Leçon "caractéristiques écologiques des carburants". Développement de carburants respectueux de l'environnement Quel type de carburant est le plus respectueux de l'environnement

À propos du danger environnemental

Tous les carburants à base d’hydrocarbures sont connus pour être plus ou moins dangereux pour l’environnement. Les carburants liquides pour fusées présentent le plus grand risque environnemental, et les charbons, le moins. Le risque environnemental des carburants à base d'hydrocarbures est dû à la libération de produits chimiques, de composés et d'éléments toxiques et nocifs, qui sont des polluants environnementaux dangereux.

Des composants dangereux pour l'environnement sont libérés du carburant pendant le stockage, le transport et le pompage. À ces étapes d'utilisation du carburant, outre les hydrocarbures gazeux (par exemple l'éthane et le méthane), les polluants du carburant peuvent être représentés par le carburant lui-même, l'eau contaminée par des hydrocarbures, les boues de carburant, la poussière de charbon et autres. Ces polluants pénètrent dans l’environnement par le biais de fuites, de fuites, de déversements, d’accidents, etc.

Au cours du processus de combustion directe du carburant, de nouveaux polluants gazeux, liquides et solides dangereux pour l'environnement se forment, qui sont des dérivés d'éléments chimiques, de composés et de substances contenus à la fois dans le carburant d'origine et dans l'air atmosphérique entrant dans la combustion. Les éléments chimiques, composés et substances du carburant et de l'air interagissent les uns avec les autres et, après avoir subi certaines transformations thermiques, sont rejetés dans l'environnement sous forme de produits de combustion.

Qu’est-ce qu’un carburant respectueux de l’environnement ?

Pour le carburant en tant que produit du travail social, la propreté environnementale est une propriété intégrée complexe qui se manifeste lors du stockage, du transport, du pompage et directement pendant le processus de combustion.

La propriété « propreté écologique » du carburant, selon les auteurs, doit être comprise comme un tel état du carburant dans lequel à toutes les étapes de son cycle de vie il n'a pas ou a un impact négatif minime acceptable sur l'environnement et ne pose pas une menace pour la vie et l'existence des personnes, de la faune et de la flore .

Cette propriété du carburant est complexe et complexe car dans certaines conditions d'utilisation, par exemple lors du stockage, du transport et du pompage, certains polluants sont rejetés dans l'environnement, tandis que lors de la combustion du carburant, d'autres polluants se forment et sont libérés. À cet égard, la propreté environnementale du carburant doit être considérée de manière conditionnelle comme deux éléments interdépendants : avant et pendant la combustion, ce dernier élément étant plus important.

Regardons les GOST et les TU

Actuellement, la Fédération de Russie dispose d'un grand nombre de GOST et de spécifications pour les gaz d'hydrocarbures, les carburants pétroliers et le charbon. Il convient de rappeler que GOST est un document réglementaire d'État pour les produits, dont le respect est obligatoire par toutes les entreprises du pays. Les GOST ont été créés pour toutes les entreprises industrielles sectorielles, amenant au même niveau leur base technique et leurs équipements technologiques, et donc la qualité de leurs produits.

Depuis 2000, au lieu de nouvelles normes nationales, des spécifications techniques ont été publiées. Contrairement à GOST, les spécifications techniques sont un document réglementaire de produits destiné à une ou plusieurs entreprises, élaboré en tenant compte de leur base technique et de leur équipement technologique. Étant donné que la base et l'équipement, même dans les entreprises à profil unique, sont différents, les conditions techniques d'un même produit, et donc sa qualité, diffèrent.

Une analyse des documents réglementaires définissant la qualité des carburants hydrocarbonés montre qu'aucun d'entre eux ne contient d'informations sur une propriété du carburant telle que la « propreté écologique », et donc sa valeur numérique (c'est-à-dire l'indicateur) n'est pas standardisée. Pour être juste, il faut préciser que certains indicateurs indirects permettant de juger de la propreté environnementale du carburant utilisé sont toujours présents dans ces documents réglementaires. Ainsi, pour les carburants hydrocarbonés, la composition chimique de la partie combustible est indiquée et la teneur en impuretés nocives et en inclusions minérales qu'elles contiennent est standardisée. Actuellement, la teneur en sulfure d'hydrogène (H 2 S) et en azote (N 2) est normalisée pour le combustible gazeux ; pour les carburants pétroliers liquides - soufre (S 2), carbone (C), vanadium (V), acides et alcalis, en outre, pour l'essence - manganèse (Mn) et plomb (Pb), et pour le charbon - composants nocifs du minéral partie .

Il est évident que les GOST et les spécifications techniques existants doivent être ajustés en tenant compte de la situation environnementale réelle, dont la détérioration est facilitée par une augmentation constante du volume de consommation d'hydrocarbures et, par conséquent, une augmentation de la quantité de substances nocives. émissions.

Qu'est-ce que l'indice d'octane a à voir là-dedans ?

On sait qu'en Fédération de Russie, à partir de janvier 2009, une loi fédérale entrera en vigueur, qui obligera les citoyens possédant des voitures équipées de carburateurs et de moteurs à injection à utiliser de l'essence avec un indice d'octane d'au moins 95 (AI-95). . Cette loi de la Fédération de Russie est largement promue dans les médias et nos citoyens pensent que l'essence AI-95 est un carburant automobile plus respectueux de l'environnement que les essences AI-80 ou AI-92 utilisées aujourd'hui.

Il est à noter que l'indice d'octane de l'essence moteur n'est qu'une caractéristique quantitative de la résistance à la détonation (explosion spontanée) des carburants utilisés dans les moteurs à combustion interne. L'indice d'octane est normalisé pour les carburants à base d'hydrocarbures légers dont le point d'ébullition est compris entre +300 °C et +230 0 °C, ce qu'est l'essence. Un indicateur similaire pour les carburants à base d'hydrocarbures (diesel et moteur) avec un point d'ébullition de +2 500 °C à +360 0 °C est l'indice de cétane, qui reflète la capacité de ce type de carburant à s'enflammer automatiquement.

Les indices d'octane et de cétane des combustibles légers caractérisent uniquement le mode de propagation de la flamme (explosive ou uniformément continue) lors d'une réaction en chaîne de combustion, et non le mécanisme ou la qualité de ce processus. À cet égard, l'indice d'octane de l'essence et l'indice de cétane du carburant diesel ne peuvent pas être utilisés pour évaluer objectivement la propreté environnementale de ces types de carburants hydrocarbonés.

Peut-être que cet oubli a été commis par les développeurs de cette loi fédérale en raison du manque de consultants - spécialistes de la préparation et de l'utilisation du carburant.

Comment évaluer la propreté de l'environnement

La teneur en impuretés individuelles et en inclusions minérales du carburant hydrocarboné, reflétée par leurs valeurs numériques dans les documents réglementaires en vigueur, ne peut pas caractériser pleinement la propreté environnementale du carburant. Cependant, pour une évaluation préliminaire de la propreté environnementale du carburant, il est possible d'utiliser les valeurs numériques des indicateurs des éléments chimiques contenus dans la partie combustible du carburant. Si le carburant a une teneur plus élevée en hydrogène (H2) ou si de l'oxygène lié (O2) est présent dans sa partie combustible, par exemple comme dans le carburant biologique, alors ce carburant est plus respectueux de l'environnement. Une évaluation objective de la pureté environnementale d'un type particulier de carburant ne peut être effectuée que sur la base des résultats d'analyses qualitatives et quantitatives des gaz de fumée (d'échappement) lors de sa combustion, ainsi que de l'analyse de la partie cendre du carburant après sa combustion. Les résultats des analyses de fumées, d'échappement et d'autres gaz générés lors de la combustion de carburant sont bien entendu d'une importance primordiale, car ce sont eux qui ont le plus grand impact négatif sur l'environnement naturel et affectent de vastes zones.

Il est évident que pour une évaluation objective d'une propriété aussi importante du carburant que la propreté de l'environnement, il est encore nécessaire d'élaborer un critère, c'est-à-dire une règle selon laquelle cet indicateur évolue. Selon les auteurs, ce critère devrait être une convolution additive des composants les plus dangereux pour l'environnement, par exemple CO, CO 2, H 2 S, NO x, N 2, S 2, S x O y, C x H y, suie , etc., dont le classement quantitatif dans les produits de combustion d'un combustible particulier peut être reflété par la valeur numérique du coefficient de signification correspondant à la part de chaque composant dans la composition des fumées. Le critère présenté est objectif, car à travers la qualité de la réaction en chaîne de combustion, il reflète quantitativement le mécanisme de formation d'émissions nocives. La valeur numérique de l'indicateur de propreté environnementale du carburant doit être comprise entre 0 et 1,0, tandis que le carburant est respectueux de l'environnement lorsque l'indicateur est proche de 0 et dangereux pour l'environnement, respectivement, à 1,0.

