Экология автомобильного транспорта.

Все виды современного транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для нее автомобильный транспорт. Сегодня в мире примерно 600 млн. штук автомобилей. В среднем каждый из них выбрасывает в сутки 3,5 – 4 кг угарного газа, значительное количество оксидов азота, серу, сажу. При использовании этилированного (с добавлением свинца) бензина этот высокотоксичный элемент попадает в выхлопы. «Вклад» автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет сегодня в большинстве регионов России не менее 30%. Автомобили используют кислород атмосферы, для них ежегодно расширяют сеть дорог с твердым покрытием, которые густой сетью опутывают планету. Содержание таких дорог требует очень больших затрат энергии.

Автомобили расходуют огромное количество топлива. А его источники исчерпаемы, иих осталось на земле не так уж много. Особенно быстро тают запасы нефти, из которой получают бензин. Кроме того, при добыче нефти, ее транспортировке и переработке на нефтеперерабатывающих предприятиях загрязняются почвы, воды и атмосфера. Наконец, в автомобильных катастрофах на дорогах гибнет много людей.

В глобальном балансе загрязнения атмосферы доля автотранспорта составляет 13,3%, но в городах она возрастает до 80%. В мире около 600 млн. автомобилей (а в Китае и Индии – 600 млн. велосипедов). В США автомобиль есть у каждого второго жителя, а в Африке на 1000 человек приходится 9 автомобилей, в Индии – 2, в Китае – 2, в России – 79.

Даже легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина требуется 2,5 кг кислорода. В среднем автолюбитель проезжает в год 10 тыс. км и сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода и выбрасывая в атмосферу 160 т выхлопных газов, в которых обнаружено около 200 различных веществ, в том числе 800 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота, 200 кг углеводородов. Если бензин этилированный, то еще и 3,5 кг ядовитого свинца. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет В атмосферу 5-8 кг резиновой пыли ежегодно.

Количество автомобилей в США в 10 раз больше, чем в странах СНГ и достигло 170 млн. (при населении около 250 млн. человек). Однако эти автомобили выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ только в 2 раза больше: американские автомобили в 5 раз чище наших. Тем не менее, американцы обеспокоены этим «автобезумием», ведь 25% диоксида и 67% оксида углерода, поступающих в атмосферу США при сгорании топлива, приходится на долю автомобилей (остальное – на другие виды транспорта и промышленные предприятия). Правительства штатов пытаются уменьшить экологический вред от автомобиля. В Южной Калифорнии принят закон, по которому владельцы предприятий, где работает свыше 100 человек, должны составлять специальный график работы, чтобы уменьшить число поездок автомобилей работников; практиковать работу на дому несколько раз в неделю; уменьшать число рабочих дней, увеличивая их продолжительность, поощрять поочередное использование группой сотрудников одного автомобиля. С водителей, появившихся в часы «пик» на загруженных магистралях, взимают особую плату, повышают налоги на бензин и пр. На большей части магистралей создают велодорожки.

Дороги России – самые опасные в мире. Каждый час из-за автодорожных катастроф гибнет 4 человека, т.е. в год погибают 35 тысяч человек – население небольшого города. Каждый год примерно 50 тысяч человек получают тяжелые увечья в этих авариях.

Кроме обычных автомобилей на жидком (или сжиженном газовом) топливе, в настоящее время разрабатывают все новые модели электро- и солнцемобилей. В России существует уже 5 марок электромобилей. Однако к 2000 г. электромобили вряд ли будут играть заметную роль в мировом автомобильном парке, так как они неудобны и требуют частых подзарядок аккумуляторов, кроме того, для производства аккумуляторов требуется много свинца, который экологически небезопасен.

Лидерами в создании электромобилей являются Великобритания и Япония. Выпускаются развозные фургоны и легковые автомобили. Фургон «Бедфорд Лукас» имеет грузоподъемность 1т, максимальную скорость 80 км/час и запас хода 100 км. Фирма «Тоета» выпускает более легкий фургон «HI-Ace» с грузоподъемностью 200 кг, но с запасом хода 160 км. Лучший легковой электромобиль создан в Японии. Он развивает скорость 100 км/час и имеет запас хода 240 км. Разработкой проектов электромобилей занимаются и а Украине совместно со швейцарскими фирмами. Выпущен электромобиль (на базе малолитражного автомобиля «Таврия-Пингвин») «Таврия-Пингвин» с запасом хода 60 км. Разработана модель «Мастер» – городской коммунальный комплекс для уборки территории. Днепропетровская ассоциация «Экотранс» разработала проект «Концепт-Кара» – одноместного мини-автомобиля для города. Он будет иметь массу 200 кг, скорость 60 км/час, запас хода 100 км. Развитие электромобилей во многом связано с прогрессом разработки новых типов аккумуляторов, обладающих меньшей массой и большей энергоемкостью.

Солнцемобили (как и солнцелеты и солнцеяхты) пока проходят стадии экспериментальных образов, тем не менее в Японии регулярно проводят их ралли. В 1992. в них участвовали и московские издатели нового транспорта. Стоимость моделей – чемпионов ралли в 10-15 раз выше, чем стоимость самого престижного автомобиля.

В 1985 г. японский яхтсмен Кеничи Хори на солнечном катере "Сикринерк" в одиночку пересек тихий океан за 75 суток, преодолев 3700 морских миль. Яхта была комфортабельно оборудована. В распоряжении яхтсмена были стиральная машина, телевизор, микроволновая печь, холодильник. На катере длиной 9 м и шириной 2,4 м было расположено 9 м² солнечных батарей. Почти половина энергии в дневные часы направлялась в аккумулятор, за счет которого двигатель яхты работал в ночное время.

С 1988 г. в ФРГ и США регулярно проводятся соревнования солнцеяхт. В 1994 г. в Баварии на озере Химзее соревновались 17 судов – от миниатюрных каноэ-одиночек до комфортабельных судов с моторами мощностью 12 кВт. Россию представлял катамаран «Инзер», который за 3 часа преодолел 15-километровую дистанцию.

Большую опасность для биосферы представляют не только автомобили, но и самолеты. Авиация является одним из главных виновников усиления парникового эффекта: в результате работы двигателей самолетов образуется очень много диоксида углерода и оксида азота. Подсчитано, что одно пассажирское место в самолете «производит» на 1 км пути 684 г оксида углерода (автомобиля – 83 г, а электропоезда - 31 г). А оксидов азота при полете самолета образуется примерно в 2 раза больше, чем диоксида углерода.

Один современный лайнер при перелете из Европы в Америку сжигает 100 т горючего и выделяет в атмосферу 80 т углекислого газа. Для сравнения: 1 га леса выделяет в год 200 кг кислорода. Значит, чтобы компенсировать затраты кислорода на такой полет 500 га леса должны давать кислород в течение года.

Солнечный транспорт.

Автомобиль, воплотивший мечту человека о свободе передвижения, тем не менее, называют чумой XX века. Завоевав планету, он стал главным потребителем невозобновимых природных ресурсов, загрязнителем земли, воды и воздуха, источником шума и опасности.

Автомобиль XXI века должен быть экологически чистым. Во всех развитых странах реализуются государственные программы по экологическом и экономическому транспорту. Так, в США по программе PNGV (сотрудничество в создании нового поколения транспортных средств) в 1999 – 2004 гг. выделено 161 млн. долл. На разработку прототипа экологически чистого легкого автомобиля с расходом топлива не более 3 л. на 100 км.

К наиболее перспективным транспортным средствам грядущего столетия относят электромобиль. Однако его источники энергии – аккумуляторные батареи – пока не могут конкурировать с бензином и дизельным топливом. Без качественного скачка их характеристик электромобили будут иметь ограниченное применение (перевозки по заданным маршрутам, выставочные, парковые и другие закрытые зоны). Пока они не сравнимы с традиционными автомобилями ни по техническим данным, ни по стоимости, ни по удобству эксплуатации. Конкурентоспособное и сравнительно «чистое» транспортное средство сегодня можно разработать только по схеме «гибридного электромобиля» с комбинированной энергетической установкой, включающей Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электродвигатель и буферный накопитель энергии. Исследования по программе РМСУ подтверждают технико-экономическую целесообразность создания такого электромобиля, который примерно на порядок «чище» обычного автомобиля из-за меньшего расхода топлива и работы ДВС в оптимальном режиме.

Экологическая чистота электромобиля на самом деле далеко не бесспорна (если его аккумуляторы заряжают энергией от тепловых электростанций – это, по сути, «нефте-» или «углемобиль», если же. от атомных – «автомобиль»). Иное дело солнцемобиль – разновидность электромобиля, получающего электроэнергию от бортовых или стационарных фотопреобразователей. Благодатное Солнце – поистине неисчерпаемый источник экологически чистой и бесплатной энергии. Национальные программы развития гелиоэнергетики и гелиотехники приняли более 70 стран планеты – от Скандинавии до Австралии.

Однако, как ни впечатляют достижения рекордсменов трансавстралийских и других престижных ралли, солнцемобилей на дорогах сегодня не встретишь. Специалисты полагают, что солнечный транспорт станет всерьез конкурировать с автомобильным, когда эффективность доступных по цене солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей) составит 40-50%. Пока же их КПД всего 10-12%. Чтобы солнцемобили с мощностью солнечных батарей 1,5-2 кВт «догнали» автомобили с двигателями в 100 раз мощнее, необходимо использовать легкие и прочные конструкционные материалы, эффективные системы электропривода, достижения аэродинамики, гелио- и электротехники, электроники и других наук. Конструкции транспортных средств будущего и отрабатываются на ралли солнцемобилей.

У солнцемобилей достигнут минимальный для наземных экипажей коэффициент аэродинамического сопротивления (0,1). Опыт концерна «General Motors» при разработке рекордного солнцемобиля «Sunracer» («Солнечный гонщик») использован в проектировании электромобиля «1трас1» («Удар»), серийное производство которого началось в 1996 г. Его скорость достигает 130 км/ч, до 100 км/ч он разгоняется за 9 секунд и на обычных свинцово-кислотных аккумуляторах проходит 100 км. Специально для солнцемобилей сконструированы легкие бесколлекторные двигатели постоянного тока с магнитами из редкоземельных металлов и КПД до 98%, а также эффективные микропроцессорные системы управления. В 1993 г. на трех солнцемобилях - лидерах трансавстралийских гонок – впервые низкооборотные двигатели встроили непосредственно в ступицы ведущих колес. Идея мотор-колеса, сама по себе не новая, в солнцемобилях позволила отказаться от трансмиссии и довести КПД привода до 96-97%. В 1996 г. в трансавстралийском ралли участвовало уже 12 таких конструкций, а компания «Honda», вдохновленная успехом своей «Мечты», приступила к серийному выпуску электровелосипедов с мотор-колесом. Известные производители шин – «Michelin», «Bridgestone», «Dunlop» – разрабатывают новые материалы и протекторы для покрышек солнцемобилей. Уже созданы шины, которые при хорошем сцеплении с дорогой обладают самым низким коэффициентом сопротивления качению – всего 0,007. На предприятиях Москвы и Подмосковья созданы тяговые конденсаторы большой емкости, заменяющие привычные аккумуляторные батареи. Их заряжают всего минуты, а срок их службы на порядок больше, чем у аккумуляторов. Они почти не требуют затрат на обслуживание, легко поддаются утилизации и не загрязняют окружающую среду. Солнечный транспорт – это машины, которые должны использоваться всеми. Если все люди перейдут на использование солнцемобилей, то экология нашей планеты на много улучшится.