К энергетическим запасам относятся. Энергоресурсы

Все материальные ресурсы, используемые в народнохозяйственном комплексе в качестве предметов труда, условно подразделяются на сырьевые и топливно-энергетические. Энергетическим ресурсом называют любой источник энергии, естественный или искусственно активированный. Энергетические ресурсы - носители энергии, которые используются в настоящее время или могут быть полезно использованы в перспективе. Различают потенциальные и реальные топливно-энергетические ресурсы (ТЭР).

Потенциальные ТЭР - это объем запасов всех видов топлива и энергии, которыми располагает тот или иной экономический район, страна в целом.

Реальные ТЭР в широком смысле - это совокупность всех видов энергии, используемых в экономике страны.

Основу классификации энергоресурсов составляет их деление по источникам получения на:

1) природные ТЭР (природное топливо) - уголь, сланец, торф, газ природный и полезный, газ подземной газификации, дрова; природная механическая энергия воды, ветра, атомная энергия; топливо природных источников - солнца, подземного пара и термальных вод;

2) первичные - продукты переработки топлива - кокс, брикеты, нефтепродукты, искусственные газы, обогащенный уголь, его отсевы и т.д.;

3) вторичные энергетические ресурсы, получаемые в основном технологическом процессе - топливные отходы, горючие и горячие газы, отработанный газ, физическое тепло продуктов производства и т.д.

По способам использования первичные энергетические ресурсы подразделяют на топливные и нетопливные; по признаку сохранения запасов - на возобновляемые и невозобновляемые; ископаемые (в земной коре) и неископаемые. - участвующие в постоянном обороте и потоке энергии (солнечная, космическая энергия и т.д.), депонированные энергетические ресурсы (нефть, газ и т.д.) и искусственно активированные источники энергии (атомная и термоядерная энергии).

В экономике природопользования различают валовой, технический и экономический энергетические ресурсы.

Валовой (теоретический) ресурс представляет суммарную энергию, заключенную в данном виде энергоресурса. Технический ресурс - это энергия, которая может быть получена из данного вида энергоресурса при существующем развитии науки и техники. Экономический ресурс - энергия, получение которой из данного вида ресурса экономически выгодно при существующем соотношении цен на оборудование, материалы и рабочую силу. Он составляет некоторую долю от технического и тоже увеличивается по мере развития энергетики.

Основными топливными ресурсами, главными составляющими топливного баланса являются нефть, газ и уголь. За последние десятилетия топливный баланс подвергся коренной реконструкции – из угольного он превратился в нефтегазовый и даже – в газонефтяной. Но в настоящее время по оценкам специалистов, мировые ресурсы угля, нефти, газа существенно сокращаются. Поэтому все активнее обсуждаются вопросы использования новых, нетрадиционных, альтернативных видов энергии. Так, существуют предложения по использованию энергии разложения атомных частиц, искусственных смерчей и даже энергии молнии.

Современный подход к энергетическим ресурсам основан применениям ресурсосберегаемых технологий:

Энергия (Q) солнца (солнечн. батареи);- энергия ветра (ветросиловые установки);- Q течения рек- Q морских приливов и отливов- Q гейзеров- биотехнологии,- блочные газотрубинные электростанции - газовые электроустановки (газотрубинный двигатель)- паровые установки,- бензино-газовые электростанции,- Q за счёт применения вторичного сырья.

Газотрубинные теплоэлектростанции по сравнению с существующими паротрубинным установками имеют удельный расход топлива ≈ в 2 раза меньше, т.е. снижается себестоимость тепловой энергии, потери в сетях (ближе к потребителям), ухудшается экология, снижается капитальные затраты.

Одним из наиболее необычных видов использования отходов человеческой деятельности является получение электроэнергии из мусора.

Кроме замены традиционных источников энергии альтернативными, существуют проекты по созданию экологически чистых и сбалансированных городов и деревень будущего. Основой для их создания будут служить применение экономичных материалов, а также оптимальный режим использования энергии, который смогут поддерживать с помощью компьютерных программ.

Общество в целом и каждый человек в отдельности не может обходиться без потребления энергии.

Энергия - способность производить работу или какое-то другое действие, меняющее состояние действующего субъекта. В широком смысле это - общая мера различных форм движения материи.

Для современного общества наиболее актуальными видами энергии являются электрическая итепловая . Другие разновидности - механическая, химическая, атомная и т.д. - можно считать промежуточными или вспомогательными.

Тепловая энергия (тепло, теплота) - энергия хаотического движения микрочастиц - является первичной энергией цепи преобразования энергии, ею же эта цепь и заканчивается.

Тепловая энергия используется человеком для обеспечения необходимых условий его существования, для развития и совершенствования общества, для получения электрической энергии на тепловых электростанциях, для технологических нужд производства, для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Источниками энергии могут служить вещества и системы, энергетический потенциал которых достаточен для последующего целенаправленного использования.

Энергетический потенциал является параметром, оценивающим возможность использования источника энергии, выражается в единицах энергии - Джоулях или киловатт-часах.

Энергетические ресурсы – это любые источники механической, химической и физической энергии.

Энергетические ресурсы можно разделить на:

¾ первичные, источник которых – природные ресурсы и природные явления;

¾ вторичные, куда относятся промежуточные продукты обогащения и сортировки углей; гудроны, мазуты и другие остаточные продукты переработки нефти; щепки, пни, сучья при заготовке древесины; горючие газы; тепло уходящих газов; горючая вода из систем охлаждения; отработанный пар силовых промышленных

Возобновляемые (древесина, гидроэнергия, энергия ветра, геотермальная энергия, торф, термоядерная энергия);

Вторичные (побочные)энергоресурсы (ВЭР) - это носители энергии, образующиеся в ходе производства, которые могут быть повторно использованы для получения энергии вне основного технологического процесса.

Около 90% используемых в настоящее время энергоресурсов составляют невозобновляющиеся (уголь, нефть, природный газ, уран и т.п.) благодаря их высокому энергетическому потенциалу, относительной доступности и целесообразности извлечения; темпы добычи и потребления их обусловливают энергетическую политику.

Эффективность использования энергоресурсов определяется степенью преобразования их энергетического потенциала в конечную используемую продукцию или потребляемые конечные виды энергии (механическая энергия движения, теплота для систем отопления или технологических нужд и т.д.), что характеризуется коэффициентом полезного использования энергоресурсов η эр :

ηэр = ηд ·ηп ·ηи

где η д - коэффициент добычи, извлечения потенциального запаса энергоресурса (отношение добытого ко всему количеству ресурса);

η п - коэффициент преобразования (отношения полученной энергии ко всей подведенной энергоресурсом);

η и - коэффициент использования энергии (отношение использованной энергии к подведенной к потребителю).

Для нефти η = 30…40%, для газа - 80%, угля - 40%. Современные топочные устройства при получении тепловой энергии из химической путем сжигания топлив позволяют получить ηп = 94…98%; при передачи тепла потребителю через системы теплоснабжения ηп снижается до 70…80%. Если же из тепловой энергии продуктов сгорания получается механическая с целью выработки электроэнергии (на тепловых электростанциях - ТЭС), то ηп = 30…40%; для двигателя внутреннего сгорания ηп = 20…30%. Величина ηи зависит от типа конкретного потребителя и условий эксплуатации (отопительные системы - 50%). В среднем ηэр = 36%.

1.2. Истощаемые и возобновляемые энергетические

ресурсы. Виды топлива, их состав и теплота сгорания.

Истощаемые ресурсы - это запасы топлива в недрах земли.

Мировой запас угля оценивается в 9-11 трлн.т. (условного топлива) при добыче более 4,2 млрд./год. Наибольшие разведанные месторождения уже находятся на территории США, СНГ, ФРГ, Австралии. Общегеологические запасы угля на территории СНГ составляют 6 трлн.т. /50% мировых/, в т.ч. каменные угли 4,7 и бурые угли – 2,1 трлн.т. Ежегодная добыча угля – более 700 млн.т., из них 40% открытым способом.

