РазноеПодача топлива: Топливная система автомобиля

Подача топлива: Топливная система автомобиля

Содержание

Подача топлива в бензиновый двигатель

 

Подача топлива в бензиновый двигатель — это система устройств, обеспечивающих бесперебойное поступление топлива в цилиндры двигателя. Подача топлива в бензиновый двигатель находится в постоянной динамике и совершенствуется до настоящего времени. Вот о том, что представляет собой подача топлива в бензиновом двигателе, мы и поговорим в этой статье.

 

Содержание

 

 

Подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод

 

В бензиновых двигателях используются системы подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод различ­ной конфигурации, работающие при типичном значении давления 300 — 400 кПа (3-4 бар).

 

Система с возвратом топлива

 

Подача топлива и создание давления впрыска осуществляется электроприводным топливным насосом (см. рис. «Система подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод с возвратом топлива в топливный бак» ). Топливо засасывается из топливного бака и, пройдя через топливный фильтр, по топливопроводу высокого давления поступает в смонтированную на двигателе то­пливную рампу. Из топливной рампы топливо подается к форсункам. Регулятор давления то­плива, установленный на рампе, поддерживает постоянный перепад давления между топлив­ными форсунками и впускным трубопроводом независимо от абсолютного давления во впуск­ном трубопроводе, т.е. нагрузки двигателя.

Излишки топлива возвращаются в топлив­ный бак по возвратной линии, подсоединенной к регулятору давления топлива. Избыточное то­пливо, нагретое в моторном отсеке, вызывает повышение температуры топлива в топливном баке. При этом увеличивается выделение па­ров топлива. В соответствии с требованиями к защите окружающей среды пары топлива собираются системой улавливания паров то­плива. Далее они направляются в угольный фильтр для временного хранения до возврата во впускной трубопровод для сжигания в двигателе (см. «Система улавливания паров топлива
»
).

 

Система без возврата топлива

 

В такой системе подачи топлива регулятор давления располагается в топливном баке или вблизи него, что исключает необходи­мость в линии возврата топлива из двига­теля в топливный бак.

Поскольку регулятор давления топлива, за счет места его установки, не связан с впуск­ным трубопроводом, относительное давление впрыска не зависит от нагрузки двигателя. Это учитывается при вычислении продолжитель­ности впрыска в блоке управления двигателем

В топливную рампу подается только такое количество топлива, которое подлежит впры­ску. Излишнее топливо, подаваемое электроприводным топливным насосом, возвращается прямо в топливный бак, не проходя длинный путь через моторный отсек. Таким образом, нагрев топлива в топливном баке и, следова­тельно, выделение паров топлива значительно ниже, чем в системах с возвратом топлива.

В связи с этими преимуществами в на­стоящее время в основном используются системы подачи без возврата топлива.

Подача топлива без возврата топлива с регулированием по потребности

 

В системе подачи топлива с регулированием по потребности топливный насос подает только количество топлива, требуемое в данный мо­мент времени для двигателя и необходимое для создания требуемого давления. Регулирова­ние давления топлива осуществляется блоком управления двигателем в режиме замкнутого регулирования. Текущее давление топлива регистрируется датчиком низкого давления (см. рис. «Система подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод с регулированием по потребности» ). Это исключает необходимость в регуляторе давления топлива. Регулирование объемного расхода топлива осуществляется посредством изменения напряжения питания топливного насоса, осуществляемого специаль­ным модулем в блоке управления двигателем.

Система снабжена предохранительным клапаном, предотвращающим чрезмерное повышение давления даже после отсечки подачи топлива или выключения двигателя.

Регулирование по потребности позволяет избежать подачи избыточного топлива и, сле­довательно, свести к минимуму требуемую производительность топливного насоса. Это дает снижение расхода топлива по сравнению с системами с неуправляемым электроприводным топливным насосом. Применение таких систем позволяет в еще большей степени сни­зить температуру топлива в топливном баке.

Еще одно преимущество системы регули­рованием по потребности заключается в воз­можности регулирования давления топлива. С одной стороны, давление может быть уве­личено во время пуска горячего двигателя во избежание образования пузырьков паров топлива. С другой стороны, прежде всего, на двигателях с наддувом появляется возмож­ность впрыска как очень больших, так и очень малых количеств топлива, повышая давление топлива при полной нагрузке и снижая его при низкой нагрузке двигателя.

Кроме того, измерение давления топлива в та­кой системе дает дополнительные возможности диагностики по сравнению с другими системами. За счет учета текущего давления топлива при вычислении продолжительности впрыска обе­спечивается более точное дозирование топлива.

 

Подача топлива прямым впрыском топлива

 

По сравнению с системами с впрыском то­плива во впускной трубопровод при прямом впрыске имеется только ограниченное вре­менное окно для впрыска топлива прямо в камеру сгорания. Поэтому здесь более ва­жен процесс смесеобразования, и давление впрыска должно быть до 50 раз больше по сравнению с системами с впрыском топлива во впускной трубопровод. Топливная система подразделяется на контур низкого давления и контур высокого давления.

 

Система подачи топлива низкого давления

 

В системах прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей система низкого дав­ления служит для питания топливом системы высокого давления с использованием тех же компонентов, что и в системах с впрыском топлива во впускной трубопровод.

Вследствие высоких температур в насосе высокого дав­ления в условиях пуска горячего двигателя и работы двигателя при высоких температурах наружного воздуха для предотвращения об­разования пузырьков газа в топливе требуется более высокое предварительное давление (давление на впуске). Отсюда вытекает целе­сообразность использования систем с регули­руемым низким давлением. Эти системы обе­спечивают давление на впуске, оптимальное для любого рабочего состояния двигателя; давление на впуске обычно регулируется в диапазоне 300 — 600 кПа (3-6 бар).

 

Система подачи топлива высокого давления

 

В системах высокого давления в основном используются регулируемые насосы высо­кого давления или насосы высокого давления с постоянной подачей. Система включает то­пливный распределитель (топливную рампу высокого давления) с топливными форсун­ками высокого давления и датчик высокого давления (см рис. ниже) Для системы с по­стоянной подачей топлива также требуется отдельный клапан регулирования давления.

Требуемое давление устанавливается в соответствии с сигналом давления, измеряе­мым системой управления двигателя и обра­батываемым программой регулирования вы­сокого давления. В зависимости от рабочей точки двигателя в системах с непрерывной подачей топлива давление регулируется в диапазоне от 5 до 11 МПа (50 — 110 бар), а в системах с регулированием давления по по­требности — до 20 МПа (200 бар). Сигнал дат­чика давления используется для вычисления продолжительности впрыска топлива и для диагностики топливной системы.

 

Непрерывная подача топлива

 

Насос высокого давления, приводимый во вра­щение распределительным валом двигателя, обычно представляет собой трехцилиндровый радиально-поршневой насос (см. «Насосы высо­кого давления для систем прямого впрыска то­плива» ), который нагнетает топливе в топливную рампу, преодолевая давление в системе (см. рис. «Система прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей с непрерывной подачей топлива

» ). Величина подачи топлива насоса не регули­руется. Давление излишнего топлива не требуе­мого для впрыска, или поддержания давления, сбрасывается клапаном регулирования давле­ния. После этого топливо возвращается в контур низкого давления. С этой целью блок управления двига­телем управляет клапаном регулирования дав­ления таким образом, чтобы получить давление впрыска, требуемое для данного режима работы. Клапан регулирования давления также служит в качестве клапана ограничения давления.

 

 

В системах с непрерывной подачей топлива в большинстве рабочих точек двигателя в си­стему высокого давления подается значительно больше топлива, чем требуется двигателю. Это приводит к потерям энергии и, следовательно, к более высокому расходу топлива по сравнения с системами с регулированием по потребности. Кроме того, излишнее топливо, сбрасываемое через клапан регулирования давления, спо­собствует повышению температуры в топлив­ной системе. По этой причине в современных двигателях с прямым впрыском топлива при­меняются только системы высокого давления с регулированием по потребности.

 

Система подачи топлива с регулированием по потребности

 

В системе с регулированием по потребности топливный насос высокого давления, обычно одноцилиндровый радиально-поршневой насос (см. «Насосы высокого давления для систем прямого впрыска топлива» ), подает топливо в топливную рампу только в количе­стве, фактически необходимом для впрыска и обеспечения требуемого давления. Насос обычно приводится в действие распреде­лительным валом (однопоршневые насосы приводятся в действие специальными ку­лачками, приводящими в движение плунжер насоса). Подача топлива регулируется встро­енным в насос высокого давления регули­ровочным клапаном. (см.рис. «Система прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей с регулированием подачи топлива по потребности» 

). Блок управления дви­гателем управляет этим клапаном с высокой точностью, что обеспечивает подачу топлива в количестве, требуемом для создания необ­ходимого для данного режима работы двига­теля давления в топливной рампе.

 

 

В целях обеспечения безопасности контур высокого давления включает предохрани­тельный клапан, обычно встраиваемый в на­сос высокого давления. В случае превышения давлением допустимого уровня топливо воз­вращается через клапан ограничения давле­ния в контур низкого давления.

 

Система улавливания паров топлива

 

Система улавливания паров топлива требу­ется для автомобилей с двигателями с ис­кровым зажиганием (SI). Ее назначением является улавливание и сбор паров топлива из топливного бака в целях соблюдения требований законодательства в отношении предельно допустимого выделения паров то­плива.

Следует отметить, что интенсивность испарения топлива возрастает при повы­шении его температуры. Повышение темпе­ратуры топлива может вызываться высокой температурой наружного воздуха, нагревом топливного насоса, встроенного в топливный бак или, в зависимости от системы подачи топлива, возвратом в топливный бак топлива, нагретого в двигателе. Выделение паров то­плива также усиливается при понижении атмосферного давления или вовремя дви­жения на подъем.

Система улавливания паров топлива вклю­чает угольный фильтр, к которому присоеди­нен шланг вентиляции топливного бака, а также регенерационного клапана, подсоеди­ненного к угольному фильтру и впускному трубопроводу (см. рис. «Система улавливания паров топлива» ). Активированный уголь поглощает пары топлива и позволяет выходить в атмосферу только воздуху. Вследствие разрежения во впускном трубо­проводе свежий воздух прогоняется через угольный фильтр, когда во время движения автомобиля продувочный клапан открывает линию, соединяющую угольный фильтр с впускным трубопроводом. Свежий воздух за­хватывает поглощенное фильтром топливо и уносит его в двигатель для сжигания. Этот процесс известен под названием продувки угольного фильтра.

Регулирование объемного расхода про­дувочного воздуха осуществляется блоком управления двигателем в зависимости от режима работы двигателя. Чтобы угольный фильтр всегда был способен поглощать пары топлива, активированный уголь необходимо регулярно регенерировать. В системах с прямым впрыском топлива из-за небольшой разности атмос­ферного давления и давления во впускном трубопроводе при работе в режиме послойного распределения заряда топлива, для про­дувки необходимо перейти в режим работы на гомогенной смеси.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Подача топлива на инжекторном двигателе.

Подача топлива на инжекторном двигателе.

Подробности

Все знают, что в процессе работы бензиновый двигатель внутреннего сгорания потребляет определенное количество топлива, как и откуда подается топливо, мы сейчас и узнаем.

В данной статье мы не будем касаться устройства карбюраторных двигателей, а рассмотрим только подачу топлива на инжекторе.

Систему впрыска можно разделить на 2 вида:

  • топливо впрыскивается форсунками во впускной коллектор.
  • топливо впрыскивается форсунками непосредственно в цилиндр.

Автомобили с непосредственным впрыском это конечно не редкость в наше время, но основная масса автомобилей на дороге все же, представляют автомобили с впрыском во впускной коллектор. Поэтому классический пример такого впрыска мы и рассмотрим.

Рис 1 – Подача топлива на инжекторе.

1- форсунки. 2 – топливная рампа. 3 – регулятор давления топлива. 4 – топливный фильтр. 5 – топливный бак.

Эта система включает в себя следующие элементы.

Электрический топливный насос, установленный в баке, под давлением подает топливо сначала на топливный фильтр, который в зависимости от марки может быть установлен возле топливного бака или в подкапотном пространстве. Отфильтрованное топливо по трубопроводу попадает в топливную рампу. В топливной рампе установлены форсунки.

Для обеспечения двигателя необходимым количеством топлива на всех режимах работы, количество топлива подаваемого насосом должно превышать потребность в нем двигателя. Поэтому производительность насоса на порядок выше. Для того чтобы уровнять давление и поддерживать его на одном уровне для этого установили регулятор давления топлива. Регулятор давления топлива поддерживает давление в заданных пределах, а излишки сбрасывает в обратный трубопровод, ведущий снова в топливный бак.

При запуске зажигания, топливный насос тут же начинает работать для того чтобы обеспечить необходимое давление при пуске двигателя. Если пуск двигателя был неуспешным, то примерно через секунду насос отключается.

Давление, создаваемое электронасосом, не допускает образования пузырьков воздуха в топливе, а встроенный в насос обратный клапан предотвращает возвращение топлива обратно в бак, тем самым поддерживая давления в топливной магистрали какой-то промежуток времени. Что облегчает последующий пуск двигателя.

Подача топлива в инжекторных двигателях, описание отличий типов систем впрыска

Инжекторные двигатели отличаются отсутствием карбюратора, вместо которого выступают новые системы подачи топливных смесей. При надавливании на педаль газа происходит автоматическое регулирование поступления воздуха в топливные цилиндры.

Контроль бензиновых растворов производит специальное электронное устройство, внедренное в двигатель. Подача топлива в инжекторном двигателе отличается конструктивными особенностями, способствующими уменьшению количества вредных веществ, выбрасываемым в атмосферу.

Отличия работы инжекторных двигателей

Принцип подготовки воздушно-топливных смесей полностью отличается от предыдущих. Для создания высокого давления в подаваемых смесях топливный бак имеет встроенный электрический бензонасос. Бензин под давлением поступает в специальный отсек — рампу с форсунками для впрыска в цилиндры, где происходит смешивание его с воздухом.

В зависимости от количества поступившего бензина, температуры двигателя, скорости вращения коленчатого вала электронное управляющее устройство (ЭБУ) регулирует такие параметры:

  1. Состав топливной смеси.
  2. Количество впрыскиваемой жидкости и объем воздуха.
  3. Расчет интервала, через который происходит открытие клапана на форсунке.

Топливо подается под автоматическим контролем. Электронное управление является мозговым центром автомобиля.

Автоматизация контроля поступления топлива в систему питания инжекторного мотора позволяет улучшить основные показатели машины:

  • скорость разгона;
  • показатели загрязнения экологии;
  • общий расход бензина.

Описание преимуществ инжекторных систем

По сравнению с карбюраторами системы питания инжекторного двигателя имеют следующие достоинства:

  1. Более тщательная дозировка количества топливной смеси позволяет существенно экономить общий расход.
  2. Использование датчиков, следящих за характеристиками топливных смесей и выхлопных газов, приводит к снижению токсичности выхлопа.
  3. Опережение зажигания, регулировка угла в соответствии с режимами двигателя способствует росту мощности почти на 10%.
  4. При изменениях нагрузки происходит мгновенная корректировка системой впрыска состава топливно-воздушной смеси.
  5. Наличие гарантированного облегченного запуска при любой погоде.
  6. Уменьшение количества углеводородов в отработанных газах

Недостатки инжекторных двигателей:

  • высокие цены на ремонт и обслуживание;
  • многие узлы и детали не подлежат восстановлению, возникает необходимость их полной замены;
  • повышенные требования к качеству бензина;
  • потребность в специализированном диагностическом, обслуживающем и ремонтном оборудовании.

Корректировка функций двигателя контроллером ЭБУ

Современные двигатели впрыскивающего типа используют обособленные форсунки, предназначенные для цилиндров. Бензонасос инжекторного двигателя создает необходимое давление, топливо через открытые клапаны форсунок поступает в специальную камеру для сжигания.

Электронный блок управления (ЭБУ) осуществляет регулирование момента открытия каждой форсунки. Встроенная система специальных приборов — датчиков служит для передачи необходимой информации управляющему устройству.

Данные, используемые ЭБУ:

  1. Расход воздуха.
  2. Расположение дроссельной заслонки.
  3. Контроль охлаждающей жидкости.
  4. Расположение коленчатого вала.
  5. Кислород в газах.
  6. Наличие детонации.
  7. Состояние распределительного вала.

Количество расхода воздуха влияет на автоматический перерасчет наполненности цилиндров отдельного цикла. При поломке считывающего прибора перерасчет производится по специальным таблицам аварийного состояния.

Загруженность двигателя, количество оборотов, наполненность цилиндров в одном цикле рассчитываются при помощи информации, предоставляемой датчиком расположения заслонки дросселя, отражающих угол ее открытия.

Прибор, отражающий нагрев охлаждающей жидкости, помогает откорректировать впрыск, зажигание, участвует в управлении электрической вентиляцией. При отказе датчика используются температурные данные, присущие определенному периоду действия силового агрегата, находящиеся в специальной таблице.

Датчик положения коленвала является прибором, без которого невозможно передвижение всей машины. При выходе из строя данного прибора автомобиль не в состоянии добраться даже до ближайшего СТО. С его помощью синхронизируется вся система, производится расчет оборотов движка, определяется расположение коленчатого вала в любой момент работы двигателя.

Кислородный прибор поставляет данные о насыщенности отработавших газов элементом О2. После получения сведений ЭБУ корректирует состав направляемого топлива, его количество. Международные нормы контроля выбросов Евро-2 и Евро-3 требуют использовать данные приборов, следящих за кислородом. Евро-3 предполагает наличие двух кислородных приборов, расположенных после каталитического катализатора и перед ним.

При сигнале специального датчика о возникновении детонации ЭБУ гасит ее путем корректировки угла опережения зажигания. Эксплуатация мотора с детонацией приводит к ускоренному сгоранию топлива. Возникают ударные нагрузки на двигатель, нагрев всех элементов, дымный выброс, прогорание поршней и клапанов, увеличение расхода топлива, снижение мощности силового агрегата. Такая работа мотора крайне нежелательна.

Датчик, контролирующий распределительный вал, подает информацию, необходимую для создания синхронности при впрыске.

В зависимости от встроенной системы впрыска силовые агрегаты комплектуются приборами, помогающими выявлять причины отсутствия поступления бензина в движок. Дополнительные приборы осуществляют контроль за выбросами.

Управляющий механизм также корректирует функционирование рабочих узлов:

  • системы зажигания;
  • вентилятора системы охлаждения;
  • регулятора холостого хода;
  • бензонасоса;
  • форсунок;
  • клапана адсорбера, предназначенного для улавливания паров бензина.

При запуске силового агрегата остатки паров автоматически направляются в камеру для последующего сжигания.

Благодаря четкому взаимодействию всех механизмов производится точное впрыскивание топлива. Состав и количество топливной смеси отрегулированы благодаря отлаженной работе ЭБУ.

Описание видов систем питания

Системы впрыска имеют несколько разновидностей:

  1. Одноточечные, при которых имеется одна форсунка и несколько цилиндров.
  2. Многоточечные, здесь каждый цилиндр снабжен своей форсункой.
  3. Непосредственные системы основаны на работе по принципу дизелей, где подача топлива производится форсунками прямо в цилиндры.

Схема системы питания одноточечного типа:

При применении одноточечных систем или моновпрыска используется минимальное количество управляющей электроники. На основании данных, полученных с датчиков, ЭБУ изменяет условия подачи топлива. При одноточечном впрыске существенно экономится бензин, улучшается состав выхлопа, повышается надежность двигателя. К недостаткам такого типа системы относится снижение приемистости двигателя, наблюдается скопление топлива на стенках коллектора в виде осадка.

Схема питания многоточечного впрыска:

Система питания многоточечного впрыска более совершенна. Здесь топливо подается на каждый цилиндр. Данный метод впрыска топлива отличается сложностью, однако мощность двигателя при этом возрастает почти на десять процентов.

При установке двигателей с многоточечным впрыском автомобиль получает ускоренный разгон благодаря настройкам и качественному наполнению цилиндров. Приближение клапанов впуска к форсункам способствует точности подачи топлива, минимизирует вероятность образования топливных осадков.

Впрыскивающие системы непосредственного типа обладают оптимальным сочетанием высокого качества сгорания воздушно-топливных смесей и повышенного КПД. В двигателях непосредственной системы питания более тщательно производится распыление и смешивание с воздушными потоками, происходит более грамотное распределение готовой смеси в зависимости от режимов работы мотора.

К преимуществам относится экономичность расхода топлива, увеличение интенсивности ускорения машины, более чистый выхлоп. К недостаткам можно отнести повышенные требования к качеству бензина. Топливная аппаратура такого двигателя очень капризна.

Проведение техобслуживания систем питания инжекторных двигателей

Мероприятия по техническому обслуживанию систем питания обладают особенностями:

  1. В процессе эксплуатации моторов наиболее часто подвергаются загрязнениям и выходу из строя воздушные фильтры. Каждые тридцать тысяч километров пробега необходимо менять фильтрующий элемент на новый экземпляр. Рекомендуется также регулярно очищать извлеченный узел от грязи и пыли при помощи щетки и встряхивания.
  2. Возникновение рывков при движении машины говорит о необходимости замены фильтра, производящего тонкую очистку топлива. Рекомендуется также производить плановые замены после очередных 30 тыс.  км пробега.
  3. Форсунки подвергаются регулярным проверкам, производится замена регулятора холостого хода.

Как работает система впрыска топлива

Чтобы механизм работал плавно и эффективно, ему требуется нормативное количество смеси топлива и воздуха.

Система впрыска топлива

В автомобилях с двигателями, работающими на топливе из нефти, используются системы непрямого сгорания топлива. Топливный насос подает бензин в двигательный отсек, откуда оно впрыскивается во впускной коллектор с помощью форсунки. Для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка, однако в некоторых случаях одна или две форсунки стоят во впускном коллекторе.

На протяжении долгих лет подача смеси топлива и воздуха регулировалась карбюратором, который является далеко не совершенным устройством.

Основным недостатком карбюратора, установленного на двигателе с четырьмя цилиндрами, является то, что он не может делить смесь топлива и воздуха на равные порции, т.к. одни цилиндры находятся от него дальше, чем другие.

Проблема отчасти решается сдвоенным карбюратором, однако его сложно правильно настроить. Именно поэтому в настоящее время производители оснащают свои автомобили инжекторными системами подачи топлива, способными четко отмерять порции. Такие системы обладают большей мощностью и эффективностью, чем карбюраторные. Кроме того, они экономичны и выбрасывают в атмосферу меньше вредных веществ.

Системы впрыска дизельного топлива

Системы впрыска топлива в автомобилях, работающих на бензиновых двигателях, относятся к системам непрямого сгорания, т.е. топливо впрыскивается во впускной коллектор или впускное отверстие, а не в камеру сгорания. Таким образом перед попаданием в камеру бензин равномерно смешивается с воздухом.

Тем не менее, во многих дизельных двигателях используются системы прямого впрыска, т. е. топливо подается непосредственно в цилиндр, заполненный сжатым воздухом. В системах непрямого впрыска топливо подается в специальную предкамеру, соединенную с головкой блока цилиндров узким каналом.

В цилиндр втягивается только воздух, который благодаря сжатию разогревается до такой степени, что топливо, впрыскиваемое в конце такта, самовоспламеняется.

Первичное впрыскивание

Современные системы впрыска бензина являются непрямыми. Специальный насос подает сжатое топливо из топливного бака в двигательный отсек, где (опять же, под давлением) оно распределяется по цилиндрам.

В зависимости от особенностей конкретной системы, топливо подается во впускной коллектор или отверстие с помощью форсунки, которая похожа на распылитель, извергающий мелкие брызги топлива. Проходя через впускной коллектор или отверстие, топливо смешивается с воздухом, а затем поступает в камеру сгорания.

В некоторых автомобилях топливо поступает в каждый цилиндр через отдельную форсунку. Это сложный и затратный метод, поэтому чаще используются системы одноточечного впрыска, т.е. одна форсунка распределяет топливо по всем цилиндрам. И наконец, существуют системы, в которых одна форсунка питает пару цилиндров.

Форсунки

Форсунки, через которые происходит впрыск топлива, имеют винтовую форму и распылитель, который ведет во впускной коллектор или головку блока цилиндров и расположен под углом так, чтобы поток топлива был направлен на впускной клапан.

В зависимости от типа системы впрыска форсунки бывают двух видов. В первом случае используется метод непрерывной подачи, т.е. топливо впрыскивается во впускное отверстие все время, пока работает двигатель. Иными словами, форсунка работает как распылитель, который разделяет поток топлива на капли, и фактически не регулирует его. Количество распыляемого топлива увеличивается или уменьшается с помощью механического или электронного командного модуля, т.е. владелец автомобиля просто открывает и закрывает кран.

В системах прерывистого впрыска топливо поставляется отдельными порциями, причем моменты подачи совпадают с тактами впуска цилиндра. Как и в случае с системами непрерывной подачи, системы прерывистого впрыска управляются с помощью механических или электронных командных модулей.

В старейших системах использовались механические модули, которые управляли потоком топлива с помощью механических деталей. Недостатком таких систем являлась их сложность и большая нагрузка на двигатель.

В настоящее время вместо механических систем управления впрыском используются электронные. Они сравнительно дешевы и обладают большей надежностью.

Типы форсунок

В зависимости от типа системы впрыска (механическая или электронная), форсунки могут быть двух видов.

В механических системах форсунка закрывается пружиной и открывается под давлением топлива.

Механическая форсунка

Форсунки в электронных системах закрываются с помощью пружин, подобно механическим, а открываются магнитами, встроенными в корпус. Электронный модуль управления определяет время, в течение которого форсунка остается открытой.

Электронная форсунка

Механические системы впрыска топлива

Механическая система впрыска топлива Lucas

В системе Lucas топливо, которое находится под высоким давлением, направляется из бака в аккумулятор, а затем в дозатор, посылающий порции на форсунки, подающие топливо во впускные отверстия.

Поток воздуха управляется возвратной заслонкой, которая открывается при нажатии педали газа. При увеличении потока дозатор автоматически увеличивает порцию топлива, подаваемого на форсунки, чтобы соотношение топлива и воздуха оставалось неизменным.

При холодном запуске двигателя регулятор состава смеси или (в более поздних моделях) микропроцессор включает форсунку холодного пуска, которая подает дополнительную порцию топлива, увеличивая концентрацию смеси. Как только двигатель разогреется до нужной температуры, термореле автоматически выключает форсунку холодного пуска.

Многие производители использовали механические системы подачи топлива в высококачественных спорткарах и седанах 1960-1970-х гг.  В частности, при производстве британских автомобилей (например, Triumph TR6 и 2500) использовалась система прерывистого впрыска Lucas.

Топливный насос с электрическим приводом, расположенный рядом с баком, нагнетает топливо под давлением 7 атм. в аккумулятор, который представляет собой емкость для краткосрочного хранения топлива и поддерживает давление на нужном уровне. Кроме того, аккумулятор сглаживает толчки, производимые насосом.

Из аккумулятора сквозь фильтр с бумажными элементами топливо поступает в устройство для замера расхода топлива, также известное как дозатор. Дозатор работает от распределительного вала и, в соответствии со своим названием, отмеряет порции топлива для цилиндров.

Каждая порция ограничивается возвратной заслонкой, которая расположена в системе впуска воздуха. Движение заслонки зависит от силы потока воздуха — чем они сильнее, тем больше топлива нужно цилиндрам. При поднятии заслонки меняется положение челночного клапана в дозаторе, и объем порций увеличивается.

Покинув дозатор, топливо отправляется в форсунки, а затем распыляется во впускное отверстие, расположенное в головке блока цилиндров. Каждая форсунка обладает пружинным клапаном, который удерживается в закрытом положении за счет давления пружины. Клапан открывается только при распылении топлива.

При холодном запуске нельзя отделить часть воздушного потока, чтобы увеличить концентрацию смеси, как в случае с карбюратором, Поэтому положение челночного клапана, расположенного в дозатор, регулируется с помощью устройства ручного управления, расположенного на панели и напоминающего рукоятку подсоса. В более поздних моделях устройство ручного управления было заменено микропроцессором. В результате запускается дополнительная форсунка, расположенная в коллекторе, распыляющая добавочную порцию топлива и увеличивающая концентрацию смеси.

Электронные системы впрыска

Электронная система впрыска Bosch

Электронная система полностью управляется микропроцессорными устройствами, которые отвечают за температуру двигателя, состояние дросселя, а также определяют скорость движения, высчитывая частоту впрыскивания и необходимое соотношение воздуха и топлива в смеси.

Основное отличие электронной системы подачи топлива от механической заключается в том, что электронная управляется сложными микропроцессорными устройствами (фактически — мини-компьютерами).

Микропроцессоры получают информацию от датчиков, установленных в двигателе. Датчики измеряют давление воздуха в системе впуска, температуру самого двигателя и его скорость, а также определяют положение педали газа. Все это позволяет точнее вычислять расходы топлива, в то время как механическая система полагается лишь на замеры мощности потока воздуха.

Микропроцессоры обрабатывают полученные данные в соответствии с алгоритмами, заложенными в них производителем, а затем отмеряют необходимое количество топлива, подавая сигнал клапанам (в частности, клапанам форсунок, впрыскивающих топливо во впускное отверстие). Все это происходит за доли секунды, т.е. устройство практически мгновенно отвечает на изменения в температуре, давлении или положении педали газа.

Помимо усовершенствованного контроля подачи топлива электронные системы работают под меньшим давлением (около 2 атм.), т.е. производят меньше шума, чем механические.

Типичным примером электронной системы является Bosch LJetronic, используемая в современных европейских автомобилях. В этой системе топливо извлекается из бака с помощью электрического насоса и подается по трубам к форсункам. Система извлекает из бака больше топлива, чем требуется, и возвращает излишки по кольцевому контуру с помощью регулятора давления, который поддерживает постоянное давление в трубах.

Клапаны форсунок удерживаются в закрытом положении с помощью пружин и при получении сигнала от устройства контроля открываются за счет соленоидов (электромагнитов). Количество впрыскиваемого топлива зависит от того, насколько долго магнит удерживает пружину форсунки.

Управление двигателем

Некоторые комбинированные системы, известные как системы управления двигателем, могут обрабатывать больше информации, чем электронные системы подачи топлива.

Одной из таких систем является Bosch Motronic, которая высчитывает процент кислорода в выхлопных газах. При отклонении от нормы система может отрегулировать зажигание и частоту подачи топлива, чтобы наладить работу двигателя.

В результате соотношение производительности и потребления топлива будет оптимальным, а уровень загрязнения окружающей среды существенно снизится.

Двигательный отсек для впрыска топлива

В подкапотном пространстве автомобиля с системой впрыска топлива содержится много трубок. На картинках изображен моторный отсек Audi 100 с многочисленными переплетенными трубками, которые расположены поверх впускного коллектора и ведут к форсункам. Этот автомобиль обладает двигателем с пятью цилиндрами, поэтому форсунок пять.

Порядок проверки и регулировки величины и равномерности подачи топлива

Проверить давление начала открытия нагнетательных клапанов, которое должно быть (0,02…0,1) МПа [ (0,2…1,0) кГс/см2]. Контроль давления начала открытия нагнетательных клапанов производить по моменту начала истечения топлива из топливопровода с внутренним диаметром (2±0,05) мм при плавном повышении давления на входе в топливный насос и положении рейки, соответствующем выключенной подаче топлива.

2.       Проверить давление топлива в магистрали на входе в топливный насос. Давление должно быть (0,175±0,025) МПа [ (1,75±0,25) кГс/см2] при номинальной частоте вращения кулачкового вала и упоре рычага управления в болт ограничения максимального скоростного режима. При необходимости, вывернуть пробку перепускного клапана и шайбами отрегулировать давление открытия.

3.       Проверить наличие запаса хода рейки. Под запасом хода рейки понимать свободный ход рейки (люфт) в сторону выключения подачи при 450-600 мин-1 и при упоре рычага управления регулятором в болт ограничения минимальной частоты вращения. В случае отсутствия запаса хода рейки необходимо вывернуть до упора винт подрегулировки мощности и далее винтом кулисы отрегулировать запас хода рейки в пределах 1-1,3 мм и законтрить его.
Внимание! Выступание винта кулисы за внешний торец крышки регулятора недопустимо.

4.       Проверить начало выключения пусковой подачи топлива при 230-250 мин-1 при упоре рычага управления в болт ограничения минимального скоростного режима по началу движения рейки. Если требуется увеличить обороты, снять зацеп пружины с рычага рейки и ввернуть его в пружину. Для уменьшения оборотов зацеп выворачивается. После этого поставить зацеп на рычаг рейки.

5.       Проверить величину средней пусковой подачи топлива, которая должна быть в пределах 210-240 мм3/цикл при 80±10 мин-1 кулачкового вала насоса. Регулируется болтом регулировки пусковой подачи 10 (рисунок 1). При выворачивании болта из рейки пусковая подача уменьшается, при вворачивании — увеличивается.

6.       При упоре рычага управления в болт ограничения максимального скоростного режима, проверить частоту вращения кулачкового вала насоса, соответствующую началу действия регулятора частоты вращения, определяемую по моменту начала движения рейки в сторону выключения подачи. Начало действия регулятора должно происходить при частоте вращения 980-1000 мин-1 для двигателя ЯМЗ-7511, 1080-1100 мин-1 для двигателей ЯМЗ-238ДЕ2, ЯМЗ-238ДЕ2-2 и 1030-1050 мин-1 для двигателя ЯМЗ-238БЕ2. Подрегулировку проводить болтом ограничения максимального скоростного режима.

7.       Проверить частоту вращения, соответствующую полному выключению подачи топлива, определяемую по моменту прекращения подачи топлива форсунками. Полное выключение подачи должно происходить при частоте вращения на 50-120 мин-1 больше частоты вращения начала выброса рейки. Подрегулировку проводить винтом двуплечего рычага. При ввертывании винта частота вращения кулачкового вала, соответствующая полному выключению подачи топлива уменьшается, при вывертывании — увеличивается. При этом изменяется и начало выключения, поэтому необходима его последующая проверка и подрегулировка по п.6. По окончании регулировки винт двуплечего рычага и болт ограничения максимального скоростного режима надежно законтрить гайками.

8.       Проверить и при необходимости отрегулировать со стендовым комплектом форсунок модели 26-03С при упоре рычага управления регулятором в болт ограничения максимального скоростного режима среднюю цикловую подачу топлива, приращение средней цикловой подачи и неравномерность подачи топлива по секциям, которые должны соответствовать указанным в таблице 2:

Таблица 2

Модель топливного насоса

Частота вращения кулачкового вала, мин-1

Давление наддувного воздуха, МПа (кГс/см2)

Средняя цикловая подача топлива секциями насоса, мм3/цикл

Неравномерность подачи топлива секциями насоса, % не более

175-01

930±10

(0,11±0,03) (1,1±0,3)

(186-192*)

800±10

(0,09±0,01) (0,9±0,1)

q+ (2-8)*)

650±10

q+ (6-12)

500±10

215, не более

173-11,

173. 6-11

1030±10

152-158

900±10

q- (2-8)

650±10

q- (5-11)

500±10

152-162

173.6-01

980±10

140-146

800±10

q+ (2-8)

650±10

q+ (8-14)

500±10

138-148

Q — средняя цикловая подача топлива насосом на номинальном режиме.
Величина средней цикловой подачи рассчитывается как сумма подачи всех секций, деленная на количество секций.

Неравномерность подачи топлива по секциям рассчитывается по формуле:

2[qц (max) — qц (max)]
————————- * 100
qц (max) — qц (max)

где:
qц (max) — максимальная цикловая подача топлива по секциям, мм3/цикл,
qц (min) — минимальная цикловая подача топлива по секциям, мм3/цикл.

8.1. Величину средней цикловой подачи на номинальном режиме подрегулировать винтом                          номинальной подачи: при вращении винта по часовой стрелке подача уменьшается, против часовой стрелки — увеличивается. Регулировку равномерности цикловой подачи топлива каждой секцией насоса регулировать поворотом корпуса секции относительно корпуса насоса, предварительно ослабив гайки крепления фланца. При повороте секции по часовой стрелке цикловая подача увеличивается, против часовой стрелки — уменьшается. После регулировки надежно затянуть гайки крепления фланца.

8.2.   Приращение средней цикловой подачи при частоте вращения: 800 мин-1 для ТНВД 175-01, 173.6-   01; 900 мин-1 для ТНВД 173-11, 173.6-11 подрегулировать корпусом отрицательного корректора. После регулировки корпус надежно законтрить.

 8.3.  Приращение средней цикловой подачи при частоте вращения 650 мин-1, соответствующей максимальному крутящему моменту и 500 мин-1 подрегулировать гайкой отрицательного корректора. При наворачивании гайки приращение подачи снижается, при отворачивании — увеличивается. После регулировки гайку надежно законтрить.

Проверку топливных насосов по пунктам 1-8 производить при отсутствии давления воздуха и масла в корректоре по наддуву. Цикловые подачи, обозначенные знаком «* «, проверить после регулировки корректора по наддуву. Давление масла на входе в корректор должно быть (0,275±0,025) МПа [ (2,75±0,25) кгс/см2]. При изменении давления воздуха на входе в корректор от 0,06 МПа (0,6 кгс/см2) до 0,14 МПа (1,4 кгс/см2) цикловая подача топлива должна быть постоянной и соответствовать значению, помеченному знаком «* «.

9. Проверить работу корректора подачи топлива по наддуву, для этого:

9.1. Промыть в чистом бензине сетчатый фильтр штуцера 15 (рисунок 4) и тщательно продуть его сжатым воздухом.

9.2. Прочистить калибровочное отверстие в корпусе корректора мягкой проволокой диаметром (0,5-0,7) мм.

 9.3. Проверить герметичность полости мембраны. Для этого к отверстию на крышке корпуса мембраны

подвести воздух под давлением (0,06±0,01) МПа [ (0,6±0,1) кгс/см2]. При полностью перекрытом подводящем воздуховоде падение давления в полости мембраны за время 2 мин не должно превышать 0,01 МПа (0,1 кгс/см2).

9.4. При упоре рычага управления в болт ограничения максимального скоростного режима установить

частоту  вращения:  500 мин — 1 для ТНВД 175-01; 650 мин-1 для ТНВД 173-11, 173.6-11, 173.6-01 и 

подвести к корректору масло под давлением (0,275±0,025) МПа [ (2,75±0,25) кгс/см2]. Для введения в работу  корректора  по  наддуву  одноразово  выключить   подачу  топлива  скобой  кулисы,  после  чего перевести скобу в положение «подача включена».

9.5. Проверить величину цикловых подач топлива при различных давлениях воздуха в полости

мембраны, которые должны соответствовать указанным в таблице 3:

Таблица 3

Модель ТНВД

Средняя цикловая подача топлива секциями насоса, мм3/цикл при давлении воздуха в полости диафрагмы корректора, МПа (кгс/см2)

0,075-0,09
(0,75-0,9)

0,05-0,1
(0,5-1)

0,035±0,001
(0,35±0,01)

0-0,04
(0-0,4)

0-0,02
(0-0,2)

175-01

215 не более

142-148

173-11,
173. 6-11

q- (5-11)

140-146

132-138

173.6-01

q+ (8-14)

128-134

10.    q — средняя цикловая подача топлива насосом на номинальном режиме.

Если замеренные величины цикловых подач отличаются от указанных, необходимо произвести подрегулировку корректора.

Регулировка величины цикловой подачи топлива при избыточном давлении воздуха на мембране, равном 0 МПа (кгс/см2), выполняется регулировочным болтом 21. При ввертывании болта подача увеличивается, при вывертывании — уменьшается. После регулировки болт законтрить гайкой. Величину цикловых подач топлива при промежуточных давлениях воздуха на мембране регулировать корпусом пружины 10. При вворачивании корпуса пружины величина топливоподачи уменьшается, при выворачивании — увеличивается. После регулировки корпус пружины законтрить гайкой.

Перед заменой изношенной мембраны (при необходимости) нужно замерить у мембраны со штоком в сборе величину выступания штока от нижнего торца гайки. После этого заменить мембрану и собрать ее со штоком с той же величиной выступания штока с точностью 0,1мм, при этом западание торца золотника 12 относительно торца поршня 13 должно быть 0,2-0,9мм при отсутствии зазора между торцем поршня и корпусом корректора.

При установке корректора по наддуву после демонтажа (если в этом была необходимость) на  регулятор отвести  скобой  кулисы  рейку  насоса  в  крайнее  выключенное  положение  и  установить корректор по наддуву в корпус регулятора, после чего отпустить скобу.
Проверить регулировку корректора по наддуву на наличие выключения подачи топлива регулятором.

11.    Винтом подрегулировки мощности при упоре рычага управления в болт ограничения максимального скоростного режима произвести ограничение номинальных цикловых подач, которые должны соответствовать указанным в таблице 4:

Таблица 4

Модель ТНВД

Частота вращения кулачкового вала, мин-1

Средняя цикловая подача топлива секциями насоса, мм3/цикл

175-01

930±10

168-174

173-11,
176.6-11

1030±10

136-142

176.6-01

980±10

124-130

12.    Винт подрегулировки мощности надежно законтрить и опломбировать. Проверить запас хода рейки при упоре рычага управления регулятором в болт ограничения минимального скоростного режима и при частоте вращения кулачкового вала 500 мин-1. Запас хода рейки должен быть не менее 0,5 мм.

13.    Проверить выключение цикловой подачи скобой кулисы при повороте на 40-45° от исходного  положения. Подача топлива из форсунок всех секций топливного насоса при любой частоте вращения и любом положении рычага управления регулятором должна полностью выключиться. Установить крышки на топливный насос и регулятор и запломбировать их. Установить пломбу на болт  регулировки максимальных оборотов.

На блоке цилиндров двигателя топливный насос устанавливать в вертикальном положении, болты крепления заворачивать равномерно, не допуская завала насоса. Окончательный момент затяжки болтов крепления насоса 30-40 НЧм (3-4 кГсЧм). Подсоединение топливопроводов производить после закрепления топливного насоса.


Принцип работы дизельной системы — Denso

Система впрыска топлива находится в самом сердце дизельного двигателя. Система нагнетает и впрыскивает топливо в  камеру сгорания с воздухом под большим давлением.

Система впрыска дизельного топлива включает в себя:

  • ТНВД — нагнетает давление топлива
  • Топливопровод высокого давления — подает топливо в топливную форсунку
  • Топливная форсунка — впрыскивает топливо в цилиндр
  • Топливоподкачивающий насос — подает топливо из бака
  • Топливный фильтр — фильтрует топливо

В некоторых баках на дне фильтра находится седиметр, отделяющий воду от топлива.

Функции системы

Четыре основные функции системы впрыска дизельного топлива:

Подача топлива

Такие элементы насоса, как цилиндр и плунжер, встроены в корпус впрыскивающего насоса. Когда плунжер под воздействием кулачка поднимается, топливо под высоким давлением подается в инжектор.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях забор воздуха происходит практически постоянно, вне зависимости от скорости вращения или нагрузки. Если количество впрыска меняется вместе со скоростью двигателя, а регулировка впрыска остается неизменной, то мощность и расход топлива изменятся. Эффективная мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, и это регулируется при помощи педали газа.

Установка момента впрыска

Задержка впрыска — это время между моментом впрыска топлива, зажигания и сгорания и моментом достижения максимального давления сгорания. Вне зависимости от скорости двигателя этот период времени остается постоянной величиной. Для изменения момента впрыска используется таймер, что помогает достичь оптимального сгорания.

Распыление топлива

Когда впрыскивающий насос нагнетает давление топлива, которое потом распыляется через распылитель форсунки, то топливо полностью смешивается с воздухом, что улучшает зажигание. Результат — полное сгорание.  

Поступление и подача топлива в автомобиле

Топливный бак

Топливный бак должен быть сделан из устойчивого к коррозии материала и должен не иметь утечек при двойном значении рабочего давления и в любом случае при 0,3 бар. Должны иметься соответствующие отверстия или предохранительные клапаны или должны быть приняты подобные меры для обеспечения сброса избыточного давления в соответствии с его величиной. Топливо не должно просачиваться через крышку заливной горловины или через устройство компенсации давления. Это относиться к тем моментам, когда автомобиль подвергается небольшим механическим воздействиям, например, при прохождении поворотов или при движении по пересеченной местности. Топливный бак и двигатель должны быть расположены как можно дальше друг от друга, чтобы в случае аварии уменьшить опасность возгорания. Вдобавок к этому, следует учитывать специальные требования, касающиеся высоты топливного бака и его защиты особенно для автомобилей с открытыми кабинами, тракторов и автобусов.

Топливный фильтр

Срок службы системы впрыска дизельного топлива в большой степени определяется качеством топливного фильтра и регулярностью обслуживания. Элементы, создающие давление в плунжерной паре и в форсунке, изготовлены с точностью до нескольких тысячных долей миллиметра и точно подбираются друг к другу. Это означает, что их правильная работа нарушается, если топливо, поступающее к ним, содержит загрязнения с близкими к указанному значению размерами. Другими словами, если топливо недостаточно фильтруется, то детали системы впрыска повреждаются и изнашиваются быстрее обычного. Другими отрицательными результатами являются следующие:

  • неэффективное сгорание;
  • высокий расход топлива;
  • затрудненный запуск;
  • неустойчивый режим холостого хода;
  • уменьшение мощности двигателя.

Для безопасной работы системы впрыска топлива и, соответственно, дизельного двигателя необходимо, чтобы топливо было качественно отфильтровано. Для этой цели требуются специальные фильтры, которые разработаны в соответствии со специфическими требованиями рядных ТНВД.

Рис. Двухступенчатый топливный фильтр корпусного типа

Рис. Многоступенчатый топливный фильтр со спиральным V-образным фильтрующим элементом: 1. Крышка фильтра; 2. Фильтр грубой очистки; 3. Фильтр тонкой очистки.

Рис. Топливный фильтр: а) Легкосьемный фильтр; b) Спиральный V-образный фильтрующий элемент.

Фильтрующий элемент является спиральным V-образным бумажным элементом с размером 8 мкм. В дополнение к одноступенчатым фильтрам, многоступенчатые фильтры (с высокой эффективностью фильтрации) и параллельные фильтры (большая активная фильтрующая поверхность) также используются в специальных случаях. Фильтры крепятся, используя различные крышки фильтров (с прямым фланцем или угловым фланцем) и существует несколько различных возможностей для соединения. Так как загрязнения, удаленные фильтром, остаются в нем, то очень важно соблюдать интервалы по времени между заменами фильтра (или определенный пробег автомобиля). Даже при наиболее тяжелых условиях эксплуатации и обслуживания довольно просто заменить топливный фильтр (или фильтрующий элемент), что уменьшит вероятность выхода из строя системы впрыска топлива из-за некачественной фильтрации. Для безотказной работы двигателя зимой может быть установлен электрический нагреватель в корпусе фильтра.

Топливный бак с подачей топлива самотеком

Обычно топливные баки с подачей топлива самотеком (работа без топливоподкачивающего насоса) используются на сельскохозяйственных тракторах и небольших дизельных двигателях. При этом методе топливо проходит через фильтр только под действие силы тяжести. Если между топливным баком и топливным фильтром или ТНВД очень малая разница по высоте, то рекомендуется использовать топливопроводы большего диаметра, чтобы было гарантировано достаточное поступление топлива. В случае подачи топлива самотеком следует установить кран отсечки на топливопроводе между топливным баком и топливным фильтром, чтобы поступление топлива могло быть перекрыто при ремонте или техническом обслуживании, что делает ненужным слив топлива из бака.

Топливоподкачивающие (топливоподающие) насосы

Топливоподкачивающий (топливоподающий) насос (2) должен быть установлен на автомобилях с недостаточной разницей по высоте между топливным баком (1) и ТНВД (4) или когда топливопроводы слишком длинные. Обычно топливоподкачивающий насос укреплен с помощью фланца непосредственно на ТНВД. В зависимости от условий работы и от параметров конкретного двигателя необходимы разные конфигурации топливопроводов.

Рис. Топливоподкачивающие (топливоподающие) насосы

Если топливный бак расположен в непосредственной близости от двигателя, то тепло, рассеиваемое двигателем, может привести к образованию пузырьков пара внутри топливопроводов. Для предотвращения этого топливная магистраль ТНВД постоянно омывается топливом так, что насос охлаждается. С такой конфигурацией топливопроводов избыточное топливо возвращается в топливный бак через клапан перетока (6) и возвратный топливопровод.

Если, кроме этого, температура под капотом очень высокая, то возможна конфигурация топливопроводов, показанная на рисунке ниже.

Рис. 1. Топливный бак; 2. Топливоподкачивающий насос; 3. Топливный ф ильтр; 4. ТНВД; 5. Форсунка; 6. Клапан перетока, ограничитель перетока.

При этом топливный фильтр (3) оснащен ограничителем перетока (6), через который при работе некоторая часть топлива возвращается в бак и забирает с собой газы и пузырьки пара. Пузырьки газа, которые образуются в топливной магистрали ТНВД, возвращаются в топливный бак с избыточным топливом, выходящим из ТНВД (4) через клапан перетока и возвратный топливопровод. Топливо забирается из топливного бака топливоподкачивающим насосом (2) и под давлением подается через топливный фильтр (3) в топливную магистраль ТНВД. В большинстве случаев используются механические поршневые насосы, которые устанавливаются на ТНВД или реже на двигателе. Кулачок на кулачковом валу ТНВД или распределительном валу двигателя приводит в движение поршень топливоподкачивающего насоса через подпружиненный роликовый толкатель.

В дополнение к топливоподающим насосам, которые рассматриваются в настоящей книге, существуют еще электрические топливоподкачивающие насосы, а также модели для работы на различных типах топлива. Выбор правильного топливоподкачивающего насоса определяется следующими критериями:

  • тип ТНВД;
  • требуемая интенсивность подачи (поступления) топлива от
  • топливоподкачивающего насоса;
  • конфигурация топливопроводов;
  • требуемое пространство в моторном отсеке.

В зависимости от количества топлива, требующегося двигателю, могут быть использованы топливоподкачивающие насосы однократного или двукратного действия.

Топливо подкачивающие насосы однократного действия

Топливоподкачивающие насосы однократного действия используют принцип сквозного потока и применяются с ТНВД размеров М, A, MW и Р.

Рис. 1. Уплотнительное кольцо; 2. Гнездо; пружины; 3. Алюминиевый корпус насоса; 4. Впускной клапан; 5. Корпус толкателя; 6. Скользящий толкатель; 7.8. Уплотнительное кольцо; 9. Поршень насоса; 10. Дистанционное кольцо; 11. Выходное соединение; 12. Нагнетательный клапан; 13. Пружина; 14. Гнездо пружины; 15. Входное соединение.

Вакуум в рабочей камере вызывает открывание впускного клапана, и топливо поступает в рабочую камеру между впускным клапаном и нагнетательным клапаном насоса. Когда кулачковый вал ТНВД (или распределительный вал двигателя) повернется достаточно для того, чтобы пружина прижала плунжер обратно вниз, впускной клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается. Топливо подается через топливопровод высокого давления к ТНВД.

Принцип действия насоса однократного действия

Рис. Принцип действия: а) Ход кулачка; b) Ход пруржины; 1. Кулачковый (распределительный) вал; 2. Приводной эксцентрик; 3. Нагнетательная камера; 4. Впускная камера.

Топливоподкачивающие насосы двукратного действия

Топливоподкачивающие насосы двукратного действия имеют более высокую интенсивность подачи топлива, чем насосы однократного действия и используются с ТНВД, имеющими большое число плунжерных пар (цилиндров) и, соответственно, более высокое количество подаваемого топлива. Они подходят для применения на ТНВД размеров Р и ZW.

Рис. Топливоподкачивающие насосы двукратного действия

В отличие от насосов однократного действия насосы двукратного действия подают топливо к ТНВД при обоих ходах плунжера (поршня) насоса. Другими словами, дважды за один оборот кулачкового вала.

Рис. Принцип действия насоса двукратного действия: а) Ход кулачка; Ь) Ход пружины; 1. Кулачковый (распределительный) вал; 2. Приводной эксцентрик; 3. Нагнетательная камера; 4. Впускная камера.

Ручные насосы

Ручной насос имеет следующие функции:

  • заполнение впускной части системы впрыска топлива перед включением системы впервые;
  • заполнение системы и удаление из нее воздуха после ремонта или обслуживания;
  • заполнение системы и удаление из нее воздуха после полного опустошения топливного бака.

Ручной насос обычно встроен в топливоподкачивающий насос, хотя имеются версии, которые устанавливаются в топливопровод между топливным баком и топливоподкачивающим насосом.

Предварительные фильтры

Задачей предварительного фильтра является защита топливоподкачивающего насоса от загрязнений. При тяжелых условиях эксплуатации рекомендуется устанавливать сетчатый фильтр в топливный бак или в топливопровод к топливоподкачивающему насосу.

Предварительный фильтр может быть встроен в топливоподкачиваюший насос или установлен на его входе или между топливным баком и топливоподкачивающим насосом.

Топливопроводы низкого и высокого давления

В магистрали высокого давления системы впрыска топлива для топливопроводов высокого давления используются стальные трубки. С другой стороны, пламезащишенные и армированные стальными нитями гибкие топливопроводы могут быть использованы для магистрали низкого давления. Они должны проходить так, чтобы исключить возможность их механического повреждения, а топливо, которое просочилось наружу или испариной не должно иметь возможности накапливаться и случайно воспламениться. В магистрали высокого давления топливопроводы высокого давления осуществляют соединение между ТНВД и форсунками. Кроме этого, они не должны иметь острых изгибов, должны быть как можно более короткими, а радиус их изгиба должен быть не менее 50 мм.

У автомобильных двигателей топливопроводы высокого давления обычно крепятся зажимами через равные промежутки. Это значит, что внешние вибрации вообще не передаются на топливопроводы или же в очень малой степени. Для топливопроводов высокого давления используются стальные бесшовные трубки. Имеются топливопроводы различных размеров, зависящие от размеров и характеристик ТНВД, а в отношении длины, внутреннего диаметра и толщины стенок они должны подбираться в соответствии с характеристиками процесса впрыска. Уплотнительный конус топливопровода подсоединяется к концу топливопровода высокого давления.

Рис. 1. Соединительная гайка; 2. Прокладка; 3. Уплотнительный конус; 4. Держатель нагнетательного клапана (в ТНВД).

Для впрыска топлива под высоким давлением (с давлением в форсунках до 1400 бар) требуются специальные топливопроводы. Усталостные напряжения от пульсаций давления в этих топливопроводах зависят от использованного материала и от максимального разброса величин давления на внутренних стенках. Возможна также установка специальных топливопроводов высокого давления. Для увеличения их внутренней прочности эти топливопроводы изгибаются в нужной форме и подвергаются очень высокому давлению (до 3800 бар), которое затем резко сбрасывается. Это приводит к сжатию материала на внутренних стенках и в результате к увеличению прочности.

Еженедельный отчет о состоянии нефти

— Управление энергетической информации США (EIA)

Уведомление о повторном бенчмаркинге добычи сырой нефти: Когда мы ежемесячно публикуем Краткосрочный энергетический прогноз (STEO) , еженедельные оценки внутренней добычи сырой нефти пересматриваются для выявления любых различий между последними тенденциями внутренней добычи на основе обследований. сообщается в Petroleum Supply Monthly (PSM) и других текущих данных. Если мы обнаружим большую разницу между двумя сериями, мы можем повторно измерить недельную оценку производства по неделям, когда мы выпускаем STEO.Оценка добычи нефти на внутреннем рынке на этой неделе включает повторный эталонный анализ, в результате которого оценочные объемы снизились на 92 000 баррелей в день, что составляет около 0,8% от общего расчетного объема добычи на этой неделе.

Ситуация с поставками нефти в контексте исторической информации и отдельных цен.

Основные моменты
Основные моменты еженедельного отчета о состоянии добычи нефти PDF PDF
Обзор данных (объединенная таблица 1 и таблица 9) PDF
Таблицы
1 U.С. Нефтяной баланс CSV XLS PDF
2 США Вклады и производство PAD Район CSV XLS PDF
3 Чистое производство рафинера и смесителя CSV XLS PDF
4 Запасы сырой нефти по району PAD, and Stocks of Petroleum Products, U. С. Итого CSV XLS PDF
5 запасов Total Motor Бензин и топливный этанол по PAD District CSV XLS PDF
5A Запасы общего количества автомобильного бензина и топливного этанола по районам ПАД с общим количеством бензина по Sub-PADD CSV XLS
6 шт. Дистиллята, Реактивное топливо керосинового типа, остаточное жидкое топливо и пропан / пропилен от PAD Район CSV XLS PDF
7 Импорт сырой нефти и Всего продуктов по PAD District CSV XLS PDF
8 Предварительный импорт сырой нефти по странам Происхождение CSV XLS PDF
9 U.Еженедельник округа С. и ПАД Оценки CSV XLS PDF
10 Мировые цены на сырую нефть в США (снято с производства) CSV XLS PDF
11 Спотовые цены на сырую нефть, автомобильный бензин, и топочный мазут CSV XLS PDF
12 Спотовые цены на дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы Топливо, реактивное топливо керосинового типа и пропан CSV XLS PDF
13 NYMEX Фьючерсные цены на сырую нефть, автомобили Бензин и No.2 Топочный мазут CSV XLS PDF
14 США Розничная торговля автомобильным бензином и Цены на дизельное топливо на трассе CSV XLS PDF
Фигуры
1 Запасы сырой нефти по району PAD PDF
2 Общие запасы автомобильного бензина по району PAD PDF
3 Запасы дистиллятного мазута по району ПАД PDF
4 Запасы авиакеросина по району ПАД PDF
5 Запасы мазута по району PAD PDF
6 Запасы пропана / пропилена по району PAD PDF
7 Ежедневные спотовые цены на нефть и нефтепродукты PDF
8 Ежедневная разница в ценах на трансатлантические спотовые продукты: гавань Нью-Йорка за вычетом Роттердама (ARA) (Снято с производства) PDF
9 Разница в ценах на дневные фьючерсы: месяц первой поставки минус месяц второй поставки PDF
10 U. S. Средние розничные цены на автомобильный бензин и дизельное топливо для обычных дорог PDF
Приложения
А Сводка по запасам нефти PDF
B Пояснения (диапазоны запасов) PDF
С Северо-восточные заповедники PDF
Д Статистическая методология оценки экспорта нефти с использованием данных U.S. Таможня и пограничной охраны PDF
Обновление для печного топлива и пропана (октябрь — март)
Еженедельные запасы сырой нефти в США и регионах и рабочая емкость XLS
Источники и глоссарий
Источники еженедельных отчетов о состоянии добычи нефти PDF
Глоссарий еженедельного отчета о состоянии добычи нефти PDF

Simplex: основы подачи топлива

Какие элементы подачи топлива?

От простых ручных дневных цистерн до крупных сложных критически важных систем — системы и компоненты подачи топлива обеспечивают безопасное, надежное обращение, хранение и использование жидкого топлива.

Критически важный и индивидуальный дизайн и сборка

Критически важные системы подачи топлива — это комплексные, интегрированные, согласованные с проектом системы управления топливом для дизельных и турбинных генераторов, используемые в критических приложениях, требующих высочайшей надежности, где важна максимальная надежность диспетчеризации.

Системы

, разработанные по индивидуальному заказу, изготавливаются по индивидуальному заказу для конкретного проекта или потребности. Различные компоненты и опции можно комбинировать, или Simplex может создать индивидуальное решение на основе конкретных требований.

Подача топлива

Системы наполнения резервуаров

, комплектные насосные агрегаты и насосные агрегаты, устанавливаемые на салазках, предоставляют полный спектр решений для безопасного и простого наполнения топливных баков с такими опциями, как обнаружение утечек и сигнализация, локализация разливов, автоматическое отключение и блокировка, противопожарные запорные клапаны и закрывающиеся корпуса.

Фильтрация топлива

Фильтрация подачи топлива особенно важна с учетом строгих требований к качеству топлива современных промышленных двигателей, где качество топлива влияет на характеристики двигателя, надежность и выбросы. Многие исследования указывают на низкое качество топлива как на главную причину сбоя диспетчеризации резервных энергосистем. Системы фильтрации подачи топлива атакуют и устраняют эти источники деградации топлива, становясь критическим элементом в цепочке надежности резервных энергосистем, обеспечивая систему технического обслуживания мазута наливом и на длительное хранение.

Контроль подачи топлива

Мониторы подачи топлива обеспечивают безопасную и надежную оценку уровней топлива с помощью датчиков утечки, реле давления, устройств предотвращения перелива или других датчиков, которые активируют сигналы тревоги или запускают функции управления насосом.

Хранилище топлива

Топливные баки

обеспечивают надежный местный источник топлива для стационарного оборудования с приводом от дизельного или газотурбинного двигателя, включая генераторные установки, насосы и механические приводы.Дневные резервуары обычно используются для поддержания работы генераторов, резервуары для фильтрации обеспечивают чистое топливо, а системы топливных резервуаров предоставляют полный пакет для стандартных и индивидуальных потребностей.

Simplex будет рада проконсультировать вас по поводу ваших потребностей в топливе. Позвоните нам по телефону 800-637-8603.

Поставка критически важного топлива

Критически важные системы подачи топлива — это комплексные, интегрированные, согласованные с проектом системы управления топливом для дизельных и турбинных генераторов, используемые в критически важных приложениях, требующих высочайшей надежности, таких как центры обработки данных, узлы общественной безопасности, транспортные узлы и другие приложения, требующие максимальной диспетчеризации. надежность важна.

Область применения критически важных систем подачи топлива простирается от точки доставки топлива на объект до топливного насоса двигателя, потенциально охватывая все аспекты системы, за исключением базовой инфраструктуры, такой как трубопроводы и резервуары для подачи топлива.

Система состоит из важнейших элементов активного управления подачей, хранением, перекачкой и управлением топливом в двигатель.

Типичные критически важные системные компоненты

  • Главный пульт управления
  • Комплекты главного перекачивающего насоса
  • Возвратные баки и контроллеры
  • Фильтрация и подготовка топлива
  • Заполнение основного бака
  • Фильтрация на приемной линии
  • Контроллеры приемного бака и насоса
  • Блоки топливного фильтра двигателя
  • Панели удаленного мониторинга
  • Сетевые интерфейсные модули

Доставка топлива

Системы наполнения резервуаров

Системы наполнения резервуаров

обеспечивают быстрое и легкое заполнение в первую очередь надземных резервуаров, но также и некоторых подземных резервуаров с уровня грунта, устраняя при этом необходимость в лестницах или ступенях для доступа к верхней части резервуара.

Системы подачи топлива

обеспечивают простой способ наполнения резервуаров для хранения, устраняя лестницы и позволяя использовать самотечные грузовики с высокими надземными резервуарами для хранения. Системы подачи топлива контролируют и предотвращают разливы, а также позволяют заправлять несколько резервуаров.

Некоторых системы обеспечивают обнаружение утечек, предотвращение разливов, визуальный и звуковой уровень и утечку сигнализации, индикацию непрерывного уровня, автоматическое отключение, полное опорожнение подающего шланга грузовика, автоматический локаут, огнестойкие запорные клапаны и запираемые шкафы.

Эти системы могут доставлять нефтепродукты и автомобильную продукцию, в том числе:

  • Топливные масла
  • Реактивное топливо
  • Бензин
  • Смазочные масла
  • Трансмиссионная жидкость
  • Масла гидравлические
  • Тормозная жидкость
  • Антифриз
  • Прочие товары

Simplex с радостью проконсультирует вас по поводу совместимости материалов.Позвоните нам по телефону 800-637-8603.

Насосные агрегаты

Насосные агрегаты в сборе
Комплектные насосные агрегаты

представляют собой предварительно спроектированные интегрированные системы насосов, приводов насосов, органов управления и вспомогательного оборудования, предварительно смонтированные и смонтированные, полностью заключенные в корпус, оборудованный резервуаром для обнаружения утечек, предназначенным для использования с жидким или смазочным маслом.

Доступны различные модели с разной производительностью, количеством насосов, мощностью и монтажом на стене или на подставке.Для механических и электрических устройств предусмотрены изолированные отсеки. Полная системная интеграция насосов, пускателей, элементов управления, мониторов резервуаров, устройств контроля уровня резервуаров, панелей сигнализации и аксессуаров предоставляется для полного решения.

Насосные агрегаты на салазках
В насосных агрегатах

, устанавливаемых на салазках, используется традиционная конструкция с открытым салазками. Гибкость конструкции позволяет использовать широкий спектр насосов, двигателей и принадлежностей. Сантехника жесткая.Из-за конструкции открытого водосборного бассейна они подходят только для установки внутри помещений. Доступны варианты от относительно простых одиночных насосов до относительно больших и / или сложных одиночных насосов, или постепенно усложняющихся или больших двойных насосов.

Фильтрация топлива

Причины загрязнения топлива

Фильтрация подачи топлива особенно важна с учетом строгих требований к качеству топлива современных промышленных двигателей, где качество топлива влияет на характеристики двигателя, надежность и выбросы.Многие исследования указывают на низкое качество топлива как на главную причину сбоя диспетчеризации резервных энергосистем. Топливо при длительном хранении подвержено разложению бактериями, грибками, дрожжами, плесенью и водорослями. Мазут — благоприятная среда для роста этих микроорганизмов. Имея воду и источник кислорода, микробы «питаются» составляющими топлива, а именно углеродом, азотом, фосфором, серой и другими микроэлементами. Постоянное загрязнение мазута водой приведет к размножению этих микробов.Атакует не только химический состав топлива, эти микробы откладывают загрязнения, которые могут засорить фильтры двигателя или, что еще хуже, форсунки. Результат — незапланированные простои.

Откуда берется эта вода? Один из источников — неуверенное качество поставок топлива. Однако простая атмосферная конденсация и возникающее в результате накопление воды в вентилируемом баке, безусловно, является источником долговременного и стойкого содержания воды в топливе. Загрязнение твердыми частицами также является значительным источником разложения мазута и может возникать при длительном хранении из-за коррозии резервуара или из-за накопления загрязняющих веществ в ходе многих поставок.

Имейте в виду простой факт. В году 8760 часов. Типичная резервная генераторная установка может работать менее 300 часов в год. В течение оставшихся 8500 часов «паузы» двигателя микробы и коррозия продолжают свою работу по разложению топлива.

Предотвращение загрязнения топлива

Системы фильтрации подачи топлива атакуют и устраняют эти источники деградации топлива, становясь критическим элементом в цепочке надежности резервных энергосистем, обеспечивая систему технического обслуживания жидкого топлива наливом и на длительное хранение.Некоторые системы предлагают внутреннюю или внешнюю постоянную установку на месте, в то время как другие представляют собой переносные полевые и рабочие места для использования в качестве блоков фильтрации и кондиционирования топлива.

Доступны различные продукты, от полностью автоматизированных комплексных систем, включая насос, фильтр и элементы для удаления воды, контроллер, до полностью переносных и автономных устройств, легко перемещаемых одним человеком.

Опции фильтрации

Вариантов множество и гибкость, в том числе:

  • Бак для сбора воды
  • Автоматический слив воды в накопительный бак
  • Бак топливной присадки и ТНВД с полной автоматизацией
  • Фильтрация с несколькими резервуарами
  • Перекрестная подача для нескольких цистерн
  • Наружная конструкция из нержавеющей стали
  • Опасная среда, взрывозащищенное исполнение
  • Морская конструкция или конструкция для тяжелых условий эксплуатации

Контроль подачи топлива

Контроллеры уровня

Контроллеры уровня

представляют собой многофункциональные контроллеры уровня жидкости на основе реле, активируются поплавковым выключателем. Различные конфигурации позволяют поставлять контроллеры для любой конструкции резервуара.

Контроллеры

активируются поплавковыми выключателями, определяющими точку уровня. Контроллер может поставляться с дополнительным узлом датчика уровня с поплавковым выключателем, разработанным для конкретных размеров резервуара, а также с рядом монтажных конфигураций.

Контроллер также может принимать замыкание контактов поплавкового выключателя / датчика предельного уровня от других устройств, поставляемых покупателем, таких как датчики утечки, реле давления или другие датчики.В зависимости от выбранного режима эти входы будут активировать аварийные сигналы или запускать функции управления насосом.

