Что такое энергоноситель примеры в автомобиль
Перейти к содержимому

Что такое энергоноситель примеры в автомобиль

  • автор:

Водородная энергетика автомобильного транспорта: зарождение и современное состояние Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Фомин В. М., Бендик М. М., Сидоров М. И., Герасименко С. А.

Будущее автотранспорта – альтернативные топлива и канцерогенная безопасность

Поиск путей вхождения отдельных видов альтернативных энергоресурсов в сферу перспективного освоения водородной энергетики на отечественном транспорте

Генерирование водородосодержащего газа на борту транспортного средства

Состояние и перспективы развития производства высокотехнологичных автономных источников электрической энергии в России

Анализ технологий переработки альтернативных источников энергии в моторное топливо
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Водородная энергетика автомобильного транспорта: зарождение и современное состояние»

© В.М. Фомин, М.М. Бендик, М.И. Сидоров,

С. А. Герасименко, 2006

B.М. Фомин, М.М. Бендик, М.И. Сидоров,

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА: ЗАРОЖДЕНИЕ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

Яаучно обоснованным путем радикального решения экологических проблем на транспорте является замена используемых ныне углеводородных топлив на водород — экологически чистый энергоноситель. Кратко изложена история развития водородной энергетике на примере создания водородного автомобиля. Обсуждены аспекты вхождения в транспортную сферу водородной энергетики и задачи, стоящие перед отечественным транспортным комплексом. Анализируется возможность поэтапного развития исследований в области водородной транспортной энергетики России.

Мировая концепция водородной

энергетики зародилась в середине 70-х годов как естественная реакция научного сообщества на надвигающуюся экологическую катастрофу, на ограниченность мировых запасов углеводородных топлив (прежде всего нефти и газа). И если в то время основной проблемой считалось сокращение мировых запасов углеводородных энергоносителей, то в настоящее время на первый план выдвигается угроза стремительно нарастающего на планете экологического кризиса. Поэтому использование водорода в качестве энергоносителя рассматривается в большинстве международных про-

ектах как фактор снижения экологического давления на окружающую среду.

В настоящее время научноисследовательские работы по водородной энергетике проводятся более чем в 40 странах мира. В ряде стран приняты национальные программы и реализуются крупные проекты по развитию водородной энергетике (Япония, Германия, США). По многим направлениям интенсивно началось практическое освоение водородной техники, водородных технологий и водородных энергетических систем (водородные автомобили, топливные элементы, усовершенствованные электролизеры, водород-никелевые батареи и др.).

В мировой экономике водород в качестве сырья потребляется в больших объемах (порядка сотни миллионов тонн в год) в химическом производстве, в нефтехимической промышленности и других производствах. На сегодняшний день крупнотоннажное производство водорода и водородосодержащих продуктов в мире осуществляется в основном путем паровой конверсии метана

[1]. Чтобы отделить водород от углеродной основы в метане, требуются пар и тепловая энергия при температуре 750-850 °С. Для осуществления эндотермического процесса конверсии метана сжигается около половины исходного

Выброс вредных веществ при сгорании различных топлив [2]:

Виды топлива Выброс вредных веществ, г/км

Бензин 42 8,5 9,1

Сжиженный нефтяной газ 19 4,8 8,7

Сжатый природный газ 8,5 4,5 8,5

Бензин в смеси с водородом 3 2,8 4,55

Метанол 28 4,6 4,4

Метанол в смеси с бензином 32 5,4 7,6

Метанол в смеси с синтез — газом 5 2,5 3,5

Синтез-газ (Н2 + СО) G G,4 2,3

газа, что приводит к существенным дополнительным затратам энергии и загрязнению окружающей среды продуктами сгорания.

Переход к водородной энергетике на транспорте неизбежен и обусловлен необходимостью решения актуальной проблемы экологической безопасности. Кроме того, вовлечение водорода в сферу автотранспортного комплекса способно существенно повлиять на структуру потребления энергетических источников на органической основе.

Эффективность применения водорода в качестве моторного топлива для автотранспортных средств подтверждена большим объемом экспериментальных исследований, в том числе непосредственно в условиях городской езды. Водород может применяться как в чистом виде, так и в смеси с углеводородным топливом. Благодаря высокой кинетической активности сгорания водорода его небольшая (5—10 %) добавка к бензину позволяет снизить выбросы токсичных компонентов отработавших газов на 65—75 % (таблица)

Мировой опыт успешного применение Н2 можно проиллюстрировать уже

известными достижениями в области автомобильных технологий [3, 4].

Японская автомобильная фирма Тойота приступила разработке первого водородного автомобиля. Это автомобиль с гибридной энергетической установкой, в которой водород подается в электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов для питания двигателя мощностью 80 кВт. Скорость автомобиля до 150 км/ч, а дальность пробега при наличии трех водородных баков составляет 250 км.

Другая японская автомобильная компания Хонда планирует начать поставку на рынок нового автомобиля на водороде с использованием ЭХГ и электрической тяги. Бак для водорода высокого давления (до 35 МПа.) конструктивно интегрирован в днище автомобиля. При этом предусмотрены особые меры безопасности. При максимальной скорости 140 км/ч и хорошей динамики разгона эта модель имеет пробег от 180 до 300 км. По планам Японского правительства к 2010 г. в стране будет эксплуатироваться до 50 тыс. водородных автомобилей.

Американская фирма General Motors разработала автомобиль, в кото-

ром водород для топливных элементов ЭХГ производится непосредственно на борту автомобиля на основе химического преобразования бензина. Серийный водородный автомобиль будет подготовлен к 2010 г.

Немецкая компания BMW подготовила к производству водородную версию своего автомобиля Mini. В модернизированный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания непосредственно впрыскивается глубоко охлажденный водород. Резервуар для жидкого водорода имеет форму, адаптированную к конструкции автомобиля. Поэтому автомобиль сохраняет обычный интерьер и вместимость. Во время тура «За мир чистой энергии» (Дубай, Брюссель, Милан, Торонто и Лос-Анджелес, 2001 г.) компания

BMW демонстрировала 15 водородных автомобилей.

Компания Hermes Versand (Гамбург) приступила к испытаниям фуры, где используется ЭХГ мощностью 55 кВт, работающий на сжатом газообразном водороде. Автомобиль при максимальной скорости 120 км/ч имеет пробег до 120 км. Полезный объем автомобиля сохранен.

В Германии в городе Барт на берегу Балтийского моря планируется выпустить на маршрут водородный автобус. Имеющееся в городе производство по переработке сточных вод требует большого количества кислорода, который получают электролизом воды. В этой технологии водород является технологически побочным продуктом, который планируется использовать как топливо для автобусов. Следует подчеркнуть, что это хороший пример того, как комплексное использование водорода и кислорода — продуктов электролиза воды -может быть рационально использовано в смежных технологиях.

Эксплуатация водородных автомобилей в массовом масштабе потребует создания водородной заправочной инфраструктуры. Уже сейчас в ряде стран интенсивно накапливается технический и коммерческий опыт проектирования, строительства и эксплуатации водородных станций для обслуживания автомобильного транспорта. Так, в октябре 2002 г. в Берлине открыта первая водородная заправочная станция для заправки транспортных средств как жидким, так и компримированным газообразным водородом.

Для хранения жидкого водорода на станции используется охлаждаемая цистерна объемом 18 м3. Газообразный водород производится в мембранном электролизере высокого давления и хранится в баллонах при давлении 25 МПа. Производительность электролизера 1 м3/ч и с учетом роста потребностей может быть увеличена в 100 раз.

Таким образом, развивающаяся в настоящее время в мире водородная техника, основанная на успехах конкретных технических решений, потенциально способна обеспечит в ближайшие годы реальное вхождение водородной энергетики в автотранспортный комплекс индустриально развитых стран [3,

Анализируя состояние проблемы транспортной водородной энергетике в России, можно отметить, что в области теоретических, концептуальных разработок российская наука находится на вполне приемлемом мировом уровне [14]. В стране имеется большой научный и технический потенциал в области водородных технологий. Однако отсутствие должного финансирования обуславливает оче-видное отставание в реальной сфере практической реализации этого потенциала.

С учетом существующего финансового и научно-технического состояния автомобилестроительной отрасли в России развитие работ в области водородной транспортной энергетики, на наш взгляд, целесообразно осуществлять поэтапно по следующей схеме.

К актуальным (первоочередным) задачам следует отнести разработку автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) полностью или частично (с добавкой к основному топливу) работающих на водородном топливе, хранящемся на борту транспортного средства в компримированном, либо жидком состоянии. Достоинствами данных решений является их быстрая реализация в серийном производстве, значительное (до 45 %) снижение выбросов вредных веществ и улучшение экономичности (до 15-20 %) автомобиля. Проблема использования водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей на данном этапе предопределяет необходимость решения следующих задач:

■ разработку наиболее эффективных способов преобразования химической энергии водорода в энергию движения автомобиля;

■ разработку безопасных и эффективных способов хранения водорода на борту автомобиля;

■ решение вопросов получения водорода в необходимых количествах, его транспортировки, создания инфраструктуры, обеспечивающей бесперебойную эксплуатацию автомобильного транспорта на водороде.

Масштабы водородного производства, необходимого для обеспечения работы автотранспорта, можно оценить, взяв за основу город с численностью населения 1 млн. человек (примерно 250 тыс. единиц автотранспорта). Для питания такого количества транспортных

средств потребовалось бы производить 350—500 т водорода в сутки. Энергетические затраты на годовое производство электролизного газообразного водорода составили бы порядка 3—5 млрд. кВтч/год.

При этом заметим, что в мире эксплуатируется примерно 500 млн. единиц автотранспорта, поэтому потребовалось бы затратить электроэнергии примерно 10000 млрд. кВт-ч/год для производства гидролизного газообразного водорода и 30000 млрд. кВт-ч/год — для жидкого.

[1]. Мировая годовая выработка электроэнергии составляет примерно 15000 млрд. кВт-ч.

К проблеме широкого внедрения водородных энергетических систем на транспорте следует дополнительно отнести отсутствие инфраструктуры заправки автомобилей жидким или газообразным водородом, что, в принципе, является общим для всех этапов развития транспортной водородной энергетики. Из рассмотренного выше следует, что широкомасштабное использование водорода на автотранспорте в России на ближайший период лишено реальности.

Поэтому более предпочтительной на данный период представляется идея разработки энергетических установок на базе отечественных серийных двигателей, работающих на водородном топливе, которое с использованием тепловой энергии ОГ синтезируется непосредственно на борту транспортного средства из альтернативных сырьевых источников с большим компонентным содержанием водорода (например, метанола или метана). Опытные варианты таких двигателей, успешно прошедших стадию стендовых и дорожных испытаний на автомобиле, реально существуют [5-7]. Проблема связа-

на лишь с их последующим внедрением в сферу серийного про-изводства.

Априори, концепция создания энергетической установки отечественного автомобиля в составе базового серийного ДВС и системы синтеза (конверсии) жидких углеводородных продуктов в водородосодержащий газ для питания двигателя представляется весьма перспективной. Практическая реализация подобной концепции не требует переналадки существующих технологий и не связана с серьезными техническими и финансовыми затратами. В качестве базового двигателя может быть использована любая серийная модель ДВС. Основной элемент конверсионной системы — реактор представляет собой простейшую конструкцию теплообменного аппарата, массовые и габаритные характеристики которого (в объеме обычного глушителя) обеспечивают удобство его установки в выпускной системе двигателя.

Важным стимулом дальнейшего развития подобного способа функционирования энергетической установки является то, что он обладает возможностями совокупного совершенствования установки по комплексу показателей. Его реализация, в частности, позволяет утилизировать отходящую тепловую энергию, совершенствовать процессы сгорания, улучшать экологические качества установки, обеспечивая при этом задачи ресурсосбережения вследствие замены традиционного нефтяного топлива альтернативным энергоносителем из возобновляемых, в том числе, биологических источников. С учетом существующего состояния отечественного автомобилестроения использование на транспорте подобных энергетических установок обуславливает реальную возможность достижения по эколого-

экономическим показателям мирового уровня.

К среднесрочным перспективным разработкам можно отнести создание автомобилей с комбинированными (гибридными) энергоустановками на базе ДВС, работающего на водородном топливе, синтезируемом на борту транспортного средства. В этом случае двигатель работает на режимах, близким к стационарным, что обеспечивает уменьшение выбросов токсичных компонентов (до 60 %), улучшает условия работы системы синтеза водорода, и, как следствие, снижение расхода топлива (до 40-45 % по отношению к традиционному бензиновому двигателю). При разработке такого автомобиля должна быть создана электромеханическая трансмиссия и источники накопления энергии на борту автомобиля (буферные накопители — тяговые аккумуляторы).

К дальнесрочным проектам относится разработка автомобилей с энергоустановками на базе топливных элементов. Отдаленность перспективы создания подобных автомобилей с электрическим приводом обусловлена, в первую очередь, отсутствием компактных топливных элементов в Российской Федерации, с ресурсными и рабочими характеристиками, приемлемыми для автомобильного транспорта. Опыт зарубежных исследователей показывает, что надежный топливный элемент для автомобиля может быть создан не ранее, чем через 10-15 лет, а цена за 1 кВт его энергии в размере 100 дол. США (двукратная по отношению к 1 кВт энергии традиционного двигателя) — обеспечена не ранее, чем через 20-25 лет. Главным фактором, стимулирующим необходимость разработки подобных энергоустановок, является отсутствие выбросов в атмосферу

1. Пономарев-Степной Н.Н., Столя-ревский А.Я. Атомно-водородная энергетика // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE. — 2004. — №3

2. Кутенев В.Ф., Каменев В.Ф. Перспективы применения водородного топлива для автомобильных двигателей // Конверсия в машиностроении.-1997. — №6. — С. 73-79.

3. Гольцов В.А. Планетарные аспекты перехода к будущей «водородной цивилизации» в свете учения В.И. Вернадского // Докл. Межд. научи, конф. «Творческое наследие В.И. Вернадского и современность», Донецк: ДонГТУ, 2001. — С. 433-439.

4. Гольцов В.А., Везироглы Т.Н. Планетарные аспекты перехода к водородной цивилизации будущего // Водо-

родная обработка материалов: Труды Третьей Международной конференции «ВОМ-2001», Донецк-Мариуполь, 14-18 мая 2001 г., Донецк, 2001. — С. 53-64.

5. Фомин В.М., Каменев В.Ф. Хрипач

Н.А. Автомобильный двигатель, работающий на смесевом топливе бензин-водород // АГЗК + Альтернативные топлива. — 2006. — №1(25). — С.72-77.

6. Фомин В.М., Каменев В.Ф. Хрипач

Н.А. Анализ экономических показателей дизеля при работе на водородно-дизельном топливе // АГЗК + Альтернативные топлива. -2006. — №1 (25). — С. 60-63.

7. Фомин В.М., Хрипач Н.А. Двига-

тель, работающий на смеси дизельного и водородного топлив // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2006 г. — №5. — С.31-37.

Фомин В.М., Бендик М.М., Сидоров М.И., Герасименко С.А. — Российский университет дружбы народов.

Энергосбережение на транспорте

Энергосбережение на транспорте – основные мероприятия

Энергосбережение на транспорте проявляется не только в прямом сокращении затрат на топливо.

Существуют и иные, более передовые способы реализовать технологии энергосбережения при изготовлении и эксплуатации транспортных средств и инфраструктуры.

Рассмотрим их подробнее:

  • Энергосбережение на автотранспорте
  • Энергосбережение на железной дороге
  • Энергосбережение на водном транспорте
  • Энергосберегающие технологии на авиатранспорте
  • Энергоэффективные технологии на трубопроводах

Энергосберегающие технологии на автотранспорте

Энергосбережение на транспорте – автотранспорт

Тенденцией последних лет является постоянный рост потребления топлива автомобильным транспортом.

Связано это с увеличением количества автомобилей на одного человека.

Рост количества автомобилей привел к уменьшению энергетической эффективности на одного пассажира.

В качестве ключевых способов повышения энергоэффективности на автомобильном транспорте представляются следующие технологии.

Энергоаудит • Энергетический паспорт • Программа энергосбережения

Уменьшение веса автомобиля

Исследования производителей транспортных средств показывают, что снижение веса легковых и грузовых машин за счет все большего использования полимерных материалов позволяет добиться большой экономии.

Если ранее снижение веса достигалось за счет использования дорогостоящего магния и алюминия, сейчас им на смену пришли композитные материалы, например, углепластик.

Причем, использование композитных материалов не сказывается на безопасности.

Например, тот же карбон поглощает больше энергии удара при столкновении в сравнению со сталью.

Энергосбережение на транспорте

Энергосбережение на транспорте – использование менее энергоемкого топлива

Альтернативное топливо

Энергосбережение на транспорте напрямую связано и с видом используемого топлива.

В частности – сжиженного природного газа.

А это отражается и на экологической составляющей, и на себестоимости перевозок.

Дополнительные преимущества использования сжиженного газа:

  1. Экология. Снижаются выбросы окиси углерода, углеводородов.
  2. Эффективность использования. Точка кипения пропана меньше, чем солярки и бензина, что позволяет обеспечить полное сгорание топлива без использования средств выпаривания и смешивания с воздухом.
  3. Многоцелевое использование. Сжиженный газ подходит для обеспечения работы другого оборудования, помимо транспортных средств.
  4. Экономичность. Использование газа дает меньший износ двигателя и позволяет снизить затраты на капитальный ремонт.
  5. Безопасность. Пропан и другие виды сжиженного газа имеют меньшую температуру воспламенения, чем бензин. Поэтому их безопаснее хранить, транспортировать и заправлять в баллоны машин.
  6. Стоимость. Заправка сжиженными газами обходится дешевле, даже если принять во внимание чуть больший расход топлива.

Энергосбережение на транспорте - Зеленые шины

Зеленые шины

Использование «зеленых» шин позволяет

  • уменьшить сопротивление качению,
  • улучшает сцепление с дорогой и
  • позволяет сэкономить до 10% топлива.

Как это работает.

Каждый автомобиль подвергается воздействию сил трения и сопротивления качению.

Для уменьшения сопротивления качению производители шин меняют углевод, придающей черный цвет шинам на кремний.

Кремний сокращает сопротивление качению по сравнению с углеродом примерно на 20%.

Таким образом автомобиль расходует меньше энергии и, соответственно, потребляет меньше горючего.

Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте

Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте

В таких странах как Россия, где большая часть грузовых перевозок организована с помощью железных дорог, на первый план выходит энергосбережение именно на железнодорожном транспорте.

Снижение затрат энергии на единицу перевозимого груза по железным дорогам позволяет уменьшить себестоимость товара и получить конкурентное преимущество на внутреннем и международном рынке.

Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте реализуются в виде таких мероприятий:

  1. Увеличение доли электрифицированных железнодорожных колей и заменой топливных тепловозов на электрические.
  2. Вводом в эксплуатацию современных локомотивов с улучшенным КПД силовой установки, совершенной системой охлаждения и меньшим потреблением топлива/энергии на собственные нужды.
  3. Использование вагонов на роликовых подшипниках для снижения сопротивления движению.
  4. Уменьшение количества стыков при прокладке рельсовых дорог.
  5. Разработкой и внедрением в производство технологий рекуперативного торможения (на отрезках электрифицированных дорог).
  6. Заменой обычных вагонов на вагоны повышенной грузоподъемности с целью увеличения веса перевозимых грузов.
  7. Разработкой более эффективных технологий передачи энергии от общей энергосистемы в токопроводящие линии железных дорог.
  8. Замещением солярки для питания двигателей внутреннего сгорания локомотивов на сжиженный природный газ, который более экономичен и позволяют уменьшить износ двигателя.
  9. Снижение энергопотерь на тяговых подстанциях.
  10. Устройство централизованного теплоснабжения ж/д станций и узлов.

Дополнительным способом сокращения энергозатрат является организация более эффективных переездов автомобилей через железнодорожные пути, так как ожидание возле закрытого шлагбаума увеличивает потребление топлива и время на перевозку.

Для этого целесообразно строить подземные/надземные переезды, а также внедрять уравнители времени, которые извещают о приближении поезда за минимальное время, необходимое для опускания шлагбаума.

Энергосбережение на водном транспорте

Энергосбережение на водном транспорте

Морские и речные перевозки необходимы для транспортировки объемных и тяжелых грузов на большие расстояния.

Кроме того, водный транспорт используется для перевозки большого количества пассажиров.

Ввиду высокой мощности судовых силовых установок они потребляют относительно много топлива.

Поэтому внедрение энергосберегающих технологий напрямую отражается на себестоимости перевозки 1 кг груза или 1 пассажира, что влияет и на рентабельность работы транспортных компаний.

Для уменьшения затрат энергоресурсов на водном транспорте применяются такие меры:

  1. Разработка и установка на суда двигателей внутреннего сгорания с большим КПД, перевод силовых агрегатов на газообразные виды топлива.
  2. Разработка судов с оптимальным соотношением размеров и грузоподъемности с целью экономии топлива на перевозке контейнеров или других грузов на большие расстояния.
  3. Производство судов с конфигурацией корпуса, которая уменьшает сопротивление воды и позволяет набрать большую скорость с использованием менее мощных судовых двигателей.
  4. Разработка и реализация эффективного плана морских и речных перевозок, который исключает простой судов во время погрузочно-разгрузочных операций, при заходе в порт и выходе из него, во время швартовки и других подобных операций.
  5. Использование более эффективных инструментов прогнозирования погоды с целью недопущения выхода в море судов при неблагоприятных условиях, что увеличивает затраты топлива.
  6. Установка на судне бортового оборудования с меньшим энергопотреблением, что дает возможность уменьшить выработку электроэнергии судовыми генераторами.
  7. Разработка более эффективных маршрутов движения с использованием современных средств спутниковой навигации и отслеживания позиции судна.
  8. Оснащение корпусов судов необрастающими покрытиями.
  9. Внедрение на речных судах двигателей с трубонаддувом.
  10. Использование новых систем топливоподготовки.
  11. Оптимизация работы судового оборудования за счет АСУ.

Энергосберегающие технологии на авиатранспорте

Энергосберегающие технологии на авиатранспорте

Перевозка пассажиров и грузов авиационным транспортом занимает не слишком большую долю в общем пассажиропотоке или грузопотоке в сравнении с железнодорожным и автомобильным транспортом.