Мировой запас нефти оценивается в 840 млрд.т. условного топлива, из них 10% - достоверные и 90% - вероятные запасы. Основной поставщик нефти

на мировой рынок – страны Ближнего и Среднего Востока. Они располагают 66% мировых запасов нефти, Северная Америка – 4%, Россия – 8-10%. Отсутствуют месторождения нефти в Японии, ФРГ, Франции и многих других развитых странах.

Запасы природного газа оцениваются в 300-500 трлн. м3 . Потребление энергоресурсов в мире непрерывно повышается. В расчете на 1 человека потребление энергии за период 1990-2000 г.г. увеличилось в 5 раз. Однако это потребление энергоресурсов осуществляется крайне неравномерно. Примерно 70% мировой энергии потребляют промышленно развитые страны, в которых проживает около 30% населения Земли. В среднем на 1 человека приходится в Японии 1,5-5 т., в США – около 7т., а в развивающихся странах 0,15-0,3т. в нефтяном эквиваленте.

Человечество ещё, по крайней мере, 50 и более лет сможет обеспечить значительную часть своих потребностей в различных видах энергии за счет органического топлива. Ограничить чрезмерное их потребление могут два фактора:

- очевидная исчерпаемость запасов топлива;

- осознание неизбежности глобальной катастрофы из-за увеличения вредных выбросов в атмосферу.

К ресурсам возобновляемой энергии относятся:

- сток рек, волны, приливы и отливы, ветер как источники механической энергии;

- градиент температур воды морей и океанов, воздуха, недр земли /вулканов/ как источники тепловой энергии;

- солнечное излучение как источник лучистой энергии;

- растения и торф как источник химической энергии.

Топливо - вещество, выделяющее при определенных экономически целесообразных условиях большое количество тепловой энергии, которая в

дальнейшем используется непосредственно или преобразуется в другие виды энергии.

Топливо бывает:

¾ горючее - выделяет тепло при окислении, окислительобычно О2 , N2 , азотистая кислота, перекись водорода и пр.

¾ расщепляющееся или ядерное топливо (основа ядерной

энергетики 235 U (уран 235).

Горючее делят на органическое инеорганическое . Органическое горючееуглерод и углеводород. Горючее бываетприродное (добытое в недрах земли) иискусственное (переработанное природное). Искусственное в свою очередь делится накомпозиционное (полученное механической переработкой естественного, бывает в виде гранул, эмульсий, брикетов) исинтетическое (произведенное путем термохимической переработки естественного - бензин, керосин, дизельное топливо, угольный газ и т.д.).

Более 90% потребляемой энергии образуется при сжигании естественного органического топлива 3 видов:

♦ твердое топливо (уголь, торф, сланцы).

♦ жидкое топливо (нефть и газоконденсаты).

♦ газообразное топливо (природный газ, СН 4 , попутный газ нефти).

Органическое топливо состоит из следующих составляющих: горючая составляющая (органические ингредиенты - С, Н, О, N, S) и негорючая составляющая (состоит из влаги, минеральной части).

Общепринятое слово "горючее" - это топливо, предназначенное для сжигания (окисления). Обычно слово "топливо" и "горючее" воспринимаются как адекватные, т.к. чаще всего "топливо" и бывает представлено "горючим". Однако следует знать и другие разновидности топлива. Так, металлы алюминий, магний, железо и др. при окислении так же могут выделять много теплоты. Окислителем вообще могут быть кислород воздуха, чистый кислород

и его модификации (атомарный, озон), азотная кислота, перекись водорода и т.д.

Сейчас в основном используется ископаемое органическое горючее с окислителем - кислородом воздуха.

Различают три стадии преобразования исходного органического материала:

♦ торфяная стадия - распад высокомолекулярных веществ, синтез новых; при частичном доступе кислорода образуется торф и уголь, без доступа кислорода - нефть и газы;

♦ буроугольная стадия - при повышенной температуре и давлении идет полимеризация веществ, обогащение углеродом;

♦ каменноугольная стадия - дальнейшая углефикация.

Жидкая смесь углеводородов мигрировала сквозь пористые породы, при этом образовались месторождения нефти, газа; высокое содержание минеральных примесей приводило к возникновению горючих сланцев.

Твердое и жидкое органическое топливо характеризуется сложностью химического состава, поэтому обычно дается только процентное содержание (элементный или элементарный процентный состав топлива) химических элементов, без указания структур соединений.

Основной элемент, выделяющий теплоту при окислении - это углерод С, менее - водород Н. Особое внимание следует уделять сере S. Она заключена как в горючей, так и в минеральной части топлива. При сжигании сера влияет на коррозионную активность продуктов сгорания, поэтому это - нежелательный элемент. Влага W в продуктах сгорания представлена внешней ("мокрое" топливо), кристаллогидратной, образованной при окислении водорода. Минеральная часть А - это различные окислы, соли и другие соединения, образующие при сжигании золу.

Состав твердого и жидкого топлива выражается в % по массе, при этом за 100% могут быть приняты:

1) рабочая масса - используемая непосредственно для сжигания;

2) аналитическая масса - подготовленная к анализу;

3) сухая масса - без влаги;

4) сухая беззольная масса;

5) органическая масса.

Поэтому, например:

C p + Hp + Sp + NP + Ap + WP = 100

Состав топлива необходим для определения важнейшей характеристики топлива -- теплоты сгорания топлива (теплотворная способность топлива).

Теплота сгорания топлива -- это количество тепловой энергии, которая может выделиться в ходе химических реакций окисления горючих компонентов топлива с газообразным кислородом, измеряется в кДж/кг для твердого и жидкого, в кДж/м3 - для газообразного топлива.

При охлаждении продуктов сгорания влага может конденсироваться,

выделяя теплоту парообразования. Поэтому различают высшую Q В р - без учета конденсации влаги, и низшуюQ Н р - теплоту сгорания, при этом:

Q Н р = 339,1С р + 1035,94Н р − 108,86(О р − S р ) − 24,6W р

Средние теплоты сгорания, кДж/кг(кДж/м3 )Q Н р

мазут ……….………..40200 соляр…………………42000

торф………..………….8120

бурый уголь….……….7900

антрацит……………..20900

природный газ……….35800

Для сравнения различных видов топлива их приводят к единому эквиваленту - условному топливу , имеющему теплоту сгорания 20308 кДж/кг (7000 ккал/кг). Для пересчета реального топлива в условное используется тепловой эквивалент:

Твердое органическое топливо по степени углефикации делится на древесину, торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит.

Важной характеристикой, влияющей на процесс горения твердого топлива, является выход летучих веществ (убыль массы топлива при нагреве его без кислорода при 850о С в течение 7 мин). По этому признаку угли делят на бурые (выход летучих более 40%), каменные (10 - 40%), антрациты (менее

10%). Воспламеняемость антрацитов поэтому хуже, но Q Н р выше. Это надо учитывать при организации процесса сжигания.

Зола - порошкообразный горючий остаток, образующийся при полном окислении горючих элементов, термического разложения и обжига минеральных примесей.

Шлак - спекшаяся зола.

Эти продукты сгорания оказывают большое влияние на КПД топочного оборудования (загрязнения, зашлаковка), надежность работы (разрушение обмуровок, пережог труб).

Нефть в сыром виде редко используется как топливо, чаще всего для этой цели идут нефтепродукты. В зависимости от температуры перегонки нефтепродукты делят на фракции: бензиновые (200-225о С); керосиновые (140300о С); дизельные (190-350о С); соляровые (300-400о С); мазутные (более 350о С). В котлах котельных и электростанций обычно сжигается мазут, в бытовых отопительных установках - печное бытовое (смесь средних фракций).

К природным газам относится газ, добываемый из чисто газовых месторождений, газ конденсатных месторождений, шахтный метан и др. Основной компонент природного газа - метан. В энергетике используется газ, концентрация СН4 в котором выше 30% (за пределами взрывоопасности).