Qu'y a-t-il à l'étranger

Dans les pays d'Europe occidentale, d'Amérique du Nord et du Japon, les problèmes environnementaux, notamment ceux liés à l'utilisation d'hydrocarbures, ont commencé à être résolus au début des années 60 du siècle dernier. Au début, des tentatives ont été faites pour améliorer la situation environnementale uniquement par la mise en œuvre de mesures administratives. À savoir, en introduisant et en renforçant la législation environnementale, en introduisant et en augmentant les amendes pour pollution de l'environnement, en limitant le nombre et en réglementant les heures de fonctionnement des sources de pollution, y compris les véhicules, en interdisant l'utilisation de certains produits, etc., etc. Cependant, la tentative de résoudre Les problèmes environnementaux uniquement par des mesures administratives ont échoué.

Et seulement 30 ans plus tard, au milieu des années 1990, les mesures complexes présentées ci-dessus, notamment la modernisation de la base technologique des raffineries de pétrole et l'amélioration des moteurs automobiles et de leurs systèmes d'alimentation en carburant, ont été mises en œuvre, après quoi elles sont entrées sur le marché des carburants de pays économiquement développés comme carburant commercial. Malgré les tendances positives dans l'amélioration qualitative de l'environnement naturel dans les pays développés du monde, le problème de la pollution, y compris les produits de combustion des hydrocarbures, n'a pas été complètement éliminé aujourd'hui et nécessite une solution plus approfondie.

Au lieu de conclusions

Selon les auteurs, les produits du travail social plus respectueux de l’environnement devraient être moins chers que leurs homologues moins respectueux de l’environnement. Cela s'applique pleinement à tous les types de carburants à base d'hydrocarbures. L'État est obligé de supporter une partie des coûts liés à l'augmentation de la pureté environnementale des carburants, car l'utilisation de carburants dangereux pour l'environnement cause d'énormes dommages à la flore, à la faune et à la santé des citoyens en raison de la violation de la qualité de leur habitat naturel. Dans le cas contraire, l'État sera contraint de supporter des coûts supplémentaires pour les mesures de protection de l'environnement et les soins de santé, dépassant largement les bénéfices tirés de la vente de carburants respectueux de l'environnement.

Actuellement, Fuel Technologies Corporation développe tous les types de carburants, y compris le développement et la production de carburants à indice d'octane élevé pour les moteurs de course. Nous étudions de nouveaux principes de théorie de la combustion et recherchons des matières premières renouvelables, ce qui est important du point de vue environnemental.

Notre société produit divers types de carburant de course et d'additifs pour les types d'essence en série, qui peuvent réduire considérablement les émissions nocives dans l'atmosphère. Nos spécialistes vous informeront toujours en détail sur toutes les caractéristiques d'un type particulier de carburant produit par notre société.

TOTEK est une société de carburant et de technologie de l'information, d'écologie et d'économie, créée avec la participation directe de scientifiques, développeurs de carburants pour fusées et spatiaux. Les meilleurs développements scientifiques et techniques dans le domaine des technologies des carburants sont impliqués dans le travail de notre entreprise.

TOTEK est la recherche, le développement et la mise en œuvre de types de carburants respectueux de l'environnement et la production respectueuse de l'environnement de ce carburant, telles que les technologies de carburant modernes, etc. Le pétrole est un gaspillage de la vie ancienne, mais nous pouvons transformer les déchets de la vie moderne en un nouveau carburant.

Les boissons gazeuses pourraient devenir un carburant respectueux de l'environnement

Des scientifiques américains ont créé une batterie fonctionnant avec des boissons gazeuses dans le cadre d'un projet visant à développer un carburant respectueux de l'environnement.

Un nouvel appareil fonctionnant avec presque tous les types de sucre peut être utilisé comme chargeur portable pour les téléphones portables. Des chercheurs de l'Université de Saint-Louis, dans le Missouri, pensent que leur invention pourrait à terme remplacer le lithium dans les batteries de nombreux petits appareils électroniques, notamment les ordinateurs.

Le liquide biodégradable contient des enzymes qui convertissent le carburant – en l’occurrence le sucre – en électricité, laissant l’eau comme sous-produit principal.

Dans un avenir proche, le rôle du charbon dans le bilan énergétique et énergétique du pays devrait augmenter, en raison de ses réserves importantes. Cependant, les restrictions environnementales (en particulier après la ratification du Protocole de Kyoto) nécessitent le développement et la mise en œuvre de nouvelles technologies du charbon respectueuses de l'environnement, garantissant une utilisation très efficace du combustible avec la charge nocive la plus faible possible pour l'environnement.

L'utilisation de charbon en suspension constitue une réelle opportunité pour remplacer non seulement le charbon « sale » et les méthodes inefficaces de combustion dans les fours à lit, mais également les rares combustibles liquides et gazeux.

Le problème est particulièrement aigu dans les régions charbonnières de Russie, où de grandes quantités de charbon extrait, présentées sous forme de fines boues de charbon, s'accumulent dans les décharges hydrauliques et les bassins de décantation autour des entreprises d'extraction et de transformation du charbon. Ce problème est généralement résolu de la manière la plus primitive. Les eaux d'afflux des mines, les eaux de traitement des usines de traitement contenant de fines particules de charbon sont déversées dans des réservoirs de décantation en surface, qui sont périodiquement nettoyés mécaniquement et hydrauliquement, et les boues de charbon réextraites sont soit déversées dans les chantiers miniers épuisés, soit dans les ravins et les réservoirs à proximité. Dans certains cas, les déchets de flottation sont déshydratés et stockés dans des zones libres.

La conversion des boues en combustible charbon-eau (CWF) transportable et technologiquement pratique permettra d'obtenir un effet économique significatif et d'améliorer considérablement la situation environnementale dans les régions. Dans le même temps, le carburant obtenu et la technologie nécessaire à son utilisation doivent répondre aux exigences strictes du marché moderne : compétitivité économique et impact environnemental dangereux minimum possible sur l'environnement lors de sa production et de son utilisation.

Étant donné que la part du combustible dans le coût de l'énergie thermique produite varie de 40 à 70 %, la réduction du coût du combustible ou de sa consommation spécifique est un facteur important pour obtenir un effet économique.

Le combustible charbon-eau (CWF) est un système dispersé composé de charbon finement broyé, d'eau et d'un réactif plastifiant : composition du CWF : charbon (classe 0-500 microns) - 59-70 %, eau - 29-40 %, réactif plastifiant - 1 % température d'inflammation - 450-650°C ; température de combustion - 950-1050°C ;

possède toutes les propriétés technologiques du carburant liquide : il est transporté dans des réservoirs routiers et ferroviaires, par pipelines, dans des camions-citernes et des camions-citernes, et stocké dans des réservoirs fermés ;

conserve ses propriétés pendant le stockage et le transport à long terme ;

résistant aux explosions et au feu.

Les objectifs stratégiques pour l’introduction du charbon en suspension sont les suivants :

minimiser les coûts de reconstruction des systèmes de chaleur et d'électricité existants ;

accroître l'efficacité économique et environnementale des systèmes d'énergie thermique et créer une motivation économique pour abandonner l'utilisation du fioul, du gaz naturel et du charbon avec combustion par couches ;

accroître la fiabilité et l'opérabilité garantie des systèmes d'énergie thermique ;

accroître la sécurité énergétique des consommateurs finaux.

Afin d'introduire largement le combustible charbon-eau respectueux de l'environnement, ainsi que d'organiser la production de briquettes de charbon et d'usines de briquettes, un accord de coopération a été signé entre le Centre scientifique et de production "Ekotekhnika", "Sibekotekhnika" (Novokuznetsk) et le Centre minier de Belovsky. Usine d'équipement (BZGSHO).

Les tâches ont été fixées - développer et assurer, selon les commandes des entreprises, la production d'installations modulaires pour la préparation de CWF à base de charbon et de boues de charbon et de complexes technologiques pour obtenir de l'énergie thermique et (ou) électrique accessible lors de sa combustion. Dans le même temps, compte tenu du fait qu'une usine de briquettes pour la production de briquettes de combustible à partir de charbon et de boues de charbon a déjà été créée au BZGShO, les tâches consistant à organiser la fabrication de l'ensemble d'équipements nécessaire à la réalisation des installations modulaires pour la préparation des CWF, des usines de briquettes et des complexes technologiques, la fourniture des équipements associés, l'assemblage des complexes développés et la formation du personnel d'exploitation.

carburant polluant environnemental pour le transport automobile

Dans un premier temps, un complexe technologique pilote de démonstration pour la préparation du CWF et sa combustion a été installé et mis en service dans l'usine.

Actuellement, le combustible de charbon en suspension provenant des boues de charbon provenant de l'exploitation minière hydraulique est également préparé dans une usine pilote de la chaufferie de la mine Tyrganskaya. La chaudière KE-10-14S a été transférée vers la co-combustion de charbon brut et de VUT. L'excédent de combustible est expédié à la chaufferie de JSC Khleb (Novokuznetsk), où la chaudière à gazole KP-0.7 est transférée à VUT. L'expérience opérationnelle acquise dans l'exploitation de diverses chaudières utilisant du combustible en suspension, aussi bien en été qu'en hiver (à des températures allant jusqu'à -42°C), a montré la grande efficacité de l'utilisation d'un nouveau type de combustible liquide à base de charbon.

Les avantages environnementaux du VUT par rapport aux autres types de carburant ont été hautement appréciés par la commission représentative lors du premier concours panrusse des innovations environnementales russes en 2005. Le projet « Technologie respectueuse de l'environnement pour l'utilisation intégrée des boues et des déchets de flottation des usines de préparation du charbon utilisant la méthode de combustion de combustible en suspension », présenté par la centrale nucléaire de Sibekotekhnika CJSC, a remporté la première place.

L’introduction de technologies plus efficaces et plus respectueuses de l’environnement dans le secteur énergétique est aujourd’hui l’une des priorités. Cela est lié à la fois à la nécessité d'économiser toutes les ressources énergétiques et à la protection de l'environnement - un problème qui deviendra encore plus aigu en raison de la réduction attendue de l'approvisionnement en gaz naturel des centrales électriques russes et de l'augmentation de leur consommation de gaz naturel. charbon. Les rapports présentés lors de la 5ème section de la conférence internationale scientifique et pratique « Ecologie de l'énergie 2000 » ont été consacrés à ces questions.

La réduction prévue de l'approvisionnement en gaz naturel des centrales électriques russes dans les années à venir oblige les ingénieurs électriciens à entamer des travaux à grande échelle pour remplacer le gaz naturel par du charbon et d'autres types de combustibles solides, et à introduire de nouvelles technologies, notamment celles liées à l'utilisation de sources d’énergie renouvelables. Une augmentation de la consommation de charbon dans les centrales thermiques, en particulier avec les méthodes traditionnelles de combustion, entraînera inévitablement des conséquences environnementales négatives ; La transition vers des sources d'énergie renouvelables nécessitera des coûts initiaux importants, même si, comme le pensent les experts, ils peuvent être amortis assez rapidement. Avec cette alternative, les méthodes et technologies énergétiques à faible coût développées par la science et la technologie nationales, ainsi que l'expérience mondiale dans ces domaines, sont intéressantes.

Les rapports présentés à la conférence sur les sujets indiqués dans le titre de l'article peuvent être divisés en deux groupes :

- dédié aux technologies d'obtention, de préparation à la combustion et de combustion effective des combustibles ;
- dédié aux nouvelles sources d'énergie et aux méthodes de leur transformation.

Parmi les rapports du premier groupe, l'attention des participants de la section a été attirée notamment par le rapport d'E.A. Evtushenko et al. « Nouvelle technologie pour l'utilisation de combustibles solides dans le secteur de l'énergie » (Université technique d'État de Novossibirsk, Novosibirsk-Energo). Les auteurs du rapport ont proposé et testé une technologie originale pour préparer et brûler un composite liquide constitué d'un mélange de charbon et de tourbe. Grâce à cette technologie, une suspension spécialement préparée de poussière de charbon dans l'eau est envoyée dans un dispersant-cavitateur, après quoi elle est mélangée à une suspension aqueuse de tourbe broyée, également prétraitée dans un dispersant-cavitateur. Dans les deux cas, la teneur en phase liquide des suspensions doit être d'au moins 15 % en volume. Si nécessaire, vous pouvez également ajouter de l'huile ou du fioul au mélange obtenu. Ainsi, en faisant varier les composants, l'intensité du traitement de chacun d'eux et la composition dans son ensemble, on obtient un carburant liquide respectueux de l'environnement d'une qualité donnée. Il peut être utilisé à la fois comme combustible principal et comme combustible d’allumage. L’expérience de combustion de combustibles composites s’est avérée très réussie.

Dans le rapport G.N. Delyagin « Combustible respectueux de l'environnement ECOWUT - un moyen d'améliorer considérablement la situation environnementale dans le secteur énergétique russe » (SUE « Association scientifique et de production « Gidroturboprovod », Moscou) proposé dans les chaudières des centrales thermiques et des chaufferies actuellement en service, à la place de gaz naturel, pour utiliser un combustible charbon-eau créé à base de charbon, avec des propriétés recherchées par les consommateurs. Le carburant ECOWUT est un carburant bon marché et respectueux de l'environnement, dont la technologie de production a été créée au cours de la dernière décennie à NPO Gidrotruboprovod. Lors de la production de ce combustible, du fait de l'activation mécanochimique de ses composants initiaux, la structure du charbon en tant que masse naturelle de « roche » est presque complètement détruite. Le charbon se décompose en composants organiques et minéraux distincts avec une activité chimique de surface élevée résultant d'un tel traitement du combustible solide. L'eau de source, qui possède une structure associée, subit également un certain nombre de transformations lors de la production d'ECOWUT, entraînant la formation d'un milieu de dispersion saturé de composants ioniques. Ainsi, le combustible ECOWUT est un combustible très stable, résistant aux explosions et au feu ; Lorsqu'il est stocké pendant une longue période dans des conteneurs de stockage, un sédiment dense ne se forme jamais.

Lorsque ECOWUT est brûlé, il n'y a pas de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures secondaires, de suie et de substances cancérigènes dans les produits de combustion ; La formation et l'émission de particules de taille micrométrique, d'oxydes de soufre et d'oxydes d'azote sont considérablement réduites. En règle générale, le niveau d'émission d'oxydes d'azote ne dépasse pas 0,08 à 0,1 g/MJ, soit 50 à 60 % du niveau autorisé. Le prix du carburant ECOWUT dépend fortement du prix des matières premières initiales (charbon, eau, produits chimiques). La part du charbon initial (pour 1 tonne d'équivalent combustible) dans le coût du combustible ECOWUT est de 40 à 60 %. Le coût final (par tonne d'équivalent combustible) du combustible ECOWUT, prêt à l'emploi et ne nécessitant aucune préparation de la part du consommateur, ne dépasse le prix du charbon d'origine (également par tonne d'équivalent combustible) de seulement 5 à 18 %. Selon les données de 1999, avec le prix à la consommation de la houille initiale de 300 roubles/t (460 roubles/tce), le prix du combustible ECOWUT sera de 290 à 325 roubles. pour 1 tonne (480-540 roubles/tonne de carburant standard). La technologie de préparation et de combustion d'ECOWUT a été testée dans un certain nombre de centrales thermiques en Russie, notamment le CHPP-11 d'Irkoutsk, le CHPP-2 de Semipalatinsk, etc. La méthode de combustion du combustible ECOWUT dans un lit fluidisé a été testée au chauffage chaudière NR-18 de la chaufferie du village d'Ulyanino, région de Moscou. La chaudière fonctionnant au fioul ECOWUT a été mise en fonctionnement permanent.

La combustion en lit fluidisé a été discutée dans un certain nombre de rapports. L'expérience de combustion du charbon et des déchets combustibles sur une chaudière industrielle expérimentale de l'USTU avec un lit fluidisé circulant (CFB) a été discutée dans un rapport rédigé par des employés de l'Université technique d'État de l'Oural (USTU) A.P. Baskakova, S.V. Dyukina et autres. La chaudière USTU CFB d'une puissance thermique de 11,6 MW est conçue pour la combustion en mode CFB d'un certain nombre de types de charbon : Berezovsky B-2, Kuznetsky T, Bulanashsky G, déchets issus de l'enrichissement théologique du charbon. Les données obtenues lors de la combustion expérimentale ont été utilisées dans le développement d'un projet de reconstruction de la chaudière KVTS-10. Une chaudière à lit fluidisé de petite taille d'une puissance de 1 MW a été développée, spécialement conçue pour être installée dans des chaufferies à couches existantes pour la postcombustion des scories et l'entraînement en sortie du four de la chaudière principale.

Les problèmes de sécurité environnementale lors de la combustion de combustibles de mauvaise qualité et du recyclage des déchets combustibles dans des fours à lit fluidisé ont été discutés dans un rapport rédigé par des employés de l'Université technique d'État de l'Oural B.V. Berga et al. Les dépendances expérimentales de la concentration d'oxydes d'azote dans les gaz de combustion sur la température du lit fluidisé et le coefficient d'excès d'air lors de la combustion des charbons Neryungri et Kizelovsky sont présentées. Il a été établi que la concentration d'oxydes d'azote dans les gaz de combustion augmente avec l'augmentation de la température du lit fluidisé. Dans le même temps, la présence de soufre dans le carburant réduit considérablement le rendement en oxydes d'azote, car simultanément à leur formation, ils sont consacrés à l'oxydation supplémentaire des oxydes de soufre :

2NO + 2SO2 = N2 + 2SO3 ;
2NO + SO2 = N2O + 2SO3.

L'utilisation de la technologie du lit fluidisé à basse température peut résoudre de manière significative le problème de la réduction des émissions d'oxydes de soufre dans l'atmosphère. Pour ce faire, des additifs appropriés (calcaire ou dolomite) sont introduits dans le lit fluidisé, qui lient le soufre en sulfate selon les réactions :

CaCO3 = CaO + CO2 ; CaO + SO2 + 0,5O2 = CaSO4.

Les possibilités d'utiliser un lit fluidisé pour supprimer la formation de dioxines ont été envisagées. Selon les auteurs, les émissions moyennes de dioxines des centrales thermiques sont de 2,5 ng/m3, soit 2,5 fois plus que ce qui est autorisé. Il convient toutefois de noter qu'en termes d'émissions totales de dioxines, les centrales thermiques occupent la quatrième place parmi diverses sources (appareils de chauffage individuels, incinérateurs de déchets anciens et véhicules) et leur part est de 0,13 % (hors entreprises énergétiques qui brûlent divers déchets) . Selon les auteurs du rapport, un faible niveau de teneur en dioxine dans les produits de combustion peut être obtenu par combustion en une seule étape du combustible (et des déchets) dans des fours à lit fluidisé, mais pour cela, il est nécessaire d'assurer un régime qui augmenter le temps de séjour des produits de combustion dans le lit.

Une nouvelle technologie de combustion du charbon avec préchauffage à haute température de la poussière de charbon, développée à l'Institut sibérien de recherche en génie thermique (JSC SibVTI), a été présentée dans le rapport de V.V. Bely, etc. Cette technologie permet de réduire les émissions d'oxydes d'azote grâce au préchauffage de la poussière de charbon à 850 degrés. C dans des conditions d'environnement réducteur, lorsque l'azote passe à l'état libre (N2), suivi d'une combustion progressive des poussières de charbon chaud. Sur la base des données expérimentales obtenues, une chaudière industrielle pilote à la CHPP de Minusinskaya a été conçue, qui devrait avoir les indicateurs d'émission suivants (mg/nm3) : oxydes d'azote - jusqu'à 200, oxydes de soufre - jusqu'à 300, cendres - jusqu'à 50, c'est-à-dire se conformer aux anciennes et nouvelles normes, ainsi qu’aux meilleures normes internationales. L'unité pilote de chaudière industrielle du CHPP de Minusinskaya est conçue pour tester et démontrer cette nouvelle technologie de combustion de combustible et de purification des gaz. Si elle est maîtrisée avec succès, la technologie proposée peut se généraliser dans les centrales thermiques.

Une centrale thermique respectueuse de l'environnement avec combustion catalytique de gaz combustible a été discutée dans le rapport d'A.I. Polywaters, etc. (MPEI, UTECH). De nombreux travaux de recherche ont été menés à l'ENIN et au MPEI visant à développer une centrale thermique catalytique (CTPP) respectueuse de l'environnement, qui assure l'élimination complète des émissions de substances nocives dans l'air dues à la combustion de carburant en présence d'un catalyseur. L'utilisation de catalyseurs permet de réaliser une oxydation profonde sans flamme du combustible à des températures dans le réacteur comprises entre 600 et 800 degrés. AVEC.

Les réacteurs catalytiques peuvent être divisés en deux types : le premier avec un catalyseur fixe et un transfert de chaleur au fluide de travail par rayonnement infrarouge et le second avec un lit fluidisé fluidisé. Les catalyseurs fixes sont principalement utilisés pour les mélanges air-carburant contenant des carburants gazeux et vapeurs. Dans les réacteurs à lit fluidisé, l'oxydation du combustible gazeux ou liquide se produit avec l'oxygène de l'air dans une masse en suspension de granulés d'un diamètre de 2 à 4 mm. L'oxyde d'aluminium gamma est utilisé comme matériau granulaire. Actuellement, des travaux de développement sont en cours pour la construction de la première centrale expérimentale de production combinée de chaleur et d'électricité d'une capacité de 2 MW pour l'approvisionnement en chaleur électrique du microdistrict autonome de Kurkino à Moscou. L'utilisation de centrales catalytiques au lieu de vieilles chaufferies à faible rendement améliorera considérablement la situation environnementale de la ville.

Le deuxième groupe de rapports, lié au thème « Technologies respectueuses de l'environnement lors de l'utilisation de sources d'énergie renouvelables », couvrait : les technologies de l'énergie géothermique (rapport de O.V. Britvin, O.A. Povarov et d'autres de RAO « UES of Russia », NTC « Geo » MPEI, JSC "Géothermie"); utilisation conjointe et coordonnée de l'énergie solaire et géothermique (G. Erdmann et J. Hinrichsen - Université technique de Berlin) ; l'utilisation de pompes à chaleur pour fournir de la chaleur aux consommateurs autonomes (G.V. Nozdrenko et autres - NSTU, OJSC Novosibirskenergo).

Lors de cette section de la conférence, des rapports et des communications ont également été réalisés sur un certain nombre d'autres questions et problèmes liés à l'écologie de l'énergie, notamment l'amélioration des brûleurs à vortex énergétiques (B.V. Berg et al. - USTU) ; protection de l'environnement pendant le transport et le stockage de combustibles solides dans les centrales thermiques (V.V. Demkin et V.I. Kazakov - RAO UES de Russie et UralVTI) ; méthodes d'utilisation de l'énergie du gaz naturel transporté sans émettre de substances nocives dans l'environnement (V.S. Agababov et autres - MPEI, CHPP-21 Mosenergo, Mosenergoproekt) ; évaluer l'efficacité des mesures technologiques de protection de l'environnement pour les chaudières à gazole (L.E. Egorov et autres - MPEI) ; systèmes alternatifs de stockage du gaz naturel à l'état absorbé (L.L. Vasiliev et al. - Lykov Institute of Heat and Mass Transfer) ; améliorer les méthodes de surveillance opérationnelle de l'état technique des équipements de turbine pour réduire l'épuisement du carburant et les émissions nocives des centrales thermiques (E.V. Dorokhov et autres - MPEI).

Une entreprise de conception automobile de Sheffield a commencé à développer un nouveau système de carburant économique et respectueux de l’environnement pour les voitures fonctionnant à l’hydrogène. Les représentants d'ITM Power affirment qu'une fois le développement terminé, l'hydrogène pourra pour la première fois être reproduit à la maison.

Selon le communiqué officiel de l'entreprise, le nouveau type de carburant peut être utilisé dans les véhicules à essence sur des distances allant jusqu'à 25 miles. De plus, pour les trajets plus longs, il est possible de revenir à la version essence. Le premier prototype a été conçu sur la base de la Ford Focus.

Les développeurs d'ITM Power affirment que jusqu'à présent, le seul facteur empêchant la généralisation de ces véhicules était le coût des équipements qui convertissent l'eau, le platine et l'électricité en hydrogène.

Actuellement, seules quelques voitures dans le monde fonctionnent à l’hydrogène. Le nombre de stations-service capables de desservir de telles voitures est également faible. De plus, les véhicules actuels fonctionnent à l’hydrogène liquide, difficile à stocker. Comme alternative, il est nécessaire d'utiliser des piles à combustible ou des moteurs électriques interchangeables prêts à l'emploi.

Le prototype basé sur la Ford Focus d'ITM Power sera équipé d'un système de carburant lui permettant de brûler de l'hydrogène dans un moteur à essence conventionnel.

Il a fallu huit ans aux spécialistes d’ITM Power pour développer une nouvelle façon relativement bon marché de produire de l’hydrogène. Leur station de ravitaillement brevetée utilise un matériau unique et peu coûteux qui réduit les besoins en platine à un coût d'environ 1 % par rapport à la technologie traditionnelle utilisée précédemment.

Le nouveau système vous permettra de produire de l’hydrogène chez vous. On s'attend à ce que si une telle station est produite sur une chaîne de montage, son coût sera équivalent à l'achat d'une chaudière conventionnelle pour chauffer l'eau. On estime également qu’une fois la nouvelle technologie généralisée, l’équivalent hydrogène de l’essence coûtera environ 80 cents.

L'élément principal du système sera ce qu'on appelle « l'électrolyseur », qui convertira l'eau et l'électricité en hydrogène et oxygène purs. Afin de rendre la production totalement respectueuse de l'environnement, il est proposé de produire de l'électricité en utilisant l'énergie du vent, des marées, du soleil, ainsi que des centrales hydroélectriques.

Sujet de la leçon : Caractéristiques environnementales des types de carburant.

Cible: Se forger une idée sur les caractéristiques environnementales des carburants.

Tâches : Éducatif - pour former des concepts sur les types de carburant,créer les conditions pour analyser les avantages et les inconvénients de divers types alternatifs de carburants automobiles;

Du développement-développer la capacité de résoudre de manière indépendante les problèmes assignés, l'intérêt cognitif, la capacité de généraliser, d'analyser, de comparer et de développer des compétences clés;

Pédagogique-formation de motivations, de besoins et d'habitudes de comportements et d'activités respectueux de l'environnement ; activité nourricière, passion, dévouement, persévérance, observation, qualités de volonté, intuition, intelligence, indépendance.

Équipements, aides visuelles : présentation

Type de cours : leçon sur l'apprentissage de nouveaux matériaux

Méthodes de cours : verbal, visuel, pratique.

Résultat attendu : connaissance des caractéristiques environnementales des carburants.

Déroulement de la leçon :

1.Attitude organisationnelle et psychologique

2.Mise à jour des connaissances et des compétences :

Réchauffer:

Cohabitation mutuellement bénéfique des organismesSymbiose .

La science qui étudie les relations entre les organismes vivants et leur environnementÉcologie.

Un organisme qui constitue souvent le premier maillon de la chaîne alimentaireUsine.

Enveloppe d'air de la TerreAtmosphère.

Un groupe d'individus de la même espèce vivant depuis longtemps sur un certain territoire, relativement isolés des représentants de la même espècePopulation.

Communauté d'organismes vivantsBiocénose.

