировании окислительного смога занимает оксид азота (II), попадающего в атмосферу с ОГ ДВС;
-загрязнение морей и рек нефтью и нефтепродуктами в результате утечек при добыче и транспортировке;
- шум, вибрация и т.д.
Частичным решением этих проблем можно считать использование АТ, которые, по сравнению с традиционными нефтяными топливами, имеют следующие преимущества:
- при использовании большинства АТ снижается общий выброс вредных веществ с ОГ, что связано с более простой молекулярной структурой;
- при сгорании топлива растительного происхождения высвобождается такое количество теплоты и двуокиси углерода, которая была поглощена
растениями в процессе роста. Это позволяет значительно снизить остроту проблем, связанных с «Парниковым» эффектом и тепловым загрязнением окружающей среды;
Проблема замены топлива нефтяного происхождения в дизеле, на сегодняшний день, остается актуальной и предусматривает проведение поиска альтернативных источников энергии и выполнения всесторонних исследований о возможности использования АТ дизельными автомобилями.
Список литературы:
1. Государственное антикризисное управление в нефтяной отрасли : монография / А. З. Бобылева [и др.] ; под ред. А. З. Бобылевой, О. А. Львовой. — М.: Издательство Юрайт, 2018. — 326 с.
2. Митуневич В.В., Шевень Л.Н. Учет экологических аспектов в логистической деятельности // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4. Ч. 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/51693
3. Вагнер, В. А. Основы теории и практика использования альтернативных топлив в дизелях : диссертация ... доктора технических наук : 05.04.02. - Барнаул, 1995. - 403 с. : ил.
4. Черных А.С. Запасы нефти в мире: на сколько лет хватит, количество запасов в мире. Запасы нефти по странам [Электронный ресурс] // Syl.ru: [сайт]. [2014]. URL: http://www.syl.ru/article/158015/new zapasyi-nefti-v-mire-na-skolko-let-hvatit-kolichestvo-zapasov-v-mire-zapasyi-nefti-v-mire-po-stranam.
5. Канило П.М. Автомобиль и окружающая середа / П.М. Канило, И.С. Бей, А.И. Ровенский. - Х.: Прапор, 2000. - 304 с.
6. Crude Oil Proved Reserves 2014 [Электронный ресурс] // U.S. Energy Information Administration (EIA): [сайт]. [2015]. URL: http://www.eia.gov/beta/international/rankings/#?prodact=57-6&cy=2014.
