الوقود الأكثر صداقة للبيئة. الخطر البيئي لأنواع مختلفة من الوقود. أفضل وقود للمركبات

يجري متخصصون من دول مختلفة أبحاثًا في مجال استخدام أنواع جديدة من الوقود ومصادر الطاقة في النقل البري. ويرجع ذلك إلى الزيادة الكبيرة في عدد المركبات وزيادة التلوث. بيئةبيئة.

تشمل الأنواع الواعدة والأكثر كفاءة من وقود المحركات الغاز الطبيعي والهيدروجين ومزيج البروبان والبيوتان والميثانول وما إلى ذلك.

وقود السيارات الواعد هو أي مصدر كيميائي للطاقة ، يمكن أن يؤدي استخدامه في محركات السيارات التقليدية أو المطورة ، إلى حد ما ، إلى حل مشكلة الطاقة وتقليل الآثار الضارة على البيئة. بناءً على ذلك ، تمت صياغة خمسة شروط رئيسية لآفاق مصادر الطاقة الجديدة:

توافر موارد طاقة كافية ؛

إمكانية الإنتاج الضخم ؛

التوافق التكنولوجي والطاقة مع محطات توليد الطاقة ؛

المؤشرات السامة والاقتصادية المقبولة لعملية استخدام الطاقة ؛

سلامة وأمن العملية.

هناك عدة تصنيفات مختلفة لوقود السيارات الواعد. يعتبر تصنيف الطاقة ذا أهمية عملية كبيرة ، والذي يعتمد على القيمة الحرارية لوقود الكربون السائل التقليدي.

يحتوي الوقود الهيدروكربوني السائل التقليدي على أعلى كثافة طاقة ، وبالتالي فإن السيارة التي تعمل عليه لها حجم ووزن صغير لخزان الوقود ومعدات الوقود ولا تتطلب نظامًا معقدًا للتزود بالوقود والتخزين. تتمتع الغازات الهيدروكربونية والهيدروجين بكثافة طاقة جماعية أعلى ، ولكن بسبب كثافتها المنخفضة ، فإن لديها مؤشرات طاقة حجمية أسوأ بكثير. لذلك ، لا يمكن استخدام هذه الأنواع من الوقود إلا في حالة مضغوطة أو مسيلة ، مما يؤدي في بعض الحالات إلى تعقيد تصميم السيارة بشكل كبير.

وقود الهيدروجين. آمال كبيرة معلقة على وقود الهيدروجين كوقود للمستقبل. ويرجع ذلك إلى الأداء العالي للطاقة ، وعدم وجود معظم المواد السامة في منتجات الاحتراق وقاعدة موارد غير محدودة تقريبًا. مع الهيدروجين يرتبط التطور الواعد للطاقة.

من حيث كثافة الطاقة الجماعية ، يتجاوز الهيدروجين الوقود الهيدروكربوني بحوالي 3 مرات ؛ الكحوليات - 5-6 مرات. ولكن نظرًا لكثافتها المنخفضة جدًا ، فإن كثافة طاقتها منخفضة. يحتوي الهيدروجين على عدد من الخصائص التي تعقد استخدامه بشكل كبير: فهو يسيل عند 24 كيلو. لديه قدرة انتشار عالية ؛ يجعل مطالب عالية على الاتصال بالمواد المتفجرة. ومع ذلك ، على الرغم من ذلك ، يعمل العلماء في العديد من البلدان على إنشاء مركبات تعمل بوقود الهيدروجين. تنقسم مخططات عديدة لاستخدامه المحتمل في السيارة إلى مجموعتين: الهيدروجين كوقود رئيسي وكإضافات لوقود المحركات الحديث. الصعوبة الرئيسية في استخدام الهيدروجين في حالة تسييل هي درجة حرارته المنخفضة. عادة ، يتم نقل الهيدروجين السائل في خزانات مبردة مزدوجة الجدران ، يتم ملء الفراغ بينهما بالعزل. من أجل التشغيل الآمن للهيدروجين السائل ، فإن الإغلاق الكامل لنظام إمداد الوقود وضمان إطلاق الضغط الزائد ضروريان.

تكنولوجيا الهيدروجين ، طاقة الهيدروجين - يتم الحديث عنها أكثر فأكثر لسبب أن هذا العنصر الكيميائي هو أساس الوقود الوحيد المعروف اليوم الذي لا يشكل أول أكسيد الكربون سيئ السمعة أثناء الاحتراق ، وبالتالي فهو الأقل ضررًا بيئيًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن محمياتها بطبيعتها لا تنضب عمليا. هذا هو السبب وراء المحاولات لسنوات عديدة لاستخدام الهيدروجين في محركات الاحتراق الداخلي. عمل معهد موسكو للسيارات وجامعة بومان موسكو التقنية الحكومية وعدد من المعاهد الأخرى في هذا الاتجاه في الثلاثينيات.

خلال العظيم الحرب الوطنيةتم تطبيق فكرة وقود الهيدروجين عمليا على السيارات في قوات الدفاع الجوي على جبهة لينينغراد.

في سنوات ما بعد الحرب ، استخدم الأكاديمي إي إيه تشوداكوف والبروفيسور آي إل فارشافسكي الهيدروجين لتشغيل محرك أحادي الأسطوانة في مختبر السيارات التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. تعامل الأكاديمي VV Struminsky وباحثون آخرون مع هذه المشكلة. ومع ذلك ، فإن التجارب لم تحصل بعد ذلك على نطاق واسع. أصبحت أكثر صلة واستؤنفت في وقت لاحق. فقط في الولايات المتحدة بحلول عام 1976. أجرت 15 مجموعة تصميم تجريبية بحثًا حول هذا الموضوع ، مما أدى إلى إنشاء 42 نوعًا من محركات "الهيدروجين". بدأ علماء من ألمانيا واليابان عمليات بحث مماثلة.

يفسر هذا الاهتمام الكبير بالهيدروجين كوقود ليس فقط بفوائده البيئية ، ولكن أيضًا من خلال خصائصه الفيزيائية والكيميائية: قيمته الحرارية أعلى بثلاث مرات من قيمة المنتجات البترولية ، وقابلية الاشتعال للخليط مع الهواء لها حدود واسعة ، الهيدروجين لديه سرعة انتشار عالية للهب وطاقة اشتعال منخفضة - 10-12 مرة أقل من البنزين.

في بلدنا ، يتم تنفيذ أعمال مكثفة على استخدام الهيدروجين لمحركات السيارات بنشاط من قبل العديد من مراكز البحث.

تم تطوير طريقة الحصول على هذا العنصر الكيميائي باستخدام ما يسمى بمواد تخزين الطاقة بالتفصيل من قبل معهد مشاكل الهندسة الميكانيكية التابع لأكاديمية العلوم في أوكرانيا ، والذي يجري أيضًا أبحاثًا أساسية حول عمليات احتراق الهيدروجين والهواء. ومخاليط البنزين والهيدروجين والهواء ، يطور مخططات تخطيطية لمحطة لتوليد الطاقة بالسيارات بطرق مختلفة لتخزين الوقود الجديد على متنها.

يحتوي الهيدروجين كوقود للمحرك على بعض الميزات نظرًا لخصائصه. تسمح حدود القابلية للاشتعال بتحكم أفضل في أداء المحرك. نتيجة لذلك ، من الممكن زيادة الكفاءة عند الأحمال الجزئية - وهو الوضع الذي "يعيش" فيه محرك السيارة لفترة طويلة جدًا. القيمة الحرارية لمزيج متجانس من الهيدروجين والهواء أقل من تلك الموجودة في البنزين. لذلك ، فإن قوة المحرك على الهيدروجين ، إلى حد أكبر من استخدام البنزين ، تعتمد على طريقة تكوين الخليط.

أظهرت الدراسات التي أجريت على مقاومة تفجير خلائط البنزين والهيدروجين والهواء والهيدروجين والهواء أن ميلها إلى التفجير يعتمد إلى حد كبير على معامل الهواء الزائد. وفي هذا الصدد ، عند استخدام الهيدروجين كوقود ، تم الكشف عن أنماط أخرى غير البنزين. أظهرت دراسة تشغيل المحركات على خلائط الهيدروجين والهواء والبنزين والهيدروجين والهواء ثباتًا عاليًا لعملية التشغيل. بمقارنة حدود التغيير في توقيت الاشتعال الأمثل عند العمل على الهيدروجين والبنزين ، يمكن ملاحظة أنه في الحالة الأولى يعتمد بشكل كبير على معامل الهواء الزائد. عندما يتم تخصيب الخليط ، يتم تقليل توقيت الإشعال الأكثر ملاءمة بشكل كبير. لذلك ، عند العمل على الهيدروجين ، يحتاج المحرك إلى تعديلات أخرى لهذه المعلمة.

