Двигатель внутреннего сгорания,
главным образом из-за трения, преобразовывает
меньше трети потребляемой энергии в энергию
импульса движения. Для сравнения у электродвигателей
этот параметр выше 80 %.
4. Транспорт и альтернативные виды топлива
Человечество всегда стремилось
найти наиболее эффективный источник
энергии. Доминирующее положение нефти
на сегодняшний день обусловлено простотой
хранения, транспортировки, а так же относительной
простотой конструкции двигателей для
использования данного вида топлива. Другое
ископаемое топливо (природный газ, пропан,
и метанол) также может использоваться
в качестве топлива для транспортных средств,
но оно требует создания более сложной
системы хранения и транспортировки. Главная
проблема, стоящая на пути широкомасштабного
использования природного газа - крупные
капиталовложения в инфраструктуру хранения
и транспортировки газа. Другая проблема
– заключается в том, что с точки зрения
плотности энергии, альтернативные виды
топлива имеют более низкую эффективность,
чем бензин и таким образом требуют больших
объемов топливных баков транспортных
средств по сравнению с бензиновыми ДВС.
Альтернативные нефти виды топлива
на сегодняшний день привлекают все
большее внимание в результате сокращения
запасов нефти, увеличения затрат на
нефтедобычу и потребность уменьшить
загрязнение окружающей среды. Самые распространенные
альтернативные виды топлива, из существующих
на сегодняшний день:
- Биогаз. Например этанол, метанол
или биодизель могут быть произведены
в процессе ферментации продовольственных
культур ( таких как сахарный тростник,
кукуруза, зерновые и т.д.) или из древесных
отходов. Их производство, однако, требует
больших площадей выращивания данных
культур, что в свою очередь может вызывать
конкуренцию с другими видами землепользования.
Кроме того, по расчетам с одного гектара
пшеницы можно произвести менее 1000 литров
топлива в год, что эквивалентно топливу
затрачиваемому на перемещение одного
человека на автомобиле на расстояние
10000 км. Это ограничение связано с со скоростью
фотосинтеза с которой растения способны
поглощать солнечный свет. Низкий объем
производства биотоплива в расчете на
1 Гектар площади не может на сегодняшний
день удовлетворить потребности транспортной
отрасли. В 2007 году правительство США предложило
сократить потребление нефти на 20% за счет
добавки в топливо этанола. США в настоящее
время производит 26 млрд литров этанола
в год. Если план по 20% добавке этанола
в топливо останется в силе, то решение
этой задачи потребует производства почти
115 миллиардов литров этанола к 2017 году,
данный объем эквивалентен годовому объем
кукурузы выращиваемой на территории
США. Кроме того, производство этанола
является энергоемким процессом. Производство
1 Калории этанола требует сжигания 0,76
Калорий угля, нефти или природный газ.
Широкомасштабное внедрение топлива из
биомассы будет во многом зависеть от
устойчивости и энергетической эффективности производственного процесса биотоплива.
- Водород часто упоминается
в качестве источника энергии будущего.
Для использовании водорода в качестве
транспортного топлива предлагается:
1) получать водород путем электролиза
воды или путем извлечения его из углеводородов;
2) сжимать или преобразовывать водород
в жидкое состояние; 3) хранить его в транспортном
средстве, и 4) использовать топливные
элементы для выработки электроэнергии
из водорода для приведения в движение
транспортного средства. Эффективность
водородных топливных элементов почти
в два раза выше чем у бензина, к тому же
автомобиль, работающий на водороде абсолютно
не загрязняет окружающую среду. Но так
же использование водорода связано с целым
рядом проблем. Громадное количество энергии
требуется для производства, транспортировки
и хранения водорода. При производстве
водорода требуется электрическая энергия.
Автомобили, работающие на водороде, потребляют
в 2-4 раза больше энергии по сравнению
с электромобилями. Кроме того, водород
имеет очень низкую плотность энергии
и требует очень низких температур и очень
высокого давления, поэтому должен храниться
в специальных баллонах, что ведет к увеличению
веса и снижению полезного объема транспортного
средства. Отсюда можно сделать вывод
что водород гораздо эффективнее использовать
в авиа и корабле строение чем в автомобилях.
- Электричество. В настоящее время
рассматривается как альтернатива нефти
в качестве источника энергии. Аккумуляторы
электромобилей считаются эффективной
альтернативой топливным водородным элементам,
поскольку отсутствует необходимость
преобразования водорода в электроэнергию.
Кроме того, электромобили проще и дешевле
в производстве, по сравнению с автомобилями
на топливных элементах. Основной проблемой
стоящей на пути широкомасштабного распространения
электромобилей является отсутствие аккумуляторов
способных обеспечить скорость и дальность
пробега на уровне сопоставимом с бензиновыми
автомобилями. Низкая энергоемкости батарей
не позволяет электромобилям на равных
конкурировать с автомобилями оснащенными
классическим бензиновым ДВС. Современные
электромобили могут обеспечить максимальную
дальность пробега 100 км и скоростью менее
100 км / ч, более того они требуется 4-8 часов
для зарядки встроенных батарей. Тем не
менее, по мере появления более энергоемких
батарей, данный вид транспорта станет
конкурентоспособным.
- Гибридные транспортные средства, содержат в себе классический
бензиновый ДВС так и электродвигатель
снабженный комплектом аккумуляторных
батарей, данная технология дает возможности
сочетать в одном транспортном средстве
эффективности работы электродвигателя
вместе с дальнего дальностью пробега
классического бензинового ДВС. Гибридные
автомобиль все так же используют бензин,
но бензиновый ДВС используется для производства
электроэнергии с помощью генератора
и зарядки аккумуляторов электродвигателя.
Более того гибридный автомобиль может
перемещаться без использования бензинового
ДВС, за счет энергии запасенной в аккумуляторных
батареях. Когда аккумулятор разряжен,
бензиновый ДВС запускается автоматически,
без вмешательства водителя. Генератор
может так же работать, в режиме зарядки
аккумулятора, используя энергию торможения.
Такая конструкция двигателя в значительной
степени способствует повышению эффективности
использования топлива. Учитывая неизбежное
истощение запасов нефти, гибридные автомобили
являются наиболее конкурентоспособным
вариантом по сравнению с автомобилями
с классическими бензиновым ДВС.
Распространению альтернативных видов
топлива мешает целый ряд ограничений.
В результате чего цена нефти продолжает
расти. Но высокие цены на нефть - ведут
к спаду деловой активности и заставляют
активнее искать альтернативные источника
энергии. Например в текущий момент рассматривается
технология получения нефтепродуктов
из угля. Технология сжижения угля, позволяет
при использовании высокого давления
и высоких температур превратить каменный
угол в очищенную нефть. В настоящее время
коммерческая рентабельность данной технологии
не очевидна, но тем не менее данная технология
очень важна для стран с большими запасами
каменного угля, например таких как Китай
и Южная Африка.
Транспорт и нефтедобыча
Современные исследования позволяют
оценить глобальные запасы нефти в 1 трлн.
баррелей. Этих запасов хватит примерно
на 30 при сохранении текущего уровня потребления.
Однако на текущий момент спрос на нефть
на мировом рынке почти сравнялся с уровнем
предложения, ситуация так же усугубляется
будущим падение уровня нефтедобычи. Устойчивый
рост спроса со стороны основных потребителей
нефти - Китая и Индии, требует увеличения
нефтедобычи на 2-3 миллиона баррелей в
день. Имеющиеся мощности у мировых нефтедобывающих
компаний вряд ли будут способны удовлетворить
такой рост спроса со стороны развивающихся
стран. Проблема заключается не столько
в количестве разведанных запасов нефти,
сколь в мощности уже действующих скважин.
Существуют геологические пределы на
объем ежедневной нефтедобычи из действующих
скважин. Чтобы удовлетворить растущий
спрос, необходим ввод в действие скважин
с ежедневно мощностью 4-5 млн. баррелей
в день, чтобы компенсировать падение
нефтедобычи на старых уже истощенных
скважинах.
Недавно открытых
месторождений нефти на Аляске, в Западной
Африке или бассейне Каспийского моря
явно не достаточно, чтобы компенсировать
существующую динамику растущего спроса.
Запасы битумных песков в Альберте, Канада,
оцениваются в 170 млрд. баррелей, и являются
вторыми в мире по запасам нефти, после
Саудовской Аравии. Но извлечения тяжелой
нефти из битумных песков требует расходования
большого количества энергии и воды. Для производства
1 барреля битумной нефти требует сжигания
10-20% энергии содержащейся в добываемой
нефти.
Другие исследования
показывают, что в истории нефтяной
промышленности существуют циклы роста
и падения спроса на нефть. Будущий
рост цен на нефть может сделать
экономически целесообразным добычу нефти
в труднодоступных местах. Создание глубоководных
скважин и извлечение нефти из битумных
песков позволит существенно увеличить
объем мировой нефтедобычи. Но есть предел
возможностей и у технологических инноваций
связанных с увеличением объемов мировой
нефтедобычи и связанные с данным технологическим
пределом риски могут быть очень высоки. К
сожалению технологическое развитие нефтедобывающей
отрасли не успевает за ростом спроса
на нефть. Строительство буровых установок,
электростанций, нефтеперерабатывающих
заводов и трубопроводов предназначенных
для увеличения добычи нефти является
достаточно сложный и медленный процессом. Некоторые
исследования показывают, что связывание
и хранения углерода в форме СО2, если это
технически и экономически целесообразно,
могли бы повысить добычи нефти из обычных
скважин и продлить жизнь частично истощенных
месторождений нефти.
Чрезмерное
повышение цен на нефть могут
стимулировать развитие альтернативных
видов топлива. Но как показали исследования,
спрос на бензин является неэластичным. Повышение
цены на топливо приводит к очень незначительному
изменению спроса на топливо. Долгое время
считалось что цена в 100 долларов за барель
является пределом при превышении которого
объем мировых пассажирских и грузоперевозок
пойдет на спад, однако как мы можем видеть
сейчас повышение цены на нефть не повлияло
на среднегодовые темпы роста мировой
автомобилизации. Анализ истории использования
ископаемых видов топлива показывает,
что при свободной рыночной экономике
внедрение альтернативных видов топлива
ведет к увеличению мирового потребления
как ископаемых, так и альтернативных
видов топлива. Появление альтернативных
видов топлива позволит лишь дополнит
спрос на нефть новыми видами топлива,
но не как не будет способствовать его
уменьшению.
