Ökologische Kraftstoffe. Alternative Kraftstoffe

Eine grundlegend neue Richtung in Bezug auf die Reduzierung der Auswirkungen des Verkehrs auf Umgebung ist der Übergang zu ökologisch reine Arten Kraftstoff. Derzeit gibt es mehrere gängige Arten von alternativen, saubereren Kraftstoffen – Flüssiggas, Erdgas, Biodiesel, Wasserstoff usw.

Die Verwendung von Flüssiggas erfordert keine grundlegende Veränderung Fahrzeugdesign, sondern nur dessen Anpassungen für den Einbau Gasgeräte, wobei die Möglichkeit verbleibt, sowohl Benzin als auch Gas als Kraftstoff zu verwenden. Flüssiggas ist umweltfreundlicher sichere Sicht Kraftstoff. Bei der Verwendung wird die Anzahl der grundlegenden Schadstoffe in Emissionen wird um das 2-fache oder mehr reduziert, der Verschleiß der Hauptteile des Zylinders Kolbengruppe verringert sich um das 1,5-2-fache, Lebensdauer Motoröl höher wird, werden die Kraftstoffkosten um das Zweifache reduziert. Die Umweltfreundlichkeit und Effizienz des Flüssiggasmotors hängt von der im Auto installierten Ausrüstung ab. Haben Sie die höchste Effizienz Einspritzsysteme Gasinjektion.

Erdgas als Brennstoff z Fahrzeug unterteilt in komprimierte, d.h. komprimiert (CNG) und verflüssigt (LNG). Komprimiertes Erdgas enthält Methan als Hauptbestandteil und geringfügige Verunreinigungen anderer Gase. Das ist die Eigenschaft von Methan normale Temperatur und selbst hoher Druck es geht nicht in einen verflüssigten Zustand über. Um über eine ausreichende Energiereserve zu verfügen, wird das komprimierte Gas in hochfesten Metallflaschen mit einem Druck von 200 MPa gespeichert. Die Ballons sind groß. Kalorien Erdgas niedrigerer Kaloriengehalt von Benzin um 10-15%, daher bei der Arbeit mit CNG die Leistung Benzinmotor sinkt um 18-20%. Markt Gasfahrzeuge in Betrieb wird langsam erweitert, und die Umweltleistung des betriebenen Gassysteme erfüllen nicht die Anforderungen moderner Toxizitätsstandards.

Verflüssigtes Erdgas ist technisch und wirtschaftlich deutlich rentabler als CNG. Erdgas hat im verflüssigten Zustand eine Temperatur von -160°C; Kryotanks sind erforderlich, um ihn in diesem Zustand zu halten. Die Verflüssigung von Erdgas sorgt für eine etwa 600-fache Volumenreduktion. Dadurch können Vorteile gegenüber der Verwendung von komprimiertem Erdgas erzielt werden: die Masse der Gasausrüstung an einem Fahrzeug um das 3-4-fache und das Volumen um das 1,5-3-fache zu reduzieren. Der Übergang zur Nutzung von LNG in unserem Land wird durch den Mangel an Infrastruktur behindert, um seine Produktion sicherzustellen. Laut einheimischen Experten ist die Verwendung von LNG am stärksten vielversprechende Richtung Verwendung von Erdgas als Kraftstoff.

Die Verwendung von Gas in Schienenfahrzeugen kann die Toxizität erheblich reduzieren: aber CO 3-4, NO v - 1,2-2,0, C v H /y 1,2-1,4 mal. Wenn der Dieselmotor in einem Gas-Diesel-Zyklus läuft, nimmt der Rauch im freien Beschleunigungsmodus um das 2-4-fache ab, das Geräusch wird um 8-10 dB A reduziert, der Motor läuft weicher und ohne spezifischen Geruch.

Neben den offensichtlichen Vorteilen hat Gaskraftstoff Nachteile: Bei Gasballon-LKWs steigt das Leergewicht im Vergleich zu Benzin-LKWs um 400-600 kg, die Tragfähigkeit nimmt ab und die Reichweite wird fast halbiert. Zudem ist das Gastankstellen- und Gastankstellennetz nur schwach ausgebaut.

Arbeiten zur Verwendung von Gaskraftstoff werden an vielen Transportarten durchgeführt, aber am meisten größere Anwendung es fand auf dem Straßenverkehr.

Biodiesel ist ein alternativer Kraftstoff, der aus Pflanzenölen gewonnen wird. Ausgangsstoff für die Herstellung von Biodieselkraftstoff können verschiedene Pflanzenöle (Raps-, Soja-, Erdnuss-, Palm-, gebrauchtes Sonnenblumen- und Olivenöl sowie tierische Fette) sein.