Стандартный датчик уровня подходит для использования с легковоспламеняющимися жидкостями или водой класса II.

Дополнительные датчики уровня доступны для:

  • Искробезопасные преобразователи для жидкостей класса I
  • Сплавы или пластмассы для использования с агрессивными жидкостями

Simplex с радостью проконсультирует вас по поводу совместимости материалов.Позвоните нам по телефону 800-637-8603.

Предохранители перелива

Устройства для предотвращения перелива

используются для контроля наполнения бака и предотвращения перелива, обеспечивая непрерывную индикацию уровня, звуковую и визуальную сигнализацию полного уровня топлива, звуковую и визуальную сигнализацию высокого уровня топлива и отключение. Утечки могут быть обнаружены путем получения сигнала от внешнего датчика утечки резервуара для активации аварийного сигнала, отправки удаленного сигнала и автоматического закрытия заправочного клапана.

Панели сигнализации резервуаров

Панели сигналов тревоги резервуара

используются для контроля сигналов высокого и низкого уровня, а также сигналов утечки в резервуаре.Некоторые модели имеют как звуковую, так и визуальную индикацию с сухими контактами реле для удаленной сигнализации. Панели принимают сигналы от установленных на резервуаре поплавковых выключателей, которые могут быть включены в качестве опции или предоставлены другими.

Хранилище топлива

Топливные баки

Топливные баки

обеспечивают надежный местный источник топлива для стационарного оборудования с приводом от дизельного или газотурбинного двигателя, включая генераторные установки, насосы и механические приводы.

Системы топливного бака

Системы топливных баков

продаются как пакет интегрированных компонентов, включая бак, датчики, контроллеры и насосы. Цистерны подходят для внутренней или наружной установки и специально разработаны для высоконадежных топливных систем. Основные области применения включают дневные резервуары, основные резервуары подачи, перегрузочные резервуары и возвратные резервуары. Средства управления резервуарами могут быть объединены в сеть с продуктами системы подачи топлива и ведущими системами управления зданием.

Емкости для фильтрации

Установка бортового фильтра-сепаратора в дневной бак, возвратный бак или исходный бак обеспечивает рециркуляцию топлива в дневном баке для удаления вредных частиц и воды. Требуется встроенный насос, который может быть либо включенным в комплект поставки, либо насосом возврата.

Противопожарные топливные баки

Топливные баки

с огнестойкостью спроектированы и изготовлены с особым вниманием к трубопроводам, клапанам, датчикам и вентиляции для поддержания общей пожаробезопасной целостности системы.Автоматические самозакрывающиеся клапаны во всех точках соединения используются там, где плавление соединения в случае пожара может вызвать выброс топлива в огонь.

Дневные танки

Дневные резервуары

традиционно используются для питания генераторов на короткие периоды времени, объединяя резервуар требуемой емкости с контроллером уровня и контролем заполнения. Встроенные насосы заполнения и возвратные насосы являются типичными. Дистанционные насосные системы доступны для заполнения нескольких резервуаров, управления несколькими резервуарами-источниками или, когда это требуется в зависимости от условий трубопровода или размера насоса.Некоторые дневные баки берут на себя задачу автоматического контроля уровня топлива, в то время как другие предназначены для ручного наполнения, основных резервуаров для хранения. Все стандартные и дополнительные аксессуары устанавливаются, подключаются и подключаются на заводе-изготовителе, образуя систему, поддерживаемую заводскими чертежами, руководствами и услугами.

Другие приложения включают:

  • Резервуары для наливных топливных баков с насосными системами для перекачки топлива в резервуары Reliant Day или базовые резервуары генератора
  • Передаточные баки
  • Возврат резервуаров для приема топлива из резервуаров Reliant Day или базовых резервуаров и перекачки обратно в резервуары источника

Запасы ископаемого топлива: почему пора серьезно подумать о его отключении

Предвзятость в климатической политике, которую разделяют аналитики, политики и ученые мужи всего политического спектра, настолько распространена, что ее редко замечают.Скажем прямо: никто, по крайней мере, никто у власти, не хочет ограничивать поставки ископаемого топлива.

Политика, ограничивающая источники ископаемого топлива — закрытие шахт и скважин; запрет новых; отказ от новых трубопроводов, нефтеперерабатывающих заводов и экспортных терминалов — был поддержан активистами по борьбе с изменением климата, набирая обороты в связи с протестами против трубопроводов Keystone и недавними прямыми действиями Valve Turners.

Но климатическая интеллигенция смотрит на них с некоторым пренебрежением, поскольку их объединяет вера в то, что такие стратегии экономически неоптимальны и политически контрпродуктивны.

Теперь пара экономистов предложила убедительный аргумент в пользу того, что активисты кое-что понимают — что ограничительная климатическая политика со стороны предложения (RSS) имеет уникальные экономические и политические преимущества и заслуживает места рядом с ценами на углерод и поддержкой возобновляемых источников энергии в инструментарии климатической политики. .

«По нашему опыту, — пишут авторы, — сообщество, занимающееся климатической политикой, слишком долго чрезмерно ограничивало свое предпочтение определенным видам инструментов политики (налоги на выбросы углерода, квоты и торговля), в значительной степени игнорируя характеристики таких инструментов, которые влияют на их политическую осуществимость и обратную связь.«Я писал одно и то же много раз, поэтому я думаю, что аргумент о климатической политике, который серьезно относится к политике, заслуживает внимательного рассмотрения.

Чтобы понять это, полезно иметь основу для классификации климатической политики.

Четыре квадранта климатической политики

Климатическая политика может применяться к стороне предложения (производство ископаемого топлива) или стороне спроса (потребление FF), и они могут быть ограничительными или поддерживающими. Это создает сетку с четырьмя квадрантами:

  1. Ограничение предложения: политика, ограничивающая предложение FF, включая снижение квот, налогов на поставку и сокращение субсидий
  2. Сторона ограничения спроса: политика, ограничивающая спрос на ТФ, включая цены на углерод и снижение предельных значений выбросов
  3. Поддерживающая сторона предложения: политика, поддерживающая предложение альтернативных источников энергии, таких как субсидии на возобновляемые источники энергии и предписания
  4. Поддерживающая сторона спроса: политика, поддерживающая спрос на альтернативы FF, такие как субсидии на покупку энергоэффективных приборов или благоприятная политика государственных закупок

Вот как наглядно:

Изменение климата

Как отмечают авторы — Фергус Грин из Лондонской школы экономики и Ричард Деннисс из Австралийского института — практически все обсуждения и анализ климатической политики сосредоточены на квадрантах 2–4.В обзорах инструментария, доступного разработчикам климатической политики, квадрант 1 почти всегда полностью опускается.

На первый взгляд, это не имеет особого смысла. В других областях политики политика спроса и предложения обычно смешивается и считается взаимоусиливающей. Например, Грин и Деннисс сосредоточили внимание на попытках в Австралии сократить курение.

Эти усилия, получившие признание во всем мире, представляют собой широкий спектр тактических приемов. Предложение ограничено налогами, лицензионными требованиями и запретами на рекламу и спонсорство.Спрос ограничивается налогами на потребление, общественными просветительскими кампаниями и предупреждениями на упаковках.

Это не единый чистый инструмент, «оптимальная» политика, а портфельный подход. И это не считается путаницей или лишним беспорядком, а является разумным способом решения сложной проблемы. И это сработало.

Фактически, портфели мер спроса и предложения сработали во многих областях политики, включая экологическую политику (свинец в газе, хлорфторуглероды и т. Д.).

Таким образом, отсутствие квадранта 1 в обсуждениях климата, авторы говорят, «аномально.«И они утверждают, что это обедняет обсуждение, потому что ограничительная политика со стороны предложения имеет уникальные экономические и политические преимущества.

Начнем с экономической выгоды.

Прекращение поставок ископаемого топлива имеет уникальные экономические преимущества

Грин и Деннисс перечисляют четыре экономических преимущества ограничительной политики со стороны предложения.

1 ) Политики RSS проще администрировать.

«Как налоги на выбросы углерода, так и схемы торговли квотами, — пишут они, — требуют подробных и сложных правил, процедур и регулирующих институтов для мониторинга, отчетности и проверки (MRV) выбросов парниковых газов на уровне объекта / объекта (например.грамм. электростанции, сталелитейные заводы), часто на сотнях или даже тысячах объектов / установок ».

Весь этот сложный мониторинг и отчетность снижает экономическую эффективность, создает информационную асимметрию (предприятия всегда будут знать о своих выбросах больше, чем регулирующие органы) и, таким образом, стимулирует игру в систему и, как правило, ограничивает такие системы крупными источниками выбросов, оставляя значительные объемы выбросов. нерегулируемый.

Напротив, политики RSS нацелены на относительно небольшое количество источников, полагаются на данные, которые уже собраны для других целей, и по определению охватывают всех нижестоящих потребителей.Их гораздо легче проверить, что делает их политически значимыми как внутри страны, так и за рубежом (см. Ниже).

2 ) Политики RSS покрывают слабые места политик со стороны спроса.

Специалисты по климату и экономисты очень увлечены тем фактом, что теоретически «наименее затратный» способ сокращения выбросов — это проведение технологически нейтральной, отраслевой политики ценообразования, которая охватывает всю мировую экономику, позволяя распределить, максимизировать прибыль актерам найти самые дешевые способы сократить выбросы CO2.

В реальном мире такие соображения, как затраты на MRV и «утечка» (любая юрисдикция, в которой проводится ценовая политика, угрожает оттеснить некоторое потребление в соседние юрисдикции), означают, что политика ценообразования никогда не бывает общеэкономической или полностью нейтральной.

Ценовая политика

, согласно которой не является универсальной — как и любая текущая и прогнозируемая политика ценообразования — угрожает, снижая спрос на ископаемое топливо, также сдерживать цены на FF и, таким образом, увеличивать потребление за пределами политических барьеров.Области, не охваченные ценовой политикой, будут использовать больше ископаемого топлива, и промышленный переход на чистую энергию будет замедлен.

«Ограничительная политика со стороны предложения играет важную роль в ограничении уравновешивающих ценовых эффектов» от неуниверсальной ценовой политики, пишут авторы. «Таким образом, комбинация политики со стороны предложения и со стороны спроса ускорит промышленную трансформацию, необходимую для достижения целей по смягчению последствий изменения климата».

Держите его в земле. Фото Марио Тама / Getty Images

3 ) Политики RSS позволяют избежать блокировки инфраструктуры .

Я позволю авторам объяснить «блокировку»:

Когда производственные процессы требуют больших предварительных вложений в фиксированные затраты, таких как строительство порта, трубопровода или угольной шахты, будущее производство будет иметь место, даже если рыночная цена конечного продукта ниже, чем долгосрочные альтернативные издержки производства.Это связано с тем, что рациональные производители будут игнорировать «невозвратные затраты» и продолжать производство до тех пор, пока рыночная цена достаточна для покрытия предельных затрат (но не средних затрат) производства. Это называется «блокировкой».

По сути, как только построена большая часть инфраструктуры по производству ископаемого топлива, она продолжает работать вечно (или до тех пор, пока не иссякнет), даже если последующие разработки сделают первоначальные вложения глупыми. Даже если первоначальный владелец обанкротится, кто-то купит основные средства и будет использовать их для производства, «пока рыночная цена покрывает предельные издержки производства.”

Это означает, что каждое решение «строить или не строить» для части инфраструктуры FF является переломным моментом, «куском» будущего предложения FF, которое становится почти гарантированным даже в условиях значительного сокращения спроса.

Принимая во внимание опасность блокировки, дополнительная политика RSS посылает сигнал инвесторам «избегать неэффективно высоких уровней инвестиций в производственные мощности для товаров, потребление которых политики намерены сокращать в будущем».

4 ) Политика RSS может сократить страх. ed «зеленый парадокс.”

Угроза ужесточения политики с течением времени (как в случае повышения налога на выбросы углерода) заключается в том, что она подтолкнет производителей к увеличению своих производственных графиков — чтобы добиться хороших результатов, — что может снизить цены и повысить краткосрочное потребление. Принятая сейчас ограничительная политика со стороны предложения может помочь избежать этого так называемого «зеленого парадокса».

Прекращение поставок ископаемого топлива имеет уникальные политические преимущества

Хотя экономические аргументы знакомы в кругах, занимающихся климатической политикой, анализы, связанные с политикой — политической экономией, в которой политика разрабатывается, поддерживается и реализуется — довольно редки.(Я жаловался на это раньше.)

Однако в последнее время это, похоже, немного изменилось. Грин и Деннисс одобряют «появляющуюся литературу о взаимодействии инструментов политики, которая« эндогенизирует »политические ограничения». Говоря не ботаниками, «эндогенизация» политических ограничений означает превращение их в внутренние для анализа, признание того, что политические ограничения влияют на политику — и, что особенно важно, политика может, в свою очередь, влиять на политические ограничения. (Например, политика, снижающая цены на возобновляемые источники энергии, делает более высокие цели в области возобновляемых источников энергии более приемлемыми.)

Одна вещь, которую недавняя политология подчеркнула, заключается в том, что «преодоление политических ограничений на амбициозное смягчение последствий изменения климата лучше всего достигается путем , упорядочивающего политику таким образом, чтобы создавать эффекты обратной связи, которые со временем расширяют политически осуществимый набор климатических политик».

Вместо того, чтобы сразу переходить, скажем, к введению налога на выбросы углерода в масштабах всей экономики, было бы лучше использовать более целенаправленную политику, чтобы обосновать отказ от ископаемого топлива, улучшить экономику ключевых технологий, познакомить общественность с альтернативами и, таким образом, подготовить почву для новых амбиций.(Я тоже написал об этом пост.)

Грин и Деннисс утверждают, что политика RSS дает некоторые уникальные политические преимущества, которые должны обеспечить им место в начале этой последовательности. Они покрывают троих.

1 ) Легче организовать общественную поддержку политики RSS.

Это ключевой аргумент. Как признают авторы, большое количество недавних исследований было посвящено тому, какие особенности общественность предпочитает в климатической политике, но не было проведено много анализа общественных предпочтений относительно того, «нацелен ли инструмент на сторону предложения или сторону спроса».”

Пытаясь восполнить этот пробел, авторы утверждают, что политика со стороны предложения часто будет более благоприятной для получения общественной поддержки.

Политология проследила поддержку климатической политики, грубо говоря: «(i) предполагаемыми выгодами политики, (ii) предполагаемыми личными и общественными издержками политики и (iii) предполагаемой справедливостью распределения политики. ”

По всем трем показателям, по их словам, политика RSS работает хорошо. Во-первых, там, где политика со стороны спроса обычно ставит на первое место сокращение выбросов углерода, преимущества которого широко распространены во времени и пространстве, политика RSS нацелена на сокращение использования ископаемого топлива с более широким спектром преимуществ — сокращение загрязнения воздуха и воды, улучшение здоровья и наказание за крупные компании, работающие на ископаемом топливе, которые политически непопулярны.

Этот более широкий портфель льгот с большей вероятностью привлечет общественную поддержку. Это «позволяет формулировать предложения таким образом, чтобы они были более резонансными для избирателей и более устойчивыми к контратакам со стороны противоборствующих групп интересов; способствует созданию союзов между различными группами, озабоченными широким кругом вопросов по поводу ископаемых видов топлива; и способствует созданию сетей между группами на различных уровнях, связанных с защитой интересов и политикой ». Все эти эффекты создают политическую силу для будущих сражений. (Я тоже об этом писал.)

Демонстранты маршируют против Дакотского трубопровода доступа в марте 2017 года. Фото Джастина Салливана / Getty Images

Во-вторых, там, где политика спроса имеет тенденцию явно возлагать затраты на потребителей, предполагаемые затраты на политику RSS ложатся на сами компании, занимающиеся ископаемым топливом. Конечно, в конечном итоге эти затраты, по крайней мере, частично перекладываются на потребителей, но таким образом они относительно более «скрыты» и, следовательно, более приемлемы с политической точки зрения.«Соответственно, — пишут Грин и Деннисс, — мы ожидаем, что люди будут воспринимать затраты для себя на политику со стороны предложения более низкими, или на более справедливое распределение затрат, или на то и другое — и, таким образом, поддержат такую ​​политику в быть выше ».

2 ) RSS может разделить компании, работающие на ископаемом топливе, друг против друга.

Как сектор, ископаемое топливо хорошо организовано и хорошо финансируется. Объединившись, они почти всегда одолевают группы гражданского общества и политиков.

Но они могут быть обращены друг против друга. Политика RSS может разделять их по временным линиям — настраивать действующих игроков против новых участников, например, с запретом на добычу новых — или по «подотраслевым» направлениям, скажем, уголь из природного газа. «Рациональные производители ископаемого топлива, осознавая риск ужесточения ограничений углеродного бюджета, — пишут они, — будут поддерживать политику, которая требует сокращения выбросов в других секторах, включая другие подотрасли ископаемого топлива, но которые исключают их собственный сектор.”

По мере ужесточения климатической политики компании, работающие на ископаемом топливе, будут придерживаться философии туристов, на которых нападает медведь: вам не нужно быть быстрее медведя, просто быстрее, чем другие туристы.

Учитывая сложность создания победоносной коалиции, стоящей за политикой в ​​области климата, возможность завоевать доверие суб-отраслей FF свидетельствует в пользу политики RSS.

3 ) Политика RSS может способствовать международному сотрудничеству.

Глобально согласованная, независимо проверенная, юридически обязательная основа климатической политики, о которой климатические активисты мечтали на протяжении десятилетий, так и не материализовались, и Парижское соглашение по климату знаменует собой смерть этого стремления.В рамках Парижской системы очень мало попыток гармонизировать политику спроса в разных странах, и большая часть проверки осуществляется через самооценку. Это создает иную политическую среду и другой набор проблем для международного сотрудничества. Грин и Деннисс утверждают, что политики RSS хорошо подходят для этой задачи.

Во-первых, экономика говорит нам, что если «эластичность по цене» ископаемого топлива — способность потребителей находить альтернативы в случае роста цен — выше, чем «эластичность предложения», то политика со стороны спроса приведет к большей «утечке», чем политика со стороны предложения.В этих обстоятельствах «односторонняя внутренняя политика со стороны предложения была бы более эффективной для сокращения глобальных выбросов, чем их эквиваленты со стороны спроса». (Уголь, возможно, отвечает этим требованиям.)

«Появление международного сотрудничества в области ископаемого топлива, вероятно, будет зависеть от коалиции первопроходцев, предпринявших односторонние шаги по ограничению или сокращению поставок ископаемого топлива», — пишут Грин и Деннисс. «Низкая международная утечка, связанная с политикой предложения, будет стимулировать необходимые односторонние действия.”

Вторая особенность, которая способствует международному сотрудничеству, — это относительная простота измерения и проверки политик RSS по сравнению с политиками спроса (как описано выше в разделе экономики). Прозрачность укрепляет доверие и облегчает дальнейшее сотрудничество.

«Поскольку успех Парижского соглашения основан на постепенном повышении государствами своих обязательств с течением времени, — пишут они, — обязательства по реализации политики со стороны предложения предлагают серьезные преимущества в качестве« валюты »международного сотрудничества в области климата.”

Пора извиниться перед активистами и сделать ограничения поставок FF частью инструментария климатической политики

Как Грин и Деннисс снова и снова повторяют, никто не утверждает, что политики RSS на лучше , чем политики спроса, или что заменяют их . Точные экономические и политические эффекты любого набора политики всегда будут зависеть от факторов, зависящих от контекста; разные портфолио будут уместны для разного времени и места.

Но политики RSS являются отличным дополнением к политике спроса, с экономическими и политическими преимуществами, которые помогают заполнить пробелы.Они просты, прозрачны, понятны общественности и являются безошибочными признаками добросовестности в международных переговорах по климату.

Достаточно легко понять, почему политические круги большинства стран с подозрением относятся к политике RSS, учитывая повсеместное влияние отрасли ископаемого топлива. Но пришло время климатологам и фанатикам преодолеть традиционное насмешливое отношение к такой политике и активистам, которые ее поддерживают.

Да, на данный момент все понимают: стабильно растущая цена на углерод, не зависящая от топлива и технологий, является оптимальной политикой.Но мы не живем в оптимальном мире, поэтому болтать об этом не очень помогает. Мы живем в этом мире, где целый ряд политических ограничений означает, что такая политика не принималась или, похоже, не будет принята в ближайшее время. В этом мире ограниченная (а значит, неоптимальная) политика спроса требует дополнений.

В этом мире имеет смысл задействовать все четыре квадранта — использовать портфельный подход, который считается само собой разумеющимся во многих других областях политики. Изменение климата — большая проблема. Мы не можем позволить себе оставлять какие-либо инструменты в наборе инструментов.

Поставки урана: Поставки урана

(Обновлено в декабре 2020 г.)

  • Уран — довольно распространенный металл, обнаруживаемый в горных породах и морской воде. Его экономическая концентрация не редкость.
  • Количество полезных ископаемых больше, чем принято считать, и связано как с рыночными ценами, так и с затратами на добычу.
  • Известные мировые ресурсы урана увеличились по крайней мере на четверть за последнее десятилетие из-за увеличения разведки полезных ископаемых.

Уран — довольно распространенный элемент в коре Земли (намного больше, чем в мантии). Это металл, примерно такой же распространенный, как олово или цинк, и он входит в состав большинства горных пород и даже моря.

Таблица 1: Типичные концентрации природного урана

Руда очень высокого содержания (Канада) — 20% U 200000 частей на миллион U
Руда богатая — 2% U 20000 частей на миллион U
Руда бедная — 0.1% U 1000 частей на миллион U
Руда с очень низким содержанием * (Намибия) — 0,01% U 100 частей на миллион U
Гранит 3-5 частей на миллион U
Осадочные породы 2-3 промилле U
Континентальная кора Земли (ср) 2,8 частей на миллион U
Морская вода 0,003 частей на миллион U

ppm = частей на миллион
* Если уран находится на низких уровнях в породе или песках (определенно менее 1000 частей на миллион), он должен быть в форме, которая легко разделяется, чтобы эти концентрации назывались «рудой», то есть подразумевая, что уран можно извлечь экономически .Это означает, что он должен быть в минеральной форме, которую можно легко растворить при выщелачивании серной кислотой или карбонатом натрия.

Общие мировые ресурсы урана, как и любого другого минерала или металла, точно не известны. Единственная значимая мера долгосрочной безопасности поставок — это известные запасы в земле, которые можно добывать.

Рудное тело — это, по определению, залежь рудной минерализации, из которой металл может быть извлечен с экономической точки зрения. Рудные тела и, таким образом, измеренные ресурсы — количество, которое, как известно, экономически извлекается из рудных тел — связаны как с затратами на добычу, так и с рыночными ценами.Например, в настоящее время ни океаны, ни какие-либо граниты не являются рудными телами, но, вероятно, они могут стать таковыми, если цены существенно вырастут. Например, морская вода, стоимость которой в десять раз превышает текущую *, может стать потенциальным источником огромного количества урана. Таким образом, любые прогнозы будущей доступности любого полезного ископаемого, включая уран, основанные на текущих данных о затратах и ​​ценах, а также на текущих геологических знаниях, скорее всего, окажутся крайне консервативными. Факторы, влияющие на предложение ресурсов, обсуждаются далее и проиллюстрированы в Приложении 2.

