Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Невозможно переоценить значение транспорта в современном мире. Научно-техническая революция двадцатого века, рост населения, урбанизация и множество других факторов вывели его развитие на совершенно новый уровень. Одновременно с этим появилась и проблема: огромное количество транспортных средств стало причиной ухудшения экологической обстановки в масштабах всей планеты.

По данным Минприроды, до 80% загрязнения воздуха в мегаполисах дают автомобильные углекислые выхлопы. Еще в 2010 году число автомобилей, зарегистрированных в масштабах всего мира, превысило миллиард. Экотранспорт интересует мировой рынок, прежде всего, из-за экономической привлекательности некоторых видов топлива. Но из-за методов производства его экологичность порой ставится под вопрос, а неразвитость инфраструктуры и высокие цены тормозят распространение «чистых» машин в крупных городах.

1.Экотранспорт по видам двигателей

Любой транспорт, получение энергии для которого не связанно с процессами горения углеводородов, можно назвать экологически чистым. Исключение составляют атомные реакции, которые на сухопутном транспорте не используются. Биодизель, двигатель внутреннего сгорания на спирту тоже сжигают углерод, поэтому их нельзя относить к экологически чистым видам транспорта. Наиболее правильно классифицировать экотранспорт по видам двигателей.

1.1 Электрический привод

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

Электромобили появились на 50 лет раньше первого автомобиля. Их развитие было обусловлено открытием Фарадея о явлении электромагнитной индукции, после которого все изобретатели и инженеры были увлечены путями его практического применения. К сожалению, о времени появления и создателе первого электромобиля сведений не сохранилось. Об успехе электромобилей тех лет гласит и то, что первые рекорды по скорости были установлены именно на электромобилях.

Снижением популярности электромобилей послужила активная разработка двигателей внутреннего сгорания и открытие богатых месторождений нефти, и, как следствие к производству дешевого бензина. Развитие автомагистралей подарило возможность совершать дальние путешествия, но электромобили не могли их совершать ввиду малого запаса хода. Популярность электромобилей пошла на спад, и к 1920 году их доля составляла около 1 %. К 1930 году их производство практически прекратилось. Затишье длилось вплоть до конца 1980 года, пока остро не встала проблема загрязнения окружающей среды и перспектива истощения запасов нефти. Ряд компаний приступили к выпуску электрических транспортных средств, не предназначенных, однако, для личного использования. Следующий всплеск интереса к электромобилям, который мы наблюдаем и в настоящее время, произошел в 90-х годах прошлого века в связи с существенным ужесточением законодательства о загрязнении воздуха. В настоящее время электромобили приобретают все большую популярность, ведь очевидно, что рынок электрокаров идет вперед огромными шагами. Можно сделать предположение о том, что в скором времени они потеснят автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Среди преимуществ электромобиля можно выделить:

· экономию на топливе;

· малое загрязнение окружающей среды;

· отмена налогов, платы за парковку и др.;

· после усовершенствования электромобили смогут заряжаться не только от сети, но и от других источников;

· тишина -- двигатель работает беззвучно.

К недостаткам электромобилей следует отнести:

· малочисленность автозаправочных станций;

· небольшой модельный ряд на рынке;

· высокая стоимость аккумуляторной батареи;

· сравнение в пробеге электромобиля до полного исчерпания заряда батареи с типичным автомобилем значительно уступает показателям обычного автомобиля до исчерпания запасов топлива в баке;

· безопасность электромобиля ниже обычного авто, так как он имеет облегченный вариант конструкции;

· техническое обслуживание сулит быть проблематичным, ввиду малого количества деталей на рынке и специально обученного персонала;

· скорость -- ее обычно ограничивают в целях экономии заряда; ? утилизация (аккумуляторы содержат опасные химические вещества и кислоты).

1.2 Водородные двигатели

Основная проблема водородного двигателя состоит в том, что добывать водород в природе невозможно - его приходится получать электролизом воды, или переработкой природных углеводородов, все равно, сжигая при этом нефть, газ, уголь или уран. Таким образом, водород является не топливом, а лишь аккумулятором энергии.

Следовательно, при расчете КПД водородного двигателя надо считать КПД всей цепочки: производство электроэнергии на электростанции - передача электроэнергии - получение водорода - транспортировка водорода - водородный двигатель, а такой КПД водородного двигателя значительно ниже, чем у бензиновых двигателей. Следовательно, он неэкономичен, тратит больше топлива и дает больше экологически вредных выбросов.

Кроме того, по различным оценкам, на сегодняшний день суммарная мощность всех автомобилей в десятки раз превосходит суммарную мощность всех электростанций, а электростанции и так не всегда справляются с возрастающей нагрузкой. Если учесть, что на ввод в строй только одной электростанции нужно (при полном финансировании) 3-5 лет, то становится очевидно, что массовый переход транспорта на водород в обозримой перспективе невозможен в принципе.

Типы водородных двигателей

Топливные элементы - по сути, гальванические элементы в которых реакция водорода с кислородом происходит непосредственно с получением электричества. Имеют высокий КПД, не имеют движущихся частей, не греют улицу. Но на сегодняшний день имеют два серьезных недостатка: низкая удельная мощность (даже при небольшой мощности имеют большой вес) и высокая цена (они содержат платину и палладий). Поэтому они используются в основном в космических аппаратах и на подводных лодках, однако, если их поставить на автомобиль, то он по цене сравняется с космическим кораблем. Рано или поздно эти технические проблемы будут решены, но «энергетическую проблему» они все равно не решают. Поэтому в дальнейшем речь пойдет о двигателях второго типа.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на водороде - принципиально не отличается от аналогичного ДВС на пропане, на котором сейчас ездит половина грузовиков. Дешёвая, надёжная, отработанная конструкция. Скорее всего, перевести пропановый двигатель на водород можно даже не переделкой, а перенастройкой - экспериментальные образцы давно существуют - миллиард для этого не нужен. «Энергетическую проблему» они также не решают.

Экологические проблемы ДВС на водороде

Во-первых, как уже было доказано выше, водородный двигатель (с учетом производства водорода и электроэнергии) дает больше экологически-вредных выбросов, правда там где расположена электростанция - где-нибудь в тайге, а не в городах, где эта проблема наиболее актуальна.

В идеале сам ДВС на водороде выбрасывает в атмосферу только водяной пар. В реальных условиях добиться столь идеального сгорания практически невозможно - в зависимости от условий горения, могут образовываться гидроксиды OH (которые взаимодействуя с металлом, будут вызывать его коррозию и образовывать весьма опасную для экологии щелочь), перекись водорода (крашенные блондинки знают, насколько это едкое и опасное вещество), соединения азота и др. Сам водород, утечки которого неизбежны, разрушает озоновый слой.

Водяной пар, при массовых выбросах, так же представляет серьёзную опасность - он может привести к трудно прогнозируемым климатическим изменениям; также как и CO2, является «парниковым газом»; усиливает коррозию материалов, что может привести к преждевременным обрушениям конструкций и серьёзным техногенным катастрофам; ухудшает самочувствие людей; создает благоприятные условия для размножения болезнетворных бактерий; увеличивает «скользкость» дорожного покрытия и количество туманов, что ведет к повышению количества ДТП.

Проблема безопасности

Водород, также как пропан или пары бензина в смеси с воздухом образует «гремучую смесь». Однако, в отличие от пропана, водород невозможно удержать в баллоне - молекулы водорода настолько малы, что легко диффундируют сквозь металл.

Существует и другой способ хранения водорода - металл-гидриды -- ёмкости со специальными сплавами, которые впитывают водород в свою кристаллическую решётку и отдают его при нагревании. Такой способ хранения имеет высокую плотность упаковки топлива, но чреват тем, что эта ёмкость может нагреться и отдать водород не только от нагревателя, но и, например, от солнца или работающего двигателя, что может вызвать утечку водорода и взрыв.

Конечно, все можно предусмотреть - создать специальные покрытия, термостаты, датчики утечки, систему вентиляции и т.д., но тогда автомобиль по стоимости опять сравняется с космическим кораблем.

Водородный двигатель имеет определенные перспективы там, где нужны максимальные мощности, скорости и т.д., причем любой ценой, без оглядки на стоимость и экологию (космические аппараты, боевая техника, гонки…), но массовое использование его на транспорте, абсолютно бесперспективно, т.к. он неэкономичен, неэкологичен, небезопасен и не может быть обеспечен водородом в необходимом количестве.

