Дек 12 2002

АЛЬТЕРНАТИВнЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Опубликовано в 08:38 в категории Транспортная конференция

АЛЬТЕРНАТИВнЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

КАК СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

А.Б. Ляшенко, С.Ю. Хотин

Одесский национальный морской университет

Морские и речные суда, наземная инфраструктура водного транспорта, а также судостроительные производства являются достаточно крупными потребителями тепловой энергии, а следовательно и органического топлива. Так, например, только одно морское судно среднего водоизмещения потребляет в среднем на 100 км пути, при крейсерских скоростях около 5000 ГДж тепловой энергии, что соответствует 7,5 т условного топлива [1].

Большие расходы энергии имеют место также на отопительных и осветительных системах портов и пристаней, маячных комплексах и других навигационно-сигнальных устройствах. Согласно статистическим данным системы энергообеспечения этих объектов в нашей стране ежегодно выбрасывают в атмосферу окружающей среды около 620.000 т продуктов сгорания топлива, как газообразных, так и мелкодисперсных твёрдых [2]. Большая часть из них является токсичными и канцерагенными, что приводит к загрязнению окружающей среды, ухудшая экологическую обстановку.

Следует также отметить, что при эксплуатации судов и портовых технических систем в море попадают нефтепродукты (дизельное топливо, отработавшие моторные и трансмиссионные масла, консистентные смазки), представляющие большую опасность в связи с их подвижностью и способностью "самотранспортировки" при попадании в водные бассейны. Лёгкие фракции нефтепродуктов в определённой степени растворяются в воде, а высококипящие фракции практически нерастворимы и находятся в воде в виде эмульсии. Загрязнённая вода становится не только непригодной или малопригодной для большинства видов её использования, но и наносит значительный ущерб всей природной среде, с которой она соприкасается. Так, например, уже при концентрации нефтяных загрязнителей более чем 0,05 мг/л портятся вкусовые качества воды, а рыба при

обретает неприятный привкус нефти. А при концентрации нефтепродуктов в воде более 0,5 мг/л рыба начинает гибнуть.

Для Украины, где проблемы экологии стоят достаточно остро, вследствие высокой плотности заселения и насыщенности энергоёмкими производствами, в особенности после чернобыльской аварии, решение этих вопросов является весьма актуальным.

В связи с этим особую важность приобретает применение экологически чистых энергопроизводящих систем, в том числе на базе нетрадиционных и возобновляемых видов энергии для различных объектов экономики. Для Украины наиболее перспективной и доступной является солнечная энергия. В южных регионах страны и бассейне чёрного моря, где число солнечных дней в году превышает 200, годовая продолжительность солнечного сияния составляет около 2600 часов, а среднесуточная плотность солнечной радиации равна 400 Вт/м2, гелиоэнергетические установки способны эффективно работать не менее восьми месяцев в году.

Солнечные энергосистемы удовлетворяют самым жёстким санитарно-экологическим нормативам. Они не оказывают никакого вредного воздействия ни на людей, ни на флору и фауну, ни на окружающую среду в целом. Потребляя и преобразуя энергию солнечного излучения, гелиосистемы не выбрасывают никаких отходов производства. Материалы, идущие на их изготовление, а это в основном металлы и стекло, являются достаточно химически и физически устойчивыми и негорючими, поэтому при эксплуатации гелиотехнических установок практически исключается возможность серьёзных аварий, пожаров взрывов и т. д., которые вредят окружающей среде и угрожать здоровью людей.

Эксплуатация гелиоэнергетической установки мощностью 100 кВт в течение года, позволит сократить выброс твёрдых и газообразных веществ, загрязняющих окружающую среду, на 75-80 т. При этом исключается и так называемое тепловое загрязнение рек и водоёмов, что характерно при работе тепловых и атомных электростанций.

Следует отметить, что некоторые виды органического топлива, например, каменный уголь, содержат в своём составе радиоактивные вещества. Сжигание их в энергопроизводящих установках в больших объёмах способно повысить радиационный фон в близлежащих районах, что для Украины является особо негативным фактором. Поэтому удовлетворение энергетических потребностей объектов водного транспорта, пользовавшихся ранее продукцией тепловых и атомных электростанций, или собственными топками, за счёт солнечных энергосистем позволить несколько улучшить радиационную обстановку. Кроме того, применение энергосистем на базе нетрадиционных и возобновляемых видов энергии способно сократить добычу органического топлива на территории Украины. Между тем общеизвестно, что топливодобывающие производства вредны с точки зрения экологии. Они неизбежно нарушают естественный ландшафт, вызывают сильное механическое загрязнение воздушного пространства и грунта, приводят к эрозии почвы, ухудшению её качества и, в результате, к нарушению нормального земледелия. При добыче топлива отторгаются обширные территории, на которых, частично либо полностью, уничтожается флора и фауна, а также образуются подземные пустоты, вызывающие провалы и оползни.

Однако для обеспечения широкого внедрения гелиоэнергетических установок на водном транспорте следует решить некоторые технические проблемы. Одна из них заключается в том, что на территории Украины наиболее распространёнными являются солнечные энергосистемы на базе плоских коллекторов. Но они способны обеспечить рабочую температуру теплоносителя максимум до 100 °С, а для нужд ряда технологических процессов в инфраструктуре водного транспорта требуются рабочие температуры 100-180°С. Такие температуры могут быть получены с помощью солнечных энергоустановок, оснащённых концентраторами солнечной радиации. Очень перспективны среди них, вследствие невысокой себестоимости изготовления и удобства эксплуатации гелиоконцентраторы типа двугранный-плоский и параболоцилиндрический фоклины. Наиболее высокие теплотехнические параметры в температурном диапазоне 100-180°С имеет концентрирующая система двугранный плоский фоклин-вакуумированный трубчатый теплоприёмник. Её энергетический КПД в вышеуказанном температурном диапазоне находится в пределах 30-57%, что на 10-12% превышает аналогичный показатель других типов концентрирующих солнечных энергосистем: линзы Френеля, параболоцилиндрические концентраторы и др. При рабочих температурах до 140-150°С вполне приемлемы концентрирующие системы фоклин-металлический трубчатый абсорбер.

Следует также отметить, что эти гелиосистемы не требуют систем суточного слежения за Солнцем, что упрощает их конструкцию и повышает надёжность в эксплуатации [3].

Среднегодовая производительность солнечных концентрирующих установок может быть определена по формуле

Q = S × Jcp.× h × t                                                    (1)

где: S - площадь рабочей поверхности гелиоустановки, м2;

 Jcp - среднесуточная плотность солнечной радиации, ВТ/ м2;

 h - энергетический КПД гелиоустановки;

 t - среднегодовое время эффективной работы гелиоустановки, с.

Среднесуточная тепловая мощность гелиоустановки с площадью рабочей поверхности 100 м2, расположенной на территории Одесской области, составляет 30 кВт, а её годовая производительность составит около 25000 ГДж тепловой энергии.

Количество условного топлива, которое может быть сэкономлено в течение года за счёт эксплуатации гелиоэнергетических систем определяется по формуле

М = Q/ Ср ;                                                          (2)

где Ср - удельная теплоёмкость условного топлива.

Согласно данным, представленным выше, такая солнечная энергоустановка, эксплуатируемая на юге Украины, позволит сэкономить до 80 т условного топлива в год.

Ветроэнергетические системы также способны эффективно функционировать на территории Украины, особенно в приморских и горных районах, где имеют место стабильные и достаточно сильные атмосферные воздушные потоки [2]. Их использование в качестве энергетических средств для электроснабжения оборудования, предназначенного для маячных комплексов, безмоторных судов и навигационно-сигнальных светотехнических систем весьма актуально в настоящее время. Следует отметить, что ветроэнергетические и гелиоэнергетические системы, предназначенные для водного транспорта, могут использоваться и в других производственных сферах, например, в фермерских хозяйствах. Поэтому неслучайно в последнее десятилетие вновь возрос интерес к энергосистемам данного типа.

Уменьшение количества газообразных и мелкодисперсных твёрдых веществ, выбрасывающихся в атмосферу при сжигании органического топлива в судовых силовых установках, за счёт применения альтернативных источников энергии на водном транспорте может быть приближённо определено с помощью следующих расчётных соотношений.

Мвыб. = Мт + Мв, (3)

где Мт и Мв – соответственно массы использованного жидкого топлива и масса сухого воздуха необходимого для полного сгорания данного количества топлива, кг.

Мв = 2,03 × 10-4 Qун Мт, (4)

где Qун – нижняя удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Для Украины эта цифра может составить около 80000-90000 т в год.

Таким образом, широкое применение гелиоэнергетических систем и ветровых электроустановок в системе водного транспорта Украины позволит получить не только существенный экономический эффект за счёт экономии органического топлива, но и благотворно повлияет на здоровье людей и окружающую среду в целом. Кроме того, использование энергосистем на основе возобновляемых источников энергии даст возможность экономить и более рационально использовать природно-сырьевые ресурсы нашей страны.

Литература

1. Гольстрем В. А., Кузнецов Ю. Л. Энергетический справочник инженера - К.: "Техніка". - 1983. - 488 с.

2. Зеркалов Д.В. Екологiзацiя енергоспоживання - К.: ТОВ "Мiжнар. Фiнагенцiя". - 1998. - 273 с.

3. Шпильрайн В.А. Перспективы солнечных электростанций // Вестник АН СССР. - 1989.- № 4.- С. 51-56.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.