Электричество как топливо реферат

Обновлено: 05.07.2024

I Введение
II Производство и использование электроэнергии
1. Генерация электроэнергии
1.1 Генератор
2. Использование электроэнергии
III Трансформаторы
1. Назначение
2. Классификация
3. Устройство
4. Характеристики
5. Режимы
5.1 Холостой ход
5.2 Режим короткого замыкания
5.3 Нагрузочный режим
IV Передача электроэнергии
V ГОЭЛРО
1. История
2. Результаты
VI Список использованной литературы

I. Введение

Электроэнергия, один из самых важных видов энергии, играет огромную роль в современном мире. Она является стержнем экономик государств, определяя их положение на международной арене и уровень развития. Огромные суммы денег вкладываются ежегодно в развитие научных отраслей, связанных с электроэнергией.
Электроэнергия является неотъемлемой частью повседневной жизни, поэтому важно владеть информацией об особенностях её производства и использования.

II. Производство и использование электроэнергии

1. Генерация электроэнергии

Генерация электроэнергии – производство электроэнергии посредством преобразования её из других видов энергии с помощью специальных технических устройств.
Для генерации электроэнергии используют:
Электрический генератор – электрическую машину, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
Солнечную батарею или фотоэлемент – электронный прибор, который преобразует энергию электромагнитного излучения, в основном светового диапазона, в электрическую энергию.
Химические источники тока – преобразование части химической энергии в электрическую, посредством химической реакции.
Радиоизотопные источники электроэнергии – устройства, использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие её в электроэнергию.
Электроэнергия вырабатывается на электростанциях: тепловых, гидравлических, атомных, солнечных, геотермальных, ветряных и других.
Практически на всех электростанциях, имеющих промышленное значение, используется следующая схема: энергия первичного энергоносителя с помощью специального устройства преобразовывается вначале в механическую энергию вращательного движения, которая передается в специальную электрическую машину – генератор, где вырабатывается электрический ток.
Основные три вида электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС
Ведущую роль в электроэнергетике многих стран играют тепловые электростанции (ТЭС).
Тепловые электростанции требуют огромного количества органического топлива, запасы же его сокращаются, а стоимость постоянно возрастает из-за все усложняющихся условий добычи и дальности перевозок. Коэффициент использования топлива в них довольно низок (не более 40%), а объемы отходов, загрязняющих окружающую среду, велики.
Экономические, технико-экономические и экологические факторы не позволяют считать тепловые электростанции перспективным способом получения электроэнергии.
Гидроэнергетические установки (ГЭС) являются самыми экономичными. Их КПД достигает 93 %, а стоимость одного кВт•ч в 5 раз дешевле, чем при других способах получения электроэнергии. Они используют неисчерпаемый источник энергии, обслуживаются минимальным количеством работ¬ников, хорошо регулируются. По величине и мощности отдельных гидростанций и агрегатов наша страна занимает ведущее положение в мире.
Но темпы развития сдерживают значительные затраты и сроки строительства, обусловленные удаленностью мест строительства ГЭС от крупных городов, отсутствие дорог, трудные условия строительства, подвержены влиянию сезонности режима рек, водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель, крупные водохранилища негативно воздействуют на экологическую ситуацию, мощные ГЭС могут быть построены только в местах наличия соответствующих ресурсов.
Атомные электростанции (АЭС) работают по одному принципу с тепловыми электростанциями, т. е. происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию вращения вала турбины, которая приводит в действие генератор, где механическая энергия преобразовывается в электрическую.
Главное достоинство АЭС – небольшое количество используемого топлива (1 кг обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля), вследствие чего АЭС могут быть построены в любых энергодефицитных районах. К тому же запасы урана на Земле превышают запасы традици-онного минерального топлива, а при безаварийной работе АЭС незначительно воздействуют на окружающую среду.
Главным недостатком АЭС является возможность аварий с катастрофическими последствиями, для предотвращения которых требуются серьезные меры безопасности. Кроме того, АЭС плохо регулируются (для их полной остановки или включения требуется несколько недель), не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов.
Атомная энергетика выросла в одну из ведущих отраслей народного хозяйства и продолжает быстро развиваться, обеспечивая безопасность и экологическую чистоту.

1.1 Генератор

Электрический генератор – это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.
Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.
Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.
Генератор переменного тока – электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит

При вращении рамки изменяется магнитный поток через нее, поэтому в ней индуцируется ЭДС. Так как с помощью токосъемника (колец и щеток) рамка соединена с внешней электрической цепью, то в рамке и внешней цепи возникает электрический ток.
При равномерном вращении рамки угол поворота изменяется по закону:

Магнитный поток через рамку также изменяется с течение времени, его зависимость определяется функцией:

где S − площадь рамки.
По закону электромагнитной индукции Фарадея ЭДС индукции, возникающая в рамке равна:

где – амплитуда ЭДС индукции.
Другая величина, которой характеризуется генератор, является сила тока, выражающаяся формулой:

где i — сила тока в любой момент времени, I_m – амплитуда силы тока (максимальное по модулю значение силы тока), φ_c — сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
Электрическое напряжение на зажимах генератора меняется по синусодальному или косинусоидальному закону:

или

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу, каждый такой генератор представляет собой соединение в одной электрической машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них ЭДС сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода:

2. Использование электроэнергии

Электроснабжение промышленных предприятий. Промышленные предприятия потребляют 30-70% электроэнергии, вырабатываемой в составе электроэнергетической системы. Значительный разброс промышленного потребления определяется индустриальной развитостью и климатическими условиями различных стран.
Электроснабжение электрифицированного транспорта. Выпрямительные подстанции электротранспорта на постоянном токе (городской, промышленный, междугородний) и понижающие ПС междугороднего электрического транспорта на переменном токе питаются электроэнергией от электрических сетей ЭЭС.
Электроснабжение коммунально-бытовых потребителей. К данной группе ПЭ относится широкий круг зданий, расположенных в жилых районах городов и населенных пунктов. Это – жилые здания, здания административно-управленческого назначения, учебные и научные заведения, магазины, здания здравоохранения, культурно-массового назначения, общественного питания и т.п.

III. Трансформаторы

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Схема устройства трансформатора

1 – первичная обмотка трансформатора
2 – магнитопровод
3 – вторичная обмотка трансформатора
Ф – направление магнитного потока
U₁ – напряжение на первичной обмотке
U₂ – напряжение на вторичной обмотке

Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1876 г. П.Н. Яблочков, который применил их для питания электрической "свечи". В 1885 г. венгерские ученые М. Дери, О. Блати, К. Циперновский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. В 1889-1891 гг. М.О. Доливо-Добровольский предложил трехфазный трансформатор.

1. Назначение

Трансформаторы широко применяются в различных областях:
Для передачи и распределения электрической энергии
Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.
Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В.
Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя (преобразовательные трансформаторы).
Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.
Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.
Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. (измерительные трансформаторы)

2. Классификация

По назначению: силовые общего(используются в линиях передачи и распределения электроэнергии) и специального применения (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы).
По виду охлаждения: с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.
По числу фаз на первичной стороне: однофазные и трёхфазные.
По форме магнитопровода: стержневые, броневые, тороидальные.
По числу обмоток на фазу: двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).
По конструкции обмоток: с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

3. Устройство

Простейший трансформатор (однофазный трансформатор) представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток.

Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора
Магнитопровод представляет собой магнитную систему трансформатора, по которой замыкается основной магнитный поток.
При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки.

Условное обозначение трансформатора:
а) – трансформатор со стальным сердечником, б) – трансформатор с сердечником из феррита

4. Характеристики трансформатора

Номинальная мощность трансформатора – мощность, на которую он рассчитан.
Номинальное первичное напряжение – напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.
Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки, получающееся при холостом ходе трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
Номинальные токи, определяются соответствующими номинальными значениями мощности и напряжения.
Высшее номинальное напряжение трансформатора – наибольшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
Низшее номинальное напряжение – наименьшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
Среднее номинальное напряжение – номинальное напряжение, являющееся промежуточным между высшим и низшим номинальным напряжением обмоток трансформатора.

