Вход

Альтернативные виды топлива. Настоящее и будущее

Реферат по физике
Дата добавления: 25 августа 2009
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 102 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Альтернативны е виды топлива . Настоящее и будущее. История развития человечеств а тес нейшим образом связана с получени ем и использованием энергии . Издавна в кач естве основных источников энергии , использовались дрова (и сейчас тоже ), торф , древесный уголь , вода , ветер . Также с древнейших врем ен известны уголь и нефть. История нефти насчитывает тысячи л ет. Различные памятники древности свидетельствуют о том, что Она применя лась задолго до нашей эры. Так, обнаружены (раскопками) следы нефтяного пр омысла, существовавшего за 6-4 тысячи лет до нашей эры на берегу Ефрата. Неф тяная смола здесь применялась в качестве цемента при постройке города У Р и как гидроизоляция при возведении тоннеля под рекой Евфрат. Практическая ценность топлива определяется количеством тепл оты , выделяющимся при его полном сгорании . (Так при сгорании 1 кг древесины выделяется теплота , равная мДж /кг , каменного угля -22 мДж /кг , бензина - 44 мДж /кг .) Основной недостаток природного топлива - ег о крайне медленная восполняемость . Существующие ныне запасы образовывались десятки и сотни миллионов лет назад . В тоже время добыча топлива непрерывно увеличивается. Шведские ученые полагают , что бытующее представление об общемировых природных запасах нефти в размере 18 трлн барр ., из которых до настоящего времени был израсходован т олько 1 трлн , является " со вершенно нереалистичным " . Согласно их данным , в настоящий момент мировые запасы нефти составляют всего 3,5 трлн барр . Если учесть , что ежегодно человечество потребляет около 25 млрд . барр . нефти и эта цифра имеет тенденцию к росту , предположение , что кризи с ресурсов возможен уже в ближ айшие 2-3 десятилетия , видится вполне обоснованным . По самым пессимистичным подсчетам Межправитель ственной группы по климатическим изменениям , мировые ресурсы нефти на данный момент со ставляют 5 трлн барр . (03.10.2003) Истощен ие не грозит гидроэнергетическим ресурсам - в отличие от органического топлива они непрерывно возобновляю тся . Но гидроэнергетические ресурсы неспособны , дать необходимое количество энергии. Вот почему важнейшей проблемой энергетики стала проблема изыскания новых источник ов энергии , в частности ядерной энергии , э нергии солнечного излучения , внутреннего тепла Земли . Одним из перспективных и сточников энергии является водород . Его выдел яют из обыкновенной воды , и это не еди нственный способ его получения , он хо р ошо хранится и транспортируется в газообразно м , жидком и твердом виде . Газ удобно хр анить в подземных хранилищах , жидкость - в резервуарах . Одного резервуара объемом 3500м в кубе хватало бы для снабжения энергией в течение целого года небольшого городка с 20-ти тысячным населением. Для того чтобы получать водород в больших количествах необходимо в дали от населенных пунктов на берегу моря можно поставить мощные атомные , а в будущем термоядерные реакторы . При этом энергия атома пойдет не только для про извод ства электроэнергии , но и на разл ожение воды . По одному трубопроводу диаметром 900 мм можно передать энергопоток мощностью свыше 12000 мВт . Учёные Научно-исследовательского института энергетики США работают над пр оектом сверх проводящей энергосети для дос тавки электричества и водородного топлива по всей стране . Способность к передаче больш их объёмов энергии и доставка альтернативного топлива - водорода – делает новую сеть очень перспективной сетью . Её внедрение зна чительно уск о рило бы отказ от т радиционного сжигания углеводородов. Переход на водородное то пливо имеет и еще одну привлекательную ст орону . Если каменный уголь , нефть , газ расх одуется безвозвратно , то водород может участв овать в круговороте энергии сколько угодно : сгор ая , он , превращается в водяной п ар , затем в воду . Все идет к тому , что основным топливом в автомобильных двигателях станет электричество . Вот только как его получить ? По всей видимости , самым эффект ивным , компактным и безвредным способом являе тся использо вание водорода в так назыв аемых топливных элементах. Топливный элемент - это эл ектрохимическое устройство , которое превращает то пливо в электричество без горения . В качес тве топлива можно использовать природный газ , метанол , бензин или нефть . При работе то пливный элемент выделяет только тепло и водяной пар. Идея их использования не так уж и нова . Еще в 1839 году англич анин сэр Уильям Гроув разработал принципы их функционирования . Начиная с 60-х NASA стала использовать щелочные топливные элементы в космосе . И уже сейчас серийно выпускаю тся электростанции на топливных элементах с мощностью до 200 кВт . У топливных элементов ес ть несколько больших преимуществ . Во-первых , он и намного более эффективны по сравнению с любыми другими способами генерации электриче ско й энергии , особенно - с двигателями в нутреннего сгорания . Электроэнергия в элементах вырабатывается непосредственно из химических р еакций . В этом случае не требуется промежу точных механических звеньев , использующихся в большинстве электростанций и снижающ и х эффективность . Кроме того , следует отметить экологическую чистоту и удобство топливных элементов . Они не выделяют токсичных вещест в и работают практически бесшумно . Пока что получение водор ода современными