Экология автомобильного транспорта.
Все виды современного транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для нее автомобильный транспорт. Сегодня в мире примерно 600 млн. штук автомобилей. В среднем каждый из них выбрасывает в сутки 3,5 4 кг угарного газа, значительное количество оксидов азота, серу, сажу. При использовании этилированного с добавлением свинца бензина этот высокотоксичный элемент попадает в выхлопы.
Вклад автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет сегодня в большинстве регионов России не менее 30. Автомобили используют кислород атмосферы, для них ежегодно расширяют сеть дорог с твердым покрытием, которые густой сетью опутывают планету. Содержание таких дорог требует очень больших затрат энергии. Автомобили расходуют огромное количество топлива. А его источники исчерпаемы, и их осталось на земле не так уж много.
Особенно быстро тают запасы нефти, из которой получают бензин. Кроме того, при добыче нефти, ее транспортировке и переработке на нефтеперерабатывающих предприятиях загрязняются почвы, воды и атмосфера. Наконец, в автомобильных катастрофах на дорогах гибнет много людей. В глобальном балансе загрязнения атмосферы доля автотранспорта составляет 13,3, но в городах она возрастает до 80. В мире около 600 млн. автомобилей а в Китае и Индии 600 млн. велосипедов.
В США автомобиль есть у каждого второго жителя, а в Африке на 1000 человек приходится 9 автомобилей, в Индии 2, в Китае 2, в России 79. Даже легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина требуется 2,5 кг кислорода. В среднем автолюбитель проезжает в год 10 тыс. км и сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода и выбрасывая в атмосферу 160 т выхлопных газов, в которых обнаружено около 200 различных веществ, в том числе 800 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота, 200 кг углеводородов.
Если бензин этилированный, то еще и 3,5 кг ядовитого свинца. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет В атмосферу 5-8 кг резиновой пыли ежегодно. Количество автомобилей в США в 10 раз больше, чем в странах СНГ и достигло 170 млн. при населении около 250 млн. человек. Однако эти автомобили выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ только в 2 раза больше американские автомобили в 5 раз чище наших. Тем не менее, американцы обеспокоены этим автобезумием, ведь 25 диоксида и 67 оксида углерода, поступающих в атмосферу США при сгорании топлива, приходится на долю автомобилей остальное на другие виды транспорта и промышленные предприятия. Правительства штатов пытаются уменьшить экологический вред от автомобиля.
В Южной Калифорнии принят закон, по которому владельцы предприятий, где работает свыше 100 человек, должны составлять специальный график работы, чтобы уменьшить число поездок автомобилей работников практиковать работу на дому несколько раз в неделю уменьшать число рабочих дней, увеличивая их продолжительность, поощрять поочередное использование группой сотрудников одного автомобиля. С водителей, появившихся в часы пик на загруженных магистралях, взимают особую плату, повышают налоги на бензин и пр. На большей части магистралей создают велодорожки.
Дороги России самые опасные в мире. Каждый час из-за автодорожных катастроф гибнет 4 человека, т.е. в год погибают 35 тысяч человек население небольшого города.
Каждый год примерно 50 тысяч человек получают тяжелые увечья в этих авариях. Кроме обычных автомобилей на жидком или сжиженном газовом топливе, в настоящее время разрабатывают все новые модели электро- и солнцемобилей. В России существует уже 5 марок электромобилей. Однако к 2000 г. электромобили вряд ли будут играть заметную роль в мировом автомобильном парке, так как они неудобны и требуют частых подзарядок аккумуляторов, кроме того, для производства аккумуляторов требуется много свинца, который экологически небезопасен. Лидерами в создании электромобилей являются Великобритания и Япония.
Выпускаются развозные фургоны и легковые автомобили. Фургон Бедфорд Лукас имеет грузоподъемность 1т, максимальную скорость 80 кмчас и запас хода 100 км. Фирма Тоета выпускает более легкий фургон HI-Ace с грузоподъемностью 200 кг, но с запасом хода 160 км. Лучший легковой электромобиль создан в Японии. Он развивает скорость 100 кмчас и имеет запас хода 240 км. Разработкой проектов электромобилей занимаются и а Украине совместно со швейцарскими фирмами.
Выпущен электромобиль на базе малолитражного автомобиля Таврия-Пингвин Таврия-Пингвин с запасом хода 60 км. Разработана модель Мастер городской коммунальный комплекс для уборки территории. Днепропетровская ассоциация Экотранс разработала проект Концепт-Кара одноместного мини-автомобиля для города. Он будет иметь массу 200 кг, скорость 60 кмчас, запас хода 100 км. Развитие электромобилей во многом связано с прогрессом разработки новых типов аккумуляторов, обладающих меньшей массой и большей энергоемкостью.
Солнцемобили как и солнцелеты и солнцеяхты пока проходят стадии экспериментальных образов, тем не менее в Японии регулярно проводят их ралли. В 1992 . в них участвовали и московские издатели нового транспорта. Стоимость моделей чемпионов ралли в 10-15 раз выше, чем стоимость самого престижного автомобиля. В 1985 г. японский яхтсмен Кеничи Хори на солнечном катере Сикринерк в одиночку пересек тихий океан за 75 суток, преодолев 3700 морских миль. Яхта была комфортабельно оборудована.
В распоряжении яхтсмена были стиральная машина, телевизор, микроволновая печь, холодильник. На катере длиной 9 м и шириной 2,4 м было расположено 9 м2 солнечных батарей. Почти половина энергии в дневные часы направлялась в аккумулятор, за счет которого двигатель яхты работал в ночное время. С 1988 г. в ФРГ и США регулярно проводятся соревнования солнцеяхт. В 1994 г. в Баварии на озере Химзее соревновались 17 судов от миниатюрных каноэ-одиночек до комфортабельных судов с моторами мощностью 12 кВт. Россию представлял катамаран Инзер, который за 3 часа преодолел 15-километровую дистанцию.
Большую опасность для биосферы представляют не только автомобили, но и самолеты. Авиация является одним из главных виновников усиления парникового эффекта в результате работы двигателей самолетов образуется очень много диоксида углерода и оксида азота. Подсчитано, что одно пассажирское место в самолете производит на 1 км пути 684 г оксида углерода автомобиля 83 г, а электропоезда -31 г. А оксидов азота при полете самолета образуется примерно в 2 раза больше, чем диоксида углерода.
Один современный лайнер при перелете из Европы в Америку сжигает 100 т горючего и выделяет в атмосферу 80 т углекислого газа. Для сравнения 1 га леса выделяет в год 200 кг кислорода. Значит, чтобы компенсировать затраты кислорода на такой полет 500 га леса должны давать кислород в течение года. Солнечный транспорт.
Автомобиль, воплотивший мечту человека о свободе передвижения, тем не менее, называют чумой XX века. Завоевав планету, он стал главным потребителем невозобновимых природных ресурсов, загрязнителем земли, воды и воздуха, источником шума и опасности. Автомобиль XXI века должен быть экологически чистым. Во всех развитых странах реализуются государственные программы по экологическом и экономическому транспорту. Так, в США по программе PNGV сотрудничество в создании нового поколения транспортных средств в 1999 2004 гг. выделено 161 млн. долл. На разработку прототипа экологически чистого легкого автомобиля с расходом топлива не более 3 л. на 100 км. К наиболее перспективным транспортным средствам грядущего столетия относят электромобиль.
Однако его источники энергии аккумуляторные батареи пока не могут конкурировать с бензином и дизельным топливом. Без качественного скачка их характеристик электромобили будут иметь ограниченное применение перевозки по заданным маршрутам, выставочные, парковые и другие закрытые зоны. Пока они не сравнимы с традиционными автомобилями ни по техническим данным, ни по стоимости, ни по удобству эксплуатации.
Конкурентоспособное и сравнительно чистое транспортное средство сегодня можно разработать только по схеме гибридного электромобиля с комбинированной энергетической установкой, включающей Двигатель внутреннего сгорания ДВС, электродвигатель и буферный накопитель энергии. Исследования по программе РМСУ подтверждают технико-экономическую целесообразность создания такого электромобиля, который примерно на порядок чище обычного автомобиля из-за меньшего расхода топлива и работы ДВС в оптимальном режиме.
Экологическая чистота электромобиля на самом деле далеко не бесспорна если его аккумуляторы заряжают энергией от тепловых электростанций это, по сути, нефте- или углемобиль, если же. от атомных автомобиль. Иное дело солнцемобиль разновидность электромобиля, получающего электроэнергию от бортовых или стационарных фотопреобразователей.
Благодатное Солнце поистине неисчерпаемый источник экологически чистой и бесплатной энергии. Национальные программы развития гелиоэнергетики и гелиотехники приняли более 70 стран планеты от Скандинавии до Австралии. Однако, как ни впечатляют достижения рекордсменов трансавстралийских и других престижных ралли, солнцемобилей на дорогах сегодня не встретишь. Специалисты полагают, что солнечный транспорт станет всерьез конкурировать с автомобильным, когда эффективность доступных по цене солнечных элементов фотоэлектрических преобразователей составит 40-50. Пока же их КПД всего 10-12. Чтобы солнцемобили с мощностью солнечных батарей 1,5-2 кВт догнали автомобили с двигателями в 100 раз мощнее, необходимо использовать легкие и прочные конструкционные материалы, эффективные системы электропривода, достижения аэродинамики, гелио- и электротехники, электроники и других наук. Конструкции транспортных средств будущего и отрабатываются на ралли солнцемобилей.
У солнцемобилей достигнут минимальный для наземных экипажей коэффициент аэродинамического сопротивления 0,1. Опыт концерна General Motors при разработке рекордного солнцемобиля Sunracer Солнечный гонщик использован в проектировании электромобиля 1трас1 Удар, серийное производство которого началось в 1996 г. Его скорость достигает 130 кмч, до 100 кмч он разгоняется за 9 секунд и на обычных свинцово-кислотных аккумуляторах проходит 100 км. Специально для солнцемобилей сконструированы легкие бесколлекторные двигатели постоянного тока с магнитами из редкоземельных металлов и КПД до 98, а также эффективные микропроцессорные системы управления. В 1993 г. на трех солнцемобилях - лидерах трансавстралийских гонок впервые низкооборотные двигатели встроили непосредственно в ступицы ведущих колес.
Идея мотор-колеса, сама по себе не новая, в солнцемобилях позволила отказаться от трансмиссии и довести КПД привода до 96-97. В 1996 г. в трансавстралийском ралли участвовало уже 12 таких конструкций, а компания Honda, вдохновленная успехом своей Мечты, приступила к серийному выпуску электровелосипедов с мотор- колесом.
Известные производители шин Michelin, Bridgestone, Dunlop разрабатывают новые материалы и протекторы для покрышек солнцемобилей.
Уже созданы шины, которые при хорошем сцеплении с дорогой обладают самым низким коэффициентом сопротивления качению всего 0,007. На предприятиях Москвы и Подмосковья созданы тяговые конденсаторы большой емкости, заменяющие привычные аккумуляторные батареи.
Их заряжают всего минуты, а срок их службы на порядок больше, чем у аккумуляторов. Они почти не требуют затрат на обслуживание, легко поддаются утилизации и не загрязняют окружающую среду. Солнечный транспорт это машины, которые должны использоваться всеми. Если все люди перейдут на использование солнцемобилей, то экология нашей планеты на много улучшится.