* Работа, финансируемая Министерством энергетики США с использованием полимерных абсорбирующих полос, предполагает 610 долл. США / кгU в 2014 году. Японские (JAERI) исследования в 2002 году с использованием полимерного абсорбента в нетканом материале, содержащем группу амидоксима, которая была способна образовывать комплекс с ионами уранилтрикарбоната, предложил около 300 $ / кгU.

Наличие урана

Таблица 2: Ресурсы урана по странам в 2019 году

тонн U процентов мира
Австралия

1,692,700

28%

Казахстан

906 800

15%

Канада

564,900

9%

Россия

486 000

8%

Намибия 448 300 7%
Южная Африка

320,900

5%

Бразилия 276 800 5%
Нигер

276 400

4%

Китай 248 900 4%
Монголия 143 500 2%
Узбекистан

132,300

2%

Украина

108,700

2%

Ботсвана

87 200

1%

Танзания

58 200

1%

Иордания 52 500 1%
США 47 900 1%
Прочее

295 800

5%

Всего в мире

6 147 800

Выявленные извлекаемые ресурсы (разумно гарантированные ресурсы плюс предполагаемые ресурсы), до 130 долл. США / кг U, 01.01.19, из ОЭСР АЯЭ и МАГАТЭ, Уран 2020: ресурсы, производство и спрос («Красная книга» ).Общие извлекаемые выявленные ресурсы до $ 260 / кг U составляют 8,070 млн тонн U.


Историческая добыча урана

Уран успешно добывается с 1940-х годов. Историческое производство урана, как правило, хорошо известно, хотя остается неопределенность относительно объемов, добытых в Советском Союзе в период с 1945 по 1990 год. В таблице 3 обобщены исторические данные по добыче. Всемирная ядерная ассоциация оценила производство в странах, по которым нет данных.

Таблица 3: Историческое производство урана, 1945-2019 гг.

Накопленная добыча (тУ)
Канада 538 546
Казахстан / Узбекистан 519 472
США 374 858
Австралия 226 289
Германия 217 161
Россия 173 780
Южная Африка 165 043
Нигер 149 361
Намибия 141 048
Чешская Республика 111 214
Франция 77 015
Украина 68 932
Китай 54 029
Прочие

148 566

Итого

2,965,314

Добычу урана в период 1945-2019 гг. Можно разделить на четыре отдельных этапа:

  • Военная эпоха, с 1945 до середины 1960-х годов.Производство электроэнергии из ядерного топлива было побочным явлением в гонке ядерных вооружений. Производство быстро росло в 1950-х годах, чтобы удовлетворить потребности в высокообогащенном уране и плутонии. Спрос на уран резко упал в 1960-х годах, и, как следствие, к середине 1960-х производство сократилось вдвое.
  • С середины 1960-х до середины 1980-х годов. В период быстрого роста гражданской ядерной энергетики производство урана увеличилось по мере увеличения заказов на реакторы. Было введено в эксплуатацию множество новых рудников, зачастую на основе долгосрочных контрактов, согласованных с электроэнергетическими предприятиями Северной Америки, Японии и Западной Европы.Западное производство достигло пика в 1980 году и оставалось выше годовой потребности реакторов до 1985 года.
  • С середины 1980-х до примерно 2002 года. К 1985 году программа строительства атомной электростанции была серьезно сокращена. Многие коммунальные предприятия подписали урановые контракты в ожидании строительства новых заводов. Уважение к ним создало значительный навес. Поскольку шахты заканчивались, многие сокращали производство или закрывались. Коммунальные предприятия удовлетворяли потребности за счет сокращения своих значительных запасов, не прибегая к новому производству.Избыток предложения был увеличен в связи с поступлением на западный рынок урана из бывшего Советского Союза, начиная с 1993 года.
  • С начала 2000-х годов по настоящее время. Рынок сильно отреагировал на представление о том, что потребуется новое первичное производство, чтобы способствовать ожидаемому возрождению роста ядерной энергетики. Это произошло в контексте уранодобывающего сектора, который в течение многих лет находился в неблагоприятных экономических условиях и нуждался в компенсации сокращающихся и ограниченных вторичных запасов.Эта реакция началась в 2003 году с сильного роста мировых цен на уран, который продолжался в 2007 году (спотовая рыночная цена увеличилась в 13 раз с начала 2003 года до середины 2007 года), но перешла в нисходящую коррекцию, усугубленную аварией на Фукусиме. в 2011 году. После аварии цены на уран упали до одного из самых низких уровней с поправкой на инфляцию, когда-либо существовавших.

Требования к топливу для реакторов

Мировым энергетическим реакторам общей мощностью около 400 ГВт требуется около 67 500 тонн урана из шахт или других мест ежегодно.Хотя эта мощность работает более продуктивно, с более высокими коэффициентами мощности и уровнями мощности реактора, потребность в урановом топливе растет, но не обязательно с той же скоростью. Факторы, увеличивающие спрос на топливо, компенсируются тенденцией к более высокому выгоранию топлива и другим показателям эффективности, поэтому спрос остается стабильным. (За период с 1980 по 2008 год производство электроэнергии на АЭС увеличилось в 3,6 раза, а количество используемого урана увеличилось всего в 2,5 раза.)

Мировые измеренные ресурсы урана (6.1 Мт) в стоимостной категории менее чем в три раза превышающей текущие спотовые цены и используемых только в обычных реакторах, достаточно, чтобы прослужить около 90 лет. Это означает более высокий уровень гарантированных ресурсов, чем обычно для большинства полезных ископаемых. Дальнейшая разведка и более высокие цены, безусловно, на основе нынешних геологических знаний, принесут дополнительные ресурсы по мере того, как существующие будут израсходованы.

Сокращение анализа хвостов при обогащении снижает количество природного урана, необходимого для данного количества топлива.При переработке отработанного топлива обычных легководных реакторов также используются имеющиеся ресурсы более эффективно, в целом примерно в 1,3 раза. В выпусках Красной книги за 2016 и 2018 годы эти тенденции были учтены наряду с более эффективной работой станции, в результате чего общий расход реакторного топлива в отчете был снижен со 175 тU на ГВтэ в год при анализе хвостов 0,30% ( Отчет 2012) до 160 tU на ГВт в год при анализе хвостов 0,25% (отчеты 2016 и 2018). Соответствующие цифры U 3 O 8 составляют 206 тонн и 189 тонн.Обратите внимание, что эти цифры являются обобщением для отрасли и для многих различных типов реакторов.

Сегодняшние потребности в топливе для реакторов удовлетворяются за счет первичных поставок (прямая добыча рудников — около 85% в 2017 году) и вторичных источников: коммерческих запасов, запасов ядерного оружия, рециклированного плутония и урана в результате переработки отработанного топлива, а также за счет повторного обогащения обедненного урана. хвосты (оставшиеся от первоначального обогащения). Эти различные вторичные источники делают уран уникальным среди энергетических минералов.

Вторичные источники урана

Наиболее очевидный вторичный источник — это гражданских запасов , находящихся в ведении коммунальных предприятий и правительств. Сумму, хранящуюся здесь, трудно определить количественно из-за коммерческой конфиденциальности. По состоянию на конец 2018 года общий объем запасов был оценен для коммунальных предприятий примерно в 279000 тонн: США — 43000 тонн, ЕС — 45000 тонн, Китай — 120000 тонн, другие страны Восточной Азии и Индия — 71000 тонн ( The Nuclear Fuel Report 2019 , World Nuclear Association). Ожидается, что эти резервы будут поддерживаться на достаточно высоком уровне для обеспечения энергетической безопасности коммунальных предприятий и правительств.

Боевые блоки были важным источником ядерного топлива с 1987 года. США и страны бывшего СССР подписали ряд договоров о разоружении, направленных на сокращение ядерных арсеналов подписавших стран примерно на 80%.

Оружие содержало большое количество урана с обогащением более 90% по U-235 (, т. Е. до 25 раз больше, чем в реакторном топливе). В течение двух десятилетий до 10% электроэнергии, производимой в США, производилось из топлива, изготовленного с использованием урана, который был преобразован из материала, пригодного для использования в качестве бомбы, в рамках так называемой программы «Мегатонны в мегаватты».В рамках программы было уничтожено достаточно материала, пригодного для бомбы, для 20 000 ядерных боеголовок.

Во всем мире до 2013 года конверсия военного высокообогащенного урана обеспечивала около 15% потребностей реакторов в мире.

Для получения дополнительной информации см. Информационную страницу «Военные боеголовки как источник ядерного топлива».

Рециркулированный уран и плутоний — еще один источник, который в настоящее время позволяет экономить около 2000 тонн урана в год при первичных поставках, в зависимости от того, учитывается ли только плутоний или уран.Фактически, плутоний быстро перерабатывается в качестве МОКС-топлива, тогда как регенерированный уран (RepU) в основном складывается, но около 16000 тонн RepU из реакторов Magnox в Великобритании было использовано для производства около 1650 тонн обогащенного топлива AGR. В Бельгии, Франции, Германии и Швейцарии более 8000 тонн RepU было переработано на атомных электростанциях. Для получения дополнительной информации см. Информационную страницу «Переработка отработанного ядерного топлива».

Еще одним вторичным источником является повторное обогащение обедненного урана (DU, хвосты обогащения).С 1940-х годов доступно около 1,2 миллиона тонн обедненного урана, полученного как в военных, так и в гражданских целях по обогащению, большая часть из которых составляет 0,25-0,35% по U-235 (хотя в 2013 году в США было около 114000 tU с концентрацией 0,34% или более). . Использование DU в неядерных целях очень незначительно по сравнению с ежегодными выбросами, превышающими 40 000 tU в год. Это оставляет большую часть обедненного урана доступным для смешивания с рециклированным плутонием в МОКС-топливе или в качестве будущего топливного ресурса для реакторов на быстрых нейтронах.

Однако, некоторое количество ОУ, имеющее относительно высокое содержание, можно подавать через недостаточно используемые обогатительные фабрики для производства эквивалента природного урана или даже обогащенного урана, готового для изготовления топлива.Российские обогатительные фабрики перерабатывают 10-15 000 тонн ОУ в год, анализируя более 0,3% по U-235, снижая его до 0,1% и производя несколько тысяч тонн в год эквивалента природного урана. Эта российская программа по обработке западных хвостов уже завершена, но ожидается, что новая американская программа по переработке около 140 000 тонн старого DU с содержанием 0,4% U-235 начнется, когда появятся избыточные мощности.

Недокорм на обогатительных фабриках — важный источник вторичного предложения, особенно после того, как авария на Фукусиме снизила спрос на обогащение на несколько лет.Здесь оперативный анализ хвостов ниже, чем контрактный / транзакционный анализ, и предприятие по обогащению откладывает некоторый излишек природного урана, который он может свободно продать (либо как природный уран, либо как обогащенный урановый продукт) за свой счет. Этот источник обеспечит примерно 3500-7000 тонн урана в год до середины 2020-х годов.

Международные запасы топлива

Было выдвинуто три крупных инициативы по созданию международных резервов обогащенного топлива, две из которых являются многосторонними, с предоставлением топлива под эгидой Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), несмотря на любые политические перерывы, которые могут повлиять на страны, которые в них нуждаются.Третий — под эгидой США, а также для удовлетворения потребностей, возникающих в результате перебоев в поставках.

Российский запас НОУ

В ноябре 2009 года Совет МАГАТЭ одобрил предложение России о создании международного «банка топлива» или гарантированных запасов низкообогащенного урана под контролем МАГАТЭ в Международном центре по обогащению урана (МЦОУ) в Ангарске. Этот российский запас НОУ был создан годом позже и включает 123 тонны низкообогащенного урана в виде UF 6 , обогащенного 2.0-4,95% U-235 (с 40 т последнего), доступный любому государству-члену МАГАТЭ с хорошей репутацией, которое не может закупить топливо по политическим причинам. Он полностью финансируется Россией, находится под гарантиями, и топливо будет предоставляться МАГАТЭ по рыночным ценам с использованием формулы, основанной на спотовых ценах. После решения МАГАТЭ о выделении части из них Росатом перевезет материалы в Санкт-Петербург и передаст право собственности МАГАТЭ, которое затем передаст право собственности получателю. 120 тонн урана в виде UF 6 эквивалентны двум полным топливным загрузкам для типичного реактора мощностью 1000 МВт (эл.), И его стоимость (в 2011 году) составляет около 250 миллионов долларов США.

Банк НОУ МАГАТЭ

В декабре 2010 года совет директоров МАГАТЭ принял решение о создании аналогичного гарантированного запаса низкообогащенного урана — банка НОУ МАГАТЭ *. Он включает физический запас UF 6 , принадлежащий МАГАТЭ, которое «несет ответственность за его хранение и защиту». Согласно международным нормам, такой «топливный банк» должен располагаться в стране, не имеющей ядерного оружия, и быть полностью открытым для инспекторов МАГАТЭ. Банк топлива будет потенциальным источником 90 тонн НОУ (как UF 6 ) для производства тепловыделяющих сборок для атомных электростанций.Правительство Казахстана в апреле 2015 года одобрило проект соглашения с МАГАТЭ на этот . В июне 2015 года Совет директоров МАГАТЭ утвердил планы размещения Банка НОУ МАГАТЭ на Ульбинском металлургическом заводе (УМЗ) в Усть-Каменогорске (также известный как Оскемен), которым будет управлять Казахстан. Официальное соглашение с Казахстаном о создании правовой базы было подписано в августе. Также было одобрено транзитное соглашение с Россией на отгрузку НОУ. Соглашение между МАГАТЭ и УМЗ было подписано в мае 2016 года. Завод был официально открыт в конце августа 2017 года.В сентябре 2018 года МАГАТЭ объявило, что объект будет введен в эксплуатацию в 2019 году, а в ноябре оно заключило контракты с компаниями «Орано» и «Казатомпром» на его поставку.

* «НОУ МАГАТЭ» определяется как НОУ, находящийся в собственности МАГАТЭ в форме гексафторида урана (UF6) с номинальным обогащением по U-235 до 4,95%. Он включает до 60 полных контейнеров типа 30В или более поздних версий. Цилиндры типа 30B вмещают 2,27 т UF6 (1,54 тU), то есть около 92 т UF6. МАГАТЭ несет расходы на закупку и доставку (импорт-экспорт) НОУ, закупку оборудования и его эксплуатацию, технические ресурсы и другие необходимые товары и услуги.Казахстан покроет расходы на хранение НОУ, включая оплату электроэнергии, отопления, офисных помещений и расходы на персонал. Соглашение предусматривает возможность переноса банка топлива с НОУ на другую площадку с Ульбинского металлургического завода, срок его действия составляет десять лет с автоматическим продлением в конце этого периода.

Банк НОУ МАГАТЭ полностью финансируется за счет добровольных взносов, включая 50 миллионов долларов США от американской организации Nuclear Threat Initiative (NTI), 49 миллионов долларов США от США, до 25 миллионов долларов США от Европейского союза, по 10 миллионов долларов США от Кувейта и США. Арабские Эмираты и 5 миллионов долларов из Норвегии.

Гарантированная поставка топлива в США

В 2005 году правительство США объявило о планах по созданию механизма для обеспечения поставок топлива для использования в коммерческих реакторах в зарубежных странах, где произошли перебои в поставках. Топливо будет получено путем разбавления 17,4 тонны высокообогащенного урана (ВОУ). В августе 2011 года Министерство энергетики США объявило о расширении масштабов программы, чтобы она также обслуживала коммунальные услуги США, и теперь она будет называться American Assured Fuel Supply (AFS).На этом этапе большая часть разбавления ВОУ была завершена, и схема была готова к работе. AFS включает 286 тонн низкообогащенного урана (еще 60 тонн после разбавления продаются на рынке для оплаты работ). Кроме того, США завершили процесс разбавления еще 20,1 тонны ВОУ. Программа AFS находится в ведении Национального управления ядерной безопасности США, доступ за границу должен осуществляться через организацию в США, а топливо будет продаваться по текущим рыночным ценам.Количество 286 тонн эквивалентно примерно шести перезагрузкам для реактора мощностью 1000 МВт.

Нетрадиционные ресурсы

Помимо 6,1 миллиона тонн урана в известных мировых извлекаемых ресурсах, существуют значительные количества, составляющие так называемые «нетрадиционные ресурсы». Такие нетрадиционные ресурсы, из которых уран может быть получен вместе с другими металлами в качестве побочного продукта, составили более 11% исторической добычи урана.

Основным нетрадиционным ресурсом урана является каменный фосфат , или фосфорит, и около 20 000 тонн урана было извлечено как побочный продукт сельскохозяйственного производства фосфатов до 1990-х годов, но затем это стало нерентабельным.Оценки доступных объемов колеблются от 9 до 22 миллионов тонн урана, хотя в Таблице Red Book издания от 2018 года содержится только около 8 миллионов тонн.

Поскольку уран является второстепенным побочным продуктом фосфатов, потенциальные поставки связаны с экономикой производства фосфатов, а также с ценой на уран в сочетании с экологическими преимуществами удаления урана из потока отходов и / или продукта. Мировая производственная мощность пятиокиси фосфора (P 2 O 5 ) составляет около 250 миллионов тонн каменного фосфата примерно 50 миллионов тонн в год.С 1981 по 1992 год добыча фосфатов в США в качестве побочного продукта на месторождениях фосфатов в центральной Флориде составляла в среднем чуть более 1000 тонн урана в год, что составляет до 20% от общего количества в США, затем резко упала и закончилась в 1998 году. уран в фосфоритной руде.

Отложения редкоземельных элементов (РЗЭ) — еще один такой нетрадиционный ресурс. РЗЭ обладают уникальными каталитическими, металлургическими, ядерными, электрическими, магнитными и люминесцентными свойствами и играют решающую роль в применении многих современных технологий, включая аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ), спутники, батареи, светодиодные экраны и солнечные панели.Китай является ведущим поставщиком РЗЭ, что вызывает коммерческое давление с целью разработки месторождений в других местах.

РЗЭ — это набор из 17 химических элементов в периодической таблице, в частности, 15 смежных лантаноидов плюс более легкий скандий и иттрий. Скандий и иттрий считаются РЗЭ, поскольку они, как правило, встречаются в тех же рудных месторождениях, что и лантаноиды, и обладают схожими физическими и химическими свойствами. На самом деле РЗЭ относительно многочисленны в земной коре, но редко встречаются в концентрациях, которые можно использовать с экономической точки зрения.Ресурсы РЗЭ встречаются в четырех основных геологических условиях: карбонатиты, ионно-абсорбционные глинистые отложения, магматические системы и монзанит-ксенотимовые россыпи. Ресурсы РЗЭ обычно указываются в виде оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ).

Кванефьельд в Гренландии является основным месторождением РЗЭ с большим потенциалом для добычи урана с рудными телами Соренсена, Зона 3 и Стинструпфьельд в том же интрузивном комплексе Илимауссак. Эти четыре месторождения имеют в общей сложности 228 000 tU (май 2015 г., в соответствии с JORC), почти половина из них измеренные и предполагаемые ресурсы.Greenland Minerals имеет соглашение с китайской компанией Shenghe Resources, которое позволит продолжить разработку.

Черные сланцы (квасцы) — еще один нетрадиционный ресурс, и некоторые попытки его эксплуатации предпринимаются. Красная книга 2018 года содержит около 300000 tU в Швеции и упоминает 24000 tU в Финляндии на шахте Соткамо компании Terrafame Oy, на которую в 2020 году правительство выдало разрешение на извлечение урана методом кучного выщелачивания.

Торий как ядерное топливо

Сегодня уран — единственное топливо для ядерных реакторов.Однако торий также можно использовать в качестве топлива для реакторов CANDU или в реакторах, специально разработанных для этой цели. Нейтронно-эффективные реакторы, такие как CANDU, могут работать в ториевом топливном цикле, как только они запускаются с использованием делящегося материала, такого как U-235 или Pu-239. Затем атом тория (Th-232) захватывает нейтрон в реакторе и превращается в делящийся уран (U-233), который продолжает реакцию. Некоторые усовершенствованные конструкции реакторов, вероятно, смогут использовать торий в значительных масштабах.

Ториевый топливный цикл обладает некоторыми привлекательными особенностями, хотя он еще не используется в коммерческих целях. Сообщается, что тория в земной коре примерно в три раза больше, чем урана. В 2009 году в Красной книге МАГАТЭ-АЯЭ перечислено 3,6 миллиона тонн известных и оцененных ресурсов, как указано, но указывается, что это исключает данные из большей части мира, и оценивается примерно в 6 миллионов тонн в целом. Для получения дополнительной информации см. Статью о тории.


Примечания и ссылки

Общие источники

ОЭСР АЯЭ и МАГАТЭ, Уран 2018: ресурсы, производство и спрос
Всемирная ядерная ассоциация, 2019 г., Отчет о ядерном топливе — спрос и предложение на 2019-2040 гг.
Институт ООН по исследованию проблем разоружения, Юрий Юдин (ред.) 2011, Многосторонность ядерного топливного цикла — первые практические шаги
А.Monnet, CEA, Уран из угольной золы: оценка ресурсов и прогноз , МАГАТЭ URAM 2014


Приложения

Приложение 1: Минеральные ресурсы и запасы

Ниже перечислены международно признанные категории, основанные на австралийском коде JORC, которому следует канадский код NI 43-101.

«Минеральные ресурсы» — это известные концентрации полезных ископаемых в земной коре с разумными перспективами их возможной рентабельной добычи. Минеральные ресурсы подразделяются в порядке увеличения геологической достоверности на предполагаемые, выявленные и измеренные категории.

  • «Предполагаемые» полезные ископаемые — это та часть минеральных ресурсов, для которой тоннаж, содержание и содержание полезных ископаемых можно оценить с очень низкой степенью достоверности. Информация, на которой он основан, ограничена или имеет неопределенное качество и надежность.
  • «Указанные» минеральные ресурсы — это та часть минеральных ресурсов, для которой тоннаж, содержание и содержание полезных ископаемых могут быть оценены с разумной степенью уверенности. Он основан на информации о разведке, отборе проб и испытаниях, которая позволяет предположить, но не подтверждает геологическую целостность и / или непрерывность содержания.
  • «Измеренные» минеральные ресурсы — это те части минеральных ресурсов, для которых тоннаж, физические характеристики, содержание и минеральное содержание могут быть оценены с высокой степенью достоверности. Он основан на подробной и надежной информации о разведке, отборе проб и испытаниях с местами, расположенными достаточно близко, чтобы подтвердить геологическую целостность и непрерывность содержания.

