Сочинение: Когда истощаются источники жидких топлив, чем можно их заменить?
A.Kindorkina, KAT-11, t010488
РЕФЕРАТНА ТЕМУ:
Когдаистощаются источники жидких топлив, чем можно их заменить?
Сначала определим, что же является жидким топливом. В энергетике поджидким топливом понимают смесь жидких углеводородов. Их прежде всего получаютиз нефти. Другая возможность их получения – это гидрогенизация угля.
Есть другие виды горючего, которыми можно заменить жидкое топливо.Можно отметить спиртовоегорючее, водородное топливо, электричество (аккумуляторы), газовое топливо, атакже твердое органическое топливо, синтетические и биотоплива.
1. Спиртовоегорючее – это спирты метанол и этанол – в чистом виде (М-100 иЭ-100) или в виде примесей к бензину либо к дизельному топливу могут служить вкачестве горючего. Преимущества этого горючего состоят в повышеннойдетонационной стойкости топлива, что обуславливает возможность большей степенисжатия и соответственно увеличивается коэффициент полезного действия, а такженекоторое снижение выбросов угарного газа, углеводородов и оксидов азота.Недостатки же такие: увеличение выбросов формальдегида, объема и – почти вдвое– массы горючего на единицу получаемой энергии, а также чувствительность кпопаданию воды.
2. Водородноетопливо. Водород – самый легкий химический элемент: на Землевстречается в газообразной форме (Н2), в составе воды (Н2О),углеводов и многих других соединений. Получить его можно, например, путемэлектролиза воды. Он поддается сжижению при сильном охлаждении и можеттранспортироваться в охлажденных емкостях. Возможна также перекачка газообразноговодорода по турбопроводам. Водород удобен прежде всего для накопления солнечнойэнергии, попадающей на Землю в особо солнечных районах. Накопленная энергияможет быть освобождена для её потребления путем сжигания водорода. Водород –природосберегающий энергоноситель: при его сгорании образуется вода и в малыхколичествах оксиды азота. В топливных элементах в ходе электрохимическойреакции водород может быть преобразован в электрический ток и непосредственно всверхтяжелый водород – тритий. Основная проблема при использовании водородноготоплива в газоводородном двигателе для автомобилей – небезопасность приэкстплуатации и хранении топлива, ибо водород обладает очень высокойспособностью к воспламанению и диффундирует даже через металлы. Опробуются различныеварианты, например, хранение в газообразном виде под давлением, в жидком виде вцистернах, а также хранение в виде воединений водорода с металлами, для которыхтребуются большие и тяжелые резервуары. Кроме того, сейчас производстваводорода обходится дороже, чем других видов горючего.
3. Электричество. На электрическом топливе действуют электромобили. Это автомобиль,приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями. Электроэнергияпоступает от генератора, приводимого в действие двигателем внутреннегосгорания, от топливных элементов или от батарей, которые заряжены от сети.Недостатком электромобилей является низкая накопительная емкостьэнергоаккумулятора. Плотность энергии новейших батарей, приблизительно равнаяфактору 30, ниже плотности энергии равного по тяжести бензобака. Использованиеэнергии с учетом выработки электроэнергии на электростанциях хуже, апроизводство и удаление батарей обходится очень дорого. Преимуществаэлектромобилей таковы, что нет отработанных газов, меньше шум, не расходуютэнергию при стоянке у светофора или на перекрестках, возможно использованиеэнергии торможения. В настоящее время электродвигатели применяются главнымобразом на рельсовом транспорте.
4. Автомобильноегазовое топливо – топливо для карбюраторных двигателей, называемое такжесжиженным газом, состоит из пропана или смеси пропана и бутана. Этиуглеводороды, находящиеся при комнатной температуре и нормальном давлении вгазообразном состоянии, под давлением сжижаются и могут закачиваться в баллоны.Автомобильное газовое топливо получают при добыче нефти и природного газа,производят на нефтеперегонных заводах и при газификации угля. Благодарявысокому октановому числу и простому составу оно наилучшим образом подходит длякарбюраторных двигателей и находит все большее применение. Преимуществоавтомобилей, работающих на газовом топливе: из-за меньшей склонности кдетонации возможна более высокая степень сжатия и как следствие повышение КПДдвигателя; сокращаются расходы нефтяного топлива; уменьшаются выбросы углеводородов;в выбросах полностью отсутствует свинец, газовое топливо не ядовито и незагрязняет почву и подземные воды. Выбросы оксидов азота такие же, как и приработе на бензине, но их можно сократить, оснастив автомобиль катализатором.Недостатки применения газового топлива невелики и могут быть устранимы путемтехнических усовершенствований: больший объем баллона с топливом; несколькоменьшая максимальная мощность.
5. Твердоеорганическое топливо. К твердым горючим ископаемымотносится, прежде всего, уголь. Он образуется в результате следующихпреобразований: древесина – торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит. Торф – это наименее сформировавшаяся форма угля, еще в высокой степенисохранившая черты растительного происхождения. Торф залегает в болотах, гдедеревья погружались в воду и разлагались в отсутсвие кислорода. В прошлом торфприменялся только для отопления. Бурый уголь содержит больше углерода и поэтому дает больше тепла, чем торф. Основнаячасть бурого угля добывается открытым карьерным способом. Каменный уголь характеризуется более высоким содержанием углерода (его называют ещежирным углем) и поэтому более высокой теплотворной способностью, чем бурыйуголь. Антрацит содержит наибольший процент углерода из всех типов угля. Уголь неявляется химически чистым углеродом, так как содержит примеси неорганическогопроисхождения — мышьяк, радиоактивные элементы, сера, сульфиды железа, — которые дают при сжигании золу, а сера ответственна за кислотные осадки врегионе, где перерабатывают уголь. Ущерб, наносимый окружающей среде велик,поскольку при добыче угля происходит нарушение водного баланса, понижение грунтовыхвод, разрушение ландшафтов, оседание грунта. Уголь фактически является самымгрязным из всех ископаемых видов горючего. Несмотря на загрязненность, уголь является хорошимисточником тепловой энергии. При сжигании 0,5 кг каменного угля выделяется примерно13000 БТЕ (британских тепловх едениц), или 13700 килоджоулей (кДж) тепловойэнергии.
6. Биотполиво.Биогазотносится квозобновляемым источникам энергии. Он образуется в биогазовых или очистительныхустановках в процессе разложения растительных и животных отходов без доступа воздуха. Основным компонентом является метан (как и в природномгазе), наряду с которым содержится углекислый газ и вода. Биогаз можноиспользовать для приготовления пищи, отопления, в газовых двигателях. Производствобиогаза из органических отходов не только решает проблему их утилизации, но иодновременно может внести значительный вклад в энергоснабжение. Биогаз –экологически чистое топливо.
7. Синтетическоегорючее. Термин синтетическое горючее означает жидкие и газообразныевиды горючего, которые получаются из угля или нефтеносных сланцев (или другихисточников), а не из естественных нефти и природного газа. Синтетическое горючееиз угля: газификация и ожижение.Существует дваспособа газификации угля; различие между ними состоит в качестве получаемогопродукта. Первый способ предусматривает производство газа с относительно малойтеплотворностью (для непосредственного использования на месте производства),состоящего в основном из окиси углерода и водорода. Второй способ обеспечиваетпроизводство газа с высокой теплотворной способностью, близкой к теплотворностиприродного газа. Газ, получаемый вторым способом, можно назвать синтетическимприродным газом; он состоит в основном из метана. Синтетическое горючееиз битуминозных песков. Битум – это углеводород; онможет содержать до 16% песка по массе. Три тонны богатого битуминозного песка,который содержит до 14% и более битума по массе, достаточно для получения 2 баррелейжидких углеводородов. Геологи оценили, что в отложениях битуминозных песковможет содержаться до 300 млрд. баррелей нефти. Битуминозные пески обнаружены вСША, Канаде, Венесуэле, но залежи их, как правило, очень малы. Синтетическое горючееиз нефтеносных сланцев. Еще одним источником жидкихуглеводородов являются сланцы, содержащие органическое вещество, называемоекерогеном. Из керогена путем перегонки можно извлечь жидкость, во многомпохожую на нефть. Органическое вещество, содержащееся в сланцах, образовалось врезультате геологических процессов, действовавших в древних осадках,накапливавшихся во внутренних озерах. Крупнейшие в мире отложения этихсодержащих нефть пород находятся в США: они эквивалентны 600 млрд. баррелейнефти. По сравнению с разведанными запасами обычной нефти в США (около 30 млрд.баррелей) запасы нефти в сланцах представляются громадными. Недостатки производстванефти из сланцев таковы: добыча нефти здесь требует громадных по масштабугорных работ; из каждой тонны сланцев можно получить от 0,5 до 2 баррелейнефти, при этом останется 770 кг пустой породы, которую нужно куда-тоскладывать; при обработке нефтеносных сланцев в окружающую среду выбрасываютсяртуть, кадмий и свинец; загрязнение грунтовых вод нерастворимыми солями; разрушениелфндшафта. Плюсы же таковы, что при истощении нефтевых запасов, запасы нефтеносныхсланцев очень велики.
Таким образом, мы выяснили, что при истощенииприродных запасов жидких топлив, их можно заменить многими другими альтернативнымивидами горючего, которые могут быть более экологичными (газовое топливо,биогазы, водородное топливо) и природосберегающими, а также использовать другиевиды ресурсов для производства горючего (электричество, синтетические топлива,спиртовое горючее).
Список используемойлитературы:
Ø П. Ревель, Ч. Ревель ''Среда нашего обитания. Энергетические проблемычеловечества'', в 4-х книгах, книга 3-я; Москва, изд-во ''МИР'', 1995 год.
Ø Энциклопедический словарь-справочник ''Окружающая среда''; А/О изд-кая группа''ПРОГРЕСС'', 1993 год.
Ø В. В.Глухов, Т. В. Лисочкина, Т. П. Некрасова ''Экономические основы экологии'';Санкт-Петербург, ''СПЕЦИАЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА'', 1997 год.
ОЦЕНКА: 23 (из25-ти), т.е. СУПЕР ХОРОШО, ПРОСТО ОТЛИЧНО!!!