научная статья по теме АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ: АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ: АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ»

Эти проблемы преодолены, например, при строительстве ледоколов «Таймыр» и «Вайгач», которые успешно эксплуатируются уже четверть века и считаются одними их лучших ледоколов России. На этих ледоколах в системе электродвижения применены тиристорные преобразователи частоты. Гребные асинхронные электродвигатели ледоколов рассчитаны на питание от тиристорных преобразователей.

Резюмируя сказанное, можно заключить, что использование принципа мультилинейности с применением многообмоточных ГЭД и генераторов обеспечивает следующие преимущества:

• разделение электрической части энергосистемы на автономные области приводит к тому, что максимальные значенич токов КЗ в любой точке ЭЭС не будут зависеть от суммарной мощности потребителей электроэнергии. Следовательно, проблема отключения токов КЗ может быть решена существующими автоматическими выключателями российского производства;

На протяжении многих десятилетий судовые двигатели работают на тяжелом топливе, поскольку мазут до настоящего времени является относительно дешевым энергоносителем. Однако жесткие экологические требования, установленные Приложением VI Международной конвенции МАРПОЛ 73/78 и требования Евросоюза в отношении выбросов с судов, ставят перед судовладельцами экологические и экономические проблемы в разряд приоритетных, а истощение мировых ресурсов нефти и газа неизбежно ведут к удорожанию всех видов углеводородов.

Новые реальности от 1МО таковы, что не только ужесточаются требования по выбросам СО2 введением с 2013 г. индекса EEDI [1], но

• преобразователи частоты вращения ГЭД могут быть выполнены на силовых вентилях низкого класса по напряжению и с относительно небольшими предельно допустимыми токами;

• упрощается процедура управления ЭЭС судна с электродвижением в связи с тем, что для увеличения мощности на винтах не требуется синхронизировать резервные генераторы с работающими, исключается необходимость в распределении реактивной и активной нагрузки параллельно работающих генераторов, питающих ГЭД. Отпадает необходимость применения соответствующих устройств синхронизации и распределения нагрузки;

• надежность функционирования энергетической системы повышается за счет того, что при отказе преобразователя в цепи одной из обмоток ГЭД судно остается на ходу (с несколько сниженной мощностью на винте);

• исключается зависимость от поставок вентилей силовых преобразователей из-за рубежа благодаря возможности разработки преобра-

и происходит планомерное ужесточение требований к содержанию оксидов серы, азота, а также твердых частиц в выбросах морских судов (рис. 1) [2].

В этой связи следует признать абсолютным вызовом XXI века в сфере развития энергетики вообще и судовой в частности энергоэкологические, энергоэкономические и энергоресурсные проблемы [3].

Напомним, что практически все технические решения человека основаны на потреблении электрической энергии. Электроэнергия — самый экологически чистый и универсальный вид энергии. Получают ее достаточно просто, вращая замкнутый контур проволоки в магнитном поле. Но мало кто задумывается, что вра-

зователей на вентилях полностью отечественного производства (вплоть до выращивания кристаллов);

• упрощается изготовление и повышается надежность функционирования отечественных электрических машин в связи с резко сниженными требованиями к электрической прочности изоляции обмоток.

Литература

1. Калмыков А. Н., Кузнецов В. И., Сень-ков А. П., Токарев Л. Н. Судовые бестрансформаторные гребные электрические уста-новки//Морской вестник. 2013. № 1(45).

2. Токарев Л. Н., Хайров Д. А. Теоретические и организационно-технические проблемы создания электроэнергетических систем судов с отечественным электрооборудовани-ем//Морской вестник. 2013. № 3(47).

3. Жемойдо В. С., Князев А. Н., Токарев Л. Н, Хайров Д. А. Создание отечественного судового электрооборудования. СПб.: Северная звезда, 2013.

4. Токарев Л. Н. Судовая электротехника и электромеханика. СПб.: ООО «Береста», 2006.

5. Токарев Л. Н. Состояние российской судовой электротехники. Трагедия и надежды. СПб.: Северная звезда, 2014.

6. Токарев Л. Н. Хайров Д. А. Мультилинейная структура электроэнергетической системы судна с электродвижением//Труды Крылов-ского государственного научного центра. 2013. Вып. 77(361).

щение контура может быть осуществлено единственно возможным способом превращения тепловой энергии энергоносителя в механическую работу. Современный способ генерации тепла в абсолютной мере базируется на сжигании углеводородных энергоносителей, наносящих непоправимый вред экосистеме планеты (табл. 1). По подсчетам ученых [4] положительный круговорот диоксида углерода оценивается в 1 млрд т в год. Ежегодно в атмосферу планеты за счет сжигания углеродосодер-жащего топлива поступает около 20 млрд т CO2, при этом сопоставимой добавкой являются лесные пожары и таяние вечной мерзлоты (выделение метана). Усиление парникового эффекта уже сегодня, как полагают, привело к глобальному потеплению и изменению климата Земли. Антропогенное воздействие на атмосферу и фауну Земли превысило воздействие природных катаклизмов и катастроф (источник: NASA'S GODDARD INSTITUTE). Именно здесь лежат объяснения участившихся ураганов, тайфунов, наводнений и т. п. Если в 1970 г. площадь полярного льда составляла 8 млн км2, то за последние 30 лет

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ: АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Ю. Н. Мясников, докт. техн. наук,

e-mail: yu.myasnikov@yandex.ru (ФГУП «Крыловский ГНЦ»), А. М. Никитин, докт. техн. наук (ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова), В. Г. Хорошев, докт. техн. наук (ФГУП «Крыловский ГНЦ») удк 629.5.02-8:621.039

Рис. 1. Требования к выбросам оксидов серы, азота и углерода

его площадь уменьшилась вдвое [5]. Таяние льдов влечет за собой выброс парниковых газов в атмосферу. Если учесть, что Арктика — регулятор климата на Земле, последствия могут стать необратимыми.

При всем многообразии взглядов на решение названных глобальных проблем SWOT-анализ1 энергоносителей (см. табл. 1) и форсайт2 перспектив развития энергетики [6] показывают значимое преимущество ядерного топлива. Еще в 1979 г. британский ученый Д. Лавлок предложил концепцию,основой которой являлось утверждение, что Земля — саморегулируемый суперорганизм, поддерживающий с помощью сложного природного механизма благоприятные условия для жизни на планете. По его утверждению прогрессирующее глобальное потепление показывает, что механизм, поддерживающий равновесие биосферы, слишком перегрелся и находится на грани разрушения. Лавлок первым провозгласил, что только переход к атомной энергетике может спасти планету от глобального потепления

и, как следствие, катастрофического изменения климата. Идея Лавло-ка проста: атомная энергия — решение проблемы обеспечения человечества электроэнергией, ибо энергия атомного ядра — самый экологически чистый из всех процессов, сжигающих углеводородные энергоносители. Истина состоит в том, что все ископаемые энергоносители своим происхождением обязаны солнечной энергии, являющейся результатом ядерных реакций на Солнце. Отсюда следует, что атомная энергия — это решение не только проблемы производства необходимой человечеству электроэнергии, но приведение социума людей к взаимному согласию с природой.

Противники атомной энергетики уповают на возобновляемые и альтернативные источники энергии. К ним относят прибрежные и морские ветряки, гидроэлектростанции, солнечные батареи, приливные электростанции и различного рода биотоплива. Сегодня названные технологии активно развиваются во многих странах и, безусловно, они помога-

ют локально уменьшить эмиссию парниковых газов, но ожидать, что они возьмут на себя ведущую роль в удовлетворении все возрастающих потребностей человека в электроэнергии (Т~4% в год), нет достаточных оснований (см. табл. 1).

Широко распространено мнение, что альтернативным углеводородам энергоносителем может стать водород. Действительно, он является универсальным источником энергии, что заставляет многих ученых и инженеров рассматривать его как экологическую панацею. Так ли это? Водород существует в природе только в связанной форме. Прежде чем применять его в качестве топлива, необходимо освободить его от других элементов. Но не это главное. Водород бесцветен, без запаха, взрывоопасен, всепроникающий, — его невозможно удержать в замкнутом пространстве. Доказано, наличие водорода в свободном состоянии в атмосфере в больших количествах равноценно уничтожению жизни на Земле, так как водород — активный разрушитель озонового слоя. И по-

^WOT-анализ — метод стратегического планирования, заключающийся в выявлении четырех категорий факторов: Strengths (сильные стороны), Weaknesses (слабые стороны), Opportunities (возможности) и Threats (угрозы). — Прим. ред.

2Форсайт (foresight) — технология долгосрочного прогнозирования, способ построения согласованного, взвешенного и ответственного образа будущего. — Прим. ред.

Таблица 1 SWOТ-анализ энергоносителей

Наименование энергоносителя Доля в мировом эн. потреб., % Себестоимость эл. энергии и удельная стоимость энергоносителя у/кВт ч Процесс горения Эмиссия парниковых газов и отходы процесса сжигания Конкурентные преимущества Угрозы

Нефть Газ Уголь Возобновляемые энергоносители Гидроэнергетика Водород Ядерное топливо 35,0 20,0 23,0 5,0 2,0 15,0 4,5/3,7 4,2/3,5 2,7/1,5 18,0/0,5 5,9/»» —/15,0 2,9/0,5 2С+02^2Со+О+сажа 2Н2+02^Н2О+О сн4+о2^со2+н2о+о с+о2^со2+о 2Н2+о2^2Н2о+0 N = Ы0е8/т"' со2, ыох, бох со2, сН4 (утечки) со2, Нд, РЬ, иг, То и др. в угольной золе №х Радиоактивные отходы Современная развитая инфраструктура добычи, производства и использования Иллюзия совершенства Угля много и относительно дешевая добыча Экологически чистая энергия Иллюзия дешевизны Иллюзия решения экологических проблем Не ограниченные запасы ЯТ, высокая энергоемкость, компактность РАО, экологическая совместимость с Природой, апробированные технологии, экономичность, конкурентоспособность Усиление парникового эффекта, загрязнение окружающей среды, истощение запасов Усиление парникового эффекта (со2, сН4), загрязнение окружающей среды,

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Машиностроение»