«Минеральные» запасы (или запасы руды) — это экономически полезная часть измеренных и / или указанных минеральных ресурсов.Это допускает разбавление и потери, которые могут возникнуть при добыче материала. Соответствующие оценки и исследования будут проводиться и включать рассмотрение реально предполагаемых горнодобывающих, металлургических, экономических, маркетинговых, юридических, экологических, социальных и правительственных факторов. Запасы полезных ископаемых или руды подразделяются в порядке увеличения достоверности на вероятные запасы полезных ископаемых / руды и доказанные запасы минералов / руды.

  • «Вероятные» запасы полезных ископаемых (или вероятные запасы руды) — это экономически выгодная часть указанных минеральных ресурсов.Будут проведены исследования, по крайней мере, до уровня предварительного технико-экономического обоснования, демонстрирующие, что добыча может быть разумно оправдана.
  • «Доказанные» запасы полезных ископаемых (или доказанные запасы руды) — это экономически полезная часть измеренных минеральных ресурсов. Исследования, по крайней мере, до уровня предварительного технико-экономического обоснования будут проведены, демонстрируя, что добыча оправдана.

Приложение 2: Устойчивость минеральных ресурсов (сентябрь 2005 г.)

В основном заимствовано из доклада Колина Макдональда на симпозиуме WNA 2003 г., Уран: устойчивый ресурс или предел роста? — дополнен его докладом на симпозиуме WNA 2005 года и включает модель Экономические корректировки в поставке «невозобновляемых» ресурсов от Яна Хор-Лейси.

Обычно утверждается, что, поскольку «ресурсы земли конечны», мы должны столкнуться с наступлением дня расплаты и должны будем планировать «отрицательный рост». Все это, как указывается, происходит потому, что эти ресурсы потребляются все более быстрыми темпами, чтобы поддерживать наш западный образ жизни и удовлетворять растущие потребности развивающихся стран. Утверждение о том, что у нас, вероятно, не хватит ресурсов, является повторением аргумента «Пределы роста» (Римский клуб, 1972 г., популяризированный Медоузом и др. В то время в «Пределы роста »).(Полезным противодействием этому является В. Беркерман, В защиту экономического роста , также Зингер, М., «Переход в человеческий мир», Гудзоновский институт, 1987). За десятилетие после его публикации мировые запасы бокситов увеличились на 35%, меди на 25%, никеля на 25%, урана и угля увеличились вдвое, газа — на 70% и даже нефти — на 6%. создателей, Римского клуба, и с течением времени проявились как ерунда. Это также перекликается с аналогичными опасениями, высказанными экономистами в 1930-х годах и Мальтусом в конце 18-го века.

В последние годы постоянно возникает недопонимание и искажение информации об изобилии полезных ископаемых с утверждением, что мир находится под угрозой фактического исчерпания многих минеральных ресурсов. Несмотря на то, что это соответствует здравому смыслу, если игнорировать масштаб земной коры, ему не хватает эмпирических подтверждений тенденций практически всех цен на минеральное сырье и опубликованных данных о ресурсах в долгосрочной перспективе. В последние годы некоторые высказывались за то, что ограниченные запасы природного урана являются ахиллесовой пятой ядерной энергетики, поскольку этот сектор предполагает больший вклад в будущую чистую энергию, несмотря на то, что ее небольшое количество требуется для производства очень большого количества энергии.

Новости предложения урана обычно строятся в краткосрочной перспективе. Это касается того, кто и какими ресурсами производит, кто может производить или продавать, и как это соотносится со спросом? Однако долгосрочный анализ предложения входит в сферу экономики ресурсов. В центре внимания этой дисциплины — понимание не только динамики спроса / предложения / цен на известные ресурсы, но и механизмов замены ресурсов новыми, неизвестными в настоящее время. Такой акцент на устойчивости поставок уникален для долгосрочной перспективы.Нормально функционирующие рынки металлов и технологические изменения служат движущими силами, обеспечивающими постоянное пополнение предложения по ценам, доступным для потребителей, как за счет открытия новых ресурсов, так и за счет переопределения (с экономической точки зрения) известных.

Конечно, ресурсы Земли действительно конечны, но необходимо сделать три замечания: во-первых, пределы предложения ресурсов настолько далеки, что этот трюизм не имеет практического значения. Во-вторых, многие из рассматриваемых ресурсов являются либо возобновляемыми, либо пригодными для вторичной переработки (основные исключения составляют энергетические минералы и цинк, хотя потенциал повторного использования многих материалов на практике ограничен затратами на электроэнергию и другими связанными с этим расходами).В-третьих, доступные запасы «невозобновляемых» ресурсов постоянно обновляются, в основном быстрее, чем они используются.

Есть три основных области, в которых прогнозы ресурсов не оправдываются:

  • прогнозов не учли прирост геологических знаний и понимания месторождений полезных ископаемых;
  • они не учли технологии, используемые для их обнаружения, обработки и использования;
  • экономических принципов не были приняты во внимание, что означает, что ресурсы рассматриваются только в нынешних терминах, а не в терминах того, что будет экономически выгодно во времени, или с учетом концепций замещения.

Что же тогда означает устойчивость по отношению к минеральным ресурсам? Ответ заключается во взаимодействии этих трех факторов, которые позволяют эффективно создавать полезные ресурсы (в дальнейшем употребление этого слова берется с некоторой лицензией, строго говоря, это запасы полезных ископаемых). Они собраны вместе на диаграмме ниже.



Многие экономисты изучали тенденции в отношении ресурсов, чтобы определить, какие меры должны наилучшим образом отражать дефицит ресурсов (Tilton, J. В чужое время? Оценка угрозы истощения запасов полезных ископаемых , Ресурсы для будущего, Вашингтон, округ Колумбия, 2002 г.). Их единодушное мнение заключается в том, что затраты и цены, должным образом скорректированные с учетом инфляции, обеспечивают лучшую систему раннего предупреждения о долгосрочной нехватке ресурсов, чем физические меры, такие как количество ресурсов.

Исторические данные показывают, что стоимость наиболее часто используемых металлов снизилась как в стоимости, так и в реальных ценах на сырье за ​​последнее столетие. Такие ценовые тенденции являются наиболее ярким свидетельством отсутствия дефицита.В качестве примера можно привести уран по сравнению с его ценой в конце 1970-х годов в размере 40 долларов США за фунт U 3 O 8 .

Анекдот подчеркивает эту основную истину: в 1980 году два выдающихся профессора, яростные критики друг друга, сделали пари относительно реальной рыночной цены пяти металлических товаров в течение следующего десятилетия. Пол Эрлих, всемирно известный эколог, сделал ставку на то, что из-за того, что мир превышает допустимую нагрузку, в 1980-х годах начнут кончаться продукты питания и товары, и поэтому цены в реальном выражении вырастут.Джулиан Саймон, экономист, сказал, что ресурсов действительно так много и их становится больше, что цены упадут в реальном выражении. Он предложил Эрлиху указать, какие товары будут использоваться для проверки этого вопроса, и они остановились на них (хром, медь, никель, олово и вольфрам). В 1990 году Эрлих расплатился — все цены упали.

Однако количество известных ресурсов рассказывают похожую и последовательную историю. Приведем один пример: мировые запасы меди в 1970-х годах составляли всего 30 лет текущего производства (6.4 млн т / год). Многие аналитики сомневались, сможет ли эта ресурсная база удовлетворить большие ожидаемые потребности телекоммуникационной отрасли к 2000 году. Но к 1994 году мировое производство меди увеличилось вдвое (12 млн тонн в год), а имеющихся запасов хватило еще на 30 лет. Резервный мультипликатор текущей добычи остался прежним.


Другой способ понять устойчивость ресурсов — с точки зрения экономики и экономии капитала.С этой точки зрения полезные ископаемые не столько редки или дефицитны, сколько просто слишком дороги, чтобы их обнаружить, если вы не сможете получить прибыль от своего открытия в ближайшее время. Поэтому простые экономические соображения не позволяют компаниям открывать для себя гораздо больше, чем нужно обществу, посредством сообщений о снижении цен на сырьевые товары в периоды избыточного предложения. Экономически рациональные игроки будут вкладывать средства в поиск этих новых запасов только тогда, когда они наиболее уверены в получении от них прибыли, что обычно требует позитивных ценовых сообщений, вызванных тенденциями дефицита предложения.Если экономическая система работает правильно и обеспечивает максимальную эффективность использования капитала, в любой момент времени в запасах какого-либо сырьевого товара не должно быть более нескольких десятилетий.


Тот факт, что для многих сырьевых товаров доступно больше ресурсов, чем может предполагать эффективная экономическая теория, можно частично объяснить двумя характеристиками циклов разведки полезных ископаемых. Во-первых, сектор геологоразведки имеет тенденцию чрезмерно реагировать на положительные ценовые сигналы из-за быстрого увеличения мировых расходов (что увеличивает скорость открытий), в частности, из-за важной роли более спекулятивно финансируемых молодых геологоразведочных компаний.Разведка также имеет тенденцию делать открытия в кластерах, которые больше связаны с новыми геологическими знаниями, чем с теорией эффективного распределения капитала. Например, когда стало известно о существовании алмазов на севере Канады, небольшой геологоразведочный бум, сопровождавший это, привел к нескольким крупным открытиям — больше, чем рынок мог потребовать в то время. Эти модели являются частью динамики, которая приводит к циклам цен на сырьевые товары. Открытие новых ресурсов очень трудно точно согласовать с далеким будущим спросом, и исторические данные свидетельствуют о том, что процесс разведки чрезмерно компенсирует каждый небольшой намек на дефицит, который предоставляют рынки.

Еще одним важным элементом экономики ресурсов является возможность замещения товаров. Многие виды использования товаров не являются исключительными — если они станут слишком дорогими, их можно будет заменить другими материалами. Даже если они станут дешевле, их можно будет заменить, поскольку технологические достижения могут изменить стиль и стоимость использования материалов. Например, медь, несмотря на то, что она дешевле в реальном выражении, чем 30 лет назад, все еще заменяется волоконной оптикой во многих приложениях связи.Эти изменения в использовании материалов и спросе на товары придают еще одно измерение простому представлению об истощении ресурсов и повышении цен.

Таким образом, исторические тенденции цен на металлы, если рассматривать их в свете социальных и экономических изменений с течением времени, демонстрируют, что дефицит ресурсов — это палка о двух концах. Те же социальные тенденции, которые привели к увеличению потребления металлов, имеющему тенденцию к увеличению цен, также увеличили доступное богатство для инвестирования в знания и технологии, снижающие цены.Эти идеи создают основу для экономической устойчивости металлов, включая уран.

Геологические знания

Какие бы полезные ископаемые ни находились в земле, их нельзя считать полезными ресурсами, если они не известны. Необходимо постоянно вкладывать время, деньги и усилия, чтобы узнать, что там есть. Эта работа по разведке полезных ископаемых — это не просто поиск окаменелостей или аэромагнитная съемка, но в конечном итоге должна распространяться на всестороннее исследование рудных тел, чтобы их можно было надежно определить с точки зрения местоположения, количества и содержания.Наконец, они должны быть технически и экономически определены количественно как минеральные запасы. Это первый аспект создания ресурса. См. Раздел в статье о минеральных ресурсах и категориях запасов.

По причинам, изложенным выше, измеренные ресурсы многих полезных ископаемых увеличиваются намного быстрее, чем они используются, из-за затрат на разведку горнодобывающими компаниями и их инвестиций в исследования. Просто по геологическим причинам нет оснований предполагать, что эта тенденция не будет продолжаться.Сегодня доказанные минеральные ресурсы во всем мире — это больше, чем мы унаследовали в 1970-х годах, и особенно это касается урана.

Проще говоря, металлы, которых больше в земной коре, вероятнее всего возникнут в виде экономических концентраций, которые мы называем месторождениями полезных ископаемых. Они также должны быть разумно извлекаемыми из минералов-хозяев. По этим показателям уран очень хорошо сравнивается с цветными и драгоценными металлами. Его среднее содержание в коре 2,7 частей на миллион сопоставимо с содержанием многих других металлов, таких как олово, вольфрам и молибден.Многие обычные породы, такие как гранит и сланцы, содержат еще более высокие концентрации урана — от 5 до 25 частей на миллион. Кроме того, уран преимущественно связан с минералами, которые легко разрушить при переработке.

Как и в случае с земной корой, металлы, которые встречаются во многих различных типах месторождений, легче восполнить с экономической точки зрения, поскольку разведочные открытия не ограничиваются лишь несколькими геологическими условиями. В настоящее время известно по крайней мере 14 различных типов урановых месторождений, встречающихся в породах широкого диапазона геологического возраста и географического распространения.Есть несколько фундаментальных геологических причин, по которым урановые месторождения не редкость, но основная причина заключается в том, что уран относительно легко как перевести в раствор в течение геологического времени, так и выпасть в осадок из раствора в химически восстановительных условиях. Одна только эта химическая характеристика позволяет во многих геологических условиях обеспечивать требуемые условия размещения урановых ресурсов. С таким разнообразием условий связано еще одно преимущество снабжения — широкий диапазон геологического возраста вмещающих пород гарантирует, что многие геополитические регионы могут содержать ресурсы урана определенного качества.

В отличие от металлов, которые пользовались спросом на протяжении веков, общество только начало использовать уран. Поскольку серьезный невоенный спрос не материализовался до тех пор, пока к концу 1970-х не было построено значительное ядерное производство, был только один цикл разведки-открытия-производства, в значительной степени обусловленный пиками цен в конце 1970-х годов (MacDonald, C, Rocks to реакторы: Разведка урана и рынок Труды симпозиума WNA 2001). Этот начальный цикл дал более чем достаточно урана на последние три десятилетия и еще несколько на будущее.Ясно, что пока рано говорить о долгосрочном дефиците урана, когда вся ядерная отрасль настолько молода, что требуется только один цикл восполнения ресурсов. Напротив, это подтверждение того, что этот первый цикл исследований был способен удовлетворить потребности более чем полувекового спроса на ядерную энергию.

В связи с молодостью спроса на ядерную энергию является ранняя стадия, которой достигли глобальные исследования до того, как снижение цен на уран сдерживало разведку в середине 1980-х годов.Значительные инвестиции в разведку урана в течение цикла геологоразведочных работ 1970-82 гг. Были бы достаточно эффективными при обнаружении открытых залежей урана из-за простоты обнаружения радиоактивности. Тем не менее, в очень немногих перспективных регионах мира наблюдались такие интенсивные исследования, основанные на знаниях и технологиях, которые наблюдались в бассейне Атабаска в Канаде с 1975 года. Этот факт имеет огромное положительное значение для будущих открытий урана, поскольку история бассейна Атабаска предполагает, что большая часть будущих ресурсов будет представлена ​​месторождениями, открытыми на более продвинутых этапах разведки.В частности, только 25% из 635 000 тонн U 3 O 8 , обнаруженных на данный момент в бассейне Атабаски, могут быть обнаружены на первом этапе наземных разведочных работ. Для обнаружения оставшихся 75% потребовалась устойчивая вторая фаза, основанная на достижениях в области глубинной геофизики и геологических моделей.

Еще одним аспектом незрелости разведки урана является то, что нет никакой уверенности в том, что все возможные типы месторождений были идентифицированы.Любая оценка мирового уранового потенциала, сделанная всего 30 лет назад, упустила бы весь класс залежей несогласных месторождений, которые с тех пор стимулировали добычу, просто потому, что геологи не знали о существовании этого класса.

Технологии

Бессмысленно говорить о ресурсе, пока кто-то не придумал способ использования того или иного материала. В этом смысле человеческая изобретательность буквально создает новые ресурсы исторически, в настоящее время и в перспективе.Это самый фундаментальный уровень, на котором технология создает ресурсы, делая определенные полезные ископаемые пригодными для использования по-новому. Часто они затем в некоторой степени заменяют другие, которые становятся все более дефицитными, на что указывает рост цен. До 1940 года уран не был ресурсом в каком-либо значимом смысле.

В частности, если известное месторождение полезных ископаемых не может быть добыто, переработано и реализовано с экономической точки зрения, оно не является ресурсом в каком-либо практическом смысле. Многие факторы определяют, можно ли считать конкретное месторождение полезных ископаемых пригодным для использования ресурсом — масштаб добычи и переработки, задействованный технологический опыт, его расположение по отношению к рынкам и так далее.Применение человеческой изобретательности с помощью технологий изменяет значение всех этих факторов и, таким образом, является вторым средством «создания» ресурсов. Фактически, части земной коры реклассифицируются как ресурсы. Еще один аспект этого — на уровне производства и потребителя, где технология может продвигать определенное количество ресурсов за счет более эффективного использования (масса алюминиевых банок была уменьшена на 21% в 1972-88 гг., А каждый автомобиль потребляет около 30%. стали меньше, чем 30 лет назад)

Прекрасный пример применения этой технологии для создания ресурсов находится в регионе Пилбара в Западной Австралии.До 1960-х годов огромные залежи железной руды были просто геологическими курьезами, несмотря на их очень высокое содержание. Считалось, что в Австралии не хватает железной руды. С современной крупномасштабной горнодобывающей технологией и появлением мощных железных дорог и массовых перевозок, которые могли бы экономично доставлять железную руду из шахты (в глубь страны) через порты Дампир и Порт-Хедленд в Японию, они стали одним из основных полезных ископаемых в стране. Ресурсы. В течение последних 45 лет Hamersley Iron (Rio Tinto), Mount Newman (BHP-Billiton) и другие были в австралийских экспортерах полезных ископаемых, опираясь на эти «новые» рудные тела.

Чуть более ста лет назад алюминий считался драгоценным металлом не потому, что его было мало, а потому, что восстановить оксид до металла было почти невозможно, что, следовательно, было фантастически дорогим. С открытием процесса Холла-Эру в 1886 году стоимость производства алюминия упала примерно до одной двадцатой от того, что было раньше, и этот металл неуклонно становился все более обычным явлением. Сейчас он конкурирует с железом во многих сферах применения и медью в других, а также имеет собственное широкое применение во всех аспектах нашей жизни.Этот технологический прорыв не только предоставил людям практически новый материал для использования, но и огромное количество бокситов во всем мире постепенно стало ценным ресурсом. Без технологического прорыва они остались бы геологической диковинкой.

Постепенные улучшения в технологии переработки на всех заводах менее очевидны, но, тем не менее, также очень значительны. На протяжении многих лет они, вероятно, так же важны, как и исторические технологические прорывы.

Для достижения устойчивости совместное воздействие разведки полезных ископаемых и развития технологий должно приводить к созданию ресурсов, по крайней мере, с той же скоростью, с какой они используются. Нет никаких сомнений в том, что в отношении горнодобывающей промышленности это в целом так, как и в случае с ураном. Переработка также помогает, хотя в целом ее эффект невелик.

Экономика

Доступность конкретного месторождения полезных ископаемых в качестве ресурса будет зависеть от рыночной цены данного минерала.Если добыть его из-под земли стоит больше, чем того требует его стоимость, его вряд ли можно будет классифицировать как ресурс (если только не произойдет серьезное искажение рынка из-за каких-либо государственных субсидий). Следовательно, доступные ресурсы будут зависеть от рыночной цены, которая, в свою очередь, зависит от мирового спроса на конкретный минерал и затрат на удовлетворение этого спроса. Динамическое равновесие между спросом и предложением также приводит к замене других материалов, когда вырисовывается дефицит (или цена искусственно завышается).Это третий аспект создания ресурсов.

Самый известный пример взаимодействия рынков с доступностью ресурсов — нефтяная промышленность. Когда в 1972 году ОПЕК внезапно увеличила цену на нефть в четыре раза, как на уровне производителей, так и на уровне потребителей произошло несколько событий.

Производители резко увеличили объемы геологоразведочных работ и применили способы увеличения нефтеотдачи из ранее «истощенных» или нерентабельных скважин. Для потребителей повышение цен означало массовую замену других видов топлива и значительно увеличило капитальные затраты на более эффективную установку.В результате предыдущей деятельности резко увеличились запасы нефти. В результате последнего потребление нефти несколько снизилось к 1975 году и в более долгосрочной перспективе не увеличилось в глобальном масштабе с 1973 по 1986 год. Прогнозы на 1972 год, которые в целом предсказывали удвоение потребления нефти за десять лет, оказались совершенно неверными.

Нефть определенно станет дефицитной однажды, вероятно раньше, чем большинство других полезных ископаемых, что будет продолжать повышать ее цену. Как и в 1970-х годах, это, в свою очередь, приведет к увеличению замещения нефти и повышению эффективности ее использования, поскольку рыночный механизм поддерживает равновесие между спросом и предложением.Конечно, нефть никогда не закончится ни в каком абсолютном смысле — она ​​просто станет слишком дорогой, чтобы использовать ее так же свободно, как сейчас.

Другой пример — алюминий. Во время Второй мировой войны Германия и Япония извлекали алюминий из каолинита, обычной глины, по несколько большей цене, чем из бокситов.

Из-за действия этих трех факторов мировые экономически продемонстрированные ресурсы большинства полезных ископаемых росли быстрее, чем увеличивались темпы использования за последние 50 лет, так что теперь доступно больше, несмотря на либеральное использование.Это во многом связано с эффектами разведки полезных ископаемых и тем фактом, что количество новых открытий превысило потребление.

Замена урана

Характерной чертой замещения ресурсов металлов является то, что сам процесс обнаружения полезных ископаемых добавляет небольшие затраты по сравнению со стоимостью обнаруженных металлов. Например, огромные запасы урана в канадском бассейне Атабаска были обнаружены по цене около 1 доллара США за килограмм урана (в долларах 2003 года, включая безуспешную разведку).Аналогичные оценки мировых ресурсов урана, основанные на опубликованных данных МАГАТЭ о расходах на разведку и предполагающие, что эти затраты включают только прошлый добытый уран плюс известные в настоящее время категории экономических ресурсов на уровне до 80 долларов США / кг ( Uranium 2003: Resources, Production and Demand. Агентство по ядерной энергии и МАГАТЭ, Публикации ОЭСР 2004) дает несколько более высокие затраты — около 1,50 доллара США / кгU. Это может отражать более высокий компонент геологоразведочных работ по инициативе государства во всем мире, некоторые из которых преследовали национальные цели самообеспечения, которые могли не соответствовать отраслевым экономическим стандартам.