Un organisme qui attaque, tue et mange ses proiesPrédateur.

Feuilles de pin.Aiguilles

Plantation artificielle le long des routes.Ceinture forestière

Forêt de pins.(Bohr)

Fruits de chêne.(Gland)

«Pleurs» d'un bouleau au printemps. (Flux de sève)

Écran protecteur de la Terre.(Couche d'ozone)

Brouillard toxique.(Smog)

L'ensemble des conditions dans lesquelles vit un organisme.(Habitat)

Forêt de chênes.(Dubrava)

Un métal toxique contenu dans les gaz d’échappement des véhicules.(Plomb)

Questions supplémentaires :

La différence entre l'agrocénose et la biocénose

Qu'est-ce qu'un écosystème ?

Qu’étudie l’autécologie ?

L’atmosphère est-elle capable de s’auto-purifier ? Comment?

Cadre législatif pour la protection du système d'exploitation en République du Kazakhstan

Réaliser des circuits de puissance :

Héron, grenouille, moustique(Moustique – grenouille – héron)

Poissons, algues, ours(Algues – poisson – ours)

Blé - campagnol de souris - hibou(blé – campagnol – chouette)

Lièvre-herbe-renard (Herbe – lièvre – renard) diapositive 1

7.Distribuer : hibou,martre, grenouille, araignée, claquementlézard, grenouille, papillon, fruits verts, floraison, écorce, bactéries, feuilles et graines, champignons.diapositive 2

Producteurs-

Consommateurs-

Décomposeurs-

3.Formation de nouvelles connaissances et compétences :

Questions :

Quels composants sont contenus dans les gaz d’échappement des voitures ?

(Un mélange d'environ 200 substances. Ils contiennent des hydrocarbures - des composants non brûlés ou incomplètement brûlés. carburant)

Avec quel type de carburant fonctionnent la grande majorité des voitures modernes ? ( véhicules équipés de moteurs à combustion interne fonctionnant à l'essence ou au diesel dérivé du pétrole) .

3.Pourquoi recherchez-vous des carburants alternatifs pour remplacer les carburants traditionnels ? ( La récente forte hausse des prix du pétrole, combinée aux inquiétudes concernant l'augmentation des émissions nocives produites par les voitures, polluant l'atmosphère, a conduit de nombreux gouvernements et constructeurs automobiles à rechercher un substitut au carburant traditionnel.

4.Quel est l'indice de cétane du diesel ?

Indice de cétane - caractéristique de l'inflammabilité du carburant diesel, qui détermine le délai d'inflammation du mélange (le délai allant de l'injection du carburant dans le cylindre jusqu'au début de sa combustion).

5.Que ci-dessous plus la teneur en hydrocarbures aromatiques « nocifs » dans le carburant, plus l'indice de cétane sera élevé ou faible ( plus /plus haut ).

(objectif, sujet)

L’homme a réussi à rendre les conditions de vie sur Terre insupportables en peu de temps. Et cela ne dépend que de lui si les choses sur Terre deviendront meilleures ou pires. Un problème sérieux est l'émission de polluants dans l'air par les véhicules à moteur.

Ces dernières années, en raison de l'augmentation de la densité du trafic automobile dans les villes, la pollution de l'air provenant des produits de combustion des moteurs a fortement augmenté. Lors de la combustion d'hydrocarbures, des substances toxiques se forment, qui sont associées aux conditions de combustion, à la composition et à l'état du mélange.

La grande majorité des voitures sont encore des voitures équipées d’un moteur à combustion interne fonctionnant à l’essence ou au diesel dérivé du pétrole.

De nos jours, on brûle en une journée autant de pétrole que la nature peut en produire en mille ans grâce à l’énergie solaire. Selon les prévisions des scientifiques, il reste peu de réserves de pétrole dans le monde. La situation actuelle n’est pas un secret. Les organismes de recherche de nombreux pays du monde recherchent un substitut adéquat au carburant issu du raffinage du pétrole. La tâche est assez complexe et il n'existe toujours pas de solution unique, même si des voitures fonctionnant avec des carburants alternatifs ont été produites et exploitées avec succès non seulement au cours du siècle actuel, mais également au 20e et même au 19e siècle. Cependant, la forte hausse récente des prix du pétrole, combinée aux inquiétudes concernant l'augmentation des émissions nocives produites par les voitures, polluant l'atmosphère (ce problème est particulièrement aigu dans les grandes villes), a conduit les gouvernements de nombreux pays et les constructeurs automobiles à rechercher un substitut au carburant traditionnel

Exercice: Déchiffrer A-95.

La tâche est assez complexe et il n'existe toujours pas de solution unique, même si des voitures fonctionnant avec des carburants alternatifs ont été produites et exploitées avec succès non seulement au cours du siècle actuel, mais également au 20e et même au 19e siècle. La première voiture automotrice à essence au monde, l'Hippomobile, a été créée par Jean-Etienne Lenoir en 1862. Dans notre pays, dans les années 1930, on produisait des voitures à essence, « alimentées »... avec des bûches de bouleau. , tourbe ou charbon. Le bois de chauffage se décomposait thermiquement à une température relativement basse, se transformant en un gaz qui brûlait dans les cylindres du moteur. La célèbre compagnie aérienne allemande Deutsche Airbus développe le premier Airbus au monde à voler à l'hydrogène liquide.

Exercice: Remplissez le tableau « Indicateurs comparatifs de différents types de carburants »

voir

Avantages

Défauts

gazeux

Combustion plus complète grâce à une meilleure formation du mélange dans les cylindres,

Faible toxicité des produits de combustion,

Low cost et transport de gaz

Faible niveau de nuisance sonore,

Impossibilité de vol de carburant par le personnel de maintenance,

Faible coût de conversion de voiture.

haute toxicité du carburant lui-même

risque élevé d'explosion des bouteilles de gaz en cas d'accident,

Électricité

Sécurité environnementale (pas de gaz d'échappement)

Simplicité de conception

– faible coût de remplissage

– faible pollution sonore

– facilité d'utilisation, fiabilité

– Conduire une voiture électrique coûte moins cher qu’une voiture traditionnelle

– faible réserve de marche

– long temps de charge,

– problème de recyclage des batteries

– manque de bornes de recharge

– La plupart des centrales électriques sont thermiques et brûlent du combustible pour produire de l'électricité, des composants nocifs.

Biocarburant

– dispose de réserves illimitées de matières premières (ressource renouvelable)

– quantité inférieure de substances nocives dans les gaz d'échappement

– caractéristiques de lubrification élevées, ce qui prolonge la durée de vie du moteur

– indice de cétane élevé

Point d'éclair élevé

Faible coût

– viscosité élevée du biodiesel, qui nécessite de chauffer le carburant à basse température pour assurer une fluidité acceptable,

Durée de conservation courte - environ 3 mois.

Alcool

– neutre en tant que source de gaz à effet de serre

– faible coût

– augmente le risque d'augmentation des émissions de substances organiques volatiles, ce qui entraîne une diminution de la concentration d'ozone et une augmentation du rayonnement solaire,

– faible consommation par rapport aux modèles de base

Hydrogène

– brûle plus complètement

– chaleur spécifique de combustion élevée,

– pas d'émissions toxiques

– peut être obtenu à partir de pratiquement tout : du gaz naturel, de l'eau de mer, de la biomasse, de l'air.

– a une gamme beaucoup plus large de proportions de mélange avec l'air, par rapport à l'essence, dans laquelle l'inflammation du mélange est encore possible

– technologies de stockage d’hydrogène imparfaites

– coût élevé de l'hydrogène,

– un processus complexe de production d'hydrogène à l'échelle industrielle, au cours duquel le même CO est libéré,

– le coût élevé d’une centrale à hydrogène et la complexité de sa maintenance,

– explosivité du mélange hydrogène-air – absence de structure développée des stations-service à hydrogène.

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La principale cause de la pollution de l’air est une combustion incomplète et inégale du carburant. Seulement 15 % de cette somme est consacrée au déplacement de la voiture et 85 % « vole face au vent ». De plus, la chambre de combustion d'un moteur de voiture est une sorte de réacteur chimique qui synthétise des substances toxiques et les rejette dans l'atmosphère. Même l'azote non vineux de l'atmosphère, entrant dans la chambre de combustion, se transforme en oxydes d'azote toxiques.
Les principaux polluants atmosphériques toxiques présents dans les gaz d’échappement des moteurs à allumage commandé sont : le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote et les hydrocarbures. Une place particulière est occupée par les substances cancérigènes, dont le principal représentant dans les gaz d'échappement est le benzo(a)pyrène.

En raison de la pollution de l’environnement mondial par le plomb, celui-ci est devenu un composant omniprésent dans toute alimentation humaine et animale. Les aliments végétaux contiennent généralement plus de plomb que les aliments d’origine animale.

La chute des feuilles en été est due à la forte teneur en plomb de l’air. Mais en concentrant le plomb, les arbres purifient l’air. Durant la saison de croissance, un arbre neutralise les composés de plomb contenus dans 130 litres d'essence. Les espèces les moins sensibles au plomb sont l'érable, tandis que les plus sensibles sont le caryer et l'épinette.

Le côté des arbres faisant face aux autoroutes est 30 à 60 % plus métallique. Les aiguilles d’épicéa et de pin ont les propriétés d’un bon filtre contre le plomb. Il l'accumule et ne l'échange pas avec l'environnement. La végétation terrestre implique chaque jour 70 à 80 000 tonnes de plomb dans le cycle biologique.

Pour qu'une voiture soit à juste titre qualifiée de respectueuse de l'environnement, le carburant doit être respectueux de l'environnement. Et le gaz répond à cette exigence. L'utilisation de gaz réduit considérablement la toxicité totale des gaz d'échappement par rapport à l'essence. La quantité de monoxyde de carbone toxique CO (monoxyde de carbone) est réduite de plus de trois fois et la teneur en hydrocarbures cancérigènes CH, constitués de particules de carburant non brûlés, est réduite de 1,6 fois. La concentration d'oxyde d'azote NO et de dioxyde NO2 formé lors de la combustion d'un mélange d'oxygène et d'azote (l'azote inoffensif entrant dans la chambre de combustion depuis l'atmosphère se transforme en un composé toxique - les oxydes d'azote) diminue de 1,2 fois lorsque le moteur fonctionne au gaz. . Les composés de plomb et divers polymères aromatiques contenus dans l'essence, qui sont également des cancérigènes dangereux, sont totalement absents du gazole. La fumée d'échappement lors du fonctionnement au gaz est trois fois inférieure à celle lors du fonctionnement à l'essence.

La recherche a réfuté l'opinion établie selon laquelle l'utilisation d'essence au lieu de l'essence est une mesure nécessaire. Le carburant gazeux brûle plus complètement, de sorte que la concentration de monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement d'un moteur à gaz est plusieurs fois inférieure. Une voiture à essence émet du dioxyde de soufre dans l’atmosphère, formé par la combustion de composants de carburant contenant du soufre et du plomb tétraéthyle. En règle générale, le gaz naturel ne contient pas de soufre et il n'y a donc pas de dioxyde de soufre ni de composés de plomb dans les gaz d'échappement d'un moteur à gaz. En raison d'une combustion incomplète du carburant, les gaz d'échappement d'un moteur à essence contiennent également du monoxyde de carbone (CO), une substance toxique pour l'homme. Les voitures à essence et à essence rejettent la même quantité d'hydrocarbures dans l'atmosphère. Ce ne sont pas les hydrocarbures eux-mêmes qui sont dangereux pour la santé humaine, mais leurs produits d'oxydation.
Un moteur fonctionnant à l'essence émet des substances relativement facilement oxydables - de l'éthyle et de l'éthylène, tandis qu'un moteur à gaz émet du méthane, qui de tous les hydrocarbures saturés est le plus résistant à l'oxydation. Les émissions d’hydrocarbures d’un véhicule à essence sont donc moins dangereuses. Le gaz en tant que carburant automobile n'est pas seulement inférieur à l'essence, mais le surpasse également dans ses propriétés qui, au niveau chimique, détruisent des parties de la chambre de combustion, du pot catalytique et de la sonde lambda.

Question: Quelles propriétés devrait avoir un carburant idéal ?

4. Consolidation du matériel étudié

Questions

Type de carburant utilisé dans les voitures.Bon marché, respectueux de l'environnement, supérieur à l'essence dans de nombreuses propriétés, son utilisation ne nécessite pas de modifications dans la conception de la voiture.

Substance à partir de laquelle de l’énergie thermique peut être obtenue grâce à une certaine réaction.

Physicien, chimiste et physiologiste italien; découvert le méthane en étudiant les gaz des marais. L'unité de mesure de la tension électrique porte son nom.

Le gaz naturel comprimé (incolore et inodore) est le principal composant du gaz naturel. Explosif, souvent appelé « marais ». Il a une résistance élevée à la détonation - son indice d'octane est supérieur à 100 unités. Une fois brûlé, il ne laisse pratiquement aucun produit nocif.

Liquide huileux naturel inflammable constitué d'un mélange complexe d'hydrocarbures et de quelques autres composés organiques. Il est utilisé pour en obtenir des produits techniquement précieux, principalement des carburants, des solvants, des matières premières pour l'industrie chimique, et il est transformé.

Carburant respectueux de l’environnement, le produit de sa combustion est de l’eau. Génère plus de chaleur que n’importe quel combustible fossile traditionnel.

L'alcool peut être produit par fermentation de biomasse contenant de l'amidon, du sucre ou de la cellulose. Il est utilisé comme carburant, dans les moteurs à combustion interne sous sa forme pure, comme solvant et comme agent de remplissage dans les thermomètres à alcool.

La culture des graines oléagineuses est utilisée comme aliment pour le bétail, comme bon engrais vert et comme excellente plante mellifère ; L'huile de cette culture est utilisée en cuisine, en métallurgie pour le durcissement de l'acier, comme matière première pour la production de matériaux élastiques et dans la production de biocarburants.

Source d'énergie alternative pour les voitures. Les voitures alimentées par cette source sont apparues bien plus tôt que celles alimentées à l'essence et étaient très répandues à la fin du 19e et au début du 20e siècle. Ils ne sont pas bruyants et ne fument pas, contrairement aux moteurs à essence ou à vapeur, et étaient populaires parmi l'aristocratie.

Composé organique qui est un dérivé d'hydrocarbures et contient un ou plusieurs groupes OH (hydroxyle) dans la molécule. Il se forme lors de la fermentation de substances sucrées, lors de l'oxydation d'hydrocarbures saturés. Récemment, son rôle s'est accru en tant que carburant dans les moteurs à combustion interne.

Le type de carburant répond aux critères de disponibilité et de faible toxicité. Actuellement non utilisé dans les véhicules.

La propriété la plus importante du carburant diesel est évaluée par l'indice de cétane. Sur la base de son indicateur, on peut juger de la composition quantitative des composants nocifs CO et CH dans les gaz diesel produits.

Carburant complet de haute qualité pour moteurs automobiles. Réfrigéré à -160 °Cgaz naturel. Ses principaux composants sont le propane et le butane.

Mélange inflammable d'hydrocarbures légers, destiné à être utilisé comme carburant pour les moteurs à carburateur et à injection, ainsi que dans la production de paraffine et de tissus de nettoyage. Obtenu par distillation et sélection de fractions pétrolières.

Réponses

5.Devoirs matériel supplémentaire, donnez des exemples de diverses voitures fonctionnant avec des carburants respectueux de l'environnement.

6. Résumé de la leçon (réflexion, notation)

je option

1. Carburant principal jusqu’à la finXIXème V. étaient:

a) pétrole b) charbon c) tourbe d) bois de chauffage

2. La principale base pétrolière du pays aujourd'hui :

a) Sibérie occidentale c) Bakou

b) Volga-Oural d) Pechora

3. Quel bassin houiller en Russie produit le charbon le moins cher en termes de coût ?

a) Kouznetski c) Kansko-Achinsky

b) Iakoutsk du Sud d) Région de Moscou

4. Laquelle des caractéristiques suivantes du complexe énergétique et énergétique est typique de la Russie :

a) les ressources en carburant sont concentrées à l'ouest et le principal consommateur se trouve à l'est du pays

b) la majeure partie du gaz naturel est produite dans la région de la Terre Noire ;

c) les pipelines des principaux champs de Sibérie sont dirigés vers le nord et le nord-est

d) le principal consommateur est concentré dans l'ouest du pays, où il y a une pénurie de ressources en carburant

a) il ne peut pas être transporté

b) il ne peut pas être accumulé

c) il peut être accumulé

d) il peut être transporté par pipeline

7. Quel type de centrale électrique alternative manque-t-il en Russie ?

a) vent b) marée

b) géothermique d) solaire

8. L'inconvénient des centrales hydroélectriques est qu'elles :

a) produire beaucoup de déchets, polluant fortement l’atmosphère

b) le mode de fonctionnement change lentement

c) perturber le régime hydrologique du fleuve

d) la maintenance de la station est assurée par un grand nombre de spécialistes hautement qualifiés

b) métallurgie ferreuse et non ferreuse

c) métallurgie ferreuse et extraction de combustible

d) métallurgie des non-ferreux et transports

12. Les plus grandes fonderies d'aluminium sont situées à proximité de :

a) gisements de bauxite

c) gisements de charbon

b) grandes centrales thermiques

d) grandes centrales hydroélectriques

13. La situation environnementale la plus tendue en Russie est observée dans les villes où se trouvent :

a) fonderies d'aluminium

b) usines de métallurgie des pigments

c) usines à cycle complet

d) petites entreprises métallurgiques

14. Le plus grand gisement de minerai de fer au monde :

a) Kachkanarskoye c) Mont Magnitnaya

b) KMA d) Kostomukcha

15. Dans quelle ville russe se trouve la plus grande usine de production de nickel au monde ?

a) Mednogorsk c) Krasnoïarsk

b) Norilsk d) Bratsk

16. Le principal facteur de localisation des entreprises de métallurgie porcine :

a) disponibilité des matières premières sous forme de ferraille

b) disponibilité des matières premières du minerai de fer

c) la présence de gisements de charbon

d) environnemental

Contrôle final sur le thème « Complexe Combustible et Énergétique. Métallurgie."

II option

1. Le principal combustible en Russie depuis les années 1960 est :

a) huile b) tourbe

b) charbon d) bois de chauffage

2. Le bassin houiller le plus important de Russie à la finXIXème siècle était :

a) Kouzbass c) Pechora

b) Donbass d) Région de Moscou

3. Le type de carburant le moins cher et le plus écologique :

a) fioul c) lignite

b) charbon d) gaz

4. Le complexe énergétique et énergétique russe présente les caractéristiques suivantes (indiquez 1 bonne réponse) :

a) la majeure partie du pétrole est produite en Russie dans les régions subtropicales du Caucase

b) l'industrie charbonnière, en tant qu'industrie ancienne, a besoin d'être reconstruite

c) les principaux consommateurs de ressources énergétiques et les bases de ressources sont réparties uniformément dans l'est du pays

d) l'industrie gazière est l'un des secteurs en crise du complexe des combustibles et de l'énergie

5. L'industrie de l'énergie électrique comprend :

a) Centrales nucléaires et transport d'électricité par lignes électriques

b) transport d'électricité via les lignes électriques et l'industrie gazière

c) centrales hydroélectriques et industrie charbonnière

d) industrie pétrolière et centrales thermiques

6. La plus grande zone de production de gaz russe est :

a) Yakoute ;

b) Orenbourg-Astrakhan ;

c) Sibérie occidentale ;

d) plateau de la mer de Barents.

7. La plus grande part de l'énergie en Russie est générée par :

a) centrale thermique ; c) PSE ;

b) centrale hydroélectrique ; d) Centrale nucléaire.

8. Les avantages des centrales hydroélectriques sont les suivants :

a) peut être placé n'importe où

b) l'électricité la moins chère est produite

c) construit rapidement et à moindre coût

d) facile à allumer, peut couvrir les charges de pointe

9. Les perspectives du secteur de l’énergie électrique sont les suivantes :

10. Choisissez les affirmations correctes :

a) Les raffineries de pétrole sont situées principalement dans la partie européenne du pays.

b) Les centrales thermiques sont les types de centrales électriques les plus respectueux de l'environnement.

c) L'industrie du schiste est une industrie du carburant.

d) La Russie se classe au 4ème rang mondial en termes de réserves de gaz.

e) En plus de l'électricité, la centrale thermique produit de l'eau chaude et de la vapeur.

4. Quelles centrales électriques en Russie peuvent fonctionner au charbon ?

a) centrale hydroélectrique b) centrale thermique c) centrale thermique d) centrale nucléaire

5. Pourquoi les plus grandes centrales hydroélectriques de Russie sont-elles situées dans la partie asiatique ?

a) les principaux consommateurs d'électricité s'y trouvent

b) c'est là que se trouvent les plus grandes ressources hydroélectriques

c) fournir de l'électricité aux pays asiatiques

d) ils ont été construits dans l'attente d'une augmentation rapide de la population locale

6. L'industrie des carburants comprend :

a) industrie du charbon et transport d’électricité via des lignes électriques

b) transport de carburant par pipelines et d'électricité par lignes électriques

c) extraction de tourbe et transport de carburant par pipelines

d) production d'électricité et livraison aux consommateurs via des lignes électriques

7. Les perspectives du secteur de l’énergie électrique sont les suivantes :

a) construction de centrales nucléaires dans tout le pays

b) construction de centrales hydroélectriques dans tout le pays

c) application de technologies d'économie d'énergie

d) fermeture de centrales thermiques en raison de la pollution de l'air

8. Le type de carburant le moins cher et le plus écologique :

a) fioul c) lignite

b) charbon d) gaz

9. La première centrale géothermique de Russie a été construite:

a) la péninsule du Kamtchatka ; c) l'Oural ;

b) Caucase ; d) Péninsule de Kola.

10. Quelle industrie utilise le charbon à coke comme combustible ?

b) métallurgie ferreuse ;

c) transformation du bois ;

d) en conserve.

11. À quel groupe de métaux non ferreux appartiennent le cuivre et le nickel ?

a) aux poumons

b) trop lourd

c) aux nobles

d) à l'alliage

12. Vers quels endroits les entreprises de métallurgie porcine gravitent-elles ?

a) aux dépôts de fer

b) aux gazoducs

c) aux chemins de fer

d) aux plus grands centres de construction de machines

13. Déterminez pourquoi les plus grandes usines de production d'aluminium de Russie sont situées en Sibérie orientale :

a) il y a ici de grandes réserves de bauxite

b) l'électricité est bon marché ici

c) les principaux consommateurs des produits sont concentrés ici

d) les températures sont basses ici

14. Le plus grand centre de fusion de cuivre et de nickel de Russie et du monde est situé:

a) à Norilsk c) à Tcherepovets

b) à Kirovsk d) à Stary Oskol

15. Dans le cadre du complexe métallurgique non inclus:

a) extraction du minerai c) traitement du minerai

b) fonderie de métaux d) production de produits laminés

d) toutes les industries sont incluses

16. Répartir les métaux entre les plus grands centres de leur fusion :

2. Norilsk b) aluminium

3. Cherepovets c) cuivre

4.Mednogorsk d) nickel

Contrôle final sur le sujet

« TEK. Métallurgie."

Réponses (jeoption)

1-G ; 2-A ; 3-B ; 4-G ; 5-B ; 6-B ; 7-G ; 8-B ; 9-B ; 10 – 1-d, 2-b, 3-a, 4-c ; 11-B ; 12-G ; 13-B ; 14-B ; 15-B ; 16–A.

Réponses (IIoption):

1-A ; 2-B ; 3-G ; 4-B ; 5-A ; 6-B ; 7-A ; 8-B, G ; 9-B ; 10-A, B, D ; 11-B ; 12-A ; 13-A ; 14-B ; 15 – A, B ; 16 – V.

Réponses (IIIoption)

1-B ; 2-B ; 3-B ; 4-B ; 5-B ; 6-B ; 7-B ; 8-G ; 9-A ; 10-B ; 11-B ; 12-G ; 13-B ; 14-A ; 15-D ; 16 – 1-b, 2-d, 3-a, 4-c.

Depuis de nombreuses années, les chercheurs peinent à trouver une alternative à l’essence comme principal type de carburant pour les véhicules. Cela n'a aucun sens d'énumérer des raisons environnementales et liées aux ressources - seuls les paresseux ne parlent pas de la toxicité des gaz d'échappement. Les scientifiques trouvent une solution au problème dans les types de carburant les plus inhabituels, parfois inhabituels. Recycle a sélectionné les idées les plus intéressantes qui remettent en question l’hégémonie énergétique de l’essence.

Biodiesel à base d'huiles végétales

Le biodiesel est un type de biocarburant à base d'huiles végétales, utilisé à la fois sous forme pure et sous forme de divers mélanges avec du carburant diesel. L'idée d'utiliser de l'huile végétale comme carburant appartient à Rudolf Diesel, qui a créé en 1895 le premier moteur diesel fonctionnant à l'huile végétale.

Généralement, les huiles de colza, de tournesol et de soja sont utilisées pour produire du biodiesel. Bien entendu, les huiles végétales elles-mêmes ne sont pas versées dans le réservoir d'essence comme carburant. L'huile végétale contient des graisses - des esters d'acides gras avec du glycérol. Dans le processus de production des « biosolaires », les esters de glycérol sont détruits et la glycérine est remplacée (elle est libérée comme sous-produit) par des alcools plus simples - le méthanol et, moins souvent, l'éthanol. Cela devient un composant du biodiesel.

Dans de nombreux pays européens, ainsi qu'aux États-Unis, au Japon et au Brésil, le biodiesel est déjà devenu une bonne alternative à l'essence ordinaire. Ainsi, en Allemagne, l'ester méthylique de colza est déjà vendu dans plus de 800 stations-service. En juillet 2010, 245 usines de production de biodiesel, d'une capacité totale de 22 millions de tonnes, étaient en activité dans l'Union européenne. Les analystes d'Oil World prédisent que d'ici 2020, la part du biodiesel dans la composition des carburants consommés au Brésil, en Europe, en Chine et en Inde atteindra 20 %.

Le biodiesel est un carburant de transport respectueux de l'environnement : comparé au carburant diesel conventionnel, il ne contient presque pas de soufre et subit en même temps une décomposition biologique presque complète. Dans le sol ou l'eau, les micro-organismes transforment 99 % du biodiesel en 28 jours, ce qui minimise le degré de pollution des rivières et des lacs.

Air comprimé

Des modèles de voitures pneumatiques, c'est-à-dire des voitures fonctionnant à l'air comprimé, ont déjà été produits par plusieurs entreprises. Les ingénieurs de Peugeot ont fait sensation dans l'industrie automobile en annonçant la création d'un hybride qui ajoutait de l'énergie de l'air comprimé au moteur à combustion interne. Les ingénieurs français espéraient qu'un tel développement aiderait les petites voitures à réduire leur consommation de carburant à 3 litres aux 100 km. Les spécialistes de Peugeot affirment qu'en ville, un hybride pneumatique peut fonctionner à l'air comprimé jusqu'à 80 % du temps sans créer un seul milligramme d'émission nocive.

Le principe de fonctionnement de la « voiture aérienne » est assez simple : la voiture est propulsée non pas par le mélange d'essence brûlant dans les cylindres du moteur, mais par un puissant flux d'air provenant d'un cylindre (la pression dans le cylindre est d'environ 300 atmosphères) . Le moteur pneumatique convertit l'énergie de l'air comprimé en rotation des arbres d'essieu.

Malheureusement, les machines entièrement alimentées par de l'air comprimé ou des hybrides d'air sont créées principalement en petits lots - pour travailler dans des conditions spécifiques et dans un espace limité (par exemple, sur des sites de production nécessitant le niveau maximum de sécurité incendie). Bien qu'il existe certains modèles pour les acheteurs « standards ».

Le micro-camion écologique Gator d'Engineair est le premier véhicule à air comprimé d'Australie à entrer en exploitation commerciale. On le voit déjà dans les rues de Melbourne. Capacité de charge - 500 kg, volume des bouteilles d'air - 105 litres. Le kilométrage du camion dans une station-service est de 16 km.

Déchets

Quels progrès ont été réalisés : certaines voitures n'ont pas besoin d'essence pour faire fonctionner leur moteur, mais de déchets humains qui finissent dans les égouts. Un tel miracle de l'industrie automobile a été créé au Royaume-Uni. Une voiture utilisant comme carburant le méthane libéré par les excréments humains a été déployée dans les rues de Bristol. Le modèle prototype était la Volkswagen Beetle, et le constructeur de la voiture VW Bio-Bug utilisant un carburant innovant était GENEco. Le moteur de traitement des excréments installé sur un cabriolet Volkswagen lui a permis de parcourir 15 000 kilomètres.

L'invention de GENeco s'est empressée d'être qualifiée de percée dans la mise en œuvre de technologies d'économie d'énergie et de carburants respectueux de l'environnement. Pour le citoyen moyen, l'idée semble surréaliste, cela vaut donc la peine de l'expliquer : la voiture est bien sûr chargée de carburant déjà traité - sous forme de méthane prêt à l'emploi, obtenu à l'avance à partir de déchets.

Dans ce cas, le moteur VW Bio-Bug utilise simultanément deux types de carburant : la voiture démarre à l'essence, mais dès que le moteur chauffe et que la voiture atteint une certaine vitesse, l'approvisionnement en gaz gastrique humain traité dans les usines GENEco est allumé. Les consommateurs ne remarqueront peut-être même pas la différence. Cependant, le principal problème de commercialisation demeure : la perception négative par l'homme des matières premières à partir desquelles le biogaz est obtenu.

Panneaux solaires

La production de voitures alimentées à l'énergie solaire est peut-être le domaine le plus développé de l'industrie automobile axé sur l'utilisation d'écocarburants. Des voitures à énergie solaire sont créées partout dans le monde et dans une grande variété de variantes. En 1982, l'inventeur Hans Tolstrup a traversé l'Australie d'ouest en est dans la voiture solaire « Quiet Achiever » (mais à une vitesse de seulement 20 km/h).

En septembre 2014, la voiture Stella n'a pas réussi à parcourir la route de Los Angeles à San Francisco, soit 560 km. La voiture solaire, développée par une équipe de l'Université néerlandaise d'Eindhoven, est équipée de panneaux qui collectent l'énergie solaire et d'une batterie de 60 kilogrammes d'une capacité de six kilowattheures. Stella a une vitesse moyenne de 70 km par heure. En l'absence de soleil, la réserve de batterie est suffisante pour 600 km. En octobre 2014, des étudiants d'Eindhoven ont participé au World Solar Challenge, un rallye de 3 000 kilomètres à travers l'Australie pour les voitures à énergie solaire, avec leur voiture miracle.

La voiture électrique à énergie solaire la plus rapide du moment est Sunswift, créée par une équipe d'étudiants de l'Université australienne de Nouvelle-Galles du Sud. Lors de tests en août 2014, cette voiture solaire a parcouru 500 kilomètres avec une seule charge de batterie avec une vitesse moyenne de 100 km/h, ce qui est étonnant pour un tel véhicule.

Biodiesel issu de déchets culinaires

En 2011, l'USDA, en collaboration avec le Laboratoire national des énergies renouvelables, a mené des recherches sur les carburants alternatifs. L'un des résultats surprenants a été la conclusion selon laquelle l'utilisation de carburant biodiesel à base de matières premières d'origine animale est prometteuse. Le biodiesel issu de résidus graisseux est une technologie encore peu développée, mais déjà utilisée dans les pays asiatiques.

Chaque année au Japon, après la préparation du plat national, le tempura, environ 400 000 tonnes d'huile de cuisson usagée sont laissées sur place. Auparavant, il était transformé en aliments pour animaux, en engrais et en savon, mais au début des années 1990, les économes Japonais lui ont trouvé une autre utilisation, en l'utilisant pour produire du carburant diesel végétal.

Par rapport à l'essence, ce type de station-service non standard émet moins d'oxyde de soufre dans l'atmosphère - la principale cause des pluies acides - et réduit de deux tiers la quantité d'autres émissions de gaz d'échappement toxiques. Pour rendre le nouveau carburant plus populaire, ses fabricants ont mis au point un projet intéressant. Quiconque enverra dix lots de bouteilles en plastique contenant de l'huile de cuisson usagée à l'usine RDT se verra attribuer 3,3 mètres carrés de forêt dans l'une des préfectures japonaises.

La technologie n'a pas encore atteint la Russie à ce point, mais en vain : la quantité annuelle de déchets de l'industrie alimentaire russe est de 14 millions de tonnes, ce qui, en termes de potentiel énergétique, équivaut à 7 millions de tonnes de pétrole. En Russie, les déchets transformés en biodiesel couvriraient les besoins de transport à hauteur de 10 pour cent.

Hydrogène liquide

L’hydrogène liquide a longtemps été considéré comme l’un des principaux carburants capables de concurrencer l’essence et le diesel. Les véhicules fonctionnant à l’hydrogène ne sont pas rares, mais en raison de nombreux facteurs, ils n’ont jamais gagné en popularité. Bien que récemment, grâce à une nouvelle vague de préoccupation pour les technologies « vertes », l'idée d'un moteur à hydrogène a gagné de nouveaux partisans.

Plusieurs grands constructeurs proposent désormais des véhicules à hydrogène dans leur gamme. L’un des exemples les plus célèbres est la BMW Hydrogen 7, une voiture équipée d’un moteur à combustion interne pouvant fonctionner à la fois à l’essence et à l’hydrogène liquide. La BMW Hydrogen 7 dispose d'un réservoir d'essence de 74 litres et d'un réservoir de stockage pour 8 kg d'hydrogène liquide.

Ainsi, la voiture peut utiliser les deux types de carburant au cours d'un même trajet : le passage d'un type de carburant à un autre s'effectue automatiquement, avec une préférence donnée à l'hydrogène. Le même type de moteur est équipé, par exemple, dans la voiture hybride hydrogène-essence Aston Martin Rapide S. Dans celle-ci, le moteur peut fonctionner avec les deux types de carburant, et la commutation entre eux est effectuée par un système intelligent d'optimisation de la consommation. et les émissions de substances nocives dans l’atmosphère.

D’autres géants de l’automobile – Mazda, Nissan et Toyota – envisagent également de développer l’hydrogène carburant. On pense que l’hydrogène liquide est respectueux de l’environnement, car lorsqu’il est brûlé dans un environnement d’oxygène pur, il n’émet aucun polluant.

Algues vertes

Le carburant aux algues est une façon exotique de générer de l’énergie pour une voiture. Les algues ont commencé à être considérées comme un biocarburant, principalement aux États-Unis et au Japon.

Le Japon ne dispose pas de beaucoup de terres fertiles pour cultiver du colza ou du sorgho (qui sont utilisés dans d’autres pays pour produire des biocarburants à partir d’huiles végétales). Mais le Pays du Soleil Levant produit une quantité énorme d’algues vertes. Auparavant, ils étaient utilisés pour l'alimentation, mais ils sont désormais utilisés pour fabriquer de l'essence pour les voitures modernes. Il n'y a pas si longtemps, dans la ville japonaise de Fujisawa, un bus de passagers DeuSEL de la société Isuzu est apparu dans les rues, fonctionnant au carburant dont une partie est obtenue à partir d'algues. L’un des éléments principaux était l’euglène verte.

Aujourd'hui, les additifs « algues » ne représentent que quelques pour cent de la masse totale de carburant dans les réservoirs de transport, mais à l'avenir, le fabricant asiatique promet de développer un moteur qui permettra d'utiliser le biocomposant à 100 pour cent.

Les États-Unis se sont également saisis de la question des biocarburants à base d’algues. La chaîne de stations-service Propel en Californie du Nord a commencé à vendre du biodiesel Soladiesel à tout le monde. Le carburant est obtenu à partir d’algues en les fermentant puis en libérant des hydrocarbures. Les inventeurs des biocarburants promettent une réduction de vingt pour cent des émissions de dioxyde de carbone et une réduction notable de la toxicité à d'autres égards.