5. Режимы

5.1 Холостой ход

Режимом холостого хода – режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано переменное напряжение.

В первичной обмотке трансформатора, соединенной с источником переменного тока течёт ток, в результате чего в сердечнике появляется переменный магнитный поток Φ, пронизывающий обе обмотки. Так как Φ одинаков в обеих обмотках трансформатора, то изменение Φ приводит к появлению одинаковой ЭДС индукции в каждом витке первичной и вторичной обмоток. Мгновенное значение ЭДС индукции e в любом витке обмоток одинаково и определяется формулой:

где – амплитуда ЭДС в одном витке.
Амплитуда ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках будет пропорционально числу витков в соответствующей обмотке:

где N₁ и N₂ – число витков в них.
Падение напряжения на первичной обмотке, как на резисторе, очень мало, по сравнению с ε₁, и поэтому для действующих значений напряжения в первичной U₁ и вторичной U₂ обмотках будет справедливо следующее выражение:

K – коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, а при K

Введение 3
1 Виды топлива 4
1.2 Твердое топливо 5
1.2 Жидкое топливо 6
2 Органическое топливо 7
3 Газообразное топливо 10
3.1 Природный газ 11
3.2 Сжиженный газ 14
Заключение 17
Список использованной литературы 18

Топливо считается хорошим или ценным, если оно имеет низкую температуру воспламенения и выделяет большое количество тепла, то есть его теплотворная способность высока.
С древнейших времен известны уголь и нефть - вещества, дающие при сжигании большое количество теплоты. Сейчас формулировка "топливо" включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты, широко распространены в природе и (или) добываются промышленным способом. К топливу относятся нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ, древесина и растительные отходы (солома, лузга и т.п.), торф, горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных реакторах на АЭС и ракетных двигателях.
Идеальное топливо должно легко храниться, после сжигания оставлять немного золы и легко сжигаться. Их сжигание не должно давать нежелательных побочных продуктов. Уголь, нефть и природный газ отвечают практически всем этим условиям. Они дешевы, легко доступны, не выделяют вредного запаха во время горения, могут легко транспортироваться и контролировать их горение.
1 Виды топлива

Топливо в целом можно классифицировать на два вида:
1. По его состоянию:
Твердое топливо
Жидкое топливо
Газообразное топливо
2. По его происхождению
Органическое топливо
Искусственное топливо
Рисунок 1. – Виды топлива
1.2 Твердое топливоТопливо, которое находится в твердом состоянии при комнатной температуре, обычно называют твердым топливом. Они были первым видом топлива, которое, как известно, использовалось человеком, в основном дровами для создания огня. Уголь был еще одним из влиятельных видов топлива, известных человеку, поскольку он прокладывает путь для промышленной революции, от топочных печей до работающих паровых двигателей.
Преимущества:
Упрощенная транспортировка и хранение;
Низкая себестоимость;
Умеренная температура воспламенения.
Недостатки:
Большая часть энергии тратится впустую;
Стоимость обработки высока, а контроль также сложен;
Содержание золы высокое и сгорает с образованием клинкера.
1.2 Жидкое топливоБольшинство жидкого топлива получают из окаменелых останков мертвых растений и животных, подвергаясь воздействию тепла и давления в земной коре. Пары жидкого топлива воспламеняются вместо жидкости.
Преимущества:
Более высокая теплотворная способность на единицу массы;
Горят без пепла, клинкеров;
Контролировать сгорание проще;
Транспортировка легче по трубам и хранится неограниченно долго без потерь;
Потеря энергии сравнительно ниже;
Требуют меньше места в печи для сжигания.
Недостатки:
Стоимость жидкого топлива намного выше по сравнению с твердым топливом;
Методы хранения стоят дороже;
Большой риск возникновения пожара;
Для более эффективного сгорания требуется специальное оборудование для сжигания.
2 Органическое топливоРазлагающиеся растения и другие организмы, похороненные под слоями отложений и горных пород, заняли тысячелетия, чтобы стать богатыми углеродом месторождениями, которые мы теперь называем органическим топливом. Это невозобновляемое топливо, которое включает в себя уголь, нефть и природный газ, обеспечивает около 80 процентов мировой энергии. Они обеспечивают электричеством, теплом и транспортом, а также обеспечивают процессы, которые делают огромный ассортимент продукции, от стали до пластмасс.
При сжигании органического топлива они выделяют углекислый газ и другие парниковые газы, которые, в свою очередь, задерживают тепло в нашей атмосфере, что делает их основными источниками глобального потепления и изменения климата.
Существует несколько основных групп органического топлива, в том числе:
1. Уголь. Черные или коричневые куски осадочных пород, которые варьируются от рассыпчатых до относительно твердых, уголь начал формироваться в течение каменноугольного периода около 300–360 миллионов лет назад, когда водоросли и обломки от растительности в болотных лесах оседали все глубже и глубже под слоями грязи. , Добываемый с помощью наземных или подземных методов, уголь обеспечивает треть всей энергии в мире, причем основными потребителями и производителями угля в 2018 году являются Китай, Индия и США. Уголь подразделяется на четыре категории - антрацит, битум, полубитум и лигнит - в зависимости от содержания углерода.
Выбросы углекислого газа от сжигания угля составляют 44 процента от общемирового объема, и это самый большой источник глобального повышения температуры над доиндустриальным уровнем. Последствия употребления угля для здоровья и окружающей среды наряду с конкуренцией со стороны дешевого природного газа способствовали его снижению в США и других странах. Но в других местах, таких как Индия, ожидается, что к 2023 году спрос вырастет.
2. Нефть. Сырая нефть, жидкость, состоящая в основном из углерода и водорода, часто бывает черной, но существует в различных цветах и вязкостях в зависимости от ее химического состава. Большая часть его образовалась в мезозойский период, между 252 и 66 миллионами лет назад, когда планктон, водоросли и другие вещества затонули на дне древних морей и в конечном итоге были захоронены.
Добываемая из наземных и морских скважин сырая нефть перерабатывается в различные нефтепродукты, включая бензин, дизельное топливо и мазут. Основными нефтедобывающими странами являются США, Саудовская Аравия и Россия, на которые в совокупности приходится почти 40 процентов мировых поставок.
На потребление нефти приходится почти половина выбросов углерода в США и около трети от общего объема выбросов в мире. Помимо загрязнения воздуха, возникающего при сжигании нефти, бурение и транспортировка привели к нескольким крупным авариям.
Тем не менее, спрос на нефть продолжает расти, обусловленный не только нашей жаждой мобильности, но и многими продуктами, включая пластмассы, производимыми с использованием нефтехимических продуктов, которые, как правило, производятся из нефти и газа.
3. Природный газ. Природный газ без запаха, состоящий в основном из метана, часто находится в отложениях, которые, как и в случае угля и нефти, образовались миллионы лет назад в результате разложения растительного вещества и организмов. За последние два десятилетия добыча, как природного газа, так и нефти в США выросла из-за достижений в технике бурения, которую большинство людей называют фрекингом.
Сочетая фрекинг или гидроразрыв пласта - с горизонтальным бурением и другими инновациями, индустрия ископаемого топлива сумела извлечь ресурсы, которые раньше были слишком дорогостоящими, чтобы их можно было получить. В результате природный газ превзошел уголь и стал главным топливом для производства электроэнергии в США, а США лидируют в мире по добыче природного газа, за которым следуют Россия и Иран.
Природный газ является более чистым, чем уголь и нефть с точки зрения выбросов, но, тем не менее, составляет пятую часть от общего объема в мире, не считая так называемых неорганизованных выбросов, которые выходят из отрасли, что может быть значительным. Не все источники природного газа в мире активно добываются. Подводные гидраты метана, например, где газ улавливается в замерзшей воде, рассматриваются как потенциальный газовый ресурс.
3 Газообразное топливо

Газообразное топливо получают либо естественным путем, либо путем обработки твердого или жидкого топлива. Среди природного газообразного топлива природный газ и сжиженный нефтяной газ являются наиболее важными. Эти газы имеют высокую теплотворную способность. Классификация газообразного топлива зависит не только от теплотворной способности газа.
Газообразное топливо имеет более низкое содержание энергии, чем жидкое топливо, такое как бензин или дизельное топливо. Тем не менее, они являются потенциально более заслуженным топливом, так как при сжигании вырабатывают очень низкий парниковый газ и, следовательно, получают преимущества в отношении качества воздуха по сравнению с обычными и бензиновыми и дизельными продуктами.
3.1 Природный газ

В сжиженном нефтяном газе или сжиженном нефтяном газе, короче говоря, это бесцветный и летучий углеводородный газ, который получают из очищающего газа или природного газа (включая попутный газ на нефтяных месторождениях) путем повышения давления, охлаждения и сжижения.
Компоненты сжиженного нефтяного газа из очищенного газа в основном представляют собой пропан, пропилен, бутан, бутилен с небольшим количеством пентана и пентилена, а также небольшое количество сульфидных примесей. Сжиженный природный газ почти не содержит олефинов. Сжиженный нефтяной газ имеет основное применение в качестве промышленного и бытового топлива, а также топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Сжиженный газ является легковоспламеняющимся газом и взрывается, когда его концентрация в воздухе достигает определенного значения. Сжиженный газ остается в газообразном состоянии при атмосферном давлении и нормальной температуре окружающей среды, но его можно сжижать, когда применяется умеренное давление или когда температура достаточно снижена, и таким образом он хранится в баллонах.
По сравнению с другими видами топлива сжиженный нефтяной газ обладает следующими особыми преимуществами: меньше загрязнений, более высокая выработка тепла из-за его очень высокой теплотворной способности, простоты транспортировки по автомобильным дорогам (танкерам) и водным путям (судам).
Хранение сжиженного нефтяного газа также очень удобно. Он может храниться в резервуарах и может быть заполнен в баллонах для использования клиентом. Сжиженный газ также может поставляться через газораспределительную станцию и трубопроводы. Кроме того, он не содержит дыма, пыли и углеродных остатков. Благодаря вышеперечисленным преимуществам СПГ, он широко используется в качестве промышленного, коммерческого и бытового топлива. В дополнение к этому, СПГ является полезным сырьем для химической промышленности.
Пиролизный газ, полученный в результате процессов термического крекинга и каталитического крекинга, является основным источником сжиженного нефтяного газа. Основными компонентами пиролизного газа являются водород, метан, этан, этилен, пропан, пропилен, бутан, бутилен и C5+.
Эти углеводороды могут быть отделены в процессе холодного разделения, а сжиженный нефтяной газ может быть получен путем сжижения газов C4 и C5, которые могут храниться в баллонах. При открытии клапана баллонов с СПГ легковоспламеняющиеся газообразные углеводороды проходят через трубы в горелку.
При воспламенении сжиженный газ образует синее пламя, выделяя большое количество тепла во время сгорания (со значением тепловыделения 92 100 кДж/м3 – 121400 кДж/м3). Составляющие сжиженного нефтяного газа могут быть разделены и использованы для производства синтетического пластика, синтетического каучука, синтетического волокна, фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ, красителей и т.д.
Хотя сжиженный нефтяной газ является удобным топливом, но он также опасен. Если трубопровод протекает или клапан не плотно закрыт, СПГ распространяется в помещение. Когда его содержание достигает предела взрыва, СПГ взорвется, если он вступит в контакт с любыми искрами.
Из-за этой природы этого газа заводы по переработке сжиженного нефтяного газа часто смешивают небольшое количество вредных производных меркаптана или тиоэфира с сжиженным нефтяным газом, чтобы обнаружить его утечку. При утечке сжиженного нефтяного газа его можно почувствовать мгновенно и принять соответствующие меры.
Заключение

Несмотря на огромное разнообразие видов топлива, основными источниками энергии остаются нефть, природный газ и уголь. Положение дел 100 лет назад было освещено Менделеевым.
Первые два ископаемых топлива исчерпаемы в ближайшем будущем. Нефтяные топлива обладают особой ценностью для транспортных средств (основных потребителей энергии), в силу удобства перевозки, поэтому в настоящий момент ведутся исследования по использованию угля для выработки жидких топлив, в том числе и моторных.
За последние 20 лет мировое энергоротребление возросло на 30 % (и этот рост, по-видимому, продолжится в связи ростом потребности бурно развивающихся стран азиатского региона).
Таким образом, энергетическое топливо прочно вошло в нашу жизнь и нашло широкое применение в промышленности. Не смотря на то, что в наше время активно разрабатываются концепции альтернативного топлива, современный человек не может представить себе жизнь без традиционных видов энергии
Список использованной литературы

Оно уже используется в полностью электрических моделях машин, гибридных и плагин-гибридных силовых установках автомобилей.

Электричество как альтернативное топливо для автомобилей

Машины, использующие для своего движения электрическую энергию, применяют ее по-разному. В связи с этим они отличаются между собой конструкцией силовой установки.

Электромобиль

Это машина, использующая для движения только электрическую энергию. Она накапливается и хранится в специальных аккумуляторных батареях.

Так устроен электромобиль

В таких транспортных средствах нет и не может быть двигателя внутреннего сгорания. Вместо него – только электромотор (один или несколько), который приводится в работу энергией аккумуляторных батарей.

Преимущества электромотора перед ДВС

Во-первых, это превосходный крутящий момент, доступный практически сразу после нажатия на педаль газа. Машины, использующие альтернативное топливо для автомобилей, могут очень быстро стартовать. Из положения полного покоя скорости 100 километров в час они достигают буквально за считанные секунды.

Во-вторых, незначительное количество движущихся составляющих, что делает электромобили значительно проще в обслуживании. В-третьих, электродвигателю не требуется периодическая замена масла и заправка жидким топливом.

Наконец, зарядка аккумуляторной батареи обходится значительно дешевле – от одной трети до половины стоимости заправки бензином.

Кроме этого, одним из преимуществ электромобиля является возможность зарядить аккумулятор от возобновляемых источников энергии. Например, от солнечных лучей. Для этого нужно иметь солнечные панели, использование которых набирает популярность.

Недостатки электромобиля

Основным из них является небольшой пробег на полном заряде батареи без дополнительной подпитки электроэнергией. Такое альтернативное топливо для автомобилей по этому параметру пока не может показать достойный результат. Основная масса доступных по цене машин на электрической тяге способна проехать не более 160 километров.

Есть исключения. Например, американский электромобиль Tesla Model S, у которого этот показатель значительно выше. Он составляет около 470 километров. Но это дорогой вариант. Более доступная модель — Tesla Model 3 имеет запас хода не менее 350 километров.

Электромобиль Tesla Model S

Сегодня создание и совершенствование электромобилей идет высокими темпами. Разработчики и производители делают всё, чтобы подтянуть этот показатель под среднестатистический для традиционных автомобилей.

Недостаток в виде дефицита зарядных станций постепенно уходит в прошлое и перестает быть проблемой. Уже есть терминалы, где пополнить электроэнергией аккумулятор можно за несколько десятков минут.

Дороговизна машин, использующих альтернативное топливо для автомобилей, также пока является сдерживающим фактором их распространения. Она преодолевается двумя путями.

Машины с увеличенным запасом хода

Это по сути традиционные электромобили с возможностью подзарядки аккумулятора от небольшого топливного генератора. Он входит в состав силовой установки.

К вращению колес этот агрегат не имеет никакого отношения. Его включение в работу происходит тогда, когда заряд батареи истощается и необходимо его пополнить.

Электромобили, имеющие увеличенный запас хода, обозначается REEV (range extended electric vehicle). Можно также встретить и несколько другое их обозначение – REX или EREV.

Без подзарядки аккумулятора такой автомобиль проезжает немного – примерно от 50 до 150 километров. Дальше необходима работа генератора, чтобы выработать альтернативное топливо для автомобилей и пополнить емкости батареи. Естественно, что здесь не обойтись без использования бензина.

Преимущества и недостатки электромобилей с увеличенным запасом хода

Среднестатистические цифры говорят о том, что на этих машинах заряда аккумулятора хватает на целый день поездок.

А если вам пришлось ехать больше – включается бензиновый мотор, и остается следить за тем, чтобы в бензобаке не было пусто. В качестве проблемы таких машин остаются вопросы по обслуживанию ДВС.

Автомобили – гибриды (HEV)

В них блок аккумуляторных батарей может заряжаться только от ДВС, которым оснащена машина. Используя альтернативное топливо для автомобилей (возможности батареи), пробег составит всего от полутора до двух километров. В этой связи назвать такие машины электромобилями будет некорректно.

В чем их преимущество и недостаток

Главное здесь в расходе топлива. На 100 километров пробега он значительно меньше, чем у традиционного автомобиля. Для примера – гибрид Toyota Prius в городском цикле перемещения потребляет всего 4,7 литра бензина.

Устройство гибрида

Недостатком считается более дорогое обслуживание, чем других машин, где для движения используется электричество. Тем не менее, многие производителя автомобилей занимаются их выпуском.

Это в первую очередь Toyota, Ford, Honda, Hyundai. С такими силовыми установками они производят, как седаны, хэтчбеки, так и внедорожники.

Альтернативное топливо для автомобилей — плагин-гибриды

Эти машины обозначаются в англоязычном варианте как PHEV. Их отличие от гибридов в том, что проехать на электромоторе они могут около 35 километров. Батарея и электродвигатель таких машин мощнее, и заряжать аккумулятор здесь можно от внешней питающей сети.

Особенностью плагин-гибридов является специфика подключения в работу ДВС. Это происходит, если водитель резко ускоряется, и достаточно сильно нажал на педаль газа.

Porsche Cayenne E-Hybrid использует в своей силовой установке альтернативное топливо для автомобилей в виде электричества

Причем, такое случится, даже если аккумулятор плагин-гибрида в это время достаточно заряжен. Модели REEV никогда не включат ДВС в работу, пока батарея не разрядится.

Производители таких машин практически те же, что и гибридов. Среди марок — Toyota Prius Plug-in Hybrid, Honda Accord Plug-in Hybrid, Ford Fusion Energi.

Недостатки

Плагин-гибриды, использующие электричество как альтернативное топливо для автомобилей, требуют ухода за двигателем традиционной конструкции.

Автор: Сергей Морозов

Внимание! Это статья защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.

Содержание

Введение
Глава 1. Нетрадиционные источники энергии
Глава 2. Источники возобновляемой энергии
2.1. Энергия ветра
2.2. Гидроэнергия
2.3. Энергия приливов и отливов
2.4. Энергия волн
2.5. Энергия солнечного света
2.6. Геотермальная энергия
Глава 3. Политика России в области нетрадиционных и возобновляемых источниках энергии
Глава 4. Меры поддержки возобновляемых источников энергии
4.1. Зеленые сертификаты
4.2. Возмещение стоимости технологического присоединения
4.3. Фиксированные тарифы на энергию ВИЭ
4.4. Система чистого измерения
4.5. Инвестиции
Глава 5. ВНИЭ в современном мире
Заключение
Список использованных источников

Введение

Человечеству нужна электроэнергия, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива — урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителях плутоний. Поэтому важно на сегодняшний день найти выгодные источники электроэнергии, причем выгодные не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкций, эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых для постройки станции, долговечности станций.

Данный реферат является кратким обзором возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии. В работе рассмотрены нетрадиционные источники электрической энергии.

Цель работы – прежде всего, ознакомиться с современным положением дел в этой необычайно широкой проблематике в России и в мире.

Российская энергетика сегодня — это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций. Есть, конечно, несколько электростанций использующих в качестве первичного источника солнечную, ветровую, гидротермальную, приливную энергию, но доля производимой ими энергии очень мала по сравнению с тепловыми, атомными и гидравлическими станциями.

Глава 1. Нетрадиционные источники энергии

В соответствии с резолюцией № 33/148 Генеральной Ассамблеи ООН (1978 г) к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии относятся: солнечная, ветровая, геотермальная, энергия морских волн, приливов и океана, энергия биомассы, древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников и гидроэнергия больших и малых водотоков.

Начиная с 90-х годов, по инициативе ЮНЕСКО при поддержке государств-членов ООН и заинтересованных организаций проводятся мероприятия по продвижению идеи широкого использования возобновляемых источников.

Всё это многообразие сводится, как показано на рисунке 1, к трём глобальным видам источников: энергии Солнца, тепла Земли и энергии орбитального движения планет, причём солнечное излучение по мощности превосходит остальные более чем в 1000 раз. Невозобновляемыми источниками энергии являются нефть, газ, уголь, сланцы. Извлекаемые запасы органического топлива в мире оцениваются следующим образом (млрд.т.у.т.):

уголь — 4850
нефть — 1140
газ — 310
всего – 6310.

При уровне мировой добычи девяностых годов (млрд.т.у.т) соответственно 3,1 — 4,5 — 2,6, всего — 10,3 млрд.т.у.т, запасов угля хватит на 1500 лет, нефти — на 250 лет и газа — 120 лет. Не такая уж блестящая перспектива оставить потомков без энергетического обеспечения. Особенно учитывая устойчивую тенденцию удорожания нефти и газа. И чем дальше, тем более быстрыми темпами. Между тем теоретический потенциал солнечной энергии, приходящий на Землю в течение года, превышает все извлекаемые запасы органического топлива в 10-20 раз. А экономический потенциал возобновляемых источников энергии в настоящее время оценивается в 20 млрд.т.у. т в год, что в два раза превышает объём годовой добычи всех видов органического топлива. И это обстоятельство указывает путь развития энергетики будущего, не такого уж и далёкого. Повсеместный переход на возобновляемые источники энергии не происходит лишь потому, что промышленность, машины, оборудование и быт людей на Земле сориентированы на органическое топливо. А ещё потому, что некоторые виды возобновляемых источников энергии непостоянны и имеют низкую плотность энергии.

Основное преимущество возобновляемых источников энергии — их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии. Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трёх глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетика, экология, продовольствие.

Таблица 1: Роль НВИЭ в решении трёх глобальных проблем человечества (энергетика, экология, продовольствие) + положительное влияние, — отрицательное влияние, 0 — отсутствие влияния.

Вид ресурсов или установок	Энергетика	Экология	Продовольствие
Ветроустановки	+	+	+ 1)
Малые и микроГЭС	+	+	+ 2)
Солнечные тепловые установки	+	+	+ 3)
Солнечные фотоэлектрические установки	+	+	+ 4)
Геотермальные электрические станции	+	+/-	0
Геотермальные тепловые установки	+	+/-	+ 5)
Биомасса. Сжигание твёрдых бытовых отходов	+	+/-	0
Биомасса. Сжигание сельскохозяйственных отходов, отходов лесозаготовок и лесопереработок	+	+/-	+ 6)
Биомасса. Биоэнергетическая переработка отходов	+	+	+ 7)
Биомасса. Газификация	+	+	0
Биомасса. Получение жидкого топлива	+	+	+ 8)
Установки по утилизации низкопотенциального тепла	+	+	0

Примечания:

1) Водоподъёмные установки на пастбищах и в удалённых населённых пунктах.

Читайте также: