Энергосбережение на транспорте в строительстве и сельском хозяйстве

Энергосбережение на транспорте

Быстрые темпы развития транспорта, несмотря на определенное повышение его энергетической эффективности, увеличивают потребности в наиболее квалифицированных и дорогих энергоносителях — в моторных топливах и электроэнергии. В этой связи весьма актуальной является политика энергосбережения, проводимая на всех видах транспорта, совершенствование структуры транспортных средств в целях обеспечения перевозки грузов и пассажиров при минимальных энергетических затратах.

Железнодорожный транспорт, на долю которого приходится примерно 50% всех перевезенных в стране грузов, ежегодно расходует около 30 млн. т условного топлива, причем 60% всех затрат приходится на долю тепловозов. Экономия лишь 1 т условного топлива обеспечивает перевозку 3000 т грузов примерно на 100 км.

Основными направлениями энергосбережения на железнодорожном транспорте являются: дальнейшая электрификация железных дорог; ввод в эксплуатацию новых, более совершенных локомотивов, характеризующихся по сравнению с выпускаемыми в настоящее время повышенным КПД двигателей и передач, более совершенной системой охлаждения, меньшими расходами энергии на собственные нужды; снижение сопротивления движению за счет увеличения доли грузовых вагонов на роликовых подшипниках и увеличения доли бесстыкового пути; внедрение рекуперативного торможения на электрифицированных участках железных дорог; увеличение массы поезда за счет повышения степени загрузки вагонов, применения вагонов повышенной грузоподъемности; совершенствование планирования перевозок; осуществление комплекса мероприятий по снижению потерь электроэнергии на тяговых подстанциях, реактивной мощности в системе электротяги н стационарных потребителей; замещение нефтяного моторного топлива сжиженным природным газом; централизация теплоснабжения железнодорожных станций и узлов.

Автомобильный транспорт расходует более половины общего количества энергоресурсов, потребляемых всеми видами транспорта. Основными направлениями энергосбережения на автомобильном транспорте являются: увеличение доли грузооборота и пассажирооборота, выполняемых автомобилями и автобусами с дизельными двигателями (дизелизация); снижение удельных норм расхода топлива автомобилями за счет повышения КПД двигателей, трансмиссий, снижения собственной массы и аэродинамического сопротивления, увеличения доли радиальных шин; оснащение автомобилей приборами регистрации параметров движения; замещение бензина менее дефицитными видами топлива, в первую очередь сжатым и сжиженным газом.

Водный транспорт. Основными направлениями энергосбережения на водном транспорте являются: пополнение флота новыми судами, оптимизация режимов работы судового оборудования при помощи АСУ и бортовых ЭВМ; внедрение новых систем топливоподготовки, многофункциональных присадок к топливу, необрастающих покрытий корпусов судов; внедрение систем глубокой утилизации теплоты отходящих газов судовых двигателей и утилизации нефтяных остатков на судах; развитие речных перевозок несамоходным флотом в крупнотоннажных составах; применение на речных судах дизелей с трубонаддувом; повышение нагрузок на единицу мощности двигателя, тяги, совершенствование эксплуатации энергетических установок и движителей судов; замещение нефтяного моторного топлива сжиженным природным газом,

Источник

Энергосбережение на транспорте

Энергосбережение на транспорте – основные технологии

Энергосбережение на транспорте проявляется не только в прямом сокращении затрат на топливо.

Существуют и иные, более передовые способы реализовать технологии энергосбережения при изготовлении и эксплуатации транспортных средств и инфраструктуры.

Рассмотрим их подробнее:

Энергосбережение на транспорте – автотранспорт

Тенденцией последних лет является постоянный рост потребления топлива автомобильным транспортом.

Связано это с увеличением количества автомобилей на одного человека.

Рост количества автомобилей привел к уменьшению энергетической эффективности на одного пассажира.

В качестве ключевых способов повышения энергоэффективности на автомобильном транспорте представляются следующие технологии.

