Перспективы использования альтернативных источников энергии на транспорте
Страница 1
грузовая автомобильная перевозка транспортная логистика
В настоящее время разработаны новые, перспективные технологии, которые во многом решают энергетические, экономические и экологические проблемы общества на современном этапе. Среди них можно выделить такие как: использование в качестве источника энергии водорода, биотоплива, эксплуатация автомобилей, работающих от энергии аккумуляторных батарей, использование гибридного привода в трансмиссии автомобилей.
Наибольшее количество споров возникает вокруг технологии использования водорода в качестве источника энергии в передвижных и стационарных энергетических установках.
Рассмотрим наиболее распространенные конструктивные схемы преобразования энергии водородного топлива.
Существует два принципиально различных типа водородных двигателей.
Топливные элементы – гальванические элементы в которых реакция водорода с кислородом происходит непосредственно с получением электричества.
Достоинства:
- имеют высокий КПД, вследствие получения непосредственно электрической энергии;
- не имеют движущихся частей;
- имеют небольшой коэффициент тепловых потерь.
Однако данная конструктивная схема имеет несколько существенных недостатков:
- низкая удельная мощность;
- высокая цена. Данный недостаток обусловлен применением в гальванических элементах драгоценных металлов таких как платина и палладий.
Ввиду своей высокой стоимости водородные двигатели данной схемы применяются в космических аппаратах, на подводных лодках, а так же на экспериментальных автомобилях, предназначенных для работ по совершенствованию данной технологии. Принимая во внимание постоянно ускоряющийся процесс технического развития, следует рассчитывать на решение проблем технологии топливных элементов в ближайшем будущем.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на водороде – двигатель внутреннего сгорания, оборудованный дополнительными системами для хранения, контроля и подачи водородного топлива. Принципиально он не отличается от аналогичного ДВС, работающего на пропане. Данная конструкционная схема имеет ряд преимуществ:
- невысокие материальные затраты на производство и эксплуатацию системы;
- надёжность;
- наличие опыта в производстве и эксплуатации.
Процесс переоборудования обычного ДВС, работающего на пропане, для работы на водороде не ставит сложных технических задач. Однако данной схеме
присущи все остальные недостатки топливных элементов, главная из которых - он не решает энергетических, экономических и экологических проблем.
Экологические проблемы энергетических установок на водороде
Рассматривая процесс сгорания водорода можно сделать вывод что, одной стороны, при сгорании водорода не выделяются вредные вещества, а лишь водяной пар и тепловая энергия, однако основная проблема повсеместного использования водородного двигателя состоит в том, что добывать водород в природе невозможно – его можно получить в ходе электролиза воды, или переработки природных углеводородов. Т.е. при существующем уровне технологий и ограниченном числе источников энергии данные процессы невозможны без использования нефти, газа, угля или урана. Таким образом, водород является не топливом, а лишь аккумулятором энергии.
Рассматривая все выше перечисленное при расчете КПД водородного двигателя необходимо учитывать КПД всей цепочки:
- производство электроэнергии на электростанции (сжигание ископаемых углеводородов, использование гидроэнергии, атомной энергии);
- передача электроэнергии по существующей сети;
- получение водорода;
