Экономический ущерб, наносимый транспортом

Важное качество метанола состоит в том, что в отработавших газах в 2—3 раза меньше токсичных компонентов, чем при использовании бензина. Смесь метанол—бензин несколько снижает мощностные характеристики двигателей, но снижает концентрацию окиси углерода в выхлопных газах ( на 14- 72%) и повышает октановое число смеси с 88 до 95,8 (при добавлении 15% метанола). В качестве недостатков смеси как топлива отмечают склонность ее к расслоению, в особенности при попадании в смесь воды и при понижении температуры. Метанол ядовит.

Этанол имеет энергоемкость  на 25—30% выше и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Экологические характеристики этанола близки к метанолу. У двигателей, работающих на этаноле, в отработанных газах еще меньше выделяется углеводородов. Однако в продуктах сгорания спирта содержатся совершенно новые загрязнители атмосферы, в том числе формальдегид.

Использование газового топлива  в виде смеси пропана и бутана позволяет снизить на холостом ходу количество окиси углерода в 4 раза, а в рабочем режиме в 10 раз. Сегодня  в мире эксплуатируется уже несколько сот тысяч таких автомобилей. Еще в 1970 г. Япония имела около 300 тыс. автомобилей на газовом топливе, в Италии — 500 тыс.

В нашей стране и в ряде других стран проводятся исследования по использованию природного газа в  качестве автомобильного топлива. При этом токсичность отработанных газов уменьшается: по СО - в 2 - 4 раза; СН — в 1,1 —1,4; NO — в 1,2—2 раза. Мировые запасы природного газа примерно вдвое превышают мировые запасы нефти. Природный газ уже используется в качестве топлива примерно для четверти миллиона автомобилей в Италии, Канаде и Новой Зеландии. Главный недостаток, связанный с этим видом топлива, — громоздкость газового баллона. Он должен примерно в 5 раз превышать объем бензинового бака для эквивалентного пробега.

Идеальное топливо с точки  зрения сохранения окружающей среды  представляет водород, однако он значительно  дороже бензина. Серьезную техническую и экономическую проблему представляет и размещение водорода в автомобиле и пока еще не найдено надежного и экономического пути использования водорода.

Водород — автомобильное топливо XXI в.

 Использование водорода в качестве основного вида топлива может коренным образом изменить будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности — охрана окружающей среды от загрязнения — будет практически решена.

Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания — 120 МГж/кг (у бензина почти в 3 раза ниже); хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания (в 4 раза выше, чем у смеси «бензин—воздух»).

В мире производится около 50 млн т водорода в год, в основном путем конверсии жидкого и газообразного топлива.

Получают водород паровой  конверсией углеводородов, электролизом воды или с помощью угля.

 В результате сгорания водорода образуется водяной пар — рабочее тело паротурбинных установок. Поэтому его использование в энергетике потребует усовершенствований энергопроизводящих систем. Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для его хранения нужны баллоны большой емкости. Более реальный вариант — жидкий водород, Правда, в этом случае необходима установка дорогостоящих криогенных баков со специальной термоизоляцией. Возможно хранение водорода в твердой фазе в составе металлогидридов, что безопаснее хранения бензина в цистернах. Связывать водород при определенных условиях могут интерметалличеекие соединения на основе редкоземельных металлов, титана, железа и др. В Институте металлургии РАН разработан интерметаллический сплав на основе никеля и редкоземельного металла лантана. Благодаря своей структуре сплав обладает некоторыми свойствами неметаллов и может поглощать (сорбировать) и удерживать газы, а при нагревании до 150*С — выделять их. При этом объем сорбируемого водорода в 500 тысяч раз превышает объем самого интерметалла.

В Великобритании предложен  новый способ хранения водорода. Не исключено, что именно так будут  заправлять автомобили буду¬щего, работающие на водородном топливе. Исследователи  из уни¬верситета Ньюкасла предлагают свое решение проблемы: материал с  нанопорами, диаметр которых в тысячу раз меньше толщины бумажного листа. Под большим давлением в эту «губку» закачивают водород, а чтобы его высвободить, достаточно «губку» нагреть. M. Томасу, одному из авторов разработки, удалось на практике доказать возможность поглощения большого количества водорода пористым материалом и выделения его в нужный момент.

В Институте водородной энергетики и плазменных технологий разработана принципиально новая схема водородного автомобиля. Окисление происходит не в двигателе внутреннего сгорания, а в электрохимическом генераторе, где и вырабатывается электрическая энергия» вращающая основной вал двигателя. трансформация энергии водорода в электроэнергию с помощью электрохимического генератора, основанная на полимерных мембранах, позволяет это делать при температуре кипения воды, что исключает синтез окислов азота из воздуха, неизбежно возникающий при высоких температурах в других системах. В итоге на выхлопе — чистая вода. Топливные элементы — это прорыв на пути к экологически чистому автомобильному двигателю. Основное горючее — водород — пропускают через полимерные мембраны с катализаторами, которые вызывают химическую реакцию с кислородом воздуха: водород превращается в воду, а химическая энергия его сгорания — в электрическую. Еще одно достоинство двигателя на топливных элементах — высокий КПД.

 Рано или поздно человечество распрощается с двигателем внутреннего сгорания. Альтернатив ему изобретено немало, но наиболее перспективна силовая установка, использующая в качестве топлива водород.

Водный, железнодорожный  и авиационный транспорт

Загрязнение среды обитания водным транспортом происходит по двум каналам: морские и речные суда загрязняют биосферу, во-первых, отходами, получаемыми  в результате эксплуатационной деятельности, и, во-вторых, выбросами в случае аварий токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. Энергетические установки судов (в основном дизельные двигатели) загрязняют газами атмосферу, откуда токсичные вещества частично или почти полностью попадают в воды рек, морей и океанов.

Во всем мире разрабатываются  системы механического сбора  нефти и мусора с поверхности  воды, химического воздействия на нефтяные пленки и биологического разложения пленок.

Хотя железнодорожный  транспорт, точнее, его подвижной  состав, оказывает неблагоприятное  воздействие на все звенья биосферы, его влияние по сравнению с  автомобильным существенно меньше, во-первых, потому, что это один из самых экономных видов транспорта по расходу топлива на единицу работы, и, во-вторых, в связи с широкой электрификацией железных дорог.

Серьезной альтернативой  автомобилю и автобусу могут стать  транспортные средства на магнитной  подвеске. Основные преимущества этих средств с позиции экологии — отсутствие загрязнения воздуха и практическая бесшумность. Высокая скорость и плавность хода (отсутствие толчков и вибраций) позволяет полагать, что этот вид транспорта получит большое распространение во все видах сообщений: городском, пригородном и международном.

Специалисты считают, что  в XXI в. на основе широкого применения сверхпроводников будут созданы бесшумные, безопасные поезда на магнитной подвеске, которые смогут успешно соревноваться по скорости с самолетами. В 1988 г. построили первые экспериментальные образцы «магнитопланов». Вагоны японского

магнитоплана весят около 17 т и рассчитаны на 44 пассажира. Максимальная скорость поезда 400 км/ч. Другой «магнитоплан» создан в ФРГ. Он называется «трансрэпид». Вместимость  одного вагона, который весит около 100 т, — 96 человек. На трассе 40 км максимальная скорость, показанная в ходе испытаний, — 400 км/ч. Западногерманское правительство  приняло решение начать эксплуатацию «трансрэпида» в конце XX — начале XXI столетия. Такой же поезд по существующим планам должен связать Лос-Анджелес и Лас-Вегас.

Общий выброс токсических  веществ аппаратами гражданской  авиации может быть приблизительно оценен объемом потребляемого авиацией топлива, который составляет примерно 4% общего расхода топлива на всех видах транспорта. Таким образом, доля загрязнений, вносимых авиатранспортом в атмосферу, невелика, и к тому же токсичные вещества рассеиваются в пределах больших пространств. Тем не менее во многих странах проводится работа по снижению содержания токсичных компонентов в отработавших газах в соответствии с жесткими нормами, разрабатываемыми Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). Ведутся работы по уменьшению потребления топлива, а также поиск более экологически чистых видов топлива. Признается перспективным в качестве топлива для воздушного транспорта использовать водород.

Общая характеристика энергоемкости транспорта. Энергосбережение на автомобильном и желенодорожном транспорте

Транспорт в промышленно  развитых странах потребляет 12-17 % энергоресурсов, причем 50-60 % потребляемых всеми видами транспорта энергоресурсов приходится на автомобильный.

Энергоемкость перевозок  значительно различается в зависимости от вида транспорта .

Если принять  показатель энергоемкости (удельный расход условного топлива на тонно-километр) для железнодорожного транспорта за единицу, то для морского транспорта он будет равен 1,17; для речного - 1,33; для воздушного -107,8; для автомобильного - 16,9. Средний удельный расход топлива на единицу транспортной работы по всем видам грузовых перевозок автомобилями с бензиновыми двигателями на транспорте общего пользования составляет 85 г/т*км, а с дизельными - 44 г/т*км; по пассажирским перевозкам для автобусов с бензиновыми двигателями -14,7 г/пасс-км, с дизельными - 10,8 г/пасс-км; при таксомоторных перевозках - 135 г/пасс-км.

Эффективность использования  топлива и уровень загрязнения окружающей среды зависят от эксплуатационных факторов: дорожных условий, организации дорожного движения, профессионального мастерства водителей, технического состояния подвижного состава, культуры эксплуатации транспорта.

 Основной грузо- и пассажирооборот внутри нашего государства и при международных перевозках осуществляется железнодорожным и автомобильным транспортом. На долю автомобильного транспорта приходится около 30 % потребляемого в стране жидкого нефтяного топлива.

Сравнение характеристик  различных марок автобусов показывает, что при пассажирских перевозках значительного снижения расхода топлива можно достигнуть путем применения автобусов большой и особо большой вместительности.

Оптимизация структуры парка  грузовых автомобилей позволит обеспечить снижение удельного расхода топлива  на единицу грузооборота на 16-20 %. Разработка и внедрение прогрессивных технологических решений в системе автоперевозок может обеспечить относительное нижение расхода топлива на 20-25 %.

Расход топлива  автомобильным транспортом зависит  от состояния автомобильных дорог (табл. 10.3). Для грузового автомобиля расход топлива при движении по грунтовой дороге, улучшенной добавками (песок, гравий) в 2,8 раза больше, чем при движении по асфальто- и цементобетонной.

При движении по извилистым участкам расход топлива возрастает на 10-20%, по участкам с уклоном более 30 % - в 2 раза для грузовых автомобилей и в 2,5 раза для легковых. Движение автомобиля с оптимальной скоростью снижает расход топлива до 50 %.

К основным мероприятиям по энергосбережению на автомобильном транспорте относятся: создание оптимальной плотности сети автомобильных дорог в экономически развитых районах, обеспечивающей организацию перевозок по рациональному маршруту; осуществление мер по рациональной организации дорожного движения; техническое перевооружение автомобильного транспорта и тракторов; перевод автомобильного транспорта и тракторов на дизельное топливо и сжатый природный газ; разработка и внедрение экономичных двигателей; внедрение совершенной системы диагностики и регулирования; разработка и внедрение программ оптимальных режимов эксплуатации; разработка и внедрение технологии получения топлива для дизельных установок из метанола и рапсового технического масла.

Одним из эффективных  средств экономии топлива и энергии на тягу на железнодорожном транспорте является автоматизация управления движением поезда с помощью автомашиниста. При этом возможна оптимизация затрат энергии на тягу в каждой поездке и на каждом электропоезде независимо от квалификации машиниста. В депо, где эксплуатируются электропоезда с автомашинистом, экономия энергии достигает 10-12 % от общего ее расхода на тягу.

Существенно снизить энергозатраты  на железнодорожном транспорте позволяет  внедрение в электропоездах системы  управления режимом работы каждого  из моторных вагонов при прохождении  электрички на участке дороги, где  численность пассажиров резко снижается; отключение наружного освещения территории станции при отсутствии технологических операций по обработке поездов, очистке стрелок, маневровых и ремонтных работ.

Методы  оценки экономического ущерба

Определение экономического ущерба — сложная  комплексная задача, сопряженная  со значительными методическими  трудностями. Для каждого компонента природы и каждого реципиента необходимы индивидуальные методики расчета, требующие непростых вычислений.

В настоящее  время разработаны три основных методических подхода к экономической  оценке ущерба:

1. метод прямого счета
2. аналитический метод — строится на использовании предварительно выведенных математических зависимостей между показателями состояния реципиентов и уровнем загрязнения окружающей среды;
3. эмпирический (укрупненный) метод — основывается на принципе перенесения общих закономерностей воздействия ущербообразующих факторов на частный исследуемый объект.

Указанные методы различаются по своему функциональному  назначению. Оценки ущерба прямым счетом и аналитическим методом чрезвычайно  трудоемки, требуют сбора и обработки  огромного объема информации, поэтому  малопригодны для широкого использования. Они служат, как правило, лишь инструментом для создания теоретической и  информационной базы при разработке эмпирической методики определения  ущерба, в частности, для разработки системы удельных ущербов, показывающих, какой ущерб наносится единице  расчетного элемента (р./чел., р./га, р./млн  р. основных средств). Удельные ущербы могут исчисляться на одну тонну  выбросов или задаваться при различных  концентрациях вредных веществ.

Разработка  эмпирической методики, как правило, проходит следующие этапы:

• определение уровня загрязнения окружающей среды посредством фактических замеров концентрации или расчетным путем, исходя из объемов выбросов вредных веществ и других характеристик; построение зон загрязнения;
• сбор данных, характеризующих влияние загрязнения окружающей среды на показатели различных подразделений народного хозяйства;
• выявление зависимости между уровнем загрязнения окружающей среды и характеризующими его влияние на человека, флору» фауну, технологические объекты качественными и количественными показателями;
• выявление количественных зависимостей между уровнем загрязнения окружающей среды и изменением экономических показателей деятельности человека (определение удельных экономических ущербов);
• построение методики расчета экономического ущерба от загрязнения окружающей среды.