Искусственные горючие газы - результат технологических процессов переработки нефти и других горючих ископаемых (нефтезаводские газы, коксовый и доменный газы, сжиженные газы, газы подземной газификации угля и др.).

Из композиционных топлив, как наиболее употребительное, можно назвать брикеты - механическая смесь угольной или торфяной мелочи со связующими веществами (битум и др.), спрессованная под давлением до 100 МПа в специальных прессах.

Синтетическое топливо (полукокс, кокс, угольные смолы) в Беларуси не используется.

Расщепляющееся топливо - вещество, способное выделять большое количество энергии за счет торможения продуктов деления тяжелых ядер (урана, плутония). В качестве ядерного топлива используется природный

изотоп урана 235 U , доля которых во всех запасах урана менее 1%.

Природное топливо располагается в земной коре. Запасы угля в мире оцениваются в 14 триллионов тон (Азия - 63%, Америка - 27%). Основные запасы угля - Россия, США, Китай. Все количество угля можно представить в виде куба со стороны 21 км; из него ежегодно "выедается" человеком на свои разносторонние нужды "кубик" с ребром 1,8 км. Очевидно, при таком темпе потребления этого угля хватит на срок порядка 1000 лет. Поэтому, в общем разговоры о топливных и энергетических кризисах скорее имеют политическую, чем ресурсную подоплеку. Другое дело - уголь тяжелое, неудобное топливо, имеющее много минеральных примесей, что усложняет его использование, но главное - запасы его распределения крайне неравномерно.

Общеизвестны страны, обладающие самыми богатыми месторождениями нефти, при этом разведанные запасы нефти все время увеличиваются; прирост идет в основном за счет морских шельфов. Если некоторые страны берегут свои запасы в земле (США), другие (Россия) интенсивно их "выкачивают". Общие запасы нефти в мире ниже, чем угля, но более удобное для использования топливо, особенно в переработанном виде. После подъема через скважину нефть подается потребителям в основном нефтепроводами, железной дорогой, танкерами, расстояние может достигать нескольких тысяч километров. Поэтому в себестоимости нефти существенную долю имеет транспортная составляющая. Энергосбережение при добычи и транспортировке жидкого топлива заключается в уменьшении расхода электроэнергии на прокачку (удаление вязких парафинистых компонентов, нагрев нефти, применение экономичных насосов, увеличение диаметров нефтепроводов).

Природный газ располагается в залежах, представляющих собой купола из водонепроницаемого слоя (типа глины), под которым в пористой среде (передатчик) под давлением находится газ, состоящая в основном из СН4 . На выходе из скважины газ очищается от песчаной взвеси, капель конденсата и других включений и подается на магистральный газопровод диаметром 0,5…1,5 м длиной несколько тысяч километров. Давление газа в газопроводе поддерживается на уровне 5 МПа при помощи компенсаторов, установленных через каждые 100…150 км. Компрессоры вращаются газовыми турбинами, потребляющими газ, общий расход газа составляет 10…12% от всего прокачиваемого. Поэтому транспорт газообразного топлива весьма энергозатратен. Транспортные расходы намного ниже для сжигания газа, но и доля его потребления мала. Энергосбережение при добычи и транспорте газообразного топлива заключается в использование передовых технологий бурения, очистки, распределения, повышения экономичности газотурбинных установок для привода компрессоров магистралей.

Возобновляемые), а также гидроэнергия (ресурсы , неисчерпаемые) и др. Запасы энергии атомного распада и ядерного синтеза являются физически неисчерпаемыми.

Вплоть до начала XX в. основным энергетическим ресурсом на планете была древесина. Затем ее значение начало падать, и стал заметен первый «энергетический переход» - к широкому использованию угля. Однако на смену ему пришли добыча и потребление иных видов топлива - нефти и , использование ядерной энергии.

«Эра нефти» дала толчок интенсивному развитию экономики, что потребовало, в свою очередь, увеличения производства и потребления ископаемого топлива. Увеличивается количество потребляемой на планете энергии (причем в последние десятилетия потребность в ней удваивается каждые 13-14 лет).