Уменьшение веса автомобиля

Исследования производителей транспортных средств показывают, что снижение веса легковых и грузовых машин за счет все большего использования полимерных материалов позволяет добиться большой экономии.

Если ранее снижение веса достигалось за счет использования дорогостоящего магния и алюминия, сейчас им на смену пришли композитные материалы, например, углепластик.

Причем, использование композитных материалов не сказывается на безопасности.

Например, тот же карбон поглощает больше энергии удара при столкновении в сравнению со сталью.

Энергосбережение на транспорте – использование менее энергоемкого топлива

Альтернативное топливо

Энергосбережение на транспорте напрямую связано и с видом используемого топлива.

В частности – сжиженного природного газа.

А это отражается и на экологической составляющей, и на себестоимости перевозок.

Дополнительные преимущества использования сжиженного газа:

Зеленые шины

Использование «зеленых» шин позволяет

Каждый автомобиль подвергается воздействию сил трения и сопротивления качению.

Для уменьшения сопротивления качению производители шин меняют углевод, придающей черный цвет шинам на кремний.

Кремний сокращает сопротивление качению по сравнению с углеродом примерно на 20%.

Таким образом автомобиль расходует меньше энергии и, соответственно, потребляет меньше горючего.

Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте

В таких странах как Россия, где большая часть грузовых перевозок организована с помощью железных дорог, на первый план выходит энергосбережение именно на железнодорожном транспорте.

Снижение затрат энергии на единицу перевозимого груза по железным дорогам позволяет уменьшить себестоимость товара и получить конкурентное преимущество на внутреннем и международном рынке.

Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте реализуются в виде таких мероприятий:

Дополнительным способом сокращения энергозатрат является организация более эффективных переездов автомобилей через железнодорожные пути, так как ожидание возле закрытого шлагбаума увеличивает потребление топлива и время на перевозку.

Для этого целесообразно строить подземные/надземные переезды, а также внедрять уравнители времени, которые извещают о приближении поезда за минимальное время, необходимое для опускания шлагбаума.

Энергосбережение на водном транспорте

Морские и речные перевозки необходимы для транспортировки объемных и тяжелых грузов на большие расстояния.

Кроме того, водный транспорт используется для перевозки большого количества пассажиров.

Ввиду высокой мощности судовых силовых установок они потребляют относительно много топлива.

Поэтому внедрение энергосберегающих технологий напрямую отражается на себестоимости перевозки 1 кг груза или 1 пассажира, что влияет и на рентабельность работы транспортных компаний.

Для уменьшения затрат энергоресурсов на водном транспорте применяются такие меры:

Энергосберегающие технологии на авиатранспорте

Перевозка пассажиров и грузов авиационным транспортом занимает не слишком большую долю в общем пассажиропотоке или грузопотоке в сравнении с железнодорожным и автомобильным транспортом.

Однако ввиду того, что летательные аппараты потребляют больше дорогостоящего топлива, внедрение энергосберегающих технологий на авиатранспорте позволяет добиться значительной экономии в денежном эквиваленте.

Все энергосберегающие технологии, которые внедряются в этой сфере, можно условно разделить на две группы:

Сократить затраты энергии в аэропорту можно следующими способами:

Рассмотрим энергосберегающие технологии, связанные с самими самолетами:

Энергосберегающие технологии на трубопроводах

Трубопроводный транспорт используется в основном для транспортировки энергоносителей.

Следовательно, внедрение технологий энергосбережения в этой сфере позволит снизить себестоимость нефтепродуктов и газа для крупных промышленных потребителей и частных лиц, что окажет положительный эффект для экономики страны в целом.

Для уменьшения затрат энергии на транспортировку жидких и газообразных сред в трубопроводах возможно внедрение следующих технологий:

Энергосбережение транспорте – подводим итог

Энергосбережение на транспорте позволяет снизить стоимость транспортировки грузов и пассажиров и увеличить рентабельность практически всех сфер экономики.

Однако для реализации перечисленных технологий необходим комплексный подход и законодательное регулирование со стороны государственных органов.

В противном случае приложенные усилия не дадут нужного эффекта.

Источник

5 Энергосбережение на транспорте, в строительстве и сельском хозяйстве

5.1. Экономичные и малоотходные двигатели внутреннего сгорания. Электрификация транспорта и повышение экономичности перевозок

Развитие автомобилестроения началось почти 130 лет тому назад с создания малогабаритного и быстроходного двигателя внутреннего сгорания. Наблюдая за быстрыми изменениями давления в замкнутом пространстве при сгорании пороха, взрыве смеси кислорода или светильно­го газа с воздухом, ученые и инженеры пришли к мысли использовать этот принцип для создания двигателя. В истории техники известен целый ряд самых разнооб­разных патентов на так называемый газовый или взрыв­ной двигатель.

В 1860 году французскому изобретателю Этьенну Ленуару (1822-1900) удалось запустить газовый двигатель, в котором сгорала смесь бензина с воздухом.

Скорость вращения двигателя достигала 100 оборотов в минуту.

Начало победному шествию двигателя внутреннего сго­рания положил немецкий изобретатель Николаус Август Отто (1832-1891). Конструкция двигателя Отто обладала многими преимуществами по сравнению с двигателем Ленуара. Не удовлетворившись первыми успехами, Отто вносил в свои машины все новые усовершенствования, в том числе зажигание электрической свечой. В даль­нейшем Отто обнаружил, что сжатие смеси топлива и воздуха перед сжиганием значительно повышает мощность машины. Сжатие топливно-воздушной смеси перед за­жиганием ее в цилиндре стало основой рабочего процес­са во всех двигателях внутреннего сгорания.

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания и преж­де, и теперь обладают огромными преимуществами: их объем и вес не вызывают трудностей в размещении на транспортном средстве, а мощность и уровень шума по­зволяют использовать их в автомобиле. Вместе с тем они отличаются недостаточной экономичностью. Если КПД машины выразить как отношение механической энергии, сообщенной маховику двигателя, к полной тепловой энер­гии израсходованного топлива, то для прежней паровой машины он будет составлять 12 %, а для бензинового дви­гателя 24 %.

Сегодня всесторонне усовершенствованный дизельный двигатель встречается буквально на каждом шагу. Без него трудно себе представить современные трактора, лег­ковые автомобили, тяжелые грузовые машины, большин­ство морских судов, насосов и т. д.

Любой современный бензиновый двигатель имеет несколько систем: питания, зажигания, смазки, охла­ждения и выпуска. Системы работают совместно для преобразования потенциальной энергии горючей смеси воздуха и топлива в механическую.

Система питания готовит и подает в цилиндры топливо-воздушную смесь, необходимую для работы двигателя при различных условиях. По способу перемешивания топлива и воздуха существуют карбюраторные и инжекторные системы питания бензиновых двигателей. Инжекторные системы имеют более высокий КПД по сравнению с карбюраторными, но более привередливы к качеству топлива. В целом надежная работа системы питания зависит от заливки топлива без примесей в бак и правильной регулировки карбюратора.

Система зажигания обеспечивает электрическое напряжение, необходимое для проскакивания искры через искровой промежуток свечи зажигания в точно заданный момент времени. Для бесперебойной работы этой системы необходимо обеспечить хорошее состояние проводов, свечей зажигания и других электрических приборов а также их правильную регулировку. Сильно загрязненные свечи зажигания увеличивают потребление горючего на 6-10 %. В современных автомобилях использую электронную систему зажигания, которая значительно повышает КПД двигателя.

Смазочная система подает масло ко всем трущимся деталям внутри двигателя. Масло из картера с помощью насоса под давлением разбрызгивается на все подвиж­ные элементы двигателя. Смазочное масло обеспечивает уплотнение поршневых колец в цилиндре, отводит часть тепла от поршня, смягчает удары, очищает цилиндры и снижает силы трения. В зависимости от года выпуска, типа двигателя, сезона используют разные виды масел: минеральное, полусинтетическое и синтетическое с раз­ными температурными диапазонами. От правильного вы­бора масла очень сильно зависит расход топлива и мото­ресурс двигателя.

Система охлаждения отводит тепло от двигателя, тем самым защищая его от перегрева, и обеспечивает равно­мерное распределение температуры по всему корпусу. Эта система нуждается в периодическом обслуживании (про­верке уровня охлаждающей жидкости, чистке радиатора, замене старых соединительных патрубков), поскольку ее правильная работа также сильно влияет на КПД двига­теля.

Система выпуска оборудована глушителем. Несмотря на то, что он уменьшает КПД двигателя, его используют для уменьшения шума выбрасываемых газов. Засорение и внутренние повреждения глушителей вызывают поте­ри мощности и ухудшают работу двигателя в целом. В современных автомобилях в систему глушителя уста­навливают катализатор для более полного сгорания отра­ботанного топлива, нейтрализации вредных для здоровья человека газов.

В последнее время все большее внимание уделяется двигателям, работающим на газе. Прежде всего, это свя­зано с низкой себестоимостью топлива и достаточно чис­тыми отработанными выхлопными газами по сравнению с бензином и дизелем. Любой автовладелец может установить в свой автомобиль газовую установку, параллель­но работающую с бензиновым либо дизельным двигате­лем. Газовая установка очень быстро окупает себя.

Для повышения экономичности двигателя внутренне­го сгорания необходимо постоянно его модернизировать, используя более новые научно-технические разработки. В двигателях внутреннего сгорания необходимо вовремя производить замену масла, свечей, фильтров, производить чистку от грязи, использовать высококачественные виды топлива, проверять уровни масла и охлаждающей жидко­сти. Выполняя эти элементарные правила, можно внести очень большой вклад в экономию ТЭР.

Современные самолеты, поезда, грузовой транспорт, легковые автомобили буквально «напичканы» электроникой. И неспроста. Мы все больше и больше позволяем управлять компьютерам процессами, происхо­дящими в работе двигателей, в системах навигации, автоматического регулирования и т. д., т. к. требуется максимальная скорость принятия правильного решения для достижения поставленной цели. В любом современном виде транспорта постоянно происходит анализ данных, поступающих непрерывно с датчиков, с помощью которых электронная система или бортовой компьютер управляют работой всех устройств. Например, в легковом автомобиле в зависимости от нагрузки на двигатель автоматически может регулироваться количество и качестве горючей смеси, подаваемой в камеру сгорания, также авто­матически может быть включена более низкая или высокая передача в автоматической коробке передач и т. д.

Для энергосбережения как в поездах, так и в автомобилях могут быть применены системы возврата электроэнергии обратно в сеть в момент торможения Электродвигатели при торможении переводятся в режим выработки электроэнергии, т. е. работают как электрогенераторы. В результате этого усовершенствования энер­гозатраты уменьшаются на 12 %. Для повышения эконо­мичности перевозок можно использовать вместо желез­ных элементов кузова более легкие материалы, такие как алюминий или пластик, что значительно сократит расход топлива.

В последнее время в большинстве стран мира наблю­дается тенденция к выпуску малогабаритных (двухмест­ных) автомобилей, что значительно снижает их вес (до 300 кг) и количество выбрасываемых при эксплуатации газов в атмосферу.

Идут также разработки, направленные на создание экологически более чистых автомобилей, работающих на водородном топливе и двигателях-гибридах.

Автомобили, работающие на водороде с топливными элементами, не выделяют в атмосферу газы, загрязняю­щие окружающую среду. Единственным побочным про­дуктом работы топливных элементов является вода. Во­дород предполагается получать из природного газа, нефти или воды при помощи химических процессов. Однако на пути массового производства водородных автомобилей се­годня возникает много препятствий, связанных с выделе­нием С02 при производстве топливных элементов и водо­рода, с утечкой водорода в окружающую среду (см. п. 9.1). Поэтому для использования водородного топлива требу­ются более новые и совершенные технологии, которые могут быть достигнуты в будущем.

Источник