1.3 Воздухомобили

Автомобиль, использующий для движения сжатый воздух. Данное транспортное средство не выбрасывает в атмосферу вредные выхлопы в отличие от обычных автомобилей на ДВС.

Автомобили с использованием сжатого воздуха в качестве энергоносителя существовали ещё в конце XIX века на заводах США и Европы. Жюль Верн в 1860 году подумывал о внедрении автомобилей на сжатом воздухе в качестве ежедневного транспортного средства. В настоящее время к идее использования воздухомобителей возвратились из-за непрерывно дорожающей нефти и экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды.

Общий принцип действия воздухомобиля таков: в цилиндры двигателя подаётся сжатый воздух из баллонов, который приводит в движение поршни, вращая коленвал. Требуется лишь предварительно закачать сжатый воздух в баллоны.

Современную концепцию воздухомобиля разработал французский инженер-моторостроитель Гай Негр (Guy Negre). Он создал пневмодвигатели и несколько вариантов с предварительным подогревом воздуха, что увеличивает дальность пробега от одной заправки.

Автопредприятия и нефтяные концерны считают автомобиль с воздушным двигателем «недоработанным». Вполне возможно, что такое мнение диктует конъюнктура рынка.

Преимущества:

· относительно бесшумный ход;

· экологически чистый транспорт;

· дешевле своих чисто электрических или водородных соперников при примерно равных технических параметрах;

· баллоны с воздухом можно заряжать огромное число раз;

· предельно высокий КПД;

· реверсивность двигательной установки, рекуперация энергии при торможении без дополнительного оборудования и без потери КПД;

· не требуется холостой ход двигателя;

· не требуется заводить двигатель в большинстве случаев, например, если двигатель построен как роторный насос;

· независимость от температуры окружающей среды.

Недостатки:

· малая энергоёмкость баллонов и воздуха в целом;

· невозможность использования зимой из-за отсутствия подогрева салона, что является следствием высокого КПД;

· не проведены широкие публичные испытания, что ставит проект на грань технических фантазий.

1.4 Сигвей

Сигвей гениален по своей простоте, эффективности и экологичности. На вид это что-то среднее между велосипедом и самокатом. Главное его отличие - расположение колес. Они находятся не на одной оси, а параллельно друг другу, то есть перпендикулярно движению. Казалось бы, такая конструкция не способна удержать ставшего на площадку пассажира. Однако потерять равновесие на сигвее практически невозможно. Дело в том, что при изменении положения корпуса ездока, умный самокат способен автоматически и очень быстро определить возникшее нарушение балансировки. Этому способствует сложнейшая система, состоящая из пяти вибрирующих колец-гироскопов и двух жидкостных датчиков наклона. Они посылают сигналы на микропроцессоры, а те, в свою очередь, вырабатывают управляющие двигателями воздействия.

Сигвей развивает скорость до 20 км/ч. Эта цифра была выбрана не случайно. Исследования показали, что, двигаясь с подобной скоростью, пассажир не получит серьезных травм, если столкнется с препятствием. Работает транспорт нового поколения за счет аккумулятора, пробег которого составляет порядка 40 км. Подзарядить устройство можно от обычной розетки или простого компьютерного шнура. Чтобы разработать такую чудо-технику, потребовались годы исследований. Изобрести сигвей удалось американцу Дину Кэймену. Для открытия понадобилось не только время, но и большие деньги. Кэймен потратил на свое детище порядка 100 миллионов долларов. Впрочем, изобретатель уверен, что деньги не были выброшены на ветер и уже спустя годы сигвеи будут лидирующим средством передвижения во всем мире.

Впервые сигвей был представлен обществу в Нью-Йорке в 2001 году. Само название обязано музыкальному термину «segue», что в переводе с английского означает «плавный, последовательный переход из состояния в состояние». Удобство, простоту и экологическую безопасность данного вида транспорта первыми оценили американцы и европейцы. Они используют умный самокат не только в качестве личного транспорта, но и как рабочее средство передвижения. Так, в западных странах можно без труда встретить патрульного полицейского или почтальона на сигвее. Устраивать прогулки на таком виде транспорта любят сотрудники крупных корпораций, а молодежь использует гонки на экологических скутерах в качестве забавного развлечения. Но наибольшую популярность сигвеи обрели в туристической индустрии. Экскурсии на двухколесном транспорте обретают популярность далеко за пределами Америки. Официальное использование самоката с моторчиком уже разрешено во Франции, Израиле, Португалии, Голландии, Греции, Италии и других странах. В Украине и России сигвеи еще не настолько популярны, однако уже и здесь изредка можно встретить туриста за рулем этого футуристического средства передвижения.

Управлять сигвеем довольно просто. Для этого вам не понадобятся ни специальные знания, ни навыки вождения. Интеллектуальная система у современных самокатов способна предугадать любое ваше движение, достаточно лишь слегка изменить положение тела. При наклоне вперед сигвей будет катиться туда же. Скорость движения зависит от степени вашего наклона. Затормозить на сигвее тоже достаточно легко - необходимо лишь отклониться назад и самокат начинает останавливаться или катиться задним ходом. При наклонах вправо и влево двигатель соответствующего колеса замедляется, и ваше транспортное средство поворачивает в необходимую сторону.

Недостатки:

· сигвей имеет огромные размеры и вес, некоторые модели могут весить до 60 кг

· высокая стоимость- есть модели, которые стоят дороже автомобилей

· для него не предусмотрены электрические заправки. Так что зарядить аккумуляторы в пути вряд ли получится, если они в самый неподходящий момент вдруг разрядятся.

· двигаться на нём по дорогам вперемешку с автомобилями нельзя -- это опасно. Исключением разве что могут стать дороги в сельской местности и в миниатюрных городках, где машин особо нет

· не каждая дорога подойдёт для сигвея. Если она неровная, с ямами, выбоинами, то нормально проехать не получится. В отличие от пешехода, сигвэй не поднимется по ступенькам. Также двухколёсная платформа не предназначена для езды по густой траве, а если у неё ещё и маленькие колёса, то она вообще не сможет двигаться по любому газону и по асфальту даже с небольшими неровностями.

Преимущества:

· не так сильно подвержен негативному воздействию низких температур на аккумуляторные батареи.

· так как сигвей имеет руль -- им легче управлять. А новичкам практически не нужно обучаться на езде на сигвее -- встал и поехал.

· на сигвее можно разворачиваться практически на месте -- что полезно при ограниченном пространстве для маневров.

· работает без выхлопов, на электрической энергии, которая на сегодняшний день считается одним из самых экологичных видов топлива.

1.5 Велосипед и самокат

Эти колесные транспортные средства двигаются посредством мускульной силы субъекта. В велосипеде для этой цели используются ножные педали, а в самокате движение обеспечивается благодаря многократному отталкиванию ногой от земли. На велосипеде человек занимает сидячее положение, на самокате же он стоит, держась за руль. Самокаты теперь используются не только для развлечения детьми, но и наряду с велосипедами применяются и взрослыми: работниками почты, полиции и даже скорой помощи.

Многие люди в Европе и Америке предпочитают добираться на работу на велосипеде, в Токио на самокате, поскольку, с одной стороны, нет необходимости стоять в пробках, а с другой - благодаря физической нагрузке организм становится более здоровым.

1.6 Городской экотранспорт

Всем известны такие виды экологического транспорта, как троллейбус и трамвай, также не так давно появился гибрид троллейбуса и автобуса-экобус. Все они работают от электричества и предназначены для перевозки пассажиров.

Трамвай - один из первых видов городского общественного транспорта, появился еще в начале XIX века, тогда он приводился в движение с помощью конной упряжке. Первый электрический трамвай появился в 1881 году в Германии.

Троллейбус же появился в виде первой экспериментальный троллейбусной линии в 1882 году, так же в Германии. Причём вначале троллейбусы эксплуатировались только, как дополнительный транспорт к трамваю. Первая полностью троллейбусная линия же открылась в 1933 году в Москве.

Экобус - модель автобуса, разработанная российской компанией «Тролза» на базе троллейбуса Тролза-5265 «Мегаполис». Снабжен гибридной силовой установкой, является последовательным гибридом и позиционируется разработчиком как новый вид общественного транспорта.

2. Внедрение экотранспорта

2.1Европа и Америка

В настоящее время некоторые страны предпринимают ряд действий, направленных на использование электромобилей жителями своей страны, в целях сохранения окружающей среды и здоровья.

Например, в Норвегии подготовили законопроект о введении запрета продажи новых автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями. Если инициатива будет поддержана парламентом, начиная с 2025 года норвежцы смогут приобретать исключительно электромобили, а также машины с водородными силовыми установками.

Помимо Норвегии возможность запрета продаж машин с ДВС с 2025 года рассматривают в Нидерландах. В апреле соответствующий законопроект «Партии труда» поддержала Нижняя палата парламента.

В Германии за покупку электромобиля будут выплачивать премию. На данные цели правительством выделено 600 миллионов евро.

Американские власти проводят тендеры для производителей электромобилей в целях использования в рабочих целях данного транспорта госслужащими, тем самым привлекая внимание и задавая тон для популяризации электромобилей.

2.2Россия

Россия испытывает некоторые сложности по внедрению электромобилей, несмотря на ряд льгот для их владельцев. Среди сложностей: малое количество заправок, климат, в зимний период холод будет негативно влиять на аккумуляторы, снижая пробег на одной зарядке в 2-3 раза. Почти полное отсутствие инфраструктуры для его обслуживания. Электромобили желательно держать в отапливаемом гараже -- хранение аккумуляторов в условиях минусовой температуры приводит к их порче. А при экстремально низких температурах желательно и вовсе отказаться от эксплуатации электрокара, таким образом, для полноценного использования электромобиль российскому гражданину не всегда сможет подойти.

Ну, и самый главный отрицательный показатель -- стоимость, пока данный вид транспорта скорее роскошь, чем средство передвижения. Несмотря на предпринимаемые властями попытки стимулирования использования, фактические данные не сулят большого спроса. Среди таких мер: отмена платы за пользование парковкой в Москве в центре города, отмена транспортного налога для владельцев, проживающих в Санкт-Петербурге, установление в Москве и в московской области более двух тысяч зарядных станций и др.

Заключение

экологический транспорт двигатель

В мире давно поняли, что шутки с природой могут обойтись человечеству слишком высокой ценой, автотранспорт создает в крупных городах обширные зоны с долей загрязнения воздуха в 70-90 %. В связи с ростом количества личного автотранспорта смог над большими городами стал приметой времени. Автомобили с двигателями внутреннего сгорания производят много шума, много дыма.

Часто наблюдаются «пробки» на дорогах, в этих пробках длительное время простаивают автомобили, отравляя окружающую среду не меньше чем при нормальном режиме езды, но при этом передвигаясь со скоростью пешехода.

В автомобильном выхлопе содержится большое количество вредных веществ, но большинство из них влияют на экологию локально -- в месте выброса, отравляя самого водителя и окружающих его людей. Также при сжигании топлива выделяется большое количество парниковых газов, которые являются одной из причин глобального потепления. Одним из путей решения проблемы внутригородского транспорта является внедрение электромобилей.

Многие сравнительные характеристики экологической эффективности показывают явное превосходство электромобилей перед другими видами автотранспорта. Для внутригородского автотранспорта в ближайшее время нет более экологически чистой и недорогой альтернативы электромобилям

Анализируя вышеперечисленное очевидно, что ни человечество, ни в частности Россия, не готовы к резкому отказу от автомобилей ДВС в пользу электромобилей. В то же время первые шаги к широкому внедрению электромобилей в повседневную жизнь уже сделаны. Точка невозврата пройдена, и с каждым годом на дорогах будет появляться все больше и больше автомобилей на электричестве. И судя по вниманию правительства к этой отрасли, Россия не будет в числе отстающих стран. Возможно, они приобретут широкое применение, если приобретут поправку на местные условия эксплуатации

Список использованных источников

1.Трескова Ю.В. Электромобили и экология. Перспективы использования электромобилей // Молодой ученый. -- 2016. -- №12. -- С. 563-565.

Размещено на Allbest.ru