Дослідження рівня викидів двоокису вуглецю при спалюванні біодизеля

Размещено на http://allbest.ru

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»

Інститут екології та безпеки життєдіяльності в будівництві

Кафедра «Іноземних мов»

Дослідження рівня викидів двоокису вуглецю при спалюванні біодизеля»

Виконала Чорноморець Г.Я.

Дніпропетровськ 2012

Вступ

На сьогоднішній день гостро стоїть проблема енергетичної незалежності, яка могла б бути пом'якшена за рахунок використання альтернативних джерел енергії і, зокрема, використання біопалива.

Вирішення цієї проблеми можливе за рахунок використання як відновлювальних джерел енергії, зокрема, вітрової, сонячної, біоенергії, геотермальної та інших, так і використання прогресивних енерго- та ресурсозберігаючих технологій промислового виробництва, ведення комунального господарства, сільського господарства тощо.

Провідне місце в енергозбереженні в світі займає біоенергетика. Серед відновлювальних джерел їй належить більше 70% виробництва енергії. Основними джерелами виробництва такої енергії в аграрному секторі є енергетичні культури, відходи переробки сільгосппродукції та відгодівельних комплексів. У світі в цілому біомаса займає четверте місце у структурі палив, які використовуються на енергетичні потреби. Вона забезпечує близько 14% загального споживання первинних енергоносіїв у світі.

Щороку збільшується кількість держав, які зацікавленні у виробництві палива з відновлювальних ресурсів. В багатьох із них це переросло у справжній бум виробництва насамперед таких моторних видів біопалива, як біоетанол та біодизель. Використання відновлювальних джерел енергії і, зокрема, налагодження виробництва біодизелю, дало б змогу зміцнити енергетичну незалежність держави.

Все більше уваги приділяється екологічним наслідкам при використанні викопного палива, що призводить до зростання досліджень з метою скорочення викидів та підвищення ефективності згоряння палива.

Постановка задачі

На сьогоднішній день гостро стоїть проблема енергозабезпечення держав. Вдосконалення державного регулювання розвитку біодизельного виробництва потребує з'ясування наявності необхідних умов, аналізу стану та виявлення основних проблем розвитку виробництва біодизелю на сучасному етапі, з'ясування перспектив розвитку галузі.

Метою статті є визначення передумов, можливостей, проблем та перспектив розвитку виробництва біодизелю, дослідження вмісту двоокису вуглецю у викидах при спалюванні біодизеля.

Предмет дослідження

Паливо для дизельних двигунів можна одержувати не лише з нафти. Альтернативним його джерелом може бути біологічна маса рослинного походження, точніше, рослинна олія. Отримують біодизельне паливо внаслідок хімічної реакції з рослинних жирів. Найчастіше використовують ріпакову олію, бо вона найдешевша. Але можна використовувати й соняшникову, кукурудзяну, соєву тощо.

З кожним роком використовувати традиційне дизельне паливо стає все дорожче. Підвищення цін на паливо викликане, головним чином, зменшенням нафти в надрах Землі.

За прогнозами науковців, за існуючих темпів видобутку нафти її запасів достатньо буде всього на 30-40 років. Цей факт, безперечно, впливає на ціну палива й спонукає до пошуку альтернативних його видів. Іншим важливим чинником, що викликає підвищений інтерес до біодизельного палива, є його екологічність, тобто менші викиди шкідливих сполук у навколишнє середовище. Біодизельне паливо не є абсолютно екологічно чистим, але, порівняно з нафтовим, воно все ж чистіше.

Про це свідчать проведені дослідження. Так, у продуктах згоряння біопалива на 8-10 % менше окису вуглецю, майже на 50% менше сажі й значно менше сірки (0,005% проти 0,2% у звичайного дизельного палива). І тільки через високий вміст кисню в біопаливі продукти його згоряння містять приблизно на 10% більше окису азоту порівняно з нафтовим дизельним паливом.

Вуглекислого газу в продуктах згоряння біопалива рівно стільки, скільки споживають із атмосфери посіви культур, з насіння яких виготовляють паливо. Це призводить до позитивного енергетичного балансу. Так, один гектар ріпакового поля за вегетацію може поглинути близько 20 т вуглекислого газу, одночасно з цим значно поліпшуючи структурний та хімічний склад ґрунту.

У разі попадання в ґрунт або воду біодизельне паливо протягом 25-30 днів практично повністю розпадається й не завдає екологічної шкоди, тоді як один кілограм мінеральних нафтопродуктів може забруднити майже мільйон літрів питної води, знищуючи в ній всю флору й фауну. Це свідчить про доцільність переведення на біодизельне паливо двигунів, які встановлено на річковому та морському транспорті.

Використання біодизеля швидко поширюється по всьому світу, що робить його необхідним, щоб повністю зрозуміти вплив процесу згоряння біодизельного палива і викидів забруднюючих атмосферу. Біодизельне паливо визначається як моно-ефіри алкіл довголанцюгових жирних кислот, отриманих з відновлюваних ліпідів, таких як рослинні масла або тваринні жири. Крім того, той факт, що біодизель повинен виготовлятися з поновлюваних жирів виключає будь-які плутанини з іншими речовинами, до яких ця назва була віднесена в минулому.

Різні масла були в експлуатації в різних країнах в якості сировини для виробництва біодизеля завдяки своїй доступності. Соєва олія широко використовується в Сполучених Штатах і рапсове масло використовується в багатьох європейських країнах для виробництва біодизеля, в той час як кокосове масло і пальмова олія використовується в Малайзії для виробництва біодизеля.

Інші їстівні і неїстівні олії, тваринні жири, водорості і відпрацьовані масла кулінарії також були досліджені вченими для розвитку біодизеля. Використання біодизелю може призвести до зниження деяких забруднювачів і зменшити викиди твердих часток.

Це може бути змішане з дизельним паливом в будь-якій пропорції і використовуватися в звичайних дизельних двигунах без якихось серйозних змін.

Біодизель не містить ароматичних компонентів, а також має низький вміст сірки. Було розроблено багато досліджень на біодизель і виявлені його характеристики.

При використанні біодизельного палива двигун проявляє трохи нижчу продуктивність через його низьку теплотворну здатність у відношенні до дизельного палива, якщо ін'єкції фаз зроблено добре, ККД двигуна істотно не змінюється. Зниження рівня викидів, як вже повідомлялося: чистий біодизель показує середнє зниження СО на 50%, на 65% від загального незгорілих вуглеводнів (HC), на 50% твердих частинок (ТЧ). NOx викиди, навпаки, є на 10% вищі.

Найбільш перспективною є суміш яка являє собою 20% біодизель та 80% дизельного палива, яка широко відома як суміш B20.

Використання біодизелю також показали цікаві результати в котельних для опалювання приміщень. Ці дослідження показали, що ККД котла суттєво не змінюється, тоді як питома витрата збільшується через більш низьке опалювальне значення біодизеля. Спостерігалося значне зниження CO, HC і викидів SO₂ по відношенню до опаленню будинку за допомогою нафти.

екологічний біодизель моторний енергія

Висновки

В даній статті розроблені експериментальні дослідження з використанням біодизельного палива і нафтового газу, зроблені порівняльні характеристики.

Всі випробування проводилися з використанням декількох відсотків біодизеля в еквівалентності різних співвідношень. З представлених результатів можна зробити наступні висновки:

* температура вихлопних газів збільшилася зі збільшенням відсотка біодизеля з B0 до B40.

* температура досягла свого піку, а ц = 1,3, тобто знизився.

* N_ox викиди збільшилися при використанні біодизеля в якості палива.

* при використанні біодизеля, СО і СО₂ викиди знизилися на відміну від використання нафтового газу як палива.

* СО і СО₂ викиди піднялися із збільшенням відношення еквівалентності.

Ця робота вносить вклад у вже проведені дослідження в галузі поновлюваних джерел енергії, в основному, пропонується використання біодизелю в якості альтернативи або добавки до дизельного палива. У цьому дослідженні були виконані випробування ефекту змішування біодизелю і проведений аналіз результатів складу викидів. Отримані дані були зіставлені з опублікованими результатами від подібних експериментів.

Але водночас із численними перевагами є і недоліки, властиві біодизельного палива. Біопаливо агресивніше щодо гумових та полімерних деталей двигунів, ніж звичайне нафтове.

В разі потрапляння на лакофарбове покриття кузова біопаливо треба якнайшвидше витерти, бо воно досить швидко роз'їдає його верхній шар.

Крім цього, біопаливо дещо змінює техніко-експлуатаційні параметри роботи дизельних двигунів.

Потужність двигуна під час роботи у номінальному режимі з використанням біопалива знижується на 6-8%.

Разом з цим витрата палива підвищується приблизно на 5-8%. Крім незначної втрати потужності в холодну пору року та за високої вологості спостерігається неприємний специфічний запах відпрацьованих газів.

Біодизельне паливо досить широко використовують у багатьох країнах Європи та світу.

Виробництво біопалива для його використання в чистому вигляді потребує чималих додаткових капіталовкладень.

Тому в більшості країн практикують змішування нафтового дизельного палива з ріпаковою олією або ж використовують як добавку (від 5 до 30%) до традиційного дизельного палива.

Податкові пільги та додаткові стимули мають сільськогосподарські підприємства, які виділяють частину площ під вирощування ріпаку. Так, наприклад, у Німеччині за кожний засіяний гектар ріпаку фермер одержує приблизно 300 євро.

У країнах Європи біодизель здебільшого є продуктом ріпакової олії. Причому як виробництво, так і використання біодизельного палива має підтримку на державному рівні.

Там уже збудовано достатньо малих і великих переробних заводів. Зокрема, в Німеччині за рік виробляють близько 2 млн т біодизельного палива, а його частка на ринку дизельного палива становить 3,0%. Біодизельне паливо використовують і найближчі сусіди України: Чехія, Словаччина, Польща. Останнім часом ці країни суттєво збільшили посівні площі під ріпак.

З 2009 року всі країни Європейського союзу зобов'язуються виробляти й використовувати біодизельне паливо. А до 2020 року Європейський союз планує не менше 20% транспорту заправляти біопаливом.

Світове лідерство за обсягами виробництва ріпаку належить країнам ЄС, на які припадає щорічно близько 25% світового виробництва. Така ситуація пояснюється дією низки чинників, а саме: значним субсидуванням виробництва та підтримкою експорту продукції, високою купівельною спроможністю й розвиненістю галузі, а також використанням насіння ріпаку як основної сировини для виробництва продукції широкого вжитку.

Саме тому основні виробничі потужності компаній-гігантів олієхімічної галузі містяться саме в Європі.

Крім того, громадська турбота щодо збереження навколишнього природного середовища змушує уряди вдаватися до розробки програм використання альтернативних джерел енергії, в тому числі виробництва біопалива, сировиною для якого є насіння ріпаку.

В Україні ріпак як промислову культуру почали інтенсивно впроваджувати лиш останні 10-15 років. Незважаючи на тривалу агітацію за цю культуру, ріпак не набув у нас масового поширення.

Причина полягає в тому, що не вирішеними залишається низка питань. Ось деякі з них. Ріпак є культурою з дуже дрібним зерном, і тому для його сівби, збирання та первинної переробки потрібна спеціальна техніка або ж удосконалена традиційна.

Придбання такої техніки або переобладнання вже існуючої потребує чималих витрат робочого часу та коштів, яких у господарствах, як правило, бракує.

Інша проблема, що стримує розвиток ріпаківництва, -- недостатня зимостійкість озимого ріпаку. Виробництво цієї культури -- справа дуже ризикована.

Так, протягом зими 2002-2003 маркетингового року в Україні внаслідок несприятливих погодних умов загинуло близько 70% посівів ріпаку, через що сільгоспвиробники зазнали значних втрат. Вирощувати ярий ріпак недоцільно, тому що його врожайність приблизно в 1,5 раза нижча за озимий.

Але, незважаючи на всі наведені переваги й недоліки біопалива, нині перехід на екологічно чисті види палива є потребою вже не тільки сьогодення, а й завтрашнього дня, і не враховувати цього не можна. Технічні засоби, двигуни яких працюватимуть на біопаливі, не будуть забруднювати навколишнє середовище шкідливими сполуками так, як техніка, що використовує традиційне нафтове паливо.

Біологічне дизельне паливо наразі зможе замінити тільки частину використовуваних мінеральних нафтопродуктів. Але слід зважати на те, що нафти залишилось не так уже й багато. З економічної точки зору, використання біодизеля було доведено у багатьох інших роботах і, отже, додає до його використання переваг.

Анотація

У статті досліджуються питання використання відновлювальних джерел енергії, аналізуються необхідні умови та стан розвитку біопаливного виробництва на сучасному етапі, формулюються основні проблеми розширення виробництва, досліджується вміст двоокису вуглецю у викидах при спалюванні біодизеля.

Ключові слова - відновлювальні джерела енергії, біоенергетика, біодизель, вуглекислий газ, випромінювання, горіння.

Размещено на Allbest.ru