Экологичность электромобилей

<strong>МОСКВА, 8 авг — РИА Новости, Татьяна Пичугина. </strong>Экологи уверяют, что человечеству надо отказаться от двигателей внутреннего сгорания, сильно загрязняющих атмосферу парниковыми газами, и перейти на электромобили. Специалисты же считают эту точку зрения утопической. Электромобили дороги, для них нет инфраструктуры. Парадокс в том, что замена бензиновых двигателей на электрические приведет к еще большим выбросам CO₂.Возврат к технологиям позапрошлого векаВпервые серийно автомобили на электрической тяге начали выпускать в 1890 году в США. Тогда многие делали ставку на этот вид транспорта. Электрокары показывали хорошие результаты в гонках, в их разработку вкладывали средства крупные производители. Сам Генри Форд много лет трудился над созданием аккумуляторных батарей. Однако ряд принципиальных усовершенствований бензинового двигателя обеспечил ему победу в этом соревновании. К 1930-м электромобили перестали выпускать. Интерес к ним возродился в 1990-х в Калифорнии, где стали активно бороться за чистоту воздуха. Были выпущены небольшими партиями легковые электрокары фирм «Шевроле» и «Тесла», которые стоили немало: более ста тысяч долларов. Электрические седаны появились у японских и китайских производителей. Однако они так и остались экзотикой. Постоянный интерес к электрическому транспорту сохранился, пожалуй, только в Европе. В столицах там нередко можно встретить маленькие машины, припаркованные к тротуарам для подзарядки. Энергозатратные и токсичныеМассовому развитию электрокаров мешают несколько вещей: отсутствие емких нетоксичных аккумуляторов, технологий их переработки и инфраструктуры для подзарядки (что ограничивает использование транспорта пределами крупных городов), а также дефицит электроэнергии.Последний пункт стал поводом к тому, что сами экологи теперь сомневаются в чистоте электрокаров и подсчитывают углеродный след от их производства и эксплуатации. Электродвигатель не выбрасывает парниковые газы. Но он работает от аккумулятора, который заряжается от обычных электросетей. А туда электроэнергия поступает главным образом от сжигания газа и угля.Стран, где электроэнергия производится от условно чистых источников — ГЭС, АЭС, тепла земных недр, — очень мало. Это, например, Норвегия, Франция. В Калифорнии в последние годы сильно выросла доля солнечной энергетики. В большинстве же стран электроэнергия — результат сгорания ископаемого топлива. В книге «Энергетика. Мифы и реальность» чешско-канадский ученый Вацлав Смил подсчитал, что замена бензиновых автомобилей на электрокары в США потребует нарастить производство электроэнергии на четверть (по отношению к объему 2008 года). По его мнению, переход на электромобили не приведет к экономии первичной электроэнергии и сокращению выбросов CO₂. Согласно оценке жизненного цикла электрокара, <a href=»https://www.transportenvironment.org/sites/te/files/publications/TE%20-%20draft%20report%20v04.pdf» target=»_blank» rel=»nofollow noopener»>выполненной</a> Мартеном Мессажи из Свободного университета Брюсселя, 70 процентов выбросов CO₂ приходится на генерацию электроэнергии, по 15 процентов дают создание кузова и литиевой батареи. Производство первичных материалов для авто включает в себя токсичные процессы и требует больших затрат энергии. Его можно оптимизировать в будущем за счет перехода на возобновляемые источники энергии, создания технологий переработки использованных аккумуляторов. Это уменьшит углеродный след на 35 процентов. Несмотря на серьезные претензии к экологичности электромобилей, они остаются очень привлекательными для использования в крупных городах, где остро стоит проблема чистоты воздуха. Как временное решение эксперты отмечают перспективность гибридного транспорта, комбинирующего режим сжигания бензина и электрической тяги.

Экологические требования к современному автомобилю являются в настоящее время приоритетными. Экологическая безопасность – это свойство автомобиля снижать негативные последствия влияния эксплуатации автомобиля на участников движения и окружающую среду. Она направлена на снижение токсичности отработанных газов, уменьшение шума, снижение радиопомех при движении автомобиля.

Несмотря на многочисленные попытки заменить двигатель внутреннего сгорания каким-либо другим, не выделяющим токсичные вещества, альтернативы ему пока нет. А если принципиально новый двигатель и появится, то переналадка производства для его крупносерийного выпуска потребует грандиозных капиталовложений и произойдет далеко не сразу. Вместе с тем уже сейчас человечество подошло к той черте, когда без экологически чистого автомобиля просто не обойтись. И выход пока видится один – надо если не полностью исключить, то во всяком случае
свести к минимуму вредные выбросы ДВС.

Вредные выбросы и их воздействие на живую природу

Как образуются доставляющие всем столько хлопот вредные вещества в отработавших газах? Известно, что топливо сгорает в камере при взаимодействии с кислородом воздуха. Этот процесс сопровождается интенсивным выделением тепла, которое и
преобразуется в работу. Теоретически для сгорания 1 кг бензина требуется 14,7 кг воздуха, однако на практике этого количества оказывается недостаточно. Дело в том, что воспламенение и сгорание бензино-воздушной смеси (ее еще называют горючей) длится тысячные доли секунды, и к такому быстрому процессу она недостаточно хорошо подготовлена.

В смеси остаются газы от предыдущего цикла, препятствующие доступу кислорода к частицам топлива; кроме того, не удается добиться ее идеального перемешивания по объему цилиндра, особенно у непрогретого двигателя и на переходных режимах. В результате не все топливо окисляется до конечных продуктов, и для нормального протекания процесса сгорания его приходится добавлять. Если в горючей смеси количество топлива больше расчетного, смесь называется богатой, если меньше – бедной. При средних нагрузках главное внимание обращается на экономичность, поэтому в камеру сгорания подается несколько обедненная смесь.

При небольшом обогащении смеси скорость ее сгорания увеличивается, в камере развиваются более высокие температура и давление. Для максимальных нагрузок или резкого перехода с малой нагрузки на большую требуется богатая смесь. Большое количество топлива подается в цилиндры и при пуске холодного двигателя, когда горючую смесь образуют только самые легкие фракции топлива. В этих случаях из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель хотя и развивает большую мощность, но работает не экономично и выбрасывает в атмосферу токсичные продукты неполного сгорания.

Наиболее токсичными компонентами отработавших газов бензиновых двигателей являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОx), углеводороды (СnHm), а в случае применения этилированного бензина – свинец. Состав выбросов дизельных двигателей
отличается от бензиновых. В дизельном двигателе происходит более полное сгорание топлива. При этом образуется меньше окиси углерода и несгоревших углеводородов. Но, вместе с этим, за счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество
оксидов азота. Дизельные двигатели, кроме всего прочего, выбрасывают твердые частицы (сажу). Сажа, содержащаяся в выхлопе, нетоксична, но она адсорбирует на поверхности своих частиц канцерогенные углеводороды. При сгорании низкокачественного дизельного топлива, содержащего серу, образуется сернистый ангидрид.

Как же эти вредные компоненты воздействуют на человека и окружающую среду? В обычных условиях СО- бесцветный газ без запаха, он легче воздуха и поэтому может легко распространятся в атмосфере. При действии на человека СО вызывает головную боль, головокружение, быструю утомляемость, раздражительность, сонливость, боли в области сердца. Оксид азота NO – бесцветный газ, диоксид азота NO2– газ красно-бурого цвета с характерным запахом.

Оксиды азота при попадании в организм человека соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях соединения азотной и азотистой кислоты. Оксиды азота раздражающе действуют на слизистые оболочки глаз, носа, рта. Воздействие NO2 cпособствует развитию заболеваний легких. Некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами (например бензапирен), переносчиками которых могут быть частички сажи, содержащиеся в отработавших газах.

В скопившихся над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение оксидов азота приводит к образованию озона. Вообще-то озон не стоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) – они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Образуется стойкое облако мутного смога. Озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NОх участвуют в формировании кислотных дождей.

В случае применения этилированных бензинов около 50% свинца осаждается в виде нагара на деталях двигателя и в выхлопной трубе, остаток уходит в атмосферу. Свинец присутствует в отработавших газах в виде мельчайших частиц размером
1-5 мкм, которые долго сохраняются в атмосфере. Концентрация свинца в атмосфере придорожной полосы в 2-20 раз больше, чем в других местах. Присутствие свинца в воздухе вызывает серьезные поражения органов пищеварения, центральной
и периферической нервной системы. Воздействие свинца на кровь проявляется в снижении количества гемоглобина и разрушении эритроцитов.

Нормы токсичности выхлопных газов

Первыми тревогу забили в США и в Японии, где проблема загазованости в крупных городах встала особенно остро. Были законодательно утверждены требования по токсичности выхлопов новых автомобилей, которые периодически пересматривались и
ужесточались. Вскоре аналогичные законы были приняты и в странах Европы.

Содержание вредных веществ в отработанных газах

При современном уровне развития техники наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему двигателя устанавливают специальный термический реактор (нейтрализатор).

Устройство и принцип действия каталитических нейтрализаторов

Устройство каталитического нейтрализатора

На современных автомобилях для снижения выбросов вредных веществ устанавливаются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Трехкомпонентными их называют потому, что они нейтрализуют три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя.

В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ”борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа
СО2, азота N2 и воды Н2О.

Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика -монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка. Это позволяет максимально увеличить эффективную площадь контакта каталитического покрытия с выхлопными газами – до величин около 20 тыс.кв.м. Причем вес благородных металлов, нанесенных на подложку на этой огромной площади, составляет всего 2-3 грамма.

Керамика сделана достаточно огнеупорной – выдерживает температуру до 800-850°С. Но все равно при неисправности системы питания и длительной работе на переобогащенной рабочей смеси монолит может не выдержать и оплавиться – и тогда каталитический нейтрализатор выйдет из строя. Впрочем, все шире в качестве носителей каталитического слоя используются тончайшие металлические соты. Это позволяет увеличить площадь рабочей поверхности, получить меньшее противодавление, ускорить разогрев каталитического нейтрализатора до рабочей температуры и, главное, расширить температурный диапазон до 1000-1050°С.

На первый взгляд может показаться, что установка катализатора решает все экологические проблемы. Однако, температура, при которой катализатор начинает действовать (температура активации), находится в пределах 250–350°С. Время же, необходимое для разогрева, может достигать нескольких минут и зависит от типа автомобиля, способа его эксплуатации и температуры воздуха. Холодный катализатор практически неэффективен – следовательно, необходимо уменьшить время достижения температуры активации.

Проблему частично решили, приблизив нейтрализатор к выпускному коллектору (такое сочетание часто называют катколлектором). Кроме этого, коллектор изготавливают из тонкостенных стальных труб вместо массивных чугунных и дополнительно утепляют,
уменьшив тем самым тепловые потери. Другой способ быстро прогреть нейтрализатор – подать в отработавшие газы дополнительную порцию воздуха и одновременно обогатить смесь. Топливо догорает уже на выпуске, температура выхлопных газов растет, и нейтрализатор быстрее выходит на рабочий режим. Иногда нейтрализатор разогревают электрическим термоэлементом, однако это влечет дополнительные энергозатраты.

Обратная связь

Трехкомпонентный нейтрализатор наиболее эффективен при определенном составе отработавших газов. Это значит, что нужно очень точно выдерживать состав горючей смеси возле так называемого стехиометрического отношения воздух/ топливо,
значение которого лежит в узких пределах 14,5- 14,7. Если горючая смесь будет богаче, то упадет эффективность нейтрализации СО и СН, если беднее- NOx. Поддерживать стехиометрический состав горючей смеси можно было только одним способом- управлять смесеобразованием, немедленно получая информацию о процессе сгорания, то есть, организовав обратную связь.

Для этого в выпускной коллектор поместили специально разработанный кислородный датчик- так называемый лямбда-зонд. Он вступает с раскаленными выхлопными газами в электрохимическую реакцию и выдает сигнал, уровень которого зависит от количества кислорода в выхлопе. Если кислорода осталось много- значит, смесь слишком бедная, если мало- богатая. А по результатам мгновенного анализа, которым занимается электроника, можно быстро корректировать состав смеси в ту или иную сторону.

Напряжение на выходе кислородного датчика принимает два уровня. Если смесь бедная, то низковольтный сигнал дает команду на обогащение топливной смеси, и наоборот. На современных нейтрализаторах устанавливается два кислородных датчика. Первый определяет качество смеси- богатая или бедная. Другой, установленный за нейтрализатором, отслеживает эффективность нейтрализации.

Дальнейшим развитием систем коррекции являются адаптивные системы с возможностью «самообучения» в процессе эксплуатации. Суть работы таких систем заключается в том, что по мере изменения характеристик различных систем и компонентов двигателя в процессе эксплуатации (например, загрязнение форсунок, уменьшение компрессии, подсос воздуха) в специальной области памяти блока управления накапливаются «поправочные коэффициенты», используемые процессором при расчете длительности времени впрыска на различных установившихся режимах. Это позволяет поддерживать стехиометрический состав смеси даже при значительных отклонениях в состоянии системы.

Нейтрализация отработавших газов в выпускной системе дизельных двигателей

Сравнительно небольшое содержание вредных компонентов в отработавших газах дизелей не требовало в прошлом установки специальных устройств. Однако ужесточение норм токсичности (Евро-3 и Евро-4) коснулось и их. Основные претензии к дизелям экологи предъявляют из-за содержания частиц сажи и окиси азота (NOx) в выхлопе. Поэтому и на дизелях появились системы снижения токсичности выхлопа, включающие рециркуляцию отработавших газов, каталитический нейтрализатор и специальный сажевый фильтр.

Система рециркуляции выхлопных газов (ЕGR) применяется на бензиновых, дизельных и газовых двигателях. Предназначена для снижения токсичности отработавших газов (главным образом содержания оксидов азота NOx) в режимах прогрева и резкого ускорения двигателя, который на данных режимах работает на обогащённой топливной смеси. Часть отработавших газов попадает в обратно в цилиндры, что вызывает снижение максимальной температуры горения и, как следствие, уменьшение выбросов оксидов азота, образующихся при высоких температурах и являющихся одними из самых токсичных веществ. Система EGR не используется на холостых оборотах (прогретый двигатель), на холодном двигателе и при полностью открытой заслонке. Работа системы вызывает снижение эффективной мощности двигателя.

Сажевые фильтры изготавливают в виде пористого фильтрующего материала из карбида кремния. В конструкциях прошлых лет фильтры периодически очищали от накопившейся сажи отработавшими газами, температуру которых для этого повышали путем обогащения смеси. Очистка фильтра происходила по команде блока управления после каждых 400—500 км пробега автомобиля.

Однако в этом случае резко увеличиваются выбросы других вредных веществ. Поэтому современный сажевый фильтр чаще всего работает в паре с окислительным нейтрализатором, который восстанавливает NОx до NO2 и одновременно дожигает сажу, причем при более низких температурах – около 250°С.

В фильтрах нового поколения общий принцип остался прежним: задержать и уничтожить. Но как добиться нужной для сгорания частиц сажи температуры? Во-первых, фильтр разместили сразу за выпускным коллектором. Во-вторых, через каждые 300-500 км пробега контроллер включает режим многофазного впрыска, увеличивая количество поступающего в цилиндр топлива.

И, наконец, главное: поверхность фильтрующего элемента покрыта тонким слоем катализатора, который дополнительно повышает температуру выхлопных газов до необходимых 560-600°С. Фильтрующий элемент состоит, как правило, из керамической (карбид кремния) микропористой губки. Толщина стенок между ее каналами не превышает 0,4 мм, так что фильтрующая поверхность очень
большая. Иногда эту «губку» делают из сверхтонкого стального волокна, также покрытого катализатором.

Набивка настолько плотная, что задерживает до 80% частиц размером 20-100 нм. Новые фильтры стали активно участвовать в управлении работой двигателя. Ведь режим обогащения включается по сигналу от датчиков давления, установленных на входе и выходе фильтра. Когда разность показаний становится значительной, компьютер воспринимает это как признак закупоренности «губки» сажей. А выжигание контролируют с помощью датчика температуры.

Система нейтрализации отработанных газов в дизеле

Яркий пример современного механизма очистки выхлопа дизелей – электронная система управления дизельным двигателем EDС (electronic diesel control), разработанная компанией Bosch. Ее конструкция включает в себя многокомпонентную систему выпуска отработавших газов, в которой предусмотрено семь датчиков – два лямбда-зонда, два температурных, два давления и один уровня сажи в выхлопе, а также три очистительных элемента – каталитический нейтрализатор, катализатор-накопитель и сажевый фильтр накопительного типа.

Датчики в системе выхлопа позволили оптимизировать процессы смесеобразования и сгорания. Кстати, для этого под контроль «мозгу» EDС передали и многие системы двигателя – топливо- и воздухоподачи, рециркуляции отработавших газов, электронную дроссельную заслонку и турбонаддув. С помощью датчиков давления на входе и выходе из сажевого фильтра EDС контролирует степень его загрязнения. Эффективность работы катализаторов оценивается по показаниям двух лямбда-зондов
(на входе и выходе). Корректировка работы систем двигателя осуществляется на основании показаний лямбда-зондов, датчиков температуры и уровня сажи на выходе. Каталитический нейтрализатор «перерабатывает» токсичные составляющие выхлопа – NO, NO2, CO, CН – в нетоксичные и малотоксичные соединения – H2O, N2, CO2,
а катализатор-накопитель выполняет функции дополнительной очистки от окиси азота (NO2) и предварительной – от частиц сажи.

Основные правила эксплуатации автомобиля с каталитическим нейтрализатором

Последствия нарушений правил эксплуатации нейтрализатора

Для обеспечения эффективной работы нейтрализатора необходимо использовать только качественное не этилированное топливо, так как содержащийся в бензине тетраэтилсвинец необратимо «отравляет” каталитическую поверхность.

Во время и после работы двигателя корпус нейтрализатора имеет достаточно высокую температуру. В связи с этим, во избежание пожара, не следует парковать автомобиль над легко воспламеняющимися предметами, например сухими листьями, травой, бумагой и т.д.

Следует соблюдать основные правила, приведенные в инструкции по эксплуатации автомобилей. Они направлены на предупреждение ситуации, когда в нейтрализатор может попасть значительное количество не сгоревшего топлива. В этом случае возможная вспышка может привести к его разрушению.

Наиболее общие рекомендации можно изложить следующим образом:

• не следует бесполезно крутить двигатель стартером длительное время;
• в холодное время года, если двигатель не запустился с первой попытки, необходимо избегать повторных включений стартера через короткие промежутки времени;
• нельзя пускать двигатель путем буксировки;
• запрещается проверять работу цилиндров, отключая свечи зажигания.

Государственное профессиональное образовательное автономное учреждение Амурской области

«Амурский многофункциональный центр профессиональных квалификаций»

КОНКУРС НАУЧНО – ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

«ЮНОСТЬ. НАУКА. КУЛЬТУРА»

Тема: «АВТОМОБИЛЬ И ЭКОЛОГИЯ»

НАУЧНО — ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

по МДК02.02. «Техническое обслуживание и ремонт автомобиля»

по МДК 03.02. «Организация транспортировка, приема, хранения и отпуска нефтепродуктов»

профессия 23.01.03 «Автомеханик»

Работу выполнил: Бескоровайный Никита

Студент 2 курса, группы №121,

профессия 23.01.03.»Автомеханик»

Руководитель работы:

Левберг Александра Петровна –

мастер производственного обучения

г. Белогорск

2017 год

Стр.

Проблемы научного исследования 3

Актуальность исследования 4

Цели исследования 4

Задачи исследования 4

II. Научно — исследовательская часть 4

1.Виды топлива и технических жидкостей, используемых в ДВС 5 2. Источники токсичных веществ 6 3. Автомобиль, человек и природа. 7

III. Практическая часть

1.Данные автопарка по городу Белогорску. 7

2. Сравнительный анализ компонентов выхлопных газов бензинового

и дизельного двигателя. 8

3. Расчёт потребности кислорода ДВС на человека и ДВС по г. Белогорску 9

4. Исследование экологической обстановки в Амурской области и

в г. Белогорске 10

5. Влияние токсичных веществ на организм человека. (Эксперимент) 11

IV. Заключительная часть

Автомобиль и здоровье человека. 11

V. Список использованной литературы 12

«АВТОМОБИЛЬ И ЭКОЛОГИЯ»

1. ВВЕДЕНИЕ

2017 год в России объявлен годом экологии.

Статья 42 конституции РФ гласит что: » Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением».

При экологическом кризисе происходят существенные изменения в окружающей среде, связанные с безответственным отношением человека к природе, а в следствии и к своему здоровью.

Автомобиль – это самое распространённое во всем мире транспортное средство. Автомобильный транспорт, занимает ведущее место по сравнению с другими видами транспорта по объёму перевозок пассажиров и грузов.

Красивые и ухоженные автомобили сейчас вызывают у нас в основном восторг, умиление, или даже зависть.

Далеко не каждый водитель транспортного средства задумывается о том, какой вред наносит автомобиль атмосфере и всем людям в частности.

С точки зрения наносимого экологического ущерба, автотранспорт лидирует во всех видах негативного воздействия: загрязнение воздуха — 95%, шум — 49,5%, воздействие на климат — 68%.

Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов.

В результате, по России от автотранспорта за год в атмосферу поступает огромное количество только канцерогенных веществ: 27 тыс. тонн бензола, 17,5 тыс. тонн формальдегида, 1,5 тонны бензопирена и 5 тыс. тонн свинца. В целом, общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобилями, превышает цифру в 20 млн. тонн.

Именно поэтому в нашей стране с каждым годом значительно увеличивается число онкологических, респираторных заболеваний, заболеваний легких, сердца и нервной системы.

Поэтому в интересах каждого жителя страны обезопасить себя и своих близких от факторов, которые содействуют развитию этих пагубных болезней.

Актуальность работы:

В связи с возросшими требованиями к экологическим проблемам, связанных с эксплуатацией автомобилей, с потреблением ими химических жидкостей, а также выброса большого количества газов в атмосферу, появилась необходимость решать вопросы выпуска экологически чистого топлива и жидкостей для автомобилей, которые не должны нарушать экологического равновесия в природе.

Объект исследования:

1. Нефтепродукты и жидкости, используемые для работы автомобилей, их влияние на природу и человека.

2. Автомобили и экология в Амурской области и в г. Белогорске.

3. Вред токсичных газов, заболевания, получаемые вследствие загрязнения среды.

Цель проекта: доказать, влияние различных видов топлива

(нефтепродуктов) и химических жидкостей, используемых в ДВС на здоровье человека и окружающую среду.

Задачи:

• изучить научную литературу по исследованию проблем загрязнения воздуха, воды, почвы продуктами нефтепереработки;
• определить влияние химических жидкостей, используемых в автомобиле на здоровье человека;
• изучить экологическое состояние в Амурской области и в г. Белогорске;
• исследовать химические жидкости, и определить их опасное воздействие на организм человека.

Методы решения задач:

Научно – поисковый и исследовательский методы, через изучение литературы исследований по данной теме, проведение опросов, расчётов и экспериментов с нефтепродуктами.

Практическая значимость работы: заключается в том, что результаты моего исследования могут быть использованы, как дополнительный материал, для углубления знаний по экологической проблеме автомобильного транспорта в нашем городе, вреде нефтепродуктов на организм человека, при изучении МДК «Техническое обслуживание и ремонт», МДК «Организация транспортировка, приема, хранения и отпуска нефтепродуктов» по разделу «Экология автомобильного транспорта».

1. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

1. Виды топлива и технические жидкости, используемые в ДВС

Для поддержания автомобиля в рабочем состоянии используются различные жидкости химического происхождения, такие как:

• бензин,
• дизельное топливо,
• антифриз,
• моторное масло, трансмиссионное масло,
• тормозная жидкость,
• жидкость гидроусилителя,
• электролиты.

Рассмотрим вредную деятельность некоторых жидкостей с научной точки зрения.

Бензин

Это горючая смесь легких углеводов, которая легко испаряется, и получают её из нефти.В основе принципа работы любого двигателя внутреннего сгорания лежит воспламенение небольшого количества топлива, обязательно высокоэнергетического, в небольшом замкнутом пространстве.

В идеальном двигателе внутреннего сгорания при сгорании топливо -воздушной смеси образуется вода и углекислый газ (СО2). Но на практике все обстоит гораздо хуже. Для улучшения качества бензина, увеличения детонационной его стойкости в него вводят антидетонаторы.

В России качестве антидетонаторов используется тетраэтилсвинец

(Pb (C2 Н5)4), называемый также этилом (этилированным бензином), в смеси с хлор- и бром органическими добавками, которые выносят из мотора оксиды свинца, т.к. образую летучие хлорид и бромид свинца, которые из выхлопной трубы попадают в воздух в виде аэрозолей, оседают на почве и деревьях, обычно много вокруг дороги, но много пыли с ними поднимается высоко в атмосферу и разносится по всему миру. Вот некоторые марки бензина : А-72, А-76, А-80, АИ-91, АИ -92, АИ -93, АИ-95.

Тетраэтилсвинца в бензин добавляют довольно много.

В городах с большим автомобильным движением может наблюдаться загрязнение свинцом.

Хотя тетраэтилсвинец ядовит, а свинец — дорогой, но его еще используют, т.к. попытки заменить его чем-то другим оказались неудачными.

Дизельное топливо

Если сравнивать дизельное топливо и бензин, то они разные и, даже, имеют разные запахи!

Кроме того, дизтопливо тяжелее бензина и более плотное, жирное.

Оно испаряется намного медленнее, по сравнению с бензином из-за того, что тяжелее.

В дизтопливе содержится больше углерода, атомные цепочки длиннее, чем у бензина. Качество и химический состав дизтоплива во многом определяется наличием присадок и добавок в нем.

Дизтопливо имеет более высокую плотность энергии, чем бензин. В среднем 1 литр дизельного топлива содержит примерно 41×10 6 Дж, а бензин — 35×10 6 Дж энергии.

Этот факт в сочетании с более высоким КПД дизельных двигателей, объясняет, почему последние имеют лучший пробег, чем бензиновые двигатели.

С точки зрения охраны окружающей среды, дизель имеет как плюсы, так и минусы.

Плюсы — дизельный двигатель выделяет очень небольшое количество угарного газа, углеводородов и диоксида углерода.

Минусы — выделение большого количества соединений азота и сажи. Последние приводят к кислотным дождям, смогу, плохо влияют на здоровье людей.

Особое внимание уделяется экологической безопасности дизельного топлива. При его сгорании образуются высокотоксичные оксиды серы.

Они могут стать причиной респираторных и сердечных заболеваний. Чтобы сделать окружающую среду еще чище, с 2006 года, почти все продаваемое дизтопливо имеет пониженное содержание серы.

Риск возникновения злокачественных новообразований может повышаться и при непосредственном контакте с парами дизельного топлива. Поэтому снижение содержания канцерогенов, как в отработавших газах, так и топливе представляется актуальной задачей для исследователей.

Ученые Объединенного института исследований окружающей среды и Национального управления океанических и атмосферных исследований в ходе своей работы пришли к выводу, что выхлопы бензиновых двигателей в несколько раз вреднее выбросов дизелей.

Оказывается, бензиновые двигатели при обработке топлива выделяют в 4 раза больше вредных органических веществ. А вторичные вещества из дизельных моторов делают малейший вклад в загрязнение атмосферы.

Моторные масла

Моторные масла, применяемые для смазки механизмов в автомобиле, как и бензин, получают из нефти, поэтому при проливе этих масел и других продуктов нефтепереработки вода покрывается вредной нефтяной пленкой, таким образом, всякий ремонт автомобилей близ водоемов недопустим. На месте, где разлили масло, трава выгорает, почва «умирает», на ней ничего не растет в течение 6 – 10 лет.

По данным Управления по охране окружающей среды 85% моторного масла, которое автовладельцы меняют самостоятельно, ненадлежащим образом сливается в канализацию, мусорные баки и на землю. При этом отработанное машинное масло может стать одним из крупнейших источников загрязнения грунтовых вод и водотоков.

Вероятные последствия, действительно, поражают: литр масла может стать источником масляного пятна площадью почти 1 га или загрязнить миллион литров питьевой воды.

Охлаждающие жидкости

При минусовых температурах вода в радиаторе замерзает, разрывая двигатель и радиатор; соли в воде образуют накипь, поэтому обычно вместо воды используют антифризы — смеси спирта с водой, глицерина с водой, этиленгликоля с водой, но т.к. спирт легко выкипает, глицерин дорогой, и смесь с ним получается вязкая, то применяются, в основном, водно — гликолевые антифризы.

Водно — гликолевые антифризы плохи тем, что гликоль токсичен, вызывает коррозию.

Этиленгликолевые антифризы самые распространенные из-за дешевизны их производства. Основным их недостатком является высокая токсичность.

Сбрасывать их в окружающую среду не следует. Отработанный антифриз накапливает в себе тяжелые металлы, например, свинец, собранный с двигателя в процессе его работы.

Любой антифриз вреден для организма человека, поэтому следует внимательно относится к его использованию и избегать попадания на слизистую или во внутрь.

Они способны вызвать летальный исход при попадании в организм человека.

Особая опасность в использовании этиленгликоля заключается во вкусовых качествах такого антифриза – он сладковат на привкус, поэтому хранить такую жидкость нужно в недоступных для детей местах.

1. Источник токсичных веществ

Выхлопные газы – основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания – это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему.

Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат

около 200 компонентов.

Период их существования длится от нескольких минут 5 лет.

В таблице представлены всего 10 компонентов выхлопных газов

Вывод: азот, кислород, пары воды, диоксид углерода — нетоксичны.

Оксид углерода, углеводороды, альдегиды, оксид серы ,сажа — токсичны.

Бензопирен- это канцероген.

Очень вреден для организма человека, является веществом, вызывающим новообразования у человека.

1. Автомобиль и человек.

По состоянию на 01.01.2016 года в России насчитывается почти 41 млн. легковых автомобилей.

В среднем на каждого 1000 жителя России приходится 284 автомобиля.

Автомобиль есть у каждой второй семьи, при этом каждая шестая имеет 2 автомобиля и более.

Обеспеченность автомобилями на 1000 человек в других странах составляет:

США – 799 машин

Италия – 618 машин

Германия – 544 машин

Как же обстоят «автомобильные дела» в Амурской области?

Площадь Амурской области — 363,7 тыс. км2.

• 305 776 автомобилей зарегистрировано в Амурской области.
• 66 070 — в Благовещенске;
• 12 974 — в Белогорске – это на 1000 жителя города приходится почти 191 автомобиль.

• 11 817 — в Свободном;

• 11 358 — в Тынде;
• 8746 — в Зее;
• 7538 — в Райчихинске;
• 6939 — в Шимановске.

1. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ :

Для достижения поставленной цели мною была проведена следующая работа:

1. Взял данные наличия автомобилей у жителей города Белогорска, работающих на бензиновом двигателе.

Обратился в ГИБДД по г. Белогорску с просьбой предоставить информацию о количестве зарегистрированного автотранспорта в городе Белогорске, работающих на бензине, на бензиновом топливе – зарегистрировано 7852 единицы автотранспорта.

2. Провел опрос жителей города Белогорска, которым задавал следующие вопросы:

Есть ли у вас автомобиль?

Объём двигателя?

Вид используемого топлива?

Средний пробег автомобиля в сутки?

Мною было опрошено 30 человек.

В результате опроса были получены такие результаты:

Из них у 18 человек автомобили с бензиновым двигателем.

Вид используемого топлива – бензин АИ — 92

Средний пробег автомобиля в сутки – 32,5 км.

Рабочий объём двигателя – (в среднем) 1,7 литра.

Сделал сравнительный анализ компонентов выхлопных газов бензинового и дизельного двигателей:

Вывод: в городе больше автомобилей, работающих на бензине, бензиновые и дизельные двигатели в своем составе имеют концентрацию токсичных выхлопных газов и канцерогенов, но в дизельных двигателях их меньше, чем у карбюраторных, значит они экологически чище.

В городе Белогорске загрязнение газами от ДВС, работающих на бензине этилированном больше.

3. Изучил потребление кислорода ДВС во время их работы, и сделал расчеты потребления кислорода для автомобилей города Белогорска.

Ученые подсчитали, что растениям понадобилось около 3 млн. лет для того, чтобы выработать столько кислорода, сколько нас окружает на сегодняшний день.

Взрослое дерево за 24 часа производит 180 л кислорода.

В среднем человек потребляет 20 л. в час, около 500 л кислорода в день, или около 750 грамм.

Таким образом, для жизни человека нужно 3 дерева в день.

Потребление кислорода ДВС и человеком

(расчёт и сравнительный анализ):

	Человек	Автомобиль
Потребление кислорода в час	20 л	20 000 л
Сколько необходимо деревьев в сутки	3 дерева	3000 деревьев
Потребление кислорода в год	182 500 л	?

Для сгорания 1 кг бензина требуется около 300 литров кислорода.

Легковой автомобиль на 1000 км расходует столько же кислорода, сколько его нужно взрослому человеку на целый год, т.е. 182500 литров кислорода.

Я произвел подсчеты, результат которых касается нашего города.

В Белогорске 12974 автомобиля

1 час работы двигателя – 20 000л кислорода

1 час работы всех автомобилей нашего города

20 000л х 12 974 = 259 480 000 литров кислорода в час

В Белогорске население 67 700 человек

1 час потребление кислорода – 20 л.

67 700 х 20 л = 1 354 000 л. кислорода в час

Вывод: автомобиль потребляет кислорода в час больше, чем человек за час, в 1000 раз.

В г. Белогорске для работы двигателей всех автомобилей в час понадобится кислорода в 191,6 раза больше, чем всему населению города в час.

1. Экологическая обстановка и типичные заболевания в Амурской области и городе Белогорске.

Эксперимент на выявление токсичности нефтепродуктов и их влияния на организм человека.

На сегодняшний день, согласно большинству специализированных рейтингов, Амурская область в экологическом отношении является одним из наиболее благополучных российских регионов.

Как и везде, в Амурской области есть определенные проблемы с экологией, которые имеют как объективные, так и субъективные причины.

Здоровье населения региона прямо связано со средой обитания человека. Уменьшение численности населения Амурской области, рост заболеваемости верхних дыхательных путей, онкологических заболеваний, аллергия и превышение числа умерших над родившимися происходят на фоне ухудшающейся экологической обстановки.

Техногенные выбросы в атмосферу превышают предельно допустимые нормы.

Основными источниками загрязнения Амурской области являются предприятия промышленности, транспорта и жилищно-коммунального хозяйства, строящийся в Амурской области космодром «Восточный».

В общем объеме выбросов в атмосферу загрязняющих веществ на долю автотранспорта в последние годы приходилось до 59 % суммарного выброса вредных веществ.

Основными загрязнителями атмосферного воздуха являются: пыль, оксид углерода, диоксид серы.

Диоксид серы обладает выраженным раздражающим действием, сочетающимся с резким неприятным запахом. Поражает, в первую очередь, органы дыхания, глаза, центральную нервную систему, увеличение смертности от сердечно -сосудистых и респираторных заболеваний, увеличение числа приступов астмы у астматиков, увеличение респираторных заболеваний у лиц старше 60 лет.

Оксид углерода приводит к острому отравлению, к изменению психомоторных реакций у детей, учащение приступов стенокардии.

Эксперимент

На простом примере я хотел показать, что содержание топлива в открытых резервуарах, а также строительство АЗС вблизи жилых домов крайне опасно для жизни и здоровья человека.

Для эксперимента я подготовил 3 емкости, в которые поместил бензин АИ – 92, АИ – 95, дизельное топливо.

В каждой емкости на начало эксперимента содержалось по 50 мл жидкости. Условия хранения – естественные. Температура воздуха + 17 С, влажность – средняя.

Ровно через сутки объем бензина уменьшился: АИ – 92, АИ – 95 составил по 25 мл, запах очень резкий. Объем дизельного топлива не уменьшился.

Всего за 4 суток бензин испарился более чем на 33 мл, причем разное октановое число не влияло на скорость испарения. Максимально большое испарение произошло в первый день. Объем дизельного топлива практически не изменился.

В помещении сохранялся резкий запах, вызывающий кашель и слезливость, чувство тревожности.

После 10 минут пребывания в помещении заболела голова, потребовалось срочно выйти на свежий воздух.

Таким образом, всего за 4 суток бензин испарился более чем на 33 мл, причем разное октановое число не влияло на скорость испарения.

Максимально большое испарение произошло в первый день. Объем дизельного топлива практически не изменился. В помещении сохранялся резкий запах, вызывающий кашель и слезливость, чувство тревожности.

В результате этого эксперимента я пришел к следующему выводу:

• Испаряемость бензина гораздо выше дизельного топлива, поэтому требования к его хранению должны быть гораздо выше;
• Бензин должен храниться в условиях строгой герметичности, в темном прохладном месте, защищенном от прямого попадания солнечных лучей;
• Содержать бензин в открытых емкостях в домашних условиях категорически запрещается; на АЗС требования к хранению должны быть повышены;
• Испарения бензина токсичны и очень опасны для человека.

1. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Влияние токсичных веществ на организм человека оказывает негативное воздействие.

Изучив научную литературу, и исследовав жидкости, применяемые для работы ДВС автомобилей, я делаю вывод, что вредные вещества промышленности и автомобильного транспорта наносят огромный вред организму человека, и это касается, в том числе, нашей области и города Белогорска.

Последние годы загрязнение атмосферы привело к тому, что ухудшилось снабжение кислородом человеческого организма, люди нашей области и города Белогорска стали чаще болеть пневмонией, онкологическими заболеваниями, аллергией, ведь при длительном вдыхании воздуха с содержанием кислорода менее 15%, доказано, наступает даже у человека смерть.

Признаки дефицита кислорода у человека, выражается в:

• общей слабости;
• ухудшение цвета кожи лица;
• депрессии, нарушение сна;
• головокружении, головных болях;
• раздражении и усталости;
• снижении умственной работоспособности, ослабление памяти;
• нарушение обмена веществ, избыточный вес, снижается иммунитет.

Последние исследования показали, что в тканях 40-летнего человека столько кислорода, сколько должно быть у 80-летнего!

При такой экологии мы стареем с каждым вздохом! А дети? Они страдают больше всего. Им так необходим кислород для развития мозга, для бодрости и для устойчивости к стрессам и нагрузкам.

Рекомендации:

Сегодня первостепенное значение для уменьшения загрязнения атмосферы выбросами автомобилей имеет техническое состояние автомобильного парка и поддержание его в технически исправном состоянии, удовлетворяющим экологическим требованиям.

Чтобы снизить вредность автомобильных выбросов и химических жидкостей нужно:

— повысить качество двигателей;

— установить устройства (катализаторы), снижающих концентрацию вредных веществ в выхлопных газах;

— искать новые виды топлива;

• создавать новые экологически чистые двигатели;
• быть осторожным и внимательным при выборе, использовании химических жидкостей, соблюдая все меры безопасности с ними.

И… если Вы живете в городе и не можете рассчитывать на милость правительства, старайтесь чаще бывать на свежем воздухе, содержать свой автомобиль в технически исправном состоянии.

Принимайте кислородный коктейль, применяйте дыхательную кислородо терапию! Берегите себя! Следите за своим здоровьем!

1. Используемая литература и интернет ресурсы.

1. Н.А. Максимов «За страницами учебника географии», Москва «Просвещение», 1988г.

2. Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин «Экология», «Дрофа»,1995г.

3. Г.А. Богдановский «Химическая экология»,

Издательство Московского университета, 1994г.

1. Н.А. Агаджанян, В.И. Торшин «Экология человека» ММП «Экоцентр», КРУК, 1994г.

Многие дети не любят мыться — и когда их все-таки загоняют в ванную, льют воду и мочат полотенца, оставшись в целом в том же состоянии, что и до этого визита. Экологическая чистота электромобилей напоминает этот подход. Казалось бы, нас, россиян, пока никто не заставляет покупать гибриды и электрокары. Но мировой автопром свой выбор сделал. Или, точнее, за него этот выбор сделали политики и общественники. «Зеленые» машины уже неизбежно вытесняют «топливные» в модельных рядах многих марок, все это поменяет со временем и автопарк нашей страны — сомнений нет. Но так ли эти разработки хороши, как считают поклонники Илона Маска и Греты Тунберг?

Электромобили имеют много достоинств: проще в управлении, не загрязняют окружающую среду — нет не только отработавших газов, но и отработавших масел, им не нужна коробка передач — у электромотора идеальная характеристика, у них высокая динамика. И, без сомнения, их количество будет быстро расти.

Цена чистоты

За последние годы автомобили сильно изменились — они стали одновременно быстрее и экономичнее. Конкуренция заставляет производителей выжимать из конструкции максимум на радость потребителям. Но в последние три десятилетия на создателей автомобилей все больше влияют экологические требования.

Раньше они ужесточались по содержанию в отработавших газах автомобилей различных вредных веществ — некоторые из них просто запретили (тетраэтилсвинец), по другим нормативы ужесточены в десятки раз. И вот теперь, когда по сравнению с моделями сорокалетней давности отработавшие газы ныне выпускаемых автомобилей стали, кажется, менее вредны, чем пар из вейпа (не говоря уже о сигаретном дыме), законодатели говорят, что их избирателям уже этого мало!

C 2009 года Европейский союз нормирует количество выбрасываемого автомобилями углекислого газа. Причем нормы устанавливаются для всех выпускаемых каждым производителем автомобилей — это стало одной из причин появления гибридных версий многих моделей (для гибридов используется другой метод расчета выбросов CO2) и компактных моделей премиальных брендов. Снижение выбросов углекислого газа достигается только понижением расхода топлива — ведь углекислый газ получается именно из топлива. Для этого используются все доступные конструкторам методы. Например, уменьшение объема двигателей — они и расходуют меньше, и сами по себе легче. Правда, чтобы сохранить динамические характеристики автомобиля, приходится усовершенствовать системы впрыска, добавлять турбонаддув — словом, усложнять конструкцию двигателя. Все более частое использования автоматических трансмиссий разных типов — также ради экологии. Компьютер гораздо точнее человека может выбрать передачу и момент переключения, а большое количество ступеней (сейчас восемь передач — практически стандарт, а 10-ступенчатые «автоматы» — реальность) позволяет держать двигатель именно в том режиме, где расход минимальный.

С одной стороны, потребителя — то есть нас, — это должно только радовать. Скорость та же, бензина тратим меньше… Но итогом усложнения конструкции становится снижение долговечности и надежности.

Да и с экологической чистотой новых конструкций не все очевидно. Скандал с фольксвагеновскими дизелями показал, что законодатель не так уж тщательно подходит к формулировкам и проверкам. Ведь инженеры с точностью выполнили поставленную задачу — в тех условиях, которые им задали, автомобиль выдавал именно те параметры, которые требовались. Так водитель аккуратно проезжает мимо камеры на требуемой скорости — а за пределами зоны действия радаров топит на всю катушку. Вспомните, как меняется звук двигателя большинства автомобилей, когда на тахометре стрелка пересекает отметку примерно 4000 об/мин, и как растет мгновенный расход топлива на бортовом компьютере — значит, вы вышли за пределы того диапазона, в котором двигатель работает на тестах. И теперь никакие нормы не соблюдаются…

Скорее всего, то же самое происходит и с выбросами углекислого газа. Реальные показатели определенно отличаются от полученных в ходе официальных испытаний, это очевидно всем. Неудивительно, что вопрос хотят решить радикально — отказом от ДВС.

Когда запретят ДВС?

Франция собирается в 2040 году запретить продажи новых легковых машин с двигателями внутреннего сгорания. Уже к 2024 году будет запрещена эксплуатация любых дизельных автомобилей в Париже. С 1 июля этого года в город не имеют права въезжать дизельные легковые автомобили, выпущенные ранее 2006 года, и грузовики и автобусы, изготовленные до 1 октября 2009 года. Далее ограничения будут ужесточаться. Примеру столицы уже собираются последовать другие крупные города Франции — Гренобль и Страсбург. Афины собираются запретить въезд всех автомобилей с дизелем в 2030-м, а Амстердам — вообще любых транспортных средств с ДВС с того же года.

О запрете продаж легковых автомобилей на ископаемом топливе объявила также Великобритания, такие планы обсуждаются в других странах.

Когда вступают в силу запреты на продажу/регистрацию новых легковых автомобилей с ДВС:

Год	Страна
2025	Норвегия
2030	Швеция
2030	Дания (запрет гибридов — с 2035 г.)
2030	Нидерланды (в Амстердаме запретят эксплуатацию ДВС)
2030	Словения
2030	Исландия
2030	Израиль
2030	Ирландия (запрет эксплуатации с 2045 г.)
2030	Германия
2032	Шотландия
2040	Испания (запрет эксплуатации — с 2050 г.)
2040	Франция (гибриды запретят)
2040	Португалия (запрет продажи дизелей)
2040	Англия, Уэльс и Северная Ирландия (запрет эксплуатации — с 2050 г.)
2040	Шри-Ланка (запрет эксплуатации ДВС)
2040	Китай (дата может быть пересмотрена)
2050	Коста-Рика (запрет использования ископаемого топлива в любых целях)

Главная цель теперь уже не только сделать воздух чище, как это было в случае с ужесточением требований по отработавшим газам, а уменьшить выбросы углекислого газа, который играет главную роль в мировом потеплении. Как говорят, автомобильный транспорт генерирует около трети всего мирового производства углекислого газа. При этом именно использование ископаемого топлива, то есть нефтепродуктов, создает главную проблему — углерод, содержащийся в нефти и газе, при сгорании топлива этот самый CO2 и создает. Считается, что при его избытке возникает парниковый эффект и это вызовет потепление климата во всем мире. От этого начнут таять полярные льды, уровень мирового океана поднимется, Нью-Йорк, Стокгольм, Неаполь, Санкт-Петербург и другие прибрежные города затопит.

Теорию глобального потепления не раз оспаривали, однако на данный момент она считается общепризнанной, и именно она легла в основу действий законодателей.

Результатом стало ужесточение требований к автомобилям — именно на выбрасываемых объемах углекислого газа (в граммах на километр пробега) основаны налоги на автомобили в Европе. Для соблюдения этих требований нужны системы «стоп-старт» и системы рекуперации энергии. Гибриды — следующий шаг в этом направлении, наличие генератора-аккумулятора-электромотора позволяет собирать излишки энергии. А электромобили полностью решают эту проблему — у них нет отработавших газов в принципе.

Такая политика уже привела к усложнению и, соответственно, удорожанию автомобилей. Некоторые автопроизводители — например, Volvo, — отказываются от автомобилей с одним только ДВС и теперь выпускают лишь модели с гибридным приводом и электромобили. Следующее поколение Ford Mustang будет электрическим, и к тому же не купе, а пятидверным кроссовером…

Министерство окружающей среды, охраны природы и ядерной безопасности ФРГ считает, что в 2035 году в мире будет эксплуатироваться два миллиарда электромобилей.

А чист ли мальчик?

Если смотреть на электромобили глазами шведской школьницы или калифорнийской домохозяйки, такие машины вообще ничего не выбрасывают. Ну разве что продукты износа тормозных колодок, но их домохозяйка не замечает.

Если взять всю цепочку, картина меняется.

Электричество вырабатывается в основном на тепловых электростанциях — более 60 процентов получается за счет сжигания угля и газа. То есть заряжая электромобили таким электричеством, мы просто переносим место возникновения углекислого газа с дороги или улицы на электростанцию.

Основной возобновляемый источник энергии — гидроэлектростанции. Новые типы производства электроэнергии — ветряки и солнечные батареи, довольно популярные в Европе, в мировом производстве занимают менее десяти процентов в общей сложности.

Доля видов электростанций в мировом производстве электроэнергии (2017/2018 годы, Международное энергетическое агентство):

И если смотреть динамику, то доля угля не меняется уже много десятилетий. Как и ГЭС. Теряют позиции только атомные электростанции — в 90-е годы они вырабатывали более 17 процентов электричества на планете, а теперь — лишь 10. Их в основном и замещают новые типы источников. А ведь именно АЭС практически не вносят никакого «вклада» в выбросы углекислого газа. Но «зеленые» требуют их закрывать, так как боятся последствий катастроф.

Ситуация меняется, если сузить поле зрения до масштабов отдельных стран. Популярность электромобилей в Норвегии связана с тем, что в этой стране вся электроэнергия вырабатывается гидроэлектростанциями. То есть в Норвегии отказ от использования ДВС действительно сокращает загрязнение воздуха и выбросы углекислого газа.

Аналогичная ситуация в Парагвае и Бразилии: до 90 процентов электроэнергии эти страны получают от ГЭС. Совместно эксплуатируемая этими государствами станция «Итайпу» — вторая гидроэлектростанция в мире по мощности (первая — «Три ущелья» в КНР), расположена на границе двух стран. Она обеспечивает от 70 до 90 процентов потребностей Парагвая, причем он получает половину ее производства. Бразилия, кстати, тоже один из мировых лидеров по использованию энергии из возобновляемых источников, только здесь в числе таковых — биоэтанол, то есть технический спирт, который делают из сахарного тростника. Он используется в качестве топлива для автомобилей.

Во Франции вклад тепловых станций (в основном на газе) невелик, всего около семи процентов. Более 70 процентов электричества там дает мирный атом, еще 12 — ГЭС. Этой стране тоже имеет смысл переходить на электропривод ради снижения выбросов углекислого газа.

В Дании стремительно выросла доля энергии, получаемой от ветра, — почти половина! И еще 17 процентов датчане получают от биотоплива. Тут запрет ДВС тоже эффективен. А зачем это соседним Нидерландам, не очень понятно: их энергетика основана на газе (50,7 %) и угле (26,3 %).

Германия не без успеха стремится перейти от ископаемых топлив на новые источники энергии, и с 2000 года доля возобновляемых источников в производстве электроэнергии в ФРГ выросла в шесть раз — с шести процентов до 36. Так что электромобилизация Германии также должна привести к снижению выбросов парниковых газов.

В Китае две трети электроэнергии получают благодаря сжиганию угля, и переход на электропривод имеет смысл разве что в надежде на экспорт самих электромобилей и решение экологических проблем в больших городах — там их много и они действительно очень большие. Лидер, кстати, не Пекин, а Чунцин (в нем 34 миллиона жителей!). Шанхай (24 млн) и Пекин (21 млн) занимают второе и третье места. Есть где развернуться борцам за чистоту воздуха.

В России основной источник электричества — природный газ (47 %), есть и уголь, но доля его уменьшается и дошла до 16 процентов — примерно столько же мы получаем от АЭС и ГЭС. Прочие источники дают совсем немного — кстати, в их числе — сжигание мусора.

Вывод — действительно полезными для экологии электромобили будут не везде.

То, что остается за кадром

Если же учесть еще и производство электромобилей и аккумуляторов для них, то выясняется, что снижение выбросов углекислого газа при эксплуатации лишь компенсирует огромные выбросы при производстве. Volkswagen подсчитал суммарный выброс CO2 за весь цикл производства и эксплуатации дизельного Golf и сравнил с его электрической версией. Получилось, что обычная дизельная легковушка уравнивается по этому параметру с электромобилем лишь после пробега в 125 000 км. То есть через несколько лет, а до этого дизель — экологичнее. Правда, при пробеге в 200 000 км Golf TDI с ДВС, конечно, превосходит e-Golf по выбросам углекислого газа уже примерно на 15 процентов. И это они еще не сравнивали с бензиновыми моделями — у них-то по части CO2 дела еще хуже.

Впрочем, есть немало исследований, которые показывают как превосходство электромобилей в этом плане, так и то, что классический автомобиль все-таки в итоге может быть если не «чище», то как минимум не хуже электрического.

В таких условиях приходится прийти к выводу, что тут нет реального превосходства ни у того, ни у другого. На самом деле если вас действительно волнует проблема углекислого газа — пересаживайтесь на общественный транспорт. Даже автобусы куда эффективнее с этой точки зрения, чем легковые автомобили — они просто тратят меньше топлива на каждого пассажира. А использование такси и каршеринга означает снижение потребности в выпущенных автомобилях — и электрических тоже.

Батарея до и после

Одна из проблем, которую видят противники электрификации, — что делать с отработавшими батареями? Их нельзя просто выкинуть, необходим довольно сложный процесс утилизации. Не только из экологических соображений, но и для достижения экономического эффекта — из отработавших батарей можно извлечь материалы для новых, например, тот же литий.

Автопроизводители принимают меры, чтобы батарея служила как можно дольше, — например, они никогда не заряжаются и не разряжаются полностью (конкретные уровни никто не раскрывает) именно для того, чтобы оттянуть деградацию. Уже разработаны проекты вторичного использования батарей с автомобилей в качестве домашних накопителей энергии — электричество ведь продукт мгновенного потребления, у электросетей нет возможностей держать запасы: например, ГЭС при спаде потребления просто вхолостую сбрасывает воду, поскольку энергию негде накопить. Именно поэтому поставщики пытаются сгладить пики потребления разными тарифами. Так вот батарея дома позволит набирать электричество из сети ночью. А расходовать из этой батареи утром и вечером, в пиковые часы. И потребителям дешевле, и энергетикам легче.

Чем это грозит?

Для России как экспортера нефти и газа снижение спроса в мире на топливо означает падение доходов от экспорта — и очень существенное.

От электромобилей некуда деваться — они уже есть, и производство их растет. Ими легко управлять, они быстрые, их легче конструировать — общий объем агрегатов и оборудования примерно тот же, что и ДВС с трансмиссией, но их можно ставить по-разному, и это дает гораздо больше свободы при их компоновке.

Электропривод — идеальный «напарник» систем автономного управления, он легко сочетается с компьютером.

Но поскольку электромобили требуют развитой инфраструктуры, удобнее и дешевле всего использовать их в больших городах. Неплохо они вписываются и в каршеринг — если водители будут оставлять их именно на зарядках.

В условиях России у электромобиля есть два естественных препятствия (помимо прочих). Первое — холод. Аккумуляторам для эффективной работы необходимо соблюдение теплового режима, поэтому батареи обычно собирают сами производители электромобилей — нужно интегрировать систему климат-контроля и вписать все это в конструкцию автомобиля. А людям надо тепло — и ДВС выдает его совершенно бесплатно. Это его естественный недостаток (не все тепло, полученное из топлива, идет на вращение колес), но зимой он превращается в достоинство. В электромобиле на обогрев расходуется энергия из аккумулятора. И на большой дистанции можно оказаться перед выбором — греться или ехать.

Поэтому электромобили легко впишутся в Москву, которая все растет и растет. Но в других регионах, особенно за пределами больших городов, еще долго ездить на электромобилях будет несколько рискованно, мягко говоря.

Второе — извините за напоминание, бедность. Любая новая технология стоит дорого — первые счастливые обладатели оплачивают и создание новых агрегатов, и инфраструктуры для них. Электромобиль сегодня в условиях неразвитой сети зарядок хорошо приобретать в дополнение к собственному дому и собственному предприятию, где можно организовать подключение к достаточно мощной сети.

Хорошо, если вы живете в Иркутске — там сейчас самая дешевая электроэнергия в России, в три-четыре раза дешевле, чем в Москве и на Дальнем Востоке! Недорого можно заряжаться в Сургуте — как-никак крупнейшая ГРЭС в России и третья в мире после двух китайских. Но сами по себе электромобили пока еще дороги, несмотря на все льготы. И мы все догадываемся, что по мере распространения электромобилей льгот будет все меньше и меньше, и когда они станут действительно массовыми, поощрять их покупку не будет никакой необходимости.

Ограничения на продажу автомобилей с ДВС в Европе явно простимулируют владельцев от них избавляться — и это, скорее всего, снизит цены на вторичном рынке. Разумеется, российские власти будут ограничивать импорт подержанных автомобилей, но для покупателя важна конечная цена, грубо говоря, у его подъезда, а не то, какую долю в ней занимают пошлины. Сколько-то автомобилей будут завозить не для регистрации и езды, а на запчасти.

Так что в России ДВС просуществует еще достаточно долго — полный отказ от него невыгоден ни населению, ни государству, ни производителям. А электромобили, конечно, будут продаваться и у нас. Но по крайней мере в обозримом будущем, года до 25-го, они не получат значительной доли на рынке, да и потом вряд ли вытеснят «нормальные» машины по стране в целом. Хотя в пределах МКАДа, КАДа и поблизости от них их доля будет расти довольно быстро.

Могут ли запретить ДВС в России?

В теории у нас еще и не такое могут, но пока государство решило бороться за экологию другим способом. С подачи президента у нас возродили программу перехода на метан — он же СПГ (сжиженный природный газ), он же КПГ (компримированный, то есть сжатый). В России его очень много, и странно, что раньше его использовали так мало. Но стоило прозвучать команде «сверху», и вот уже у нас стремительно строят АГНКС (автомобильные газонаполнительные станции), на выставке «Комтранс» почти все автопроизводители показывают автомобили, рассчитанные на газ.

У других стран не такие широкие возможности использования природного газа, но и они развивают разработки, связанные с автомобилями на газе. Интересно, что Audi сама пробует получать газ! Топливо под названием e-gas — синтезированный метан, который производят фактически из воздуха и электроэнергии, получаемой от ветряков в Северном море. Этот проект, запущенный в начале 2010-х, с одной стороны, сохраняет возможность производства и использования ДВС, который просто переделывают на газ, а с другой — служит для «консервирования» и транспортировки электричества, которое запасать в аккумуляторах относительно дорого и не всегда удобно. Метан производится с использованием углекислого газа из воздуха, и при сгорании он просто возвращается обратно, так что баланс выходит нулевой.

При сжигании природного газа это не совсем так, зато, во-первых, дешевле, во-вторых, в отработавших газах от метана, в отличие от бензина и дизтоплива, заведомо нет никаких вредных веществ, и в-третьих — газ можно использовать в ДВС с небольшими изменениями конструкции и сохранить возможность работы на бензине.

Самый заметный минус использования метана — баллон для него, в отличие от пропановой смеси, трудно интегрировать в существующие легковые автомобили. Но если тема станет популярной, то возможно и появление изначально спроектированных для работы на СПГ или КПГ машин, где баллоны найдут себе лучшее место, чем багажник.

Достоинства электромобилей очевидны, и рано или поздно они будут доминировать на дорогах мира. Однако стоит ли нам спешить с их внедрением? Мы уже знаем, что революции обходятся довольно дорого. Решительные действия хороши, когда вред от промедления очевиден. В случае с электромобилями ситуация выглядит не совсем однозначно — и пытаться бежать наперегонки с Илоном Маском стоит только тем, кто сможет заработать на электрификации. То есть производить электромобили. Но поощрять налоговыми льготами электрификацию легковых автомобилей в России — значит оплачивать из бюджета развлечения и без того не очень бедных людей.