Рисунок 1. Статистика количества и возраста автомобилей в РФ

Выхлопные газы своем составе они содержат около 300 веществ, большинство из которых токсичны, повышают вероятность появления злокачественных опухолей (таблица 1).

При сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется 0,6л угарного газа (2г на км, для грузовых 10 г на км), 0,1л углеводородов, 0,04л диоксида азота. Для сжигания 1 кг бензина нужно 15 кг воздуха.

Один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800 кг оксида углерода, около 400 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. загрязнение атмосфера альтернативный топливо

В целях снижения загрязнения воздуха на пути отработавших газов в автомобили стали устанавливать каталитические нейтрализаторы, окисляющие несгоревшие углеводороды и угарный газ до углекислого газа и восстанавливающие оксиды азота до азота и кислорода.

Таблица 1. Состав выхлопных газов

Каталитические нейтрализаторы способны довольно эффективно снижать токсичность выхлопа, при этом они не влияют на потребление топлива и мощность двигателя. Другой выход - создание более экологического топлива.

Альтернативным видом топлива считалось топливо, разработанное американскими учеными-кукурузное топливо. Оно названо так, потому что этанол для двигателей автомобилей производят из оберток кукурузных початок и другого сельскохозяйственного мусора. Однако, проводимые исследования показали, что для того, чтобы произвести достаточное количество этанола на базе кукурузы, спрос на биотопливо уже оказывает отрицательное влияние на запасы пресной воды в Великих Равнинах Юго-Западной и Центральной части США. Центральной проблемой является относительно высокая потребность кукурузы в воде.

Ученые утверждают, что широкое производство биотоплива дает отрицательные результаты. Они говорят, что при использовании биоэтанола или биодизеля производится меньше энергии, чем затрачивается на их производство, и, тем более, меньше, чем при использовании нефтепродуктов [2].

Для примера можно взять поле пшеницы, выращиваемой для производства этанола. Оно может дать 400 литров топлива с одного урожая. Но если учесть трактор, который сожжет 300 литров топлива в сезон на обработку этого поля, грузовик для перевозки зерна, сжигающий 20 литров за рейс, и перегонный аппарат, использующий энергию 160 литров топлива, чтобы выполнить перегонку зерна в спирт, является ли производимый этанол по-настоящему экологически чистым, с низким уровнем выбросов топливом?

И наконец, кукурузное биотопливо загрязняет земную атмосферу парниковыми газами больше на 7% в сравнении с выбросами от обычного бензина.

Водород как топливо для двигателей рассматривается в числе наиболее перспективных веществ. Запасы водорода на Земле практически неисчерпаемы, так как его выделить из обыкновенной воды.

Хранение и транспортировка этого газа связаны с определенными сложностями. Но при равных массах, при сжигании водорода выделяется в 3 раза больше энергии, чем при сжигании бензина.

При использовании водорода в обычном двигателе внутреннего сгорания возникает ряд проблем. Во-первых, при высокой температуре и сжатии водород вступает в реакцию с металлом, из которого сделан двигатель, и даже с моторным маслом. Кроме того, в случае даже небольшой утечки при контакте с раскаленным выпускным коллектором он неизбежно загорится.

Отличным примером автомобиля с водородным двигателем может служить экспериментальный седан BMW 750hL, выпускающийся ограниченной серией и доступный покупателям. В нем установлен 12-ти цилиндровый двигатель, работающий на ракетном топливе (водород + кислород), позволяющий разогнаться до 140 км/ч.

Для массового перехода на водород в качестве топлива существует целый ряд технологических и экологических препятствий.

- Производство водородного топлива на сегодняшний день обходится в 4 раза дороже, чем производство бензина.

- Да и сам процесс получения водорода из воды пока еще обходится слишком дорого. Поэтому основной его объем в настоящее время производится из метана. С большими затратами связана его транспортировка и хранение. (производство 1 кг водорода обходится $2-5, 1 баррель нефти (158 л) - от 2).

- В случае массового внедрения таких силовых установок, резко увеличится количество водорода в атмосфере, что может привести к разрушению озонового слоя Земли, так как водородные двигатели выделяют значительно больше оксидов азота, чем бензиновые. Озоновый слой защищает планету от солнечной радиации (вызывает раковые заболевания кожи). Он поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения.

С точки зрения экологической чистоты наиболее перспективен электромобиль.

Электромобиль - автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т. п.).

Одна из главных причин, почему кто-то покупает электрический автомобиль - это то, что он не выделяет вредных выбросов. Электрические автомобили не имеют выхлопа газов и даже бензобака.

Электромобили требуют постоянной подзарядки, следовательно, нужно будет построить большое количество пунктов подзарядки, которые будут снабжены от электростанций.

Как получает энергию электростанция? Существует несколько типов электростанций - ТЭС, ГЭС, АЭС, БЭС, ПЭС и др., и источников, из которых мы научились получать так необходимую нам энергию. В начале освоения энергетики основным сырьём для производства являлся каменный уголь. Сейчас же, спустя столетие, мы научились производить электроэнергию, используя и другие ресурсы.

В наше время производство электроэнергии тепловыми электростанциями в основном происходит с использованием нефти, а точнее, ее фракции, именуемой как мазут. Вредные выбросы этого типа электростанций в атмосферу обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязнений в ней. Так, на их долю приходится примерно 25% всех вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий. Следовательно, при введении в эксплуатацию электромобилей, мгновенно возрастет потребление электроэнергии, а значит значительно увеличится доля выбросов, производимых электростанциями.

К примеру, автомобиль Nissan LEAF, как заявляет производитель, потребляет 30 кВт-ч на 160 км [3]. При среднем расходе энергии электрического автомобиля в 30 кВт-час на 160 км пробега, за 1км пробега машины, электрический силовой агрегат потребляет 0,19 кВт-ч. Поэтому если Вы приобретете электрический автомобиль, то при пробеге 25,000 в год (в среднем 68,4 км/день), Вы затратите на зарядку аккумуляторной батареи около 4750 кВт энергии. Таким образом, при среднем расходе 400 кВт в месяц на семью за квартиру, каждая семья при наличие 1 электромобиля потребляет в два раза больше электроэнергии, чем раньше. Учитывая все вышеперечисленные трудности, развитие электромобилей снизило темп развития. Но в ближайшем будущем есть перспективы на этот счет: получение энергии из альтернативных источников (солнечные батареи, ветровые электростанции) хорошо отразится на экологии, но это требует больших капиталовложений и значительной площади для их установки. Установка солнечной батареи непосредственно на электромобиль также не является оптимальным решением, потому что это увеличивает его массу, он становится недопустимо тяжелым, следовательно, повлечет за собой массу проблем в обслуживании дорожного покрытия, так же потребуется большая площадь.

В качестве площади под солнечные батареи можно использовать крыши домов. Во многих странах мира их установка и использование освоены очень хорошо. В Турции, например, эти устройства можно увидеть и на маленьких одноэтажных домиках, и на многоэтажных красавцах тоже. Установка и крепление солнечных батарей, а также сопутствующего оборудования приносит значительные затраты владельцам. Но в процессе эксплуатации такие установки не нуждаются в специальном обслуживании и ремонте. Это бесплатный и неисчерпаемый источник энергии.

Панель с площадью примерно 0,2 квадратных метра будет иметь мощность модуля примерно 10 Вт. Такой модуль будет весить около 2 кг. Ясным солнечным днем с 1 квадратного метра элемента можно получить 120 Вт мощности. Такого количества энергии не хватит даже для того, чтобы обеспечить работу компьютера. Одна солнечная батарея площадью 10 квадратных метров способна дать уже больше 1 кВт энергии, а это в силе обеспечить нормальную работу нескольких лампочек, телевизора и компьютера.

Для загородного дома, в котором проживают 3-4 человека, в светлое время года и светлое время дня, может оказаться достаточно 20 квадратных метров площади солнечных батарей (это примерная ежемесячная потребляемая мощность 200-300 кВт) [4].

Как правило, участка крыши, ориентированного на юг, для установки данной площади солнечной батареи будет достаточно. В случае если площадь крыши, которая ориентирована на юг, составляет 40 квадратных метров, то это при 18-20 солнечных днях может выдавать до 500 кВт ежемесячно.

В зимнее время солнечная батарея будет неэффективна. В то же время нельзя не отметить и очевидные достоинства:

- длительный срок службы;

- независимость от технических неполадок организации, поставляющей энергию;

- крайне невысокая вероятность выхода из строя солнечной батареи; - отсутствие необходимости в постоянном техническом обслуживании; - бесплатность энергии.

Электромобиль может проехать без подзарядки порядка 150 -250 км. Одним из недостатков электромобилей является тот факт, что их приходится очень долго заряжать. Это дело не одного и даже не двух часов. Порой на зарядку такого автомобиля уходит до двенадцати часов.

Разработчики из Израиля создали технологию, позволяющую заряжать мобильные устройства за несколько секунд, а электромобили - за пару минут.

По словам тель-авивской компании StoreDot, с помощью использования нанотехнологий для синтеза искусственных молекул, им удалось разработать прототип батареи, которая может аккумулировать больший объем энергии за меньшее время. Разработчики сравнивают принцип работы устройства с суперплотной губкой, впитывающей и сохраняющей заряд.

Продемонстрированный прототип аккумулятора для смартфонов является слишком громоздким по современным меркам, поэтому в StoreDot намериваются усовершенствовать его. По предварительным оценкам, тонкая батарея, способная заряжаться за полминуты, будет окончательно готова к 2016 году.

Основатель StoreDot также поделился планами на будущее, в которые входит создание таких аккумуляторов для электромобилей. Если и этот проект удастся воплотить в реальность, то на полную зарядку электродвигателя будет уходить около 2-3 минут [5].

Заключение