Д.т.н. Тогизбаева Б.Б., магистрант Алинова А.С.

Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Казахстан

Альтернативные виды энергии на транспорте

Сегодня энергетика мира основана на не возобновляемых источниках энергии. В качестве основных представителей выступают нефть, газ и уголь. Ближайшие перспективы развития энергетики связаны с поиском лучшего баланса энергоносителей, заключающиеся в попытке снизить долю жидкого топлива. Тем не менее, человечество уже вступило в переходный период - от энергетики на основе органических природных ресурсов, которые ограничены в энергетическом секторе на практически неисчерпаемой основе.

В связи с ухудшением экологической обстановки и сокращением ресурсов сырья для получения нефтепродуктов все большую актуальность приобретают экологически чистые транспортные средства с использованием альтернативных источников энергии. К ним относятся электромобили, в частности, один из перспективных видов - солнцемобиль, в котором для питания тягового электродвигателя применяется солнечная энергия. Сдерживающими факторами широкомасштабного использования солнцемобилей в городских условиях являются высокая стоимость и низкий коэффициент полезного действия солнечной батареи. Однако в течение последнего десятилетия стоимость солнечной батареи постоянно снижалась и одновременно повышалась их эффективность, что вновь привлекло внимание к проблеме создания легких солнцемобилей для внутригородских перевозок [1].

Для создания конкурентоспособного легкого городского солнцемобиля необходимо комплексно изучить процессы, протекающие в солнцемобиле и их взаимосвязи, рационализацию на этой основе работы комбинированной энергоустановки, включающей солнечную батарею и тяговую аккумуляторную батарею и разработка экономичных алгоритмов управления электроприводом [2].

Анализ технических характеристик солнцемобиля показывает, что сегодня эффективны только малолитражные модели. Они созданы с применением наукоемких технологий в автомобилестроении, металлургии, производстве полупроводниковых материалов, электротехнике и электронике. Такие солнцемобили массой 300-400 кг развивают скорость до 140 км/ч и проходят до 500 км в день. В большинстве из них применяются: композитные материалы (для изготовления шасси, кузовов); высокоэффективные солнечные батареи и энергоемкие тяговые аккумуляторные батареи (удельная энергия s = 80-150 Вт ч/кг); вентильные тяговые электродвигатели с высокой удельной мощностью (1,5-2,5 кВт/кг); специальные шины с уменьшенным коэффициентом трения качения (f = 0,004-0,008) [2].

Преимущества приведения транспортного средства в движение электричеством налицо — не нужно никакого топлива, нет выхлопа, отсутствует опасность возгорания, стоимость эксплуатации машины снижается до минимально возможных сумм. Единственный недостаток заключается в необходимости откуда-то брать альтернативную энергию. Для этого используются достаточно крупные батареи, которые сейчас называют единственным препятствием к производству массовых электромобилей. Однако наука, занимающаяся альтернативными видами топлива, не стоит на месте — уже давно громоздкие и неэффективные свинцовые либо никель-металлгидридные аккумуляторы заменены компактными литий-ионными, подобными тем, что применяются в телефонах и ноутбуках [3].

Альтернативный источник энергии используется также гибридными автомобилями, в которых двигатель внутреннего сгорания дополнен электрическим приводом. В гибридах обычный двигатель внутреннего сгорания вращает не колёса, а генератор, он дает электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторах и по мере необходимости передается электродвигателям, вращающим колёса. Такая схема имеет два основных преимущества: двигатель, даже при езде «по городскому циклу», работает в наиболее экономичном режиме; при торможении кинетическая энергия автомобиля не переходит в тепло в тормозных колодках, а возвращается в аккумулятор, т.к. электродвигатель в этом случае работает в режиме генератора. Поэтому гибриды имеют более высокий коэффициент полезного действия, следовательно, меньше потребляют топлива и дают меньше вредных выбросов [1].

Рисунок 1. Схема работы гибридного автомобиля

Рассматривая выше сказанное, можно сделать вывод: все перспективные идеи основаны на том, чтобы минимизировать или исключить выбросы вредных веществ в месте работы автомобиля, т.е. источник выбросов переносится подальше от населенных пунктов. Отсюда следует, что человечеству необходимо совершенствовать производство энергии, а не «аккумуляторов» данной энергии. В данном случае на первый план выходят технологии получения энергии солнца, волн, приливов и ветра. Так же дополнительную пользу принесут по производству топлива из отходов жизнедеятельности человека.

Литература

1. Дэниэлс Д. Современные автомобильные технологии. -М.: АСТ, 2003. -224 с.

2. Серафимов А. М. Исследование влияния альтернативных источников энергии автомобиля на технико-экономические показатели.- Москва, 2008

3. Гулиа Н. В. Инерционные двигатели для автомобилей. — М.: Транспорт, 1974. — 64 с.