Снижение выбросов от автотранспорта

В настоящее время для снижения вредных выбросов от автотранспорта предложено много способов: применение новых (Н₂, СН4 и другое газовое топливо) и комбинированных топлив, электроники для регулирования работы двигателя на обедненных смесях, усовершенствования процесса сгорания (форкамерно-факельное), каталитической очистки выхлопных газов и др.

При создании катализаторов используют два подхода - разрабатывают системы для окисления оксида углерода и углеводородов и для комплекс­ной ("трехкомпонентной") очистки, основанной на восстановления окси­дов азота оксидом углерода в присутствии кислорода и углеводородов. Наиболее привлекательна полная очистка, однако при этом требуются дорогостоящие катализаторы. В двухкомпонентной очистке наибольшую активность показали платино-палладиевые катализаторы, а в трехкомпо­нентной очистке - платино-родиевые или более сложные - содержащие платину, родий, палладий, церий на гранулированном оксиде алюминия.

Долгое время создавалось впечатление, что применение дизельных двигателей способствует экологической чистоте. Однако, несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, NO_X выбрасывают не более чем бензиновые, они существенно больше выбра­сывают сажи (очистка от которой до сих пор не имеет кардинальных ре­шений), диоксида серы. В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не являются более экологичными по сравнению с бензиновыми.

Дефицит жидкого топлива нефтяного происхождения, а также доста­точно большое количество вредных веществ в ОГ при его использовании способствуют поиску альтернативных видов топлива. С учетом специфики автомобильного транспорта сформулированы пять основных условий пер­спективности новых видов топлива: наличие достаточных энергосырьевых ресурсов, возможность массового производства, технологическая и энер­гетическая совместимость с транспортными силовыми установками, при­емлемые токсические и экологические показатели процесса энергопользования, безопасность и безвредность эксплуатации. Таким образом, пер­спективным автомобильным топливом может быть тот химический источ­ник энергии, который позволяет решить в какой-то степени энергоэкологическую проблему.

По мнению специалистов в наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют углеводородные газы естественного происхождения и синтетические топлива-спирты. В ряде работ в качестве перспективных видов топлива названы водород и такие азотосодержащие соединения, как аммиак и гидразин. Водород как перспективное автомобильное топливо давно привлекал внимание ученых, что обу­словлено его высокими энергетическими показателями, уникальными кинетическими характеристиками, отсутствием большинства вред­ных веществ в продуктах сгорания и практически неограниченной сырьевой базой.

Водородный двигатель является экологически чистым, т.к при сгорании водородовоздушных смесей образуется водяной пар и ис­ключается образование каких-либо токсических веществ, кроме ок­сидов азота, эмиссия которых также может быть доведена до незна­чительного уровня.

Получают водород в основном при переработке природного газа и нефти, в качестве перспективного метода рассматриваются газифи­кации углей под давлением на парокислородном дутье, изучается также использование избыточной энергии электростанций для полу­чения водорода электролизом воды.

Многочисленные схемы возможного применения водорода на ав­томобиле делят на две группы: в качестве основного топлива и до­бавки к современным моторным топливам, причем водород можно использовать в чистом виде или в составе вторичных энергоносите­лей. Водород как основное топливо - далекая перспектива, связанная с переходом автотранспорта на принципиально новую энергетиче­скую базу.

Более реально применение водородных добавок, позволяющих улучшить экономические и токсические показатели автомобильных двигателей.

Наибольший интерес в качестве вторичных энергоносителей представляет аккумулирование водорода в составе металлогидридов. Для зарядки металлогидридного аккумулятора через гидрид некоторых металлов при низких температурах пропускаю! водород и отво­дят тепло. При работе двигателя гидрид нагревается горячей водой или ОГ с выделением водорода.

Как показали исследования на транспортных установках наибо­лее целесообразно использовать комбинированную систему хране­ния, включающую гидриды железо-титан и магний-никель.

По сравнению с водородом, рассматриваемым пока как перспек­тивный вид газового моторного топлива (т.к. не разработаны про­мышленные способы его производства в достаточном для массового применения количестве), углеводородные газы природный и нефтя­ной - являются наиболее приемлемыми для автотранспорта альтернативными видами топлив, которые могли бы покрыть все возрас­тающий дефицит жидкого моторного топлива.

Испытания работы двигателей на сжиженном газе показывают, что по сравнению с использованием бензина в ОГ содержится в 2 4 раза меньше СО, в 1,4 -1,8 раза NO_X. В то же время выбросы углево­дородов, особенно при работе в низких скоростных режимах и малых нагрузках, увеличиваются в 1,2 - 1,5 раза.

Внедрение газового топлива на автомобильном транспорте сти­мулируется не только стремлением разнообразить энергоносители в условиях все большего дефицита нефти, а также экологичностью данного вида топлива, что крайне важно в условиях ужесточения норм токсичных выбросов, но и отсутствием каких-либо серьезных технологических процессов подготовки данного вида топлива к ис­пользованию.

С точки зрения экологической чистоты наиболее перспективен электромобиль. Имеющиеся на сегодняшний день проблемы (создание надежных электрохимических источников питания, высо­кая стоимость и др.) вполне могут быть решены в будущем.

Общее экологическое состояние в городах определяется также правильной организацией движения автотранспорта. Наибольший выброс вредных веществ происходит при торможении, разгоне, до­полнительном маневрировании. Поэтому создание дорожных "развязок", скоростных магистралей с сетью подземных переходов, правильная установка светофоров, регулирование движения транс­порта по принципу "зеленой волны" во многом сокращают поступ­ление в атмосферу вредных веществ и способствуют сохранности транспорта.

Шум от автомобильного транспорта - это наиболее распростра­ненный вид неблагоприятного экологического воздействия на орга­низм человека. В городах до 60 % населения проживают в зонах с повышенным уровнем шума, связанным именно с автомобильным транспортом. Уровень шума зависит от структуры транспортного потока (доли грузовых автомобилей), интенсивности движения, каче­ства дорожного покрытия, характера застройки, поведения водителя во время движения и др.

Снижение уровня шума от автомобильного транспорта может быть достигнуто на основе технического усовфшенствования авто­мобиля, противошумовых ограждающих конструкций и зеленых на­саждений. Рациональная организация движения транспорта, а также ограничение движения автомобилей в городе могут помочь в реше­нии проблемы снижения шума.