أخيرًا ، أثناء احتراق الهيدروجين ، لا تحتوي غازات العادم على مكونات ضارة مثل ثاني أكسيد الكربون والهيدروكربونات و PbO. يبقى عنصر سام واحد فقط في العادم - NO (ثم بكميات أقل من عند التشغيل على البنزين). عند استخدام الهيدروجين كمادة مضافة ، يتم تقليل محتوى المكونات الضارة بشكل حاد بسبب اكتمال الاحتراق. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل الحاجة إلى استخدام إضافات الرصاص الضارة المضادة للطرق في البنزين.

أظهرت التجارب أن محركات الاحتراق الداخلي يمكن أن تعمل بنجاح على كل من الهيدروجين النقي ومزيجها مع بخار البنزين. من الغريب أنه حتى إضافة 10٪ (من كتلة الوقود المستهلك) من الهيدروجين يمكن أن يكون لها تأثير كبير ، مما يقلل من سمية غازات العادم ويحسن الأداء الاقتصادي. إنه يوسع بشكل كبير حدود القابلية للاشتعال للخليط ، مما يخلق ظروفًا للتحكم الفعال في عملية الاحتراق. من الناحية العملية ، يعني هذا إمكانية التشغيل المستقر على خلائط البنزين والهيدروجين والهواء الخالية من الدهون مع نسبة هواء زائدة كبيرة ، مما يضمن توفيرًا كبيرًا في البنزين. بالنظر إلى حقيقة أن المحرك في الظروف الحضرية يعمل بنسبة تصل إلى 30 ٪ من الوقت في أوضاع الخمول أو التحميل الجزئي ، يمكن للمرء أن يتخيل الفوائد الاقتصادية التي يجلبها استخدام الهيدروجين. ويصاحب تشغيل المحرك بنسب هواء زائدة عالية احتراق شبه كامل للخليط ، وبالتالي لا توجد مكونات سامة في غازات العادم. قام معهد مشاكل الهندسة الميكانيكية التابع لأكاديمية العلوم الأوكرانية بتطوير محطات طاقة للسيارات تعمل بوقود الهيدروجين. بالنسبة لهم ، يتم الحصول على الهيدروجين من الماء (باستخدام المواد المتراكمة للطاقة على أساس أكاسيد المعادن) ، وكذلك من الهيدريدات - وهي مواد قادرة على امتصاص الهيدروجين عند تبريده ، وإفراغه عند تسخينه.

من الضروري ربط الهيدروجين بالهيدروجين من أجل السلامة ، لأنه عندما يتسرب من الأسطوانات ، فإنه يتشكل ، ويمتزج بالهواء ، وهو خليط متفجر شديد الاشتعال (تذكر الحوادث المتكررة للمناطيد ذات الحاويات المملوءة بالهيدروجين). لكن الأهم من ذلك هو حقيقة أن الهيدريدات هي طريقة أكثر عقلانية لتخزين الهيدروجين على متن السيارة من حيث المؤشرات الحجمية.

المخطط العام لمحطة توليد الطاقة بالوقود: يتم توفير وقود الهيدروجين ، الذي يتم الحصول عليه نتيجة تفاعل مواد تخزين الطاقة مع الماء ، بواسطة نظام الطاقة إلى المحرك. يتم التحكم في قدرة المحرك عن طريق المكونات التي يتم تغذيتها في المفاعل لتحرير الهيدروجين المرتبط.

يمكن تصنيع محطة الطاقة في دورات مفتوحة ومغلقة. في الحالة الأولى ، يتم وضع حاويات فقط لمواد تخزين الطاقة والمياه على متن المركبة ، ويتم انبعاث نواتج الاحتراق في الغلاف الجوي. في دورة مغلقة ، يتم إضافة مبادل حراري ومكثف ، مما يسمح باستخدام بخار الماء من غازات العادم. يعمل الماء الذي يدخل المفاعل مع مواد تخزين الطاقة مرة أخرى كمصدر لإنتاج الهيدروجين. وهكذا ، في دورة مغلقة ، يعمل الماء كـ "ناقل" للوقود ، وتعمل المواد المتراكمة للطاقة كطاقة. يمكن استخدام وقود الهيدروجين في كلتا الدورتين بشكل نقي أو كمضافات (5-10٪ من الوزن). في الحالة الأخيرة ، يظل نظام إمداد البنزين على الماكينة. يتم "استخلاص" الهيدروجين من الماء في مفاعل يحتوي على مواد لتخزين الطاقة. أبسطها هو مفاعل دائم ، حيث يتم الحفاظ على الضغط عن طريق تعديل إمداد المكونات إلى منطقة التفاعل.

عملية الحصول على الوقود فيها لا تحدث على الفور ، أي أنها تعاني من بعض القصور الذاتي. لذلك يجب توفير الهيدروجين المحرّر في المفاعل للمحرك من خلال منظم يحافظ على الضغط الأمثل أمام فوهات الإمداد.

وفقًا للطرق المطورة للاختبار باستخدام المواد المتراكمة للطاقة على أساس أكاسيد المعادن ، وكذلك استخدام الهيدريد ، تم اختبار سيارات الركاب ذات الإنتاج الضخم "Moskvich" و "VAZ".

التجربة الأولى (استخدام المواد المتراكمة للطاقة - سيارة Moskvich) - ترك نظام الإمداد بالبنزين دون تغيير. تم تركيب مفاعلين 1 على الماكينة ، مما يوفر إنتاج الهيدروجين من الماء ، ومخفض 5 ، مصمم لجرعة إمداد الوقود في أوضاع تشغيل مختلفة للمحرك.

تحتوي المفاعلات الدفعية على حمولة ثابتة من مواد تخزين الطاقة القائمة على السيليكون أو الألومنيوم مع التحكم في إمدادات المياه. مضخات الضغط العالي 4 ، التي يتم تشغيلها بواسطة محرك كهربائي ، تزود المياه من الخزان من خلال سخان وفلتر إلى المفاعل ، حيث يتم رشها بواسطة الفوهات. مثبتة في نظام المياه فحص الصماماتمنع تغلغل الهيدروجين هناك عند انقطاع إمدادات المياه. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي على صنبور 3 ، والذي يحول إمدادات المياه من مفاعل إلى آخر. يتم تثبيت جميع وحدات هذا الإعداد التجريبي على إطار مشترك ويتم وضعها في صندوق السيارة.

التركيب باستخدام المواد المتراكمة للطاقة لتزويد المحرك بالهيدروجين: 1 - المفاعلات الدفعية ؛ 2 - خزان المياه 3 - صمام لتزويد المفاعل بالماء ؛ 4 - كتلة مضخات بمحرك كهربائي ؛ 5- مخفض في نظام إمداد الهيدروجين

يتم توفير الهيدروجين من المفاعلات إلى صمام مثبت على لوحة القيادة ، والذي يربط به السائق مفاعل التشغيل 1 بنظام إمداد الهيدروجين. ويتكون الأخير من ترس تخفيض ، وفاصل رطوبة ، ومقياس غاز ، وجهاز تخفيض لتنظيم إمداد الهيدروجين (يتم التحكم فيه بواسطة دواسة خاصة). يتم إدخال الوقود في مشعب السحب ، قبل صمام السحب مباشرة.

للتشغيل على الهيدروجين الذي تم الحصول عليه من الهيدريدات ، تم أيضًا الاحتفاظ بنظام إمداد البنزين وتم تركيب نظام تخزين وإمداد هيدروجين إضافي (سيارة VAZ). يتكون من خزان هيدريد 1 يتم تسخينه بواسطة غازات العادم ، وعلبة تروس مع منظم تفريغ متعدد الأوضاع 9 لتدفق الهيدروجين وخلاط 8 مصنوع على أساس مكربن ​​تسلسلي. ينظم النظام تلقائيًا معدل تطور الهيدروجين بواسطة الهيدريد (وحدة التحكم 10 ، مفتاح الضغط 2 ، المثبط مع محرك كهرومغناطيسي 7 على أنبوب العادم) ، يحافظ على ضغط الهيدروجين في النظام ثابتًا ، بغض النظر عن وضع المحرك. يتم تبريد خزان الهيدريد بالماء عند الشحن.

التركيب باستخدام الهيدريدات: 1 - خزان الهيدريد ؛ 2 - مفتاح الضغط 3 - صمام التعبئة 4 - أنبوب العادم لخزان الهيدريد ؛ 5 - كاتم الصوت. 6 - خزان البنزين. 7 - محرك المثبط الكهرومغناطيسي ؛ 8 - خلاط 9 - منظم ضغط وتدفق الهيدروجين ؛ 10- وحدة تحكم الكترونية

إن استخدام الهيدروجين كوقود إضافي لمحركات المكربن ​​يفتح إمكانية اتباع نهج جديد بشكل أساسي لتنظيم عملية العمل. مع الحد الأدنى من تعديل المحرك ، المرتبط بشكل أساسي بنظام إمداد الطاقة ، من الممكن تحقيق زيادة كبيرة في كفاءة الوقود (يتم تقليل استهلاك البنزين بنسبة 35-40 ٪) وتقليل سمية غازات العادم.

الجدول 13 سمية غازات العادم ،

مستحلبات الماء والوقود. لم يكن استخدام الماء في عملية تشغيل محرك الاحتراق الداخلي أمرًا جديدًا في السنوات الأخيرة. تم استخدام حقن الماء لتشغيل محركات الاحتراق الداخلي على وقود منخفض الأوكتان في وقت مبكر من الثلاثينيات.

الآن يتم إعطاء الاهتمام الرئيسي في استخدام الماء كمادة مضافة للوقود لإمكانية تحسين الكفاءة وتقليل سمية غازات عادم المركبات.

مستحلبات وقود الماء هي وقود سائل مع قطرات صغيرة من الماء موزعة بالتساوي على حجم الوقود. يتم تحضير المستحلب مباشرة على السيارة. لمنع فصل المستحلب ، يضاف مستحلب إلى الوقود بمقدار 0.2-0.5٪. يمكن أن يصل محتوى الماء في مستحلب الماء والوقود إلى 30-40٪.

يمكن استخدام مستحلبات الوقود والماء في كل من محركات المكربن ​​والديزل. لكن في محرك المكربن ​​\ u200b \ u200b ، يؤدي استخدام مستحلبات وقود الماء في بعض الحالات إلى تدهور في بعض المؤشرات (على وجه الخصوص ، كفاءة الوقود) ، والفشل عند فتح الخانق بالكامل ، والانقطاعات عند القيادة بسرعة منخفضة. يتم الحصول على أفضل النتائج باستخدام مستحلبات وقود الماء في محركات الديزل. يوفر إمداد غرفة الاحتراق بالمياه ترذيذًا إضافيًا للوقود بسبب التكسير بواسطة بخار الماء شديد السخونة. يتم تقليل استهلاك الوقود المحدد بنسبة 4-10٪.

تتيح إضافة الماء إلى الوقود تقليل محتوى بعض المواد السامة في غازات العادم من خلال تقليل درجات الحرارة القصوى في غرفة الاحتراق ، والتي تحدد قيمتها كمية أكاسيد النيتروجين. عند استخدام مستحلبات وقود الماء ، يمكن تقليل كمية أكاسيد النيتروجين بنسبة 40-50٪. ينخفض ​​عتامة غازات العادم أيضًا ، حيث يتفاعل السخام في وجود بخار الماء معها لتكوين ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين. يبقى انبعاث ثاني أكسيد الكربون دون تغيير عمليًا مقارنة بتشغيل محرك الاحتراق الداخلي على الوقود دون إضافة الماء ، ويزيد انبعاث SpNsh بشكل طفيف. هذا النوع من الوقود لم يجد بعد تطبيقًا واسعًا في النقل البري ، حيث أن تصميم السيارة أصبح أكثر تعقيدًا ، وينشأ عدد من المشاكل أثناء التشغيل في الشتاء ، وتأثير الماء على ظروف التشغيل والمتانة الداخلية لم يتم دراسة محرك الاحتراق بشكل كافٍ.

كحول اصطناعي. كوقود لمحرك الاحتراق الداخلي للسيارات ، تم استخدام الميثانول والإيثانول في شكل نقي وكجزء من مخاليط متعددة المكونات.

أكثر السيارات انتشارًا التي تعمل بالوقود الكحولي موجودة في البرازيل ، التي تستورد 80-85٪ من المنتجات البترولية ، وتدفع ثمنها بالعملة الأجنبية. تتزايد تكاليف الوقود من سنة إلى أخرى وتصل إلى مليارات الدولارات. لذلك أعلنت الدولة بحماس أعلنها رئيس الجمهورية عام 1975. مشروع نقل الكحول. تمتلئ خزانات وقود السيارات البرازيلية بمزيج من الكحول والبنزين بنسبة 1: 4.

بمرور الوقت ، من المخطط نقل الأسطول بأكمله لاستخدام الكحول الإيثيلي بدلاً من البنزين. يتم الحصول على الكحول من قصب السكر (البرازيل هي أكبر منتج لهذا المحصول في العالم). من الممكن الحصول على ما يصل إلى 80 طنًا من الكتلة الحيوية من هكتار واحد سنويًا. المزارع ، التي تحتل 2٪ من أراضي البلاد ، ستكون كافية لتلبية الحاجة إلى وقود جديد.

وفقًا للخبراء ، فإن تكلفة 1 لتر من الكحول أرخص بنسبة 30-35 ٪ من البنزين.

المكسيك ، ثاني أكبر دولة من حيث عدد السكان في أمريكا اللاتينية ، تستعد لأن تحذو حذو البرازيل. في الولايات المتحدة ، هناك أيضًا اهتمام بإنتاج كحول الوقود من الأخشاب والنفايات الزراعية وغيرها.

من وجهة نظر الطاقة ، تكمن ميزة الوقود الكحولي في الكفاءة العالية لعملية التشغيل والمقاومة العالية للوقود المضاد للوقود ، لكن القيمة الحرارية للكحول تبلغ حوالي نصف قيمة البنزين. يؤدي محتوى الطاقة المنخفض للكحول إلى زيادة استهلاك الوقود المحدد.

يتطلب استخدام الكحول تغييرًا بسيطًا نسبيًا في تصميم السيارة. تتمثل الإجراءات الرئيسية في زيادة حجم خزانات الوقود وتركيب الأجهزة التي تضمن بداية مستقرة للمحرك في أي طقس. كما يتطلب أيضًا استبدال بعض المعادن ومواد الحشية ، ولا سيما البطانة البلاستيكية لخزان الميثانول. ويرجع ذلك إلى التآكل العالي للكحوليات والحاجة إلى إحكام أكثر شمولاً لنظام إمداد الوقود ، لأن الميثانول هو سم عصبي وعائي. يطرح استخدام خليط البنزوميثانول عددًا من المتطلبات المحددة الأخرى. على وجه الخصوص ، يتم تشديد متطلبات ضغط البخار المشبع للبنزين ، لأنه حتى مع إضافة 5 ٪ من الميثانول ، فإنه يزداد بشكل كبير. لتجنب فصل الخليط ، أثناء تخزينه ونقله واستخدامه ، من الضروري مراعاة درجة حرارة معينة ومنع الماء من دخوله. أثبتت بعض المواد الاصطناعية المستخدمة في أنظمة الوقود وأنظمة طاقة السيارات أنها غير مستقرة لخلائط البنزو ميثانول. عند نقل سيارة من البنزين إلى خليط بنزو ميثانول ، كان من الضروري تغيير إنتاجية الطائرات ، بينما زاد استهلاك الوقود الإجمالي بشكل طفيف. في الوقت نفسه ، وجد أن الخليط الذي يحتوي على نسبة تصل إلى 15٪ من الميثانول لا يؤدي إلى تفاقم المؤشرات الفنية والتشغيلية الرئيسية للشاحنات. يتيح الأداء العالي للكحوليات في مقاومة الضربات زيادة نسبة الضغط لمحرك الاحتراق الداخلي حتى 14-15 وحدة.

يقلل استخدام الوقود الكحولي من محتوى المواد السامة في غازات العادم ، وهو ما يفسره انخفاض درجة حرارة الاحتراق لوقود الكحول.

منذ بداية السبعينيات ، عندما ساءت حالة الطاقة والبيئة بشكل حاد ، أطلقت جميع البلدان الصناعية تقريبًا بحثًا واسعًا عن مصادر طاقة بديلة يمكن أن تحل محل البنزين ووقود الديزل. من بين أنواع الوقود البديلة ، يتم إيلاء اهتمام خاص للهيدروجين: يتيح استخدامه لمحركات الاحتراق الداخلي حل كل من المواد الخام والمشاكل البيئية ، والقيام بذلك دون إعادة هيكلة جذرية للقاعدة التقنية لبناء المحرك الحديث. على وجه الخصوص ، أظهرت الدراسات أن استخدام الهيدروجين كوقود رئيسي أو إضافي للمحركات ذات الاشتعال القسري لشحنة ما يزيد من كفاءتها في استهلاك الوقود بنسبة 30-40 ٪ ويقلل بشكل حاد من سمية غازات العادم ، لأن خصائص المحرك تسمح للمحركات تعمل على خلائط قليلة الدهن مع تنظيم طاقة عالي الجودة. في الخارج ، تم تنفيذ العمل على إنشاء محركات احتراق داخلي للسيارات "الهيدروجين" من قبل البلدان المتقدمة المتقدمة لفترة طويلة وبنجاح كبير. على وجه الخصوص ، قامت شركة السيارات "دايملر بنز" (ألمانيا) بتصنيع السيارات والحافلات الصغيرة على أساس النماذج التسلسلية ، والتي تعمل محركاتها بالبنزين مع إضافة الهيدروجين والهيدروجين "النقي". من بين الطرق الثلاث لتخزين الهيدروجين المقبولة للسيارات - ضغطها إلى 20 ميجا باسكال ، أو تسييلها عند درجة حرارة 20 كلفن ، أو ملزمة كيميائياً في هيدرات معدنية - تم استخدام الطريقة الأخيرة في السيارات التجريبية التابعة لشركة دايملر بنز.

هدف: تشكيل مفهوم الخصائص البيئية للوقود.

مهام: تعليمي - لتشكيل مفاهيم حول أنواع الوقود ،تهيئة الظروف لتحليل مزايا وعيوب أنواع بديلة مختلفة من وقود السيارات;

النامية-تطوير القدرة على حل المهام بشكل مستقل والاهتمام المعرفي والقدرة على التعميم والتحليل والمقارنة وتشكيل الكفاءات الرئيسية;

التعليمية-تكوين دوافع واحتياجات وعادات السلوك والأنشطة السليمة بيئياً ؛ تعليم النشاط ، الحماس ، العزيمة ، المثابرة ، الملاحظة ، الصفات القوية الإرادة ، الحدس ، الذكاء ، الاستقلال.

المعدات والمساعدات البصرية: عرض تقديمي

نوع الدرس: درس تعلم مواد جديدة

طرق الدرس: اللفظي ، البصري ، العملي.

نتيجة متوقعة: معرفة الخصائص البيئية للوقود.

تقدم الدرس:

1. الموقف التنظيمي والنفسي

2- تحديث المعارف والمهارات:

تسخين:

التعايش متبادل المنفعة للكائنات الحيةتكافل .

العلم الذي يدرس علاقة الكائنات الحية ببعضها البعض وبالبيئةعلم البيئة.

كائن حي غالبًا ما يكون الحلقة الأولى في السلسلة الغذائيةنبات.

القذيفة الجوية للأرضأَجواء.

مجموعة من الأفراد من نفس النوع تعيش في منطقة معينة لفترة طويلة ، بعيدًا نسبيًا عن ممثلي نفس النوعسكان.

مجتمع الكائنات الحيةالتكاثر الحيوي.

كائن يهاجم ويقتل ويأكل فريستهالمفترس.

أوراق الصنوبر.الإبر

زراعة اصطناعية على طول الطرق.حزام الغابة

غابة الصنوبر.(بور)

فاكهة البلوط.(بلوط)

"تبكي" البتولا في الربيع. (سابفلو)

الدرع الواقي للأرض.(طبقة الأوزون)

ضباب سام.(الضباب الدخاني)

مجموعة الظروف التي يعيش فيها الكائن الحي.(الموئل)

غابة البلوط.(خشب البلوط)

معدن سام موجود في أبخرة عوادم السيارات.(يقود)

اسئلة اضافية:

الفرق بين التكاثر الحيوي والتكاثر الحيوي

ما هو النظام البيئي؟

ماذا يدرس علم النفس الذاتي؟

هل الجو قادر على تنقية الذات؟ كيف؟

الإطار التشريعي لحماية البيئة في جمهورية كازاخستان

اصنع سلاسل غذائية:

مالك الحزين ، الضفدع ، البعوض(البعوض - الضفدع - مالك الحزين)

الأسماك والأعشاب البحرية والدب(طحالب - سمك - دب)

قمح - فأر فرس - بومة(قمح - فأر - بومة)

هير-عشب-فوكس (العشب - الأرنب - الثعلب) شريحة 1

7-التوزيع: بومة ،خز, ضفدع ، عنكبوت ، رشيقسحلية، ضفدع ، فراشة ، فواكه خضراء ، مزهرة ، لحاء ، بكتيريا ، أوراق وبذور ، فطر.الشريحة 2

المنتجون-

المستهلكون-

مخفضات-

3. تكوين معارف ومهارات جديدة:

أسئلة:

ما المكونات الموجودة في غازات عوادم السيارات؟

(خليط من حوالي 200 مادة. تحتوي على هيدروكربونات - مكونات غير محترقة أو محترقة بشكل غير كامل وقود)

ما نوع الوقود الذي تعمل عليه الغالبية العظمى من السيارات الحديثة؟ ( المركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين أو وقود الديزل المشتق من البترول) .

3. ما سبب البحث عن استبدال أنواع الوقود التقليدية بأخرى بديلة؟ ( أدى الارتفاع الحاد الأخير في أسعار النفط ، إلى جانب القلق من زيادة الانبعاثات الضارة التي تنتجها السيارات ، وتلوث الغلاف الجوي ، بالعديد من الحكومات وشركات السيارات إلى البحث عن بديل للوقود التقليدي)

4. ما هو عدد السيتان من الديزل؟

رقم سيتانا - خاصية القابلية للاشتعال لوقود الديزل ، والتي تحدد فترة تأخير الاشتعال للخليط (الفاصل الزمني من حقن الوقود في الأسطوانة إلى بداية احتراقه).

5. من أقل محتوى الهيدروكربونات العطرية "الضارة" في الوقود ، سيكون رقم السيتان أكثر أو أقل ( أكثر / أعلى ).

(الهدف ، الموضوع)

تمكن الإنسان في وقت قصير من جعل ظروف الحياة على الأرض لا تطاق. ويعتمد عليه فقط ما إذا كانت الأرض ستصبح أفضل أم أسوأ. هناك مشكلة خطيرة تتمثل في إطلاق الملوثات في الهواء بواسطة السيارات.

في السنوات الأخيرة ، بسبب زيادة كثافة حركة المرور في المدن ، زاد تلوث الهواء الناتج عن احتراق المحركات بشكل حاد. أثناء احتراق الوقود الهيدروكربوني ، يحدث تكوين مواد سامة مرتبطة بظروف الاحتراق وتكوين الخليط وحالته.

لا تزال الغالبية العظمى من السيارات عبارة عن سيارات ذات محركات احتراق داخلي تعمل بالبنزين أو وقود الديزل المشتق من الزيت.

الآن ، في يوم واحد ، يتم حرق النفط بقدر ما تستطيع الطبيعة إنتاجه بمساعدة الطاقة الشمسية خلال ألف عام. وفقًا لتوقعات العلماء ، هناك القليل من احتياطيات النفط في العالم. الوضع الحالي ليس سرا. تبحث المنظمات البحثية في العديد من دول العالم عن بديل مناسب للوقود الذي يتم الحصول عليه من تكرير النفط. المهمة معقدة للغاية ، ولا يوجد حتى الآن حل واحد ، على الرغم من أن السيارات التي تعمل بالوقود البديل تم إنتاجها وتشغيلها بنجاح ليس فقط في القرن الحالي ، ولكن أيضًا في القرن العشرين وحتى القرن التاسع عشر. ومع ذلك ، فإن الارتفاع الحاد الأخير في أسعار النفط ، إلى جانب القلق بشأن زيادة الانبعاثات الضارة التي تنتجها السيارات ، يلوث الغلاف الجوي (هذه المشكلة حادة بشكل خاص في مدن أساسيه) دفعت العديد من الحكومات وشركات السيارات إلى البحث عن بدائل للوقود التقليدي

يمارس: فك أ -95.

المهمة معقدة للغاية ، ولا يوجد حتى الآن حل واحد ، على الرغم من أن السيارات التي تعمل بالوقود البديل تم إنتاجها وتشغيلها بنجاح ليس فقط في القرن الحالي ، ولكن أيضًا في القرن العشرين وحتى القرن التاسع عشر. تم إنشاء أول عربة تعمل بالغاز في العالم "Hippomobile" بواسطة Jean-Etienne Lenoir مرة أخرى في عام 1862. في بلدنا في الثلاثينيات من القرن الماضي ، تم إنتاج سيارات تعمل بالغاز "غارقة" ... مع قطع خشب البتولا أو الجفت أو الفحم . يتحلل الحطب حراريًا عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا ، ويتحول إلى غاز يحترق في أسطوانات المحرك. تعمل شركة الطيران الألمانية المعروفة دويتشه إيرباص على تطوير أول طائرة إيرباص في العالم تعمل بالهيدروجين السائل.

يمارس: املأ الجدول « مؤشرات مقارنة لأنواع مختلفة من الوقود »

منظر

مزايا

عيوب

الغازي

احتراق أكثر اكتمالا بفضل المزيد تعليم ذو جودةمخاليط في اسطوانات ،

سمية منخفضة لمنتجات الاحتراق ،

تكلفة منخفضة ونقل الغاز

انخفاض مستوى التلوث الضوضائي للغلاف الجوي ،

استحالة سرقة الوقود من قبل موظفي الخدمة ،

انخفاض تكلفة تحويل السيارة.

سمية عالية للوقود نفسه

انفجار شديد لأسطوانات الغاز في حالة وقوع حادث ،

كهرباء

السلامة البيئية (نقص غازات العادم)

بساطة التصميم

– تكلفة منخفضة للتزود بالوقود

– تلوث ضوضاء منخفض

– سهولة الاستخدام والموثوقية

– السيارات الكهربائية أرخص في التشغيل من المركبات التقليدية

– احتياطي طاقة صغير

– وقت الشحن الطويل

– مشكلة إعادة تدوير البطارية

– قلة محطات الشحن

– معظم محطات الطاقة هي وقود حراري يحترق لتوليد الكهرباء ومكونات ضارة.

وقود حيوي

– لديه إمداد غير محدود من المواد الخام (تجديد المورد)

– مواد أقل ضررا في غازات العادم

– خصائص تشحيم عالية ، مما يطيل من عمر المحرك

– ارتفاع عدد السيتان

نقطة وميض عالية

تكلفة منخفضة

– اللزوجة العالية للديزل الحيوي ، مما يجعل من الضروري تسخين الوقود عند درجات حرارة منخفضة لضمان سيولة مقبولة ،

فترة صلاحية قصيرة - حوالي 3 أشهر.

كحول

– محايد كمصدر لغازات الدفيئة

– تكلفة منخفضة

– يزيد من خطر زيادة انبعاث المواد العضوية المتطايرة ، مما يؤدي إلى انخفاض تركيز الأوزون وزيادة الإشعاع الشمسي ،

– طاقة منخفضة مقارنة بالموديلات الأساسية

هيدروجين

– حروق أكمل

– حرارة عالية من الاحتراق ،

– لا انبعاثات سامة

– يمكن الحصول عليها من كل شيء حرفيًا: من الغاز الطبيعي ومياه المحيطات والكتلة الحيوية والهواء

– لديه نطاق أوسع بكثير ، مقارنة بالبنزين ، من نسب خلطه بالهواء ، حيث لا يزال من الممكن إشعال الخليط

– تقنيات تخزين الهيدروجين غير الكاملة

– ارتفاع تكلفة الهيدروجين ،

– عملية معقدة لإنتاج الهيدروجين على نطاق صناعي ، يتم خلالها إطلاق نفس ثاني أكسيد الكربون ،

– التكلفة العالية لمحطة توليد الطاقة الهيدروجينية وتعقيد صيانتها ،

– انفجار خليط الهيدروجين والهواء - عدم وجود هيكل متطور لمحطات تعبئة الهيدروجين.

مشاهدة الفيديو

السبب الرئيسي لتلوث الهواء هو الاحتراق غير الكامل وغير المتكافئ للوقود. 15٪ فقط منه ينفق على حركة السيارة و 85٪ "يطير في مهب الريح". بالإضافة إلى ذلك ، فإن غرفة الاحتراق لمحرك السيارة هي نوع من المفاعلات الكيميائية التي تصنع المواد السامة وتطلقها في الغلاف الجوي. حتى النيتروجين غير النبيذ من الغلاف الجوي ، الذي يدخل غرفة الاحتراق ، يتحول إلى أكاسيد النيتروجين السامة.
الملوثات السامة الرئيسية في غازات العادم لمحركات الاشتعال بالشرارة هي: أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات. تحتل المواد المسرطنة مكانًا خاصًا ، والممثل الرئيسي لها في غازات العادم هو benzo (a) pyrene.

نظرًا للتلوث البيئي العالمي بالرصاص ، فقد أصبح مكونًا في كل مكان في أي طعام وأعلاف نباتية وحيوانية. تحتوي الأطعمة النباتية عمومًا على رصاص أكثر من المنتجات الحيوانية.

سبب سقوط أوراق الصيف هو ارتفاع نسبة الرصاص في الهواء. ولكن من خلال تركيز الرصاص ، تعمل الأشجار على تنقية الهواء. خلال الفترة الخضرية ، تعمل شجرة واحدة على تحييد مركبات الرصاص الموجودة في 130 لترًا من البنزين. القيقب هو الأقل عرضة للرصاص ، بينما البندق والتنوب هما الأكثر عرضة.

جانب الأشجار المواجه للطرق السريعة هو 30-60٪ "معدن". تتمتع إبر التنوب والصنوبر بخصائص المرشح الجيد فيما يتعلق بالرصاص. إنها تجمعها ولا تستبدلها بالبيئة. تشتمل النباتات الأرضية على 70-80 ألف طن من الرصاص في الدورة البيولوجية يوميًا

لكي تكون السيارة صديقة للبيئة حقًا ، يجب أن يكون الوقود صديقًا للبيئة. ويلبي الغاز هذا المطلب. يقلل استخدام الغاز بشكل كبير من السمية الكلية لغازات العادم مقارنة بالبنزين. تتناقص كمية أول أكسيد الكربون السام (أول أكسيد الكربون) أكثر من ثلاث مرات ، ويتناقص محتوى الهيدروكربونات المسببة للسرطان CH ، المكونة من جزيئات الوقود غير المحترق ، بمقدار 1.6 مرة. يتشكل تركيز أكسيد النيتريك NO وثاني أكسيد NO2 أثناء احتراق خليط من الأكسجين والنيتروجين (النيتروجين غير الضار ، الذي يدخل غرفة الاحتراق من الغلاف الجوي ، ويتحول إلى مركب سام - أكاسيد النيتروجين) ، عندما يعمل المحرك بالغاز ، ينخفض ​​بمقدار 1.2 مرة. مركبات الرصاص والبوليمرات العطرية المختلفة الموجودة في البنزين وهي أيضًا مواد مسرطنة خطيرة غائبة تمامًا في وقود الغاز.دخان العادم عند العمل على وقود الغاز أقل بثلاث مرات مما هو عليه عند العمل على البنزين.

دحضت الدراسات الرأي السائد بأن استخدام الغاز بدلاً من البنزين إجراء ضروري. يحترق وقود الغاز بشكل كامل ، لذا فإن تركيز أول أكسيد الكربون في عادم محرك الغاز يكون عدة مرات أقل. السيارة التي تعمل بالبنزين تنبعث منها ثاني أكسيد الكبريت ، والذي يتكون من احتراق الوقود المكون من الكبريت ، ورباعي إيثيل الرصاص في الغلاف الجوي. كقاعدة عامة ، لا يوجد كبريت في الغاز الطبيعي ، وبالتالي لا يوجد ثاني أكسيد الكبريت أو مركبات الرصاص في عادم محرك الغاز. بسبب الاحتراق غير الكامل للوقود ، تحتوي غازات عادم محرك البنزين أيضًا على أول أكسيد الكربون (CO) ، وهي مادة سامة للإنسان. تطلق كل من مركبات الغاز والبنزين نفس الكمية من الهيدروكربونات في الغلاف الجوي ، وليست الهيدروكربونات نفسها تشكل خطراً على صحة الإنسان ، ولكن منتجات الأكسدة.
المحرك الذي يعمل بالبنزين ينبعث منه مواد تتأكسد بسهولة نسبيًا - الإيثيل والإيثيلين ، ومحرك الغاز - الميثان ، وهو الأكثر مقاومة لأكسدة جميع الهيدروكربونات المشبعة. لذلك ، فإن الانبعاث الهيدروكربوني لسيارة تعمل بالغاز أقل خطورة. لا يعتبر الغاز كوقود للمحرك أدنى من البنزين فحسب ، بل يتفوق عليه أيضًا في خصائصه ، والتي على المستوى الكيميائي تدمر تفاصيل غرفة الاحتراق والمحول الحفاز ومسبار لامدا.

سؤال: ما هي الخصائص التي يجب أن يمتلكها الوقود المثالي؟

4. توحيد المواد المدروسة

أسئلة

نوع الوقود المستخدم في السيارات.رخيص ، صديق للبيئة ، متفوق على البنزين في العديد من الخصائص ، استخدامه لا يتطلب تغييرات في تصميم السيارة.

مادة يمكن من خلالها الحصول على الطاقة الحرارية عن طريق تفاعل معين.

عالم فيزيائي وكيميائي وعالم فيزيولوجي إيطالي ؛ اكتشف غاز الميثان أثناء دراسة غاز المستنقعات. سميت وحدة قياس الجهد الكهربائي باسمه.

الغاز الطبيعي المضغوط (عديم اللون والرائحة) هو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي. المتفجرات ، وغالبًا ما تسمى "المستنقع". تتميز بمقاومة عالية للانفجار - يزيد رقم الأوكتان الخاص بها عن 100 وحدة. عندما تحترق ، فإنها عمليا لا تترك منتجات ضارة.

سائل زيتي طبيعي قابل للاشتعال ، يتكون من خليط معقد من الهيدروكربونات وبعض المركبات العضوية الأخرى. يتم استخدامه للحصول على منتجات ذات قيمة تقنية منه ، وخاصة وقود المحركات والمذيبات والمواد الخام للصناعات الكيماوية ، وهو يخضع للمعالجة.

وقود صديق للبيئة ، ناتج احتراقه هو الماء. يولد حرارة أكثر من أي وقود أحفوري تقليدي.

يمكن الحصول على الكحول عن طريق تخمير الكتلة الحيوية التي تحتوي على النشا أو السكر أو السليلوز. يتم استخدامه كوقود ، ICE في شكله النقي ، كمذيب وكمادة مالئة في موازين الحرارة الكحولية.

تستخدم البذور الزيتية كعلف للماشية ، وروث أخضر جيد ، ونبات عسل ممتاز ؛ يستخدم زيت هذا المحصول في الطهي ، وفي علم المعادن لتصلب الفولاذ ، كمادة خام لإنتاج المواد المرنة وفي إنتاج الوقود الحيوي.

مصدر طاقة بديل للسيارات. ظهرت السيارات التي تعمل بهذا المصدر في وقت أبكر بكثير من تلك التي تعمل بالبنزين وانتشرت في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. فهي ليست صاخبة ولا تدخن ، على عكس محركات البنزين أو البخار ، كانت شائعة لدى الطبقة الأرستقراطية.

مركب عضوي مشتق من الهيدروكربونات ويحتوي على مجموعة أو أكثر من مجموعات OH (هيدروكسيل) في الجزيء. يتشكل أثناء تخمير المواد السكرية ، أثناء أكسدة الهيدروكربونات المشبعة. في الآونة الأخيرة ، ينمو دورها كوقود في محركات الاحتراق الداخلي.

نوع الوقود يناسب معيار التوافر والسمية المنخفضة. لا يتم استخدامه حاليًا على المركبات.

يتم تقدير أهم خصائص وقود الديزل برقم السيتان. وفقًا لمؤشرها ، يمكن للمرء أن يحكم على التركيب الكمي للمكونات الضارة CO و CH في غازات العادم لمحرك الديزل.

وقود كامل الجودة وعالي الجودة لمحركات السيارات. تبريده إلى -160 درجة مئويةغاز طبيعي. مكوناته الرئيسية هي البروبان والبيوتان.

خليط قابل للاشتعال من الهيدروكربونات الخفيفة ، مخصص للاستخدام كوقود للمكربن ​​ومحركات الحقن ، وكذلك في إنتاج البارافين وتنظيف الأقمشة. تم الحصول عليها عن طريق التقطير واختيار أجزاء الزيت.

الإجابات

1

أ

2

ل

3

ب

4

تي

5

ه

6

ص

7

ن

8

أ

9

تي

10

و

11

الخامس

12

ن

13

س

14

ه

5. الواجب المنزلي مواد إضافية ، أعط أمثلة على مركبات مختلفة تعمل بالوقود البيئي.

6- ملخص الدرس (انعكاس ، تصنيف)

قررت حكومة موسكو تكليف شركات سيارات معينة بتوزيع الوقود البيئي ومصادر الطاقة في النقل بالسيارات في المدينة. ، الذي لا يختلف كثيرًا عن البنزين ، فهو أقل عملية من الوقود البديل.

نفذت الشركات العمل على نماذج تجريبية بالفعل للسيارات التي تم تكييفها مع استخدام الغاز الطبيعي المضغوط ، أي الميثان.

يعمل نصف المركبات في أسطول الشركة بالوقود البديل.

حتى الآن ، لم يتم استخدام هذه المعدات مطلقًا في المدن الروسية ، والخبرة التي يتم اكتسابها بشكل نشط الآن تسمح للشخص بالحصول على المعرفة اللازمة التي ستخلق الظروف للتوسع وتنفيذ الابتكارات في جميع مناطق البلاد.

في الستينيات تقريبًا ، كان لدى جميع البلدان المتقدمة تقريبًا قطاع طاقة يعتمد على النفط. وفازت الدول الغربية على مجموعة من صادرات النفط الرخيصة التي كلفها البرميل نحو خمسة دولارات. مما أدى إلى ارتفاع كبير. بعد 13 عامًا ، فرضت منظمة الدول العربية المصدرة للنفط حظرًا على استيراد النفط إلى الولايات المتحدة الأمريكية ، ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في الحرب بين إسرائيل وسوريا ومصر ، دعمت أمريكا الشمالية إسرائيل. بعد هذا الحادث ، توصلت تلك الدول التي أطلقت على نفسها اسم عالي التطور إلى استنتاج مفاده أن الخطط الاقتصادية الحالية لم تعد فعالة ، ومن الضروري تطوير خطط جديدة ، مع مراعاة أنواع الوقود المختلفة تمامًا. كانت أضعف نقطة هي صناعة النقل ، التي تستخدم الوقود الهيدروكربوني.

سبب آخر للبحث عن بديل للنفط هو أن إنتاجه أصبح أكثر تكلفة كل عام ، واستهلكت احتياطياته في أحشاء الأرض بمعدل مرتفع جدًا ، ويمكن أن تختفي تمامًا في حوالي 50 عامًا.

الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن محرك الغاز ليس حديثًا على الإطلاق في عصرنا ، حيث تم اختراعه في القرن التاسع عشر البعيد جدًا بواسطة مهندس من فرنسا ، لينوار ، كان يعمل بالطبع على الغاز. في الوقت الحاضر ، باستخدام الوقود البديل في السيارات ، يتم استخدام الغاز في الغالب.

لا تخلط بينه وبين الغاز المنزلي ، لأنه عند إعادة تزويد السيارة بالوقود ، تستخدم محطات الوقود مكونات خاصة من البروبان - البيوتان ، وهو غاز البترول المسال. استخدامه أرخص ، وصديق للبيئة ، مقارنة بالبنزين. يتم تزويد السيارات بالوقود في مجمعات خاصة للتزود بالوقود بأنواع بديلة من الوقود.

أفضل وقود للمركبات.

الغاز الطبيعي ، الميثان ، هو ما يتخطى كل من البنزين والغاز البترولي من حيث الأداء. عادة ما تكون مليئة بالسيارات من قبل أولئك الذين يرغبون في السفر مرتين بنفس المبلغ ، ومسافة أكبر.

لا يثير رواسب الكربون ، زيت المحرك لا يخضع للتغيير. يحدث ضرر أقل بكثير للمكابس والأسطوانات ، أداء جيد للمحرك. لا يوجد سخام ، زيت المحرك لا يسيل. تآكل أقل للمكابس والأسطوانات ، يحسن عمر المحرك. يعمل السخام الزيتي ، بالإضافة إلى السخام ، على أكسدة الزيت ، مما يقلل بشكل كبير من خصائص التشحيم.

هناك عدد قليل جدًا من النقاط المتخصصة حيث يمكنك التزود بالوقود دون مشاكل. هناك شبكة من محطات الوقود. الكثير من الأماكن لملء.

لا يتطلب أي معالجة ، ومناسب للاستخدام في شكله الأصلي. خليط يتطلب نسب معينة مع مراعاة الفصول. مطلوب مصافي النفط.

يتم التسليم عن طريق طرق نقل الغاز. يتم نقلهم بواسطة جرارات خاصة. تمامًا مثل البروبان - البيوتان ، يتم توصيله إلى محطات الوقود في خزانات.

يجب أن تكون الرواسب المكتشفة كافية للبشرية لمدة 200 عام تقريبًا. منذ أن يتم استخراج الغاز من النفط ، فإنه سوف يستمر لمدة 50 عامًا تقريبًا. أنتجت من النفط ، مخزون لا يزيد عن 50 عاما.

رخيصة جدا وتتطلب القليل من الاستثمار. متوسط ​​السعر. تكلفة غير مستقرة ، بمعنى أنها تنمو كل عام فقط.

معدات باهظة الثمن ، عدد قليل جدًا من المتخصصين. الاتحاد الروسيوالتركيب والإنتاج ، وكذلك إصلاح المنشآت. ليست معدات رخيصة. لا حاجة لمعدات إضافية.

لا توجد إمكانية لسرقة غاز الميثان في محطات الوقود أو من خزانات السيارات. لا يمكنك السرقة من محطات الوقود. من السهل إعادة بيعها.

تقريبا لا يغير خصائصه مع انخفاض درجة الحرارة. تنخفض الخصائص مع انخفاض درجة الحرارة تغييرات طفيفة في الخصائص إذا انخفضت درجة الحرارة.

لديه أعلى 4 درجات أمان. ليست آمنة للغاية ، حيث أنها تحتوي على فئة الأمان الثانية فقط. أمان مستقر ، من الدرجة الثالثة.

الاستنتاج يشير إلى نفسه ، الميثان له ثلاثة عيوب فقط ، إذا ما قورن بأنواع الوقود الأخرى. من السهل حل المشكلات مع المتخصصين ، ولا تزال التكلفة العالية للمعدات تؤتي ثمارها بمرور الوقت ، للحصول على نفس المدخرات. الميثان هو الوقود الأفضل أداءً بين أنواع الوقود الأخرى.

اليوم ، يمكن ملء جميع السيارات تقريبًا بالميثان ، ولكن في التسعينيات ، كان يُعتقد أنه مخصص للشاحنات والحافلات. تم وضعه في اسطوانات فولاذية خاصة يمكنها تحمل ضغط 200 ضغط جوي. لكن وزن أسطوانة يبلغ وزنها 100 كيلوغرام أخاف سائقي السيارات ، لذا قلة من الناس نقلوا "وحشهم" إلى هذا الوقود. الآن الأمر بسيط مثل أي وقود آخر.

اليوم ، تم استبدال الأسطوانات الفولاذية بسبائك مركبة أقل متانة ، وأصبحت الموثوقية ضحية للخفة ، أي انخفاض وزن الأسطوانة. تتحمل الأسطوانات ، مثل الفولاذ ، الضغط ودرجات الحرارة المرتفعة. التفجير مبالغ فيه ، الميثان قادر على الاشتعال فقط عندما تصل درجة الحرارة إلى 600 درجة ، والبنزين عند 250 ، ناهيك عن أبخرته التي تكفي 170 درجة.

التطبيق في الدول الأوروبية

الاستخدام الواسع يتزايد على قدم وساق. يوجد الآن 10 ملايين جهاز غاز البترول المسال. روسيا هي الرائدة في توريد وقود الغاز في السوق الغربية.

تعمل المصانع الحديثة بالضرورة في تطوير وإنتاج نموذج واحد أو اثنين من سيارات أسطوانات الغاز أودي وهوندا وتويوتا وغيرها. كلهم بدأوا في تأسيس إنتاج السيارات.

تم تقييم فوائد الطاقة دول مختلفةبظروف اقتصادية مختلفة. يمكن العثور على السيارات القادرة على استخدام وقود الغاز من الولايات المتحدة الأمريكية إلى آسيا. في روسيا ، يوجد عدد قليل جدًا من سيارات المصانع المملوءة بالغاز ، وغالبًا ما تجد نظائر البنزين التي تم تحويلها إلى غاز.

يتم إنتاج السيارات ذات الوقود البديل مثل الغاز بشكل جيد في دول مثل ألمانيا وجمهورية التشيك. هذا يرجع إلى حقيقة أن الأول لديه بنية تحتية ممتازة للتزود بالوقود ، والثاني مخطط لاستبداله بنظائره الأكثر اقتصادا بنسبة 10 ٪ من الوقود. إيطاليا بلد يستخدم بالفعل على نطاق واسع مركبات غاز البترول المسال. أكثر من 779 ألف GBA يسافرون عبر مساحات هذا البلد.

معلومات مرجعية

يتطلب إنتاج البنزين الصديق للبيئة ، والذي يلبي المعايير الصارمة المتزايدة ، استثمارات كبيرة في تحديث مصانع الأزمرة الحالية وإنشاء مرافق جديدة لإنتاج مكونات السيارات.

أهمية وحدات أزمرة البنزين. بنزين صديق للبيئة. وقود بيئي.

من بين جميع عمليات إنتاج مكونات السيارات في السنوات الأخيرة ، أصبحت عملية الأزمرة لكسور البنزين الخفيف هي الأكثر شيوعًا. هذا يرجع إلى عدد من العوامل والمؤشرات ( الجدول 1).
في البلدان التي لديها تكرير نفط متقدم تقنيًا ، لطالما كانت عملية الأزمرة ذات أهمية كبيرة. ولكن مع إدخال معايير بيئية صارمة لمحتوى البنزين والهيدروكربونات العطرية في بنزين المحركات ، زادت متطلبات تقنية الأزمرة بشكل كبير وتنخفض إلى ما يلي:

• الحصول على أيزومرات برقم أوكتان من 85 إلى 92 نقطة (IOC) ؛
• ترجيح المواد الخام والأيزوميرات ؛
• موثوقية عالية للتشغيل ، مقاومة لتأثير الشوائب الدقيقة وتجديد المحفز ؛
• تحسين رأس المال وتكاليف التشغيل.

الجدول 1. عوامل جاذبية الاستثمار لعملية أزمرة البنزين

في روسيا ودول الاتحاد السوفياتي السابق ، بدأ استخدام أزمرة البنزين في تكرير النفط بعد ذلك بكثير. اعتبارًا من نهاية عام 2013 ، تم تشغيل عشر وحدات أزمرة للبنزين الخفيف Isomalk-2. يوضح الرسم البياني أدناه ديناميكيات إطلاق وحدات أزمرة البنزين في روسيا.

هل يمكن أن يكون وقود السيارات صديقًا للبيئة؟

أصبحت هذه القضية أكثر أهمية في مجتمع اليوم.

يتسبب النقل البري في ضرر لا يمكن إصلاحه بالبيئة. في روسيا ، من بين 35 مليون طن من الانبعاثات الضارة من مختلف المركبات ، 89٪ من السيارات ، و 8٪ من السكك الحديدية ، و 2٪ من النقل الجوي ، و 1٪ من النقل المائي.

تبلغ حصة انبعاثات المركبات من إجمالي كمية تلوث الهواء في البلاد اليوم 43٪ في المتوسط ​​، وفي موسكو - ضعف ذلك. تحتل المناطق غير المواتية للبيئة حوالي 15 في المائة من أراضي البلاد ، حيث يعيش حوالي 70 في المائة من السكان. إن مستوى تركيز أكاسيد النيتروجين والكربون والمواد الضارة الأخرى في شوارع المدن الروسية الكبيرة أعلى بـ10-18 مرة من التركيزات القصوى المسموح بها.

يأتي الجزء الأكبر من انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي من غازات العادم لمحركات الاحتراق الداخلي. وبالتالي ، تمتص سيارة ركاب واحدة فقط سنويًا أكثر من 4 أطنان من الأكسجين من الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى إطلاق حوالي 800 كجم من أكاسيد الكربون وحوالي 40 كجم من أكاسيد النيتروجين وما يقرب من 200 كجم من الهيدروكربونات المختلفة مع غازات العادم. تحتوي غازات عادم المحركات على خليط معقد ، يوجد أكثر من مائتي مكون ، من بينها العديد من المواد المسببة للسرطان ، على سبيل المثال ، أكاسيد الرصاص ، رباعي إيثيل الرصاص ، إلخ.

لحل المشكلات البيئية في جميع البلدان المتقدمة تقريبًا في العالم ، تم اتخاذ تدابير لتنظيم انبعاثات المكونات الضارة لغازات العادم من السيارات إلى الغلاف الجوي ، كما أن الصداقة البيئية للنقل في مرحلة التصميم تتساوى مع صفات المستهلك. والسلامة. لذلك في الوقت الحاضر ، في الولايات المتحدة الأمريكية ودول الاتحاد الأوروبي ، تم إدخال معايير Euro-4 ، والتي شددت بشكل كبير متطلبات التركيزات القصوى المسموح بها من المواد الضارة في غازات عوادم السيارات على مدى السنوات العشر الماضية.

تتميز محركات البنزين التي تلبي معايير Euro-4 و Euro-5 ليس فقط بالمعايير البيئية العالية ، ولكن أيضًا بخصائص المستهلك المحسنة ، والتي تشمل: التفجير ، وقوة المحرك ، ومعدل تآكل المحرك ، وتكوين السخام ، وتأثير التآكل على المحرك ، إلخ. .

لقد أثبت إدخال معيار EURO-4 في الطريق إلى إنشاء أنواع وقود صديقة للبيئة تمامًا فعاليته في حماية البيئة ( أرز. 1). وفقًا للمفوضية الأوروبية ، خلال الفترة من 1995 إلى 2010 ، انخفض متوسط ​​محتوى ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين (NOx) ومركبات الرصاص في عوادم المركبات التي تعمل في دول الاتحاد الأوروبي بأكثر من 4 مرات ، وانخفض محتوى البيكربونات. والمواد العضوية المتطايرة (VOC) وغاز ثاني أكسيد الكبريت والبنزين - أكثر من 5 مرات ( أرز. 2).

تتخلف روسيا كثيرًا في حل مشكلة الوقود الصديق للبيئة ، وهو ما يتضح بوضوح من خلال البيانات الجداول 1 أ.

الشكل 1. انبعاثات المكونات السامة الرئيسية للمركبات

الشكل 2. ديناميات التغيرات في عدد الانبعاثات بمرور الوقت

الجدول 1 أ. نسبة انبعاثات الملوثات عن طريق النقل البري في روسيا وأوروبا

يتم تنظيم متطلبات الحفاظ على البيئة لوقود السيارات في روسيا من خلال لائحة فنية خاصة "بشأن متطلبات بنزين السيارات والطيران والديزل والوقود البحري ووقود الطائرات وزيت التدفئة" ، والتي تمت الموافقة عليها بموجب مرسوم صادر عن حكومة روسيا رقم 11 بتاريخ 27 فبراير 2008.

تحدد اللائحة متطلبات إلزامية للسلامة البيئية للوقود التي تتوافق مع متطلبات توجيهات البرلمان الأوروبي والمجلس الأوروبي 2003/17 / ES و 98 / 70ES (ما يسمى معايير Euro-2 ، 3 ، 4 ، 5) . تحدد اللائحة الفنية الحد الأدنى من المعايير الكيميائية والفيزيائية المسموح بها لبنزين المحرك ووقود الديزل (انظر. الجدول 2) ، وكذلك توقيت إنهاء إنتاج الوقود من فئة بيئية واحدة أو أخرى.

الجدول 2. الحد الأدنى من البارامترات الكيميائية والفيزيائية المسموح بها لبنزين المحرك ووقود الديزل

أصبح بدء نفاذ متطلبات اللوائح الفنية المقابلة لمواصفات Euro-4 و 5 بشكل موضوعي حافزًا جادًا لزيادة الاستثمار في تحديث العمليات التكنولوجية الرئيسية للمصافي الروسية.
يتطلب انتقال صناعة تكرير النفط الروسية إلى إنتاج وقود السيارات الصديق للبيئة تغييرات أساسية في تقنيات الإنتاج بتكاليف مالية عالية.

من أجل ضمان تحسن جوهري في جودة بنزين المحركات المهام التالية مطلوبة:

• تقليل محتوى مركبات الكبريت في مكونات البنزين إلى مستوى يمكن عنده إنتاج بنزين تجاري بمحتوى كبريت لا يزيد عن 50 (10) جزء في المليون ؛
• إزالة مكونات المكونات وتقييد محتوى الهيدروكربونات الأوليفينية والعطرية (البنزين بشكل أساسي) إلى معايير Euro-3 و Euro-4 ؛
• استخدام المواد المؤكسجة (الكحولات والإيثرات) والمنظفات والمواد المضافة متعددة الوظائف في تكوين الجازولين الحركي.

في الوقت الحالي ، يتم ضمان الامتثال للمعايير الأوروبية لوقود المحركات في السوق الروسية من خلال استخدام الشركات المصنعة لإضافات خاصة مضادة للكسر - ميثيل ثلاثي بوتيل إيثر (MTBE). تُستخدم هذه المادة المضافة أيضًا على نطاق واسع في دول الاتحاد الأوروبي ولها تأثير إيجابي على المحرك: يضمن الأكسجين الموجود في MTBE الاحتراق الكامل وبالتالي يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان. ومع ذلك ، فإن المحتوى المتزايد من MTBE يؤدي إلى انخفاض في الطاقة ، وزيادة في انبعاثات أكاسيد النيتروجين ، وكذلك تسريع عملية التآكل ، وبالتالي ، وفقًا للمعايير الأوروبية ، يجب ألا تتجاوز نسبة MTBE 15٪. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر MTBE مكونًا مكلفًا ويؤثر استخدامه سلبًا على خصائص سعر البنزين المنتج وفقًا للمعايير الأوروبية - حيث تبلغ الزيادة في السعر مقارنة بالبنزين التقليدي عالي الأوكتان 10٪.

أحد أكثر الطرق إلحاحًا لتحقيق جودة الوقود وفقًا لمعايير الجودة الأوروبية Euro-4 ، Euro-5 هو بناء وحدات الأزمرة. إن استخدام تقنيات الأزمرة في تصنيع البنزين يجعل من الممكن تقليل استهلاك MTBE ، مما يؤدي بدوره إلى خفض التكلفة ، وبالتالي ، سعر البنزين للمستخدمين النهائيين.

المنتج المستهدف من وحدة المشابهات هو ايزومريزات لا تحتوي على بنزين وهيدروكربونات عطرية اخرى ، لا تحتوي على اوليفينات ، لا تحتوي على كبريت ، نيتروجين ، معادن ثقيلة ، ورقم الاوكتان من 83 الى 92 نقطة حسب البحث الطريقة ، اعتمادًا على المخططات التكنولوجية للعملية.

وبالتالي ، فإن أزمرة أجزاء البنزين الخفيف هي حاليًا واحدة من أكثر العمليات شيوعًا التي تضمن إنتاج بنزين محرك صديق للبيئة. تراكمت خبرة صناعية كبيرة في استخدام التقنيات المختلفة والمخططات التكنولوجية. لكن تحسين المحفزات والتقنيات يستمر باستمرار.

في القرن الحادي والعشرين ، تزداد شعبية تقنية الأزمرة القائمة على محفزات أكسيد الكبريت.

تم توفير المعلومات الواردة في هذا القسم لأغراض مرجعية فقط وتم تجميعها من مصادر أدبية مختلفة. سوف تجد معلومات حول منتجات وخدمات NPP Neftekhim LLC في الأقسام "

يمكن الحكم على التأثير على حوض الهواء أثناء احتراق أنواع مختلفة من الوقود من خلال حجم انبعاثات المواد الضارة لكل ساعة تشغيل لمحطة طاقة بسعة مركبة تبلغ مليون كيلو وات (الجدول 2.2).

تمتلك روسيا احتياطيات فريدة من الوقود العضوي ، لكن استراتيجية استخدامها لا تزال لا تأخذ في الاعتبار الجوانب البيئية. لا ترتبط تكلفة الوقود بكفاءة المستهلك ، وكقاعدة عامة ، يتم تحديدها من خلال تكاليف الاستخراج والنقل ، دون أن تعكس الصفات البيئية للوقود.

معظم أنواع الفحم الحراري وزيوت الوقود منخفضة الجودة. جميع أنواع الوقود السائل تقريبًا عبارة عن زيوت وقود تحتوي على نسبة عالية من الكبريت. الوقود الصلب متنوع في التركيب. في الأراضي الأوروبية للبلاد ، يسود الفحم عالي الكبريت في رواسب Podmoskovnoe و Pechersk ؛ في سيبيريا والشرق الأقصى - فحم بني عالي الرطوبة ومنخفض الكبريت لحوض كانسك-أشينسك وفحم كوزنيتسك.

الجدول 2.2. انبعاثات TPP المميزة

G - القيمة الحرارية للوقود ، MJ / كجم ؛ أ - محتوى الرماد ؛ S - محتوى الكبريت ،٪.

ترد بعض خصائص أنواع وقود الطاقة الأكثر شيوعًا في الجدول. 2.3 تستقبل العديد من محطات الطاقة الحرارية الفحم بمحتوى رماد أعلى وقيمة حرارية أقل مما هو منصوص عليه في البيانات التنظيمية الواردة في الجدول. 2.3

الجدول 2.3. خصائص أنواع الوقود الأكثر شيوعًا.

المزيد من المقالات ذات الصلة

استراتيجيات الحفظ
الإنسان هو أحد أنواع الحيوانات العديدة التي تعيش على الأرض. وتتمثل إحدى ميزاته ، من بين الأنواع الأخرى ، في أنه يتمتع بأقوى نشاط يحول البيئة. في القرن الماضي ، اكتسبت مثل هذا النطاق الذي طرح السؤال ...

محمية لابلاند الطبيعية الحالة البيئية وتدابير إعادة التأهيل
شبه جزيرة كولا ، "أرض شمس منتصف الليل" ، "مملكة الليل القطبي" ، "شديد بوهجولا - أرض لوب القديمة" ، إنها أيضًا "لابلاند الروسية" ، مسقط رأس الملاحة الشمالية المحلية ، قوية .. .