Согласно последним данным Мирового энергетического совета (МИРЭС), доказанные извлекаемые запасы органического топлива в мире составляют 1220 млрд тонн «условного» топлива (т у. т.), тогда как конечные (общие) извлекаемые ресурсы, оценены весьма условно - в 4,5 раза больше. То есть доказанные запасы органического топлива достаточны для удовлетворения ожидаемого роста мирового спроса на них в течение многих десятилетий.

Общемировые запасы органического топлива слагаются в первую очередь из запасов угля (до 60%), нефти и газа (около 27%), причем все пересчитывается в эквиваленте «условного топлива». В совокупном мировом их производстве (т. е. добыче) картина по удельному весу энергоносителей складывается иная - на уголь приходится более 30%, а на нефть и газ - более 67% от общей добычи топливных ресурсов.

В общемировых разведанных (т. е. конечных извлекаемых) запасах выделяют еще достоверные (извлекаемые при современном уровне развития техники). В середине 1990-х гг. достоверные запасы нефти в мире определялись в 130-140 млрд т или 200 млрд т у. т. (а общие разведанные - в три раза больше), природного газа - в 140 трлн м3 (или 150 млрд т у. т.).

При этом только на долю стран, входящих в экономическую группировку (Организацию стран-экспортеров нефти), приходится около 77% мировых запасов нефти и 41% мировых запасов природного газа.
В 1960 г. мировая добыча нефти и газового конденсата составляла 1053 млн т, а природного газа - 454 млрд м3; в 1994 г. ее объем увеличился до 3000 млн т и 2215 млрд м3 (соответственно).

Обеспеченность текущей добычи нефти достоверными запасами в настоящее время определяется в целом по миру в 45 лет. При этом в странах крупнейших производителях нефти обеспеченность запасами выше среднего уровня. Так, при нынешних темпах разработки запасов и добыче нефти в (которая является одним из основных экспортеров этого ценного сырья в мире) ее хватит примерно на 90 лет. Эксперты полагают, что резервы истощатся приблизительно через 140 лет, - через 70 лет и т. д.

Единой системы учета запасов угля и его классификации по видам не существует, поэтому и статистические данные, публикуемые в разных изданиях, существенно различаются. Так, например, мировые ресурсы (конечные извлекаемые) каменного и бурого угля в середине 1990-х гг. оценивались МИРЭС в 4850 млрд т у. т. А доказанные извлекаемые запасы угля и лигнита оценивались в 870 млрд ту. т. (т. е. немногим более 1 трлн метрических тонн).

Наиболее крупными запасами всех видов углей из зарубежных стран обладают , КНР, . Более 90% достоверных запасов (извлекаемых с использованием существующих технологий) сосредоточено в США (1/4), на территории республик (более 1/5), КНР (1/5) и ЮАР.

Само же понятие «энергетический кризис» можно определить как напряженное состояние, сложившееся в результате несовпадения между потребностями современного общества в энергии и запасами энергоресурсов, в т. ч. вследствие нерациональной структуры их потребления.

ТЕМА 1. ВВЕДЕНИЕ

Предмет, основные понятия и определения

Энергия является важнейшим элементом устойчивого развития любого государства. Каждый виток вверх по спирали исторического развития человечества сопровождается более высоким уровнем потребления энергии. Подсчитано, что за 20-е столетие общее потребление первичных энергоресурсов в мире увеличилось в 13,5 раз, достигнув в 2000 году 13,5 млрд. т У.Т. Такие темпы расходования первичных энергоресурсов грозят быстрому истощению природных запасов

Энергосбережение - организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации.

В состав топливно-энергетического комплекса (ТЭК) входят пять систем энергетики:

· электроэнергетическая система (электроэнергетика), в состав которой в качестве подсистемы входит теплоснабжающая система (теплоэнергетика);

· система нефтеснабжения;

· система газоснабжения;

· система углеснабжения;

· система ядерной энергетики;

Производство электроэнергии обеспечивают электрические станции, преобразование – трансформаторы, транспортирование и распределение электрической энергии – линии электропередачи, потребление – различные приемники т.е. потребители энергии.

Под электроэнергетической системой , следует понимать совокупность взаимосвязанных электрических станций, подстанций, линий электропередач, электрических и тепловых сетей, а также потребителей электрической и тепловой энергии.

1.3. Эффективность использования и потребления энергии в мире и Беларуси

Эффективность использования и потребления энергии в любой стране оценивается энергообеспеченностью или удельными затратами условного топлива на 1-го жителя страны в год. Сравнительные данные по энергообеспеченности, валовому национальному продукту (ВНП) на душу населения и по энергоемкости ВНП по некоторым странам приведены в таблице 1.1.Таблица 1.1 Данные по ВНП, обеспеченности ТЭР и энергоемкости ВНП по некоторым странам.

Анализируя данные, приведенные в таблице 1.1, необходимо отметить, что наибольшее потребление ТЭР среди приведенных стран имеют США – 11,3 т У.Т. на человека в год. В Республике Беларусь потребляется 3,6 т У.Т.. Здесь же приведено и сравнение энергоемкости ВНП стран по отношению к энергоемкости ВНП Беларуси.

Разразившийся в 1973-74 годах первый нефтяной кризис заставил индустриальные страны пойти на чрезвычайные меры, начать разрабатывать новые подходы к энергопотреблению. Для этого экономики этих стран подверглись коренной структурной, технологической и технической перестройке. Начиная с 1980-х годов, они начинают наращивать валовый национальный продукт, практически не увеличивая потребление энергоресурсов. Так, например, США за период с 1973 по 1987 годы увеличили ВНП на 40,2%, а энергопотребление увеличилось всего лишь на 3,2%. Аналогичная ситуация происходила и в промышленно развитых странах Европы. При росте ВНП на 13% потребление энергии в 1985 году оказалось даже на 6% ниже, чем в 1979году. За последние 20 лет энергоемкость ВНП в мире снизилась в среднем на 18%, а в индустриальных странах – на 21 – 27%.

Аналогичная ситуация происходит и Республике Беларусь (рисунок 1.1). За период времени с 1997 года по 2007 год ВВП страны вырос на 200,5%, а потребление ТЭР осталось практически на том же уровне – 104,5%. Это способствовало снижению энергоемкости ВВП, относительно данных за 1997г., на 47,9%. Показатели энергоемкости ВВП, исчисляемые по паритету покупательской способности, по различным странам мира в 2002 году приведены на рисунке 1.2. Как видно из этих данных энергоемкость ВВП в Беларуси составила 0,73 кг У.Т./доллар США. В России этот показатель оказался равным 0,84, а на Украине – 0,89 кг У.Т./доллар США. Это означает,

Еще одной проблемой экономики Республики Беларусь является энергоемкость продукции наших предприятий. По оценкам зарубежных специалистов энергоемкость продукции в среднем в 2 – 2,5 раза выше, чем в индустриально развитых странах. Так, например, при производстве химических удобрений у нас тратится электроэнергии в 2,3 раза, а тепловой энергии в 2,6 раза больше чем за рубежом. При переработке нефти на наших нефтеперерабатывающих заводах тратится энергии в 1,8 – 2,5 раза больше чем на аналогичных зарубежных заводах. Аналогичная ситуация наблюдается и в других секторах экономики, так энергоемкость сельхозпродукции в 3 – 4 раза выше, чем в развитых странах.

Все выше сказанное показывает, что мировой уровень технологий в сложившейся структуре энергопотребления позволяет в 1,5-2 раза снизить энергопотребление в энергоемких производствах.

ТЕМА 2. ВИДЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Энергетическим ресурсом называют любой источник энергии, естественный или искусственно активированный, в котором сосредоточена энергия, используемая человеком.

Энергоресурсы можно классифицировать по следующим признакам:

1. По источникам получения ресурсы бывают ─ первичные (природные) и вторичные.

