Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и обоснование способов сохранения экосистем на базе энергоаккумулирующих веществ

Диссертация: Разработка и обоснование способов сохранения экосистем на базе энергоаккумулирующих веществ
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Быстрое истощение нефтяных ресурсов планеты, на которых, в основном, базируется и авиация, и автотранспорт, и другие транспортные средства, требует незамедлительной разработки эффективных способов преобразования и аккумулирования той энергии, которая поставляется как традиционными способами (ТЭС, ГЭС, АЭС), так и нетрадиционными источниками (солнечная, ветровая, геотермальная и другие… Читать ещё >

Разработка и обоснование способов сохранения экосистем на базе энергоаккумулирующих веществ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА I. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ XXI ВЕКА
    • 1. 1. Топливно-энергетические ресурсы Земли
    • 1. 2. Экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды продуктами сгорания углеводородных топлив
    • 1. 3. Энергоаккумуляция как средство решения современных энергетических и экологических проблем
    • 1. 4. Энергоаккумулирующие вещества (ЭАВ) и их использование в ТЭК
  • ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА БАЗЕ ЭАВ
    • 2. 1. Анализ возможностей улучшения технико-экономических показателей двигателей «на водороде без водорода на борту»
    • 2. 2. Исследование превращений углеводородов и восстановления ЭАВ с помощью высокотемпературной солнечной установки
    • 2. 3. Опыт восстановления ЭАВ за счет комбинированного использования энергии солнца и ветра
    • 2. 4. Опыт получения водорода с помощью ВЭС
    • 2. 5. Исследования по улучшению рабочих характеристик двигателей, работающих на окисьуглеродно-водородных смесях
  • ГЛАВА 3. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ СОХРАНЕНИЯ ЭКОСИСТЕМ НА БАЗЕ ЭАВ
    • 3. 1. Сценарии устойчивого экономического развития России и предлагаемая концепция
    • 3. 2. Место возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в предлагаемой концепции

Быстрое истощение нефтяных ресурсов планеты, на которых, в основном, базируется и авиация, и автотранспорт, и другие транспортные средства, требует незамедлительной разработки эффективных способов преобразования и аккумулирования той энергии, которая поставляется как традиционными способами (ТЭС, ГЭС, АЭС), так и нетрадиционными источниками (солнечная, ветровая, геотермальная и другие). Одновременно назрела необходимость срочно решать экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды выбросами в атмосферу вредных веществ — продуктов сгорания углеводородных топлив.

В резолюции 11-го Международного совещания по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении, энергетике и на транспорте, проходившем 6−8 декабря 2000 года в Москве, в Институте машиноведения им. A.A. Благонравова Российской Академии наук, в частности подчеркивается необходимость:

— срочно начать крупномасштабные исследования по созданию синтетического топлива,.

— определить возможности применения водорода, получаемого из воды с использованием ядерной, солнечной и других видов энергии для авиационного и автомобильного транспорта, а также для обеспечения энергетических нужд обывателя, учитывая при этом, что способы получения и использования водорода должны отвечать критериям безопасности,.

— определить возможности снижения стоимости процесса восстановления энергоаккумулирующих веществ из их окислов и совершенствования способов их активации и др." .

В представленной к защите диссертации рассматриваются вопросы, связанные с созданием экологически чистых, безопасных в эксплуатации, современных промышленных и транспортных энергетических установок на базе 5.

ЭАВ и на этой основе разрабатывается топливно-энергетическая концепция сохранения экосистем.

Первая глава диссертации посвящена анализу топливноэнергетических проблем XXI века. Важнейшим из них являются: а) истощение невозобновляе-мых углеводородных и особенно нефтяных ресурсов планеты, на которых базируется весь современный транспорт и б) перспектива глобальной экологической катастрофы из-за загрязнения окружающей среды выбросами вредных веществ — продуктов сгорания углеводородных топлив. Делается вывод о необходимости срочной разработки эффективных методов преобразования и аккумуляции всех видов энергии, как традиционных, так и нетрадиционных, с последующим их использованием в различных экологически чистых энергоустановках — промышленных и транспортных. Подчеркивается, что наиболее перспективным представляется конвертация современных транспортных двигателей на водородное топливо, а, учитывая специфические особенности водорода, затрудняющие его использование (легкая воспламеняемость, взрываемость и др.), на те энергоаккумулирующие вещества, которые позволяют осуществить принцип «двигатель на водороде без водорода на борту» .

Здесь же приводится описание физико-химических свойств тех ЭАВ, которые выделяют энергию при химическом взаимодействии (восстановленные оксиды, гидриды, синтетические топлива) и способов их использования для создания энергетических установок различного назначения. Особое внимание уделяется опыту конвертации автомобилей на ЭАВ по принципу «двигатель на водороде без водорода на борту» .

В главе второй анализируются возможности улучшения технико-экономических показателей энергетических установок на базе ЭАВ, проводится поиск оптимальных способов многократного восстановления ЭАВ из окислов за счет традиционных и нетрадиционных источников энергии. Особое место уделяется экспериментальным исследованиям автора по использованию для восстановления ЭАВ из окислов и получения водорода электролизом воды высокотемпературных солнечных и ветроэлектрических установок. 6.

В третей главе излагаются основные положения топливно-энергетической концепции экосистем на базе ЭАВ, дается обоснование целесообразности использования экологически чистых энергетических установок на базе ЭАВ и ВИЭ в отдаленных от ЛЭП регионах России и анализируется экологическая безопасность при их использовании.

В приложении приведены различные схемы установок на базе ЭАВ. 7.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Разработаны и научно обоснованы способы сохранения экосистем на базе энергоаккумулирующих веществ, преобразующих энергию ТЭС, АЭС, ГЭС и ВИЭ в экологически чистое топливо.

2. Показано, что получение водорода за счет чисто химического восстановления алюминия и кремния, активированных спецдобавками — один из перспективных способов преобразования, аккумулирования, хранения и транспортировки энергии.

3. Экспериментально установлено, что после десятикратного восстановления масса ЭАВ сокращается на 1−3%, а скорость реакции снижается на 0.5−1%), что может быть устранено установкой специальных фильтров.

4. Экпериментально доказана возможность использования для восстановления ЭАВ солнечной и ветровой энергии. Наибольший эффект достигается при комбинированном использовании солнечной печи и ветроэлектрической установки.

5. Математический анализ процесса взаимодействия ЭАВ с водой в реакторе показал, что скорость реакции может быть существенно увеличена (на 15−20%о) за счет перехода от простейшего прямоточного реактора к двухступенчатому: на первой ступени реактор интенсивного смешивания, на второй — реактор интенсивного вытеснения.

6. Экспериментально доказана возможность использования ветроводородных станций (ВВЭС) для зарядки водородом гидридных баков. Такие станции способны обеспечить экологически чистым моторным топливом удаленные от ЛЭП регионы России. На примере республики Саха показано, что стоимость топлива, получаемого от ВВЭС, может быть в 3−5 раз ниже завозимого туда ныне дизельного.

7. Использование ингибиторов Азатяна (более 2%) приводит к существенному снижению пределов восспламенения и области детонации водородно-воздушных смесей.

8. Показано, что введение в топливный баланс ТЭС добавок водорода, получаемого непосредственно из ЭАВ, существенно сокращает выброс в атмосферу вредных веществ.

9. Разработаны схемы преобразования в синтетическое топливо на базе ЭАВ энергии ТЭС, АЭС, ГЭС и ВИЭ. Предложен сценарий развития ТЭК России до 2100 года, отличающийся от всех иных существующих ныне сценариев тем, что он на первом этапе допускает частичное использование углеводородных топлив типа окись-углеродоводородных смесей, что позволит на 15−17% сократить выброс вредных вещества на втором — предусматривает конвертацию энергетических установок на ЭАВ, что практически полностью исключит выброс вредных веществ в окружающую среду и обеспечит сохранение экосистем.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.И. Энергоисточники. «Тяжелое машиностроение», № 1, 2001, стр.2−6.
  2. В.И. Размышления об атомной энергетике. ОЭЭП РАН, С1. Петербург, 1995, с. 194.
  3. .Г., Хиггинс Дж.Н., Питере Дж.М. Болезни дыхательной системыпосле длительного воздействия двуокиси серы и пыли в атмосферном воздухе. В кн. Экология хронических неспецифических болезней дыхательной системы. Межд. симпоз., Варшава, 1972.
  4. Р.Н. Автомобильный транспорт и окружающая среда. Изд. Карагандинского политех, инст., Караганда, 1986. с. 85.
  5. В.Ф. Прогрессивные направления улучшения показателей экономичности и токсичности двигателей. Автомобильная промышленность, № 2, 1982, стр. 7−10.
  6. Л.М., Дикун П. П., Малов Р. В. Как обезвредить отработанные газы автомобилей. М. Транспорт, 1968.
  7. JT111 Hanns. Erfahrungen und Ер Kenntnisse eines Versuchsbetriebes mit Elektrobussen in Monchengladbach und Dusseldorf. Schriftenr verker. Und Tech., 1977, № 64, §. 82−92.
  8. Elektroauts in Test. «Bus Fahr», 1977, 25, № 2, p. 14−15.
  9. Zooking to the cars of the Future. The SAE Australosia, 1977, 37, № 1,14.15.
  10. Swiss roce electric taxis, «Commer Mot», 1977, 145, № 3708, 57.
  11. И.И., Степанов B.C., Якубов В. Я. Аккумуляторы электрической и тепловой энергии на основе фазовых переходов. «Тяжелое машиностроение» № 1, 2001.
  12. М.А. (об. ре д.) Основные проблемы водородной энергетики.
  13. Доклад Комиссии по водородной энергетике АН СССР, М. 1978.
  14. В.В., Мержанов А. Г. Химическое регулирование процессов газофазного горения и новые подходы к проблеме водородной технологии. «Тяжелое машиностроение"№ 7, 2002.
  15. В.В., Бакланов Л. Г., Гвоздева Л. Г. и др. Ингибирование развившейсядетонации водородо-воздушных смесей. Доклады РАН 2001, 376, № 1.
  16. Kreutz T.G., Law C.K.Ignition in Nonpremixed Counterflouring Hydrogen Versus Heated Air Computational Study with Skeletland Reduced, Chemistry. Conub. Flame, 1998, 114.438
  17. Mass U., Warnatz J. Ignation Processes in Hydrogen Oxyden Mixteres. Cornbastion and Flame, 1998, 74,№ 1, p. 53.
  18. A.H., Варшавский И.JI. Водород топливо будущего Киев,
  19. Наукова думка», 1978, с. 127.
  20. Г. Введение в химию гидродов. М. Изд. Иностр. лит-ры, 1955.
  21. И.Л. Энергоаккумулирующие вещества и их использование.
  22. Изд. «Наукова думка», Киев, 1980.
  23. Л. Ф. Самурзина Р.Г. Изучение скорости взаимодействия с водой имикроструктура алюминий-гелиевых сплавов. Журн. Прикладной химии, 1981, т. 54, № 10.
  24. Л.Ф., Сахаренко В. А. Кинетика и механизм взаимодействия сплавовна основе алюминия, галлия, и таллия с водой. Укр. хим. журнал, 1984, 50, № 1.
  25. Г. Р. Быстроходные двигатели внутреннего сгорания. М. Гостранспортиздат, 1932. с. 368.1.l
  26. .Е., Хмыров В. И. Некоторые результаты исследования рабочегопроцесса поршневого двигателя на водороде. Труды АН КазССР, 1960, 2, стр. 10−15.
  27. Weil К.Н. Jhe Hydrogen I.C. engine: Jts origenes and future in the emergingenergy transportation — enerronment system. — Jn. Proc, 7 th IECEG, San Diego (Cal), 1972, p. 1355.
  28. Furuhama Shoichi, Yamane Kimitaka. Combustion characteristic of hydrogen fueled spark ignition engine. IARI Thechn. Memo, 1972, № 10, p. 31 933 198.
  29. De Boer P.C.T., Mc. Lean W.J., Fadelson J.S., Homan H.S. An analytical and experimental study of the performance and emissions of a hydrogen fueled reciprocating engine. Jn 9 th Jntersix. Energy Consers End. Conf San Franc., 1974, p.479−486.
  30. И.JI., Солдаткин А. В. Водородный дизельный трактор для закрытых помещений. Доклады междунар. симпозиума «Защита атмосферы от загрязнения токсичными выбросами от передвижных средств с ДВС», Пирне (ГДР), 1988.
  31. Н.Н., Павлиди М. А. Испытания экспериментального образца автомобиля РАФ с добавлением водорода к основному топливу. Препринт № 8 Сектора механики неоднородных сред АН СССР, 1984.
  32. Разработка, изготовление и экспериментальная проверка автомобиля, работающего на окись углеродо-водородной смеси. Отчет ИМАШ им. А. А. Благонравова РАН, 1985.
  33. А.В., Васильев А. В., Мищенко А. Н. Использование метанола вкачестве топлива для двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением. Препринт ИПМАШ АН УССР, Харьков, 1984.
  34. А.Л., Варшавский И. Л., Овчинников Н. М. и др. Разложение метанола на окисных катализаторах. Химическая промышленность, 1984, № 7, стр. 5−6.112
  35. .М., Козлов В. Б. Экология возобновляемых источников энергии. М. Информэнерго, 1986, с. 40.
  36. Мировая окружающая среда 1972−1982 гг. Доклад программы ООН по окружающей среде. М. 1984.
  37. И.В., Налиткин А. К. Сравнительные характеристики экспериментальных солнечных станций. «Гелиотехника», 1982, № 5, стр. 7680.
  38. .В. Технические и экономические аспекты использованиясолнечной энергии в России. Изв. РАН, Энергетика. 1997, № 4.
  39. .В. Проблемы современной солнечной энергетики. «Тяжелое машиностроение», № 1, 2001.
  40. А.Е., Шпильрайн Э. Э., Попель О. С., Вайнштейн С. И., Фрид С.Е.
  41. Исследование и разработки ИВТАНа в области использования солнечной энергии для получения низкопотенциального тепла. В сб. Альтернативные источники Энергии. М. Изд. ЭНИН им. Г. М. Кржижановского, 1983, стр. 123−127.
  42. H.H. Энергию солнца на службу человеку. В сб. «Преобразованиесолнечной энергии» Черноголовка, АН СССР, 1981, стр. 3−6.
  43. Н.С., Рябиков C.B., Стребков Д. С. Солнечная фотоэлектрическаяэнергетика, (проблемы и перспективы). Советско-французский коллоквиум по проблемам энергетики, т.2 М. ВИНИТИ, 1982, стр. 23 240.
  44. В.А. Океан и энергетика. Природа, 1979, № 8.
  45. Е.С. Научно-технические аспекты производства биометана. В сб.:
  46. Альтернативные источники энергии, т.1, М. ЭНИН им. Г, М. Кржижановского, 1983, стр. 126−133.
  47. Э.П., Поливода А. И., Поливода Ф. А. Перспективы применения солнечных фотоэлектрических станций с теплоутилизационным паровым циклом. Изв. РАН, Энергетика, 1997, № 3.113
  48. Tabor H., Forty Years of Solar Energy Development and Exploitation in Israei/
  49. Sun World, 1993, vol 17, no 7.
  50. Matthias Haeger, Phoeb-us Technology Program Solar Air Receiver, Plataforma
  51. Solar de Abmeria (Ret.PSA-TRO 2/94).
  52. Mills D., The Green Olympics Choise, Sun World, 1995, vol.19, no.3.
  53. Anderson D., Kulsum A. World Bank Technical Paperno. 279, Energy Series, the
  54. World Bank, Washington, D.C.
  55. Eaten M.A. Renewable Energy Program in the United States, Jnt. Symp. On the
  56. Grand Solar Challenge, Maku-hari, Japan, Oct. 1995.
  57. Pals W., Expanding the PV Market: US and European Strategies, Sun World, 1994, vol 18, no 2.
  58. Hau E., Large Wind Turbines: A European Coordinated Development Program.1.t Jour, of Solar Energy, 1994, vol 15, nos 1−4.
  59. Ayling G., Wind Energy in the USA, Sun World, 1995, vol 19, no 2.
  60. Renewable Resources in the US Electricity Supply, Energy Information Administration, Washington D.C. FeG. 1993.
  61. Energy Gewinnrag aus Biomass in Context des deatschen Energiesystems @ her.
  62. Gle @ hwendmn @ 1995. no 1, pp 19−25.
  63. Ravindranath N.H., Chanakya H.N. Traditional and Modern Use of Fueluvod in1. dian Villages, Sun World, 1994, 18, no 3.
  64. В.И., Шпильрайн Э. Э. Возобновляемые источники энергии .
  65. Проблемы и перспективы. Бюллетень по возобновляемой энергетики для России и стран СНГ, № 1, 1997. стр. 10−14.
  66. О.А., Томаров Г.В Использование тепла земли в энергетике России. Российский хим. журнал, 1997, т. XII, № 6, стр. 94−100.
  67. О.А., Томаров Г. В. Физико-химические проблемы геотермальнойэнергетики. Изв. РАН. Энергетика, № 4, 1997.
  68. П.П. Энергия, ее источники на земле и происхождение. М. Госэнергоиздат, 1947.114
  69. B.B. Энергетические ресурсы ветра. «Атлас энергетических ресурсов СССР», Т.1, ч. З Главэнерго, 1935.
  70. Н.С. О законе распределения скорости ветра. «Записки по гидрографии», T. XV, 1894.
  71. Hullen Die wirtschftliche Ausnutzing der Windenergie, Zaitschrift des Vereinesdeutsher Ingeniere, Band 69, № 53, 1925/
  72. Г. А. Опыт разработки элементов малого ветроэлектрическогокадастра Средней Азии и Казахстана. Изд. АН УзбССР, 1952.
  73. М.В. Опыт применения уравнения Гудрича для построения ветроэнергетического кадастра Туркменской ССР. Труды физ-тех. ин-та ТуркмССР, т. VII, 1960.
  74. Методика разработки ветроэнергетического кадастра, (под ред. проф. Е.М.
  75. Фатеева), Изд. АН СССР, М. 1963.
  76. В.И., Есьман Г. В. проблемы современной ветроэнергетики. «Тяжелое машиностроение», 2001, № 1, стр. 20−24.
  77. Г. В. Ветроэнергетические ресурсы России. Изв. Академии пром.1. Экологии, 2001, № 1.
  78. В.И., Мамедзаде H.A. К вопросу об определении установленноймощности ветродвигателя. Сб. «Методы разработки ветроЖерго кадастра», Изд. АН СССР, 1963.
  79. P.P. Экспериментальные установки для получения высоких температур. В сб. «Использование солнечной энергии», М. АН СССР, 1957.
  80. В.И., Ахундов С. Я. Высокотемпературная гелиоустановка для осуществления плазмохимических процессов. «Гелиотехника», № 3, 1973.
  81. В.И., Есьман Г. В. Экологически чистая энергия солнца и энергоаккумулирующие вещества. Изв. Акад. пром. экологии., 1999, № 3.115
  82. Г. В. Конвертация тракторных двигателей на ЭАВ, как способ повышения чистоты с/х продукции, Изв. Акад. пром. Экологии, 2000, № 1.
  83. И.Л., Есьман В. И., Есьман Г. В. Экологически чистая энергияветра и автотранспорт. Изв. Акад. пром. Экологии, 2000, № 1.
  84. В.И., Есьман Г. В. Энергия ветра и ЭАВ. «Труды 11-го Международного совещания по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении, энергетики на транспорте» М. 2002.
  85. Г. В. Конвертация транспортных двигателей на ЭАВ как средстворешения важнейшей экологической проблемы. «Тяжелое машиностроение», 2001, № 7, стр. 38−40.
  86. В.И., Сидоров В. В., Кузнецов В. М. Об использовании ветроэнергетических ресурсов. «Энергетика и транспорт» Изв. АН СССР, 1980, № 3, стр. 78−82.
  87. Ветроводородная электростанция (ВВЭС) мощностю 100 и 200 кВт для потребителей Крайнего Севера и труднодоступных районов СССР. Отчет Истринского НИИ по ветротехнике, М. 1984.
  88. Ю.Д., Марченко О. В., Филиппов С. П. «Энергетика мира в XXI векев свете требований устойчивого развития «Труды Всеросс. конф. «Энергетика России в XXI веке», Иркутск, 2001. стр. 28−40.
  89. Е.П. Новые тенденции в энергетической стратегии России. Труды
  90. Всеросс. конф.: «Энергетика России в XXI веке». Иркутск, 2002, стр.18−28.
  91. А.Ф., Ноговицин Д. Д., Фельдман Б. Н. Перспективы строительства малых ГЭС В Арктической зоне Якутии. «Гидротехническое строительство», 1996, № 2, стр. 51−54.
  92. Д.Д. Проблемы и возможности использования природных возобновляемых источников энергии на северных территориях. Труды Всеросс. конф. «Энергетика России в XXI веке», Иркутск, 2001, стр. 387−390.116
  93. А.П. Проблемы энергоснабжения и политика знергосбережения вусловиях Крайнего Севера. Труды Всеросс. конф. «Энергетика России в XXI веке», Иркутск, 2001, стр. 381−386.
  94. Ибрагимов М. Х-Г. Количественный анализ экологической безопасноститехногенных объектов. «Тяжелое машиностроение», 2001, № 7, стр. 34−37.1. Комиссия РАН по ЭАВ1. Комиссия РАН по ЭАВ
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!