Среда, 16.10.2019, 15:00
Приветствую Вас Гость | RSS
Семнадцатая Олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Шестнадцатая олимпиада (2018/19 уч.год)

Альтернативное топливо, каковы перспективы его применения в авиации?

Автор: Шкордов Андрей
Возраст: 16лет
Место учебы: Тихорецкий индустриальный техникум, МБУ ДО ЦВР п. Паркового
Город, регион: поселок Парковый; Краснодарский край
Руководитель: Легашова Татьяна Степановна, преподаватель физики, Тихорецкий индустриальный техникум

Альтернативное топливо,
каковы перспективы его применения в авиации?

План

Введение
Основная часть
Глава 1. Альтернативные виды топлива и их особенности
1.1. Экологические проблемы, связанные с авиационным транспортом
1.2. Виды альтернативных топлив для авиации
1.2.1. Синтетические авиатоплива
1.2.2. Применение газов
1.2.3. Ядерное (атомное) топлив
1.2.4. Солнечная энергия
Глава 2. Применение биотоплива в авиации
2.1. Общие сведения о биотопливе
2.2. Виды биотоплива в авиации
2.3. Преимущества и недостатки применения биотоплив
2.4. Применение биотоплива в авиации на современном этапе
Выводы
Заключение
Источники информации

Введение

«...альтернативная энергетика – это движитель массы новых технологий, и без нее человечество не проживет…»

академик РАН Ж.И. Алферов

На современном этапе развития общества перед человечеством стоит несколько серьезных проблем, среди них загрязнение окружающей среды парниковыми газами и удорожание горюче-смазочных материалов для транспорта. К 2050 г. планируется сократить выбросы углекислого газа на 50% по сравнению с показателями 2005 году. Меня заинтересовало, как же человечество планирует решить эти грандиозные планы.

Цель исследования: изучение перспектив применения альтернативного топлива в авиации.

Задачи исследования:

  • познакомиться с экологическими проблемами авиационного транспорта;
  • выяснить, какие виды альтернативных топлив для авиации существуют;
  • проанализировать экологические, экономические и физические составляющие производства альтернативного топлива;
  • рассмотреть, как на современном этапе реализуется идея применения альтернативного топлива в авиации.

Актуальность работы: тема работы является актуальной, так как существует экологическая проблема парникового эффекта, связанная с увеличением выбросов углекислого газа в атмосферу планеты.

Основная гипотеза: массового перевода авиации на альтернативное топливо в ближайшие десятилетие не возможно по экономическим показателям.

Основная часть

Общий рост потребления энергии в мире и, в том числе, рост потребности в разнообразных перевозках, а также увеличение количества транспортных средств ведут к всё большему загрязнению биосферы. Определенный вклад в проблему вносит и воздушный транспорт.

Глава 1. Альтернативные виды топлива и их особенности

Основная причина поиска альтернативных топлив, в том числе и в авиации связана с экологическими проблемами. Рассмотрим, что это за проблемы и откуда они берутся.

1.1. Экологические проблемы, связанные с авиационным транспортом

В результате воздушных перевозок происходит загрязнение почв, водных объектов и атмосферы, а сама специфика влияния воздушного транспорта на окружающую среду обнаружена в значительном шумовом действии и значительных выбросах различных загрязняющих веществ.

В среднем один реактивный самолёт, потребляя в течение 1 ч 15 т топлива и 625 т воздуха, выпускает в окружающую среду 46, 8 т диоксида углерода, 18 т паров воды, 635 кг оксида углерода, 635 кг оксидов азота, 15 кг оксидов серы, 2, 2 твёрдых частиц. Средняя длительность пребывания этих веществ в атмосфере составляет примерно 2 года. Реактивному лайнеру, совершающему трансатлантический перелёт, требуется от 50 до 100 т кислорода. Наибольшее загрязнение окружающей среды происходит в зоне аэропортов во время посадки и взлёта самолётов, а также во время прогрева их двигателей.

При полёте в нижних слоях стратосферы двигатели сверхзвуковых самолётов выделяют оксиды азота, что ведёт к окислению озона. В стратосфере происходит интенсивное взаимодействие солнечных лучей с молекулами кислорода. В результате молекулы распадаются на отдельные атомы, а те, присоединяясь к сохранившимся молекулам кислорода, образуют озон. Поглощая почти всю ультрафиолетовую радиацию, озон, тем самым, предохраняет живые организмы от гибели.

Хотя удельное количество загрязняющих веществ в отработавших газах авиадвигателей почти на два порядка меньше, чем у наземных источников, вклад авиации нельзя считать несущественным, в частности потому, что загрязнение атмосферы происходит непосредственно в тропосфере и в стратосфере – особенно чувствительных к разнообразным воздействиям[1].

Однако даже в рамках наиболее оптимистичных прогнозов технических достижений предполагается, что повышение эффективности, связанное с техническими и эксплуатационными мерами, не компенсирует общий объём выбросов, связанный с ожидаемым ростом объёма воздушного движения.

1.2. Виды альтернативных топлив для авиации

В том, что альтернативное топливо нужно авиации, нет ни у кого сомнений. Другой вопрос – в каком направлении двигаться. Альтернативные топлива в авиации должны быть, прежде всего, эксплуатационно-пригодными, то есть не сильно отличаться от авиакеросина по своим теплофизическим характеристикам и не создавать особых проблем наземным службам топливообеспечения.

Академик Петр Леонидович Капица, лауреат Нобелевской премии по физике, в 1975 году сделал доклад, в котором, охарактеризовал требования к источникам энергии, основанные на базовых физических принципах. Согласно заявлению академика, любой источник энергии можно охарактеризовать двумя параметрами: плотностью энергии и скоростью ее передачи. Произведение этих величин есть максимальная мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида [11].

Попытаемся рассмотреть современные альтернативные топлива не только с экологической точки зрения, но и с точки зрения академика П.Л. Капицы.

В качестве альтернативы нефтяному авиатопливу в международной практике традиционно синтетические жидкие топлива, получаемые из угля (СТL – coal-to-liquid), из природного газа (GТL – gas-to-liquid), а также из биомассы и растительного масла (BТL – biomass-to-liquid). К альтернативным видам топлива можно отнести так же применение природных газов, ядерного топлива и солнечной энергии.

1.2.1. Синтетические авиатоплива

Впервые топливо альтернативное традиционному углеводородному топливу, получаемому из дефицитной нефти, было предложено в 1920-е гг. немецкими учеными Ф. Фишером и Г. Тропшем, опиравшимися на работы Ф. Бергиуса, П. Сабатье и Е. Орлова. Они предложили метод получения при обычном давлении жидкого углеводородного топлива (низкооктанового бензина) из синтеза газа (смеси монооксида углерода – СО и водорода – Н2) в присутствии катализатора. В наши дни качество CTL-бензина значительно улучшено, но назвать его достаточно «экологически совершенным» нельзя, ибо при учете всего цикла "производство-применение" получается ~ 1,5 кратное увеличение выбросов углекислого газа.

Сегодня технологии переработки газа в жидкость — GTL технологии компаний SHELL, SASOL, — применяются на крупных предприятиях, перерабатывающих газ в синтетические продукты, в том числе в синтетическое дизельное топливо. Однако данные технологии GTL, с учетом территориального расположения основных месторождений в России, неприемлемы, так как предусматривают строительство крупных заводов с высокой стоимостью и большими сроками окупаемости, хотя по энергетической эффективности превосходит керосин приблизительно на 5% и более экологичен[2].

1.2.2. Применение газов

Применение газов в авиации всесторонне освещено в работе С.Л. Чернышева, И.Е. Ковалева и В.И. Маврицкого «Переход на новое авиационное топливо», которую я использовал в своем исследовании.

Использование в качестве авиационного топлива различных газов (водорода, метана, пропана и др.) позволит получить в авиации много преимуществ:

  • уменьшить запас топлива на борту;
  • осуществить эффективное охлаждение двигателя, поднять температуру газа перед турбиной и повысить, тем самым, КПД силовой установки;
  • создать комфортные тепловые условия работы бортового оборудования, способствуя повышению его надежности и снижению массы;
  • значительно снизить расход забортного воздуха, ухудшающий аэродинамические характеристики ЛА, и расход воздуха, отбираемого от двигателей, что дает возможность уменьшить массу этих систем и сократить затраты топлива на обеспечение их работоспособности;
  • увеличить протяженность ламинарного пограничного слоя за счет охлаждения омываемой поверхности ЛА, что дает возможность повысить его аэродинамическое качество;
  • уменьшить загрязнение окружающей среды.

Недостатком можно считать то, что использование различных газовых топлив может существенным образом повлиять на конструкцию, энергетику, экономику и эксплуатационные особенности ЛА. Причем чем ниже температура кипения и уже температурный диапазон жидкого состояния исследуемого газа, тем большее количество проблем придется решать при проведении НИОКР и, следовательно, тем дороже будет обходиться его практическое внедрение.

Среди альтернативных газовых топлив наилучшие энергетические и хладоресурсные характеристики имеет водород (Н2). Его теплота сгорания на единицу массы в 2,7 раза больше, чем у авиакеросина. При сгорании водорода образуется экологически чистый продукт - вода, а применение водорода не нарушает круговорота вещества в природе.

В общем, водород - это уникальное топливо для всех видов транспортных средств.

Однако водород обладает некоторыми особенностями, которые на современном уровне развития технологии ограничивают возможность его широкого применения - и не только в авиации.

Впервые водород был использован как топливо в авиации в СССР в начале 80-х годов на самолетах: ТУ-154Б-2, ТУ – 155. 3 апреля 2008 года компания Boeing провела лётные испытания лёгкого двухместного самолёта Dimona с силовой установкой на водородных топливных элементах.

Рис.1. Самолет ТУ-154Б-2 на жидком водороде

Необычный проект гражданского самолета нового поколения разработали в России. Лайнер на водородном топливе сможет разгоняться до 8000 километров в час. Прототип лайнера, создаваемого в ЦАГИ по международной программе HEXAFLY-INT, был показан на международном авиасалоне МАКС-2017.

Исследования по внедрению сжиженных газовых топлив предлагается условно разделить на четыре этапа: бутан – пропан – метан - водород, а работы проводить на моногазах. В ходе практической реализации результатов исследований выяснилось, что экономически целесообразнее использовать в качестве топлива смесь из нескольких газов – авиационное сконденсированное топливо (АСКТ).

Таким образом, при внедрении газотопливной технологии в авиационную технику решать многочисленные, сложные, дорогостоящие научные и технические проблемы. В таблице в обобщенном виде представлены характеристики каждого этапа, подтверждающие целесообразность предложенной последовательности внедрения газовых топлив в авиационную технику.

Рис.2 Этапы внедрения газовых топлив в авиационную технику

Каждое из рассматриваемых газовых топлив может иметь свою нишу в авиатранспортной системе, если при определенных требованиях обеспечит необходимый эффект при меньших удельных затратах.

Вывод по применению газов: в настоящее время даже частичный перевод авиации на криогенное топливо, представляет сложную научно-техническую и организационную проблему. Нашей стране необходимо выработать новую стратегию исследований по внедрению газо-топливной технологии в авиационную технику [5].

1.2.3. Ядерное (атомное) топливо

Сегодня снова задумываются об использовании ядерного топлива в авиации, ведь энергия, образующаяся при делении ядер атомов примерно в 10 000 000 раз превышает энергию химического топлива.

В середине прошлого века в СССР начали разрабатывать самолёт с ядерной силовой установкой – атомолет. Летающая атомная лаборатория на базе самолёта Ту-95М, пройдя испытания на наземном стенде, в 1962—1963 годах провела серию опытных полётов, но вскоре программа была свёрнута.

Рис.3 Распределение потока нейтронов на самолете Ту-95М

 

Рис.4 Летающая атомная лаборатория на базе Ту-95М

Преимущества ядерных двигателей были очевидны: практически неограниченная дальность и длительность полёта при минимальном расходе топлива, кроме того будут минимальные выбросы в атмосферу продуктов сгорания. Такой самолёт открывал самые заманчивые перспективы перед военной авиацией. Однако первые проработки проекта показали, что полностью защитить самолёт от выхода радиоактивных излучений за пределы конструкции реактора не удаётся. И до сих пор это не удается сделать, кроме того существует опасность радиоактивного заражения окружающей среды при катастрофах, очень сложная инфраструктура обслуживания атомных энергосиловых установок, высокая их стоимость и сложность утилизации отходов[12].

В 2018году в России успешно провели испытание боевой ракеты с управляемым ядерным двигателем. Думаю, что можно будет аналогичный двигатель использовать и в авиации.

Сейчас начинают работать над проектами по использованию в авиации ядерного синтеза.

Рис.5 самолет будущего

Flash Falcon, представленный, в виде концепта испанским дизайнером Оскаром Виналсом, может перевозить 250 пассажиров на скорости в 3 маха.

Самолет работает на ядерной энергии, термоядерный реактор накачивает энергией шесть его электродвигателей. Ядерный синтез не образует загрязняющих окружающую среду побочных продуктов. Но сегодня эта идея не реальна. Но такие концепты помогают ученым увидеть то, чего еще никто не делал.

Вывод по применению ядерного топлива: атомолет возможно создать, так как создаются новые материалы, новые технологии. Самолет на ядерном синтезе может быть не построен в следующем столетии.

В таблице приведены основные характеристики видов альтернативного топлива.

Основные хар-ки

Альтернативные виды топлива

Керосин

 

СПГ

Водород

АСКТ

Биотопливо

Ядерное

 

Энергетическая эффективность

50 МДж/кг

125 МДж/кг

45 МДж/кг

30 МДж/кг

76 ТДж/кг

42,9 МДж/кг

Плотность

424 кг/м3

71 кг/м3

642 кг/м3

790 кг/м3

-

800 кг/м3

Температура жидкого состояния

-182,5 до -161,7С˚

-259,2

до

-252,6 С˚

-60 до +5 С˚

-114,5 до +78,3 С˚

-

От +50 до -40 С˚

Экологичность

Высокая

Очень высокая

Высокая

Высокая

Высокая

Базовая

1.2.4. Солнечная энергия

Солнечная энергия является возобновляемым видом топлива, что очень важно при возрастающих потребностях людей и неминуемом исчерпании сжигаемых ископаемых.

Изобретение новых легких солнечных батарей, и сверхпрочных легких материалов позволило создать солнечный самолет, который может летать как обычный самолет, только без заправок горючего, за счет электричества, вырабатываемого лучами солнца. Принцип работы прост, днем он летает и заряжает батареи, а ночью использует эту энергию, т.е. он может летать круглосуточно.

Рис. 6 Самолет Solar Impulse

Разработка самолета на солнечных батареях началась в 2003 году. За эти 15 лет было две версии самолета Solar Impulse. Весит самолет 2300 килограммов и способен летать на высоте до 12 километров. Общая площадь солнечных батарей Solar Impulse 2 составляет почти 270 квадратных метров, они питают четыре двигателя, способных разогнать самолет до 140 километров в час. Но это максимальная скорость, в основном самолет летит медленнее: 90 километров в час днем и 60 ночью, когда пилот отдыхает. Кабина напоминает салон небольшого автомобиля. Solar Impulse 2 может летать без посадки почти пять дней, за это время самолет преодолел 8924 километра при средней скорости в 75,7 километра в час, при этом жизнеобеспечение пилота желает быть много лучше [8].

Но вернемся к работе академика П.Л. Капицы, он утверждал, что плотность солнечной энергии ничтожна. Зато она распространяется с огромной скоростью. Но реально человек может использовать солнечный поток в 100—200 ватт на квадратный метр. Сегодня КПД фотоэлементов составляет 15%. А для того, чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50—60 километров. Очевидно, что подобный проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по финансовым, ни по политическим причинам [11].

Выводы по солнечной энергетике: самолет на солнечной энергии нельзя считать перспективным видом транспорта. Он служить символом того, что возобновляемая энергетика позволяет добиться невозможного.

Глава 2. Применение биотоплива в авиации

На современном этапе развития человечества, считается, что самым перспективным альтернативным топливом являются биотоплива. Биотопливом называется топливо, которое извлекают путем обработки биомассы биологическим или термохимическим способом. Основная причина такой популярности этого вида топлива в том, что это возобновляемое топливо, которое к тому же снижает загрязнение окружающей среды. Разберемся, так ли это на самом деле.

По оценкам МЭА к 2050 году доля биотоплива в транспортной сфере может увеличиться до 750 млн. т. н. э. и составить 27 % всего транспортного топлива. Хотя аналогичных показателей Джорж Буш планировал добиться к 2015году. Нынешнее руководство США мечтает перевести на биотопливо все ВВС страны. А Европейская комиссия планирует довести к 2020 году вклад биотоплив до 10 %.

2.1. Общие сведения о биотопливе

Авиационное биотопливо, или biojet, является топливом, получаемым из биомассы и использующимся вместо или в смеси с керосином для реактивных двигателей самолетов. Растительное сырьё, из которого производится биотопливо, подразделяется на три поколения.

К первому относятся такие культуры как кукуруза, сою и рапс. Большая часть биотоплива производится путем переработки кукурузы. Этанол, который получают из кукурузы, имеет хорошие устойчивые показатели. В конце производственной цепочки, остается продукт распада – зерновой дистиллят. Им разрешается кормить рогатый скот. Соя и рапс, богаты маслами. В частности, их используют для производства биодизеля и топлива для реактивных двигателей. Их переработка не требует тяжелого технологического процесса, поэтому не является дорогостоящим процессом, и в скором времени, может получить статус производства в промышленных масштабах.

Ко второму поколению сырья относится древесина и трава, а также непищевые остатки сельскохозяйственных культур.

К третьему – водоросли. Большим преимуществом водорослей является то, что они содержат в сотни раз больше масла в сравнении с сырьем 1-го поколения. Поэтому исследования в направлении производства топлива из водорослей считаются очень перспективными. В США ведутся разработки по генетической модификации этих растений с целью получения наилучших результатов.

Рис. 7 Поколения биотоплива

К недостаткам можно отнести чувствительность водорослей к температурным скачкам. Поэтому выращивание водорослей довольно сложный процесс, требующий особого контроля.

2.2. Виды биотоплива в авиации

В ходе своего исследования я изучил, можно сказать, огромное количество информации по биотопливу, но особенно содержательной по нашему мнению является монография Евгений Панцхава «Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика».

При изучении монографии выяснил, что основные направления и технологии производства биотоплива для авиации следующие.

Виды сырья для авиабиотоплива варьирует в зависимости от географии и климата: рыжик, ятрофа, водоросли, и отходы. На авиацию приходится до 12 % топлива, потребляемого всей транспортной отраслью, что эквивалентно примерно от 200 до 224 млн. т авиационного керосина год. Аналитики предлагаемого проекта показывают, что авиационное биотопливо заменит примерно 1 % от керосина к 2015 году, 25 % к 2025 году, и 30 % к 2030 году. Это представляет собой рыночную стоимость 2 млрд. долл. США, $ 56 млрд, а $ 68 млрд. соответственно, учитывая текущие цены на керосин.

Биотопливо BtL – Biomass-to-Liquid (через синтез-газ) производится немецкой компанией «ChorunCarbo-V» из древесины и отходов деревообработки.

Преимущество этого вида топлива перед биоэтанолом и биодизелем состоит в том, что, в отличие от упомянутых продуктов, при производстве BtL древесина полностью перерабатывается.

Технология компании Licella (Австралия) основана на обработке любой биомассы термогидравлическим ударом при температуре в реакторе 30 °C и давлении 250 атм. Время обработки – 30 минут. Технология позволяет производить дизельное топливо, бензин, а также авиационное топливо.

Первое направление заключается в использовании углеводородов из растительных источников, таких как ятрофа, рыжик (Camelina), водоросли, животный жир-tallows, другие растительные масла, получившие название био-SPK (био синтетический парафиновый керосин).

Компании, работающие по получению реактивного топлива из водорослей являются Solazyme, Honeywell UOP, Solena, Sapphire Energy, Imperium. Университет штата Аризона и Cranfield University также работают в этом направлении. В августе 2008 года, впервые в мире реактивное топлива из водорослей было произведено компанией Solazyme. Это топливо прошло самый критический тест спецификации ASTM D1655.

Другие исследования основываются на использовании спиртов, таких как этанол или бутанол, которые перерабатывается в топливо для реактивных двигателей.

Разработан процесс, позволяющий получить авиатопливо высокой энергетической емкости из растительных отходов. Каталитическая переработка гамма-валеролактона является ключом к будущим полетам и к замене природного углеводородного топлива на возобновляемое.

Группа инженеров из университета Висконсина объявила о разработке высокоэффективного и безвредного для окружающей среды метода селективной переработки гамма-валеролактона (лактона валериановой кислоты), получаемого из биомассы, в химический эквивалент авиатоплива. В качестве сырья для получения данного эфира рассматриваются такие биологические объекты, как древесина, стебли и листва кукурузы, прутьевидное просо и другая непищевая биомасса.

Разработанная методика позволяет извлечь из исходной биомассы до 95 % энергии и не требует больших количеств водорода. На первом этапе гамма-валеролактон расщепляется на бутен и углекислый газ. На втором этапе из бутена получают алкеновые олигомеры. А вот углеводороды, производимые из гамма-валеролактона, практически эквивалентны используемым в современной инфраструктуре. До сих пор наибольшую проблему для внедрения нового топлива представляла высокая цена гамма-валеролактона. Теперь ученые работают над созданием более эффективных и простых методик его промышленной выработки.

Российские ученые из Института химии и химической технологии СО РАН, разработали и запатентовали технологию получения левулиновой кислоты из древесины. Левулиновую кислоту получают путем гидролиза гексозусодержащего сырья разбавленной соляной кислотой в присутствии двуокиси марганца, взятой в количестве 0,19-0,3 % от массы гексозусодержащего сырья, в течение 30–35 ч при атмосферном давлении и температуре 105-107 °C. Технический результат – повышение выхода целевого продукта и упрощение процесса [3].

Разработки российских и американских ученых открывают неограниченные возможности по получении биоавиакеросина из древесины.

2.3. Преимущества и недостатки применения биотоплив

Экономические, экологические и социальные эффекты от внедрения биотоплива остаются предметом обширных споров. Из интернет источников, выяснил следующие преимущества и недостатки биотоплив.

К преимуществу относятся:

По сравнению с другими альтернативными источниками энергии - его довольно легко транспортировать, оно обладает стабильностью и довольно большой «энергоплотностью», его можно использовать с незначительными модификациями существующих технологий и инфраструктуры.

Обладая отличными смазочными характеристиками, высокой температурой воспламенения, биодизель благоприятно действует на срок службы двигателя.

Биотопливо изготавливается из различного сырья, такого как навоз, отходы сельскохозяйственных культур и растений, выращенных специально для топлива. Это возобновляемые ресурсы которые, вероятно, не закончатся в ближайшее время.

Исследования показывают, что биотопливо снижает выбросы парниковых газов до 65 процентов. Кроме того выращивание культур для биотоплива частично поглощают оксид углерода, что делает систему использования биотоплива ещё более устойчивой.

Благодаря росту производства биотоплива создастся больше рабочих мест, что должно положительно отразиться на экономике страны.

Недостатки биотоплива нужно оценить, вспомниная академика Капицу, который был не в восторге от него. Выводы академика по использованию этого альтернативного топлива подтвердили российские эксперты в рабочем документе конференции по авиации и альтернативным видам топлива, которая проходила в Мексике в октябре 2017 года, Россия представила документ об эффективности использования авиационного топлива с точки зрения сокращения выбросов СО2, указывается, что потенциальные возможности для производства альтернативных видов топлив не столь радужны, как предполагалось ранее. Основной проблемой является недостаточная площадь земельных и водных ресурсов для выращивания технических сельскохозяйственных культур, которые используются при производстве биотоплива 3 поколения. Кроме того остро встанет вопрос продовольственной и водной безопасности. Основной причиной возрастания риска голода будет являться рост цен на продовольственные товары в силу того, что использование сельскохозяйственных угодий для выращивания технических культур для производства биотоплива более прибыльно, чем для производства продуктов питания.

Рассматривая энергоэффективность биотоплива, в документе отмечено, что:

  • Энергоэффективность биодизельного топлива составляет приблизительно 90 % от энергоэффективности обычного топлива;
  • Энергоэффективность этанола приблизительно на 50 % меньше, чем бензина;
  • Энергоэффективность бутанола составляет приблизительно 80 % от энергоэффективности бензина.

Существует мнение, что большинство типов биотоплива являются "низко углеродными". В среднем, выбросы CO2 при сжигании всех производимых видов биотоплива равны выбросам CO2 при сжигании обычных видов топлива по отношению к единице генерируемой энергии [10].

2.4. Применение биотоплива в авиации на современном этапе

К настоящему времени, при участии компаний, производящих реактивное биотопливо, было выполнено несколько тысяч испытательных полетов по расписанию с пассажирами на борту с использованием биотопливной смеси (как правило, это смесь 30 % биотоплива с 70 % авиакеросина A-1). Подробные технические отчеты о результатах этих испытательных полетов все еще не доступны для общественности. Также следует отметить, что ни один из кроссполярных перелетов еще не выполнялся с использованием реактивного биотоплива, просто потому что это создало бы дополнительные риски для безопасности полетов.

Конечно, далеко не все вылеты остались без рекламаций, но даже сейчас явно виднеются положительная тенденция и неплохие перспективы. Только вот те полеты были скорее экспериментом, нежели полноценной эксплуатацией. Кроме того, даже 4% от общей доли топлива – это тысячи тонн. В настоящее время биотопливная отрасль просто не в состоянии обеспечить такие колоссальные объемы продукции. Еще одна современная проблема почти всех сортов биотоплива касается чисто экономической стороны дела. В качестве ее примера можно привести опыт компании Lufthansa. В течение полугода доработанный лайнер Airbus A321 совершал регулярные полеты на пассажирских маршрутах. Один из двигателей самолета работал на стандартном авиационном керосине, другой – на смеси керосина и биотоплива в пропорции один к одному. Как в результате выяснилось, расход биотоплива был на один процент меньше затрат керосина. Не самый лучший показатель. Стоимость авиационного биотоплива в четыре и более раза превышает стоимость авиационного керосина A-1, и при этом его использование создает дополнительные риски для безопасности полетов. В то же время, эксплуатация нового поколения реактивных самолетов обеспечивает повышение топливной эффективности до 25 %, а также способствует существенному повышению уровня безопасности полетов. Принимая во внимание весьма ограниченный потенциал биотоплива для сокращения выбросов CO2 , его значительно более высокую стоимость, логистические проблем (авиационное биотопливо должно храниться в отдельных топливохранилищах), а также дополнительный риск для безопасности полетов при использовании общедоступных видов биотоплива, уместно рекомендовать эксплуатантам воздушного транспорта инвестировать их средства в ускоренное обновление парка воздушных судов, что обеспечивает реальное и значимое сокращение эмиссии CO2 при повышении уровня безопасности полетов и коммерческой привлекательности мирового воздушного транспорта [10]

Выводы по биотопливу: на современном этапе в авиации используются биотопливной смеси (это смесь 30 % биотоплива с 70 % авиакеросина A-1); биотопливо имеет весьма ограниченный потенциал для сокращения выбросов CO2; биотопливо - это просто очередной финансовый «мыльный пузырь».

Выводы

В отличие от наземного транспорта реактивная авиация не имеет реальных альтернатив нефтяному жидкому топливу в обозримом будущем.

Полномасштабное использование биотоплива в общей авиационной массе на данный момент времени пока еще экономически невыгодно из-за недостаточной развитости самого производства такого топлива.

Не доказано, что производство и использование биотоплива приводит к улучшению экологической ситуации на Земле.

Человек всегда искал, ищет и будет искать альтернативу ископаемым видам топлива.

Заключение

Проведя анализ информации, можно сделать вывод о том, что на сегодняшний день экологическая проблема в сфере авиации очень актуальна. Многие страны вовлечены в решение этой проблемы, контролируя нормы выбросов, авиакомпании объединяются для разработки альтернативных видов топлива и модернизации двигателей.

Биотопливо – альтернатива всем обыденным видам энергетических источников. Но, если учесть, что инициаторами использования биотоплива являются США и то, что за 30 лет его внедрения ощутимого эффекта нет, то можно сделать заключение, что это очередная финансовая авантюра

И единственным перспективным альтернативным источником энергии для землян, как утверждал академик Петр Леонидович Капица, будет «управляемый термоядерный синтез». Наша гипотеза подтверждена.

Информационные источники: 

  1. Миягашева, В. А. и другие «Экологические проблемы в авиации и пути их решения»
  2. Николайкин Н.И. и другие «Перевод на альтернативные виды топлива, как способ повышения энергетической и экологической эффективности транспорта»
  3. Панцхава Е. «Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография»
  4. Рыбкин С.А., Попова С.А. «Перспективы биотоплива в гражданской авиации»
  5. Чернышев С.Л. и другие «Переход на новое авиационное топливо»;
  6. Хель И. «Сверхзвуковой самолет с ядерным двигателем: такое вообще возможно? https://hi-news
  7. Яновский Л.С. и другие «Альтернативные реактивные топлива: проблемы и перспективы»
  8. Ячменникова Н. «Дозаправка Солнцем»; https://rg.ru/2016/07/26/
  9. «Плюсы и минусы использования биотоплива», https://energosector.com
  10. «Эффективности использования авиационного топлива с точки зрения сокращения выбросов СО2 », рабочий документ, Мексика, октябрь 2017 года
  11. «О бесперспективности альтернативной энергетики и зачем надувают «зелёный пузырь»: http://pravdanews.info
  12. «Самолет с атомным двигателем»; https://topwar.ru/
Категория: Шестнадцатая олимпиада (2018/19 уч.год) | Добавил: Service (21.12.2018) | Автор: Шкордов Андрей W
Просмотров: 275 | Рейтинг: 2.0/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК
НА УЧАСТИЕ В ОЛИМПИАДЕ
ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ ОТКРЫТО!
ПРИЁМ РАБОТ 1-ГО ТУРА
ОТКРЫТ!

Календарь
Их многие читают
Щур Илья Андреевич (22856)
Надежин Никита (16302)
Щур Илья Андреевич (15257)
Кузьминова Анастасия Олеговна (14773)
Збарский Даниил Павлович (14681)
Бадакова Анастасия (13633)
Рафаэль (9340)
Кошманов Илья Игоревич (9021)
Александров Егор (8458)
Копочинский Антон (8443)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2019