20 октября 2019, воскресенье, 20:02
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

12 января 2007, 09:00

Горючее будущего

Современному человеку, избалованному прогрессом, трудно отказаться от привычных благ, таких как легковая машина, которой подвластны любые дороги, или система автомобильных грузоперевозок, доставляющая необходимые товары в любой уголок земного шара. Как же совместить интересы общества потребления с необхдимостью защиты окружающей среды?

Суть проблемы заключается в том, что количество транспорта неуклонно растет, а бензин и дизельное топливо расходуются в немыслимых масштабах. Содержащийся в них углерод окисляется при сгорании и образует углекислый газ, попадающий в атмосферу и наносящий ей непоправимый ущерб. На долю автотранспорта приходится 25% всеобщего выброса парниковых газов. Стремительный рост всемирного парка машин ведет к увеличению спроса на горючее и утрате контроля над концентрацией в атмосфере вредоносных испарений. Сегодня в США автомобили сжигают 550 млрд. л бензина в год, что составляет около 5 л на человека в день. Если бы в других странах потребление горючего достигло такого же уровня, его мировой расход возрос бы почти в 10 раз.

Как же сделать транспорт безопасным для окружающей среды?

Варианты решений

В первую очередь следует уделить внимание усовершенствованию технологий, повышению эффективности эксплуатации транспортных средств, использованию альтернативных видов горючего, и, наконец, уменьшению размеров автомобилей. Причем чтобы радикально изменить ситуацию, необходимо комплексное принятие всех перечисленных мер.

Надо сказать, что современная транспортная система имеет ряд особенностей. Во-первых, в индустриальных странах она постепенно развивалась на протяжении десятилетий в соответствии с требованиями экономики и запросами потребителей. Во-вторых, она полностью основана на одном источнике энергии – нефти, поэтому понадобятся десятилетия, чтобы ограничить, а затем уменьшить как локальные, так и глобальные последствия сжигания топлива.

Следует учитывать также, что показатели эффективности использования горючего могут вводить в заблуждение: реальное значение имеет только то, сколько его было истрачено для фактического перемещения. Сегодня КПД двигателя внутреннего сгорания составляет 20% в городском цикле и 35% при оптимальных условиях эксплуатации. Однако короткие поездки на холодном двигателе и при агрессивной манере вождения значительно увеличивают расход горючего, так же, как и длительная работа на холостом ходу в дорожных пробках. Подобные факторы объективно снижают эффективность мотора, в результате до колес доходит только 10% химической энергии, заключенной в топливном баке. Эймори Лавинс (Amory Lovins), активный сторонник легких и экономичных машин, так объяснил схему работы современного транспорта: если в автомобиле, КПД которого составляет 10%, находятся водитель, пассажир и багаж, т.е. полезная нагрузка равна примерно 10% веса самой машины, ее «фактически движет только 1% энергии имеющегося горючего».

При подсчете энергозатрат необходимо принимать во внимание и те, что происходят при производстве бензина и его транспортировке от производителя к потребителю, при эксплуатации машины, а также затраты на ее конструирование, техническое обслуживание и утилизацию. Эти три фазы часто называют «от скважины до топливного бака». На последнюю стадию приходится примерно 15% энергии, используемой машиной за весь срок ее эксплуатации, при этом выбрасывается примерно 15% парникового газа. На путь от топливного бака до колес идет 75% и от конвейера до свалки — 10%. Производство самого горючего и техники также требует значительных энергозатрат.

Существеной экономии можно добиться путем усовершенствования технологии создания транспортных средств. Вкладывая средства в повышение эффективности мотора и трансмиссии, уменьшая вес, улучшая качество шин и оптимизируя тормозные характеристики, за 20 лет можно на 1/3 сократить потребление горючего, что в среднем составит 1-2% в год. В последние 25 лет спросом пользовались крупные, тяжелые и быстрые автомобили, что отнюдь не способствовало стабилизации экологической ситуации. Данная тенденция характерна сегодня не только для США, где она наиболее очевидна, но и для других стран. Чтобы ограничить выбросы парникового газа, необходимо убедить покупателей приобретать автомобили с низким потреблением горючего.

Если средства передвижения станут легче и меньше, сохранив высокие технические характеристики, то в ближайшие 10-15 лет объемы потребления топлива могут снизиться на 20%, что позволит изменить существующую ситуацию, при которой потребление нефти растет примерно на 2% в год.

В долгосрочной перспективе будут разрабатываться альтернативные виды горючего, способные хотя бы частично заменить нефть, а также осуществится переход на использование новых силовых установок, потребляющих водород или электроэнергию. Однако повсеместное внедрение экологического горючего возможно лишь при наличии соответствующей системы его доставки от производителей к потребителям. Сейчас используются также такие виды топлива, как жидкости с высокой энергоемкостью. Для более экономичного горючего потребуются топливные баки большего размера, в противном случае пробег автомобилей снизится и будет составлять около 644 км. Теоретически для получения топлива могут быть использованы нефтеносные пески, тяжелая нефть, горючий сланец, уголь. Однако их обработка в свою очередь требует больших энергозатрат, что приведет к выделению значительного количества парникового газа. Кроме того, такая технология требует крупных капиталовложений. Тем не менее, несмотря на угрозу для окружающей среды, источники нетрадиционной нефти уже начинают использоваться. Ожидается, что в следующие 20 лет они будут поставлять примерно 10% «питания» для транспорта.

Все более широкое распространение получает топливо из биомассы — этиловый спирт и биодизель, — которые, как полагают, дают меньший выброс углекислого газа на единицу энергии. В Бразилии этиловый спирт, произведенный из сахарного тростника, составляет около 40% горючего для автомобилей. В США примерно 20% урожая кукурузы перерабатывается в этиловый спирт, который смешивается с бензином в пропорции 1:9 для получения так называемого реформулированного (более чистого) бензина. В соответствии с недавно принятым в США законом о национальной политике в области энергетики планируется к 2012 г. удвоить производство этилового спирта (сейчас он составляет 2% от общего объема потребления топлива). Однако необходимо также уменьшить количество удобрений, воды, природного газа и электроэнергии, используемых при производстве этилового спирта из кукурузы. Более эффективно получать его из целлюлозной биомассы (стерни и отходов растений, не используемых в качестве корма для животных). Биодизельное горючее может производиться как из продуктов растительного происхождения (масел рапсового семени, подсолнечника и сои), так и из отходов животного жира. Сегодня выпуск подобного вещества незначителен, для практического применения его смешивают с обычным дизельным топливом. Что касается природнго газа, то масштабы его использования на транспорте колеблются в различных странах от 1% до 10-15%.

В новых силовых установках будут использованы усовершенствованные двигатели внутреннего сгорания (с турбокомпрессором и прямым впрыском горючего), дизельные двигатели с катализаторами в системе выхлопа. По дорогам уже ездят гибридные машины, оснащенные небольшим бензиновым двигателем и электромотором, питающимся от батарей. Такие автомобили потребляют значительно меньше горючего в городском цикле, но на автомагистралях не имеют существенных преимуществ, между тем их стоимость на несколько тысяч долларов выше, чем обычного автомобиля.

Исследователи изучают возможность производства новых видов силовых установок и горючего с небольшим выбросом углекислого газа. Разрабатываются автомобили с топливными элементами на водороде, батареей и электромотором. Такие системы могут увеличить КПД транспортных средств вдвое, однако такое преимущество сводится на нет энергозатратами и выбросами углекислого газа при производстве и доставке водорода потреблению.

Альтернативный водороду источник энергии – электричество. Его применение на транспорте возможно, однако перезарядка батареи занимает много времени. Оснащение модульного гибридного автомобиля небольшим двигателем для перезарядки батареи позволит увеличить пробег и использовать преимущественно электроэнергию и только частично — топливо для мотора.

Стимулируя перемены

Совершенствование технологий, несомненно, повысит эффективность использования горючего. Повышение цен на бензин изменит и спрос на него. Однако рыночные факторы едва ли сдержат увеличивающююся потребность в нефти. Чтобы сократить использование углеродосодержащего горючего, необходима комплексная финансовая и правовая база. Эффективная политика могла бы включать систему налогов и скидок, предполагающую, что, приобретая мощное и «прожорливое» транспортное средство, покупатель платит дороже, выбирая же небольшой экономичный автомобиль, получает бонус. Кроме того, необходимо стимулировать автопроизводителей, которые выпускают продукцию, потребляющую меньше горючего. Налоговые стимулы также могут способствовать внедрению передовых технологий в автомобилестроении. Возможно, тогда мы сможем двигаться вперед, решая все проблемы в комплексе.

Дополнительная литература

  • Reducing Gasoline Consumption: Three Policy Options.
  • Congressional Budget Office, November 2002. Доступен по адресу: www. cbo.gov/ftpdocs/39xx/doc3991/11-21-Gasoline Study. pdf
  • Reducing Greenhouse Gas Emissions from U.S. Transportation.
  • David L. Greenе and Andreas Schafer. Pew Center on Global Climate Change, May 2003. Имеется по адресу: www/pewclimate.org/docUploads/ustransp.pdf
  • Mobility 2030: Meeting the Challenges to Sustainability. World Business Council for Sustainable Development, 2004. www.wbcsd.org/web/publications/mobility/mobility-full.pdf
  • DOE FreedomCAR and Vehicle Technologies Program’s Fact of the Week. www1.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/facts/2006_index.html

Обзор:

  • В результате использования транспортного горючего на основе нефти в атмосферу попадает 25% совокупного мирового выброса углекислого газа.
  • Для уменьшения вредных выхлопов необходимо усовершенствование технологий производства машин, уменьшение их габаритов, переход на альтернативные виды горючего.
  • Чтобы добиться успеха, требуется комплексный подход.

Об авторе:

Джон Хэйвуд (John B. Heywood) – директор Слоуновской автомобильной лаборатории при Массачусетском технологическом институте, член Национальной академии машиностроения и Американской академии наук и искусств. Им написан широко известный учебник «Основы: о двигателях внутреннего сгорания» (McGraw-Hill, 1988).

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

18:44 Ущерб от протестов в Барселоне оценен в 2,5 млн евро
17:30 В итальянском городе Больцано обезврежена бомба времен Второй мировой войны
16:57 Семьи погибших при прорыве дамбы в Красноярском крае получат по 1 млн рублей
16:18 Росстандарт предложил новый метод борьбы с недоливом топлива на АЗС. Проверяться будет не конкретная колонка, а вся система заправки целиком
15:18 Следственный комитет РФ: в результате прорыва в Красноярском крае разрушены пять дамб
13:55 Самый длительный перелет в истории продлился более 19 часов
13:09 Задержан подозреваемый в поджоге жилого дома в Ростове
12:04 Мексиканские футболисты устроили акцию протеста во время матча из-за задолженности по зарплате
11:27 Илон Маск рассказал участникам краснодарского бизнес-форума о своей команде, в которой есть выходцы из России
10:18 В США запущен новый сервис - доставка товаров с помощью дронов
09:43 Задержан директор и сотрудники артели, дамбу которой прорвало в Красноярском крае
19.10 19:14 В Москве будет построен Национальный космический центр в виде ракеты высотой в 200 м
19.10 17:52 Британские парламентарии отсрочили Brexit
19.10 16:49 В Лондоне проходит многотысячный марш протеста против Brexit
19.10 16:14 Житель Канады выиграл в национальную лотерею $24,5 млн
19.10 15:44 В Нальчике спецназовец из Карелии умер после драки с сотрудником ППС Чечни
19.10 15:07 Акции протеста в Каталонии: 182 пострадавших, 54 задержанных
19.10 13:19 «Аэрофлот» оштрафован за летние задержки выдачи багажа в Шереметьево
19.10 12:19 При пожаре под Ярославлем погибло семь человек
19.10 11:26 Результаты поверки счетчиков ЖКХ будут отражаться в базе данных Росстандарта. Бумажные документы потеряют юридическую силу
19.10 11:21 Forbes: семь российских компаний попали в рейтинг лучших работодателей мира
19.10 09:42 В Красноярском крае в результате прорыва дамбы на реке Сейба погибли 13 человек
18.10 21:48 В Барселоне более 500 тыс. человек вышли протестовать
18.10 20:54 Нидерландская семья, которая провела девять лет в подвале, оказалась мунистской
18.10 19:38 В Китае отложили прокат «Однажды... в Голливуде» из-за жалобы дочери Брюса Ли
18.10 19:13 Россия теряет по 150 млрд рублей в год из-за глобального потепления — такая сумма нужна на ремонт станций
18.10 18:55 Google-смартфон можно разблокировать лицом с закрытыми глазами. Когда вы спите, например
18.10 18:25 В Лондоне внука экс-президента Казахстана Назарбаева приговорили к году условно. Он ударил и укусил полицейского
18.10 18:14 «Медуза»: компании, близкие к Ротенбергу, получили почти 100% контроль над рынком школьных учебников
18.10 18:08 Новость из прошлого: 18 октября 1999 года – Путин считает необходимым улучшение условий содержания заключенных
18.10 17:43 На форуме в Сочи представили российский мессенджер «Серафим». Оценки в маркетах у него невысокие
18.10 17:37 Впервые в истории две женщины одновременно вышли в открытый космос
18.10 16:41 Москвич вынес $450 тыс. из дома экс-главы ФТС. Награбленное он отдал в счет долга «вору в законе»
18.10 15:52 Собчак оценила наряды Поклонской. Депутат обвинила журналистку в невоспитанности
18.10 15:29 Евгения Корта оштрафовали на 200 тыс. рублей за мем с Пушкиным. Когда он его выплатил, суд потребовал вернуть ему деньги
18.10 15:27 Матч между «Барселоной» и «Реалом» перенесли из-за протестов в Каталонии на декабрь
18.10 14:36 Наталью Бочкареву из «Счастливы вместе» лишили водительских прав из-за отказа пройти проверку на наркотики
18.10 14:35 Австралийцы вновь сообщают о встречах с сумчатыми волками. Этот вид считается вымершим с 1936 года
18.10 14:27 МВД проверит конвойный полк из-за фигурантов дела «Нового величия», порезавших себе руки в суде
18.10 14:23 Патриарх Кирилл сравнил аборты с языческими жертвоприношениями
18.10 14:06 Замглавы Генштаба обвинили в хищении 2,2 млрд рублей. Он поставлял китайскую спецтехнику под видом российских разработок
18.10 14:00 Новый вид богомолов из Перу притворяется осой
18.10 13:44 Путин: нацбезопасность зависит от укрепления духовных основ
18.10 13:36 «Ростов» показал первые тренировки Павла Мамаева. Футболист вернулся после 11 месяцев заключения
18.10 13:00 Необычные микроорганизмы с острова Кюрасао собираются в чашечку и в шарик
18.10 12:28 Спонсор ФБК из Испании не смог объяснить, зачем переводил фонду деньги
18.10 12:20 В Екатеринбурге посетитель банка погиб, пытаясь задержать грабителя
18.10 11:30 Судебные разбирательства вокруг «Витрувианского человека» продолжаются
18.10 11:19 Более миллиона кредитных историй россиян оказались в открытом доступе
18.10 11:02 Жителя Калуги обвинили в оправдании терроризма из-за комментария о взрыве в архангельском УФСБ. Во время задержания его избили
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Кипр Киргизия Китай Коми Конституция Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Росгвардия Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия арест армия археология астрономия аукционы банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество землетрясение изнасилование импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература математика медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Астраханская область Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Бутовский полигон Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Калужская область Кирилл Серебренников Кировская область Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Наталья Поклонская Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.