alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2020.10.009alternative-2153Research ArticleVII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 20. Вода, её свойства. Водоподготовка, применениеVII. ENVIRONMENTAL ASPECTS OF ENERGY. 20. Water, Its Properties. Water Preparation, ApplicationПолучение пресной воды при использовании природных и искусственных топлив в энергетикеObtaining fresh water from natural and artificial fuels in the energy sectorЩеклеинС. Е.ShchekleinS. E.

Щеклеин Сергей Евгеньевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»

д. 19, ул. Мира, г. Екатеринбург, 620002

Sergey E. Shcheklein – Doctor of technical science, professor, head of Atomic Stations and Renewable Energy Sources Department

19 Mira St., Yekaterinburg 620002

s.e.shcheklein@urfu.ruДубининА. М.DubininA. M.

Дубинин Алексей Михайлович – доктор технических наук, профессор кафедры «Теплоэнергетики и Теплотехники»

д. 19, ул. Мира, г. Екатеринбург, 620002

Alexey Mihailovich Dubinin – Doctor of Technical Sciences, Professor at the Department of Nuclear Stations and Renewable Energy Sources

19 Mira St., Yekaterinburg 620002

АлванНассир Т.AlwanNaseer T.

Насир Тавфик Алван – аспирант, кафедра атомных станций и возобновляемых  источников энергии

д. 19, ул. Мира, г. Екатеринбург, 620002;

36001 Kirkuk

tel.: +7(343)375-95-08

Naseer Tawfeeq Alwan – PhD Candidate, Department of Nuclear Power Plants and Renewable Energy Sources

19 Mira St., Yekaterinburg 620002;

36001 Kirkuk

tel.: +7(343)375-95-08

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University named after the first President of Russia B. N. YeltsinRussian FederationУральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; Kirkuk Technical College, Northern Technical UniversityРоссияUral Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin; Kirkuk Technical College, Northern Technical UniversityRussian Federation202002082022028-3099110Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20222022Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2153

В литосфере планеты находится большое количество водорода, связанного с другими химическими элементами. При извлечении их с целью промышленного использования и при взаимодействии с кислородом атмосферного воздуха эти соединения образуют воду. Характерным примером таких веществ являются углеводородные соединения, широко используемые в современной энергетике в качестве топлива.

Образующиеся при этом пары воды являются дополнительным источником пресной воды, извлечено из геологических формаций. Однако отсутствие технологий улавливания этих паров в настоящее время приводит к дополнительному увлажнению атмосферы, что способствует развитию на планете парникового эффекта.

В работе на основании анализа стехиометрических уравнений реакций окисления в воздухе энергетических топлив (бензин, дизельное топливо, газовое топливо, древесина) и искусственных, преобразованных из биомассы и каменного угля топлив (этанол, метанол и пр.), а также водорода, выполнено сравнение удельного потребления воздуха и эмиссии паров воды в продуктах сгорания.

Для предельной температуры процесса, определяемой достигнутыми свойствами конструкционных материалов современного двигателестроения (1400 0С) определены коэффициенты избытка воздуха для различных видов топлив, реальные объемы потребления воздуха, топлива, эмиссии паров воды.

Теоретически показано высокое потребление атмосферного воздуха при использовании водорода и газового топлива, наименьшее у традиционных моторных топлив (бензин, дизель).

Обоснована целесообразность полезного использования продуктов окисления органических топлив и водорода для получения пресной воды – разработка технологий эффективного извлечения паров воды из газовых продуктов сгорания (окисления) энергетических топлив может способствовать созданию дополнительного крупного источника пресной воды, соизмеримого с другими природными источниками и будет способствовать повышению энергетической и экологической эффективности объектов традиционной энергетики.

Представленная в работе методика анализа является универсальной и может быть использована при анализе любых существующих и вновь создаваемых топливных композиций.

In the lithosphere of the planet is a large amount of hydrogen associated with other chemical elements. When extracted for industrial use and when interacting with atmospheric oxygen, these compounds form water. A typical example of such substances is hydrocarbon compounds, widely used in modern energy as fuel. The resulting water vapors are an additional source of fresh water extracted from geological formations. However, the lack of technology to capture these fumes now leads to additional hydration of the atmosphere, which contributes to the development of the planet's greenhouse effect.

In the work on the basis of the analysis of combustion reactions, stoichiometric air energy fuels (petrol, diesel, gaseous fuels, wood) and artificial, converted from biomass and coal fuels (ethanol, methanol, butanol, and so on), and also hydrogen fuel. Compare the relative air consumption and water vapors emissions in combustion products.

The process determined by the properties of constructional materials of modern achievements of engine (1400° С) defines ratios of excess air for different types of fuels, the real consumption of the air, fuel and water vapor emissions.

Theoretically, the high consumption of atmospheric air using hydrogen and gas fuel is shown, the lowest in traditional motor fuels (gasoline, diesel).

The useful use of organic fuel and hydrogen oxidation products for fresh water is justified - the development of technologies to efficiently extract water vapor from gas combustion products (oxidation) of energy fuels can contribute to the creation of an additional large source of fresh water commensurate with other natural sources and will contribute to the energy and environmental efficiency of traditional energy facilities.

The information presented in the work of technique analysis is universal and can be used in the analysis of any existing or newly created fuel compositions.

стехиометриямоторные топливабензиндизельметанэтанолметанолводороддревесинаstoichiometrymotor fuelsgasolinedieselCNGethanolmethanolhydrogenwoodСтатья подготовлена при финансовой поддержке Правительства Российской федерации (Контракт №02.А03.21.0006).ReferencesUNESCO, UN-Water, 2020: United Nations World Water Development Report 2020: Water and Climate Change. – Paris: UNESCO. – 219 p.UNESCO, UN-Water, 2020: United Nations World Water Development Report 2020: Water and Climate Change. – Paris: UNESCO. – 219 p.Данилов-Данильян В.И. Дефицит пресной воды и мировой рынок / Водные ресурсы. – 2005. – Т.32.– № 5. – С.625-633.Danilov-Danil'yan V.I. Defitsit presnoi vody i mirovoi rynok / Vodnye resursy. – 2005. – T.32. – № 5. – S.625-633.Лихачева А.Б. Проблема пресной воды как структурный фактор мировой экономики / Экономический журнал Высшей школы экономики. – 2013. – Т.17. – № 3. – С. 497-523.Likhacheva A.B. Problema presnoi vody kak strukturnyi faktor mirovoi ehkonomiki / Ehkonomicheskii zhurnal Vysshei shkoly ehkonomiki. – 2013. – T.17. – № 3. – S.497-523.Meixi Liu, Dawei Wu A new fresh water generation system under high vacuum degrees intensified by LNG cryogenic energy / Energy Procedia. – 2019. – Vol.158. – P.726-732.Meixi Liu, Dawei Wu A new fresh water generation system under high vacuum degrees intensified by LNG cryogenic energy / Energy Procedia. – 2019. – Vol.158. – P.726-732.Nadir Yilmaz, Sustainable alternative fuels in aviation / Energy. – 2017. – V.140. – Part 2. – P. 1378-1386.Nadir Yilmaz, Sustainable alternative fuels in aviation / Energy. – 2017. – V.140. – Part 2. – P. 1378-1386.Gerten D., Hoff H., Rockstrom J., Jagermeyr J., Kummu M., and Pastor A.V. Towards a revised planetary boundary for consumptive freshwater use: role of environmental flow requirements / Curr. Opin.Environ. Sustain. – 2013.v.5 – P.551–558.Gerten D., Hoff H., Rockstrom J., Jagermeyr J., Kummu M., and Pastor A.V. Towards a revised planetary boundary for consumptive freshwater use: role of environmental flow requirements/Curr. Opin.Environ. Sustain. – 2013.v.5–P.551–558.Steffen W., Richardson K., Rockstrom J., Cornell S.E., Fetzer I., Bennett E.M., Biggs R., Carpenter S.R., de Vries W., de Wit C.A., et al. Planetary boundaries: guiding human development on a changing planet / Science. – 2015. – P.347, https://doi.org/10.1126/science.1259855.Steffen W., Richardson K., Rockstrom J., Cornell S.E., Fetzer I., Bennett E.M., Biggs R., Carpenter S.R., de Vries W., de Wit C.A., et al. Planetary boundaries: guiding human development on a changing planet/Science. – 2015. – P.347, https://doi.org/10.1126/science.1259855.Oki T., Kanae S. Global hydrological cycles and world water resources / Science. – 2006. – v.313. – P.1068–1072.Oki T., Kanae S. Global hydrological cycles and world water resources / Science. – 2006. – v.313. – P.1068–1072.Gleeson T., Wang-Erlandsson L., Porkka M., Zipper S.C., Jaramillo F.,Gerten D., et al. Illuminating water cycle modifications and Earth System resilience in the Anthropocene. Water Resour. Res. – 2020. https://doi.org/10.1029/2019WR024957.Gleeson T., Wang-Erlandsson L., Porkka M., Zipper S.C., Jaramillo F.,Gerten D., et al. Illuminating water cycle modifications and Earth System resilience in the Anthropocene. Water Resour. Res. – 2020. https://doi.org/10.1029/2019WR024957.Rockstrom J., Steffen W., Noone K., Persson A., Chapin F.S., LambinE.F., Lenton T.M., SchefferM., Folke C., Schellnhuber H.J., et al. A safe operating space for humanity / Nature. – 2009. – v.461. – P.472–475.Rockstrom J., Steffen W., Noone K., Persson A., Chapin F.S., LambinE.F., Lenton T.M., SchefferM., Folke C., Schellnhuber H.J., et al. A safe operating space for humanity / Nature. – 2009. – v.461. – P.472–475.T.Gleeson, L.Wang-Erlandsson, S.C. Zipper, M. Porkka, J. S. Famiglietti, et al. The Water Planetary Boundary: Interrogation and Revision / One Earth. – 2020. – v.2. – Is. 320. P. 223-234.T.Gleeson, L.Wang-Erlandsson, S.C. Zipper, M. Porkka, J. S. Famiglietti, et al. The Water Planetary Boundary: Interrogation and Revision / One Earth. – 2020. – v.2. – Is. 320. P. 223-234.Молчанов В. И. Генерация водорода литогенезе /–Новосибирск: Наука. – 1981. – 142 с.Molchanov V. I. Generatsiya vodoroda litogeneze /– Novosibirsk: Nauka. – 1981. – 142 s.Y. Bicer, I. Dincer Life cycle environmental impact assessments and comparisons of alternative fuels for clean vehicles / Resources, Conservation and Recycling. 2018. – V. 132. - P.141-157.Y. Bicer, I. Dincer Life cycle environmental impact assessments and comparisons of alternative fuels for clean vehicles/Resources, Conservation and Recycling. 2018. – V. 132. - P.141-157.Щеклеин С.Е., Дубинин А.М. Производство метанола на основе прямоточного газогенератора и ядерного реактора / Атомная энергия. – 2018. – Т.124. – № 2.– С.76-79.Shcheklein S.E., Dubinin A.M. Proizvodstvo metanola na osnove pryamotochnogo gazogeneratora i yadernogo reaktora/Atomnaya ehnergiya. – 2018. – T.124. – № 2. – S.76-79.Романова Е.Д., Романов И.Д., Васильев В.А., Чернышов Е.А. Развитие технологии получения синтетических и альтернативных моторных топлив / Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2011. – № 6. – С.81-83.Romanova E.D., Romanov I.D., Vasil'ev V.A., Chernyshov E.A. Razvitie tekhnologii polucheniya sinteticheskikh i al'ternativnykh motornykh topliv / Mezhdunarodnyi nauchnyi zhurnal Al'ternativnaya ehnergetika i ehkologiya. – 2011. – № 6. – S.81-83.ВезироглуТ.Н., Сахин Ш. Энергетика 21-го века: водородная энергетика / Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2014. – № 2 (142). – С. 12-28.Veziroglu T.N., Sakhin SH. Ehnergetika 21-go veka: vodorodnaya ehnergetika / Mezhdunarodnyi nauchnyi zhurnal Al'ternativnaya ehnergetika i ehkologiya. – 2014.– № 2 (142). – S. 12-28.Прогноз развития энергетики мира и России 2019 / под ред. А.А. Макарова, Т.А. Митровой, В.А. Кулагина; // ИНЭИ РАН–Московская школа управления Сколково – М.:–2019.–210 с.Prognoz razvitiya ehnergetiki mira i Rossii 2019 / pod red. A.A. Makarova, T.A. Mitrovoi, V.A. Kulagina;// INEHI RAN–Moskovskaya shkola upravleniya Skolkovo – M.: – 2019. – 210 s.Кульчицкий А.Р. Токсичность поршневых ДВС. Образование вредных веществ при горении топлив / Владимир:–Изд-во Владим. гос. ун-та. – 2010. – 80 с.Kul'chitskii A.R. Toksichnost' porshnevykh DVS. Obrazovanie vrednykh veshchestv pri gorenii topliv / Vladimir:–Izd-vo Vladim. gos. un-ta. – 2010. – 80 s.Baehr H. B. Thermodynamik/–Berlin /Heidelberg:– Springer-Verlag.–1988.Baehr H. B. Thermodynamik/–Berlin / Heidelberg:– Springer-Verlag. – 1988.Померанцев В.В. и др. Основы практической теории горения: Учебное пособие для вузов / Под ред. Померанцева В.В .//–Л.: Энергоатомиздат. – 1986.– 312 с.Pomerantsev V.V. i dr. Osnovy prakticheskoi teorii goreniya:Uchebnoe posobie dlya vuzov / Pod red. Pomerantseva V.V.//–L.:Ehnergoatomizdat. – 1986. – 312 s.Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах / Пер. с англ. под ред. К. И. Щелкина, А. А. Борисова. – М.: Мир. – 1968. – 492 с.L'yuis B., Ehl'be G. Gorenie, plamya i vzryvy v gazakh/ Per. s angl. pod red. K. I. Shchelkina, A. A. Borisova. – M.: Mir. – 1968. – 492 s.Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия./–М.: Высшая школа. – 2001. – 529 с.Stromberg A.G., Semchenko D.P. Fizicheskaya khimiya./–M.: Vysshaya shkola. – 2001. – 529 s.Химия окружающей среды. Пер. с англ. под ред. Цыганков А.П./–М.: Химия. – 1982. – 672 с.Khimiya okruzhayushchei sredy. Per. s angl. pod red. Tsygankov A.P./–M.: Khimiya. – 1982. – 672 s.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.