CC BY
55
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОТРАНСПОРТА: АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СИЛОВЫЕ СИСТЕМЫ И ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Нарзуллаев К.С. Email: [email protected]
Нарзуллаев Комилжон Собиржонович - старший преподаватель, кафедра наземных транспортных средств, факультет транспорта, Наманганский инженерно-строительный институт, г. Наманган, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье приведены результаты анализа современных альтернативных двигателей и топливных элементов, предлагаемых ведущими мировыми компаниями, которые являются одним из центральных проблемных вопросов энергосбережения и экологической эффективности. В качестве альтернативы к поршневым двигателям внутреннего сгорания рассматриваются электродвигатели, двигатель, в качестве топлива использующий водород, перспективная малогабаритная ядерная энергетическая установка, двигатель на биодизельном топливе и биоэтаноле. А также перспективы использования пневматического двигателя и криогенной силовой установки.
Ключевые слова: источник энергии, электромобиль, водородное топливо, ядерная энергетическая установка, биотопливо, топливная гранула, пневматический двигатель, криогенная силовая установка.
DEVELOPMENT PROSPECTS OF AUTOTRANSPORT: ALTERNATIVE POWER SYSTEMS AND FUEL ELEMENTS Narzullaev K.S.
Narzullaev Komiljon Sobirjonovich - Senior Lecturer, DEPARTMENT GROUND VEHICLES, FACULTY TRANSPORT, NAMANGAN ENGINEERING-CONSTRUCTION INSTITUTE, NAMANGAN, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the article presents the results of analysis of modern alternative engines and fuel cells offered by the world's leading companies, which are one of the key problematic issues of energy conservation and environmental efficiency. As an alternative to internal combustion engines considered: electric motors, an engine using hydrogen, a promising small-sized nuclear power plant, an engine on biodiesel fuel and bioethanol. And also the prospects of using a pneumatic engine and a cryogenic power plant.
Keywords: source of energy, electric vehicle, hydrogen fuel, nuclear engine, biofuel, fuel pellet, pneumatic engine, cryogenic engine.
УДК 62-12
В настоящее время вследствие мирового экономического кризиса наблюдается снижение цен на нефть и ее производных. В то же время со стороны основных потребителей нефтепродуктов не прекращаются работы по созданию и внедрению энергосберегающих и поиску альтернативных технологий, в том числе топливно-экономичных двигателей внутреннего сгорания и двигателей на альтернативном топливном элементе.
Отмеченное положение дел является следствием сокращения мировых запасов углеводородов [1].
Методы разработки запасов нетрадиционной нефти являются основой энергетических инноваций развитых стран мира, таких как США, Россия и Канада и могут быть полезными для других стран, стремящихся разрабатывать собственные энергетические ресурсы [2].
Кроме того использование энергии возобновляемых источников: ветра, солнце, реки, океанов и морей, сюда можно отнести в ограниченных количествах энергии био массы и вторичного сыря, которые обладают неисчерпаемыми запасами (рис. 1), не дают желаемых результатов.
Можно отметить, что в последнее время возникают спорные моменты: с одной стороны их экономической обоснованности по сравнению с традиционными источниками, другой -их ограниченности при широком применении и практическая реализация этих инноваций требует крупных капитальных затрат [3].
В этой связи в настоящее время все страны и автомобильные компании занимаются поиском решения отмеченной проблемы.
Так, в США Компания «Tesla Motors» для решения энергетической и экологической проблемы полностью перешла на производство электромобилей и в настоящее время занимается вопросами хранения электрической энергии в аккумуляторных батареях.
Часть прототипов автомобилей «Tesla» представлялась публике с существенными недоработками. Первый представленный к потребителям легковой автомобиль «Tesla Roadster» не мог ездить дольше 5 минут из-за перегрева батарей. Многие детали первого представленного «Tesla Model S» держались только на магнитах [4].
Рис. 1. Источники энергии, влияющие на энергосбережение
В Японии, в конце 2014 года Компания «Toyota» выпустила в серийное производство модель «Mirai», двигатель которого работает на водородном топливе. Однако автомобилю с ДВС, работающей на водородном топливе, требуются специальные заправочные станции.
В апреле 2018 г. премьер-министр Японии Синдзо Абэ заявил о намерениях своего правительства начать переход к водородной экономике при постепенном отказе от углеводородного топлива. К 2030 году в Японии должно быть уже 800000 машин с водородными двигателями, заявил он [5].
Цена серийного автомобиля «Toyota Mirai» в самой Японии и в США, в условиях финансового кризиса, составляет более 60 тыс. долл. США [6].
Проектирование и реализация атомных энергетических технологий в автомобильном транспорте в ближайшей перспективе является малопривлекательным. Отрицательным фактором атомной энергетики стали события в АЭС Фукусима-1 в Японии [7].
Тем не менее, обращение Президента Российской Федерации Владимира Путина к Федеральному Собранию 1 марта 2018 года в г. Москве доказывает, что «в мире сегодня накапливается громадный технологический потенциал, который позволяет совершить настоящий рывок в повышении качества жизни людей, в модернизации экономики, инфраструктуры и государственного управления. Насколько эффективно мы сможем использовать колоссальные возможности технологической революции, как ответим на её вызов, зависит только от нас. И в этом смысле ближайшие годы станут решающими для будущего страны», в данном же послании было отмечено, что «дело в том, что скорость технологических изменений нарастает стремительно, идёт резко вверх. Тот, кто использует эту технологическую волну, вырвется далеко вперёд. Тех, кто не сможет этого сделать, она -эта волна - просто захлестнёт, утопит». В подтверждение этого в Российской Федерации создана новейшая компактная ядерная энергетическая установка для летательных аппаратов. Президента России подтвердил, что: «создана малогабаритная сверхмощная ядерная энергетическая установка, которая размещается в корпусе крылатой ракеты - новейшей ракеты Х-101 воздушного базирования или американского «Томагавка», но при этом обеспечивает в десятки раз - в десятки раз! - большую дальность полёта, которая является практически неограниченной» [8].
Данное научное достижение российских ученых дает основания выдвигать смелое предположение, что подобные технологии при достаточной научной доработке могут иметь место и в автомобильном транспорте.
Применение «растительного масла-биотоплива» в качестве топлива для ДВС поддерживается сторонниками экологических движений. Так, немецкая компания «Volkswagen» выпустила легковой автомобиль «Beetle» с двигателем, работающим на биодизельном топливе.
Биодизельного топлива в США получают от - соевых бобов, Канаде - разновидности рапса канолы, Странах Южной Америки - касторка, Европейских странах - рапса, Малайзии, Индонезии, Филиппинах используют преимущественно пальмовые и кокосовые масла [9].
Однако, страны экспортеры углеводородного топлива постоянно оказывают давление на производителей биотоплива, а также имеются определенные трудности с хранением и производством сырья - что делает биодизельного топлива малоконкурентным.
Здесь можно отметить использование другого топлива натурального происхождения -биоэтанола. Топливо производится из растительного сырья: кукурузы, сахарного тростника, сахарной свеклы, картофеля, батата или ячменя.
В некоторых странах разрабатываются двигатели, в которых в качестве топлива используется твердые биологические отходы: дрова, опилки, щепа, кора, солома. Для автомобильных двигателей эти материалы формируются в специальные топливные гранулы.
Так, шведская компания «Precer Group» разработала ДВС работающая на топливных гранулах для концептуального внедорожника «Bioracer». Данный автомобиль в настоящее время является одним из самых известных автомобилей.
При загрузке в топливную систему автомобиля «Bioracer» от 1 кг до 2,5 кг древесных гранул (в зависимости от настраиваемых параметров аккумуляторов), двигатель выработает достаточно энергии для преодоления расстояния в 16 километров [10].
Кроме отмеченных двигателей и топливных элементов, в ограниченных масштабах используются пневматические двигатели - работающие на сжатом воздухе [11] и криогенная силовая система, использующая в качестве топлива сжиженный азот [12].
Рис. 2. Альтернативные силовые системы и топливные элементы
Таким образом, современное состояние альтернативных силовых систем и топливных элементов по своим характеристикам: мощностные, скоростные, запаса топлива и надежности - уступают ставшим традиционным, поршневым двигателям внутреннего сгорания.
Что касается запасов углеводородных ресурсов, по мере истощения залежей традиционной нефти, тяжелая нефть и битуминозные пески могут их заменит.
Соотношение разведанных запасов тяжелой нефти и битуминозного песка составляет 21%, тяжелого битума 32% и традиционной нефти 47% [13].
Здесь также уместно отметить, что в странах Западной Европы, учеными уже получены жидкие углеводородные топливные элементы, а запасов угля больше чем запасов сырой нефти [14].
Список литературы /References
1. Основные тенденции развития глобальных рынков нефти и газа до 2025 года. ОАО «ЛУКОЙЛ», 2013.
2. Narzullaev K.S. and others. Modern methods of receiving oil from the bituminous sand. // International journal of applied and fundamental research. Scientific journal. № 7, 2016. Part 1. Pp. 23-27.
3. Золотухин А.Б. Проектирование разработки нефтяных месторождений с применением внутрипластового горения. М.:МИНГ, 1986. 73 с.
4. Вэнс Эшли, Илон Маск: Tesla, SpaceX и дорога в будущее. М.: Олимп-Бизнес, 2015. ISBN 978-5-9693-0307-2. 62 с.
5. Макаров Олег, Титков Олег. Водородный транспорт: технология будущего или полный провал? // [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.popmech.ru/technologies/371842/ (дата обращения: 30.03.2018).
6. 2018. Toyota Mirai Sedan. [Электронный ресурс]. Режим доступа: //www.edmunds.com/toyota/ (дата обращения: 30.03.2018).
7. Романова К. Пять лет с «Фукусимы», 11.03.2016. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gazeta.ru/business/2016/03/10/8116571.shtml/ (дата обращения: 11.03.2016).
8. Послание Президента Российской Федерации В. Путина к Федеральному Собранию России, 01.03.2018. г. Москва. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://kremlin.ru/events/president/ (дата обращения: 04.03.2018).
9. Биодизель: за и против. Автоновости России. Интернет-журнал для автолюбителей. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://autonewsmssia.ru/encziklopediya/3214-biodizel-za-i-protiv.html/ (дата обращения: 29.03.2018).
10. Спортивный внедорожник «Bюracer» - деревянные гранулы в качестве топлива. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.dailytechinfo.org/auto/ (дата обращения: 08.04.2018).
11. Двигатель на сжатом воздухе для автомобиля. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ecoconceptcars.ru/2011/01/blog-post_29.html/ (дата обращения: 04.04.2018).
12. Криогенный двигатель на жидком азоте. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://venture-biz.ru/investitsionnye-proekty/kriogennyy-dvigatel/ (дата обращения: 09.04.2018).
13. Нарзуллаев К.С. Современные методы получения нефти из битуминозного песка / Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. № 7, 2016. Часть 1. Стр. 23-27.
14.Дэниелс Дж. Современные автомобильные технологии / Дж. Дэниельс. М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2003. 223 с.: ил.
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ НА ПОНИЖАЮЩИХ
ПОДСТАНЦИЯХ Амирханов Ф.Н. Email: [email protected]
Амирханов Фанис Наилевич - магистр, кафедра электроэнергетических систем и сетей, Казанский государственный энергетический университет, г. Казань
Аннотация: риск возгорания на подстанциях не столь велик, но возможные последствия пожара могут быть катастрофическими. Пожары на подстанциях могут возникать на трансформаторах, масляных выключателях и в кабельном хозяйстве. Особенности развития пожаров трансформаторов зависят от места его возникновения. Все электростанции и подстанции снабжены надежной системой аварийной защиты и сигнализации. При возникновении пожаров поврежденное оборудование и аппараты автоматически отключаются устройствами релейной защиты.
Ключевые слова: элегазовые, вакуумные выключатели, пожарная безопасность, подстанция, электроустановки, противопожарная защита.
FIRE SAFETY ON REDUCING SUBSTATIONS Amirkhanov F.N.
Amirkhanov Fanis Nailevich - Master, DEPARTMENT ELECTRIC POWER SYSTEMS AND NETWORKS, KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY, KAZAN
Abstract: the risk offire in substations is not so great, but the possible consequences of a fire can be catastrophic. Fires in substations can occur on transformers, oil switches and cable facilities. Features of the development offires transformers depend on the place of its occurrence. All power stations and substations are equipped with a reliable system of emergency protection and signaling. In the event of fire, the damaged equipment and devices are automatically disconnected by relay protection devices.
