Экологически чистый транспорт реферат
Обновлено: 06.07.2024
Транспортные системы в целом тратят примерно 25% от мирового потребления энергии и производят столько же выбросов СО2, которые и вызывают изменение климата. Но не все способы передвижения одинаково вредны для окружающей среды. Самые экологичные — ходить пешком и ездить на велосипеде, самокате или скейтборде. Но это не всегда возможно, если речь идет о преодолении больших расстояний, особенно в регионах, где очень холодно или слишком жарко. Какой вид транспорта выбрать, чтобы нанести природе минимальный урон?
Самые экологичные виды транспорта:
1. Поезд
Самым экологически чистым видом транспорта в мире в настоящее время является железнодорожный. А точнее: электрички и поезда. На железнодорожный транспорт приходится около 40% пассажирооборота, при этом он производит всего 2% от общего объема парниковых газов.
2. Трамвай
Для передвижения трамвай использует электричество и не загрязняет воздух продуктами сгорания топлива. Один трамвай в час перевозит значительно больше людей, чем одна дорожная полоса. Автодорога пропускает примерно до 1,5 тыс. автомобилей в час (в автомобиле обычно сидит от одного до четырех человек). А трамвай за это время перевозит 10-12 тыс. пассажиров. Более того, в период большого пассажиропотока к трамваю можно прицепить дополнительные вагоны, чтобы увеличить объем перевозок.
3. Троллейбус
4. Электробус
Новый и уже довольно популярный в столице вид транспорта — электробус. Это аналог автобуса, но работающий на аккумуляторе. Такое транспортное средство заряжается 7-15 минут на станции и может проехать около 50 км до следующей подзарядки. Эксплуатация электробуса в долгосрочной перспективе оказывается дешевле, чем обычного автобуса: на электричество уходит меньше денег, чем на топливо. Но появление электробусов в городской инфраструктуре практически не снизило воздействие общественного транспорта на окружающую среду. Фактически, электробусами заменяют троллейбусы. Они более маневренные, поскольку не нуждаются в постоянной связи с проводами. Так, один экологичный транспорт заменили на другой, хотя на ходу остаются автобусы, работающие на топливе.
5. Электромобили
Отличный экологичный транспорт — электромобиль . Но его пока не часто встретишь на дорогах России. Стоимость топлива для такой машины в разы ниже, чем для обычного авто, особенно если заряжать электромобиль ночью. Но есть проблема — аккумуляторы д л я такой машины пока стоят настолько дорого, что и сам электромобиль оказывается практически недоступным для покупателей.
Ранее +1Платформа рассказывала, как новые самолеты помогли DHL сократить углеродный след.
Автор: Проект +1
Фото: Morteza Jamei, Unsplash
Больше об экологии и устойчивом развитии читайте на +1Платформе
Подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить полезные материалы!
Развитие экологического транспорта и его классификация по видам двигателя. Сущность электрического привода, водородного двигателя. Описание воздухомобилей. Сигвей, велосипед и самокат в условиях города. Внедрение экотранспорта в Европе, США, России.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.12.2017 |
| Размер файла | 20,9 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Введение
Невозможно переоценить значение транспорта в современном мире. Научно-техническая революция двадцатого века, рост населения, урбанизация и множество других факторов вывели его развитие на совершенно новый уровень. Одновременно с этим появилась и проблема: огромное количество транспортных средств стало причиной ухудшения экологической обстановки в масштабах всей планеты.
1.Экотранспорт по видам двигателей
Любой транспорт, получение энергии для которого не связанно с процессами горения углеводородов, можно назвать экологически чистым. Исключение составляют атомные реакции, которые на сухопутном транспорте не используются. Биодизель, двигатель внутреннего сгорания на спирту тоже сжигают углерод, поэтому их нельзя относить к экологически чистым видам транспорта. Наиболее правильно классифицировать экотранспорт по видам двигателей.
1.1 Электрический привод
Электромобиль -- автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т. п.).
Электромобили появились на 50 лет раньше первого автомобиля. Их развитие было обусловлено открытием Фарадея о явлении электромагнитной индукции, после которого все изобретатели и инженеры были увлечены путями его практического применения. К сожалению, о времени появления и создателе первого электромобиля сведений не сохранилось. Об успехе электромобилей тех лет гласит и то, что первые рекорды по скорости были установлены именно на электромобилях.
Снижением популярности электромобилей послужила активная разработка двигателей внутреннего сгорания и открытие богатых месторождений нефти, и, как следствие к производству дешевого бензина. Развитие автомагистралей подарило возможность совершать дальние путешествия, но электромобили не могли их совершать ввиду малого запаса хода. Популярность электромобилей пошла на спад, и к 1920 году их доля составляла около 1 %. К 1930 году их производство практически прекратилось. Затишье длилось вплоть до конца 1980 года, пока остро не встала проблема загрязнения окружающей среды и перспектива истощения запасов нефти. Ряд компаний приступили к выпуску электрических транспортных средств, не предназначенных, однако, для личного использования. Следующий всплеск интереса к электромобилям, который мы наблюдаем и в настоящее время, произошел в 90-х годах прошлого века в связи с существенным ужесточением законодательства о загрязнении воздуха. В настоящее время электромобили приобретают все большую популярность, ведь очевидно, что рынок электрокаров идет вперед огромными шагами. Можно сделать предположение о том, что в скором времени они потеснят автомобили с двигателями внутреннего сгорания.
Среди преимуществ электромобиля можно выделить:
· экономию на топливе;
· малое загрязнение окружающей среды;
· отмена налогов, платы за парковку и др.;
· после усовершенствования электромобили смогут заряжаться не только от сети, но и от других источников;
· тишина -- двигатель работает беззвучно.
К недостаткам электромобилей следует отнести:
· малочисленность автозаправочных станций;
· небольшой модельный ряд на рынке;
· высокая стоимость аккумуляторной батареи;
· сравнение в пробеге электромобиля до полного исчерпания заряда батареи с типичным автомобилем значительно уступает показателям обычного автомобиля до исчерпания запасов топлива в баке;
· безопасность электромобиля ниже обычного авто, так как он имеет облегченный вариант конструкции;
· техническое обслуживание сулит быть проблематичным, ввиду малого количества деталей на рынке и специально обученного персонала;
· скорость -- ее обычно ограничивают в целях экономии заряда; ? утилизация (аккумуляторы содержат опасные химические вещества и кислоты).
1.2 Водородные двигатели
Основная проблема водородного двигателя состоит в том, что добывать водород в природе невозможно - его приходится получать электролизом воды, или переработкой природных углеводородов, все равно, сжигая при этом нефть, газ, уголь или уран. Таким образом, водород является не топливом, а лишь аккумулятором энергии.
Следовательно, при расчете КПД водородного двигателя надо считать КПД всей цепочки: производство электроэнергии на электростанции - передача электроэнергии - получение водорода - транспортировка водорода - водородный двигатель, а такой КПД водородного двигателя значительно ниже, чем у бензиновых двигателей. Следовательно, он неэкономичен, тратит больше топлива и дает больше экологически вредных выбросов.
Кроме того, по различным оценкам, на сегодняшний день суммарная мощность всех автомобилей в десятки раз превосходит суммарную мощность всех электростанций, а электростанции и так не всегда справляются с возрастающей нагрузкой. Если учесть, что на ввод в строй только одной электростанции нужно (при полном финансировании) 3-5 лет, то становится очевидно, что массовый переход транспорта на водород в обозримой перспективе невозможен в принципе.
Типы водородных двигателей
Экологические проблемы ДВС на водороде
Во-первых, как уже было доказано выше, водородный двигатель (с учетом производства водорода и электроэнергии) дает больше экологически-вредных выбросов, правда там где расположена электростанция - где-нибудь в тайге, а не в городах, где эта проблема наиболее актуальна.
В идеале сам ДВС на водороде выбрасывает в атмосферу только водяной пар. В реальных условиях добиться столь идеального сгорания практически невозможно - в зависимости от условий горения, могут образовываться гидроксиды OH (которые взаимодействуя с металлом, будут вызывать его коррозию и образовывать весьма опасную для экологии щелочь), перекись водорода (крашенные блондинки знают, насколько это едкое и опасное вещество), соединения азота и др. Сам водород, утечки которого неизбежны, разрушает озоновый слой.
Существует и другой способ хранения водорода - металл-гидриды -- ёмкости со специальными сплавами, которые впитывают водород в свою кристаллическую решётку и отдают его при нагревании. Такой способ хранения имеет высокую плотность упаковки топлива, но чреват тем, что эта ёмкость может нагреться и отдать водород не только от нагревателя, но и, например, от солнца или работающего двигателя, что может вызвать утечку водорода и взрыв.
Конечно, все можно предусмотреть - создать специальные покрытия, термостаты, датчики утечки, систему вентиляции и т.д., но тогда автомобиль по стоимости опять сравняется с космическим кораблем.
Водородный двигатель имеет определенные перспективы там, где нужны максимальные мощности, скорости и т.д., причем любой ценой, без оглядки на стоимость и экологию (космические аппараты, боевая техника, гонки…), но массовое использование его на транспорте, абсолютно бесперспективно, т.к. он неэкономичен, неэкологичен, небезопасен и не может быть обеспечен водородом в необходимом количестве.
1.3 Воздухомобили
Автомобиль, использующий для движения сжатый воздух. Данное транспортное средство не выбрасывает в атмосферу вредные выхлопы в отличие от обычных автомобилей на ДВС.
Автомобили с использованием сжатого воздуха в качестве энергоносителя существовали ещё в конце XIX века на заводах США и Европы. Жюль Верн в 1860 году подумывал о внедрении автомобилей на сжатом воздухе в качестве ежедневного транспортного средства. В настоящее время к идее использования воздухомобителей возвратились из-за непрерывно дорожающей нефти и экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды.
Общий принцип действия воздухомобиля таков: в цилиндры двигателя подаётся сжатый воздух из баллонов, который приводит в движение поршни, вращая коленвал. Требуется лишь предварительно закачать сжатый воздух в баллоны.
Современную концепцию воздухомобиля разработал французский инженер-моторостроитель Гай Негр (Guy Negre). Он создал пневмодвигатели и несколько вариантов с предварительным подогревом воздуха, что увеличивает дальность пробега от одной заправки.
· относительно бесшумный ход;
· экологически чистый транспорт;
· дешевле своих чисто электрических или водородных соперников при примерно равных технических параметрах;
· баллоны с воздухом можно заряжать огромное число раз;
· предельно высокий КПД;
· реверсивность двигательной установки, рекуперация энергии при торможении без дополнительного оборудования и без потери КПД;
· не требуется холостой ход двигателя;
· не требуется заводить двигатель в большинстве случаев, например, если двигатель построен как роторный насос;
· независимость от температуры окружающей среды.
· малая энергоёмкость баллонов и воздуха в целом;
· невозможность использования зимой из-за отсутствия подогрева салона, что является следствием высокого КПД;
· не проведены широкие публичные испытания, что ставит проект на грань технических фантазий.
1.4 Сигвей
Сигвей гениален по своей простоте, эффективности и экологичности. На вид это что-то среднее между велосипедом и самокатом. Главное его отличие - расположение колес. Они находятся не на одной оси, а параллельно друг другу, то есть перпендикулярно движению. Казалось бы, такая конструкция не способна удержать ставшего на площадку пассажира. Однако потерять равновесие на сигвее практически невозможно. Дело в том, что при изменении положения корпуса ездока, умный самокат способен автоматически и очень быстро определить возникшее нарушение балансировки. Этому способствует сложнейшая система, состоящая из пяти вибрирующих колец-гироскопов и двух жидкостных датчиков наклона. Они посылают сигналы на микропроцессоры, а те, в свою очередь, вырабатывают управляющие двигателями воздействия.
Сигвей развивает скорость до 20 км/ч. Эта цифра была выбрана не случайно. Исследования показали, что, двигаясь с подобной скоростью, пассажир не получит серьезных травм, если столкнется с препятствием. Работает транспорт нового поколения за счет аккумулятора, пробег которого составляет порядка 40 км. Подзарядить устройство можно от обычной розетки или простого компьютерного шнура. Чтобы разработать такую чудо-технику, потребовались годы исследований. Изобрести сигвей удалось американцу Дину Кэймену. Для открытия понадобилось не только время, но и большие деньги. Кэймен потратил на свое детище порядка 100 миллионов долларов. Впрочем, изобретатель уверен, что деньги не были выброшены на ветер и уже спустя годы сигвеи будут лидирующим средством передвижения во всем мире.
Управлять сигвеем довольно просто. Для этого вам не понадобятся ни специальные знания, ни навыки вождения. Интеллектуальная система у современных самокатов способна предугадать любое ваше движение, достаточно лишь слегка изменить положение тела. При наклоне вперед сигвей будет катиться туда же. Скорость движения зависит от степени вашего наклона. Затормозить на сигвее тоже достаточно легко - необходимо лишь отклониться назад и самокат начинает останавливаться или катиться задним ходом. При наклонах вправо и влево двигатель соответствующего колеса замедляется, и ваше транспортное средство поворачивает в необходимую сторону.
· сигвей имеет огромные размеры и вес, некоторые модели могут весить до 60 кг
· высокая стоимость- есть модели, которые стоят дороже автомобилей
· для него не предусмотрены электрические заправки. Так что зарядить аккумуляторы в пути вряд ли получится, если они в самый неподходящий момент вдруг разрядятся.
· двигаться на нём по дорогам вперемешку с автомобилями нельзя -- это опасно. Исключением разве что могут стать дороги в сельской местности и в миниатюрных городках, где машин особо нет
· не каждая дорога подойдёт для сигвея. Если она неровная, с ямами, выбоинами, то нормально проехать не получится. В отличие от пешехода, сигвэй не поднимется по ступенькам. Также двухколёсная платформа не предназначена для езды по густой траве, а если у неё ещё и маленькие колёса, то она вообще не сможет двигаться по любому газону и по асфальту даже с небольшими неровностями.
· не так сильно подвержен негативному воздействию низких температур на аккумуляторные батареи.
· так как сигвей имеет руль -- им легче управлять. А новичкам практически не нужно обучаться на езде на сигвее -- встал и поехал.
· на сигвее можно разворачиваться практически на месте -- что полезно при ограниченном пространстве для маневров.
· работает без выхлопов, на электрической энергии, которая на сегодняшний день считается одним из самых экологичных видов топлива.
1.5 Велосипед и самокат
Эти колесные транспортные средства двигаются посредством мускульной силы субъекта. В велосипеде для этой цели используются ножные педали, а в самокате движение обеспечивается благодаря многократному отталкиванию ногой от земли. На велосипеде человек занимает сидячее положение, на самокате же он стоит, держась за руль. Самокаты теперь используются не только для развлечения детьми, но и наряду с велосипедами применяются и взрослыми: работниками почты, полиции и даже скорой помощи.
Многие люди в Европе и Америке предпочитают добираться на работу на велосипеде, в Токио на самокате, поскольку, с одной стороны, нет необходимости стоять в пробках, а с другой - благодаря физической нагрузке организм становится более здоровым.
1.6 Городской экотранспорт
Всем известны такие виды экологического транспорта, как троллейбус и трамвай, также не так давно появился гибрид троллейбуса и автобуса-экобус. Все они работают от электричества и предназначены для перевозки пассажиров.
Трамвай - один из первых видов городского общественного транспорта, появился еще в начале XIX века, тогда он приводился в движение с помощью конной упряжке. Первый электрический трамвай появился в 1881 году в Германии.
Троллейбус же появился в виде первой экспериментальный троллейбусной линии в 1882 году, так же в Германии. Причём вначале троллейбусы эксплуатировались только, как дополнительный транспорт к трамваю. Первая полностью троллейбусная линия же открылась в 1933 году в Москве.
2. Внедрение экотранспорта
2.1Европа и Америка
В настоящее время некоторые страны предпринимают ряд действий, направленных на использование электромобилей жителями своей страны, в целях сохранения окружающей среды и здоровья.
Например, в Норвегии подготовили законопроект о введении запрета продажи новых автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями. Если инициатива будет поддержана парламентом, начиная с 2025 года норвежцы смогут приобретать исключительно электромобили, а также машины с водородными силовыми установками.
В Германии за покупку электромобиля будут выплачивать премию. На данные цели правительством выделено 600 миллионов евро.
Американские власти проводят тендеры для производителей электромобилей в целях использования в рабочих целях данного транспорта госслужащими, тем самым привлекая внимание и задавая тон для популяризации электромобилей.
2.2Россия
Россия испытывает некоторые сложности по внедрению электромобилей, несмотря на ряд льгот для их владельцев. Среди сложностей: малое количество заправок, климат, в зимний период холод будет негативно влиять на аккумуляторы, снижая пробег на одной зарядке в 2-3 раза. Почти полное отсутствие инфраструктуры для его обслуживания. Электромобили желательно держать в отапливаемом гараже -- хранение аккумуляторов в условиях минусовой температуры приводит к их порче. А при экстремально низких температурах желательно и вовсе отказаться от эксплуатации электрокара, таким образом, для полноценного использования электромобиль российскому гражданину не всегда сможет подойти.
Ну, и самый главный отрицательный показатель -- стоимость, пока данный вид транспорта скорее роскошь, чем средство передвижения. Несмотря на предпринимаемые властями попытки стимулирования использования, фактические данные не сулят большого спроса. Среди таких мер: отмена платы за пользование парковкой в Москве в центре города, отмена транспортного налога для владельцев, проживающих в Санкт-Петербурге, установление в Москве и в московской области более двух тысяч зарядных станций и др.
Заключение
экологический транспорт двигатель
В мире давно поняли, что шутки с природой могут обойтись человечеству слишком высокой ценой, автотранспорт создает в крупных городах обширные зоны с долей загрязнения воздуха в 70-90 %. В связи с ростом количества личного автотранспорта смог над большими городами стал приметой времени. Автомобили с двигателями внутреннего сгорания производят много шума, много дыма.
В автомобильном выхлопе содержится большое количество вредных веществ, но большинство из них влияют на экологию локально -- в месте выброса, отравляя самого водителя и окружающих его людей. Также при сжигании топлива выделяется большое количество парниковых газов, которые являются одной из причин глобального потепления. Одним из путей решения проблемы внутригородского транспорта является внедрение электромобилей.
Многие сравнительные характеристики экологической эффективности показывают явное превосходство электромобилей перед другими видами автотранспорта. Для внутригородского автотранспорта в ближайшее время нет более экологически чистой и недорогой альтернативы электромобилям
Анализируя вышеперечисленное очевидно, что ни человечество, ни в частности Россия, не готовы к резкому отказу от автомобилей ДВС в пользу электромобилей. В то же время первые шаги к широкому внедрению электромобилей в повседневную жизнь уже сделаны. Точка невозврата пройдена, и с каждым годом на дорогах будет появляться все больше и больше автомобилей на электричестве. И судя по вниманию правительства к этой отрасли, Россия не будет в числе отстающих стран. Возможно, они приобретут широкое применение, если приобретут поправку на местные условия эксплуатации
Список использованных источников
1.Трескова Ю.В. Электромобили и экология. Перспективы использования электромобилей // Молодой ученый. -- 2016. -- №12. -- С. 563-565.
Подобные документы
Развитие трамвайного транспорта в России. География размещения производства трамваев. Проблемы трамвайного транспорта и пути их решения. Развитие трамвайного транспорта в городе Салавате. Противоречие между значимостью транспорта и уровнем его развития.
курсовая работа [338,1 K], добавлен 04.08.2010
Причудливые сани на острове Мадейра в Португалии. B-BUGS Багги - идеальный вид транспорта для британской погоды. Лодка-сауна как отличный способ спокойно отдохнуть. Вупперталь — старейшая надземная железная дорога. Пивной велосипед в Амстердаме.
презентация [4,1 M], добавлен 21.04.2014
реферат [164,6 K], добавлен 17.07.2015
курсовая работа [379,7 K], добавлен 13.07.2014
Инвестиции и развитие железнодорожного транспорта в мировом масштабе. Реформа железнодорожного транспорта России: проблемы и перспективы развития. Влияние рыночных отношений и конкурентной среды на развитие железнодорожного транспорта России.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Выберите документ из архива для просмотра:
Выбранный для просмотра документ Конференция Экологически чистые автомобили.docx
Раскрыть проблему ухудшения экологической обстановки в мире
Сформировать знания по экологическим автомобилям
Развить воображение, логическую память, внимательность
Тип мероприятия:
Формирование познавательной деятельности
Вид мероприятия:
Комбинированный с использованием ИКТ
На данном мероприятии сочетаются различные методы и приёмы проведения занятий: презентация по ходу выполнения заданий, беседа.
В ходе мероприятия достигнуты следующие цели:
Раскрытие проблемы ухудшения экологической обстановки в мире.
Ознакомление обучающихся с экологически чистыми автомобилями , развить логическое мышление, внимание.
Актуальность
В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автомобильного транспорта существенно обострились проблемы воздействия его на окружающую среду.
Автомобили сжигают огромное количество нефтепродуктов, нанося одновременно ощутимый вред главным образом атмосфере. Даже легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина требуется 2,5 кг чистого кислорода (или 9 – 10 кг воздуха). В среднем автомобиль проезжает в год 10 тыс. км и сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода и выбрасывая в атмосферу 160 т выхлопных газов, в которых обнаружено около 200 различных веществ, в том числе 800 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота, 200 кг углеводородов. С каждым годом количество автотранспорта растет, а, следовательно, растет содержание в атмосферном воздухе вредных веществ.
Постоянный рост автомобилей оказывает определенное отрицательное влияние на окружающую среду и здоровье человека. Поэтому в нашей конференции мы расскажем экологически чистые виды транспорта .
Значение транспорта для человечества трудно переоценить. С незапамятных времен он играл важную роль, постоянно развиваясь и совершенствуясь. Произошедшая в XX веке научно-техническая революция, рост населения, урбанизация и множество других факторов вывели его развитие на совершенно новый уровень.
Однако, одновременно с этим появилась и проблема: огромное количество транспортных средств стало причиной ухудшения экологической обстановки в масштабах всей планеты. Именно поэтому все большее внимание обращается сегодня на развитие экологических видов транспорта.
Любой транспорт, получение энергии для которого не связанно с процессами горения углеводородов, можно назвать экологически чистым. Наиболее правильно классифицировать экотранспорт по видам двигателей.
Автомобили с электрическим приводом (электромобили)
В-1 На данный момент это самый быстроразвивающийся вид экологически чистого транспорта. Ему предписано большое будущее и это уже заметили все крупные автомобилестроительные концерны. Несколько тысяч электромобилей уже ездят по дорогам мира. В среднем, чтобы электромобиль мог конкурировать с бензиновым ему нужно весить в четыре раза меньше. Подобные примеры в автомобильной промышленности есть.
Основная проблема электромобилей — аккумуляторы. Именно они являются уже единственным ограничением к массовому производству электромобилей. Все остальные технические ограничения преодолены еще 50 и 100 лет назад. Электродвигатель имеет КПД больше бензинового. Его ресурс намного выше, а сложность изготовления небольшая. К тому же ему не требуется КПП (не требуется трансмиссии). Сейчас большинство серийных электромобилей производится с литиевыми аккумуляторами. Они имеет очень высокую стоимость.
Как альтернатива предложены серно-натриевые аккумуляторы. На данный момент в Японии применяются стационарные серно-натриевые аккумуляторные станции, мощностью более 1 мВт. Возможно, в дальнейшем они появятся на электромобилях.
Водородные двигатели
В-2 Водород — самое энергоемкое топливо в мире. Калорийность одной весовой части чистого газообразного водорода превосходит бензин в 2,5 раза. Это означает, что весовой запас водорода в баллоне может быть во столько же раз меньше. Сгорание водорода может происходить в обычном поршневом двигателе. Но при этом есть технологические сложности. Из-за высокой температуры горения необходимо усиливать блок цилиндров керамикой, что очень сложно и дорого.
По этой причине особый интерес представляют катализаторы — установки беспламенного горения водорода. Однако, им требуется баллонный кислород, а их стоимость тоже высокая. При окислении водорода в катализаторе вырабатывается электрический ток. Работает такая установка бесшумно и с высоким КПД. К сожалению, высокая цена не сулит водородным автомобилям массового распространения. Хотя настоящее время они тоже уже ездят по дорогам.
Воздухомобиль
В-1 Есть и иные решения в области экотранспорта: пневмодвигатели, химические батареи (тепло или ток выделяется при окислении металла), механические накопители энергии, пружинный привод. Пока все они находятся на стадии разработок, уступая место электромобилям.
В настоящее время выпускаются воздухомобили (пневмомобили), так называются автомобили, имеющие пневматический двигатель, для работы которого используется сжатый воздух. Накопление энергии происходит посредством нагнетания его в баллоны. Затем, проходя через систему распределения, сжатый воздух попадает в пневмодвигатель, который и приводит машину в движение. Таким образом, при езде на малой скорости или на небольшое расстояние, подобный автомобиль использует только воздух, не нанося вреда окружающей среде.
Автомобиль на солнечных батареях
В-2 О том, что фотопанели можно устанавливать на крышах машин, известно достаточно давно. Но мало кто задумывается, что уже создан полноценный автомобиль на солнечных батареях, который работает только от энергии солнца. Причем это не единичные экземпляры изобретателей-любителей, а вполне современные разработки крупных компаний.
Особенности гелиоавтомобилей
Также обязательно имеются мощные аккумуляторы, необходимые для накопления энергии. Причем, как правило, производители предусматривают комбинированный вариант зарядки аккумуляторных блоков. То есть при необходимости их можно подзарядить от специальной электросети. Делается это для повышения надежности и рабочего ресурса солнечного автомобиля.
Выгоды от массового использования таких солнечных электромобилей очевидны. Это и отсутствие загрязнения окружающего пространства, и удобство эксплуатации, и независимость от заправок. Однако есть и целый ряд проблем. Прежде всего – недостаточно высокий КПД современных фотоэлементов (и слишком высокая стоимость высокопроизводительных опытных образцов). Кроме того, это необходимость максимально снизить вес автомобиля без уменьшения его прочности, то есть применение достаточно дорогостоящих композитных материалов.
Существующие конструкции автомобилей на солнечных батареях
Производством опытных экземпляров подобных машин занимаются такие гиганты автомобилестроения, как BMW , Toyota , Mercedes , а также французская фирма Venturi , швейцарская компания Green GT и др.
Разработки идут по двум направлениям:
Создание смешанной конструкции автомобиля на солнечных батареях, который в пасмурную погоду мог бы подзаряжаться от электросети, и работать как простой электромобиль;
Создание транспортного средства, в котором бы энергия Солнца использовалась для некоторых вспомогательных потребностей: например, для функционирования навигационной системы, либо кондиционера машины.
В-1 В ряде стран работники почты, игроки в гольф, полицейские и многие другие категории граждан передвигаются при помощи такого вида транспорта, как сегвей. Это самобалансирующийся самокат, имеющий два колеса, располагающиеся по обе стороны от водителя. Балансировка сегвея происходит автоматически и зависит от положения корпуса ездока: при его отклонении назад самокат замедляется, останавливается или едет задним ходом, а при наклоне вперед – начинает движение или ускоряется.
На каждом из колес сегвея есть собственный электродвигатель, который реагирует на малейшие изменения равновесия транспортного средства. Двигатель работает от литий-ионных аккумуляторных батарей, их подзарядка происходит автоматически при спуске с горы. На полную же зарядку достаточно 8 часов. Можно воспользоваться и обычной розеткой – 15 минут зарядки хватает примерно на 1,6 километра пути.
Городской экотранспорт
В-2 Наверное, всем известны такие виды экологического транспорта, как троллейбус и трамвай. Они оба работают от электричества и предназначены для перевозки пассажиров.
Трамвай - один из первых видов городского общественного транспорта, появился еще в начале XIX века, тогда он приводился в движение с помощью конной упряжке. Первый электрический трамвай появился в 1881 году в Германии.
Троллейбус же появился в виде первой экпериментальной троллейбусной линии в 1882 году, так же в Германии. Причём вначале троллейбусы эксплуатировались только, как дополнительный транспорт к трамваю. Первая полностью троллейбусная линия же открылась в 1933 году в Москве.
С каждым годом необходимость использования экологического транспорта растет, так как функционирование нынешней транспортной системы с выбросом загрязняющих веществ в воздух всё больше ухудшает экосистему нашей планеты.
Велосипед и самокат
В-1 Нет, наверное, человека, никогда бы не пробовавшего прокатиться на самокате или велосипеде. Эти колесные транспортные средства двигаются посредством мускульной силы людей.
Многие люди в Европе да и в России тоже предпочитают добираться на работу на велосипеде, в Токио на самокате, поскольку, с одной стороны, нет необходимости стоять в пробках, а с другой – благодаря физической нагрузке организм становится более здоровым.
Проблема глобального потепления, вызванного ростом углекислого газа в атмосфере, постоянно звучит в речах видных деятелей и организаций, занимающихся экологией. Несмотря на то что данная идея ставится под сомнение, зачастую вполне аргументированно, наличие масштабного загрязнения окружающей среды различными транспортными средствами стоит весьма остро.
Да, факты говорят, что углекислый газ, вырабатываемый всей промышленностью и автомобилями, может оцениваться всего в несколько процентов от уровня вреда, который наносится извержением среднего вулкана. Но проблему других выбросов человечество не может игнорировать. Чтобы снизить вред для природы, разрабатывается экологический транспорт, удобный для людей и безопасный для экосферы.
В чем проблема существующих двигателей внутреннего сгорания
Современные двигатели могут называться верхом экологичности, если проводить сравнение с их предшественниками полувековой давности. Использование биодизеля, постоянное снижение уровня вредных веществ в выхлопе, задаваемое стандартами безопасности, положительно влияет на атмосферу городов.
Однако постоянный рост количества автомобилей на дорогах не ведет к снижению вреда для окружающей среды. К самым заметным опасным чертам современного транспорта относятся:
- наличие в выхлопе угарного газа, смертельно опасного для человека и других живых организмов;
- присутствие солей тяжелых металлов, осаждаемых в почву;
- наличие активных веществ кислотной, щелочной групп, которые при растворении в атмосферных осадках воздействуют на почву, конструкции зданий, загрязняют грунтовые воды.
Экологические проблемы транспорта не ограничиваются только выбросами и опасностями, связанными с работой двигателей. К области вредных воздействий относятся протечки масел, топлива, выбросы сажи, неизбежные у дизельных двигателей. Ущерб природе наносит и добыча исходного сырья для производства бензина и дизеля, а также его переработка.
Чем характеризуется экологический транспорт
Общественный транспорт
Знакомые всем экологически чистые виды транспорта – общественные троллейбусы, трамваи, метро. Эта часть инфраструктуры городов, если оценивать конкретное средство передвижения, кажется идеальной. В воздух не выбрасывается вредных веществ, нет сажи, нет масштабных задымлений атмосферы. Экология транспорта этого типа привлекательна, но несколько спорна.
- Общественный транспорт используется в дневное время суток.
- Необходимые мощности энергетической сети весьма высоки.
- Существуют большие утечки энергии из-за повреждений сетей, коротких замыканий, различных аварийных ситуаций.
В результате происходит рост нагрузки на производителей электроэнергии. Тепловые станции сжигают больше топлива, увеличивая выбросы в атмосферу. Регулировать нагрузку по времени суток с помощью общественного электрического транспорта весьма трудно. Поэтому человечеству необходим другой выход.
Гибридные автомобили
Популярные и знакомые всем гибриды представляют собой автомобиль, у которого двигатель внутреннего сгорания работает в стабильном, контролируемом режиме. Часть нагрузки берет на себя вторичная электрическая система привода. Экологический транспорт такого рода действует по следующей схеме:
- во время движения по трассе с крейсерской скоростью или с малым диапазоном ее изменения работает двигатель внутреннего сгорания;
- в городском режиме, когда скорость не нужна, а требуются постоянные разгоны и торможения, автомобиль приводится в движение электродвигателем;
- во время нахождения в городе, двигатель внутреннего сгорания обеспечивает только работу кондиционера, а также электрогенератора, подзаряжающего аккумуляторы автомобиля.
Экологичный транспорт гибридного типа значительно снижает выбросы вредных веществ в атмосферу. Общее потребление топлива падает до 50% (для автомобилей, которые большей частью двигаются в городском цикле). Но при дальних поездках по трассе преимущества гибридов сходят на нет.
Аккумуляторные электромобили
Становится ясно, почему все больше компаний предлагают на рынке свои разработки электромобилей. Распространение такого вида транспорта ограничено – в некоторых странах не приняты системы стандартов и законов, регламентирующие налогообложение, правила использования и обслуживания таких индивидуальных средств передвижения.
Но в целом ряде государств электрический автомобиль стал привычным транспортом, предусмотрена даже инфраструктура для быстрой зарядки аккумуляторов от мощных источников энергии.
Транспорт на солнечных батареях и индукционных движителях
Автомобиль на солнечных батареях давно присутствует в произведениях фантастов и различных фильмах о будущем. Такой вид транспорта существует. Его развитие пока тормозится несомненным недостатком:
- движение автомобиля может происходить только днем;
- аккумуляторы, способные обеспечить тягу вечером и ночью, утяжеляют инженерное решение, удорожают автомобиль, снижают общую динамику.
Индивидуальные средства передвижения на солнечных батареях не предлагаются на рынке. Но общественный транспорт уже функционирует. К серийным, существующим и используемым решениям относятся автобусы на солнечных батареях, двигающиеся по маршрутам в городах Австралии.
Другой пример – мини-поезда для туристов, запущенные в Венгрии. Реализует проекты общественного транспорта, движимого энергией солнца, Китай и другие страны с высоким промышленным потенциалом.
Еще один интересный тип экологичного средства передвижения питается так же, как смартфоны с беспроводной зарядкой. Источником энергии служит кабель, проложенный под дорогой. С помощью индукции электричество передается на двигатели. Такие автобусы курсируют по улицам Парижа (проект Jeweline), в парках Америки, Японии.
Другую схему применения индукции нашли шведские инженеры. Рейсовые автобусы Scania Citiwide построены как электромобили. Они оснащены аккумуляторами и движутся свободно. Станции подзарядки на индукционном принципе располагаются прямо в зонах остановок общественной сети. Это дало транспорту мобильность и одновременно возможность двигаться как угодно долго, не привязываясь к проложенной под дорогой линии энергопитания.
Индукционные автобусы, не оснащенные аккумуляторами, предлагают еще одно преимущество. Им не нужен водитель. Маршрут четко выверен, проходит там, где проложен силовой кабель под дорогой. При этом скорость транспортного средства легко контролировать, возможно даже отслеживание положения конкретной машины в пути, организуя безопасный режим.
Но в масштабах большого города, где присутствует множество участников дорожного движения, систему слежения сложно реализовать. Поэтому автобусы с кабельным питанием двигаются пока только в зонах туристических маршрутов в парках или четко локализованных областях городов.
В настоящее время жизнь человека невозможно представить без различных автомобилей. Автомобили используются людьми для преодоления больших расстояний, упрощения различных работ (сельскохозяйственные либо погрузочно-разгрузочные), а также для перевозки различных грузов.
Наличие автомобилей в жизни человека позволяет ускорить все вышеперечисленные процессы, поэтому от их использования отказаться невозможно и их количество непрерывно ускоренно растет. Однако, каждый автомобиль наносит вред окружающей среде, здоровью человека. Такое воздействие нельзя не учитывать.
В 1992 годуНациональный институт раканачал исследования дизельных выхлопов у шахтеров и доказал, что присутствие большого количества выхлопных газов в воздухе увеличивает шанс развития рака легких.
Отработанные автомобильные выбросы содержат соединения свинца, кадмия, цинка, марганца, меди, хрома, кобальта, олова (таблица 1).
У совершенно здоровых людей загрязненный воздух вызывает усталость, плохой сон, кашель, головную боль [1].
Для предотвращения роста негативных реакций, необходимо найти способы сокращения выбросов путем создания альтернативных видов транспорта.
Состав выхлопных газов
Компоненты выхлопного газа
Содержание по объему,%
Примечание
Двигатели
бензиновые
дизели
Пути решения проблемы
В целях снижения загрязнения воздуха на пути отработавших газов в автомобили стали устанавливать каталитические нейтрализаторы, окисляющие несгоревшие углеводороды и угарный газ до углекислого газа и восстанавливающие оксиды азота до азота и кислорода.
Каталитические нейтрализаторы способны довольно эффективно снижать токсичность выхлопа, при этом они не влияют на потребление топлива и мощность двигателя
Другой выход — создание более экологического топлива.
Альтернативным видом топлива считалось топливо, разработанное американскими учеными — кукурузное топливо. Однако, проводимые исследования показали, что для того, чтобы произвести достаточное количество этанола на базе кукурузы, спрос на биотопливо уже оказывает отрицательное влияние на запасы пресной воды в Великих Равнинах Юго-Западной и Центральной части США. Центральной проблемой является относительно высокая потребность кукурузы в воде.
Ученые утверждают, что при использовании биоэтанола или биодизеля производится меньше энергии, чем затрачивается на их производство, и, тем более, меньше, чем при использовании нефтепродуктов [2].
Для примера можно взять поле пшеницы, выращиваемой для производства этанола. Оно может дать 400 литров топлива с одного урожая. Но если учесть трактор, который сожжет 300 литров топлива в сезон на обработку этого поля, грузовик для перевозки зерна, сжигающий 20 литров за рейс, и перегонный аппарат, использующий энергию 160 литров топлива, чтобы выполнить перегонку зерна в спирт, является ли производимый этанол по-настоящему экологически чистым, с низким уровнем выбросов топливом?
И наконец, кукурузное биотопливо загрязняет земную атмосферу парниковыми газами больше на 7 % в сравнении с выбросами от обычного бензина.
Водород как топливо для двигателей рассматривается в числе наиболее перспективных веществ.
При использовании водорода в обычном двигателе внутреннего сгорания возникает ряд проблем. В случае даже небольшой утечки при контакте с раскаленным выпускным коллектором он неизбежно загорится.
Для массового перехода на водород в качестве топлива существует целый ряд технологических и экологических препятствий.
– Производство водородного топлива на сегодняшний день обходится в 4 раза дороже, чем производство бензина.
– В случае массового внедрения таких силовых установок, резко увеличится количество водорода в атмосфере, что может привести к разрушению озонового слоя Земли, так как водородные двигатели выделяют значительно больше оксидов азота, чем бензиновые.
С точки зрения экологической чистоты наиболее перспективен электромобиль.
Электромобиль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т. п.).
Одна из главных причин, почему кто-то покупает электрический автомобиль — это то, что он не выделяет вредных выбросов.
Электромобили требуют постоянной подзарядки, следовательно, нужно будет построить большое количество пунктов подзарядки, которые будут снабжены от электростанций.
При введении в эксплуатацию электромобилей, мгновенно возрастет потребление электроэнергии, а значит значительно увеличится доля выбросов, производимых электростанциями.
К примеру, автомобиль Nissan LEAF, как заявляет производитель, потребляет 30 кВт-ч на 160 км. При среднем расходе энергии электрического автомобиля в 30 кВт-час на 160 км пробега, за 1км пробега машины, электрический силовой агрегат потребляет 0,19 кВт-ч. Поэтому если Вы приобретете электрический автомобиль, то при пробеге 25,000 в год (в среднем 68,4 км/день), Вы затратите на зарядку аккумуляторной батареи около 4750 кВт энергии. Таким образом, при среднем расходе 400 кВт в месяц на семью за квартиру, каждая семья при наличие 1 электромобиля потребляет в два раза больше электроэнергии, чем раньше.
Получение энергии из альтернативных источников (солнечные батареи, ветровые электростанции) хорошо отразится на экологии, но это требует больших капиталовложений и значительной площади для их установки. Установка солнечной батареи непосредственно на электромобиль также не является оптимальным решением, потому что это увеличивает его массу, он становится недопустимо тяжелым, следовательно, повлечет за собой массу проблем в обслуживании дорожного покрытия, так же потребуется большая площадь.
В качестве площади под солнечные батареи можно использовать крыши домов. Панель с площадью примерно 0,2 квадратных метра будет иметь мощность модуля примерно 10 Вт. Такой модуль будет весить около 2 кг. Ясным солнечным днем с 1 квадратного метра элемента можно получить 120 Вт мощности. Такого количества энергии не хватит даже для того, чтобы обеспечить работу компьютера. Одна солнечная батарея площадью 10 квадратных метров способна дать уже больше 1 кВт энергии, а это в силе обеспечить нормальную работу нескольких лампочек, телевизора и компьютера.
Для загородного дома, в котором проживают 3–4 человека, в светлое время года и светлое время дня, может оказаться достаточно 20 квадратных метров площади солнечных батарей (это примерная ежемесячная потребляемая мощность 200–300 кВт).
Как правило, участка крыши, ориентированного на юг, для установки данной площади солнечной батареи будет достаточно. В случае если площадь крыши, которая ориентирована на юг, составляет 40 квадратных метров, то это при 18–20 солнечных днях может выдавать до 500 кВт ежемесячно.
Нельзя не отметить и очевидные достоинства:
– длительный срок службы;
– независимость от технических неполадок организации, поставляющей энергию;
– крайне невысокая вероятность выхода из строя солнечной батареи;
– отсутствие необходимости в постоянном техническом обслуживании;
Электромобиль может проехать без подзарядки порядка 150 -250 км. Одним из недостатков электромобилей является тот факт, что их приходится очень долго заряжать. Это дело не одного и даже не двух часов. Порой на зарядку такого автомобиля уходит до двенадцати часов.
Разработчики из Израиля создали технологию, позволяющую заряжать мобильные устройства за несколько секунд, а электромобили — за пару минут.
Основатель StoreDot также поделился планами на будущее, в которые входит создание таких аккумуляторов для электромобилей. Если и этот проект удастся воплотить в реальность, то на полную зарядку электродвигателя будет уходить около 2–3 минут [3].
Заключение
Для уменьшения вреда, наносимого автомобилями окружающей среде, необходимо создать жесткие экологические требования к производимым автомобилям, уменьшить количество автомобилей, возраст которых превышает 10 лет, развивать альтернативные виды топлива.
В идеале, транспортный сектор будет полностью электрифицирован и все энергосистема со временем перейдет на экологически чистые источники энергии, а крупногабаритные транспортные средства такие как автобусы, мусоровозы и полуприцепы грузовых автомобилей перейдут на более экологическое топливо: газ и водород.
Основные термины (генерируются автоматически): солнечная батарея, автомобиль, литр топлива, электрический автомобиль, электромобиль, LEAF, альтернативный вид топлива, жизнь человека, кВт энергии, экологическое топливо.
Похожие статьи
Электромобили и экология. Перспективы использования.
Также при сжигании топлива выделяется большое количество парниковых газов, которые являются
Для внутригородского автотранспорта в ближайшее время нет более экологически чистой и недорогой альтернативы электромобилям [1]. Электромобиль — автомобиль.
Альтернативные виды топлива | Статья в журнале.
Теперь поговорим об альтернативных видах топлива. Возьмем в пример бензиновое топливо и газовое топлива.
Для здоровья человека опаснее всего выбросы углеводородов, а если быть точнее, продукты их окисления.
Экологические аспекты применения возобновляемых источников.
Солнечная энергия. Солнце в целом является одним из наиболее чистых в экологическом отношении видов энергии.
Использование в качестве топлива для автомобилей биоэтанола повлечет за собой рост объемов выбрасываемого в атмосферу углекислого газа, а также.
Экологические последствия развития солнечной энергетики
Ключевые слова: солнечная энергия, энергетика, экология, экологические проблемы, климат, окружающая среда.
Значительная часть энергетических ресурсов обеспечивает энергией, освобождающейся при сжигании ископаемого топлива (угля, газа и нефти), что приводит к.
Эколого-экономические аспекты развития традиционной.
Энергоэффективное и экологическое использование альтернативных источников энергии является главной стратегией многих стран по
В каком состоянии находится мировая энергетика в настоящее время? Согласно исследованию МЭА, ископаемые виды топлива.
Водород — топливо будущего? | Статья в журнале.
Ключевые слова: водород, топливо, экология, энергетика, энергия.
Поэтому необходимо перевести автомобили на альтернативные виды топлива и использовать электродвигатели.
Эффективность преобразования солнечной энергии
Ключевые слова: альтернативный источник энергии, солнечная энергетика, солнечный коллектор, солнечная панель.
На пример в Европе, где стоимость на традиционное топливо для выработки энергии высока [13].
Проблемы использования альтернативных экологически чистых.
Постепенный перевод автомобилей с жидкого вида топлива на альтернативное, преимущественно газовое, позволяет наряду с экономическим эффектом получить и экологический. Литература.
Экологическая опасность гибридных автомобилей
Покупатели руководствуются не только явной экономией затрат на топливо, но и экологичностью в вопросе выброса выхлопных газов.
Насколько экологически безопасны электрические автомобили?
Читайте также: