Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте

    МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

    УО  «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ» 

    Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности 
 
 
 
 
 

    РЕФЕРАТ

    на  тему: «Энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» 
 

    Студент

    ФФБД, 1 курс, РФФ-2                                                                 А.Ю. Таруть 

    Преподаватель                                                                  И.С. Михайловский 
 
 
 
 
 
 
 
 

    МИНСК 2012

ВВЕДЕНИЕ  

 Электроэнергетика является важнейшей отраслью любой страны, поскольку её продукция (электроэнергия) относится к универсальному виду энергии. Её легко можно передавать на значительные расстояния, делить на большое количество потребителей. Без электроэнергии невозможно осуществить многие технологические процессы, как невозможно представить нашу жизнь без отопления, освещения, охлаждения, транспорта, телевизора, холодильника и .д., которые тоже потребляют энергию.

РБ, способной  обеспечить себя примерно на 16% собственными топливными ресурсами, остальное количество их приходиться завозить из-за рубежа и платить большие деньги. Удельный вес ввоза топливно-энергетических сырьевых и материально-технических ресурсов в ВВП составляет более 43%.  Оплата  в год за энергоносители нашей страной достигает 1,8 млрд долларов,

Поэтому энергосбережение является приоритетом  государственной политики, важным направлением в деятельности всех без исключения субъектов хозяйствования и самым  дешёвым, но не бесплатным, источником энергии. 
 
 
 
 
 
 
 

Транспорт (около 30% всей потребляемой энергии) сегодня является второстепенной отраслью, однако нет сомнения в том, что она будет быстро развиваться по мере улучшения положения в экономике и роста количества личных автомобилей. Энергосбережение в этой отрасли может быть достигнуто за счет конструкций и устройств, обеспечивающих оптимизацию режимов работы транспорта: использование информационных и электронных систем (электронное зажигание, навигационное оборудование и др.), а также силовое электронное оборудование в железнодорожном транспорте (частотно-регулируемый тяговый и вспомогательный электропривод).

Транспорт сыграл огромную роль в формировании современного характера расселения людей, в распространении дальнего туризма, в территориальной децентрализации  промышленности и сферы обслуживания. В то же время он вызвал и многие отрицательные явления: ежегодно с отработавшими газами в атмосферу поступают сотни миллионов тонн вредных веществ; автомобиль - один из главных факторов шумового загрязнения. Под влиянием вредного воздействия автомобильного транспорта ухудшается здоровье людей, отравляются почвы и водоемы, страдает растительный и животный мир.

Развитие  транспорта невозможно без использования  природных ресурсов (нефть, газ), поэтому  проблемы энергосбережения на транспорте тесно связаны с проблемами их эффективного использования. В 1900-1950 гг. доля нефти в совокупном энергопотреблении увеличилась с 2,9 до 26,5%, газа - с 0,6 до 13,0%. Это было вызвано широкомасштабным внедрением двигателей внутреннего сгорания на транспорте и в промышленности, развитием системы нефте- и газопроводов. Во второй половине XX в. опережающий рост использования углеводородов продолжался до начала 1970-х годов. В 60-е годы нефть как энергоноситель вышла на первое место. После нефтяных кризисов последних десятилетий XX в. развитые страны при постоянном росте потребления нефти и газа пошли в 80-90-е годы на некоторое увеличение потребления угля в энергетике (до 28,9%) и форсированное строительство атомных электростанций. Первоначально к этому подтолкнули нефтяные шоки 1973-1974 гг. и 1979 г. Однако в связи с высокой инерционностью технологических систем в энергетике и на транспорте замедлился, а в ряде случаев снизился спрос на нефть в развитых странах, и поэтому реальная перестройка энергобалансов произошла только в начале 1980-х годов.

Развитие  транспортных средств является частью общего научно-технического прогресса, оно необходимо и не может быть приостановлено. Конфликты между  транспортными средствами и средой обитания человека серьезны. Однако эти  конфликты вызваны целым комплексом разнородных факторов и в принципе поддаются устранению.

Важную  роль в решении этой проблемы играет комплекс организационно-технических  мероприятий, проводимых в области  эксплуатации транспортных средств. К  ним относится: совершенствование структуры парков подвижного состава, преимущественное развитие в городах малотоксичных видов транспорта, улучшение технического обслуживания, ремонта и контроля над техническим состоянием транспортных средств.

На основе широкого использования новейших достижений научно-технического прогресса появляется возможность создания новых прогрессивных технологий, которые по самому своему существу становятся экологическими чистыми, не наносят ущерба окружающей среде, а также возможность одновременного решения экологических, технических, организационных и экономических проблем развития общественного производства при меньших затратах.

Транспорт является важнейшим потребителем наиболее качественных видов жидкого топлива, крупным потребителем электроэнергии. За последние годы транспортная система страны претерпела серьезные количественные и качественные изменения.

Быстрые темпы развития транспорта, несмотря на определенное повышение его энергетической эффективности, увеличивают потребности  в наиболее квалифицированных и дорогих энергоносителях — в моторных топливах и электроэнергии. В этой связи весьма актуальной является политика энергосбережения, проводимая на всех видах транспорта, совершенствование структуры транспортных средств в целях обеспечения перевозки грузов и пассажиров при минимальных энергетических затратах.

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Производственная  деятельность железнодорожного транспорта оказывает воздействие на окружающую среду всех климатических зон  нашей страны. Но по сравнению с  автомобильным транспортом неблагоприятное воздействие на среду обитания существенно меньше. В первую очередь это связано с тем, что железные дороги - наиболее экономичный вид транспорта по расходу энергии на единицу работы.

Основным  источником загрязнения атмосферы являются отработавшие газы дизелей тепловозов. В них содержится окись углерода, окись и двуокись азота, различные углеводороды, сернистый ангидрид, сажа. Высокое содержание вредных примесей в отработавших газах дизелей при работе в режиме холостого хода обусловлено не только плохим смешиванием топлива с воздухом, но и сгоранием топлива при более низких температурах.

Режим работы маневровых тепловозов менее  стабилен, чем поездных, поэтому  и выделение токсичных веществ  у них в несколько раз больше. Уровень загрязнения воздушной среды станций и прилегающих к ним зон отработавшими газами маневровых тепловозов зависит от числа одновременно занятых локомотивов. При этом наиболее значительно выделение окислов азота и сернистого ангидрида.

Ежегодно  из пассажирских вагонов на каждый километр пути выливается до 200 м3 сточных  вод, содержащих патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 тонн сухого мусора. Это приводит к загрязнению  железнодорожного полотна и окружающей среды. Кроме того, очистка путей от мусора связана со значительными материальными издержками. Решить проблему можно использованием в пассажирских вагонах аккумулирующих ёмкостей для сборов стоков и мусора или установкой в них специальных очистных сооружений.

Перевод железнодорожного транспорта с паровой тяги на электрическую и тепловозную, которыми в настоящее время выполняется практически вся поездная работа, способствовал улучшению экологической обстановки: было исключено влияние угольной пыли и вредных выбросов паровозов в атмосферу.

Дальнейшая  электрификация железных дорог, т.е. замена тепловозов электровозами, позволяет  исключить загрязнение воздуха  отработавшими газами дизельных  двигателей.

Основной  путь снижения выбросов токсичных веществ  тепловозами заключается в уменьшении их образования в цилиндрах двигателей. Также важное значение имеет обезвреживание отработавших газов. Принцип действия одного из очистных устройств основан на рециркуляции газов, применяемой для уменьшения концентрации окислов азота, улавливание которых представляет известную трудность. Рециркуляция заключается в том, что часть отработавших газов из выпускного патрубка перепускается во всасывающую систему дизеля. Вследствие этого происходит присадка к засасываемому свежему воздуху значительного количества отработавших газов с меньшим содержанием кислорода, в результате чего ухудшаются условия протекания реакции между кислородом и азотом воздуха. При этом выброс окислов азота снижается до 55%, однако, происходит некоторое увеличение продуктов неполного сгорания топлива (окиси углерода).

Железнодорожный транспорт, на долю которого приходится примерно 50% всех перевезенных в стране грузов, ежегодно расходует около 30 млн. т условного топлива, причем 60% всех затрат приходится на долю тепловозов. Экономия лишь 1 т условного топлива обеспечивает перевозку 3000 т грузов примерно на 100 км.

В соответствии с политикой государства, направленной на внедрение энергосберегающих  технологий во всех сферах экономики, в 2006 году утверждена “Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010г. и на перспективу до 2020 года”. Этот документ закрепляет определяющую роль характеристик энергоэффективности при внедрении новых и совершенствовании существующих решений по всем техническим средствам и технологиям железнодорожного транспорта.

Отмечено, что анализ технических средств и технологий железнодорожной энергетики, к которым относятся все устройства, потребляющие либо генерирующие энергию в технологических процессах работы железнодорожного транспорта, показывает, что их исходное состояние в большинстве своём в настоящее время характеризуется высокой степенью физического и морального износа, высокой энергоёмкостью и малой энергоэффективностью. Фактический износ электровозов достиг – 65%, тепловозов – 73%, устройств тягового электроснабжения – 58%, стационарной электроэнергетики – 40-50%, теплоэнергетики – 70-80%. За пределами нормативного срока эксплуатации находится более 60% технических средств железнодорожной энергетики. Применение морально устаревших энергоустановок с низкими конструктивными и эксплуатационными КПД, влечёт за собой не только повышение расхода энергии на рабочих режимах, но и дополнительное повышение энергозатрат на эксплуатацию и ремонт технических средств.

Исходя  из анализа основных каналов формирования потерь энергоресурсов по всем техническим средствам и технологиям железнодорожного транспорта, приведённых в стратегии, можно выделить основные технические решения по энергоэффективности и энергосбережению.

Основными направлениями энергосбережения на железнодорожном транспорте являются:

1. дальнейшая  электрификация железных дорог; 

2. ввод  в эксплуатацию новых, более  совершенных локомотивов, характеризующихся  по сравнению с выпускаемыми  в настоящее время повышенным  КПД двигателей и передач, более совершенной системой охлаждения, меньшими расходами энергии на собственные нужды;

3. снижение  сопротивления движению за счет  увеличения доли грузовых вагонов  на роликовых подшипниках и увеличения доли бесстыкового пути;

4. внедрение  рекуперативного торможения на  электрифицированных участках железных  дорог; 

5. увеличение  массы поезда за счет повышения  степени загрузки вагонов, применения  вагонов повышенной грузоподъемности;

6. совершенствование планирования перевозок;

7. осуществление  комплекса мероприятий по снижению  потерь электроэнергии на тяговых  подстанциях, реактивной мощности  в системе электротяги на стационарных  потребителей;

8. замещение  нефтяного моторного топлива  сжиженным природным газом;

9. централизация теплоснабжения железнодорожных станций и узлов;

10. повышение напряжения передачи энергии к поездам электрифицированных ж.д.;

11. использование “высокотемпературной” сверхпроводимости в локомотивной и стационарной энергетике (трансформаторы, реакторы, привод и т.д.);

12. широкое использование энергоёмких накопителей энергии в основных технологических процессах энергопотребления и генерации энергии, включая тепловую;

13. использование тепловых насосов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение можно сделать вывод, что современный  уровень знаний, а также имеющиеся  и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических  прогнозов: человечеству не грозит тупиковая  ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем. Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые).