CC BY
12под углом 120о друг относительно друга и соединены по схеме «звезда» [3, 5].
Таким образом, основными недостатками АИ являются: относительно сложная система управления и защиты, ограниченный диапазон стабилизации напряжения, конструкции ТВМП в схемах АИ, в которых применяются фазосдвигающие конденсаторы, в несимметричных режимах работы искажается форма магнитного поля, а использование непосредственного преобразования постоянного тока в трёхфазное переменное значительно улучшает эксплуатационно-технические характеристики АИ.
Список литературы
1. 1 Автономные инверторы в устройствах бесперебойного электроснабжения / О. В. Григо-раш, Ю. П. Степура, А. Е. Усков, Е. А. Власенко // Электротехника. - 2012. - № 6. - С.40 - 44.
2. Пат. РФ № 2 335 028, МПК Н0№ 30/14, Н02М 5/14. Однофазно-однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем / / Богатырев Н. И., Гргораш О. В., Вронский О. В., Пугачев Ю. Г., Усков А. Е., заявитель и патентообладатель
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». - № 2007124664/09, заявл. 29.06.2007; опубл. 27.09.2008; бюл. № 27.- 7 с.
3. Пат. РФ № 2426216, МПК Н02М 7/53. Трёхфазный инвертор / Григораш О. В., Степура Ю. П., Власенко Е. А., Усков А. Е., Шиян Ю. В., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». - № 2010105573/07, заявл. 16.02.2010; опубл. 10.08.2011; бюл. № 22. - 9 с.
4. Пат. РФ № 2420855, МПК Н02М7/539. Преобразователь напряжения постоянного тока на реверсивном выпрямителе / Степура Ю. П., Григо-раш О. В., Власенко Е. А., Усков А. Е., Перенко Ю. М., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». - № 201011906/07, заявл. 11.05.2010; опубл. 10.06.2011; бюл. № 16. - 9 с.
Усков А. Е. Автономный инвертор, повышающий эксплуатационные характеристики солнечных электростанций АПК: дис. канд. техн. наук / А. Е. Усков; КубГАУ. Краснодар, 2014. - 113 с.
УДК: 343.148.6.
€лаг1н Георгш 1ванович,
кандидат xMiuHux наук
тженер науково-до^дног лабораторИ iнновацiй у сферi цившьног безпеки Черкаського тституту пожежног безпеки iMem Герогв Чорнобиля Нацюнального унiверситету цившьного захисту Украти
Нуянзш Олександр Михайлович, кандидат технiчних наук
начальник науково-до^дног лабораторИ iнновацiй у сферi цившьног безпеки Черкаського тституту пожежног безпеки iменi Герогв Чорнобиля Нацiонального унiверситету цившьного захисту Укра-
гни
Загка Петро 1ванович,
кандидат технiчних наук
доцент кафедри орган1зацИ пожежно-профшактичног роботи Черкаського тституту пожежног безпеки iменi Герогв Чорнобиля Нацюнального утверситету цившьного захисту Украти
Словтський Вгталхй Казимирович, кандидат технiчних наук заступник завiдувача вiддiлу забезпечення дiяльностi центру Черкаського науково-до^дного експертно-кримталютичного центру
МВС Украти Туренко ВЫтор Антонович
завiдувач вiддiлу судовог експертизи Черкаського науково-до^дного експертно-кримталютичного
центру МВС Украти DOI: 10.24412/2520-6990-2021-32119-46-52 НАСКШЬКИ ТЕРМ1НОВО П1ДРОЗД1ЛАМ ЕКСПЕРТНО1 СЛУЖБИ МВС I ДСНС СЛ1Д ГОТУВАТИСЯ ДО ЕРИ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБ1В З ДВИГУНАМИ НА ВОДНЕВОМУ
ПАЛЬНОМУ
Yelahin Georgii, Nuianzin Oleksandr, Zaika Petro,
Cherkasy Institute of Fire Safety named after the Heroes of Chernobyl National University of Civil Defense
of Ukraine
Slovinskyi Vitalii, Turenko Viktor
Cherkasy scientific research forensic centre MIA of Ukraine
HOW URGENTLY GOVERNMENT FORENSIC AND EMERGENCY SERVICES MUST PREPARE
FOR HYDROGEN ENGINES
АннотацЫ.
Проведено оцтку перспективи широкого впровадження в найближчому майбутньому на дорогах Ук-рати автомобШв з двигунами на водневому пальному. Прогнозуеться, що в Укра'ш прюритетним напря-мком замти ДВЗ буде замгна Их електроакумуляторними двигунами.
Що стосуеться двигунгв водневих, то в Украж, принаймш в найближч1 40-50 ротв, вони будуть ек-зотикою. Тим не менше, i ц поодиною екземпляри вимагатимуть певно'1 уваги оргатв ДСНС та певно'1 готовностi НДЕКЦ до роз^дування можливих аварш з гх участю, особливо враховуючи, що найбшьшу потенщальну небезпеку виникнення пожежi i вибуху при використаннi сучасного автомобшьного паль-ного являе собою саме використання водню.
Abstract.
This article is a view of some perspectives of using vehicles with hydrogen engines in Ukraine. As prognosed, in Ukraine most priorities are changing oil-fueled engines to electricity engines.
As for hydrogen engines - in Ukraine they will be most likely exotic in future 50-60 years. However, some single devices will require some attention of experts. The main problem is that for accident investigation with hydrogen engines experts will need specific knowledge, because hydrogen has most potentially danger of explosion. That's why crashed hydrogen engine is very dangerous and any expert or fireman must be most attentive for its firefighting.
Today we can't know which type of energy carrier will be used in near future. Traditional electricity engines already have some popularity and we have network of charging stations today. But electricity engines have some drawbacks. It's discharging in cold and average service life are no more than five years. Using hydrogen engines are very promising area that does not have these drawbacks. But keep in mind that the greatest potential risk of fire and explosion is the use of hydrogen. Pressure of exploding equimolecular gas composite of hydrogen and air is same as in other types of fuel. But hydrogen stored with high pressure and big quantity. At the same time hydrogen with air has very high range of creating explosive mixtures, able to diffuse through walls of tanks and is not diagnosed in air under normal conditions.
Using hydrogen for tradition internal combustion and gas turbine engines hasn't any important advantages, other than ecological aspect. Actually, advisably to use only engines with hydrogen fuel cells. This type of engines work on mixing hydrogen, that stored in high-pressure tanks, and oxygen from air. As result this engine produce energy, warm and water. In the same conditions profit ofusing these types of engines are the same as using modern diesel engines, electricity engines and power cells, although at first glance they have significant advantages.
Ключовi слова: автомобшьне пальне, двигун внутрiшнього згорання, водень, електромобыь, паливш елементи, економжа, концентрацшш межi поширення полум'я, температура самоспалахування, температура вибуху, тиск вибуху.
Keywords: automotive fuel, internal combustion engine, hydrogen, electric car, fuel cells, economy, concentration limits of flame propagation, autoignition temperature, explosion temperature, explosion pressure.
Вступ. Традицшний двигун внутршнього згорання (ДВЗ) свш життевий цикл завершуе. В пере-дових кранах Свропи i в Японп прийняп ршення в найближчi 10-15 рошв заборонити виробництво, а ще за 5-10 рошв i експлуатацш легковишв з такими двигунами. Для вантажного транспорту термш екс-плуатацп дизелю пропонуеться продовжити ще не бшьше шж на 15-20 рошв. Зрозумшо, що заборона експлуатаци ДВЗ поступово буде прийнятою i менш вимогливими до стандарпв та б№ш ввдста-лими у технолопчному вщношенш кранами. З пе-вного року автомобш з ДВЗ не будуть допускатися на ринки та дороги спочатку розвинених, а попм i шших кра!н.
Для НДЕКЦ МВС i ДСНС Укра!ни важливими е два питання: який саме, електричний чи водневий, двигун буде превалюючим на наших дорогах i на-сшльки швидко це ввдбудеться. Одним з головних питань при цьому е питання потенцшно! небезпеч-носп i еколопчносп використання таких двигушв. В данш робот проанатзовано ситуацш з готовш-стю Укра1ни до переводу транспортних засобiв з двигунами на вуглеводневому пальному на двигуни бшьш прогресивш i зроблено спробу оцшки можливих термшв такого переводу.
Мета дослщження. Метою дослвдження е прогнозування напрямку замши ДВЗ в Украш на двигуни з альтернативними енергоноаями, зокрема оцшка перспектив впровадження в Укрш'ш у най-ближчi роки двигушв на водневому пальному.
Анал1з останшх дослвджень. На сьогодш до-мшуючими видами енергоноая у транспорта е на-фта та нафтопродукти. Наступним за важливютю енергоноаем е електроенерпя у зал1зничному та в меншш мiрi в шших видах транспорту, включаючи тролейбуси, трамва!, тощо. Також е невелика час-тка природного газу та твердого палива, кожна з яких залишаеться приблизно незмшною з 2014 року [1]. Зважаючи на те, що все б№ше користувачiв пе-реходять з рвдких вуглеводневих енергоноспв на метан, пропан-бутановi сумш^ водень та акумуля-тори електрично! енерги, проблема вибору енерго-но^ обговорюеться досить широко. Розгляда-ються економiчнi [2] i екологiчнi [3] аспекти ще! проблеми, а також складнiсть установок та обслу-говування газобалонних систем. Багато уваги при-дiляеться порiвнянню переваг i недол1к1в використання водневого пального та силових акумуляторiв.
Детально, з наведенням статистичних даних у шших кранах, пожежонебезпечнiсть газобалонних
автомобiлiв i причини в кожному випадку вибуху проаналiзовано у [4].
В останш десятирiччя в науково-популярнш, а шод^ i в науковш лiтературi пропагуеться викори-стання в якостi енергоносiя акумуляторiв та водню, причому використання не пльки в двигунах внутрь шнього згоряння, а i в теплоенергетицi. За прогнозами експерпв до середини 21-го сторiччя 25% усiх автомобшв будуть використовувати водневе па-льне, або акумулятори.
Транспортний сектор е найбшьшим спожива-чем пального на свiтовому енергетичному ринку. У той час, як рiзнi кра!ни розробляють та впроваджу-ють стратеги для досягнення власних та мiжнарод-них клiматичних цiлей, водень та акумулятори ви-суваються як основш iнструменти зменшення вики-дiв CO2 ввд транспорту.
Головна перевага використання акумуляторiв та водню в якосл енергоноспв - скорочення спожи-вання вуглеводневого пального i, пов'язане з ним, зниження викидiв вуглекислого газу та зниження забруднення атмосфери шшдливими викидами су-часних ДВЗ [5].
У 2009 роцi до 25 % викидiв вуглекислого газу в атмосферу припадало на роботу транспорту [6].
За деякими оцiнками до 2050 року ця цифра стане вдвiчi бiльшою [7].
Крiм вуглекислого газу, в атмосферу викида-ються оксиди азоту, що вiдповiдають за захворюва-нiсть астмою, оксиди срки, що ввдповвдають за ки-слотш дощi i iн.
У морському транспортi використовуеться ни-зькояк1сне пальне з великим вмютом сiрки. За да-ними International Maritime Organization викиди СО2 лише торговим флотом досягли 1,12 млрд. тон в рк [8].
Крiм екологiчних вигвд ввд застосування аку-муляторiв та водню, переход на цi енергоноси мае i iншi переваги.
1. Ефектившсть цих носив може бути значно вищою у порiвняннi iз двигунами внутрiшнього згорання.
Теплота згорання водню - складае приблизно 140 МДж/кг (вища) або 120 МДж/кг (нижча), що значно перевищуе теплоту згорання вуглеводшв. Для метану — 891 кДж/моль, або бiля 50 МДж/кг) [9]; для нонану (С9Н20, моделi сумiшi вуглеводнiв бензинiв) - 5731кДж/моль, або 44770 кДж/кг [10,9]; для пентадекану (С15Н32, моделi сумiшi вуглеводшв дизельного пального - 9419 кДж/моль, або 48870 кДж/кг [10,9], для пропану i бутану ввдпо-вщно 46300 та 47200 кДж/кг [10,9].
Тобто, 1 кг водню акумулюе набагато бшьшу кiлькiсть енергп, нiж iншi види пального.
2. Електричний та водневий двигун дають мо-жливiсть передачi безпосередньо на кожне колесо автомобiля. Це дозволяе обштися без дуже склад-них у виготовленш коробок перемiни передач, ру-льових механiзмiв, карданiв та моспв. Вага автомо-бiля зменшуеться на 20-30%
3. Електроавтомобш дозволяють обiйтися без паливних баюв i складно! системи паливопроводу.
4. Акумулятори електроенерги можна заря-джати використовуючи «зелену» електроенергш сонячних та вГтрових електростанцiй.
5. Водень теж можна виробляти на 100% еко-логiчним способом, використовуючи воду i «зелену» електроенергiю сонячних та вггрових елект-ростанцiй.
6. Для того, щоб заправити водневе авто знадо-биться лише кГлька хвилин.
7. Акумулятори теж можна зробити змшними, тобто забезпечити можливють швидко! замши на вгдповГднш станцп (або навпъ вдома) розрядже-ного акумулятора на готовий до роботи, залиши-вши попереднш на зарядку.
На сьогодш запас ходу водневих авто у серед-нъому дорГвнюе 600 км. Та е моделГ, дистанщя по-!здки яких на одному «зарядЬ> досягае мало не 1000 км! Наприклад, водневГ автомобш китайсько! ком-пани Grove Hydrogen.
На яш саме енергоносп перейде свгт, едино! думки немае. Традицшш автомобш на акумуляторах вже мають певне визнання, для них створено мережу заправок. Однак, вони мають суттевГ недолги. Акумулятори розряджаються на морозГ, а се-реднш термш !х використання складае, 3-5 рокГв.
Водневий транспорт — це рГзш транспортш засоби, яш в якосп пального використовують водень. При цьому, використовувати його можуть у традицшних двигунах внутрГшнього згорання, у га-зотурбшних двигунах i у двигунах з паливними еле-ментами. Найбiлъш прогресивним е останнш випа-док.
Використання водню у традицшних двигунах внутршнього згорання та у газотурбшних двигунах, крГм покращення екологi!, помгтних випд не дае. Практично дощльним е лише використання двигушв з паливними елементами. В таких елемен-тах змiшуеться водень, що мютиться в резервуарах високого тиску, з киснем Гз повпря для виробниц-тва електроенерги, тепла та води. За однакових умов, вигоди вГд такого виду пального е ствстав-ними з бшьш розвиненими технологиями використання дизеля, електропровадного транспорту та аку-муляторГв [11]. I на перший погляд вони мають переваги не ильки перед використанням вуглеводшв, а i перед використанням силових акумуляторiв.
Паливнi елементи здатнi працювати не менше 8-10 рокГв i практично не вимагають обслугову-вання. 1х ККД бГльший за звичайш ДВЗ - в серед-ньому 45% проти 35%. Працюють вони без вГбрацш та шуму, а балон такого ж розмГру як звичайний бензобак дозволяе про!хати 500-600 км. Як i дизель або бензин, водень зберГгаеться в паливному баку автомобГля, але, на вгдшну вгд них, рушГйною силою для транспортних засобГв, що працюють на во-днГ, е електрох1мГчна реакцГя за участю водню, в результата яко! виробляеться електроенергГя. В акумуляторах використовуеться порГвняльний електрохГмГчний цикл. Але, в той час, коли акуму-лятор через деякий час втратить заряд, паливний елемент буде продовжувати працювати, поки в нього подаватимуться водень та кисень. Вода е единим викидом цього процесу [12].
Мае переход на водневi автомобiлi i недол1ки i перешкоди для впровадження, яш виглядають на-стiльки значними, що керiвники багатьох компанiй, наприклад голова Tesla 1лон Маск, вважають, що автомобiльнi та побутовi водневi двигуни - це ту-пиковий шлях.
Основнi з недолiкiв розташоваш в площинi економiки. «Головна проблема — велика вартють виробництва паливних елементiв, оск1льки вони мь стять платину, один з найб№ш дорогих метал1в» -нагадуе Крiстiан Цбинден [13].
Та й сам водень дорожчий за бензин. Найбшьш поширений процес його одержання — паровий ри-формiнг метану, який, до реч^ супроводжуеться ви-кидом вуглекислого газу. Одержання ж водню еле-ктрол1зом води (точнiше водних розчишв лугу) ви-ходить ще дорожчим, так як вимагае дуже дорогих платинових каталiзаторiв,
«Зараз на виробництво одного кубометру молекулярного водню треба витратити чотири-п'ять к1ловат енерги. Серйозно говорити про водень в якосп автомобiльного пального можна лише у тому випадку, якщо вiн буде вироблятися з енерги, що не буде вимагати спалювання нафти, газу, вугiлля i iн.». [14].
До то ж, як вказуе Том Бакстер, старший ви-кладач хiмiчноí iнженерil Абердинського ушверси-тету (Шотландiя), «Причина, через яку водень е не-ефективним, полягае в тому, що енерпя повинна рухатися ввд дроту до газу i потiм знову до дроту, щоб живити автомобшь. Це називають переходом вектору енерги. Енергоефектившсть цього процесу близько 75%, тому приблизно чверть електроенер-ги автоматично втрачаеться. Отриманий водень повинен бути стиснутий, охолоджений та мае транс-портуватися до воднево! станци. На це витрача-еться ще близько 10% енерги.
Потрапивши всередину транспортного засобу, водень потребуе перетворення в електроенергш, з коефщентом ефективностi 60%.
Нарештi, електроенерпя, яка використову-еться у двигуш для приведення автомобiля в рух, мае приблизно 95% ефективносп.
У шдсумку коефiцiент корисно! ди складае
38%.
У електромобiлях iз батареею енерпя переда-еться прямо ввд джерела до двигуна. Ви втрачаете ще 10% енерги ввд зарядки та розрядки лтй-юн-ного акумулятора, а також ще 5% тд час викорис-тання електроенерги для руху автомоб™. Таким чином загальний ККД знизився лише до 80 %.
Порiвняння показуе, що водневий паливний елемент потребуе подвшно! кшькосп енерги».
Крiм економiчних, е й iншi фактори, як1 зумо-влюють програш водневих двигунiв акумулятор-ним.
Поширеш засоби зберiгання водню вимагають бшьшого об'ему паливних бак1в, н1ж для рвдкого пального. Детальний аналiз показуе, що акумулю-вання к1лограмом водню бшьшо! кiлькостi енерги, шж шшими видами пального, не виливаеться в еко-номiю маси пального, яку доводиться перевозити, i
об'ему, який займае паливний бак, так як водень доводиться тримати у важких товстостшних балонах. Тому замша рвдкого пального на водень веде до значного зменшення корисного простору багажнику Щоправда, у свгговш практицi вже з'явилися системи збертання водню на основi гiдридiв маг-нiю, у паливних баках, яю отримують наносплав-ними технологiями з рвдкоземельних, лiтiекадмiе-вих, платиновмiсних та титанових матерiалiв i з на-ноалюмiнiю. Але це робить машини з водневими двигунами ще дорожчими.
Як засоби збертання енергil паливнi елементи поступаються акумуляторам, оск1льки перетворення хiмiчноl енерги в електричну веде до значних втрат [13].
Водневi автомобiлi заправляти складнiше нiж звичний транспорт i !х неможливо дозаправити в дорозi з канiстри або iншого автомоб™.
Для заправки воднем необх1дно побудувати мережу заправних станцiй, вартiсть обладнання в яких значно вища. шж для звичайних АЗС. Щоб створити мережу водневих заправних станцш, шве-стицiй необх1дно на порядок бшьше, нiж на ство-рення електрозарядних станцiй.
В той час, як по дорогах свиу вже бтають бi-льше 5 млн електроавтомобшв i функцiонують ти-сячi заправок для них, шльшсть водневих станцш не перевищуе двох десятков. В Укрш'ш на сьогоднi нараховують б™ 30 тис. електроавтомобiлiв i по-над 3 тис станцш для !х заправки. Водневi ж авто-мобiлi в Украíнi можна перерахувати по пальцях. Належать вони дуже заможнiм особам i придбанi хiба що задля престижу. Заправка !х являе собою велику проблему, осшльки в нас не мае жодно! заправки для таких авто [15].
Для НДЕКЦ МВС та ДСНС найважлившим е питання про ввдносну небезпечнiсть використання, транспортування i зберiгання кожного з енергоно-сив.
Найменш небезпечним у цьому ввдношенш ви-глядае застосування акумуляторно! техшки. Навiть при ДТП, найбiльше, що може статися - це ошки електролггом, та й то з дуже малою вiрогiднiстю.
А от решта енергоносив вимагають уваги i при використаннi, i при перевозках, i при зберiганнi..
Власне кажучи, i бензин, i дизельне пальне, i метан, i пропановi сумiшi i водень належать до ре-човин пожежонебезпечних. I загоряння та вибухи, на жаль, вщбуваються при використанш будь-якого з них. При цьому горить та вибухае i рвдке, i газо-подiбне пальне.
Можна навести багато прикладiв пожеж з го-рiнням i вибухом пального i пiд час руху автомо-бiля [16], i щд час стоянки [17], i бшя АЗС [18], i в гаражах [19] i на станцiях заправки [20].
I саме водень у цьому вщношенш е найбшьш небезпечним. При збертанш i транспортуваннi його стискують у 850 разiв, до 700 атмосфер, для шдтримки у рщкому станi температура повинна бути нижчою за м^с 250 градуав. Небезпечнiсть використання водню в якосп пального пов'язана з двома факторами: високою летшстю та широкими
концентрацiйними межами спалахування. В таб-лицi 1 наведено даш про температуру початку ки-тння, температуру спалахування (Тсп.,), температуру самоспалахування (Тссп), нижню (НКМПП) та верхню (ВКМПП) концентрацiйнi меж1 поши-рення полум'я [9, 10] для рiзних типiв пального.
Пожежна безпека автомобшв з ДВЗ багато в чому визначаеться розташуванням паливного бака. Найбшьш поширеним е той варiант, коли паливний бак розташовуеться позаду транспортного засобу -в багажному ввдаку або пiд ним. Встановлення паливного бака в безпосереднш близькостi до дви-гуна, що дозволяе зменшити довжину паливопро-воду i збiльшити загальну надiйнiсть подачi палива, збiльшуе пожежну небезпеку i перевантаження ко-лiс переднього або заднього моста вiдповiдно при передньому чи задньому розташуваннi двигуна. Тому в автомобмх з переднiм розташуванням двигуна паливний бак розмщуеться позаду. На автомо-бiлях з невеликою мютшстю паливний бак розмь щуеться збоку, знизу або ззаду. В автомобiлях iз за-дшм розташуванням двигуна паливний бак знаходиться спереду.
У «безпечних» автомобiлях паливнi баки роз-ташованi в межах бази автомобшя: У передньопри-вiдного автомобiля з розташуванням двигуна спе-реду найбшьш ращональним е розташування паливного бака за задшм сидiнням. В цьому випадку знижуеться ймовiрнiсть загоряння палива при бiч-ному i фронтальному ударах. У той же час ця ймо-вiрнiсть дещо збiльшуеться при ударi ззаду.
До найважливших внутрiшнiх джерел виник-нення пожеж у автомобiлi вщносяться - нагрт по-верхнi при порушенш герметичностi паливно! сис-теми або системи змащування. У працюючому ав-томобiлi е двi зони максимальних температур:
- моторний ввдсщ
- зона випускного тракту вiд колектору до ви-хлопно! труби глушника.
У ДВЗ температура вщпрацьованих газiв по довжиш випускного тракту становить 800-830 0С, а температура поверхонь 710-770 0С. Зрозумiло, що це дуже висока температура, вона вища за температуру самозаймання бшьшосп паливно-мастильних матерiалiв, як1 використовуються в транспортних засобах, i особливо, це стосуеться водню з температурою спалахування -2730С i температурою самоспалахування 5100С.
В автомобш з ДВЗ паливо може накопичува-тися пльки в нiшах двигуна i в деяких мiсцях моторного вщаку. Оск1льки моторнi вiдсiки не герме-тизованi, в них юнуе iнтенсивний повiтрообмiн з навколишнiм середовищем.
При швидкостi 0,25 - 0,3 м/с концентращя водню не може перевищити 0,01 мг/л [10]. Врахову-ючи, що швидкостi повггря у моторних вiдсiках автомобшв перевищують наведенi значения на порядок i бiльше (1,5 - 5 м/с), концентращя водню, що накопичився, не може досягти небезпечних значень i займання виключаеться.
Але порушення герметичностi балону з воднем при вщноснш герметичностi багажного вiдсiку веде до швидко! появи сумiшi з небезпечною кон-центрацiею саме у цьому вщаку. Потрапляння в таку сумiш вiдкритого вогню скорiше за все ви-кличе вибух.
Тиск вибуху е^молекулярних сумiшей водню з повiтрям взагальто спiвставний з тиском вибуху решти титв пального.
Температура згорання бензишв — у серед-ньому 12000С (1473К). Тиск вибуху е^молекуля-рних !х сумiшей з повiтрям - 3980 мм рт. ст., тобто близько 5,2 атм. [10].
Для дизельного пального щ цифри складають, вщповщно 11000С (1373К) та 3760 мм рт. ст., тобто бшя 5,0 атм. [10].
Для метану - 20300С (2303К) та 5820 мм рт. ст., тобто бшя 7, 7 атм. [10].
Для пропан-бутанових сумшей - 21300С (2400К) та 6260 мм рт. ст., тобто бшя 8,3 атм. [10].
Розрахунок за стандартною процедурою (на-приклад [21]) показуе температуру горшня в повь трi бшя 20000С (2273К). температуру вибуху б™ 20400С (2310К). В повг^ на 1 моль оксигену при-падае 3,76 молi нiтрогену. При повному перетво-реннi еквiмолекулярноl сумiшi водню з повпрям у продукти згорання (вибуху) один моль водню при реакцil з 0,5 молями оксигену i 1,88 молями ниро-гену утворюе 1 моль парiв води, а в сум^ врахову-ючи нiтроген, 2,88 молi продуктiв згорання. Тобто, об'ем сумiшi при гiпотетичних нормальних умовах навиъ зменшився б i дорiвнював би 2,88/3,38 ~ 0,85 в1д початкового. Враховуючи ж збшьшення темпе-ратури з 303К до 2310К, можна спрогнозувати, що тиск вибуху в замкненому об'емi дорiвнюватиме (760х2310х0,85)/303 = 4925 мм рт. ст., тобто бшя 6,5.. атм.
Таблиця1.
Показники пожежно'1 небезпечносп поширених типiв пального
№ з\п Пальне Ткип., 0С Тсп., 0С Тссп., 0С НКМПП % об. ВКМПП, % об.
1 Бензин (нонан) 150,8 31 205 0,76 2,9
2 Дизпаливо (пентадекан) 270,6 132,0 205,0 0,60 6,5
3 Метан -161,58 °С -161,58 °С 537,8 4,40 17,0
4 Пропан-бутан -43 (0) -43 (0) 500 (429) 2,3 1,7 9,5 8,5
5 Водень -253 -273 510 4-9 75
Але, як випливае з наведено! вище таблицi, во-день мае найб№шу область концентрацiй утво-рення з повiтрям горючих (вибухових) сумшей. До того ж, вш мае здатнiсть дифундувати Kpi3b стшки емностей, навiть стiнки металевих газових балошв.
Серйозною проблемою е i дiагностування ви-току водню. Характерний запах бензину i дизельного пального та добре видимi плями цих речовини в переважнш бшьшосп випадк1в викликають невщ-кладнi ди з усунення несправностi.
Метан i пропан-бутановi сумiшi одорують ре-човинами меркаптанового ряду, як1 мають рiзкий запах i вiдразу сигналiзують про випк.
Водень нi запаху m кольору не мае i про його випк водiй здогадаеться лише тсля вибуху. Toyota та Honda наголошують, що в !х моделях водень збертаеться в герметичних ударостiйких контейнерах з вуглеволокна. Та сильного удару при ДТП шяке вуглеволокно не витримае.
Правда, на вiдмiну ввд бензинiв, дизпалива i пропан-бутаново! сумiшi, пари яких важчi за повь тря i накопичуються в нижнiй частинi багажника, гаража чи подкапотного простору, водень, як i метан, набагато легший за повиря, стрiмко шдтма-еться вгору i, скорiше за все, не здатен накопичува-тися у ввдкритих примiщеннях. I все ж можливють створення вибухонебезпечно! сумiшi в дуже щiльно закритому багажному ввдсгку, або в гараж1 юнуе.
Результати дослiджень. В результатi досль джень виявлено, що в розвинених кра!нах транспо-ртнi засоби на ДВС швидкими темпами замiню-ються на засоби, двигуни яких працюють на акуму-ляторах велико! потужносп та емностi або на паливних елементах з застосуванням водню. Про-аналiзовано переваги використання кожного з дви-гунiв.
Обговорення результат1в.
I акумуляторнi двигуни i двигуни на водне-вому пальному знижують к1льк1сть шк1дливих ви-кидiв в атмосферу. З економiчно! точки зору i з точки зору безпеки використання електродвигуни на сьогодшшнш день мають перевагу перед водне-вими. При умовi забезпечення пунктiв заправки електроавтомобшв змiнними акумуляторами орга-шзащя таких пунктiв теж виглядае проспшою i менш затратною, нiж оргашзащя пунктiв заправки водневим пальними.
Висновки. Спiвставлення витрат на виробни-цтво i експлуатацш транспортних засобiв з водне-вими та електроакумуляторними двигунами вказуе на безумовну перевагу останнiх. Враховуючи ж труднощi i необхiднiсть дуже великих швестицш в органiзацiю мереж1 водневих заправок, можна спрогнозувати, що в Укра!ш прiоритетним напрям-ком замши ДВЗ буде замiна !х саме електроакуму-ляторними двигунами.
Що стосуеться двигунiв водневих, то в Укра!ш принаймнi в найближчi 40-50 рок1в вони так i бу-дуть екзотикою. Тим не менше, i цi поодинош екзе-мпляри вимагатимуть певно! уваги оргашв ДСНС та певно! готовносп НДЕКЦ до розслвдування мо-жливих аварiй з !х участю. I тут треба враховувати, що найбшьшу потенщальну небезпеку виникнення
пожеж1 i вибуху при використанш сучасного авто-мобшьного пального являе собою саме використання водню. Тиск вибуху екимолекулярних сумь шей ще! речовини з повпрям ствставний з тиском вибуху решти титв пального, але водень зберта-еться тд великим тиском i у великих шлькостях, мае аномально широку область концентрацш утво-рення з повпрям вибухових сумшей, здатен дифундувати кр1зь стшки емностей i в звичайних умовах не д1агностуеться у повирг
Список лiтератури
1. Проект Дорожньо! карти використання водню в Укра'ш у сфер1 дорожнього транспорту. Бе-резень 2021. [Online]. Available: https://unece.org/sites/default/ files/2021 -03/ Hydrogen%20Roadmap %20Draft %20Report_UKR%20March% 202021 .pdf;
2. Газ VS бензин. Выгодно ли в Украине устанавливать ГБО на автомобиль. [Online]. Available: https:// www.segodnya.ua/./gaz-vs-benzin-vygodno-li-v-ukraineustanavlivat-gbo-na-avtomobil-668480.html.
3. Эксперты рассказали, стоит ли менять бензиновый двигатель. [Online]. Available: https://ru.tsn.ua/eksperty-rasskazali-stoit-li-meny at-benzinovyy-dvigatel- avto-nagazovyy-416222.html.
4. Г. Васюков, А. Корольченко, В. Рубцов. Пожарная безопасность газобаллонных автомобилей. Автомобильная промышленность. Москва: Автомат, 2006.
5. В. Любимцев. Вопросы и ответы. М.: Дрофа, 1995;
6. П. Канило, В. Костенко. Перспективы становления водородной энергетики и транспорта. Харьков: Автомобильный транспорт, 2008;
7. Транспортники обсудят вопросы экологии в Токио. [Online]. Available: https ://rubryka.com/ru/article/ekologia-j apan/;
8. John Vidal, True scale of C02 emissions from shipping revealed// The Guardian, 13 February 2008.
9. Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник / под ред. А. Н. Баратова и А. Я. Корольченко. Книга первая. Москва : Химия, 1990. Книга вторая. Москва : Химия, 1990.
10. В. Словшський, Г. £лапн, О. Алексеева, В. Наконечний. Дослщження умов виникнення по-жежi на автомобмх з пропан-бутановим автомобь льним пальним. Актуальш питання судово! експер-тизи i кримшатстики. Збiрник матерiалiв мiжнаро-дно! науково-практично! конференцi!. Харшв, 2019 р, стор. 335-337;
11. Hydrogen Europe, "Cleaner urban transport with hydrogen buses". [Online]. Available: https://hydrogeneurope.eu/cleaner-urban-transport-hydrogen-buses;
12. Hydrogen Europe, "Hydrogen drives Europe towards emissions-free transport. [Online]. Available: https://hydrogeneurope.eu/hydroge n-drives-Europe-towards-emissions-free-transport;
13. Водородный недород: что мешает продвижению автомобилей на легком газе. [Online]. Available:
https://www.rbc.ru/own_business/02/08/2017/5979d1 ac9a7947802604085f;
14. М. Подорожанский. Водородная Нива. Авторевю. Москва: Авторевю, 2001.
15. Energy prices and the economic feasibility of using hydrogen energy for road transport in the People's Republic of China. [Online]. Available: https://www.adb.org/sites/default/files/publication/636 656/adbi-wp1185.pdf;
16. Замють шидливих газiв тече питна вода: в Укрш'ш з'явилися першi два водневих автомобшя [Online]. Available: https://tsn.ua/video/video-novini/zamist-shkidlivih-gaziv-teche-pitna-voda-v-ukrayini-z-yavilisya-pershi-dva-vodnevih-avtomobilya.html
17. В Днепре во время движения загорелся автомобиль с двумя детьми. [Online]. Available: https://ru.tsn.ua/v-dnepre-vo-vremya-dvizheniya-zagorelsya-avtomobil-sdvumya-detmi-1195215.html
18. На автотрассе под Житомиром сгорел автомобиль с ГБО. [Online]. Available: http://zhzh.info/news/2018-11-01-37693.
19. У Вшнищ 4 особи згор™ в автомобш заживо. [Online]. Available: https://znaj.ua/content/u-vinnyci-chotyryosoby-orily-v-avtomobili-zazhyvo.
20. На Днепре в результате пожара в гараже сгорел мужчина. [Online]. Available: https://24tv.ua/ru/na_dnepre_v_rezultate_pozhara_v_g arazhe sgorel_muzhchina_n981223.
21. Cause of explosion in Sandvika: leak in hydrogen tank. [Online]. Available: https://norwaytoday.info/news/explosion-sandvika-hydrogen-tank/
22. Г. Слапн, М. Шкарабура, М. Кришталь, О. Тищенко. Основи теори розвитку та припинення горiння. Частина 1. Черкаси: Ч1ПБ, 2004.
