授業「燃料の生態特性」。環境に優しい燃料の開発最も環境に優しい燃料とは何か

環境上の危険性について

すべての炭化水素燃料は、多かれ少なかれ環境に有害であることが知られています。液体ロケット燃料は環境への危険性が最も高く、石炭は最も環境への危険性が低いです。炭化水素燃料の環境への危険性は、それらから危険な環境汚染物質である有毒で有害な化学物質、化合物、元素が放出されることによるものです。

環境に有害な成分は、保管、輸送、ポンプ輸送中に燃料から放出されます。燃料使用のこれらの段階では、ガス状炭化水素 (エタンやメタンなど) に加えて、燃料汚染物質として、燃料自体、炭化水素で汚染された水、燃料スラッジ、石炭粉塵などが考えられます。これらの汚染物質は、漏れ、漏れ、流出、事故などを通じて環境に侵入します。

燃料の直接燃焼のプロセスでは、元の燃料と燃焼に入る大気の両方に含まれる化学元素、化合物、物質の誘導体である、環境に有害な気体、液体、固体の新たな汚染物質が形成されます。燃料と空気の化学元素、化合物、物質は相互作用し、一定の熱変化を経た後、燃焼生成物として環境中に放出されます。

環境に優しい燃料とは何ですか？

社会的労働の産物としての燃料の場合、環境の清浄度は複雑に統合された特性であり、保管、輸送、ポンプ輸送中、さらには燃焼プロセス中に直接現れます。

著者らによれば、燃料の「生態学的清浄度」特性とは、そのライフサイクルのすべての段階において、環境に悪影響を及ぼさない、または許容できる最小限の悪影響を及ぼし、悪影響を及ぼさない燃料の状態として理解されるべきである。人々、動植物の生命と存在に対する脅威。

燃料のこの特性は複雑で複雑です。なぜなら、保管、輸送、ポンプ輸送などの特定の使用条件下では、一部の汚染物質が環境に放出される一方、燃料の燃焼時には他の汚染物質が形成されて放出されるからです。これに関連して、燃料の環境清浄度は、燃焼前と燃焼中の 2 つの相互に関連する要素として条件付きで考慮される必要があり、後者の要素がより重要です。

GOSTとTUを見てみましょう

現在、ロシア連邦には、炭化水素ガス、石油燃料、石炭に関する多数の GOST と規格があります。 GOST は製品に関する州の規制文書であり、国内のすべての企業が遵守することが義務付けられていることに注意してください。 GOST は、すべての分野の産業企業を対象に作成され、技術基盤と技術設備、ひいては製品の品質を同じレベルに引き上げます。

2000 年以降、新しい州規格の代わりに技術仕様が発行されています。 GOST とは異なり、技術仕様は 1 つまたは複数の企業の製品に関する規制文書であり、技術基盤と技術機器を考慮して開発されます。たとえ単一の企業であっても、ベースと設備が異なるため、同じ製品でも技術的条件が異なり、したがってその品質も異なります。

炭化水素燃料の品質を定義する規制文書を分析したところ、どの文書にも「生態学的清浄度」などの燃料の特性に関する情報が含まれておらず、したがってその数値（つまり指標）が標準化されていないことがわかりました。公平を期すために、使用される燃料の環境清浄度を判断できる特定の間接的な指標が依然としてこれらの規制文書に存在していると述べておく必要があります。したがって、炭化水素燃料の場合、可燃部分の化学組成が示され、その中の有害な不純物や鉱物含有量が標準化されています。現在、ガス燃料の硫化水素 (H 2 S) と窒素 (N 2) の含有量は標準化されています。液体石油燃料の場合 - 硫黄 (S 2)、炭素 (C)、バナジウム (V)、酸およびアルカリ、さらにガソリンの場合 - マンガン (Mn) および鉛 (Pb)、石炭の場合 - 鉱物中の有害成分一部。

既存の GOST と技術仕様は、実際の環境状況を考慮して調整する必要があることは明らかです。環境状況の悪化は、炭化水素燃料消費量の着実な増加と、その結果として有害な物質の量の増加によって促進されます。排出量。

オクタン価はそれと何の関係があるのでしょうか？

ロシア連邦では、2009 年 1 月から、キャブレターと噴射エンジンを備えた自動車を所有する国民に対し、オクタン価 95 (AI-95) 以上のガソリンの使用を義務付ける連邦法が施行される予定であることが知られています。。ロシア連邦のこの法律はメディアで広く宣伝されており、国民は AI-95 ガソリンが現在使用されている AI-80 または AI-92 ガソリンよりも環境に優しい自動車燃料であるという意見を形成しています。

モーターガソリンのオクタン価は、内燃機関で使用される燃料のデトネーション（自然爆発）に対する耐性の定量的特性にすぎないことに注意してください。オクタン価は、ガソリンの沸点が +300 °C ～ +230 0 °C の軽質炭化水素燃料に対して標準化されています。 +2500 °C ～ +360 0 °C の沸点を持つ中程度の炭化水素 (ディーゼルおよびモーター) 燃料の同様の指標はセタン価であり、このタイプの燃料の自己発火能力を反映します。

軽燃料のオクタン価とセタン価は、燃焼連鎖反応中の火炎伝播の方法 (爆発的または均一に連続的) のみを特徴づけるものであり、このプロセスのメカニズムや品質を特徴付けるものではありません。これに関連して、ガソリンのオクタン価とディーゼル燃料のセタン価は、これらの種類の炭化水素燃料の環境清浄度を客観的に評価するために使用することはできません。

おそらくこの見落としは、燃料の準備と燃料の使用の専門家であるコンサルタントが不足していたため、この連邦法の開発者によって行われたものと思われます。

環境の清浄度を評価する方法

炭化水素燃料の個々の不純物および鉱物含有物の含有量は、現在の規制文書の数値に反映されていますが、燃料の環境清浄度を完全に特徴付けることはできません。ただし、燃料の環境清浄度の予備評価には、燃料の可燃部分に含まれる化学元素の指標の数値を使用することが可能です。たとえば、生物学的燃料のように、燃料の水素含有量 (H2) が高い場合、または可燃部分に結合酸素 (O2) が存在する場合、この燃料はより環境に優しいものになります。特定の種類の燃料の環境純度の客観的な評価は、燃焼中の煙 (排気) ガスの定性的および定量的分析、および燃焼後の燃料の灰部分の分析の結果に基づいてのみ実行できます。燃焼。もちろん、最も重要なのは、燃料の燃焼中に発生する煙、排気ガス、その他のガスの分析結果です。これらのガスは自然環境に最も悪影響を及ぼし、広範囲に影響を及ぼすためです。

環境の清浄度などの燃料の重要な特性を客観的に評価するには、基準、つまりこの指標を変更するための規則を開発する必要があることは明らかです。著者らによれば、この基準は、CO、CO 2、H 2 S、NO x、N 2、S 2、S x O y、C x H y、すすなどの最も環境に有害な成分の加法的畳み込みである必要があります。、等、特定の燃料の燃焼生成物における定量的順位は、排ガスの組成における各成分の割合に対応する有意係数の数値によって反映され得る。提示された基準は、燃焼連鎖反応の質を通じて有害な排出物の生成メカニズムを定量的に反映するため、客観的です。燃料の環境清浄度の指標の数値は 0 ～ 1.0 の範囲にある必要があり、指標が 0 に近い場合は燃料が環境に優しく、1.0 に近い場合は環境に有害です。

海外って何だろう

西ヨーロッパ、北米、日本などの国々では、前世紀の 60 年代初頭に、炭化水素燃料の使用に関連する問題を含む環境問題が解決され始めました。初期段階では、行政措置の実施のみによって環境状況を改善する試みが行われた。すなわち、環境法の導入と強化、環境汚染に対する罰金の導入と増額、車両を含む汚染源の数と運転時間の制限、特定の製品の使用の禁止などによって解決しようとする試みである。行政的措置のみによる環境問題は失敗した。

そしてわずか 30 年後の 1990 年代半ばに、製油所の技術基盤の近代化や自動車エンジンとその燃料システムの改良など、上記の複雑な対策が実施され、その後自動車の燃料市場に参入しました。経済先進国では高オクタン価ガソリンとして使用されます。世界の先進国における自然環境の質的改善の前向きな傾向にもかかわらず、炭化水素燃料の燃焼生成物を含む汚染問題は今日完全に解消されておらず、さらなる解決策が必要である。

結論の代わりに

著者らによれば、より環境に優しい社会労働の製品は、環境に優しくないものよりも安価であるべきだという。これは、あらゆる種類の炭化水素燃料に完全に当てはまります。環境に有害な燃料の使用は、自然生息地の質の侵害を通じて動植物や国民の健康に多大な損害を与えるため、国は燃料の環境純度の向上に関連する費用の一部を負担する義務がある。そうしないと、州は環境保護対策や医療費の追加負担を余儀なくされ、環境に優しい燃料の販売による利益を大幅に上回ることになる。

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炭酸飲料は環境に優しい燃料になる可能性がある

アメリカの科学者は、環境に優しい燃料を開発するプロジェクトの一環として、ソフトドリンクで動作する電池を開発しました。

ほぼあらゆる種類の砂糖で動作する新しいデバイスは、携帯電話のポータブル充電器として使用できます。ミズーリ州セントルイス大学の研究者らは、彼らの発明が最終的にはコンピューターを含む多くの小型電子機器のバッテリーのリチウムに取って代わられる可能性があると考えている。

生分解性の液体には、燃料（この場合は砂糖）を電気に変換する酵素が含まれており、主な副産物として水が残ります。

近い将来、埋蔵量が多いため、国の燃料とエネルギーのバランスにおける石炭の役割が増大すると予測されています。しかし、環境制限（特に京都議定書の批准後）により、環境への有害な負荷を最小限に抑えながら高い燃料利用効率を確保する、環境に優しい新しい石炭技術の開発と導入が求められています。

浮遊石炭燃料の使用は、「汚れた」石炭や床炉で石炭を燃焼させる非効率的な方法だけでなく、希少な液体燃料や気体燃料も置き換える真の機会です。

この問題はロシアの石炭地域で特に深刻であり、そこでは微細な石炭スラリーの形で大量に採掘された石炭が、石炭採掘や石炭加工企業の周囲の水力ダンプや沈殿タンクに蓄積している。この問題は通常、最も原始的な方法で解決されます。鉱山流入水、微細な石炭粒子を含む処理プラントからのプロセス水は、表面沈殿タンクに排出され、定期的に機械的および水圧で洗浄され、再抽出された石炭スラッジは使用済み鉱山の作業場または近くの渓谷や貯水池に排出されます。場合によっては、浮選廃棄物は脱水され、空き領域に保管されます。

汚泥を輸送可能で技術的に便利なスラリー石炭水燃料（CWF）に変換することで、大きな経済効果が得られ、地域の環境状況を劇的に改善することが可能になります。同時に、得られる燃料とその使用技術は、経済的競争力と、製造および使用中の環境への有害な環境への影響を可能な限り最小限に抑えるという、現代市場の厳しい要件を満たさなければなりません。

発生する熱エネルギーのコストに占める燃料の割合が40～70％であることを考えると、経済効果を得るには燃料費や燃料原単位の低減が重要な要素となります。

石炭水燃料 (CWF) は、微粉砕石炭、水、および可塑剤試薬からなる分散系です。CWF の組成: 石炭 (0 ～ 500 ミクロンクラス) - 59 ～ 70%、水 - 29 ～ 40%、可塑剤試薬- 1% 発火温度 - 450-650°C; 燃焼温度 - 950-1050℃;

液体燃料のすべての技術的特性を備えています。液体燃料は、道路や鉄道のタンク、パイプライン、タンカーやタンカーで輸送され、密閉タンクに保管されます。

長期保管および輸送中にその特性を維持します。

防爆性と耐火性。

浮遊石炭燃料導入の戦略目標は次のとおりです。

既存の熱および電力システムの再構築にかかるコストを最小限に抑える。

火力発電システムの経済的および環境効率を高め、層状燃焼による灯油、天然ガス、石炭の使用を放棄する経済的動機を生み出す。

火力発電システムの信頼性と保証された運用性を向上させます。

最終消費者のエネルギー安全保障を強化します。

環境に優しい石炭水燃料を広く導入し、練炭と練炭プラントの生産を組織するために、科学生産センター「エコテクニカ」、「シベコテクニカ」（ノヴォクズネツク）とベロフスキー鉱山の間で協力協定が締結された。機器工場（BZGSHO）。

課題は、企業からの命令に従って、石炭および石炭スラッジをベースにしたCWFを調製するためのモジュール式設備の生産と、その燃焼中に利用可能な熱および（または）電気エネルギーを取得するための技術複合体を開発および提供することであると設定された。同時に、石炭および石炭スラリーから練炭燃料を製造するための練炭プラントがすでにBZGShOに建設されているという事実を考慮すると、モジュール式設備を完成させるために必要な機器セットの製造を組織するタスクが必要になります。 CWF、練炭プラント、技術複合施設の準備、関連機器の供給、開発された複合施設の組み立て、運営要員の訓練。

モーター輸送環境汚染燃料

第 1 段階では、CWF の調製とその燃焼のためのパイロット実証技術複合体がプラントに設置され、運転が開始されました。

現在、水力採掘からの石炭スラッジからの懸濁石炭燃料も、ティルガンスカヤ鉱山のボイラーハウスにあるパイロットプラントで調製されています。 KE-10-14S ボイラーは原炭と VUT の混焼に移行されました。余剰燃料は JSC Khleb (ノヴォクズネツク) のボイラーハウスに輸送され、そこで軽油ボイラー KP-0.7 が VUT に移送されます。夏と冬（-42°Cまでの温度）の両方で懸濁燃料を使用するさまざまなボイラーを運転して得られた運転経験は、石炭からの新しいタイプの液体燃料の使用の効率が高いことを示しています。

他の種類の燃料に対する VUT の環境上の利点は、2005 年の第 1 回ロシア環境イノベーションの全ロシア大会で代表委員会によって高く評価されました。シベコテクニカ原子力発電所 CJSC が発表したプロジェクト「懸濁燃料の燃焼法を利用した、石炭選鉱工場からの汚泥と浮遊選鉱廃棄物の統合利用のための環境に優しい技術」が優勝した。

より効率的で環境に優しい技術をエネルギー分野に導入することは、今日の優先事項の 1 つです。これは、エネルギー資源の全面的な節約の必要性と環境保護の両方に関連しています。この問題は、ロシアの発電所への天然ガス供給の減少と石炭消費の増加が予想されるため、さらに深刻になるでしょう。国際的な科学的かつ実践的な会議「エネルギーの生態学 2000」の第 5 セクションで発表された報告書は、これらの問題に特化していました。

ロシアの発電所へのガス燃料の供給が今後数年で削減される予定であるため、電力技術者は天然ガスを石炭や他の種類の固形燃料に置き換える大規模な作業を開始し、その使用に関連する技術を含む新技術を導入する必要がある。再生可能エネルギー源のこと。火力発電所での石炭消費量の増加、特に従来の石炭燃焼方法では、必然的に環境に悪影響を及ぼします。再生可能エネルギー源への移行には多額の初期費用が必要になりますが、専門家が信じているように、それらはかなり早く回収できると考えられています。この代替案では、国内の科学技術によって開発された低コストのエネルギーの方法や技術、さらにはこれらの問題に関する世界の経験が重要です。

記事のタイトルに示されているトピックに関してカンファレンスで発表されたレポートは、次の 2 つのグループに分類できます。

- 燃料を入手し、燃焼の準備をし、実際に燃焼させるための技術に特化。
- 新しいエネルギー源とその変換方法に専念します。

最初のグループの報告のうち、特に E.A. の報告がセクション参加者の注目を集めました。 Evtushenko et al.「エネルギー分野で固体燃料を使用するための新技術」(ノボシビルスク国立工科大学、ノボシビルスク・エネルゴ)。この報告書の著者らは、石炭と泥炭の混合物からなる液体複合材料を調製し、燃焼させる独自の技術を提案し、テストした。この技術を使用すると、特別に調製された石炭粉塵の水懸濁液が分散剤キャビテーターに送られ、その後、同様に分散剤キャビテーターで前処理された粉砕泥炭の水性懸濁液と混合されます。どちらの場合も、懸濁液中の液相の含有量は少なくとも 15 体積％でなければなりません。必要に応じて、得られた混合物にオイルまたは燃料油を追加することもできます。したがって、成分、それらのそれぞれの処理の強度、および全体としての組成を変えることによって、所定の品質の環境に優しい液体燃料が得られる。メイン燃料としても着火用燃料としても使用できます。複合燃料の燃焼経験は非常に成功したことがわかりました。

レポートでは、G.N. デリヤギン「環境に優しい燃料 ECOWUT - ロシアのエネルギー部門の環境状況を劇的に改善する方法」（SUE「科学生産協会「ギドロターボプロヴォド」、モスクワ）」は、現在稼働中の火力発電所のボイラーやボイラーハウスの代わりに提案されています。天然ガスの利用を促進し、石炭をベースに消費者が求める特性を備えた石炭水燃料を利用する。 ECOWUT燃料は、安価で環境に優しい燃料であり、その製造技術はNPO法人Gidrotruboprovodによって過去10年間に開発されました。この燃料の製造中、初期成分のメカノケミカル活性化の結果、天然の「岩」塊としての石炭の構造はほぼ完全に破壊されます。石炭は、固体燃料のこのような処理から生じる高い表面化学活性により、別々の有機成分と鉱物成分に分解されます。関連する構造を持つ原水も、ECOWUT の製造中にさまざまな変化を起こし、その結果、イオン成分が飽和した分散媒が形成されます。したがって、ECOWUT 燃料は非常に安定した燃料であり、防爆性と耐火性を備えています。保管容器に長期間保管しても、濃い沈殿物が形成されることはありません。

ECOWUT を燃焼させると、燃焼生成物には一酸化炭素、二次炭化水素、煤、発がん性物質は含まれません。ミクロンサイズの粒子状物質、硫黄酸化物、窒素酸化物の生成と排出が大幅に減少します。窒素酸化物の排出レベルは、原則として、許容レベルの50～60％である0.08～0.1 g/MJを超えません。 ECOWUT 燃料の価格は、最初の原材料 (石炭、水、化学物質) の価格に大きく依存します。 ECOWUT 燃料のコストに占める初期石炭の割合 (燃料換算 1 トンあたり) は 40 ～ 60% です。すぐに使用でき、消費者による準備を必要としない ECOWUT 燃料の最終コスト (燃料換算 1 トンあたり) は、元の石炭の価格 (同じく燃料換算 1 トンあたり) をわずか 5 ～ 18 % 上回るだけです。 1999 年のデータによると、初期硬炭の消費者価格が 300 ルーブル/t (460 ルーブル/tce) に等しいとすると、ECOWUT 燃料の価格は 290 ルーブルから 325 ルーブルになるでしょう。 1トンの場合（標準燃料1トンあたり480〜540ルーブル）。 ECOWUTの準備と燃焼技術は、イルクーツクCHPP-11、セミパラチンスクCHPP-2など、ロシアの多くの火力発電所でテストされています。流動層でECOWUT燃料を燃焼させる方法は、加熱時にテストされています。モスクワ地方ウリヤニノ村のボイラーハウスのボイラーNR-18。 ECOWUT燃料で稼働するボイラーは恒久的に稼働しています。

流動床燃焼は多くの報告書で議論されています。循環流動床（CFB）を備えたUSTUの実験用産業ボイラーで石炭と可燃性廃棄物を燃焼させた経験については、ウラル国立工科大学（USTU）A.P.の職員らによる報告書で議論された。バスカコバ、S.V. Dukina らによると、火力 11.6 MW の USTU CFB ボイラーは、ベレゾフスキー B-2、クズネツキー T、ブラナシュスキー G、神学的石炭濃縮からの廃棄物など、さまざまな種類の石炭を CFB モードで燃焼するように設計されています。実験燃焼中に得られたデータは、KVTS-10 ボイラーの再建プロジェクトの開発に使用されました。出力 1 MW の小型流動床ボイラーが開発されました。特に、主ボイラーの炉から出るスラグと同伴物の後燃焼のために、既存の層ボイラーハウスに設置するように設計されています。

流動床炉で低品位燃料を燃焼させ、可燃性廃棄物をリサイクルする際の環境安全性の問題は、ウラル国立工科大学 B.V. の職員らによる報告書の中で議論されている。 Berga et al. 流動床の温度と Neryungri 石炭と Kizelovsky 石炭の燃焼中の過剰空気係数に対する排ガス中の窒素酸化物濃度の実験的依存性が示されています。流動床の温度が上昇すると、煙道ガス中の窒素酸化物の濃度が増加することが確立されています。同時に、燃料中に硫黄が存在すると、窒素酸化物の生成と同時に硫黄酸化物の追加の酸化に費やされるため、窒素酸化物の収率が大幅に低下します。

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

低温流動床技術の使用により、大気中への硫黄酸化物の排出を削減するという問題を大幅に解決できます。これを行うには、適切な添加剤 (石灰石またはドロマイト) を流動床に導入し、反応に従って硫黄を硫酸塩に結合します。

CaCO3 = CaO + CO2; CaO + SO2 + 0.5O2 = CaSO4。

ダイオキシン類の生成を抑制するために流動層を使用する可能性を検討した。著者らによれば、火力発電所からのダイオキシンの平均排出量は2.5ng/m3で、これは許容値の2.5倍である。ただし、ダイオキシン類の総排出量では、火力発電所はさまざまな発生源（個別の暖房装置、古い廃棄物焼却炉、車両）の中で第4位であり、そのシェアは0.13％であることに注意する必要があります（さまざまな廃棄物を燃やすエネルギー企業を除く）。。報告書の著者らによれば、流動床を備えた炉内で燃料（および廃棄物）を一段階燃焼させることにより、燃焼生成物中のダイオキシン含有量を低レベルに抑えることができるが、そのためには、次のような体制を提供する必要がある。床内での燃焼生成物の滞留時間を長くします。

シベリア熱工学研究所（JSC SibVTI）で開発された、石炭粉塵を高温予熱して石炭を燃焼させる新技術が、V.V. の報告書で発表されました。 Bely 等この技術は、石炭粉塵を 850 度まで予熱することにより、窒素酸化物の排出量を削減します。還元環境条件下で 30℃、窒素が遊離状態 (N2) になり、続いて高温の石炭粉塵が段階的に燃焼します。得られた実験データに基づいて、ミヌシンスカヤ CHPP のパイロット工業用ボイラーユニットが設計されました。このユニットは、次の排出指標 (mg/nm3) を持つ必要があります: 窒素酸化物 - 最大 200、硫黄酸化物 - 最大 300、灰 - 最大50、つまり新旧両方の規格に準拠し、最良の国際規格にも準拠します。ミヌシンスカヤ CHPP のパイロット工業用ボイラーユニットは、燃料燃焼とガス精製のためのこの新しい技術をテストおよび実証するために設計されています。うまく習得できれば、提案技術は火力発電所に普及する可能性がある。

ガス燃料の触媒燃焼を備えた環境に優しい火力発電所については、A.I. のレポートで議論されました。ポリウォーターズなど（MPEI、UTECH）。 ENIN と MPEI では、環境に優しい触媒火力発電所 (CTPP) の開発を目的として、大量の研究作業が行われています。CTPP は、存在下での燃料の燃焼による大気中への有害物質の排出を完全に排除します。触媒の。触媒の使用により、反応器内の温度が 600 ～ 800 度の範囲で燃料の無炎深酸化を実行することが可能になります。と。

触媒反応器は 2 つのタイプに分けることができます。1 つは固定触媒と赤外線による作動流体への熱伝達を備え、2 つ目は流動流動床を備えています。固定触媒は主に、ガス燃料と蒸気燃料を含む混合気に対して使用されます。流動流動床反応器では、気体燃料または液体燃料の酸化は、直径 2 ～ 4 mm の粒子の浮遊塊中で大気中の酸素によって起こります。顆粒材料としてガンマ酸化アルミニウムが使用されます。現在、モスクワのクルキノ自治区への電気熱供給を目的とした、容量2MWの初の実験用熱電併給プラントの建設開発作業が進行中である。効率の低い古いボイラーハウスの代わりに触媒発電所を使用すれば、都市の環境状況は大幅に改善されます。

2 番目のグループの報告書は、「再生可能エネルギー源を使用する際の環境に優しい技術」というテーマに関連しており、次の内容を取り上げました。地熱エネルギー技術 (RAO「UES of Russia」、NTC「Geo」MPEI、 JSC「地熱」）; 太陽エネルギーと地熱エネルギーの共同利用 (G. Erdmann および J. Hinrichsen - ベルリン工科大学)。自律消費者への熱供給のためのヒートポンプの使用 (G.V. Nozdrenko 他 - NSTU、OJSC Novosibirskenergo)。

会議のこのセクションでは、エネルギーの生態学に関連する他の多くの問題や問題についても報告と伝達が行われました。火力発電所における固形燃料の輸送および保管中の環境保護（V.V. Demkin および V.I. Kazakov - ロシアの RAO UES および UralVTI）。環境に有害な物質を排出せずに輸送される天然ガスのエネルギーを利用する方法（V.S. アガバボフ他 - MPEI、CHPP-21 Mosenergo、Mosenergoproekt）。軽油ボイラーの技術的環境対策の有効性を評価する（L.E. Egorov 他 - MPEI）。天然ガスを吸収された状態で貯蔵するための代替システム（L.L. Vasiliev et al. - Lykov Institute of Heat and Mass Transfer）。火力発電所からの燃料の燃え尽きと有害な排出物を削減するために、タービン設備の技術的状態の運転監視方法を改善する（E.V. Dorokhov 他 - MPEI）。

シェフィールドの自動車設計会社は、水素で作動する、経済的で環境に優しい新しい自動車燃料システムの開発を開始した。 ITMパワーの代表者らは、開発が完了すれば、初めて家庭で水素燃料を再生できるようになるだろうと主張している。

同社の公式発表によると、この新しいタイプの燃料はガソリン車で最大40kmの走行が可能だという。さらに、長距離旅行の場合はガソリンバージョンに戻すことも可能です。最初のプロトタイプはフォードフォーカスに基づいて設計されました。

ITMパワーの開発者らは、これまでこうした自動車の普及を妨げる唯一の要因は、水、プラチナ、電気を水素に変換する装置のコストだったと述べている。

現在、水素燃料で走る自動車は世界に数台しかありません。このような車を整備できるガソリンスタンドの数も少ないです。さらに、現在の自動車は液体水素を燃料としており、貯蔵が困難です。代替として、既製の交換可能な燃料電池または電気モーターを使用する必要があります。

ITMパワーのフォード・フォーカスベースのプロトタイプには、従来のガソリンエンジンで水素を燃焼させる燃料システムが搭載される予定だ。

ITM パワーの専門家たちは、新しく比較的安価な水素製造方法を開発するのに 8 年かかりました。同社の特許取得済みの給油ステーションは、独自の低コスト素材を使用しており、従来使用されていた技術の約 1% のコストでプラチナの必要量を削減します。

この新しいシステムにより、家庭で水素を製造できるようになります。このようなステーションが組立ラインで製造される場合、そのコストは従来の水を加熱するためのボイラーを購入するのと同等になることが予想されます。また、新技術が普及すると、ガソリンに相当する水素のコストは約 80 セントになると推定されています。

このシステムの主な要素は、水と電気を純粋な水素と酸素に変換する、いわゆる「電解槽」になります。生産を完全に環境に優しいものにするために、風、潮、太陽のエネルギーを利用し、また水力発電所を通じて発電することが提案されています。

レッスンのトピック: 燃料の種類による環境特性。

ターゲット： 燃料の環境特性に関する概念を形成する。

タスク: 教育 - 燃料の種類に関する概念を形成するため、さまざまな代替タイプの自動車燃料の長所と短所を分析するための条件を作成する;

発達-割り当てられた問題を独立して解決する能力、認知的関心、一般化、分析、比較、および主要な能力を開発する能力を開発します。;

教育-環境に適切な行動や活動の動機、ニーズ、習慣の形成。活動、情熱、献身、忍耐力、観察力、強い意志の資質、直感、知性、独立性を育みます。

設備、視覚補助: プレゼンテーション

レッスンの種類: 新しい教材を学ぶレッスン

レッスン方法： 言語的、視覚的、実践的。

期待される結果: 燃料の環境特性に関する知識。

レッスンの進行状況:

1.組織的および心理的態度

2.知識とスキルの更新:

準備し始める：

生物の互恵共生共生 .

生物とその環境との関係を研究する科学エコロジー。

多くの場合、食物連鎖の最初のリンクとなる生物植物。

地球の空気のエンベロープ雰囲気。

同じ種の代表者から比較的離れて、特定の領域に長期間住む同じ種の個体のグループ人口。

生物群集バイオセノーシス。

獲物を攻撃し、殺し、食べる生物捕食者。

松の葉。針

道路沿いに人工的に植えられた植物。樹林帯

松林。(ボーア)

オークの果実。(ドングリ)

春の白樺の木の「鳴き声」。（樹液の流れ）

地球の保護スクリーン。（オゾン層）

有毒な霧。（スモッグ）

生物が生息する一連の条件。(生息地)

オークの森。(ドゥブラバ)

車の排気ガスに含まれる有毒金属。（鉛）

追加の質問:

アグロセノーシスとバイオセノーシスの違い

生態系とは何ですか?

オートコロジーは何を研究するのですか?

大気には自浄作用があるのでしょうか？どうやって？

カザフスタン共和国における OS 保護の法的枠組み

電源回路を作成します。

サギ、カエル、蚊(蚊 - カエル - サギ)

魚、海藻、クマ(藻類 – 魚 – クマ)

小麦 – ネズミハタネズミ – フクロウ(小麦 – ネズミハタネズミ – フクロウ)

ウサギ、草、キツネ (草 – ウサギ – キツネ） スライド1

7.配布：フクロウ、テン, カエル、クモ、スナップトカゲ、カエル、蝶、緑の果実、花、樹皮、細菌、葉と種子、キノコ。スライド 2

プロデューサー-

消費者-

分解者-

3.新しい知識とスキルの形成:

質問:

車の排気ガスにはどのような成分が含まれているのでしょうか？

（約 200 種類の物質の混合物。未燃焼または不完全燃焼成分である炭化水素が含まれています） 燃料）

現代の自動車の大部分はどのような種類の燃料で動いていますか? ( 石油由来のガソリンまたはディーゼル燃料で作動する内燃機関を備えた車両） .

3.従来の燃料に代わる代替燃料を探す理由は何ですか? ( 最近の石油価格の急騰と、自動車から発生する有害な排気ガスの増加による大気汚染への懸念により、多くの政府や自動車会社は従来の燃料に代わるものを探すようになりました。

4.ディーゼルのセタン価は何ですか?

セタン価 - ディーゼル燃料の可燃性の特性。混合気の点火の遅れ期間（シリンダーへの燃料の噴射から燃焼の開始までの期間）を決定します。

5.より 下に 燃料中の「有害な」芳香族炭化水素の含有量により、セタン価が高くなったり低くなったりします（ もっと /より高い ).

(目標、テーマ)

人類は短期間で地球上の生活環境を耐え難いものにすることに成功しました。そして、地球上の状況が良くなるか悪くなるかは、彼にのみ依存します。深刻な問題は、自動車による大気中への汚染物質の排出です。

近年、都市部の車両交通密度の増加により、エンジンの燃焼生成物による大気汚染が急増しています。炭化水素燃料を燃焼させると、燃焼条件、混合物の組成および状態に関連して有毒物質が生成されます。

自動車の大部分は依然として、石油由来のガソリンまたはディーゼル燃料で動作する内燃機関を備えた自動車です。

現在、自然が太陽エネルギーを利用して千年かけて生産できる量の石油が 1 日に燃焼します。科学者の予測によると、世界には石油埋蔵量はほとんど残っていない。現在の状況は秘密ではありません。世界の多くの国の研究機関は、石油精製から得られる燃料の適切な代替品を探しています。この課題は非常に複雑であり、単一の解決策はまだありませんが、代替燃料で走行する自動車は今世紀だけでなく、20 世紀、さらには 19 世紀にも製造され、正常に運用されてきました。しかし、最近の石油価格の急激な上昇と、自動車から発生する有害な排気ガスの増加による大気汚染（この問題は大都市で特に深刻です）への懸念により、多くの国の政府や自動車会社は、従来の燃料の代替品

エクササイズ： 解読する A-95。

この課題は非常に複雑であり、単一の解決策はまだありませんが、代替燃料で走行する自動車は今世紀だけでなく、20 世紀、さらには 19 世紀にも製造され、正常に運用されてきました。世界初のガス動力の自走馬車であるヒッポモービルは、1862 年にジャン＝エティエンヌ・ルノワールによって作成されました。我が国では、1930 年代に、白樺の丸太を使って「燃料を供給して」ガスを生成する自動車が製造されました。、泥炭または石炭。薪は比較的低温で熱分解してガスとなり、エンジンのシリンダー内で燃焼します。ドイツの有名な航空会社であるドイツ・エアバスは、液体水素で飛行する世界初のエアバスを開発しています。

エクササイズ： 表に記入してください « 各種燃料の比較指標 »

ビュー

利点

欠陥

ガス状の

シリンダー内での混合気の形成が改善されるため、より完全な燃焼が得られます。

燃焼生成物の毒性が低く、

低コストでガス輸送

低レベルの騒音公害、

整備員による燃料盗難の可能性がないこと、

車の改造費用が安い。

燃料自体の毒性が高い

事故時のガスシリンダーの爆発の危険性が高い、

電気

環境安全性（排気ガスゼロ）

デザインのシンプルさ

– 詰め替えコストが安い

– 低騒音公害

– 操作性、信頼性

– 電気自動車の運転は従来の自動車よりも安価です

– パワーリザーブが低い

– 長い充電時間、

– バッテリーのリサイクル問題

– 充電ステーションの不足

– ほとんどの発電所は火力発電であり、電気を生成するために燃料を燃焼させ、有害なコンポーネントを生成します。

バイオ燃料

– 原材料（再生可能資源）が無制限に埋蔵されている

– 排気ガス中の有害物質の量の削減

– 高い潤滑特性によりエンジンの寿命を延ばします。

– 高いセタン価

高い引火点

低コスト

– バイオディーゼルは粘度が高いため、許容可能な流動性を確保するために燃料を低温で加熱する必要があります。

賞味期限は短く、約3ヶ月。

アルコール

– 温室効果ガスの発生源としては中立

– 低コスト

– 揮発性有機物質の排出量が増加するリスクが高まり、オゾン濃度の低下と日射量の増加につながります。

– ベーシックモデルに比べて低消費電力

水素

– より完全に燃えます

– 高い燃焼比熱、

– 有毒物質の排出がない

– 天然ガス、海水、バイオマス、空気など、文字通りあらゆるものから入手できます。

– ガソリンに比べて、空気との混合割合の範囲がはるかに広く、混合気の発火が依然として可能です

– 不完全な水素貯蔵技術

– 水素のコストが高い、

– 工業規模で水素を製造する複雑なプロセスであり、その過程で同じ二酸化炭素が放出されます。

– 水素発電所のコストの高さとメンテナンスの複雑さ、

– 水素と空気の混合物の爆発性 – 水素充填ステーションの開発された構造の欠如。

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大気汚染の主な原因は、燃料の不完全かつ不均一な燃焼です。車の移動に費やされるのはわずか 15% で、85% は「風に乗って飛行」します。さらに、自動車エンジンの燃焼室は、有毒物質を合成して大気中に放出する一種の化学反応器です。大気中の非ビン状窒素であっても、燃焼室に入ると有毒な窒素酸化物に変わります。
火花点火エンジンの排気ガスに含まれる主な有毒大気汚染物質は、一酸化炭素、窒素酸化物、炭化水素です。特別な場所は発がん性物質で占められており、排気ガス中の主な代表はベンゾ(a)ピレンです。

鉛による地球環境汚染により、鉛はあらゆる動植物の食品や飼料に遍在する成分となっています。植物性食品には一般に動物性食品より多くの鉛が含まれています。

夏に葉が落ちる理由は、空気中の鉛含有量が高いためです。しかし、木は鉛を濃縮することで空気を浄化します。成長期には、1 本の木が 130 リットルのガソリンに含まれる鉛化合物を中和します。鉛の影響を受けにくいのはカエデですが、最も影響を受けやすいのはヒッコリーとスプルースです。

高速道路に面した木の側面は 30 ～ 60% 金属色が多くなります。トウヒと松の葉は、鉛に対する優れたフィルターの特性を持っています。それは蓄積するものであり、環境と交換するものではありません。陸上の植生には毎日 7 万トンから 8 万トンの鉛が生物循環に関与しています。

車が環境に優しいと正しく呼ばれるためには、燃料も環境に優しいものでなければなりません。そしてガスはこの要件を満たします。ガスを使用すると、ガソリンに比べて排気ガスの総毒性が大幅に軽減されます。有毒な一酸化炭素CO（一酸化炭素）の量は3倍以上減少し、未燃燃料の粒子からなる発がん性炭化水素CHの含有量は1.6倍減少します。酸素と窒素の混合物の燃焼中に生成される窒素酸化物 NO と二酸化窒素 NO2 (大気から燃焼室に入る無害な窒素は有毒な化合物である窒素酸化物に変わります) の濃度は、エンジンがガスで作動している場合には 1.2 倍減少します。。ガソリンに含まれる鉛化合物やさまざまな芳香族ポリマーも危険な発がん性物質であり、ガス燃料で動作する場合の排気煙はガソリンで動作する場合の 3 分の 1 です。

研究では、ガソリンの代わりにガスを使用することが必要な措置であるという定説に反論しています。ガス燃料はより完全に燃焼するため、ガスエンジンの排気ガス中の一酸化炭素濃度は数倍低くなります。ガソリン車は、硫黄を含む燃料成分の燃焼によって生成される二酸化硫黄と四エチル鉛を大気中に排出します。天然ガスには通常、硫黄が含まれていないため、ガスエンジンの排気中に二酸化硫黄や鉛化合物は含まれません。燃料が不完全燃焼するため、ガソリンエンジンからの排気ガスには人体に有害な物質である一酸化炭素 (CO) も含まれています。ガソリン車もガソリン車も同じ量の炭化水素を大気中に排出します。人間の健康にとって危険なのは炭化水素そのものではなく、その酸化生成物です。
ガソリンで動作するエンジンは比較的酸化しやすい物質であるエチルやエチレンを排出しますが、ガスエンジンはすべての飽和炭化水素の中で最も酸化しにくいメタンを排出します。したがって、ガソリン車からの炭化水素の排出はそれほど危険ではありません。自動車燃料としてのガスはガソリンに劣らないだけでなく、その特性においてガソリンを上回っており、化学レベルで燃焼室、触媒コンバーター、ラムダプローブの部品を破壊します。

質問： 理想的な燃料はどのような特性を備えている必要がありますか?

4. 検討した資料の統合

質問

車で使用される燃料の種類。安価で環境に優しく、多くの特性においてガソリンよりも優れているため、自動車の設計を変更する必要がありません。

ある反応によって熱エネルギーが得られる物質。

イタリアの物理学者、化学者、生理学者。湿地ガスの研究中にメタンを発見。電圧の測定単位は彼の名にちなんで名付けられました。

圧縮天然ガス（無色無臭）は天然ガスの主成分です。爆発的で、よく「沼」と呼ばれます。耐爆発性が高く、オクタン価は 100 単位以上です。燃やしても有害な生成物はほとんど残りません。

炭化水素とその他の有機化合物の複雑な混合物からなる天然の油状の可燃性液体。それは、主に自動車燃料、溶剤、化学工業の原料など、技術的に価値のある製品を得るために使用され、加工されます。

環境に優しい燃料であり、その燃焼生成物は水です。従来のどの化石燃料よりも多くの熱を生成します。

アルコールは、デンプン、糖、またはセルロースを含むバイオマスの発酵によって生産できます。純粋な形で燃料、内燃エンジン、溶剤、アルコール温度計の充填剤として使用されます。

脂肪種子作物は家畜の飼料、良質な緑色肥料、そして優れた蜂蜜植物として使用されます。この作物の油は、調理、鋼を硬化するための冶金、弾性材料の製造の原料として、およびバイオ燃料の製造に使用されます。

自動車の代替エネルギー源。このエネルギーで動く自動車はガソリンで動く自動車よりもかなり早くに登場し、19 世紀後半から 20 世紀初頭に普及しました。ガソリンや蒸気機関と違って騒音も煙も出ないため、貴族の間で人気がありました。

炭化水素の誘導体であり、分子内に 1 つ以上の OH (ヒドロキシル) 基を含む有機化合物。これは、糖類の発酵中、飽和炭化水素の酸化中に形成されます。最近では、内燃機関の燃料としてその役割が高まっています。

燃料の種類は、入手可能性と低毒性の基準を満たしています。現在、車両には使用されていません。

ディーゼル燃料の最も重要な特性はセタン価によって評価されます。その指標に基づいて、生成されたディーゼルガス中の有害成分 CO および CH の定量的組成を判断できます。

自動車エンジン用の高品質完全燃料。 -160℃まで冷却天然ガス。その主成分はプロパンとブタンです。

軽質炭化水素の可燃性混合物で、キャブレターや噴射エンジンの燃料として、またパラフィンや洗浄布の製造に使用することを目的としています。蒸留と油留分の選択によって得られます。

答え

あ

私

あ

そして

5.宿題 追加資料では、環境に優しい燃料で走行するさまざまな自動車の例を示します。

6. レッスンの概要 （反省、採点）

私 オプション

1. 最後まで主燃料XIX V. だった：

a) 石油 b) 石炭 c) 泥炭 d) 薪

2. 現在のこの国の主要な石油基地:

a) 西シベリア c) バクー

b) ヴォルガ-ウラル d) ペチョラ

3. コストの点で最も安価な石炭を生産するロシアの石炭盆地はどこですか?

a) クズネツキー c) カンスコ＝アチンスキー

b) 南ヤクーツク d) モスクワ地方

4. 燃料・エネルギー複合体の特徴は次のうちロシアに典型的なものはどれですか:

a) 燃料資源は西部に集中しており、主な消費者は国の東部にある

b) 天然ガスの大部分はブラックアース地域で生産されます。

c) シベリアの主要な畑からのパイプラインは北と北東に向けられている

d) 主な消費者は燃料資源が不足している国の西部に集中している

a) 輸送できません

b) 蓄積することはできません

c) 蓄積できる

d) パイプラインで輸送できる

7. ロシアに不足している代替発電所は何ですか?

a) 風 b) 潮汐

b) 地熱 d) 太陽光

8. 水力発電所の欠点は次のとおりです。

a) 大量の廃棄物を排出し、大気をひどく汚染する

b) 動作モードの変化が遅い

c) 川の水文体制を混乱させる

d) ステーションの保守は、多数の高度な資格を持つ専門家によって提供されます。

b) 鉄および非鉄冶金

c) 鉄冶金と燃料抽出

d) 非鉄冶金および輸送

12. 最大のアルミニウム精錬センターは次の近くにあります。

a) ボーキサイト鉱床

c) 石炭鉱床

b) 大型火力発電所

d) 大規模水力発電所

13. ロシアで最も緊迫した環境状況は、以下の都市で観察されます。

a) アルミニウム精錬工場

b) 顔料冶金プラント

c) フルサイクルプラント

d) 小規模冶金企業

14. 世界最大の鉄鉱石鉱床：

a) カチャナルスコエ c) マグニトナヤ山

b) KMA d) コストムクシャ

15. 世界最大のニッケル生産工場があるロシアの都市はどこですか?

a) メドノゴルスク c) クラスノヤルスク

b) ノリリスク d) ブラーツク

16. 養豚冶金企業の立地の主な要因:

a) 金属スクラップの形での原材料の入手可能性

b) 鉄鉱石原料の入手可能性

c) 石炭鉱床の存在

d) 環境

「燃料・エネルギー複合体」というテーマの最終管理。冶金。"

Ⅱ オプション

1. 1960 年代以降のロシアの主な燃料は次のとおりです。

a) 石油 b) 泥炭

b) 石炭 d) 薪

2. 最後にあるロシアで最も重要な石炭盆地XIX 世紀は次のとおりでした。

a) クズバス c) ペチョラ

b) ドンバス d) モスクワ地方

3. 最も安価で環境に優しい燃料の種類:

a) 燃料油 c) 褐炭

b) 石炭 d) ガス

4. ロシアの燃料・エネルギー複合施設には次の特徴があります (正解を 1 つ挙げてください)。

a) 石油の大部分はロシアのコーカサス亜熱帯で生産される

b) 石炭産業は古い産業であり、再建が必要である

c) 燃料資源の主な消費者と資源基地が国の東部に均等に分布している

d) ガス産業は燃料・エネルギー複合体の危機部門の 1 つである

5. 電力産業には以下が含まれます。

a) 原子力発電所と送電線による送電

b) 送電線およびガス産業を介した電力輸送

c) 水力発電所と石炭産業

d) 石油産業と火力発電所

6. ロシア最大のガス生産地域は次のとおりです。

a) ヤクート。

b) オレンブルク～アストラハン州。

c) 西シベリア。

d) バレンツ海の棚。

7. ロシアにおけるエネルギーの最大の割合は以下によって生成されます。

a) 火力発電所。 c) PES;

b) 水力発電所。 d) 原子力発電所。

8. 水力発電所の利点は次のとおりです。

a) どこにでも設置可能

b) 最も安価な電気が生産される

c) 迅速かつ安価に構築できる

d) オンにするのが簡単で、ピーク負荷をカバーできます。

9. 電力業界の見通しは次のとおりです。

10. 正しいステートメントを選択してください。

a) 製油所は主にヨーロッパ地域にあります。

b) 火力発電所は最も環境に優しいタイプの発電所です。

c) シェール産業は燃料産業である。

d) ロシアはガス埋蔵量で世界第 4 位にランクされている。

e) 火力発電所は電気に加えて、熱水と蒸気も生成します。

4. ロシアのどの発電所が石炭で稼働できますか?

a) HPP b) TPP c) TPP d) NPP

5. ロシア最大の水力発電所がアジア地域にあるのはなぜですか?

a) 電力の主な消費者がそこに位置している

b) 最大の水力資源がそこにある

c) アジア諸国への電力供給

d) 地元人口の急速な増加を予想して建設された

6. 燃料産業には以下が含まれます。

a) 石炭産業と送電線による送電

b) パイプラインによる燃料の輸送と送電線による電力の輸送

c) 泥炭の抽出とパイプラインによる燃料の輸送

d) 電力の生産と送電線を介した消費者への供給

7. 電力業界の展望は以下の通り。

a) 全国各地での原子力発電所の建設

b) 全国各地での水力発電所の建設

c) 省エネ技術の適用

d) 大気汚染による火力発電所の閉鎖

8. 最も安価で環境に優しい燃料の種類:

a) 燃料油 c) 褐炭

b) 石炭 d) ガス

9. ロシア初の地熱発電所は、:

a) カムチャツカ半島。 c) ウラル山脈。

b) コーカサス。 d) コラ半島。

10. コークス炭を燃料として使用しているのはどの産業ですか?

b) 鉄冶金;

c) 木材の加工。

d) 缶詰。

11. 銅とニッケルは非鉄金属のどのグループに属しますか?

a) 肺へ

b) 重い

c) 貴族へ

d) 合金化へ

12. 養豚冶金企業はどのような場所に惹かれますか?

a) 鉄鉱床へ

b) ガスパイプラインへ

c) 鉄道へ

d) 最大規模の機械製造センターへ

13. ロシア最大のアルミニウム生産工場が東シベリアにある理由を調べてください。

a) ここにはボーキサイトが大量に埋蔵されている

b) ここは電気が安い

c) 製品の主な消費者がここに集中している

d) ここは気温が低いです

14. ロシアおよび世界最大の銅とニッケルの精錬センターが位置する:

a) ノリリスクで c) チェレポヴェツで

b) キロフスク d) スタールイ・オスコル

15. 冶金複合体の一部として含まれていません:

a) 鉱石採掘 c) 選鉱

b) 金属精錬 d) 圧延製品の製造

d) すべての産業が含まれる

16. 金属を最大の製錬所に分配する。

2. ノリリスク b) アルミニウム

3. チェレポヴェツ c) 銅

4.メドノゴルスク d) ニッケル

トピックの最終制御

「テック。冶金。"

答え (私オプション）

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.

答え (Ⅱオプション）：

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.

答え (Ⅲオプション）

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。

研究者たちは長年にわたり、車両の主な燃料としてガソリンに代わるものを見つけるのに苦労してきました。環境や資源の理由を列挙することに意味はありません。排気ガスの毒性について話さないのは怠け者だけです。科学者は、ほとんどの、場合によっては珍しい種類の燃料で問題の解決策を見つけます。リサイクルは、ガソリンの燃料覇権に挑戦する最も興味深いアイデアを選択しました。

植物油をベースにしたバイオディーゼル

バイオディーゼルは植物油をベースとしたバイオ燃料の一種で、純粋な形でも、ディーゼル燃料とのさまざまな混合物としても使用されます。植物油を燃料として使用するというアイデアは、1895 年に植物油で動作する最初のディーゼルエンジンを作成したルドルフディーゼルのものです。

通常、バイオディーゼルの製造には、菜種油、ヒマワリ油、大豆油が使用されます。もちろん、植物油そのものが燃料としてガソリンタンクに注入されるわけではありません。植物油には脂肪、つまり脂肪酸とグリセロールのエステルが含まれています。「バイオソーラー」の製造過程で、グリセロールエステルは破壊され、グリセリンはより単純なアルコール、メタノール、そしてまれにエタノールに置き換えられます（副産物として放出されます）。これがバイオディーゼルの成分となります。

米国、日本、ブラジルだけでなく、多くの欧州諸国では、バイオディーゼルはすでにレギュラーガソリンの優れた代替品となっています。したがって、ドイツでは、菜種メチルエステルはすでに 800 以上のガソリンスタンドで販売されています。 2010 年 7 月時点で、欧州連合では合計 2,200 万トンの生産能力を持つ 245 のバイオディーゼル生産プラントが稼働していました。オイルワールドのアナリストは、2020 年までにブラジル、ヨーロッパ、中国、インドで消費される自動車燃料に占めるバイオディーゼルの割合が 20% になると予測しています。

バイオディーゼルは、環境に優しい輸送用燃料です。従来のディーゼル燃料と比較して、硫黄分をほとんど含まず、同時にほぼ完全に生物学的分解を受けます。土壌または水中で、微生物は 28 日間でバイオディーゼルの 99% を処理します。これにより、川や湖の汚染の程度が最小限に抑えられます。

圧縮空気

空気圧自動車 (圧縮空気で走行する自動車) のモデルは、すでにいくつかの企業によって製造されています。プジョーのエンジニアはかつて、内燃エンジンに圧縮空気エネルギーを追加するハイブリッドの開発を発表し、自動車業界で話題を呼びました。フランスの技術者らは、こうした開発により小型車の燃料消費量が100kmあたり3リットルまで削減できると期待していた。プジョーの専門家らは、市内では空気圧ハイブリッド車が最大80％の時間、有害な排気ガスを1ミリグラムも発生させることなく圧縮空気で走行できると主張している。

「エアカー」の動作原理は非常に単純です。車はエンジンシリンダー内で燃焼するガソリン混合物によってではなく、シリンダーからの強力な空気の流れによって駆動されます（シリンダー内の圧力は約300気圧です）。。空気圧モーターは、圧縮空気のエネルギーをアクスルシャフトの回転に変換します。

残念なことに、圧縮空気または空気ハイブリッドだけを動力源とする機械は、特定の条件および限られたスペース (たとえば、最高レベルの火災安全性が必要な生産現場) での作業向けに、主に小規模なバッチで作成されます。ただし、「標準的な」購入者向けのモデルもいくつかあります。

Engineair の環境に優しい Gator マイクロトラックは、オーストラリアで初めて実際に商用利用された圧縮空気車両です。すでにメルボルンの街中でも見かけるようになりました。耐荷重 - 500 kg、エアシリンダーの容量 - 105 リットル。あるガソリンスタンドでのトラックの走行距離は16キロ。

老廃物

なんと進歩が起こったのでしょうか。一部の車はエンジンを作動させるのにガソリンを必要とせず、し尿を下水道に流す必要があります。そんな自動車産業の奇跡はイギリスで生まれました。人間の排泄物から放出されるメタンを燃料として使用する自動車がブリストルの街路に繰り出された。プロトタイプモデルはフォルクスワーゲン・ビートルであり、革新的な燃料を使用した VW バイオバグ車のメーカーは GENeco でした。フォルクスワーゲンのコンバーチブルに搭載された糞便処理エンジンにより、15,000キロメートルの走行が可能になりました。

GENeco の発明は、省エネ技術と環境に優しい燃料の実現における画期的な発明と呼ばれるようになりました。普通の人にとって、このアイデアは非現実的なように思えるため、説明する価値があります。もちろん、車にはすでに処理済みの燃料が搭載されています。廃棄物から事前に得られた、すぐに使用できるメタンの形です。

この場合、VW Bio-Bug エンジンは 2 種類の燃料を同時に使用します。車はガソリンで始動しますが、エンジンが暖まって一定の速度に達するとすぐに、GENeco 工場で処理された人間の胃ガスの供給が行われます。がオンになっています。消費者はその違いにさえ気づかないかもしれません。しかし、主なマーケティング上の問題は依然として残っています。それは、バイオガスが得られる原料に対する人間の否定的な認識です。

ソーラーパネル

太陽エネルギーを動力源とする自動車の生産は、おそらく、環境燃料の使用に焦点を当てた自動車産業の中で最も発展した分野です。太陽光発電を搭載した自動車は世界中でさまざまなバリエーションで作られています。 1982年に遡ると、発明家のハンス・トルストラップはソーラーカー「クワイエット・アチーバー」でオーストラリアを西から東へ横断しました（ただし時速わずか20kmの速度でした）。

2014年9月、ステラ車はロサンゼルスからサンフランシスコまでの560kmのルートを走行できなかった。オランダのアイントホーフェン大学のチームが開発したこのソーラーカーには、太陽エネルギーを集めるパネルと、6キロワット時の容量を持つ60キログラムのバッテリーパックが装備されている。ステラの平均速度は時速 70 km です。太陽光がない場合、バッテリーの残量は600kmに十分です。 2014 年 10 月、アイントホーフェンの学生は、奇跡の車でオーストラリア全土 3,000 キロメートルの太陽光発電車のラリーであるワールドソーラーチャレンジに参加しました。

現時点で最速の太陽光発電電気自動車は、オーストラリアン大学ニューサウスウェールズ大学の学生チームが開発したサンスイフトです。 2014 年 8 月のテスト中、このソーラーカーは 1 回のバッテリー充電で 500 キロメートルを平均時速 100 キロメートルで走行しました。これはこのような車両としては驚くべきことです。

食品廃棄物からのバイオディーゼル

2011 年、USDA は国立再生可能エネルギー研究所と協力して、代替燃料に関する研究を実施しました。驚くべき結果の 1 つは、動物由来の原料をベースとしたバイオディーゼル燃料の使用が有望であるという結論でした。脂肪残留物からのバイオディーゼルはまだあまり開発されていない技術ですが、すでにアジア諸国で使用されています。

日本では毎年、国民食である天ぷらを調理した後に約40万トンの使用済み食用油が残されています。以前は、動物の飼料、肥料、石鹸などに加工されていましたが、1990 年代初頭、倹約家の日本人が植物性ディーゼル燃料の製造に別の用途を見つけました。

ガソリンと比較して、この非標準タイプのガソリンスタンドは、酸性雨の主な原因である硫黄酸化物の大気中への排出量が少なく、その他の有毒な排気ガスの量を 3 分の 2 削減します。新しい燃料をより普及させるために、その製造業者は興味深い計画を考え出しました。使用済み食用油が入ったペットボトルを10バッチRDT工場に送った人には、日本のいずれかの県に3.3平方メートルの森林が与えられる。

この技術はまだロシアにそこまで到達していないが、無駄だ。ロシアの食品産業からの廃棄物の年間量は1,400万トンで、エネルギー潜在力に換算すると700万トンの石油に相当する。ロシアでは、バイオディーゼルに使用される廃棄物で輸送の必要性が 10 パーセントカバーされます。

液体水素

液体水素は、ガソリンやディーゼルに対抗できる主要燃料の 1 つと長い間考えられてきました。水素燃料自動車は珍しいものではありませんが、多くの要因により、広く普及することはありませんでした。最近では、「グリーン」テクノロジーに対する新たな関心の波のおかげで、水素エンジンのアイデアが新たな支持者を獲得しています。

現在、いくつかの大手メーカーが水素自動車をラインナップに加えています。最も有名な例の 1 つは、ガソリンと液体水素の両方で走行できる内燃エンジンを搭載した自動車、BMW Hydrogen 7 です。 BMW Hydrogen 7 には、74 リットルのガソリンタンクと 8 kg の液体水素用の貯蔵タンクが搭載されています。

したがって、自動車は 1 回の走行中に両方の種類の燃料を使用できます。一方の種類の燃料から別の種類の燃料への切り替えは自動的に行われ、水素が優先されます。たとえば、水素とガソリンのハイブリッド車であるアストンマーティンラピード S には、同じタイプのエンジンが搭載されています。このエンジンでは、エンジンは両方の種類の燃料で稼働でき、燃料消費を最適化するためのインテリジェントシステムによって燃料の切り替えが行われます。有害物質の大気中への排出。

他の自動車大手、マツダ、日産、トヨタも水素燃料の開発を計画している。液体水素は、純粋な酸素の環境で燃焼しても汚染物質を排出しないため、環境に優しいと考えられています。

緑藻

藻類燃料は、車のエネルギーを生成する珍しい方法です。藻類は、主に米国と日本でバイオ燃料として考慮され始めました。

日本には、菜種やソルガム（諸外国では植物油からバイオ燃料を製造するために使用されている）を栽培するための肥沃な土地があまりありません。しかし、日出ずる国では大量の緑藻が発生します。以前は食品として使用されていましたが、現在は現代の自動車用のガソリンを製造するために使用されています。つい最近、日本の藤沢市に、いすゞ自動車の DeuSEL 旅客バスが現れました。燃料の一部は藻類から得られます。主要な要素の 1 つは緑色のミドリムシでした。

現在、「藻類」添加剤は輸送タンク内の燃料の総質量の数パーセントしか占めていないが、将来的にはこのアジアの製造会社は、生物成分を100パーセント利用できるエンジンを開発すると約束している。

米国も藻類ベースのバイオ燃料の問題を取り上げている。北カリフォルニアの Propel ガソリンスタンドチェーンは、Soladiesel バイオディーゼルを一般向けに販売し始めました。燃料は、藻類を発酵させて炭化水素を放出することによって藻類から得られます。バイオ燃料の発明者らは、二酸化炭素排出量を 20% 削減し、その他の点での毒性を顕著に軽減すると約束しています。