Первичные энергетические ресурсыв свою очередь разделяются:

2.По способам использования на топливные и нетопливные;

3. по признаку сохранения запасов на возобновляемые и невозобновляемые.

К топливным ресурсам относятся горючие вещества, которые сжигаются для получения тепловой энергии, например, все природные запасы топлив (нефть, газ, уголь, торф и т. п.).

2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Энергетическими ресурсами называют выявленные природные запасы различных видов энергии, пригодные для использования в широких масштабах для народного хозяйства. Их следует отличать вообще от природных запасов, которые практически бесконечны - это солнечная и геотермальная энергии, энергия океанов и морей, ветра, но эта энергия в обозримой перспективе в значительных масштабах применяться не будет. Основные виды энергетических ресурсов в современных условиях - уголь, газ, нефть, торф, сланцы, гидроэнергия, атомная энергия.

Энергетические ресурсы используют для получения того или иного вида энергии. Под энергией понимается способность какой-либо системы производить работу или тепло (Макс Планк). Соответственно, получение требуемого количества энергии связано с затратой некоторого количества ка-кого-либо рода энергетического ресурса.

Энергоресурсы, также как и энергия, могут быть первичными и вторичными. Первичные - ресурсы, имеющиеся в природе в начальной форме. Энергия, получаемая при использовании таких ресурсов, является первичной.

Среди первичных - выделяют возобновляемые и невозобновляемые.

Возобновляемые - восстанавливаются постоянно, например, гидроэнергия и энергия ветра, солнца и т. д.

К невозобновляемым - относятся те, запасы которых по мере их добычи необратимо уменьшаются, например уголь, сланцы, нефть, газ, ядерное топливо.

Подразделение на группы, а также перечень отдельных Первичных энергоресурсов, используемых в настоящее время, приведены ниже:

Ядерная энергия. геотермальная энергия,

Гравитационная энергия, энергия морских приливов.

Если исходная форма первичных энергоресурсов в результате превращения или обработки изменяется, то образуются вторичные энергоресурсы и, соответственно, вторичная энергия. Ко вторичным - относятся все первичные энергоресурсы после одного или нескольких превращений. Вторичные энергоресурсы - это большая часть топливных форм (бензин и другие нефтепродукты, электричество и т. д.), которые представлены ниже :

Для соизмерения ресурсов и определения действительной экономичности их расходования принято использовать понятие «условное топливо». Его низшую рабочую теплоту сгорания Qp принимают равной 29300 ГДж/кг (7000 Гкал/кг). Зная теплоту сгорания и количество натурального топлива, можно определить эквивалентное количество тонн условного топлива, (т у. т.):

Где Внат - количество натурального топлива, т.

При оценке ресурсов газа в условном топливе в формулу (2.1) Виат подставляется в тыс. м3, а теплота сгорания натурального топлива принимается в килоджоулях на 1 м3.

При необходимости оценки энергоресурсов в том числе гидроресурсов в кВт ¦ ч - 1 кВт ч приравнивается к 340 г у. т.

В современных условиях 80-85 % энергии получают, расходуя иево-зобновляемые энергоресурсы: различные виды угля, горючие сланцы, нефть, природный газ, торф, ядерное горючее.

Преобразование топлива в конечные виды энергии связано с вредными выбросами твердых частиц, газообразных соединений, а также большого количества тепла, воздействующих на окружающую среду.

Возобновляемые энергоресурсы (исключая гидроэнергетические) не нуждаются в транспортировке к месту потребления, но обладают низкой концентрацией энергии, в связи с чем преобразование энергии большинства возобновляемых источников требует больших затрат материальных ресурсов и, следовательно, больших удельных затрат денежных средств (руб/кВт) на каждую установку.

Возобновляемые источники энергии в экологическом отношении обладают наибольшей чистотой.

Из возобновляемых энергоресурсов в настоящее время в основном используются гидроэнергия и в относительно малых количествах энергия солнца, ветра, геотермальная энергия.

Из всех видов потребляемой энергии наибольшее распространение получила электроэнергия.