Энергетика. Восполняемые и невосполняемые топливно-энергитические ресурсы

                                           

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по курсу «Основы энергосбережения»

на тему: «Энергетика.

Восполняемые и невосполняемые топливно-энергитические ресурсы.

Необходимость энергосбережения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

1. Введение
2. Энергетика в Беларуси
3. Источники энергии
4. Восполняемые и невосполняемые энергетические ресурсы
5. Виды топлива и запасы в Беларуси
6. Необходимость  энергосбережения в Беларуси. Методы, принципы и цели энергосбережения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 Источником  всей энергии на Земле является  Солнце. В процессе фотосинтеза, являющегося основой жизни многих  видов растений, живая природа  потребляет лишь незначительную  часть (около 40 ТВт) от общего количества  исходящей от Солнца энергии (около 200000 ТВт). Большее количество солнечной  энергии расходуется на согревание  атмосферы Земли (50 %), освещение планеты (30 %) и на осуществление процессов  кругооборота веществ на Земле (20 %). Использование энергии человечеством  растет в геометрической прогрессии. В 1990 году оно составило около 12 ТВт, т. е. 30 % от ее общего количества, поглощаемого в процессе фотосинтеза. Энергия является основой жизни  на Земле. Растения поглощают  солнечную энергию в процессе  фотосинтеза; животные   потребляют эту  энергию косвенным путем, поедая растения и других животных. Человек потребляет солнечную энергию различными путями, в том числе и с пищей. Еще в глубокой   древности   человек   научился перерабатывать энергию Солнца путем сжигания биологической материи (например, древесины или навоза). И в настоящее время миллионы людей используют эти важные источники энергии для приготовления пищи или обогрева жилища - первых жизненных потребностей человека. Современные энергосистемы являются неотъемлемым компонентом инфраструктуры общества, в особенности промышленно развитых стран, которые расходуют примерно 4/5 энергоносителей и в которых живет лишь 1/4 населения планеты. На страны третьего мира, где живет 3/4 населения Земли, приходится около 1/5 мирового потребления энергии.              Учитывая, что энергия является важнейшим элементом устойчивого развития любого государства, каждое из них стремится разработать такие способы энергоснабжения, которые наилучшим образом обеспечивали бы развитие и повышение качества жизни людей, особенно в развивающихся странах, при одновременном сведении к минимуму воздействия человеческой деятельности на здоровье людей и окружающую среду. В последние 25 лет все развитые страны мира перестали наращивать потребление первичной энергии на душу населения, обеспечив достаточно высокий уровень жизни своих граждан.      Электроэнергетика является важнейшей отраслью экономики любой страны, поскольку ее продукция (электрическая энергия) относится к универсальному виду энергии. Ее легко можно передавать на значительные расстояния, делить на большое количество потребителей. Одной из специфических особенностей электроэнергетики является то, что ее продукция в отличие от других отраслей промышленности не может накапливаться в запас на складе для последующего потребления. В каждый момент времени ее производство должно соответствовать ее потреблению.             Хотя электрическая энергия широко используется в разных отраслях народного хозяйства, основное ее количество (60,0 %) в республике потребляется в промышленности.

 

 

 

Энергетика в Беларуси

Особенностью электроэнергетики в Беларуси является то, что практически 100 % всей производимой электроэнергии дают тепловые электростанции, которые работают на привозном топливе (мазут, природный газ). Более 50 % электроэнергии вырабатывается в Минской и Гомельской областях. Но самой мощной тепловой электростанцией в Республике Беларусь является Лукомльская ГРЭС мощностью 2,4 млн кВт (2,4 ГВт), расположенная в Витебской области. Около 1 ГВт имеет мощность Березовская ГРЭС, меньшую - Смолевичская и Василевичская ГРЭС. Часть электроэнергии вырабатывается на ТЭЦ, которые размещены в крупных городах (Минск, Витебск, Гомель и др.), а также на ТЭЦ при некоторых предприятиях Беларуси: сахарных заводах, объединении "Беларускалий", Добрушской бумажной фабрике. В энергосистему страны входит и патриарх отечественной энергетики -БелГРЭС, которая была воздвигнута в 1930 г. в рекордно-короткие сроки -за три года и пять месяцев. Это была в то время крупнейшая гидроэлектростанция союзного значения - одна из 30 по плану ГОЭЛРО. Она разместилась в недрах торфяных болот в двух десятках километров от Орши в городском поселке Ореховск Оршанского района. Всего в 1913 году на территории республики действовало 11 электростанций общей мощностью 5,3 тыс. кВт. Протяженность электролиний была в пределах 200 километров. Поскольку при передаче электроэнергии на большие расстояния наблюдаются значительные ее потери, для рынка этого вида продукции характерным является использование электроэнергии из местных и ближайших районов. Поэтому наибольшее количество импортируемой в Беларусь электроэнергии приходится на долю наших соседей - России (70 %, Смоленская АЭС) и Литвы (30 %, Игналинская АЭС). Всего в 2000 году Беларусь импортировала 7,2 млрд кВт • ч электроэнергии. Небольшую часть вырабатываемой электроэнергии (128 млн кВт • ч) Беларусь экспортировала в Польшу и на Украину. С вводом в эксплуатацию в 2001 г. новой подстанции, линии электропередачи в 110 киловольт и новой 15-километровой высоковольтной линии в Бяло-Подляском воеводстве (Польша) будет осуществлено транспортирование электроэнергии из Беларуси на Запад.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники энергии

 

Источники энергии подразделяются на возобновляемые и истощаемые.

 

Возобновляемые источники энергии характеризуются отсутствием естественных возможностей накопления энергии, и поэтому использование их возможно по мере возникновения в них энергии. Эти источники можно разделить на две группы:

1.   Естественные, в производстве которых лежит постоянное получение энергии Солнца (гидроэнергетика, ветроэнергетика, воспроизводимая биомасса);

2.    Антропогенные, куда входят тепловые, органические и другие отходы деятельности человека.             Истощаемые энергетические ресурсы – это естественно образовавшиеся и накопившиеся в недрах планеты запасы веществ, способные при определенных условиях высвобождать заключенную в них энергию. Это все виды ископаемого топлива (уголь, нефть, газ, торф), при сгорании которого расходуется кислород, выделяется тепло и вредные продукты  сгорания: газообразные (СО, СО2, окислы серы, азота и др.) и твердые (пылевидные и компактные). Процесс получения энергии из топлива негативно влияет в первую очередь на экологию атмосферы (например, возрастание содержания СО2 вызывает климатические изменения – парниковый эффект, уменьшение содержания О2 – одна из причин образования “озоновых дыр” – окон, через которые опасные для всего живого ультрафиолетовые излучения достигают Земли).

Особыми видами истощаемых энергетических ресурсов являются расщепляющиеся (радиоактивные) вещества, находящиеся в недрах Земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Восполняемые и невосполняемые энергетические ресурсы

 

Энергетические ресурсы являются частью всей совокупности природных ресурсов и подразделяются на восполняемые и невосполняемые. Восполняемыми, или возобновляемыми источниками энергии называются источники, потоки энергии которых постоянно существуют или периодически возникают в окружающей среде и не являются следствием целенаправленной деятельности человека.

К восполняемым   энергоресурсам   относят энергию: Солнца;  мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн; рек; ветра; морских течений; соленую; морских водорослей; вырабатываемую из биомассы; водостоков; твердых бытовых отходов; геотермальных источников. Недостатком возобновляемых источников энергии является низкая степень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется широким распространением, относительно высокой экологической частотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует потоки энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс.      Неиспользование потоков энергии возобновляемых источников приводит к ее безвозвратной потере, предопределяет несколько иной подход к оценке эффективности устройств, применяющих эти источники, по сравнению с устройствами, работающими на невозобновляемых ресурсах.            Солнечная энергия преимущественно используется для горячего водоснабжения, сушки сельскохозяйственной продукции, опреснения вод, других технологических целей, а также преобразования ее в электрическую энергию. В дальнейшем на первое место должны выйти технологии по преобразованию солнечной энергии в электрическую и химическую энергию. Находит применение солнечная энергия также на наземных транспортных средствах, на водных просторах и в воздухе. В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрастает, поскольку потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.  Энергия, заключенная в текущей воде, многие тысячелетия верно служит человеку. Запасы воды на земле колоссальны.  Огромным аккумулятором энергии является мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. В нем плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. На земле рождаются многочисленные реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. И люди раньше всего научились использовать энергию рек в качестве путей сообщения.

Когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса в виде водяной турбины. Считают, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 г.   В результате воздействия сил притяжения Луны и Солнца происходят периодические колебания уровня моря и атмосферного давления, что приводит к образованию приливных волн, которые и используются для выработки электроэнергии на приливных электростанциях (ПЭС). Из современных приливных электростанций наиболее хорошо известны крупномасштабная электростанция Ране мощностью 240 МВт (Бретань, Франция), построенная в 1967 году на приливах высотой до 13 м.      Большое внимание приобрела «океанотермическая  энергоконверсия» (ОТЭК), то есть получение электроэнергии за счет разности температур между поверхностными и засасываемыми насосами глубинными океанскими водами, например, при использовании в замкнутом цикле турбины таких легко испаряющихся жидкостей, как пропан, фреон или аммоний.               Большие запасы энергии содержаться в местах впадения пресноводных рек в моря и соленые водоемы. При наличии перепадов солености возникает осмотическое давление, которое может быть использовано для производства энергии, например, с помощью мембранных установок и другими способами.

Остается заманчивой идея использования потока теплой воды Гольфстрима, несущего ее вблизи берегов Флориды со скоростью 5 миль в час.          Ветровая энергия использовалась человеком с давних времен для приведения в движение лодок и судов, ветряных мельниц и водоподъемников. В настоящее время ветровые установки применяются более чем в 30 странах. Использование энергии ветра возможно только в тех местах, где средняя скорость ветра на протяжении года составляет в пределах 4 м/с, или 14,4 км/ч и более. Наиболее сильные и устойчивые ветры в Европе имеют место на морском побережье в Ирландии, Шотландии, в отдельных районах Дании, Голландии, Франции, Испании, на юго-западе Англии и в Уэльсе, а также на большей части морского побережья Северной и Южной Америки, северной части Азии и Южной Австралии, где и получает развитие производство электроэнергии с помощью ветра.      Геотермальные ресурсы представляют собой запасы термальных вод, к которым относятся подземные воды, естественных коллекторов геотермальной энергии - природных теплоносителей (воды, пара и пароводяных смесей). Для практического использования они подразделяются на несколько классов:

-низкопотенциальные (с температурой 20 ... 100 °С), используемые для теплотехнических нужд;

-среднепотенциалъные (с температурой 100 ... 150 °С), используемые для теплоснабжения;

-высокопотенциальные (более 150 °С), используемые для выработки электроэнергии.

Термальные воды с более высокой температурой (150 ... 350 °С) из-за технических трудностей обращения с ними пока не нашли своего применения.      Небольшая северная страна Исландия практически не имеет других источников энергии, кроме как энергию от тепла земли в виде знаменитых гейзеров-фонтанов горячей воды. Благодаря им многочисленные исландские теплицы, обогреваемые подземными источниками, полностью обеспечивают страну помидорами, яблоками и даже бананами.

            К невосполняемым энергетическим ресурсам относят: - каменный  уголь,  запасы  которого  в  мире  оцениваются  в 10-12 трлн т; Т -нефть, запасы которой распределены крайне неравномерно на Земле:  I на Ближнем и Среднем Востоке - 67, в Африке - 12,5, Юго-Восточной Азии I и Дальнем Востоке - 3, Северной Америке - 9, Центральной и Южной Америке - 5,5, Западной Европе - 3 %.

 

Виды топлива и запасы в Беларуси

 

Топливо подразделяют на следующие четыре группы:

-твердое;

- жидкое;

- газообразное;

- ядерное.

Самым первейшим видом твердого топлива были (а во многих местах остаются и в настоящее время) древесина и другие растения: солома, камыш, стебли кукурузы и т. п.

Таким образом, к  твердому   виду топлива относят:

-древесину, другие продукты растительного  происхождения;

-уголь (с  его разновидностями: каменный, бурый);

-торф;

-горючие  сланцы.

Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктом разложения органической массы растений. Самый молодой из них торф, представляющий собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Следующими по «возрасту» являются бурые угли - землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется (выветривается) и рассыпается в порошок. Затем идут каменные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них - антрацитов претерпела наибольшие изменения и на 93 % состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твердостью.             Горючие сланцы представляют собой полезное ископаемое, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы, близкой по составу к нефти. Залежи горючих сланцев в Беларуси находятся на юге республики (Туровское месторождение в Гомельской области, Любанское - в Солигорском и Любанском районах Минской области), и открыты они в 1963г. Прогнозные запасы составляют 11 млрд т, в т. ч. промышленные на глубине 300 м - 3,6 млрд т, что соответствует 792 млн т у. т. Наиболее изученным является Туровское месторождение.

 Газообразными видами топлива являются природный газ, добываемый как непосредственно, так и попутно с добычей нефти, называемый попутным. Основным компонентом природного газа является метан СН4 и в небольшом количестве азот N2, высшие углеводороды, двуокись углерода. Попутный газ содержит меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов, и поэтому выделяет при сгорании больше теплоты

 

 Ядерным топливом является уран. Об эффективности использования его показывает работа первого в мире атомного ледокола «Ленин» водоизмещением 19 тыс. т, длиной 134 м, шириной 23,6 м, высотой 16,1 м, осадкой 10,5 м, со скоростью 18 узлов (около 30 км/ч). Он был создан для проводки караванов судов по Северному морскому пути, толщина льда по которому достигала 2 и более метров. В сутки он потреблял 260-310 граммов урана. Дизельному ледоколу дпя выполнения такого же объема работы, которую выполнял ледокол «Ленин», потребовалось бы 560 т дизтоплива.          В Республике Беларусь собственные топливно-энергетические ресурсы представлены: древесиной; нефтью; торфом; бурым углем; горючими сланцами. Общие запасы древесины в стране оцениваются примерно в 1093,2 млн м3, что составляет около 1% запасов древесины СНГ. Основная часть лесов (45 %) приходится на Гомельскую и Минскую области.