В условиях, достаточно
низких цен на нефть только законодательное
влияние государства может заставить
потребителей приобретать экологические
более чистые но так же и более дорогие
альтернативные виды топлива. Только в
условиях одинаковой цены на нефть и альтернативное
топливо может возникнуть рынок переходного
периода. В будущем спрос на энергоносители
в транспортном секторе будет опираться
на неустойчивое равновесие между технологическими
усовершенствованиями в транспортной
отрасли и экологической политикой государства. Однако
основная тенденции развития транспортной
отрасли очевидна уже сегодня. Энергетический
кризис заставляет компании оптимизации
расходов на транспорт с большим упором
на качество и технологическое совершенство
транспортной инфраструктуры.
Очевидно, что
рост цен на нефть в ближайшее
время не остановиться. И то как транспортная
отрасль приспособиться к более высоким
ценам на энергоносители является на сегодняшний
день предметов активного обсуждения.
Возможны следующие потенциальные варианты:
- Автотранспорт. Скорее всего растущие
цены на нефть вызовут поэтапное воздействие
на автотранспортную отрасль. Первоначально,
люди перемещающиеся на собственных автомобилях
будут тратить на поездки все больше, урезая
другие статьи собственых расходов и даже
влезая в долги. Следующий этап будет заключаться
в изменении модели пользования собственным
автотранспортом (например, совместного
использования автомобилей несколькими
семьями), часть владельцев автомобилей
пересядут на общественный транспорт,
вырастут продажи автомобилей с высокой
топливной эффективностью (начало этого
тренда можно наблюдать в США в виде падения
продаж SUV). Так же может измениться пространственное
распределение населения городов. Начав
экономить на поездках, многие переедут
из пригородов в города, ближе к месту
работы. Транспортные пассажирские компании
первое время будут пытаться компенсировать
рост цен на топливо за счет падения собственной
прибыли, но в какой-то момент переложат
эти все возрастающие расходы на пассажиров.
- Железнодорожный транспорт. Данный вид транспорта
как один из наиболее энергоэффективных
сможет получить дополнительную прибыль
при росте цен на энергоносители. При транспортировке
грузов с использованием железнодорожного
транспорта расходуется примерно в 3 раза
меньше энергии чем при транспортировке
того же объема грузов автотранспортом.
Пропорция в перевозке пассажиров и грузов
будет зависеть от текущей рыночной ситуации
в конкретной стране. В Северной Америке,
слаборазвитая сеть железных дорог имеет
ограниченный потенциал в перевозке пассажиров,
в то время как в Европе и странах Юго-Восточной
Азии железные дороги уже сегодня занимают
значительную долю рынка пассажирских
перевозок. Объем грузоперевозок по железной
дороге в Северной Америке будет расти,
в основном в силу наиболее низкой стоимости
тонны-км и больших расстояний транспортировки,
в большинстве стран Европы этот фактор
не будет играть решающую роль в основном
в силу незначительности расстояний грузоперевозки. Рост
цен на топливо будет способствовать электрификации
до сих пор еще не имеющих контактной сети
железных дорог. Таким образом, мы можем
отметить, что рост цен на топливо в основном
повлияет на рост грузоперевозок железнодорожным
транспортом на большие расстояния.
- Авиатранспорт. Данный вид транспорта
может существенно пострадать в результате
роста цен на топлива. Авиатранспорт является
высоко конкурентной областью и прибыль
компаний работающих в этой сфере как
правило не высока. На топливо приходится
до 15% операционных расходов авиаперевозчиков
и в связи с тем что большинство других
расходов авиаперевозчиков постоянны
и не могут быть уменьшены, рост цен на
топливо вызывает незамедлительный рост
цен на авиабилеты. Рост цен на топливо
в отдаленной перспективе может вызвать
значительное уменьшение пассажиропотока
на ближне-магистральных и средне-магистральных
маршрутах, однако он незначительно повлияет
на дальне магистральные маршруты. Объем
перевозимых грузов авиатранспортом если
и уменьшиться то не сильно, в основном
это связано с тем, что и на текущий момент
авиатранспортом доставляются в основном
дорогие товары, транспортная составляющая
в структуре стоимости которых исчезающе
мала.
- Морской транспорт. Рост цен на топливо
слабо повлияет на морской транспорт,
так как этот вид транспорта является
наиболее энергоэффективным. Однако, несмотря
на это морской транспорт потребляет достаточно
значительный объем топлива. Ответом морских
транспортных компаний на рост цены топлива,
может стать снижение скорости судов и
сокращение списка портов. Суда станут
заходить только в порта с наибольшим
грузооборотом. Так же рост цен на топливо
может способствовать развитию коротких
прибрежных и речных пассажиро - и грузоперевозок.
Содержание