Biodieselkraftstoff kann in herkömmlichen Verbrennungsmotoren entweder allein oder in Kombination mit verwendet werden Dieselkraftstoff, ohne Änderungen am Motordesign vorzunehmen. Biodieselkraftstoff besitzt ungefähr das gleiche Energiepotenzial wie mineralischer Dieselkraftstoff und hat eine Reihe bedeutender Vorteile - er ist ungiftig, enthält praktisch keinen Schwefel und kein krebserregendes Benzol, zersetzt sich unter natürlichen Bedingungen und sorgt für eine erhebliche Reduzierung schädliche Emissionen beim Verbrennen in die Atmosphäre.

Allerdings für alle positive Punkte Biokraftstoffe ist zu beachten, dass der Anbau von Pflanzen, die als Bestandteile von Biodiesel dienen, sehr negative Auswirkungen auf die Umwelt haben kann. Insbesondere das Territorium Europas lässt keine langfristige Fruchtfolge mit einer Erhöhung der Verbrauchsrate von Biodieselkraftstoff zu. Infolgedessen kann es vorkommen, dass die Lösung des Problems der Verringerung der Luftverschmutzung durch Fahrzeugabgase andere Probleme verschärft - Bodendegradation, Nahrungsmittelproduktion, Aussterben verschiedene Sorten Tiere.

Absolut umweltfreundlich alternativer Treibstoff für Autos kommt Wasserstoff in Betracht, bei dessen Verbrennung keine Schadstoffe entstehen, sondern nur Wasser. Wenn man bedenkt, dass die Schadstoffemissionen mit den Abgasen von Fahrzeugen in einer Metropole mehr als 90 % betragen können, wird die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff dieses Umweltproblem beseitigen.

Viele Automobilunternehmen der Welt versuchen, in ihren Konstruktionen auf Wasserstoff als Brennstoff umzusteigen. Doch trotz Umwelt- u Energievorteile Verwendung von Wasserstoff, dessen Verwendung als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge derzeit aufgrund von Problemen im Zusammenhang mit der Speicherung und der wirtschaftlichen Durchführbarkeit der Verwendung experimentell ist.

Nutzung oder Neutralisierung schädlicher Emissionen. Die Verringerung der Schadstoffemissionen von Fahrzeugen wird derzeit durch die Ausstattung von Motoren mit Abgasneutralisations- und -reinigungssystemen erreicht. Bekannte flüssige, thermische, katalytische, kombinierte Konverter und Rußfallen.

Das Funktionsprinzip von Flüssigneutralisatoren basiert auf der Auflösung oder chemischen Wechselwirkung toxischer Bestandteile von Abgasen, wenn sie durch eine Flüssigkeit einer bestimmten Zusammensetzung geleitet werden - Wasser, eine wässrige Lösung von Natriumsulfit, eine wässrige Lösung von Natriumbicarbonat. Der Durchgang von Dieselabgasen durch Wasser führt zu einer Geruchsminderung, Aldehyde werden mit einer Effizienz von 0,5 absorbiert und die Effizienz der Rußentfernung erreicht 0,6-0,8, während der Gehalt an Benzapyren etwas reduziert wird.

Zu den Nachteilen von Flüssigneutralisatoren gehören eine große Masse und Abmessungen, die Notwendigkeit häufiger Änderungen der Arbeitslösung, die Ineffizienz der CO-Reinigung, eine geringe Effizienz in Bezug auf NO r

Ein thermischer Konverter (Nachbrenner) ist eine Brennkammer, die sich im Abgastrakt des Motors zur Nachverbrennung der Produkte einer unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff befindet. Gleichzeitig sinken die Kohlenwasserstoffemissionen in den Abgasen um etwa das Zweifache und Kohlenmonoxid um das 2-3-fache. Zu den ökologischen Nachteilen thermischer Konverter gehört ein erhöhter NO-Gehalt in den Abgasen.

In katalytischen Oxidationskonvertern mit Katalysatoren aus Edelmetalle- Platin, Platin und Palladium, Platin und Rhodium - ausreichend schnelle Geschwindigkeit Oxidation von CO u S x N y. Der Hauptnachteil dieses Katalysatortyps ist der intensive Abrieb der teuren Oberfläche durch Ruß mit darauf adsorbierten abrasiven Partikeln ungelöster Metallsalze, was zu einer Verringerung der Effizienz und Lebensdauer der Vorrichtung führt.

Zum umfassenden Schutz die Umwelt vor Ruß- und Ascheemissionen zu schützen, die Toxizität von Abgasen und Fahrzeuggeräuschen zu reduzieren, werden Filter-Neutralisatoren-Schalldämpfer verwendet, deren Arbeitselemente Produkte aus gegossener poröser Aluminiumlegierung sind.

• Siehe: V. L. Gaponov, L. Kh. Badalyan, V. N. Kurdyukov, T. N. Kurenkova, Moderne Methoden zur Reduzierung schädlicher Emissionen aus Fahrzeugabgasen.

Der entscheidende Einfluss des Verkehrs auf den Zustand der Umwelt erfordert ein besonderes Augenmerk auf den Einsatz neuer umweltfreundlicher Kraftstoffe. Dazu gehören zunächst verflüssigtes oder komprimiertes Gas.

In der weltweiten Praxis wird komprimiertes Erdgas, das mindestens 85 % Methan enthält, am häufigsten als Motorkraftstoff verwendet.

Die Verwendung von Erdölbegleitgas ist weniger üblich; das ist eine Mischung aus hauptsächlich Propan und Butan. Diese Mischung kann bei gewöhnlichen Temperaturen unter einem Druck von bis zu 1,6 MPa in einem flüssigen Zustand vorliegen. Um 1 Liter Benzin zu ersetzen, werden 1,3 Liter Flüssiggas benötigt, und seine Wirtschaftlichkeit in Bezug auf äquivalente Kraftstoffkosten ist 1,7-mal geringer als die von komprimiertem Gas. Zu beachten ist, dass Erdgas im Gegensatz zu Erdölgas nicht toxisch ist.

Die Analyse zeigt, dass die Verwendung von Gas die Emissionen reduziert von: Kohlenoxiden - 3-4 Mal; stickoxide - 1,5-2 mal; Kohlenwasserstoffe (ohne Methan) - 3-5 mal; Rußpartikel und Schwefeldioxid (Rauchigkeit) von Dieselmotoren - 4-6 mal.

Beim Betrieb mit Erdgas mit einem Luftüberschussverhältnis von a = 1,1 betragen die PAK-Emissionen aus der Verbrennung von Kraftstoff und Schmieröl im Motor (einschließlich Benzo(a)pyren) 10 % der Emissionen aus dem Benzinbetrieb. Erdgasmotoren erfüllen bereits heute alle modernen Standards für den Gehalt an gasförmigen und festen Bestandteilen in Abgasen.

Besonders zu erwähnen sind Kohlenwasserstoffemissionen, die in der Atmosphäre unter dem Einfluss von UV-Strahlung photochemisch oxidiert werden (in Gegenwart von NOx beschleunigt). Die Produkte dieser oxidativen Reaktionen bilden den sogenannten Smog. Bei Benzinmotoren besteht die Hauptmenge an Kohlenwasserstoffemissionen aus Ethan und Ethylen und bei Gasmotoren aus Methan. Dies liegt daran, dass dieser Teil der Benzinmotoremissionen durch Benzindampfcracken im nicht brennbaren Teil des Gemisches bei hohen Temperaturen entsteht und nicht brennbares Methan in Gasmotoren keiner Umwandlung unterzogen wird.

Ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Ethylen werden am leichtesten unter dem Einfluss von UV-Strahlung oxidiert. Begrenzen Sie Kohlenwasserstoffe, einschließlich Methan, sind stabiler, weil benötigen für eine photochemische Reaktion härtere (kurzwellige) Strahlung. Im Spektrum der Sonnenstrahlung hat die die Methanoxidation auslösende Komponente im Vergleich zu den Initiatoren der Oxidation anderer Kohlenwasserstoffe eine so geringe Intensität, dass praktisch keine Methanoxidation stattfindet. Daher werden in einigen Ländern in den restriktiven Normen für Autoabgase Kohlenwasserstoffe ohne Methan berücksichtigt, obwohl die Umrechnung auf Methan erfolgt.

Trotz der Tatsache, dass die Menge an Kohlenwasserstoffen in den Abgasen von Motoren, die mit Erdgas betrieben werden, die gleiche ist wie bei Benzinmotoren und bei Gasdieselmotoren oft höher ist, ist die Auswirkung der Luftverschmutzung durch diese Komponenten mit Gastreibstoff um ein Vielfaches weniger als mit Flüssigkeit.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass die Verwendung von Gaskraftstoff die Motorressourcen des Motors erhöht - um das 1,4- bis 1,8-fache; Lebensdauer von Zündkerzen - 4-mal und Motoröl - 1,5-1,8-mal; Überholungslauf - 1,5-2 mal. Das reduziert den Geräuschpegel um 3-8 dB und die Betankungszeit. All dies gewährleistet eine schnelle Amortisation der Kosten für die Umstellung von Fahrzeugen auf Gas. Kraftstoff.

Die Aufmerksamkeit von Fachleuten wird durch die Sicherheitsfragen bei der Verwendung von Gasmotorenkraftstoff angezogen. Im Allgemeinen bildet sich bei 1,9- bis 4,5-facher Konzentration ein explosives Gemisch aus gasförmigen Brennstoffen und Luft. Gasaustritte durch undichte Verbindungen bergen jedoch eine gewisse Gefahr. In dieser Hinsicht ist Flüssiggas am gefährlichsten, weil. Die Dichte seines Dampfes ist größer als die von Luft und bei Druckluft geringer (bzw. 3: 1,5: 0,5). Folglich steigen Druckgaslecks nach dem Verlassen von Lecks auf und verschwinden, und Flüssiggaslecks bilden lokale Ansammlungen und „verschütten“ wie flüssige Erdölprodukte, was die Feuerquelle erhöht, wenn sie entzündet wird.

Neben verflüssigtem oder komprimiertem Gas sagen viele Experten flüssigem Wasserstoff als unter Umweltgesichtspunkten nahezu idealen Kraftstoff eine große Zukunft voraus. Vor einigen Jahrzehnten schien der Einsatz von flüssigem Wasserstoff als Kraftstoff noch in weiter Ferne. Zudem hat der tragische Tod des wasserstoffgefüllten Luftschiffs „Hindenburt“ am Vorabend des Zweiten Weltkriegs das öffentliche Ansehen des „Kraftstoffs der Zukunft“ derart getrübt, dass er lange Zeit von ernsthaften Projekten ausgeschlossen wurde.

Die rasante Entwicklung der Weltraumtechnologie zwang uns erneut, uns dem diesmal bereits flüssigen Wasserstoff als nahezu idealem Brennstoff für die Erforschung und Entwicklung des Weltalls zuzuwenden. Die komplexen technischen Probleme, die sowohl mit den Eigenschaften von Wasserstoff selbst als auch mit seiner Herstellung verbunden sind, sind jedoch nicht verschwunden. Als Transportkraftstoff ist es bequemer und sicherer, Wasserstoff in flüssiger Form zu verwenden, wo er bezogen auf ein Kilogramm Kerosin um das 8,7-fache an Kalorien und flüssiges Methan um das 1,7-fache übersteigt. Gleichzeitig ist die Dichte von flüssigem Wasserstoff um fast eine Größenordnung geringer als die von Kerosin, was deutlich größere Tanks erfordert. Außerdem muss Wasserstoff bei atmosphärischem Druck bei einer sehr niedrigen Temperatur – 253 Grad Celsius – gespeichert werden. Daher die Notwendigkeit einer entsprechenden Wärmedämmung der Tanks, die auch zusätzliches Gewicht und Volumen mit sich bringt. Die hohe Verbrennungstemperatur von Wasserstoff führt zur Bildung einer erheblichen Menge an umweltschädlichen Stickoxiden, wenn das Oxidationsmittel Luft ist. Und schließlich das berüchtigte Sicherheitsproblem. Es bleibt immer noch ernst, obwohl es jetzt als stark übertrieben gilt. Unabhängig davon sollte über die Herstellung von Wasserstoff gesprochen werden. Fast die einzigen Rohstoffe für die Wasserstoffproduktion sind heute dieselben fossilen Brennstoffe: Öl, Gas und Kohle. Daher kann ein echter Durchbruch in der globalen Kraftstoffbasis auf Wasserstoffbasis nur erreicht werden, indem die Methode seiner Herstellung grundlegend geändert wird, wenn Wasser zum Ausgangsmaterial und die Sonne oder die Kraft des fallenden Wassers zur primären Energiequelle wird. Wasserstoff ist in seiner Reversibilität, also seiner praktischen Unerschöpflichkeit, allen fossilen Energieträgern, also auch dem Erdgas, grundsätzlich überlegen. Anders als aus dem Boden gewonnene Brennstoffe, die nach der Verbrennung unwiederbringlich verloren gehen, wird Wasserstoff aus Wasser gewonnen und verbrennt wieder zu Wasser. Natürlich muss zur Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser Energie aufgewendet werden, und zwar viel mehr, als später bei seiner Verbrennung genutzt werden kann. Das macht aber nichts, wenn die sogenannten Primärenergiequellen wiederum unerschöpflich und umweltfreundlich sind.

Ein zweites Projekt wird ebenfalls entwickelt, bei dem die Sonne als Primärenergiequelle genutzt wird. Es wird geschätzt, dass sich unsere Leuchte in Breiten von ± 30-40 Grad etwa 2-3 Mal stärker aufheizt als in nördlicheren Breiten. Das liegt nicht nur an der höheren Position der Sonne am Himmel, sondern auch an einer etwas dünneren Atmosphäre in den tropischen Regionen der Erde. Fast die gesamte Energie löst sich jedoch schnell auf und verschwindet. Die Gewinnung von flüssigem Wasserstoff mit seiner Hilfe ist die natürlichste Art, Sonnenenergie zu sammeln und anschließend in die nördlichen Regionen des Planeten zu liefern. Und nicht umsonst trägt das in Stuttgart organisierte Forschungszentrum den bezeichnenden Namen „Solarer Wasserstoff – Energieträger der Zukunft“. Anlagen, die Sonnenlicht akkumulieren, sollen laut Projektvorgabe in der Sahara stehen. Die so gebündelte himmlische Hitze soll Dampfturbinen antreiben, die Strom erzeugen. Die weiteren Verknüpfungen des Schemas sind die gleichen wie in der kanadischen Version, mit dem einzigen Unterschied, dass flüssiger Wasserstoff über das Mittelmeer nach Europa geliefert wird. Die grundlegende Ähnlichkeit beider Projekte besteht, wie wir sehen, darin, dass sie in allen Phasen umweltfreundlich sind, einschließlich des Transports von Flüssiggas auf dem Wasserweg, da wieder Tanker verkehren Wasserstoff-Kraftstoff. Bereits heute produzieren weltbekannte deutsche Unternehmen wie Linde und Messergrisheim mit Sitz in der Nähe von München alle notwendigen Geräte für die Herstellung, Verflüssigung und den Transport von flüssigem Wasserstoff, mit Ausnahme von Kryopumpen. Große Erfahrungen mit dem Einsatz von flüssigem Wasserstoff in der Raketen- und Raumfahrttechnik hat das in München ansässige Unternehmen MBB gesammelt, das an fast allen prestigeträchtigen westeuropäischen Raumfahrtprogrammen beteiligt ist. Die Forschungsgeräte des Unternehmens im Bereich Kryotechnik kommen auch in amerikanischen Spaceshuttles zum Einsatz. Die bekannte deutsche Fluggesellschaft Deutsche Airbus entwickelt den weltweit ersten Airbus, der mit flüssigem Wasserstoff fliegt. Neben Umweltüberlegungen ist die Verwendung von flüssigem Wasserstoff in der konventionellen und Überschallluftfahrt aus anderen Gründen vorzuziehen. Dadurch wird das Startgewicht des Flugzeugs unter sonst gleichen Bedingungen um etwa 30 % reduziert. Dies wiederum ermöglicht einen kürzeren Startlauf und eine steilere Startkurve. Dadurch wird Lärm reduziert – das ist die Geißel moderner Flughäfen, die oft in dicht besiedelten Gebieten liegen. Auch die Möglichkeit, den Frontwiderstand des Flugzeugs durch eine starke Kühlung seiner Nasenteile, die dem Luftstrom begegnen, zu verringern, ist nicht ausgeschlossen.

All dies lässt den Schluss zu, dass der Übergang zu Wasserstoffkraftstoff zunächst in der Luftfahrt und dann in Landverkehr in den ersten Jahren des neuen Jahrhunderts Wirklichkeit werden. Bis dahin werden technische Probleme überwunden, das Misstrauen gegenüber Wasserstoff als allzu gefährlichem Kraftstoff endgültig beseitigt und die notwendige Infrastruktur geschaffen.

KRAFTSTOFFARTEN. KRAFTSTOFFKLASSIFIZIERUNG

Nach der Definition von D. I. Mendeleev ist „Brennstoff eine brennbare Substanz, die absichtlich verbrannt wird, um Wärme zu erzeugen.“

Derzeit umfasst der Begriff „Brennstoff“ alle Materialien, die als Energiequelle dienen (z. B. Kernbrennstoff).

Kraftstoff nach Herkunft ist unterteilt in:

Natürliche Brennstoffe (Kohle, Torf, Öl, Ölschiefer, Holz etc.)

Künstlicher Brennstoff (Kraftstoff, Generatorgas, Koks, Briketts usw.).

Es wird nach seinem Aggregatzustand in feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe und nach seinem Verwendungszweck in Energie, Technik und Haushalt eingeteilt. Die höchsten Anforderungen gelten für Energiebrennstoffe, während die Mindestanforderungen für Haushaltsbrennstoffe gelten.

Festbrennstoff - Holz- und Pflanzenmasse, Torf, Schiefer, Braunkohle, Kohle.

Flüssiger Brennstoff - Produkte der Ölraffination (Heizöl).

Gasförmiger Brennstoff - Erdgas; Gas, das bei der Ölraffination entsteht, sowie Biogas.

Kernbrennstoff - spaltbare (radioaktive) Stoffe (Uran, Plutonium).

Fossiler Brennstoff, d.h. Kohle, Öl, Erdgas machen den Großteil des gesamten Energieverbrauchs aus. Die Entstehung fossiler Brennstoffe ist das Ergebnis jahrhundertelanger thermischer, mechanischer und biologischer Einwirkungen auf die in allen geologischen Formationen abgelagerten Reste von Flora und Fauna. Alle diese Kraftstoffe basieren auf Kohlenstoff und Energie wird aus ihnen hauptsächlich durch die Bildung von Kohlendioxid freigesetzt.

FESTER KRAFTSTOFF. HAUPTMERKMALE

fester Brennstoff . Fossile feste Brennstoffe (mit Ausnahme von Schiefer) sind ein Produkt der Zersetzung der organischen Substanz von Pflanzen. Der jüngste von ihnen - Torf - ist eine dichte Masse , aus den verrotteten Überresten von Sumpfpflanzen gebildet. Das nächste „Alter“ sind Braunkohlen - eine erdige oder schwarze homogene Masse, die bei längerer Lagerung an der Luft teilweise oxidiert („verwittert“) und zu Pulver zerbröckelt. Dann kommen Kohlen, die in der Regel eine erhöhte Festigkeit und eine geringere Porosität aufweisen. Die organische Masse der ältesten von ihnen - Anthrazit - hat die größten Veränderungen erfahren und besteht zu 93% aus Kohlenstoff. Anthrazit hat eine hohe Härte.

Die geologischen Kohlereserven der Welt, ausgedrückt in Standardbrennstoff, werden auf 14.000 Milliarden Tonnen geschätzt, von denen die Hälfte zuverlässig ist (Asien - 63 %, Amerika - 27 %). Die Vereinigten Staaten und Russland haben die größten Kohlereserven. Bedeutende Reserven sind in Deutschland, England, China, der Ukraine und Kasachstan verfügbar.

Die gesamte Kohlemenge kann als Würfel mit einer Seite von 21 km dargestellt werden, aus dem jährlich ein „Würfel“ mit einer Seite von 1,8 km von einer Person entnommen wird. Bei dieser Verbrauchsrate hält Kohle etwa 1000 Jahre. Aber Kohle ist ein schwerer, unbequemer Brennstoff, der viele mineralische Verunreinigungen enthält, was seine Verwendung erschwert. Seine Reserven sind äußerst ungleich verteilt. Die bekanntesten Kohlevorkommen: Donbass (Kohlereserven 128 Milliarden Tonnen), Petschora (210 Milliarden Tonnen), Karaganda (50 Milliarden Tonnen), Ekibastuz (10 Milliarden Tonnen), Kusnezk (600 Milliarden Tonnen) , Kansk-Achinsk (600 Milliarden Tonnen ). Becken von Irkutsk (70 Milliarden Tonnen). Die weltweit größten Kohlevorkommen sind Tungusskoye (2300 Milliarden Tonnen – mehr als 15 % der Weltreserven) und Lenskoye (1800 Milliarden Tonnen – fast 13 % der Weltreserven).

Der Kohlebergbau erfolgt im Grubenverfahren (ab einer Tiefe von Hunderten von Metern bis zu mehreren Kilometern) oder in Form des Tagebaus. Bereits in der Phase des Kohlebergbaus und des Transports Hi-Tech können Sie eine Reduzierung der Transportverluste erreichen. Verringerung des Aschegehalts und des Feuchtigkeitsgehalts von verschiffter Kohle.

Erneuerbarer Festbrennstoff ist Holz. Sein Anteil an der Energiebilanz der Welt ist heute extrem gering, aber in einigen Regionen wird Holz (und häufiger dessen Abfall) auch als Brennstoff verwendet.

Als fester Brennstoff können auch Briketts verwendet werden - eine mechanische Mischung aus Kohle und Torffeinstoffen mit Bindemitteln (Bitumen usw.), die in speziellen Pressen unter Druck bis zu 100 MPa komprimiert wird.

FLÜSSIGEN BRENNSTOFF. HAUPTMERKMALE

Flüssigen Brennstoff. Beinahe alles flüssigen Brennstoff während durch Raffinieren von Öl gewonnen. Öl, ein flüssiger fossiler Brennstoff, ist eine braune Flüssigkeit, die gasförmige und flüchtige Kohlenwasserstoffe in Lösung enthält. Es hat einen eigentümlichen harzigen Geruch. Bei der Destillation von Öl werden eine Reihe von Produkten gewonnen, die von Bedeutung sind technische Bedeutung: Benzin, Kerosin, Schmieröle, sowie Vaseline, die in der Medizin und Parfümerie verwendet wird.

Rohöl wird auf 300-370 °C erhitzt, danach werden die entstehenden Dämpfe in Fraktionen dispergiert, die bei unterschiedlichen Temperaturen tª kondensieren: Flüssiggas (ca. 1 % Ausbeute), Benzin (ca. 15 %, tª=30 - 180 °C) . Kerosin (ca. 17%, tª=120 - 135°С), Diesel (ca. 18%, tª=180 - 350°С). Der flüssige Rückstand mit einem Siedebeginn von 330-350°C wird Heizöl genannt. Heizöl ist wie Motorkraftstoff ein komplexes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff (84–86 %) und Wasserstoff (10–12 %) bestehen.

Heizöl, das aus Öl aus einer Reihe von Feldern gewonnen wird, kann viel Schwefel enthalten (bis zu 4,3 %), was den Schutz der Ausrüstung und der Umwelt während seiner Verbrennung erheblich erschwert.

Der Aschegehalt von Heizöl sollte 0,14 % und der Wassergehalt 1,5 % nicht überschreiten. Die Zusammensetzung der Asche umfasst Verbindungen von Vanadium, Nickel, Eisen und anderen Metallen, daher wird sie häufig als Rohstoff zur Gewinnung von beispielsweise Vanadium verwendet.

In Kesseln von Kesselhäusern und Kraftwerken wird üblicherweise Heizöl verbrannt, in Hausheizungsanlagen - Haushaltsheizöl (eine Mischung aus mittleren Fraktionen).

Die weltweiten geologischen Ölreserven werden auf 200 Milliarden Tonnen geschätzt, davon 53 Milliarden Tonnen. bilden verlässliche Reserven. Mehr als die Hälfte aller nachgewiesenen Ölreserven befinden sich in den Ländern des Mittleren und Nahen Ostens. In den Ländern Westeuropas, wo es hoch entwickelte Industrien gibt, konzentrieren sich relativ kleine Ölreserven. Die erkundeten Ölreserven nehmen ständig zu. Die Zunahme erfolgt hauptsächlich aufgrund der Meeresschelfs. Daher sind alle in der Literatur verfügbaren Schätzungen der Ölreserven bedingt und charakterisieren nur eine Größenordnung.

Die gesamten Ölreserven der Welt sind geringer als die Kohlereserven. Aber Öl ist ein besser nutzbarer Brennstoff. Vor allem in überarbeiteter Form. Nach dem Aufsteigen durch das Bohrloch wird das Öl hauptsächlich über Ölpipelines, Eisenbahnen oder Tanker zu den Verbrauchern transportiert. Daher hat die Transportkomponente einen erheblichen Anteil an den Ölkosten.

KRAFTSTOFFGAS. HAUPTMERKMALE

gasförmiger Brennstoff. Zu den gasförmigen Brennstoffen gehört vor allem Erdgas. Dies sind Gas aus reinen Gasfeldern, Begleitgas aus Ölfeldern, Gas aus Kondensatfeldern, Grubengas usw. Sein Hauptbestandteil ist Methan CH 4; enthält aber auch Gas aus verschiedenen Feldern Kleinmengen Stickstoff N 2 , höhere Kohlenwasserstoffe СnНm , Kohlendioxid CO 2 . Bei der Gewinnung von Erdgas wird es von Schwefelverbindungen gereinigt, einige davon (hauptsächlich Schwefelwasserstoff) können jedoch zurückbleiben.

Bei der Erdölförderung wird das sogenannte Begleitgas freigesetzt, das weniger Methan als Erdgas, aber mehr höhere Kohlenwasserstoffe enthält und daher bei der Verbrennung mehr Wärme freisetzt.

In der Industrie und vor allem im Alltag ist Flüssiggas weit verbreitet, das bei der Primärverarbeitung von Erdöl gewonnen und damit verbunden wird Ölgase. Sie produzieren technisches Propan (mindestens 93 % C 3 H 8 + C 3 H 6), technisches Butan (mindestens 93 % C 4 H 10 + C 4 H 8) und Mischungen davon.

Die geologischen Weltgasreserven werden auf 140-170 Billionen m³ geschätzt.

Erdgas befindet sich in Lagerstätten, die "Kuppeln" einer wasserdichten Schicht (Tontyp) sind, unter denen Gas, das hauptsächlich aus Methan CH 4 besteht, in einem porösen Medium (Sandstein) unter Druck steht. Am Ausgang des Bohrlochs wird das Gas von Sandsuspension, Kondensattropfen und anderen Einschlüssen gereinigt und der Hauptgasleitung mit einem Durchmesser von 0,5 - 1,5 m und einer Länge von mehreren tausend Kilometern zugeführt. Der Gasdruck in der Gasleitung wird mit Hilfe von Kompressoren, die alle 100-150 m installiert sind, auf 5 MPa gehalten, wobei sich die Kompressoren drehen Gasturbinen Benzin verbrauchen. Gesamtverbrauch Gas zur Aufrechterhaltung des Drucks in der Gasleitung beträgt 10-12% der gesamten gepumpten. Also transportieren gasförmiger Brennstoff sehr energieintensiv.

Biogas, ein Produkt der anaeroben Vergärung (Fermentation) von organischen Abfällen (Gülle, Pflanzenreste, Müll, Abwässer etc.), wird in jüngster Zeit vielerorts verstärkt eingesetzt. In China werden bereits mehr als eine Million Biogasfabriken mit einer Vielzahl von Abfällen betrieben (laut UNESCO bis zu 7 Millionen). In Japan sind Biogasquellen Deponien mit vorsortiertem Hausmüll. "Fabrik", mit einer Kapazität von bis zu 10-20 m³ Gas pro Tag. Liefert Brennstoff für ein kleines Kraftwerk mit einer Leistung von 716 kW.

Die anaerobe Vergärung von Abfällen aus großen Tierhaltungsbetrieben ermöglicht die Lösung des äußerst akuten Problems der Umweltverschmutzung durch flüssige Abfälle, indem sie in Biogas (ca. 1 Kubikmeter pro Tag pro Rindereinheit) und hochwertige Düngemittel umgewandelt werden.

Ein sehr vielversprechender Brennstofftyp, der im Vergleich zu Öl die dreifache spezifische Energieintensität hat, ist Wasserstoff, wissenschaftliche und experimentelle Arbeit, um wirtschaftliche Wege der industriellen Umwandlung zu finden, die derzeit sowohl in unserem Land als auch im Ausland aktiv durchgeführt werden. Wasserstoffreserven sind unerschöpflich und keiner Region der Erde zugeordnet. Wasserstoff rein gebundener Zustand enthalten in Wassermolekülen (H 2 O). Bei der Verbrennung entsteht Wasser, das die Umwelt nicht belastet. Wasserstoff wird bequem gespeichert, über Pipelines verteilt und kostengünstig transportiert.

Die Auswirkungen auf das Luftbecken bei der Verbrennung verschiedener Arten von Brennstoffen können anhand des Emissionsvolumens von Schadstoffen pro 1 Betriebsstunde des Kraftwerks beurteilt werden vorhandene Kapazität 1 Million kW (Tabelle 2.2.).

Russland verfügt über einzigartige Reserven an organischem Brennstoff, aber die Strategie für seine Nutzung berücksichtigt noch immer keine Umweltaspekte. Die Kraftstoffkosten stehen in keinem Zusammenhang mit der Verbrauchereffizienz und werden normalerweise durch die Kosten der Förderung und des Transports bestimmt, ohne darüber nachzudenken Umweltqualitäten Kraftstoff.

Die meisten thermischen Kohlen und Heizöle sind von schlechter Qualität. Nahezu alle flüssigen Brennstoffe sind Heizöle mit hohem Schwefelgehalt. Feste Brennstoffe sind vielfältig in ihrer Zusammensetzung. Auf dem europäischen Territorium des Landes überwiegen schwefelreiche Kohlen der Lagerstätten Podmoskovnoe und Pechersk; in Sibirien und im Fernen Osten - feuchte und schwefelarme Braunkohlen des Kansk-Achinsk-Beckens und Kohle des Kuznetsk.

Tabelle 2.2. Charakteristische TPP-Emissionen

G - Brennwert des Brennstoffs, MJ/kg; A - Aschegehalt; S - Schwefelgehalt, %.

Einige Merkmale der häufigsten Energiebrennstoffe sind in der Tabelle angegeben. 2.3. Viele Wärmekraftwerke erhalten Kohle mit einem höheren Aschegehalt und einem niedrigeren Heizwert, als es die in der Tabelle angegebenen regulatorischen Daten vorsehen. 2.3.

Tabelle 2.3. Eigenschaften der gängigsten Kraftstoffe.

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