Организация грузовых автомобильных перевозок
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ильная 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;
транспортировка водорода;
водородный двигатель.
Отсюда можно выделить основные недостатки водородного двигателя:
.Водородный двигатель с учетом цепочки производства водорода и электроэнергии выделяет больше экологически-вредных веществ, но в месте расположения электростанции, вдали от населенных пунктов, где экологические проблемы стоят наиболее остро.
.В идеальных условиях сам ДВС на водороде выбрасывает в атмосферу только водяной пар. При эксплуатации в реальных условиях добиться столь идеального сгорания сложно - в зависимости от условий горения, могут образовываться гидроксиды OH (которые взаимодействуя с металлом, будут вызывать его коррозию и образовывать весьма достаточно опасную для экологии щелочь), перекись водорода (едкое и опасное вещество), соединения азота и др. В то же время водород, утечки которого неизбежны, разрушает озоновый слой.
.Водяной пар, образовывающийся при работе водородного двигателя, так же представляет серьёзную опасность - он может привести к трудно прогнозируемым климатическим изменениям; также как и CO2, является парниковым газом; усиливает коррозию материалов, что может привести к преждевременным обрушениям конструкций и серьёзным техногенным катастрофам; ухудшает самочувствие людей; создает благоприятные условия для размножения болезнетворных бактерий; уменьшает сцепные свойства дорожного покрытия и количество туманов, что ведет к повышению количества ДТП.
Проблема безопасности
Водород по своим свойствам схож с пропаном и парами бензина - в смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь. К тому же водород невозможно удержать в баллоне - молекулы водорода настолько малы, что легко диффундируют сквозь металл.
Существует и другой способ хранения водорода - металл-гидриды - ёмкости со специальными сплавами, которые впитывают водород в свою крис?/p>