С экономической точки зрения, эти затраты на разведку по существу эквивалентны затратам на капитальные вложения, хотя и распределены на более длительный период времени. Однако именно на этот раз промежуток времени между расходами на разведку и началом добычи затрудняет попытки проанализировать экономику разведки с использованием методов строгого дисконтирования денежных потоков. Положительные денежные потоки от добычи возникают, по крайней мере, на 10-15 лет в будущем, так что их текущая стоимость, очевидно, значительно снижается, особенно если рассматривать настоящее как начало разведки.Это создает парадокс, поскольку крупные ресурсные компании должны по-настоящему ценить простое выживание и получение прибыли в течение многих десятилетий в будущем; а без разведочных открытий у всех горнодобывающих компаний должны истечь свои запасы. Недавние успехи в использовании реальных опционов и подобных методов предоставляют новые способы понять этот очевидный парадокс. Ключевой вывод заключается в том, что время, а не уничтожение стоимости посредством дисконтирования, фактически увеличивает стоимость опциона, как и потенциальная волатильность цен.С этой точки зрения ресурсные компании создают стоимость, получая будущие ресурсы, которые можно оптимально использовать при различных возможных экономических условиях. Подобные методы начинают добавлять аналитическую поддержку к тому, что всегда было интуитивным пониманием руководителей ресурсных компаний — что успешная разведка создает прибыльные рудники и увеличивает стоимость акций компании.

Поскольку уран является частью энергетического сектора, еще один способ взглянуть на затраты на разведку — на основе энергетической ценности.Это позволяет проводить сравнения с инвестиционными затратами на энергию для других видов топлива, особенно ископаемых видов топлива, которые будут иметь аналогичные затраты, связанные с открытием ресурсов. Согласно многочисленным опубликованным источникам, затраты на поиск сырой нефти в среднем составляли около 6 долларов США за баррель, по крайней мере, за последние три десятилетия. Затраты на поиски урана составляют лишь 2% от недавней спотовой цены 30 долларов США за фунт (78 долларов США за килограмм урана), в то время как затраты на поиск нефти составляют 12% от недавней спотовой цены в 50 долларов США за баррель.

Согласно этим мерам, уран является очень недорогим источником энергии для восполнения, поскольку общество согласилось с гораздо более высокими затратами замещения энергии для поддержания нефтяных ресурсов.Эта низкая стоимость базовых энергоресурсов является одним из аргументов в пользу использования атомно-водородного решения для долгосрочной замены нефти в качестве транспортного топлива.

Прогноз пополнения

Специалисты по прогнозированию запасов часто неохотно принимают во внимание дополнительное влияние разведки на новые предложения, утверждая, что предполагать открытия так же рискованно и спекулятивно, как и сам геологоразведочный бизнес. Пытаться предсказать какое-либо открытие, безусловно, является умозрительным. Однако до тех пор, пока цель состоит в том, чтобы просто учесть предполагаемый общий коэффициент открытия на глобальном уровне, можно использовать косвенный показатель, такой как расчетные затраты на разведку.Поскольку затраты коррелируют с уровнем открытия, исторические (или скорректированные) ресурсы, обнаруженные на единицу затрат, дадут разумную оценку ожидаемого прироста ресурсов. Пока учитывается временной лаг между открытием и добычей, такой вид динамического прогнозирования с большей вероятностью обеспечит основу как для повышения, так и для снижения цен, что исторически демонстрировали рынки металлов.

Без этих оценок восполнения ресурсов урана в ходе геологоразведочных циклов долгосрочный анализ спроса и предложения будет иметь тенденцию иметь встроенный пессимистический уклон (т.е. в сторону дефицита и более высоких цен), что не будет отражать реальность. В этих прогнозах не только будет завышена цена, необходимая для удовлетворения долгосрочного спроса, но и противники ядерной энергетики используют их, чтобы подкрепить аргументы в пользу того, что ядерная энергетика неустойчива даже в краткосрочной перспективе. Аналогичным образом, этот анализ ограниченных ресурсов также приводит наблюдателей в отрасли к выводу, что вскоре потребуется технология реакторов-размножителей на быстрых нейтронах. Это действительно может появиться постепенно, но если уран будет следовать тенденциям цен, которые мы наблюдаем в отношении других металлов, его разработка будет больше обусловлена ​​стратегическими политическими решениями, а не слишком дорогим ураном.

Перспектива экономики ресурсов говорит нам, что следует ожидать, что новые циклы разведки добавят ресурсы урана к мировым запасам, и в той степени, в которой некоторые из них могут быть более высокого качества и включать более низкие эксплуатационные расходы, чем ресурсы, идентифицированные ранее, это будет иметь тенденцию к снизить рост цен. Именно это и произошло с ураном, поскольку открытия дешевых месторождений в канадском бассейне Атабаска вытеснили более дорогостоящую добычу из многих других регионов, снизив кривую затрат и способствуя снижению цен.Поставки вторичного урана в той степени, в которой их можно рассматривать как месторождение с очень низкой стоимостью, просто расширили эту ценовую тенденцию.

Первый цикл разведки и добычи урана произошел примерно с 1970 по 1985 год. Он обеспечил достаточно урана, чтобы удовлетворить мировой спрос примерно на 80 лет, если рассматривать нынешние известные ресурсы как происходящие из него. С ростом цен на уран к сентябрю 2005 г. и сопутствующим увеличением (бумом?) Разведки полезных ископаемых становится ясно, что у нас есть начало второго такого цикла, с середины 2003 г. до 18:00.Рост цен был вызван сокращением вторичных поставок в сочетании с осознанием необходимости существенного увеличения первичных поставок.

Несколько важных решений по разработке месторождений и увеличению разведки крупными производителями позволят увеличить предложение, в сочетании с подключением более мелких производителей. Множество молодых геологоразведочных компаний на другом конце спектра, которые не испытывают никаких затруднений в привлечении капитала, также являются положительным признаком того, что набирает обороты новый энергичный цикл разведки и добычи.Мировые расходы на разведку урана выросли с минимальных примерно 55 миллионов долларов США в год в 2000 году до примерно 110 миллионов долларов США в 2004 году и, как ожидается, составят 185 миллионов долларов США в 2005 году, половина из которых будет приходиться на сектор младших геологоразведочных работ. Новый цикл также демонстрирует значительную региональную диверсификацию. Измеренный с 1990 года, цикл 2 составляет 1,5 миллиарда долларов США по 2005 год, по сравнению с общей суммой, примерно в три раза превышающей эту цифру (без поправок) за весь первый цикл.

Истощение и устойчивость

И наоборот, истощение минеральных ресурсов при добыче вполне реально.Экономисты, занимающиеся экономикой ресурсов, не отрицают ни факта истощения, ни его долгосрочного воздействия — что в отсутствие других факторов истощение будет иметь тенденцию приводить к росту цен на сырьевые товары. Но, как мы видели, минеральные ресурсы со временем могут стать более доступными или менее дефицитными, если эффект снижения затрат от новых технологий и разведки будет больше, чем эффект увеличения затрат от истощения.

Одним из факторов, которые, казалось бы, являются аргументами против экономической устойчивости, является растущее осознание глобального истощения запасов нефти, а в некоторых регионах, таких как Северная Америка, природного газа.Но масло — принципиально другой материал. Это начинается с геологии, где ключевые различия включают тот факт, что нефть и газ образовались только в результате одного процесса: распада растительной жизни на Земле. По сравнению с огромными объемами породообразующих минералов на Земле? корка, живые организмы на ней всегда составляли очень маленькую долю. Но более важным фактом является то, что мир потреблял нефть, а в последнее время и природный газ, по траектории быстрого роста, практически не имеющей себе равных по любому другому сырьевому сырью.Темпы роста потребления до 10% в год за последние 50 лет намного выше, чем мы видим для других сырьевых товаров, и подтверждают утверждение о том, что нефть является особым случаем истощения запасов по нескольким причинам: ее геологическое присутствие ограничено, ее недорогое добычи, его полезность энергии было невозможно воспроизвести по цене, и итоговые темпы истощения были невероятно высокими.

Этот акцент на темпах истощения предполагает, что одно из измерений экономической устойчивости металлов связано с их относительными темпами истощения.В частности, это предполагает, что экономическая устойчивость будет сохраняться бесконечно, пока скорость истощения минеральных ресурсов будет ниже, чем скорость, с которой она компенсируется. Эта компенсирующая сила будет складываться из суммы отдельных факторов, которые работают против истощения, и включать в себя технологии и знания, снижающие затраты, более дешевые ресурсы за счет продвижения разведки и изменение спроса за счет замены материалов.

Баланс экономической устойчивости этого типа также предполагает, что в какой-то момент в будущем компенсирующие факторы могут оказаться недостаточными для предотвращения необратимого повышения цен, вызванного истощением, и именно в этот момент в игру должны вступить заменяющие материалы и технологии. прочь спрос.В случае быстрого истощения запасов нефти этот заменитель, по-видимому, представляет собой водород в качестве транспортного топлива. Это поднимает вопрос о том, как производится водород, и ядерная энергия кажется наиболее вероятным средством этого с использованием высокотемпературных реакторов.

Со стороны все это может показаться чисто технологическим оптимизмом. Но для всех, кто причастен к этому, это очевидно и наглядно. Кроме того, это иллюстрируется более длительной историей использования человеком минеральных ресурсов Земли. Изобилие, дефицит, замещение, повышение эффективности использования, технологические прорывы в открытии, извлечении и использовании, устойчивые постепенные улучшения в извлечении полезных ископаемых и энергоэффективности — все это составляет историю минералов и человечества.

Поставка топлива для коммерческих реактивных двигателей: влияние и затраты на авиапромышленность США

ЗАЯВЛЕНИЕ

МАЙКЛ А. ЧИРИЛЛО,
ВИЦЕ-ПРЕЗИДЕНТ ПО СИСТЕМАМ
ОПЕРАЦИОННЫЕ УСЛУГИ,
АДМИНИСТРАЦИЯ ФЕДЕРАЦИИ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ
,

ДО КОМИТЕТА

ПО ТРАНСПОРТУ И ИНФРАСТРУКТУРЕ , ПОДКОМИТЕТ ПО АВИАЦИИ
,

ПО ИМУЩЕСТВУ

ПО ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОМОЩИS. AIRLINE INDUSTRY

15 ФЕВРАЛЯ 2006 ГОДА

Доброе утро, председатель Мика, конгрессмен Костелло и члены Подкомитета. Я счастлив находиться здесь сегодня и свидетельствовать о рынке топлива для коммерческих авиалайнеров, а также о его влиянии и стоимости для авиационной промышленности США; и как снизить потребление топлива в авиационной отрасли. Это чрезвычайно важный вопрос не только для коммерческих перевозчиков, но и для деловой авиации и авиации общего назначения. Федеральное управление гражданской авиации хорошо осведомлено о резком увеличении затрат на топливо, и мы активно внедряем новые технологии и процедуры, которые помогают снизить расход топлива при сохранении высочайшего уровня безопасности.

Современные самолеты в среднем на 70 процентов более экономичны, чем самолеты 40 лет назад. Современные самолеты достигают эффективности расхода топлива 67 пассажиро-миль на галлон США. С точки зрения энергоемкости или количества энергии, потребляемой для перевозки одного пассажира на одну милю (полезный показатель, позволяющий сравнивать различные виды транспорта), энергоемкость самолета значительно улучшилась с середины 1960-х годов и почти соответствует сегодняшнему уровню автомобилей. .

Департамент транспорта поставил перед собой цель повысить эффективность использования топлива в расчете на выручку на самолето-милю на 1 процент в год в течение 2009 финансового года.В ближайшем будущем новые технологии и процедуры для улучшения управления воздушным движением помогут сократить потребление топлива и выбросы. Я хотел бы воспользоваться моментом, чтобы описать некоторые из этих технологий и процедур, а также то, как они помогут снизить расход топлива.

Одна важная процедура экономии топлива была реализована FAA в прошлом году. Он известен как внутренний сокращенный минимум вертикального разделения или DRVSM. DRVSM значительно увеличил пропускную способность в воздушном пространстве на маршруте, удвоив количество используемых высот между 29 000 и 41 000 футов.Процедура позволяет диспетчерам уменьшить минимальное вертикальное эшелонирование на высотах от 29 000 до 41 000 футов с 2 000 до 1 000 футов для должным образом оборудованных воздушных судов. DRVSM обеспечивает более широкий доступ к экономичным маршрутам, которые ранее были недоступны из-за повышенных требований к разделению. Первоначально мы оценивали, что DRVSM сэкономит авиакомпаниям примерно 5 миллиардов долларов до 2016 года, и сейчас эта оценка кажется консервативной в свете резкого роста цен на топливо в прошлом году.

Еще одна важная инициатива — распространение процедур зональной навигации (RNAV) на дополнительные аэропорты. Процедуры RNAV успешно выполняются в аэропортах Лас-Вегаса, Филадельфии и Даллеса. В прошлом году в международном аэропорту Атланты Хартсфилд-Джексон — самом загруженном аэропорту мира — были полностью задействованы 13 процедур вылета RNAV и четыре процедуры прибытия RNAV. Эти процедуры способствуют сокращению расхода топлива за счет более эффективных градиентов набора высоты и снижения; более короткие, более предсказуемые и повторяемые наземные пути, а также уменьшение задержек.Процедуры RNAV обеспечивают наведение по траектории полета, которое встроено в бортовые бортовые системы бортового радиоэлектронного оборудования и требует минимальных инструкций воздушного движения. Это значительно сокращает рутинную связь между диспетчером и пилотом, предоставляя пилотам и диспетчерам больше времени на частоту для выполнения других важных для безопасности полетов. Кроме того, в процедурах RNAV используются более точные маршруты для взлета и посадки, что сокращает расход топлива и временные интервалы между воздушными судами на взлетно-посадочных полосах, а также позволяет увеличить интенсивность движения при одновременном повышении безопасности.Ключевые преимущества процедур RNAV включают более эффективное использование воздушного пространства с улучшенными профилями полета, что приводит к значительной экономии топлива для авиакомпаний. Согласно исследованиям, проведенным MITER / CAASD после внедрения, ежегодная эксплуатационная выгода от процедур RNAV в Атланте оценивается в 15 миллионов долларов. Delta Airlines ожидает потенциальной выгоды в размере до 30 миллионов долларов за счет уточнения процедур, опубликованных в 2005 году. Кроме того, ожидается, что 16 вылетов по RNAV в международном аэропорту Даллас / Форт-Уэрт в 2005 году обеспечат операторам расчетную экономию в размере 10 миллионов долларов в год за счет сокращения задержек.American Airlines ожидает операционной выгоды до 20 миллионов долларов за счет увеличения пропускной способности и пропускной способности. В этом году FAA разрабатывает более 75 схем RNAV.

В маршрутной среде мы планируем опубликовать более 20 низковысотных и высотных маршрутов RNAV. Высокогорные маршруты устраняют необходимость пролета над наземными навигационными средствами и позволяют прокладывать более прямые и эффективные маршруты. Маршруты RNAV на малой высоте позволяют проложить прямой маршрут через воздушное пространство аэродрома для воздушных судов, оснащенных глобальной навигационной спутниковой системой (GNSS).Эти маршруты особенно полезны для полетов авиации общего назначения, которые раньше выполнялись в воздушном пространстве аэровокзала. Кроме того, прошлой осенью во Флориде были реализованы девять высотных прибрежных маршрутов RNAV в рамках усилий по оптимизации воздушного пространства, о которых я расскажу чуть позже.

Еще одно технологическое новшество, известное как требуемые навигационные характеристики или RNP, обещает увеличить пропускную способность и снизить расход топлива. RNP использует бортовую технологию, которая позволяет пилотам надежно и точно летать по более прямым маршрутам из пункта в пункт.RNP чрезвычайно точен и дает пилотам не только боковое наведение, но и вертикальную точность. RNP охватывает все аспекты полета — вылет, полет по маршруту, прибытие и заход на посадку. Это не только позволит более эффективно управлять воздушным пространством, но и снизит расходы на топливо для авиакомпаний. Например, в январе 2005 года в партнерстве с Alaska Airlines мы внедрили новые схемы захода на посадку по RNP в международном аэропорту Палм-Спрингс, который расположен в очень гористой местности.В соответствии с обычными процедурами, используемыми сегодня в Палм-Спрингс, самолеты не могут приземляться, если потолок и видимость не превышают 2300 футов и 3 миль. Благодаря этим новым процедурам RNP утвержденные авиаперевозчики теперь могут выполнять полеты с потолком и видимостью на уровне 734 фута и одной мили. Эти более низкие минимумы для посадки позволили Alaska Airlines «сэкономить» 27 рейсов в период с января по ноябрь 2005 г., которые в противном случае пришлось бы перенаправить в Онтарио, штат Калифорния, на дополнительное расстояние не менее 70 миль.Кроме того, по сравнению с обычными процедурами в Палм-Спрингс, заходы на посадку по RNP сократят расстояние, на которое самолет должен лететь, с 3 миль до почти 30 миль, что приводит к экономии топлива для операторов. Эти схемы RNP также обеспечивают полетные траектории с боковым и вертикальным ориентированием от начальной контрольной точки захода на посадку до конца взлетно-посадочной полосы. Этот атрибут удерживает воздушное судно в безопасном отделении от местности и препятствий и в стабильном полете до посадки, тем самым добавляя критический запас безопасности для предотвращения двух основных причин несчастных случаев со смертельным исходом в коммерческой авиации: контролируемый полет на местности (CFIT) и заход на посадку несчастные случаи (ALA).

Схемы RNP были также опубликованы в 2005 году для Вашингтонского национального аэропорта имени Рональда Рейгана; Портланд, штат Орегон; Хейли, Айдахо; и Сан-Франциско. США лидируют в мире по RNP. Мы работаем с международным сообществом над установлением глобальных стандартов.

Мы также должны убедиться, что используем лучшие технологии для поддержания безопасной и эффективной системы воздушного движения. Компьютерная система управления воздушным движением на маршруте считается сердцем Национальной системы воздушного пространства (NAS).En Route Automation Modernization (ERAM) заменяет программное обеспечение для хост-компьютерной системы и ее резервного копирования. Система ERAM будет развернута во всех 20 центрах управления воздушным движением к 2009 финансовому году. ERAM позволит FAA увеличить пропускную способность и повысить эффективность таким образом, который не может быть реализован с помощью существующей системы, которая представляет собой сочетание различных технологий, которые развивалась с годами, и ее чрезвычайно сложно расширить или модернизировать. ERAM будет обрабатывать более чем вдвое количество планов полета и будет использовать почти втрое больше источников наблюдения в качестве существующей системы.

Управление потоком трафика (TFM) — это «мозг» NAS. Система TFM является единым национальным источником сбора и распространения информации о воздушном движении в целях координации воздушного движения в авиационном сообществе. Поскольку NAS подвержен неблагоприятным погодным условиям, перегрузкам и / или отключениям, система TFM предоставляет нашим клиентам своевременную информацию, чтобы ускорить трафик и минимизировать системные задержки. FAA в настоящее время находится в процессе модернизации инфраструктуры TFM в рамках своей программы модернизации TFM.Этой весной мы представим технологию управления воздушным потоком, чтобы уменьшить влияние задержек, возникающих в суровом погодном сезоне. По оценкам FAA, TFM ежегодно приносит нашим клиентам около 340 миллионов долларов прибыли за счет сокращения прямых эксплуатационных расходов за счет сокращения задержек. Вместе ERAM и TFM обеспечат гибкую маршрутизацию в зависимости от загруженности, погодных условий и ограничений на полеты, а также помогут диспетчерам автоматически координировать полеты в периоды повышенной нагрузки.

Еще одна область, в которой технологии позволили увеличить пропускную способность и улучшить топливную эффективность, — это Advanced Technologies and Oceanic Procedures (ATOP), или Ocean 21. Автоматизация Ocean 21 / ATOP добавляет возможности зависимого наблюдения, спутниковой связи и зонда конфликтов для океанических воздушное пространство, чтобы управление воздушным движением могло обеспечивать более эффективное обслуживание воздушного движения, сокращая существующие минимумы эшелонирования со 100 морских миль до 50 морских миль или 30 морских миль для надлежащим образом оборудованных воздушных судов.Эта возможность позволяет большему количеству самолетов иметь доступ к более экономичным траекториям, поскольку маршруты могут быть расположены более близко друг к другу, и воздушные суда могут более тесно двигаться по следу. Эти более эффективные траектории позволяют самолетам летать по более точным временным линиям с меньшими избыточными запасами топлива, что позволяет им нести дополнительную полезную нагрузку. АТОП начала работать в Нью-Йорке в июне прошлого года и в Окленде в октябре прошлого года. С момента внедрения океанические контроллеры, использующие ATOP, предоставляют на 24 процента больше запросов на изменение высоты, а время отклика контроллера улучшилось на 30 процентов.Эта повышенная эффективность еще более примечательна, учитывая 20-процентное увеличение запросов на изменение высоты, наблюдавшееся в прошлом году.

Организация воздушного движения FAA также внедрила новую технологию под названием «Инструмент оценки запросов пользователей» или URET. URET позволяет диспетчеру заранее прогнозировать потенциальные конфликты между воздушными судами и воздушными судами и воздушными судами с воздушным пространством, что позволяет им строить альтернативные траектории полета или отменять ограничения набора высоты или снижения. URET позволяет разрешать эти конфликты в стратегическом, а не в тактическом смысле, с меньшими отклонениями от маршрута или высоты и менее ограничительными профилями набора высоты или снижения.Чем меньше отклонений, тем меньше расход топлива. Система упрощает для диспетчеров реагирование на запросы пилотов о более эффективных маршрутах, более экономичных высотах и ​​оптимальных для ветра маршрутах, все это может привести к экономии топлива. Предполагаемая экономия для авиационной отрасли от URET в 2005 финансовом году составляет 25 миллионов миль на авиаперелеты и 175 миллионов долларов на эксплуатационные расходы.

На протяжении 2005 года совместная группа представителей отрасли и FAA совместно модернизировала воздушное пространство во Флориде, чтобы повысить эффективность управления воздушным движением и снизить сложность воздушного пространства.Этот проект известен как оптимизация воздушного пространства Флориды. Ожидаемые выгоды от модернизации воздушного пространства для клиентов включают: сокращение дальности полетов по стандартным маршрутам прибытия и льготным маршрутам в аэропорты южной Флориды; сокращение количества перенаправлений в прилегающее иностранное воздушное пространство, что вызывает дополнительные сборы за пролет за границу; и сокращены задержки вылетов из столичных аэропортов Бостона, Нью-Йорка и Вашингтона, округ Колумбия, в пункты назначения на юге Флориды. Предварительные оценки показали, что авиакомпании могут сэкономить около 20 миллионов долларов в год.Задержки в ключевых аэропортах южной Флориды были сокращены на 50 и более процентов.

Широкозонная система расширения, известная как WAAS, является еще одним примером использования новой технологии для повышения топливной экономичности. WAAS — это спутниковая навигационная система, которая усиливает спутниковые сигналы от Глобальной системы позиционирования (GPS), чтобы обеспечить повышенную точность и надежность, необходимые пилотам, чтобы полагаться на спутниковую навигацию на всех этапах полета. Поскольку система является спутниковой, внедрение и обслуживание процедур WAAS обходится намного дешевле, чем процедуры, основанные на традиционных наземных навигационных системах.WAAS делает больше воздушного пространства доступным для пилотов, обеспечивает более прямые траектории полета и предоставляет новые услуги точного захода на посадку к концам взлетно-посадочной полосы, все это может привести к экономии топлива для операторов. Интеграция WAAS в NAS приведет к повышению безопасности и производительности, а также к снижению расхода топлива. WAAS был введен в эксплуатацию в июле 2003 года, и с завтрашнего дня пользователям WAAS будет доступно около 3800 заходов на посадку по приборам, в том числе около 1200 точных заходов на посадку с вертикальным наведением.

Наконец, одним из недавних событий, способных значительно улучшить сокращение расхода топлива в авиационной отрасли, являются успешные переговоры с Россией об открытии дополнительных полярных маршрутов над российским воздушным пространством. Полярные маршруты используются для перевозок между США, Россией и пунктами назначения в Юго-Восточной Азии. Эти маршруты значительно сокращают расход топлива по сравнению с традиционными маршрутами «Большой круг» над Тихим океаном. В будущем ожидается увеличение трафика на этих маршрутах.

Какие шаги предпринимаются для снижения расхода авиатоплива в будущем? Темпы технологических изменений в авиационной отрасли увеличиваются. Производители авиакосмической отрасли продолжают разрабатывать конструкции двигателей и самолетов, которые дополнительно повышают топливную эффективность за счет снижения веса и улучшения аэродинамики. Улучшения конструкции самолета в основном делятся на три категории: снижение веса, аэродинамика и системы управления. Новые и улучшенные металлические сплавы и композиционные материалы разрабатываются для снижения веса самолета при одновременном улучшении конструктивных характеристик.Аэродинамические улучшения включают конструкцию винглетов для законцовок крыла, которые уменьшают турбулентность и образование вихрей крыльями. Значительное улучшение систем управления произошло за счет замены механических и гидравлических систем электрическими системами, которые часто снижают вес, обеспечивая более точное управление. Улучшения этих систем будут способствовать повышению общей топливной экономичности. Однако развитие авиационной техники следует относительно длительным циклам, что ограничивает темпы фундаментальных изменений в конструкции.Поэтому в ближайшем будущем FAA и его организация воздушного движения займутся разработкой технологий воздушного движения, а также усовершенствованием операций и процедур, описанных выше, чтобы помочь авиационному сектору сократить потребление топлива. Мы серьезно относимся к этому обязательству и постоянно стремимся улучшать наши системы и процедуры, чтобы обеспечить максимально безопасную и эффективную национальную систему воздушного пространства.

Г-н председатель, на этом мои показания завершаются, и я буду рад ответить на любые ваши вопросы.

Сбои в оформлении документов усугубили отключение электричества в Техасе во время зимнего шторма

В День святого Валентина главная энергокомпания, поставляющая электроэнергию в Западный Техас, была готова к сильной зимней буре. Наемные подрядчики подготовились к ремонту линий электропередач, менеджеры запустили аварийный центр урагана, а операторы изучили список объектов, которые должны — несмотря ни на что — поддерживать электроэнергию во время чрезвычайной ситуации: 35 из них в списке Oncor были объектами природного газа, которые доставляют топливо на электростанции.

Когда воскресенье перешло к понедельнику, Аллен Най, генеральный директор Oncor, одной из крупнейших государственных компаний по передаче и доставке, подумал, что его команда готова.

Но ситуация быстро ухудшилась, когда шторм обрушился на Техас. В 13:20 Совет по надежности электроснабжения Техаса, который управляет энергосистемой штата, приказал произвести первое отключение электроэнергии, чтобы снизить спрос, чтобы соответствовать чрезвычайно низкому энергоснабжению, поскольку низкие температуры вызвали быстрое отключение электростанций.

Команда

Oncor вместе с другими коммунальными предприятиями приступила к реализации плана по отключению оборудования через 15- и 30-минутные интервалы. Но незадолго до 2 часов ночи ERCOT приказал им отключить еще больше электроэнергии, а затем продолжил заказывать дополнительные сокращения. К позднему утру понедельника ERCOT заказал в автономном режиме 20 000 мегаватт электроэнергии; Доля Oncor составляла 8000 мегаватт, чего хватало для обеспечения электропитания 1,6 миллиона домов.

По словам Най, отключение отключений «быстро стало невозможным». «Мы сидели и молились, чтобы появились электроны.”

Из-за того, что миллионы техасцев остались без электричества, Най получила срочную просьбу от Деанн Уокер, тогдашнего председателя Комиссии по коммунальным предприятиям: ей нужно, чтобы Oncor снова включил переключение на определенные объекты природного газа, которые не могли доставлять топливо на электростанции без электричества. . Представитель PUC сказал, что Уокер «непрерывно» разговаривал по телефону и звонил Най по поводу десятков газовых предприятий, которых не было в «критическом» списке Oncor.

Это означало, что Oncor, который поставляет электроэнергию в Пермский бассейн — самый продуктивный нефтегазовый бассейн штата, — невольно отключил часть энергоснабжения государства, когда выполнил приказ о начале отключений.

Отчаянная борьба за подачу электроэнергии на объекты природного газа снова выявила серьезный структурный недостаток в электрической сети Техаса: у Oncor и других коммунальных предприятий не было хороших списков того, что им следует считать критически важной инфраструктурой, включая объекты природного газа — просто потому, что компании, занимающиеся природным газом не смогли заполнить форму или не знали о ее существовании, заявили руководители компаний, регулирующие органы и эксперты.

Потребитель электроэнергии обязан заполнить форму, которую предоставляют электроэнергетические компании, как правило, онлайн (ERCOT предоставляет второй вариант со своей собственной формой).Розничные поставщики электроэнергии информируют жителей и предприятия об их праве на подачу заявления в соответствии с правилом PUC.

В какой-то момент во время зимнего шторма в феврале более половины поставок природного газа в штате было отключено из-за перебоев в подаче электроэнергии, замораживания оборудования и погодных условий, по оценкам аналитиков. По оценке ERCOT, более 9000 мегаватт отключений электроэнергии были вызваны тем, что электростанции не получали достаточно газа, которого хватило бы для питания 1,8 миллиона домов в Техасе, и на них приходилось не менее 20% от общего числа отключений электроэнергии в течение недели после шторма.

Поскольку природный газ перестал поступать с нефтяного пятна на электростанции, крупные газопроводы и добывающие компании, включая Kinder Morgan, Targa Resources Corp. и Diamondback Energy Inc., заставили Ная отключиться от телефонной трубки во время шторма, требуя, чтобы электричество было отключено. восстановлены на своих объектах, он позже расскажет законодателям штата на слушаниях через неделю после урагана.

«Я не знаю, где [электростанции] покупают свой газ, и я не знаю, как этот газ попадает к ним», — сказал Най во время своих показаний.«Они должны сказать мне или тому, кто поставляет этот газ [делает]. Сделайте ваш выбор.»

Вуди Рикерсон, вице-президент ERCOT по планированию электросетей и эксплуатации, сказал в интервью газете Texas Tribune, что возобновление работы газовых объектов в разгар энергетического кризиса еще больше осложнило деликатную ситуацию. Каждый раз, когда коммунальное предприятие звонило в ERCOT, чтобы сообщить, что они собираются отключить электричество где-то еще, чтобы возобновить подачу электроэнергии на критически важный объект по производству природного газа, операторы сети беспокоились, что спрос и предложение будут колебаться в неправильном направлении.Любая мощность, которую они вернули в сеть, должна была быть равна той, которую они отключили.

«Я был удивлен количеством [критических] инфраструктур, которые не были идентифицированы», — сказал Рикерсон, который был частью важной группы ERCOT, которая всю неделю находилась в диспетчерской или рядом с ней. «Телефонные звонки были каждый день».

К среде, 17 февраля, поставки природного газа в штате достигли самого низкого уровня во время шторма, считают эксперты. Во время своих показаний Най сказал законодателям, что они так обеспокоены поставками природного газа, что его главный операционный директор позвонил ему и сказал: «Я просто включу пермский газ и посмотрю, что произойдет».”

«И мы просто включили его», — сказал он.

К концу недели Oncor добавила 168 новых газовых объектов в свой «критический» список — почти в пять раз больше, чем всего несколькими днями ранее.

Через месяц после урагана законодатели расследуют несколько сбоев, в результате которых 4,9 миллиона потребителей потеряли электроэнергию, причем некоторые из них на несколько дней при минусовых температурах во время шторма, в результате которого по всему штату погибло не менее 57 человек.

«На мой взгляд, если бы мы продолжили подачу [природного газа], у нас были бы небольшие перебои», — сказал законодателям Джеймс Цизарик, председатель совета по надежности энергетики штата Техас. «У [Техаса] есть все активы, нам просто нужно убедиться, что мы оцениваем каждое звено в этой цепочке, чтобы она продолжала работать».

Неудачи создавались годами: нет требования к компаниям, занимающимся природным газом и другим компаниям, которые управляют ключевыми частями сети, регистрироваться как «критические».«И тенденция к электрификации ключевых компонентов инфраструктуры природного газа штата в последние десятилетия, а также отсутствие единого агентства, контролирующего все части системы подачи электроэнергии, создали то, что Кеннет Медлок, научный сотрудник отдела экономики энергетики и ресурсов из Райса. Институт Бейкера при университете называют «единой точкой отказа», которую государственные регулирующие органы не заметили.

«Это нарушение законодательства», — сказал Медлок, который также является старшим директором Центра энергетических исследований в Райсе.«Вот и все. Это относительно просто ».

Отключение источника топлива

За несколько дней до зимнего шторма Ури ворвался в Техас, более 100 руководителей по добыче и транспортировке природного газа, руководителей электроэнергетики, регуляторов и инженеров ERCOT подключились к конференц-связи. Цель: убедиться, что система природного газа оставалась работоспособной во время шторма.

Техасский совет по надежности энергетики — добровольный орган без регулирующих органов — обычно собирается два раза в год.Рикерсон, вице-президент ERCOT, сказал, что основной разговор перед ураганом был о отоплении жилых домов, которое является главным приоритетом для доставки природного газа в периоды его дефицита. Электроэнергетика находится намного ниже в списке, и TERC посоветовал Техасской железнодорожной комиссии, которая регулирует нефтегазовую промышленность, включая трубопроводы, поднять ее на 2-е место.

Но этот шаг не предотвратит надвигающуюся катастрофу. Когда в эти выходные разразился шторм, участники группы начали сообщать о «значительном сокращении поставок» природного газа.Добыча резко упала на устьях скважин — бригады не могли выходить на обледенелые дороги, а вода, которая поднимается с земли с нефтью и газом во время добычи, замерзла и создавала беспорядок для операторов, если грузовики не могли добраться до устья, чтобы переместить ее. .

Отключение электроэнергии на устье скважин, перерабатывающих предприятиях и компрессорах резко обострило дефицит. Ежедневные конференц-звонки стали ужасными.

Членам TERC быстро стало ясно, что некоторые новые газовые объекты еще не заполнили форму для включения в список критически важной инфраструктуры их коммунального предприятия.Некоторые интерпретировали слово «критический» узко и полагали, что они не подходят. Третьи, которые не считались критическими до урагана, внезапно стали критическими, когда другие объекты замерзли.

Итак, посреди одного из самых страшных зимних штормов в истории Техаса Цисарик, Рикерсон и другие посоветовали компаниям, как им следует реагировать на чрезвычайные ситуации: Заполните форму.

«В идеале каждый критический [объект] должен быть зарегистрирован до урагана», — сказал Рикерсон.«Этого не произошло. Единственный способ узнать [коммунальные службы] — это заполнить форму ».

Во время слушаний в законодательном органе после урагана крупные газовые компании заявили, что не знают, что существует форма, гарантирующая, что их электричество не отключили.

«Насколько мне известно, это был первый раз, когда мы узнали о форме», — сказал Грант Рукел, вице-президент по связям с правительством компании Energy Transfer, одной из крупнейших газопроводных компаний в США.С., во время дачи показаний в сенатском комитете по делам бизнеса и коммерции.

Председатель комитета, сенатор Келли Хэнкок, R-North Richland Hills, остановила его.

«Правда? Это не значит, что вы только что появились — бизнес существует уже давно, — сказал Хэнкок. «И все же вы только что узнали о форме от ERCOT, которая нужна вам для определения этих ключевых мест».

Представитель штата

Чарли Герен, штат Р-Форт-Уэрт, попросил представителей отрасли во время слушаний в Палате представителей на следующей неделе после урагана сделать то, что, по его словам, государство не сделало: «Поскольку штат не очень хорошо рассказал людям, что вы необходимо зарегистрироваться в качестве критически важной инфраструктуры, дадите ли вы информацию своим членам, что им нужно и что им нужно сейчас? » Герен спросил Тодда Стейплза, президента Техасской нефтегазовой ассоциации, крупнейшей группы нефтегазовой отрасли в Техасе.

Стейплз заверил его, что будет.

«Порочная нисходящая спираль»

Когда Техас дерегулировал свой рынок электроэнергии в начале 2000-х, сделав спрос и предложение основными движущими силами цены на электроэнергию и усилив конкуренцию, оптовые цены на электроэнергию упали. По словам экспертов по энергетике, это сделало электрификацию компрессорных станций и другого оборудования для природного газа дешевле, чем традиционный метод использования природного газа, добываемого на месторождениях, для работы турбин или двигателей компрессоров.

Однако зависимость от электричества превратила электроэнергетическую систему государства в петлю, а не в цепь: электроэнергия зависела от производства природного газа, а производство природного газа зависело от электроэнергии.

Если что-то пойдет не так с какой-либо частью цикла, это создаст то, что Медлок, эксперт Университета Райса, называет «порочной нисходящей спиралью». Поставки газа замедляются, а поставки сокращаются. Электростанции не могут производить столько электроэнергии, что усугубляет проблему.«Если что-то в этом круге разрывается, разрывается весь круг», — сказал он.

«Мы не можем просто укрепить выработку электроэнергии, если не укрепим систему природного газа», — сказал законодателям Маурисио Гутьеррес, генеральный директор NRG Energy Inc., крупной компании по производству электроэнергии в Хьюстоне. «У нас есть общесистемная проблема».

Некоторые регулирующие органы и эксперты считают, что отключение электроэнергии в Техасе было бы минимальным или, по крайней мере, сокращено, если бы в системе подачи природного газа не пропадало электричество.

Кристи Крэддик, председатель Комиссии по железным дорогам, заявила законодателям во время выступления на неделе после урагана, что отключение электричества «вызвало эффект домино», добавив, что «любых проблем, связанных с замороженным [природным газом] оборудованием, можно было бы избежать, если бы производственные мощности не были задействованы. отключение из-за отключения электроэнергии ».

Из-за нехватки поставок цены на природный газ в США во время шторма подскочили более чем на 700%.

Но какой бы ни была цена, система не могла доставить его на электростанции в достаточном количестве.Цисарик, председатель TERC, объяснил законодателям, что, особенно в крупных городских районах, газопроводы по контракту обязаны отдавать приоритет потребителям-жителям; электростанции обычно не имеют подобных контрактов, гарантирующих поставку топлива. Поэтому, когда спрос на природный газ резко вырос в холодную погоду, дома получали природный газ, а некоторые электростанции — нет, сказал он.

Тем не менее, как сказал Медлок, эксперт Университета Райса: «Нельзя обойти стороной тот факт, что в системе просто не хватало газа.”

Вызов нового агентства

Хаос в системе природного газа во время урагана вызвал призывы к созданию нового регулирующего органа или наделению Комиссией по коммунальным предприятиям дополнительных полномочий, чтобы регулирующие органы могли выявлять пробелы и слабые места между отраслью природного газа и электроэнергетикой.

«Может ли [одно агентство] сделать это лучше? Подумайте обо всем, что здесь произошло », — сказал Кеннет Меркадо, исполнительный вице-президент подразделения электроэнергетики компании CenterPoint Energy, сенатскому комитету по бизнесу и торговле в феврале.26. «Газ не разговаривает с электричеством, электричество не говорит с газом».

Джеймс Робб, президент и генеральный директор North American Electric Reliability Corp., которая имеет определенные полномочия по регулированию производства электроэнергии в США, заявил 11 марта во время слушаний в Комитете Сената США по энергетике и природным ресурсам, что, по его мнению, регулирование поставку природного газа для производства электроэнергии «необходимо переосмыслить».

«Система природного газа не строилась и не эксплуатировалась в первую очередь с учетом надежности электроснабжения», — сказал Робб комитету.«Потребуются политические меры для обеспечения надежного снабжения топливом для производства электроэнергии».

В интервью Tribune Робб сказал, что регулирующие органы не имеют достаточного надзора за системой подачи природного газа в США, учитывая, насколько выросла ее роль в электроэнергетической системе в результате все большей замены угольных систем. и атомные электростанции, вырабатывающие природный газ, энергию ветра и солнца.

Бум гидроразрыва пласта в Америке привел к взрывному росту добычи природного газа — и этот газ обеспечил 40% всей выработки электроэнергии в 2020 году, больше, чем уголь и атомная энергия, два следующих по величине источника, вместе взятых, по данным U.S. Управление энергетической информации. Но отрасль не настроена на то, чтобы поставка топлива для надежного электроснабжения стала приоритетом.

«Наша газовая система, откровенно говоря, предназначена для промышленного [использования] и отопления помещений. Он не предназначен для обслуживания крупных электростанций », — сказал Робб. «Мы не думаем о газе как о той же критичности, что и об энергетике. В этом есть смысл, за исключением тех случаев, когда вы понимаете, что энергосистема без надежного газоснабжения не так полезна ».

Пэт Вуд, бывший председатель Федеральной комиссии по регулированию энергетики, ранее работавший в PUC Техаса, сказал Tribune, что критическое «взаимодействие» между системой газоснабжения и системой электроснабжения было указано десять лет назад в Федеральном регулирующем органе по энергетике. Отчет комиссии, и с тех пор их зависимость друг от друга только выросла.

Он сказал, что наличие единого регулирующего органа, который мог бы контролировать как поставщиков газа, так и производство электроэнергии в Техасе, «давно назрело», но добавил, что в Техасе настаивать на дополнительном надзоре над политически влиятельной нефтегазовой отраслью — это «несбыточная мечта».

«Объединение всего этого в одну область, кажется, имеет большой смысл», — сказал Вуд, десятилетиями проработавший в Хьюстоне в энергетической отрасли. «Я знаю, что политика очень интенсивна, но если бы мы думали о том, что должно делать хорошее правительство, я думаю, что многие люди согласились бы со мной в этом вопросе.”

Раскрытие информации: CenterPoint Energy, NRG Energy, Oncor и Университет Райса оказывали финансовую поддержку The Texas Tribune, некоммерческой, непартийной новостной организации, которая частично финансируется за счет пожертвований членов, фондов и корпоративных спонсоров. Финансовые спонсоры не играют никакой роли в журналистике Tribune. Здесь вы найдете их полный список.

Существующие лекарства могут перекрыть «подачу топлива» агрессивному раку мозга

Поделиться на Pinterest На снимке среза мозга показана опухоль глиобластомы (темно-синим цветом).
Д-р П. Марацци / Библиотека научных фотографий / Getty Images
  • Одной из самых агрессивных форм рака мозга является глиобластома, которая отличается низкой выживаемостью и трудно поддается лечению.
  • Одним из типов глиобластомы является митохондриальный рак головного мозга. Этот тип полагается на сверхактивные митохондрии, или «клеточные электростанции», для роста и распространения.
  • Новое исследование клеточных культур показало, что этот тип глиобластомы может поддаваться лечению препаратами, ингибирующими митохондрии.
  • Это открытие может в конечном итоге открыть новые возможности для лечения рака мозга.

Глиобластома — самая агрессивная форма рака головного мозга, средняя продолжительность жизни которой составляет всего 15 месяцев после постановки диагноза.

Этот тип рака трудно поддается лечению, но новое исследование дает надежду на то, что существующий класс лекарств может оказаться эффективным у людей с определенным типом рака.

Исследователи обнаружили, что до 20% глиобластом имеют сверхактивные клеточные электростанции (митохондрии), и что их клетки полагаются на них во всей своей энергии.

Этот тип глиобластомы связан с немного более длительным временем выживания, и его зависимость от топлива, вырабатываемого митохондриями, может сделать его особенно уязвимым для лекарств, которые ингибируют структуры.

Ученые обнаружили сверхактивность митохондрий в этой подгруппе глиобластомы. Они также обнаружили, что препараты, ингибирующие митохондрии, обладают мощным противоопухолевым действием в культурах клеток, растущих в лаборатории.

Исследование, проведенное учеными из Медицинского центра Колумбийского университета в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк, теперь опубликовано в журнале Nature Cancer .

В последующей работе, которая еще не опубликована, ученые показали, что препараты также эффективны против этого типа глиобластомы у мышей.

Препараты того же класса проходят клинические испытания на людях с редкой генетической мутацией, обнаруженной той же командой, которая также вызывает перегрузку митохондрий.

«Теперь мы можем расширить эти клинические испытания на гораздо большую группу пациентов, потому что мы можем идентифицировать пациентов с опухолями, управляемыми митохондриями, независимо от основной генетики», — говорит со-руководитель исследования д-р.Антонио Явароне, профессор неврологии. Доктор Анна Ласорелла, профессор педиатрии, является соруководителем другого исследования.

В случае других видов рака, особенно рака груди, проверенные системы точной классификации опухолей по подтипам привели к разработке эффективных методов лечения.

В глиобластоме, однако, стандартный метод классификации опухолей, то есть на основе активности их генов, не выявил уязвимостей, которыми могли бы воспользоваться ученые.

«Мы считаем, что одна из причин того, что терапевтический прогресс при раке мозга был таким медленным, заключается в том, что у нас нет хорошего способа классифицировать эти опухоли», — говорит д-р Иавароне.

Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи использовали последние технологические достижения, которые позволили им охарактеризовать биологическую активность тысяч отдельных клеток из одной опухоли.

Помимо анализа генетических мутаций и активности генов каждой клетки, они также идентифицировали другие модификации ее генома, которые влияют на белки и некодирующие РНК, которые она производит.

Этот недавно разработанный подход, названный мультиомикой, дал множество данных, которые ученые могли запустить с помощью компьютерной программы, чтобы определить основные биологические пути, которые определяют конкретные клетки.

«Таким образом, мы можем классифицировать каждую отдельную опухолевую клетку на основе реальной биологии, которая поддерживает их», — объясняет д-р Иавароне.

Команда использовала мультиомику, чтобы охарактеризовать биологию 17 367 отдельных клеток из 36 различных опухолей глиобластомы. В результате этого анализа были выделены четыре различных типа клеток, включая митохондриальный подтип.

Исследователи обнаружили, что в каждой опухоли преобладали клетки одного из четырех подтипов. Предположительно, опухоль возникла из одной клетки, которая начала быстро неконтролируемым образом делиться, и некоторые из ее клеток могли претерпеть изменения, а некоторые стали более распространенными.

В принципе, если врачи могут классифицировать тип глиобластомы у пациента, они могут адаптировать лечение так, чтобы нарушить его уникальную биологию.

«Существующие классификации рака мозга неинформативны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *