Силовые установки: ᐉ Назначение силовой установки
Альтернативные силовые установки для транспортных средств
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) уже почти 200 лет служат человечеству. Однако их широкое использование оборачивается целым рядом экологических и ресурсных проблем. 26% всех выбросов антропогенных парниковых газов вызваны сжиганием ископаемого топлива. При этом более 90% топлива, используемого для автомобилей, судов, локомотивов и самолетов, получено из нефти. При сгорании нефтепродуктов в атмосферу выделяются крайне вредные окись углерода, двуокись углерода, углеводороды, окислы азота и другие компоненты. Загрязнение воздуха выступает причиной каждой девятой смерти в мире и признано одним из крупнейших вызовов в области здравоохранения и окружающей среды. В ряде развитых стран принимаются активные меры по постепенному переводу транспорта с ДВС и расширению использования альтернативных источников топлива. Так, Германия приняла закон о запрете продажи новых автомобилей с ДВС с 2030 г. Страна планирует к 2050 г. сократить автомобильные выхлопы до нуля. Аналогичные инициативы обсуждаются в других странах ЕС, США, Индии.
Более активное использование современных альтернативных силовых установок позволит снизить объем вредных выбросов в атмосферу Земли, сократить расходы на содержание транспортных средств и увеличить их КПД. Разработка таких технологий даст возможность странам, испытывающим дефицит традиционного топлива, уменьшить свою энергетическую зависимость. Ниже рассмотрены перспективные технологии новых типов двигателей для автомобилей, работающих на альтернативном топливе: водородные и метанольные топливные элементы для электромобилей, а также двигатели внутреннего сгорания на диметиловом эфире.
Версия для печати:
Альтернативные силовые установки для транспортных средств
ВОДОРОДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ
Использование водорода в качестве топлива возможно в транпортных средствах как с ДВС, так и с водородными топивными элементами. Однако традиционные поршневые ДВС приспособить к работе на водороде и сложно, и дорого (стоимость эксплуатации и обслуживания такой водородной силовой установки примерно в 100 раз выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания).
Альтернативные вариантом являются топливные элементы (ТЭ), преобразующие химическую энергию топлива в тепло и постоянный электрический ток, питающий электродвигатель или системы бортового питания транспортного средства. ТЭ представляет собой непрерывно перезаряжаемую батарею из двух покрытых катализатором электродов, между которыми находится электролит. Через один электрод подается водород, через другой — чистый кислород или кислород из воздуха, к которым постоянно добавляются химическое топливо и окислитель. Соединение водорода с кислородом обычно происходит внутри пористой полимерной мембраны.
ЭффектыЭкологичность: при сгорании водорода в двигателе образуется практически только вода Распределенное энергоснабжение: водород в виде неиспользованного электричестваможно применять для питания домашней электросети Возможное сокращение общего объема потребления нефти в секторе автомобильных перевозок на 40% к 2050 г. |
Оценки рынка70 тыс. в год к 2027 г. составит выпуск новых водородных автомобилей в мире |
Драйверы и барьерыУдобство использования автомобильной техники на ТЭ (не требуют перезарядки, моментально поставляют электроэнергию, выработка энергии ТЭ не зависит от времени суток, погодных условий и др.) В перспективе открытие более дешевых и эффективных катализаторов для получения водорода позволит значительно снизить стоимость производства водородных ТЭ Высокие затраты на выработку водорода: от $4 до $12 за килограмм в разных странах (бензин-галлоновая эквивалентная стоимость составляет от $1,60 до $4,80) Отсутствие автомобильной инфраструктуры Сложность в эксплуатации: уязвимость к ударным нагрузкам и сотрясениям, взрывоопасность, при низких температурах ТЭ требуют внешнего подогрева из-за замерзающей воды Отсутствие единых стандартов безопасности, хранения, транспортировки, распределения и применения водородных ТЭ |
Международныенаучные публикации |
Международныепатентные заявки |
Уровень развитиятехнологии в России «Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.
|
МЕТАНОЛЬНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Метанол — высококачественное моторное топливо для ДВС — хорошо зарекомендовал себя и как энергоноситель в ТЭ, используемых в портативной электронике, транспортных приложениях, а также в электромобилях. В ТЭ метанол расщепляется при взаимодействии с атмосферным кислородом (воздухом), в результате этой реакции возникает электрический ток и образуется вода в качестве побочного продукта.
В настоящее время разрабатываются технологии получения метанола из природного газа (минуя синтез-газ) посредством гидрирования из промышленных выбросов углекислого газа (в долгосрочной перспективе его научатся извлекать прямо из окружающего воздуха). Также ведутся разработки по производству биометанола из биомассы (лигноцеллюлозы), что послужит толчком к массовому распространению метанольных ТЭ.
ЭффектыСокращение выбросов углекислого газа более чем на 70% при расщеплении биометанола в ТЭ Электромобили нового типа могут проезжать до 800 км на одном заряде батареи с применением метанольных ТЭ |
Оценки рынка40 млн ед. к 2020 г. составит объем рынка автотранспортных средств, работающих на метанольных ТЭ (благодаря чему на 104 млн т будут сокращены выбросы углекислого газа по сравнению с объемом выбросов от автомобилей на бензиновом ДВС) |
Драйверы и барьерыЭкологичность: метанол менее биологически опасен, чем нефтепродукты Возможность использования существующей транспортной инфраструктуры для заправки транспортного средства Простота эксплуатации: в частности, метанол не улетучивается при транспортировке Возможно создание технологии производства биометанола в промышленных масштабах, что увеличит его использование в ТЭ Высокая себестоимость производства метанола с помощью существующих технологий Используемые в качестве катализаторов в ТЭ драгоценные металлы (платиноиды) значительно повышают рыночную стоимость установок и вырабатываемой ими энергии |
Международныенаучные публикации |
Международныепатентные заявки |
Уровень развитиятехнологии в России «Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.
|
ДВИГАТЕЛИ НА ДИМЕТИЛОВОМ ЭФИРЕ
Серьезным конкурентом традиционным видам ископаемого и синтетического топлива и основной альтернативой дизелю может стать диметиловый эфир (ДМЭ). В сравнении с дизельным топливом эфир лучше горит и более экологичен (не содержит серы, в течение суток полностью разлагается в атмосфере на воду и углекислый газ). Это в целом более чистое топливо, некоррозионноактивное, нетоксичное, не вызывает мутаций, в том числе канцерогенного характера.
Сегодня ДМЭ производится из переработанного угля, природного газа, биомассы, бытовых и промышленных отходов. Также разрабатывается синтетическое биотопливо второго поколения (BioDME), которое может быть изготовлено из лигноцеллюлозной биомассы. Преобразовать дизельный двигатель в ДМЭ-двигатель можно без больших затрат, что будет стимулировать массовое распространение технологии.
ЭффектыЗначительное сокращение уровня вредных выбросов с отработавшими газами: оксидов азота в 3-4 раза, углеводородных соединений — в 3 раза, угарного газа — в 5 раз, при практически бездымной работе двигателя во всех режимах Повышение экономичности ДВС (до 5%) и его КПД по сравнению с работой на дизельном топливе Оптимизация расходов на производство и транспортировку топлива (сократятся в 10 раз относительно показателей сжиженного природного газа) Легкое преобразование ДМЭ в бензин, характеризующийся высокой стабильностью и повышенным экологическим качеством, минимальным содержанием нежелательных примесей (отсутствие серы, незначительное содержание бензола (0,1% при норме 1%), непредельных углеводородов (~1%)) Создание дополнительных рабочих мест в добывающей промышленности благодаря развитию производства диметилового эфира из ископаемого сырья (природный газ, уголь) |
Оценки рынка$9,7 млрд к 2020 г. |
Драйверы и барьерыУжесточение экологических стандартов Наличие соответствующей инфраструктуры: применение ДМЭ не требует серьезной конструкционной доработки дизельных двигателей и установки специальных фильтров. Использование ДМЭ на автомобилях с ДВС возможно даже при 30%-м его содержании в топливе без трансформации систем питания и зажигания двигателя. Масштабная сырьевая база: сырьем для производства ДМЭ является природный газ, доказанные запасы которого в России по состоянию на 2015 г. остаются крупнейшими в мире. Ряд нерешенных проблем с хранением ДМЭ Сравнительно высокая рыночная цена ДМЭ относительно других видов топлива При производстве ДМЭ затрачивается существенно больший объем сырьевого газа, чем для других топливных продуктов с эквивалентной теплотворной способностью При меньшей в 1,5 раза полноте сгорания по сравнению с дизельным топливом увеличивается расход ДМЭ в 1,5–1,6 раза ДМЭ является наркотическим галлюциногенным веществом |
Международныенаучные публикации |
Международныепатентные заявки |
Уровень развитиятехнологии в России «Возможности альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на выосоком уровне и способных «на равных» сотрудничать с мировыми лидерами.
|
Силовые установки | Plansee
Наши компоненты из тугоплавкого молибдена и вольфрама используются для изготовления двигателей и трансмиссий, где детали постоянно подвергаются высоким механическим и термическим нагрузкам. Для наших материалов это не проблема! Изготовленные из них компоненты обладают поистине выдающимися свойствами: высокой степенью чистоты, прочности и плотности, непревзойденной упругостью, хорошей теплопроводностью и отличной износостойкостью.
Наши преимущества:
Высочайшее качество продукции
Глубокое понимание области
примененияРазработка
прототиповСерийное
производство
Подробнее о нашей продукции для производства двигателей и трансмиссий:
Проволока для напыления
Электроды для плазменного напыления
Противовесы
Охлаждающие вкладыши для литейных форм
Мишени для напыления из алюминия-хрома
Мишени для напыления из хрома
Мишени для напыления из титана-алюминия
Мишени для напыления из диборида титана
Мишени для напыления из титана-кремния
Мишени для напыления из сплава титана с цирконием
Мишени для напыления из карбида вольфрама
У всех без исключения наших продуктов есть одна общая черта — высочайшее качество. Как мы этого добились? Мы самостоятельно выполняем весь производственный цикл и контролируем каждый этап. Производственная цепочка начинается с восстановления очищенного оксида до металлического порошка. Только так мы можем гарантировать высокую чистоту материала. А затем из пористых порошковых компактов мы изготавливаем плотные металлические детали. С помощью специальных процессов формовки и механической обработки, а также современных технологий соединения и нанесения покрытий мы превращаем их в высококачественные компоненты высокой плотности со сложной конфигурацией. Долевое участие компании в разработке западных месторождений гарантирует надежное снабжение сырьем.
Однако наш самый ценный актив — это, несомненно, сотрудники. Они умеют качественно обрабатывать даже самые «трудные» металлы. Наше преимущество: высочайшее качество продукции, бескомпромиссная точность и неукоснительное соблюдение требований заказчика на протяжении всего производственного процесса — от создания прототипа до выпуска готовой продукции. Клиентоориентированность вот уже более ста лет является нашим главным приоритетом.
Восстановление
Смешивание, плавление
Прессование
Спекание
Формовка
Термообработка
Механическая обработка
Контроль качества
Повторное использование
ОксидMolymet (Чили) — крупнейшая в мире компания по переработке молибденовых рудных концентратов и наш основной поставщик триоксида молибдена. Plansee Group является акционером Molymet с долей участия 21,15 %. Global Tungsten & Powders (США) — подразделение Plansee Group и наш основной поставщик вольфрамового порошка.
Электростанция – Энергетическое образование
Энергетическое образованиеМеню навигации
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
ИНДЕКС
Поиск
Электростанция — промышленный объект, вырабатывающий электроэнергию из первичной энергии. Большинство электростанций используют один или несколько генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую [1] для подачи электроэнергии в электрическую сеть для нужд общества. Исключение составляют солнечные электростанции, которые используют фотоэлектрические элементы (вместо турбины) для выработки этого электричества.
Тип первичного топлива или потока первичной энергии, который обеспечивает электростанцию ее первичной энергией, различается. Наиболее распространенными видами топлива являются уголь, природный газ и уран (ядерная энергия). В основном используемой первичной энергией потока для выработки электроэнергии является гидроэлектроэнергия (вода). Другие потоки, которые используются для выработки электроэнергии, включают ветровую, солнечную, геотермальную и приливную энергию.
Разные страны получают электроэнергию от разных типов электростанций. Например, в Канаде большая часть электроэнергии вырабатывается гидроэлектростанциями, на долю которых приходится около 60% всей электроэнергии, вырабатываемой в Канаде. [5] Пожалуйста, посмотрите визуализацию данных ниже, чтобы узнать, как страны по всему миру получают электроэнергию.
Гидроэлектростанция. [6]
Электростанция, работающая на природном газе. [7]
Солнечная ферма. [8]
Типы электростанций
Тепловые
Большинство тепловых электростанций используют топливо для нагрева воды из резервуара, в результате чего образуется пар (обычно под высоким давлением). Затем пар под высоким давлением проходит по трубам, вращая вентиляторные лопасти турбины (дополнительную информацию см. в цикле Ренкина). Когда турбина начинает вращаться, она заставляет вращаться гигантские проволочные катушки внутри генератора. Это создает относительное (непрерывное) движение между катушкой проволоки и магнитом, которое выталкивает электроны и запускает поток электричества. [9]
- Ископаемое топливо электростанции сжигают свое топливо для выработки тепловой энергии для работы своих внешних тепловых двигателей.
Газовая установка простого цикла не использует пар , как другие: она работает аналогично реактивному двигателю, в котором природный газ воспламеняется и сжигается, а тепло создает давление, которое вращает турбину. Газовые установки с комбинированным циклом также используют как тепло, так и пар. Типы электростанций, работающих на ископаемом топливе, включают электростанции, работающие на угле, и электростанции, работающие на природном газе, что составляет крупнейшие производители электроэнергии во всем мире (см. визуализацию данных ниже).
- Атомные электростанции используют процессы деления для выработки электроэнергии. На этих заводах ядра урана расщепляются, что создает тепловую энергию, необходимую для производства пара. Затем он работает так же, как электростанции на ископаемом топливе, где пар вращает турбину, вырабатывая электричество. Электростанции требуют использования ядерных реакторов для осуществления этих процессов деления. Некоторые типы реакторов включают реакторы с водой под давлением, реакторы CANDU, реакторы РБМК и реакторы с кипящей водой.
- Солнечные тепловые электростанции используют тепло солнечных лучей для создания пара, необходимого для вращения турбины.
Рис. 2. Атомная электростанция с кипящей водой. [10]
Все тепловые электростанции ограничены вторым законом термодинамики, что означает, что они не могут преобразовать всю свою тепловую энергию в электричество. Это ограничивает их эффективность, о которой можно прочитать на страницах эффективности и энтропии Карно.
Возобновляемые источники энергии
Электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, получают энергию непосредственно из соответствующих потоков для производства электроэнергии. Эти первичные источники энергии в конечном итоге восполняются, но их количество ограничено в количестве энергии, доступной в любое время или в любом месте. Поэтому они часто бывают прерывистыми и не подлежат диспетчеризации. [9]
- Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды в реках и водохранилищах для вращения генератора и выработки электроэнергии.
Этот источник энергии имеет тенденцию быть более надежным (диспетчерским), чем другие возобновляемые ресурсы, особенно когда объект работает из резервуара. [11]
- Ветряные турбины получают энергию от ветра, который при контакте замедляется и передает кинетическую энергию турбине. Сопротивление воздуха заставляет турбину вращаться, а максимальный КПД турбин определяется пределом Бетца.
- Солнечные панели используют фотогальванические элементы для выработки электроэнергии. Входящие фотоны от Солнца поражают атомы внутри полупроводников панели, что вызывает поток электронов. Солнечная энергия непостоянна, но в сочетании с технологией накопления энергии их мощность может быть намного надежнее.
Перевозка электроэнергии
После выработки электроэнергии трансформаторы «повышают» электроэнергию до более высокого напряжения для перемещения на большие расстояния с минимальными потерями энергии. Затем он проходит через «пилоны» по воздушным кабелям к месту назначения, где трансформаторы впоследствии «понижают» электроэнергию до безопасного напряжения для домов и коммунальных служб. Для более полной истории, пожалуйста, смотрите электрическую трансмиссию.
Мировое поколение электроэнергии
На приведенной ниже карте показано, из каких первичных источников энергии разные страны получают энергию для производства электроэнергии. Нажмите на регион, чтобы увеличить группу стран, затем нажмите на страну, чтобы увидеть, откуда поступает электричество.
Для дальнейшего чтения
- Электричество
- Первичная энергия
- Топливо и расход
- Тепловая мощность
- Возобновляемая энергия
- Система хранения электроэнергии
- Или исследовать случайную страницу
Ссылки
- ↑ Аткинс А. и Эскудье М., Словарь машиностроения. Оксфорд: издательство Оксфордского университета, 2013 г.
- ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/Gundremmingen_Nuclear_Power_Plant.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.
wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4d/Fermi_NPP.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg
- ↑ Канадская электроэнергетическая ассоциация. (4 апреля 2015 г.). Электроэнергетическая промышленность Канады [онлайн]. Доступно: http://www.electricity.ca/media/Electricity101/Electricity101.pdf
- ↑ Wikimedia Commons [онлайн], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/ThreeGorgesDam-China2009.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Lake_Side_Power_Plant.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Giant_photovoltaic_array.jpg
- ↑ 9.0 9.1 Энтерджи. (4 апреля 2015 г.). Электростанции [Онлайн]. Доступно: http://www.entergy.com/energy_education/power_plants.aspx
- ↑ http://www.
nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-bwr.html
- ↑ First Hydro Company, Dinorwig Power Station [Online], доступно: http://www.fhc.co.uk/dinorwig.htm
Украина просит помощи в восстановлении энергосистемы, пострадавшей от российских бомбардировок | Украина
900:10 Запасы запасных частей для разрушенной электросети Украины заканчиваются из-за непрекращающихся российских бомбардировок, и европейские компании просят срочно пожертвовать излишки комплекта, чтобы помочь стране пережить зиму.На прошлой неделе по всей стране в течение 48 часов или более были отключения электроэнергии после новой волны российских ракетных атак, последнего шага в волне бомбардировок электростанций и подстанций, направляющих энергию по сети.
Экстренное реагирование на поставку запасных частей в Украину координируется Энергетическим сообществом, европейским торговым органом, чтобы предотвратить согласованную попытку России фрагментировать энергосистему Украины «на небольшие изолированные блоки» путем уничтожения ее электрических подстанций.
Хотя уже было организовано 37 поставок, неясно, достаточно ли комплектов для поддержания света в Украине, что вызвало призыв к дополнительным пожертвованиям и повышенное беспокойство среди западных союзников страны.
Предупреждение прозвучало, когда министры стран-членов НАТО встретились на двухдневной встрече в Бухаресте, Румыния, где, вероятно, альянс из 30 стран даст новые обещания о нелетальной поддержке Украины, включая топливо, генераторы, медикаменты и зимнее снаряжение, помимо новой военной поддержки.
Ожидалось, что госсекретарь США Энтони Блинкен объявит о существенной помощи США для энергосистемы Украины, сообщили официальные лица США. Целенаправленные российские удары наносили удары по энергетической инфраструктуре Украины с начала октября, что западные официальные лица назвали попыткой России использовать оружие в грядущих зимних холодах.
Генеральный секретарь НАТО Йенс Столтенберг заявил в начале встречи в Бухаресте, что Россия «готова применить крайнюю жестокость и оставить Украину холодной и темной этой зимой. Поэтому мы должны придерживаться курса и помочь Украине стать суверенной нацией».
Артур Лорковский, директор Energy Community, заявил, что ситуация в Украине критическая. «У них есть некоторое оборудование, которое они хранили до войны, но это хранилище заканчивается. Находящегося на хранении оборудования не хватит для продолжения ремонтных работ», – добавил он.
«Главным приоритетом» были трансформаторы, сказал Лорковски, которые использовались на подстанциях, «на которые активно нацелена Россия», чтобы «сделать сеть неспособной передавать мощность [мощности] генерирующих единиц для Украины».
России в октябре удалось «расколоть сеть пополам», а затем «сосредоточились на фрагментации сети на мелкие изолированные блоки», добавил директор, чтобы больше не было возможности держать электричество по всей стране в глубины зимы.
Во вторник Укрэнерго, национальная сеть Украины, предупредила, что страна в целом столкнулась с 30-процентным дефицитом электроэнергии, что, в свою очередь, влияет на другие коммунальные службы в то время, когда температура в Киеве колеблется от 0 до -5 градусов. Тем не менее, зимой температура может опускаться до -10°С, а в самые холодные дни – ниже -20°С.
Энергетический кризис вызывает повышенное беспокойство у союзников Украины. Один западный чиновник заявил в пятницу, что существует «признание необходимости активизировать помощь», в том числе в улучшении противоракетной обороны, в то время как существует беспокойство по поводу «времени, которое иногда может потребоваться для ремонта и восстановления производства энергии».
Лорковский сказал, что не хочет предсказывать, переживет ли украинская электросеть зиму. «Мое сердце говорит да, они должны выжить», но добавил: «Это то, что говорит мое сердце, это беспрецедентная ситуация, никогда еще страна не сталкивалась с чем-то подобным».
Украинские официальные лица говорят, что страна отчаянно нуждается в генераторах для поддержания электроснабжения служб и зданий во время отключения электроэнергии. Но некоторые из 12 000 наименований, перечисленных Энергетическим сообществом, неспециальны, в том числе «автомобили, которые нужны для ремонтных бригад».
Энергетическое сообщество принимает и интерпретирует запросы на оборудование от Укрэнерго и пытается сопоставить их с компаниями с запасными частями по всей Европе, включая Великобританию.
Он хочет расширить сеть за пределы владельцев сетей и энергетических компаний, за счет строительных фирм и других лиц, у которых могут быть запасы комплектующих, о которых они не обязательно знают. Параллельно к усилиям присоединяются страны во главе со странами G7.
В середине ноября Грант Шаппс, бизнес-секретарь Великобритании, направил обращение к промышленности с просьбой «каждому из нас удвоить наши усилия» в поиске и пожертвовании оборудования, в то время как Великобритания пожертвовала 10 миллионов фунтов стерлингов в фонд, чтобы помочь купить дополнительный комплект, часть которого адаптирована под постсоветские стандарты.
Общая сумма в фонде составляет 32 млн евро (27,6 млн фунтов стерлингов), часть из которых будет использована для того, чтобы попытаться заплатить производителям за изготовление или изменение оборудования, чтобы оно соответствовало постсоветским стандартам Украины.
Добавить комментарий