Однако ввиду того, что летательные аппараты потребляют больше дорогостоящего топлива, внедрение энергосберегающих технологий на авиатранспорте позволяет добиться значительной экономии в денежном эквиваленте.

Все энергосберегающие технологии, которые внедряются в этой сфере, можно условно разделить на две группы:

  1. Энергосбережение в аэропортах и при обслуживании летательных аппаратов.
  2. Энергосбережение во время полета самолета.

Сократить затраты энергии в аэропорту можно следующими способами:

  1. Использование энергосберегающего осветительного оборудования. Замена обычных галогенных ламп на светодиодные позволяет сократить затраты электроэнергии на освещение. Большой срок службы ламп и прочность дают возможность уменьшить периодичность замены освещения. Обследование освещения – узнать подробно.
  2. Увеличение эффективности обслуживания самолетов. Сокращение ручного труда и использование автоматизированных технологий обслуживания летательных аппаратов позволяет уменьшить простои, количество электроэнергии и топлива на проведение этих операций.
  3. Оптимизация воздушного трафика. Правильно составленные схемы движения самолетов при посадке в аэропорту и взлете позволяют уменьшить время нахождения в воздухе и руление по дорожкам и взлетно-посадочным полосам с включенными двигателями. Это напрямую влияет на количество сжигаемого топлива и энергоемкость полетов.

Рассмотрим энергосберегающие технологии, связанные с самими самолетами:

  1. Увеличение КПД авиационных двигателей и снижение потребления топлива на перевозку 1 кг груза или 1 пассажира.
  2. Увеличение соотношения полезной нагрузки к общему весу летательного аппарата.
  3. Совершенствование технологий взлета и посадки для уменьшения энергозатрат на совершение этих операций.
  4. Разработка альтернативных видов топлива, в том числе использование возобновляемых энергоресурсов.

Энергосберегающие технологии на трубопроводах

Энергосберегающие технологии на трубопроводах

Трубопроводный транспорт используется в основном для транспортировки энергоносителей.

Следовательно, внедрение технологий энергосбережения в этой сфере позволит снизить себестоимость нефтепродуктов и газа для крупных промышленных потребителей и частных лиц, что окажет положительный эффект для экономики страны в целом.

Для уменьшения затрат энергии на транспортировку жидких и газообразных сред в трубопроводах возможно внедрение следующих технологий:

  1. Использование насосных станций с более высоким КПД для уменьшения затрат электричества, необходимого для перекачки жидких и газообразных средств.
  2. разработка специальных материалов, в том числе полимерных, для строительства трубопроводов. Применение композитов позволяет избежать коррозии стальных труб и уменьшить затраты на поддержание трубопроводов в рабочем состоянии.
  3. Использование более эффективных методов очистки трубопроводов от внутренних отложений, что дает возможность сохранить их пропускную способность в течение всего срока эксплуатации.

энергоэффективность на транспорте

Энергосбережение транспорте – подводим итог

Энергосбережение на транспорте позволяет снизить стоимость транспортировки грузов и пассажиров и увеличить рентабельность практически всех сфер экономики.

Однако для реализации перечисленных технологий необходим комплексный подход и законодательное регулирование со стороны государственных органов.

В противном случае приложенные усилия не дадут нужного эффекта.

Энергетическое обследование зданий и организаций • Консультация • 8(903)294-93-94

Вас может заинтересовать:

  • Энергосбережение в строительстве
  • С чего начать энергосбережение в доме

Энергоносители

Энергоносители

Энергоносители — это общее название всех видов топлива: нефти, газа, угля, торфа, дров, ядерного топлива (урановых руд) и др.
К энергоносителям можно отнести нетрадиционные и возобновляемые виды энергии, электроэнергию, органическое топливо, вторичные энергетические ресурсы.

Энергоносители как топливно-энергетические ресурсы (первичные энергоносители) — совокупность различных видов это энергии (продукция нефтедобывающей, газовой, угольной, торфяной, сланцевой промышленности, энергия атомных и гидростанций, а также местные виды топлива) и топлива, которыми располагает страна для обеспечения бытовых потребностей населения и потребностей всех отраслей хозяйства.

Энергоносители могут быть в различных агрегатных состояниях либо иных формах материи (плазма, поле, излучение и т.д.), запасенная энергия которых может быть использована для целей энергоснабжения.
На Луне есть около 1 млн т. запасов гелия -3 — топлива для реакций ядерного синтеза.

Что такое энергоноситель примеры в автомобиль

сжатый воздух для промышленности

Знакомство со сжатым воздухом

Сжатый воздух используется повсюду вокруг нас в повседневной жизни. Он может применяться в форме потока воздуха или в качестве источника энергии для приведения в действие или производства множества используемых нами вещей. Когда мы открываем бутылку газированного напитка, катаемся на американских горках, садимся в автобус, посещаем стоматолога или пользуемся каждый день электричеством, сжатый воздух играет определенную роль в каждом из этих действий.

ротационный винтовой метод сжатия

Выделенный участок изображает сжимаемый воздух

Каким образом происходит сжатие воздуха?

Сжатие воздуха осуществляется при помощи воздушных компрессоров. Воздушные компрессоры втягивают воздух на впускном клапане, затем сжимают его до требуемого объема и выпускают сжатый воздух через нагнетательный клапан в емкость для хранения. Процесс сжатия обычно приводится в действие электродвигателем.

Системы сжатого воздуха могут работать на основе двух видов вытеснения воздуха:

Положительное смещение — Наиболее распространенный метод сжатия; компрессоры, работающие на принципе положительного смещения проталкивают воздух в ограниченное пространство, обычно посредством движения механического устройства.

Динамическое смещение — В сравнении с компрессорами положительного смещения, которые физически уменьшают объем захваченного воздуха, компрессоры динамического смещения выполняют разгон воздуха до высокой скорости. Создаваемая при этом энергия увеличивает давление воздуха.

сжатый воздух — четвертый энергоноситель

Сжатый воздух зачастую рассматривается в качестве четвертого энергоносителя

Качество сжатого воздуха

Конечное качество выдаваемого воздуха является очень важным фактором, который принимается во внимание при выборе воздушного компрессора. Существует несколько классов чистоты воздуха, изложенных Международной организацией по стандартизации (ISO), в которых регламентированы составляющие чистого воздуха.

Класс 1 по ISO
В данном стандарте изложены критерии и ограничения, касающиеся возможного количества примесей и содержания масла в подаваемом воздухе. Несмотря на то, что согласно стандартам класса 1 требуется, чтобы в воздухе содержалась мизерная доля масла, а воздух относится к классу ‘технически’ не содержащему масла, этот не самый чистый из существующих стандартов воздуха.

Класс 0 по ISO
Качество воздуха по классу 0 гарантирует 100% чистоту воздуха. Этот новый класс был введен в обращение в ответ на растущую потребность в стерильном воздухе в промышленности. Это самый чистый из доступных вариантов, который настоятельно рекомендуется применять в тех областях, где чистота воздуха имеет критическое значение.

Каковы преимущества от использования сжатого воздуха?
Сжатым воздухом ежедневно пользуются миллионы людей по всему миру. К числу основных преимуществ использования сжатого воздуха относят следующие:

* Он безопасен и прост в использовании
* Он повышает производительность
* Он является недорогим и эффективным источником энергии
* Он обеспечивает низкие эксплуатационные затраты
* Он отличается многофункциональностью

Четвертый энергоноситель
Наряду с электричеством, газом и водой, сжатый воздух зачастую считают четвертым энергоносителем в мире промышленности и производства. Множество предприятий, больших и малых, всецело зависят от сжатого воздуха, который снабжает энергией технологические процессы, имеющие важнейшее для них значение. Он играет жизненно важную роль в снабжении энергией большей части составляющих современного мира.

Воздушные компрессоры получили такое большое распространение по сравнению с другими источниками энергии в основном благодаря возможности самостоятельно генерировать сжатый воздух по месту использования. Вдобавок, воздушные компрессоры можно оснастить множеством разных комплектующих, позволяющих полностью удовлетворить требования отрасли в создании определенного уровня качества, давления и расхода воздуха, которые соответствуют индивидуальным потребностям.

бессмазочный компрессор для здравоохранения и фармацевтической промышленности

Где используется сжатый воздух?

Сжатый воздух используется в качестве источника энергии и в качестве рабочего воздуха.

В качестве источника энергии сжатый воздух часто применяется для приведения в действие пневматического оборудования, такого как дрели, молотки, гаечные ключи и шлифовальные станки.

Рабочий воздух — это воздух, который непосредственно соприкасается с продуктом. По этой причине он должен быть чистым, сухим и свободным от примесей. Чтобы обеспечить выполнение этих стандартов, многие делают свой выбор в пользу бессмазочных компрессоров или средств, которые помогают очистить и осушить сжатый воздух.

В число основных отраслей, где используется сжатый воздух, входят:

Химическая промышленность
Производители химических веществ хотят обеспечить качество выпускаемой продукции. Из-за нестабильной природы химических веществ, важно, чтобы используемый сжатый воздух был чистым и не содержал масла. В этой отрасли он используется для перемещения материалов, создания воздушных завес и сушки продуктов.

Автомобилестроение
Сжатый воздух играет незаменимую роль в производстве автомобилей. От сборки с помощью роботов с пневматическим приводом до нанесения финишных слоев краски с помощью распылителей, работающих на сжатом воздухе, производство высококачественных автомобилей полностью зависит от компрессоров.

Промышленность
Сжатый воздух широко используется в промышленности, в том числе в строительно-монтажных работах, ремонтно-механических работах, заводском производстве, производственных линиях и множестве промышленных процессов.

Пищевая &промышленность
Поскольку продукты питания и напитки должны быть пригодны для употребления человеком, соприкасающийся с ними рабочий воздух должен отвечать строгим требованиям стандартов по охране здоровья и безопасности. Наиболее часто в этой отрасли сжатый воздух используется в пневматических ножах, для перемещения продуктов, в фасовочных машинах, для упаковки и в гидравлических насосах.

Фармацевтическая промышленность
Фармацевтические компании зависят от сжатого воздуха, используемого в качестве технического воздуха для очистки, аэрации и перемещения продуктов, а также для упаковки лекарственных средств. Поскольку фармацевтическая промышленность действует в условиях высоких стандартов охраны здоровья и безопасности, необходимо постоянно поддерживать стерильность окружающей среды. Сжатый воздух, используемый в этой отрасли, должен быть абсолютно чистым и не содержащим примесей.

Бессмазочные компрессоры являются преобладающим видом компрессоров, используемых в здравоохранении, фармацевтической и пищевой промышленности.

Технологии положительного смещения

В компрессорах положительного смещения для сжатия воздуха применяются разные технологии, а сами компрессоры делятся на две категории: ротационные и возвратно-поступательные. В ротационных компрессорах для сжатия воздуха используется вращающийся компонент, в то время как в возвратно-поступательных компрессорах для этой цели используется поршневой цилиндр, который сжимает воздух при возвратно-поступательном движении вверх и вниз.

Основные типы ротационных компрессоров

Винтовой
В ротационных винтовых компрессорах используется два находящихся в зацеплении ротора, которые совместно вращаются и проталкивают воздух вдоль роторов, выполняя его сжатие до требуемого объема. Посмотрите это моделирование ротационного винтового компрессора CompAir серии L, где показаны основные компоненты компрессора в действии.

Спиральный
В ротационных спиральных компрессорах для перекачки и сжатия воздуха используется две переплетающиеся спирали. Часто одна их спиралей неподвижна, в то время как другая вращается, тем самым запирая воздух в полостях и сжимая его.

Лопастной
В ротационных лопастных компрессорах используется ротор со множеством лезвиеобразных лопастей, вставленных в радиально расположенные на роторе пазы. При его вращении центробежное движение приводит к сжатию воздуха.

Основные типы компрессоров возвратно-поступательного действия

Поршневой
В поршневых компрессорах возвратно-поступательного действия, работающих на том же принципе, что и двигатели внутреннего сгорания, используется коленчатый вал с карданным валом и поршнем. Поршень, приводимый в действие коленчатым валом, перемещается внутри цилиндра и подает газы под высоким давлением.

Слева изображен типовой пример, в котором сжатие воздуха осуществляется поэтапно: на первом этапе справа происходит сжатие воздуха до заданного давления, затем этот сжатый воздух поступает на второй этап, изображенный слева, где расположен поршень меньшего диаметра, который продолжает сжимать воздух до еще более высокого давления. Они используются для заправки воздушных баллонов для аквалангистов, противопожарных и спасательных служб, где используется дыхательный воздух.

Что представляет собой сжатый воздух?

Сжатый воздух — это воздух, находящийся под давлением, превышающим атмосферное. Это тот же воздух, которым мы дышим, только принудительно сжатый до меньшего объема и удерживаемый под давлением. Воздух состоит на 78 % из азота, на 20-21 % из кислорода и примерно на 1-2 % из других газов, а также из водяного пара. После сжатия воздух по-прежнему представляет собой ту же смесь газов, однако принудительно помещенную в меньшее пространство, в котором расстояние между молекулами сокращено.

Сжатый воздух, который можно хранить при высоком давлении, является превосходной средой для передачи энергии. Сжатый воздух — это востребованный источник энергии, поскольку он безопаснее и проще в обращении по сравнению с альтернативными вариантами, такими как пар и аккумуляторы. Пар может представлять опасность, поскольку он обладает очень высокой температурой, в то время как аккумуляторные батареи могут разрядиться, что делает применение обоих вариантов нежелательным.

Сжатый воздух безопасен в использовании, прост в хранении и имеет множество разноплановых вариантов применения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *