Вход в аккаунт

Вы здесь

Энергосбережение на транспорте

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1 ЗНАЧЕНИЕ ТРАНСПОРТА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
2 АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ
3 НАЗЕМНЫЙ ПАССАЖАРСКИЙ ТРАНСПОРТ
4 ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ
5 ВОЗДУШНЫЙ И КОСМИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ
6 ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ
7 ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ
8 РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Производство энергии, являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду. С одной стороны в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет само собой разумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек все больше и больше свое внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требует экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новых альтернативных технологий для выработки тепло- и электроэнергии и т.д.
Современный период развития человечества иногда характеризуют через три «Э»: энергетика, экономика, экология. Энергетика в этом ряду занимает особое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы (изменение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем.

1 ЗНАЧЕНИЕ ТРАНСПОРТА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Транспорт (около 30% всей потребляемой энергии) сегодня является второстепенной отраслью, однако нет сомнения в том, что она будет быстро развиваться по мере улучшения положения в экономике и роста количества личных автомобилей. Энергосбережение в этой отрасли может быть достигнуто за счет конструкций и устройств, обеспечивающих оптимизацию режимов работы транспорта: использование информационных и электронных систем (электронное зажигание, навигационное оборудование и др.), а также силовое электронное оборудование в железнодорожном транспорте (частотно-регулируемый тяговый и вспомогательный электропривод).
Транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма, в территориальной децентрализации промышленности и сферы обслуживания. В то же время он вызвал и многие отрицательные явления: ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; автомобиль - один из главных факторов шумового загрязнения. Под влиянием вредного воздействия автомобильного транспорта ухудшается здоровье людей, отравляются почвы и водоемы, страдает растительный и животный мир.
Развитие транспорта невозможно без использования природных ресурсов (нефть, газ), поэтому проблемы энергосбережения на транспорте тесно связаны с проблемами их эффективного использования. В 1900-1950 гг. доля нефти в совокупном энергопотреблении увеличилась с 2,9 до 26,5%, газа - с 0,6 до 13,0%. Это было вызвано широкомасштабным внедрением двигателей внутреннего сгорания на транспорте и в промышленности, развитием системы нефте- и газопроводов. Во второй половине XX в. опережающий рост использования углеводородов продолжался до начала 1970-х годов. В 60-е годы нефть как энергоноситель вышла на первое место. После нефтяных кризисов последних десятилетий XX в. развитые страны при постоянном росте потребления нефти и газа пошли в 80-90-е годы на некоторое увеличение потребления угля в энергетике (до 28,9%) и форсированное строительство атомных электростанций. Первоначально к этому подтолкнули нефтяные шоки 1973-1974 гг. и 1979 г. Однако в связи с высокой инерционностью технологических систем в энергетике и на транспорте замедлился, а в ряде случаев снизился спрос на нефть в развитых странах, и поэтому реальная перестройка энергобалансов произошла только в начале 1980-х годов.
Развитие транспортных средств является частью общего научно-технического прогресса, оно необходимо и не может быть приостановлено. Конфликты между транспортными средствами и средой обитания человека серьезны. Однако эти конфликты вызваны целым комплексом разнородных факторов и в принципе поддаются устранению.
Важную роль в решении этой проблемы играет комплекс организационно-технических мероприятий, проводимых в области эксплуатации транспортных средств. К ним относится: совершенствование структуры парков подвижного состава, преимущественное развитие в городах малотоксичных видов транспорта, улучшение технического обслуживания, ремонта и контроля над техническим состоянием транспортных средств.
На основе широкого использования новейших достижений научно-технического прогресса появляется возможность создания новых прогрессивных технологий, которые по самому своему существу становятся экологическими чистыми, не наносят ущерба
окружающей среде, а также возможность одновременного решения экологических, технических, организационных и экономических проблем развития общественного производства при меньших затратах.

2 АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ

Автотранспорт является одним из основных источником загрязнения атмосферы, количество автомашин непрерывно растет, особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.
Основная причина загрязнения воздуха заключается в неполном сгорании топлива. В отработавших газах двигателя внутреннего сгорания (ДВС) содержится свыше 170 вредных компонентов, из них 160 - производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе.
Диоксид серы образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (дизельное топливо). Наибольшей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большего выброса СО, Nох и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде не токсична.
Однако частицы сажи несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных. Сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека.
Состав отработавших газов и количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, зависит от рода применяемого топлива, присадок и масел, режимов работы двигателя, условий движения, общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4 - 5 раз.
Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 - 3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине.
Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина на неэтилированный, что давно практикуется в крупных городах ряда стран Западной Европы.
В некоторых городах концентрация СОв течение коротких периодов достигает 200 мг/м и более, при нормативных значениях максимально допустимых разовых концентраций 40 мг/м3 (США) и 10 мг/м3 (Россия).
Большое значение для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами имеет технический контроль за состоянием автомобилей. Хотя все транспортные средства должны проходить технический осмотр ежегодно - а автобусы - дважды в год - это даёт малый эффект, так как большинство наших станций технического обслуживания не оборудованы современными средствами диагностики.
Ещё одним средством защиты окружающей среды от вредных выбросов является установка нейтрализаторов. Однако их стоимость высока и они не находят широкого применения в России, хотя в Европе и США их активно используют.
Однако наиболее перспективным является переход на альтернативные источники энергии. Идеальным вариантом было бы использование электромобилей, но пока ресурса аккумуляторной батареи хватает всего лишь на 100 километров. А вот использование природного газа в качестве топлива находит всё большее число сторонников, особенно в нашей стране. Это связанно с постоянным ростом цен на бензин. Стоимость 1 литра газа примерно в 3-4 раза ниже стоимости 1 литра бензина, а расход больше на 2-4 литра на 100 километров. Газ лучше смешивается с воздухом, поэтому он полнее сгорает в двигателе, а значит, и вредных веществ в отработавших газах меньше. Кроме того, газовое топливо продлевает жизнь автомобильного двигателя почти в 1,5 раза.

3 НАЗЕМНЫЙ ПАССАЖАРСКИЙ ТРАНСПОРТ

Существующие средства наземного пассажирского транспорта не успевают удовлетворять потребности в перемещении быстро растущего населения городов, раскинувшихся на обширных территориях. Только в Москве свыше 10 млрд. пассажиров ежегодно пользуются метро, автобусом, трамваем, троллейбусом.
Проблему пытаются решить главным образом за счёт наращивания парка автобусов. Это влечёт за собой увеличение расхода жидкого топлива и, следовательно, увеличения выброса в атмосферу вредных веществ.
Трамвай и троллейбус, использующие в качестве «топлива» электричество, полностью отвечают экологическим требованиям.

4 ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Производственная деятельность железнодорожного транспорта оказывает воздействие на окружающую среду всех климатических зон нашей страны. Но по сравнению с автомобильным транспортом неблагоприятное воздействие на среду обитания существенно меньше. В первую очередь это связано с тем, что железные дороги - наиболее экономичный вид транспорта по расходу энергии на единицу работы.
Основным источником загрязнения атмосферы являются отработавшие газы дизелей тепловозов. В них содержится окись углерода, окись и двуокись азота, различные углеводороды, сернистый ангидрид, сажа. Высокое содержание вредных примесей в отработавших газах дизелей при работе в режиме холостого хода обусловлено не только плохим смешиванием топлива с воздухом, но и сгоранием топлива при более низких температурах.
Режим работы маневровых тепловозов менее стабилен, чем поездных, поэтому и выделение токсичных веществ у них в несколько раз больше. Уровень загрязнения воздушной среды станций и прилегающих к ним зон отработавшими газами маневровых тепловозов зависит от числа одновременно занятых локомотивов. При этом наиболее значительно выделение окислов азота и сернистого ангидрида.
Ежегодно из пассажирских вагонов на каждый километр пути выливается до 200 м3 сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 тонн сухого мусора. Это приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме того, очистка путей от мусора связана со значительными материальными издержками. Решить проблему можно использованием в пассажирских вагонах аккумулирующих ёмкостей для сборов стоков и мусора или установкой в них специальных очистных сооружений.
Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, способствовал улучшению экологической обстановки: было исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу.
Дальнейшая электрификация железных дорог, т.е. замена тепловозов электровозами, позволяет исключить загрязнение воздуха отработавшими газами дизельных двигателей.
Основной путь снижения выбросов токсичных веществ тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей. Также важное значение имеет обезвреживание отработавших газов. Принцип действия одного из очистных устройств основан на рециркуляции газов, применяемой для уменьшения концентрации окислов азота, улавливание которых представляет известную трудность. Рециркуляция заключается в том, что часть отработавших газов из выпускного патрубка перепускается во всасывающую систему дизеля. Вследствие этого происходит присадка к засасываемому свежему воздуху значительного количества отработавших газов с меньшим содержанием кислорода, в результате чего ухудшаются условия протекания реакции между кислородом и азотом воздуха. При этом выброс окислов азота снижается до 55%, однако, происходит некоторое увеличение продуктов неполного сгорания топлива (окиси углерода).

5 ВОЗДУШНЫЙ И КОСМИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

В наше время воздушному транспорту отводится особая роль. Прежде всего, он развивается как пассажирский транспорт и занимает второе (после железнодорожного) место в пассажирообороте всех видов транспорта в междугороднем сообщении. Доля же в грузовых перевозках невелика.
В среднем один реактивный самолет, потребляя в течение 1 часа 15 тонн топлива и 625 тонн воздуха, выпускает в окружающую среду 46,8 тонн С02, 18 тонн паров воды, 635 кг угарного газа, 635 кг окиси азота, 15 кг окиси серы, 2,2 кг твердых частиц. Средняя длительность пребывания этих веществ в атмосфере составляет примерно два года.
Исследования состава продуктов сгорания двигателей, установленных на самолетах «Боинг-747», показали, что содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя.
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а так же при заправке топливом летательных аппаратов. Работа жидкостного ракетного двигателя сопровождается выбросом продуктов полного и неполного сгорания топлива, состоящих из О, NОх и др.
При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются Н30, С02, НС, СО, N0, С1, а также твердые частицы А120з со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).

6 ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ

РЕЧНОЙ ТРАНСПОРТ
При эксплуатации водоемов речным транспортом происходит их загрязнение. По сравнению с мощным береговым стоком от городов и предприятии удельный вес этих загрязнений невелик, однако возможность поступления судовых сточных вод за борт в зонах санитарной охраны; санитарно-оздоровительных береговых зонах и т.п. определяет роль судов в проблеме загрязнения водоемов как неблагоприятную.
Другим источником загрязнения водоемов речным транспортом можно считать подсланевые воды, которые образуются в машинных отделениях судов и отличаются высоким содержанием нефтепродуктов. Сточные воды судов содержат хозяйственно-бытовые стоки и сухой мусор. Источниками загрязнения могут являться также нефть и нефтепродукты, попадающие в водоем вследствие недостаточной герметичности корпусов нефтеналивных судов и бункеровочных станций.
Попадание в водоемы пылевидных частиц навалочных грузов происходит при перегрузке открытым способом песка, щебня, апатитового концентрата, серного колчедана, цемента и т.п. Нельзя забывать и о влиянии на качество воды отработавших газов судовых двигателей. Для фановых (фекальных) сточных вод характерно высокое бактериальное, а также органическое загрязнение.
Загрязнение водоемов нефтью и нефтепродуктами затрудняет все виды водопользования. Влияние нефти, керосина, бензина, мазута, смазочных масел на водоем проявляется в ухудшении физических свойств воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха), растворении в воде токсических веществ, образовании поверхностной пленки, понижающей содержание в воде кислорода, а также осадка нефти на дне водоема.
В настоящее время запрещен спуск за борт сточных вод, нечистот, а также сброс разного рода твердых отбросов и мусора с судов, плавающих на реках, озерах и водохранилищах с регламентированным санитарным режимом (например, озеро Байкал). На других водоемах, а также в речных портах и их акваториях запрещен сброс за борт фекальных вод, мусора и твердых отбросов. Однако выполнение этих требований, гигиенически обоснованных санитарными и противоэпидемическими соображениями, встречает ряд технических трудностей, прежде всего на речных судах, длительное время находящихся в прибрежной полосе (туристические рейсы), на плавучих кранах и др.
Наиболее сложной в техническом отношении является организация канализации на речных судах, работающих в водоемах с регламентированным санитарным режимом. Необходимость сбора всех видов стоков для последующей их передачи на берег или специальные плавучие очистительные станции требуем устройства весьма объемных емкостей. Также существуют разработки по обезвреживанию сточных вод непосредственно на судах.
При плавании судов в водоемах, санитарный режим которых в целом не регламентирован, органами местной санитарной службы должны быть определены зоны, где допустим сброс за борт необезвреженных судовых сточных вод (фекальных и хозяйственно-бытовых). Границы этих зон устанавливают исходя из недопустимости загрязнения воды в источниках хозяйственно-питьевого водоснабжения и прибрежных вод санитарно-оздоровительных участков побережья.
Система мероприятий по сбору и удалению твердых отбросов и мусора сводится к организации правильной эксплуатации емкостей для их накопления (контейнеры, баки) и передаче содержимого этих ем кос гей па берег.

МОРСКОЙ ТРАНСПОРТ
С увеличением объемов добычи, транспортировки, переработки и потребления нефти и нефтепродуктов расширяются масштабы загрязнения ими окружающей среды. Недовольство и обеспокоенность нефтяным загрязнением обуславливается прежде всего поступательным ростом экономического ущерба отданного вида загрязнения, причиняемого рыболовству, туризму и другим сферам деятельности. Только одна тонна нефти способна покрыть до 12 км2 поверхности моря. А это изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, в нефтяной пленке накапливаются ионы тяжелых металлов, пестициды и другие вредные вещества, гибнут микроорганизмы, рыба, морские птицы. Но и осевшая на дно нефть долгое время наносит вред всему живому.
Ежегодно в океан сбрасывается примерно 10 млн. тонн нефти. Танкерный флот является одним из главных источников загрязнения моря нефтью. Утечка нефти в море происходит во время погрузки и разгрузки танкеров, заправки нефтяным топливом судов в море, при авариях и катастрофах танкеров, сбросе остатков нефтяного груза с балластной водой и в других случаях.
Интенсивное загрязнение Мирового океана побудило многие страны приступить к разработке и реализации мер по предупреждению загрязнения водных бассейнов. В современных условиях большое значение приобретают международные соглашения о запрещении сброса загрязненных вод и мусора в открытых морях и океанах. В 1954 г. ООН была организована разработка Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря нефтью, которая вступила в силу в 1958 г. Впоследствии в нее были внесены поправки и дополнения. Конвенция содержит статью, согласно которой каждое судно обязано иметь сертификат - свидетельство о том, что корпус, механизмы и прочая оснастка соответствуют требованиям предотвращения загрязнения моря. Соблюдение этой статьи проверяется во время специальных инспекций при заходе в порты. Нарушителям грозят строгие санкции.

7 ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ

В укреплении топливно-энергетического комплекса страны важную роль играет развитие трубопроводного транспорта, причем значение его по мере освоения новых месторождений нефти и газа, отдаленных от основных потребителей, постоянно возрастает.
Трубопроводный транспорт наиболее экономичен. Так, по сравнению с железными дорогами доставка нефти и нефтепродуктов по трубам осуществляется в 2-3 раза быстрее. При этом значительно меньше потери груза, надежнее и маневреннее снабжение, выше техническая культура обслуживания предприятий-потребителей.
Известна высокая эффективность трубопроводного гидравлического транспорта твердых материалов при доставке массовых грузов на дальние расстояния. В виде пульпы по трубам можно перекачивать уголь, рудный концентрат.
При проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, помыслов и других нефтегазовых объектов предусматривают специальные мероприятия для максимального уменьшения ущерба, наносимого природе.
В зависимости от масштаба аварий применяют различные способы ликвидации утечек и ограничения площади разлива нефти. Так, при вытекании нефти через небольшие трещины утечки устраняют без остановки перекачки и опорожнения нефтепровода. При значительных утечках нефти поврежденный участок заменяют новым, предварительно опорожнив трубопровод. Для уменьшения объема стока нефти трубопровод перекрывают различными устройствами или материалами через окна, специально вырубаемые безогневым способом. Нефть целесообразно отводить по направлению естественного уклона местности в предварительно подготовленные земляные амбары, траншеи, котлованы или другие емкости.
Для проведения аварийно-восстановительных работ на магистральных нефтепроводах создан специальный передвижной насосный агрегат, который откачивает нефть из нефтепровода, собирает разлившуюся при аварии нефть с поверхности земли и после устранения нарушения закачивает ее в нефтепровод. Для сбора нефти, разлившейся на водной поверхности, на вооружении у нефтепрсводчиков имеется специальныйнефтесборщик. Также учеными создан биологический препарат для сбора нефти с поверхности водоемов.
Каждая авария, каждый разлив нефти - это угроза природе, и необходимо обеспечить такую надежность работы всей нефтепроводной системы, при которой были бы полностью устранены причины аварий нефтепроводов.

8 РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Производство энергии и ее использование связано с существенными проблемами и ограничениями:
1. опасностью для окружающей среды:
2. загрязнение воздуха и воды, образование отходов, аварии;
3. отчуждение земель и нарушение ландшафта, деградация почв, опустынивание и т.д.;
4. необходимостью в крупных национальных и зарубежных инвестициях для обеспечения требуемых объемов национального производства или импорта энергоносителей.
В настоящее время экономика и охрана окружающей среды являются глобальными проблемами. Национальная стратегия энергосбережения будет работать только в том случае, если она будет руководствоваться следующими принципами:
• осознанием существования тесной взаимосвязи экономики и окружающей среды на региональном уровне и в мировом масштабе;
• необходимостью качественного улучшения состояния окружающей среды и качество жизни как в развивающихся, так и в промышленно развитых государствах;
• обязательным вовлечением всех слоев общества в процесс решения этих проблем, так и их участием в успешном осуществлении этих принципов.
• В связи с этим энергетическая и экономическая политика каждой страны и каждого региона должна быть достаточно гибкой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение можно сделать вывод, что современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем. Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые).
Нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами, разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях, при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства принимают решения против загрязнения планеты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1) В.И. Кормилицын, М.С. Цицкшивили, Ю.И. Яламов «Основы экологии», изд-во – Интерстиль, Москва 1997.
2) Н.А. Воронков «Экология - общая, социальная, прикладная», изд-во – Агар, Москва 1999.
3) Томашпольский А. М. Нефть и газ в мировом энергетическом балансе (1900-2000 гг.). М., 1968.
4) Б.И. Врублевский «Основы энергосбережения». Гомель 2003 г.
5) Журнал «Городское хозяйство » декабрь 2003 года (с.2-7) , Л. А. Дубовик «О работе поэнергосбережению в РБ»
6) Журнал «Энергоэффективность», октябрь 2004 года (ст.2-3)

Рейтинг@Mail.ru Индекс цитирования