методами (из природного газа или электролизом в оды ) требует больше энергии , чем полученный водород может дат ь . Тем не менее , после исчерпания месторож дений источников нефти и газа он может стать единственным доступным видом автомобильн ого топлива . Именно по этой причине , практ ически все крупные автомо б ильные к омпании вкладывают в разработку двигателей на водороде огромные средства . Наиболее близка к серийн ому производству таких систем компания Ford. Совм естно с канадской компанией Ballard Power Systems ею разработ ан образец водородной генераторной уста но вки Ballard Ecostar. Она способна заменить небольшие турб ины или двигатели внутреннего сгорания , в которых применяются другие виды топлива . Уста новка способна развивать мощность до 114 киловат т. Надо сказать , что и Р оссия не отстает от конкурентов . На ОА О " А ВТОВАЗ " в 1999 году была принята программа по разработ ке автомобиля на топливных элементах . В 2001 году был разработан ходовой макет АНТЭЛ 1 на базе автомобиля ЛАДА НИВА 2131. Кстати говоря , процесс со единения водорода с кислородом составляет осн ову би оэнергетики организма человека . Благ одаря химическим реакциям , протекающим в кажд ой живой клетке , энергия с высоким КПД преобразуется в тепловую и механическую . Та к что человек лишь повторяет созданное пр иродой устройство получения энергии (и не без польз ы для самого себя , естест венно ; так что работа по дальнейшему усове ршенствованию технологии топливных элементов все ляет надежду на счастливое энергетическое буд ущее ). Безусловно , на пути к нему возникает и еще возникнет достаточно проблем . И до появления на дорогах автомобилей на водороде пройдет еще не мало времени. Но уже сейчас Исландия планирует перевести весь транспорт на топл ивные элементы . Исландия готовится стать перв ой страной в мире , которая сведет выбросы углекислого газа в атмосферу к нулю . Это с еверное островное государство станет испытательной лабораторией новой экономики , в которой роль ведущего энергоносителя будет играть водород. В течение 20 ближайших лет правительство намерено перевести автобусы , а втомобили и рыболовный флот на топливные эл ементы ( fuel cells ) и создать новую инфраструкту ру. А в России , непосредствен но в Москве Юрий Михалычь уже собирается перевести технику на эфир. Еще одним альтернативным видом топлива сегодня является ДМЭ (диметил овый эфир ). Это , так сказать , следующая сту пень по внедрению использования газа в двигателях внутреннего сгорания . В Москве состоялась презентация совершенно нового вида дизельного двигателя . Отныне ЗИЛы смогут ездить на диметиловом эфире . По большому с чету это аналог газа . Главный плюс нового топ л ива - экологическая безопасность . Выбросы оксида азота сокращаются минимум в 2,5, а то и в 3 раза. " Мы хоти м запустить следующую опытную партию примерно из 50 автомобилей . Но эта работа только начинается . При этом первые три образца автомобилей показывают, что принципиальных трудностей с ними не будет , - отметил зам еститель начальника Управления транспорта и с вязи Москвы Валерий Антюфеев . По его слова м , " все автомобили подтвердили те экологические характер истики , на которые мы рассчитывали . В буду щем мы пла нируем изменить инфраструктуру заправочных станций " . " Пропанобутановые станции , которые сейчас строятся в городе по этой же п рограмме , в будущем подвергнутся глубокой мод ернизации и станут двухтопливными " . Еще в начале 2002 года с толичная мэрия приняла про грамму перевода части городского автопарка на альтернативные виды топлива . Одним из главных " козырей " программы счит алось внедрение вместо дизельного топлива дим етилового эфира (ДМЭ , химическая формула СНз-0-С Нз , получают несколькими способами из органич ес ких соединений , наиболее экономичный " - синтез и з природного газа метана ). Отмечалось , что применение этого топлива не потребует серьезн ых доработок серийных автомобилей , зато выхло пы вполне будут соответствовать строгим европ ейским стандартам. Мэр сообщи л , что х имические заводы уже готовы поставлять новое топливо и его можно производить миллиона ми тонн . А тульские химики пообещали сдела ть ДМЭ в массовом производстве в два раза дешевле солярки . То есть даже при расходе альтернативного топлива в 1,7 раза б о льше дизельного , машины будут экон омичнее в эксплуатации. Также на сегодняшний ден ь в науке уже много лет разрабатывается проблема использования для целей энергетики термоядерных реакций как гигантских источников энергии . Ученые стремятся научиться контрол ировать ход термоядерной реакции . О ве личине термоядерной энергии можно судить по такому сравнению : вступление в синтез 1 г . изотопов вод орода эквивалентно сгоранию 10 тонн бензина. Но и здесь есть свои подводные камни , для того чтобы осущ ествить термоядерную реакцию нужно построить огромный завод , оснастить его надежным оборуд ованием и высоко квалифицированной рабочей си лой , что , как нам известно , не очень де шево , и это все , если не брать проблемы бюрократического и экологическо г о характера. Так что сейчас у чел овечества есть много путей , по которым мож но пойти . Кроме рассмотренных в этой работ е вариантов есть и многие другие пути , которые уже разработаны или еще разрабатыв аются , но не рассмотрены в этой работе и решать по какому пути пойдет нас еление планеты предстоит решать новым ученым , изобретателям и инженерам , возможно выпускни кам МГАТХТ.
© Рефератбанк, 2002 - 2017