Реферат: Н. Г. Сычев Основы энергосбережения Учебное пособие

Частное учреждение образования

Институт предпринимательской деятельности


В.М. Круглик, Н.Г. Сычев


Основы энергосбережения

Учебное пособие для студентов, обучающихся по экономическим специальностям


Минск 2010


Учебное пособие по дисциплине «Основы энергосбережения» для студентов

экономических специальностей

разработано: д.т.н., профессором В.М. Кругликом, к.т.н., доцентом

Сычевым Н.Г. (кафедра коммерческой деятельности ИПД)


Рекомендовано к изданию кафедрой «Коммерческая деятельность»

Института предпринимательской деятельности (протокол № 2 от 23

сентября 2010 г.)

Заведующий кафедрой В.М. Круглик


Одобрено и утверждено на заседании Научно-методического совета ИПД:

протокол № 1 от 29 сентября 2010 г.


Председатель НМС В.В. Шевердов


Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент кафедры экономики и организации

машиностроительного производства БНТУ ^ А.А. Королько;

доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры коммерческой деятельности института предпринимательской деятельности

Л. С. Застенский



К-78

^ Круглик В.М. ,Сычев Н.Г.

Основы энергосбережения: Учебное пособие для студентов экономических специальностей. Мн.: ИПД, 2010. – 138 с.

ISBN 985-6421-40-3

В пособии излагаются основные вопросы дисциплины «Основы энергосбережения» в соответствии с типовой учебной программой. В работе систематизировано и представлено шесть тем.

Адресуется студентам экономических специальностей для изучения проблемы, подготовки к контрольному срезу знаний, зачету и экзамену.




ББК 31

ISBN 985-426-683-4

В. М. Круглик, Н.Г. Сычев. 2010.


Предисловие


Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, ведущих подготовку специалистов по экономическим специальностям. Написано на основе типовой учебной программы Е138, утвержденной 15.06. 2009г. Министерством образования Республики Беларусь. При написании пособия использована нормативно- правовая база Республики Беларусь, научные статьи из журналов, изданных в 2009-2010г.; учебные пособия: 1. Самойлов М. В. Основы энергосбережения – Мн.: БГЭУ.– 2004; 2. Основы энергосбережения/ Б.В. Врублевский, Е.Н. Лебедева, А. Б. Невзорова и др. Под ред. Б.И. Врублевского. Гомель, 2002; 3. Поспелова Т.Г. Основы энергосбережения. – Мн.: УП « Технопринт», 2000. –351с.


Введение

Энергетика является одной из основ и составных частей инфраструктуры человечес­кой цивилизации, важнейшим фактором про­изводства и жизнеобеспечения современного общества. Именно она ресурсно обеспечивает стационарные и мобильные силовые и темпе­ратурные процессы в хозяйстве, информаци­онно-управленческую деятельность и соци­альную сферу, равно как и формирует значи­тельные потоки мировой торговли и тематику международных политических отношений. Она во многом определяет конкурентоспособность выпускаемых промышленностью товаров, в структуре себестоимости продукции расходы на энергоресурсы составляют от 5 до 40%. В мире в 2009г. потреблялось около 17 млрд. т. у. т., на каждого жителя 2,62 т у.т., в Республике Беларусь-3,62; в США- 12.2; в России- 7.8; в Японии- 6,84; в странах ЕС- 6,2; Китае-1,95; Индии- 0,58. В 2009г энергоемкость ВВП Республике Беларусь составляла 460 кг н. э., в США –310 кг н. э., в России – 580 кг. Н. э., а 20 лет тому назад в РБ – 780 кг н. э., в России – 580 кг. В Республике Беларусь в 2008 году в произведено электроэнергии 35,0 млрд. кВт-ч, потреблено 36,9 кВт-ч., в т.ч. промышленностью и строительством -17,9 млрд. кВт-ч, сельским хозяйством -3,4 млрд. кВ-ч, транспортом-1,8 млрд. кВт-ч, Потери в электросетях -3,7 млрд. кВт-час, отпущено за пределы РБ -5,2 млрд. кВт∙ч Произведено на ГЭС 10,4 млн. кВт-ч ( в общем объеме около 1%)

В год в РБ используется около 35-36 млн. т у.т., в т. ч. в качестве: светлых нефтепродуктов-4 млн. т у.т.; сырья для промышленности -3,5 млн. т у.т., котельно-печного топлива -27 млн.т у.т. Суммарное потребление тепловой энергии в РБ около 70 млн. Гкал в год.

Потенциал ТЭР в РБ: нефти 60 млн. т.; бурого угля -150 млн. т., сланцев-11 млрд.т; газа -3-4 млрд. куб м ; торфа -4 млрд. т ; древесины и древесных отходов - ежегодно 2,7 – 3 млн. т. Государственная программа Республики Беларусь, утвержденная постановлением Совета Министров Беларуси №1076, предполагает до 2015 строительство и модернизацию 161 энергоисточников на местных видах топлива  . Тепловая мощность составит порядка 1025,7 МВт, а электрическая 39,45-47,45 МВт. Сегодня Республика Беларусь импортирует около 80-% теплоэнергетических ресурсов и в ближайшие 2-3 года эта ситуация не может существенно измениться. При огромном импорте ТЭР мы одновременно чрезвычайно нерационально их используем – по сравнению с технически развитыми странами ЕС в среднем наши машиностроительные предприятия на единицу ВВП РБ расходуют в 2-2,5 раза больше ТЭР. Это связано с применением существенно устаревших технологических процессов и

изношенного оборудования, средний возраст которого превышает 30 лет. Промышленно развитые страны ЕС не допускают использования технологических процессов, у которых возраст более 5 лет и оборудования старше 8 лет. Кроме того, уровень автоматизации применяемых на наших предприятиях технологических процессов низкий. Это является также основной причиной недостаточного качества нашей продукции по сравнению с аналогичными изделиями, изготавливаемых на предприятиях большинства стран ЕС.

Существенное истощение в мире источников доступного углеводородного сырья и конец эры дешевого топлива делают проблематичным стабильное энергообеспечение многих стран мира, в т.ч. и Республики Беларусь. По прогнозам в мире осталось разведанных запасов: каменного угля на 150 лет, газа на 60 лет, нефти на 40 лет. За всю свою историю человечество уже использовало до половины извлекаемых запасов традиционного ископаемого топлива, а нынеш­ний спрос на него чуть ли не вчетверо опережает прирост располагаемых запасов. Пик добычи прошли уже 54 из 65 стран-производителей нефти, на 2015-2020 гг. прогнозируется ее планетарный максимум. По оценкам Международного энергетического агентства мировой спрос на первичные энергоресурсы возрастет к 2030 г. до 17.010 млрд. т в нефтяном эквиваленте (н.э.) про­тив 11.730 млрд. в 2006 г. При современной струк­туре энергобаланса для его удовлетворения толь­ко по нефти понадобилось бы ввести в оборот за­пасы, вшестеро превышающие нынешние запасы Саудовской Аравии. Чуть лучше ситуация по га­зу, углю и ядерной энергии, но и здесь сохранение ориентации на тради­ционную энергетику будет стоить миру порядка 26 трлн. долл. (в ценах 2007 г.) инвестиций. К тому же прирост потребности в капиталовложениях в этот период будет превышать расширение предло­жения энергоресурсов, так как только для поддержания достигнутого уровня их поставок чуть ли не полови­на существующей энергоструктуры мира к 2030 г. будет нуждаться в реконструкции и замене. В связи с этим многие страны мира видят выход из создавшейся ситуации во всемерном развитии энергетики на базе возобновляемых источников энергии. Но сегодня развитие возобновляемых источников энергии пока дорого, на этом этапе целесообразнее больше внимания уделять совершенствованию уже известных энергетических технологий и устройств, предназначенных как для получения, так и для использования энергии в различных отраслях народного хозяйства.


^ 1. Энергия и ее роль в жизни общества

1.1 Основные понятия и определения, связанные с энергосбережением и энергетикой.

Энергосбережение - организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации; Энергосбережение — это процесс, при котором сокращает­ся потребность в энергоресурсах и энергоносителях в расчете на единицу конечного полезного товара или услуги;

^ Энергоемкость продукции – это количество всех видов энергии (энергоресурсов), затраченное на производство конкретной продукции;

Электроэнергетическая система (элекросистема) – это совокупность электрических станций, электрических сетей, подстанций и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима работы и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления энергии.

^ Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящей из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи;

^ Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР)- совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в республике;

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – система добычи, транспорта, хранения, производства и распределения всех видов энергоносителей: газа, нефти и продуктов ее переработки, твердых видов топлива, электрической и тепловой энергии.

^ Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)- энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом технологическом процессе;

^ Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов - использование всех видов энергии экономически оправданными, прогрессивными способами при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства;

^ Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов - достижение максимальной эффективности использования топливно-энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства;

^ Показатель энергоэффективности - научно обоснованная абсолютная или удельная величина потребления топливно-энергетических ресурсов (с учетом их нормативных потерь) на производство единицы продукции (работ, услуг) любого назначения, установленная техническими нормативными правовыми актами в области технического нормирования и стандартизации;

^ Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (НВИЭ)- источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов;

^ Пользователи топливно-энергетических ресурсов - субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридических лиц или предпринимателей, осуществляющих свою деятельность без образования юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с законодательством Республики Беларусь имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие топливно-энергетические ресурсы;

^ Производители топливно-энергетических ресурсов - субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридических лиц, для которых любой из видов топливно-энергетических ресурсов, используемых в республике, является товарной продукцией.

^ Пассивный дом- это здание, уровень тепловых потерь которого может быть исключительно малым, не более 15 кВт-ч/кв. метр в год.

Энергетика – это топливно-энергетический комплекс страны, включающий устройства и сооружения для получения, преобразования, передачи использования энергии энергетических ресурсов.

^ Энергоэффективное устройство – техническое устройство, которое при преобразовании одного вида энергии в другой имеет наивысший КПД в сравнении с аналогичными устройствами, например, индукционная лампа для освещения по сравнению с люминесцентными источниками света.

Энергоисточник – энергопроизводящая природная или искусственная система, способная передавать в окружающую среду, в т. ч. человеку, тепло-энергетические ресурсы (электроэнергию, свет, тепло, механическое движение и т.д.).

Энергопотребитель – производство, организация, физическое или юридическое лицо, устройство, потребляющие различные виды энергоресурсов, рационально используемых для реализации в технологических процессах.

Электростанция – техническое устройство, которое преобразует первичные виды энергии в электрическую энергию, которая обладает высокой технологичностью использования в различных технологических процессах (освещение, механическое движение, нагрев, интенсификация химических процессов и т.д.).

^ Условное топливо – это единица учета органического топлива, применяемая для сопоставления эффективности различных видов топлива, это такое топливо, при сгорании 1 кг которого выделяется 7000ккал тепловой энергии или 29,3 ·10Дж.

^ Местные виды топлива (МВТ) – это древесные отходы, дрова, торф, высушенные и прессованные в брикеты или пелеты солома, древесные опилки, кора, сучья растительность и органические отходы сельскохозяйственного производства.

^ Тепловая электрическая станция (ТЭС) – преобразует тепловую энергию в электрическую.

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) – осуществляет выработку электрической и тепловой энергии за счет сжигания первичных ТЭР (газа, мазута, угля, торфа, древесины)

^ Конденсационная тепловая электростанция (КЭС) – вырабатывает только электрическую энергию за счет сжигания природных ТЭР.

Гидроэлектростанция (ГЭС) – преобразует механическую энергию движения воды в электрическую.

^ Солнечная электростанция (СЭС) – преобразует энергию солнечного света с помощью фотоэлементов в электрическую.

Ветряная электростанция (ВЭС) – преобразует энергию ветра в электрическую.

^ Атомная электростанция (АЭС)– преобразует атомную энергию ядерного топлива в электрическую.

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) – преобразует механическую энергию движения предварительно накопленной в определенном водоеме воды в электрическую.

Приливная электростанция (ПЭС) – преобразует энергию приливов и отливов океанов и морей в электроэнергию.


^ 1.2. Основные законодательные акты Республики Беларусь по вопросам энергосбережения

Закон Республики Беларусь от 15 июля 1998 г. N 190-3 «Об энергосбережении» (в ред. Закона Республики Беларусь от 20.07.2006 N 162-3).

2. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 2 февраля 2006 г. N 137 «О Республиканской программе энергосбережения на 2006 - 2010 годы».

3.Указ Президента Республики Беларусь от 20 марта 2006 г. № 167 "О финансировании в 2006 году мероприятий и программ по энергосбережению"

Директива Президента Республики Беларусь от 14 июня 2007 г. № 3 "Экономия и бережливость -главные факторы экономической безопасности государства"

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 28 сентября 2007 г. № 1225 "Об утверждении Республиканской программы по преобразованию котельных в мини-ТЭЦ на 2007 - 2010 годы"

6. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 31 августа 2007 г. № 1122 "О мероприятиях по реализации Директивы Президента Республики Беларусь от 14 июня 2007 г. N 3"

7.Постановление Министерства транспорта и коммуникаций Республики Беларусь от 30 августа 2007 г. № 48 "Об утверждении Положения о комиссии Министерства транспорта и коммуникаций Республики Беларусь по контролю за экономией и рациональным использованием топливно-энергетических и материальных ресурсов и Инструкции о порядке проведения отраслевого конкурса по энергосбережению и своевременным расчетам за потребленные топливно-энергетические ресурсы"

8.Постановление Государственного комитета по стандартизации Республики Беларусь от 1 августа 2007 г. № 40 "Об утверждении Инструкции по расчету целевых показателей по энергосбережению"

9. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 18 февраля 2009г. N 212 О мероприятиях по выполнению в 2009 году Государственной комплексной программы модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов на период до 2011 года

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 23 февраля 2006 г. N 255 «О мероприятиях по выполнению в 2006 году государственной комплексной программы модернизации основных производственных фондов белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006 - 2010 годах».

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 18 ноября 2005 г. N 1290 «Об утверждении плана основных мероприятий по реализации концепции энергетической безопасности и повышения энергетической независимости Республики Беларусь».

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 11 ноября 1998 г. N 1731 «Об утверждении положения о порядке разработки и выполнения республиканских отраслевых и региональных программ энергосбережения» (в ред. постановлений Совмина от 17.03.2004 N-302, от 16.03.2006 N 353).

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 18 октября 2004 г. N 1301 «Об утверждении положения о порядке проведения экспертизы программ и мероприятий по энергосбережению».

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 17 мая 2005 г. N 512 «Об утверждении перечня приоритетных направлений фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь на 2006 - 2010 годы».

16. Постановление Министерства экономики Республики Беларусь, Министерства энергетики Республики Беларусь, Комитета по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь от 24 декабря 2003 г. N 252/45/7 «Об утверждении инструкции по определению эффективности использования средств, направляемых на выполнение энергосберегающих мероприятий».

17. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 30 декабря 2004 г. N 1680 «об утверждении целевой программы обеспечения в республике не менее 25 процентов объема производства электрической и тепловой энергии за счет использования местных видов топлива и альтернативных источников энергии на период до 2012 года».

18. О мероприятиях по выполнению в 2009 году Государственной комплексной программы модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов на период до 2011 года Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 18 февраля 2009 г. № 212

19. Государственная программа модернизации основных производственных фондов белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006–2010 годах. — Минск, 2005.

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 12 июля 2007 г. № 897 "Об утверждении показателя по экономии ресурсов на 2007 год"

21. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 30 мая 2007 г. № 701 "Об утверждении программы мер по экономии энергоресурсов и денежных средств"

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 27 февраля 2007 г. № 241 "Об утверждении основных целевых показателей прогноза социально-экономического развития Республики Беларусь на 2007 год по энергосбережению"

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 19 февраля 2007 г. № 206 "О мероприятиях по выполнению в 2007 году Государственной комплексной программы модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006 - 2010 годах"

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 26 декабря 2006 г. № 1726 "Об утверждении плана мероприятий по использованию в республике местных топливно-энергетических ресурсов"

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 23 февраля 2006 г. № 255 "О мероприятиях по выполнению в 2006 году Государственной комплексной программы модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006 - 2010 годах"

Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 2 февраля 2006 г. № 137 "О Республиканской программе энергосбережения на 2006 - 2010


^ 1.3. Система энергосбережения в Республике Беларусь


Рациональный расход энергоресурсов в стране может быть реализован только при функционировании системы энергосбережения, которая включает в себя три подсистемы: 1) нормативно-правовую; 2) организационно-экономическую; 3) материально-технического обеспечения (Рис.1.1). Все элементы системы находятся в тесной взаимосвязи и выполняют определенную роль, направленную на эффективное использование энергетических ресурсов при их добыче, переработке, трансформации, использовании и утилизации. Отсутствие хотя бы одного элемента этой системы или несвоевременное и некачественное выполнение своей функции превращает всю систему в такое образование, которое не может качественно выполнять практически все поставленные задачи и, соответственно, достичь цели. Формирование и совершенствование системы энергосбережения– сложный и достаточно длительный процесс, в котором принимают участие большое количество ученых, инженеров, специалистов и рабочих; В этом процессе применятся много техники, используются прогрессивные технологии, новейшие материалы и приборы. Система должна работать по различным направлениям (Рис.1.2.).





Рис. 1.1. Система энергосбережения




Рис.1.2. Направления деятельности по энергосбережению


1,4. Эффективность использования энергии

Любой технологический процесс характеризуется качеством выполняемой работы и расходом ресурсов, в том числе расходом энергоресурсов, так как это во многом определяет себестоимость продукции или услуг. Принято расход ресурсов относить к единице, весу (массе) или общей себестоимости продукции или к валовому внутреннему продукту (ВВП). Часто используют понятие энергоемкости продукции, характеризующее уровень прогрессивности технологических процессов, применяемых при изготовлении этой продукции. В таблице 1.1. приведены данные, характеризующие научно-технический и экономический уровень развития некоторых стран в 2003-2004г. На рис.1.3. приведены данные по энергоемкости ВВП некоторых стран в 2007г. и планы Беларуси по снижению энергоемкости ВВП на 2008и 2010годы. Видно, что все рассматриваемые страны уделяют этому аспекту экономики значительное внимание, не исключением является и Республика Беларусь (Рис.1.4.).

Представленные на рис 1.3.-1.4. данные показывают, что снижение энергоемкости продукции в Беларуси является стратегическим направлением развития экономики страны. Очевидно, что в настоящее время более рационально повышать эффективность расходования энергетических ресурсов, чем наращивания объема их потребления (Рис 1.5.). Специалисты утверждают, что проведение энергосберегающих мероприятий в различных отраслях

Таблица 1.1. Сравнительные данные энергоемкости ВВП и потребления ТЭР и электроэнергии по некоторым странам.







Страна

ВВП на душу населения, дол. США

ТЭР на душу населения,

Т.Н.Э.

Энергоемкость

ВВП, кг н.э./ 1 дол. США

Потребление электроэнергии. МВт-ч/чел.

Литва

1 350

2.19

1.62

2,67

Украина

1910

3.29

1,72

3,85

Беларусь

2160

2.69

1,24

3,38

Латвия

2320

1.76

0,76

2,50

Польша

2410

2.56

1,06

2,54

Россия

2650

4.04

1,52

5,78

Эстония

2820

3.55

1,26

5,14

Чехия

3200

3.90

1.22

5,87

Финляндия

18850

5.95

0.32

12.90

Франция

23420

3.84

0,164

8,29

Швеция

23530

5.60

0.233

16,30

Германия

25580

4.10

0,160

5,62

Дания

27970

4.00

0,143

5.97

Швейцария

37930

3.60

0,092

9.58

Канада

19510

7.80

0,40

19.80

США

25880

7.90

0,305

11,70

Япония

34630

3.82

0,110

7,69

Рис.1.3. Данные энергоемкости ВВП некоторых стран в 2006г.

Рис.1.4. Динамика энергоемкости ВВП Беларуси в 2006-2009гг.




Рис.1.5. Изменение ВВП Республики Беларусь, валового потребления ТЭР и энергоемкости ВВП к уровню 1997г. (%).


экономики станы на данном этапе выгоднее в 4 раза, чем создание новых энергетических мощностей. Разумеется, это не значит, что сейчас надо сосредоточить все ресурсы на энергосберегающих мероприятиях.
^ 1.5.Роль энергетики в жизни и развитии общества.
На протяжении всего своего существования человечество использовало энергию, накопленную природой в течение миллиардов лет. При этом способы ее использования постоянно совершенствовались с целью получения максимальной эффективности. Энергия всегда играла особую роль в жизни человечества. Все виды его деятельности связаны с затратами энергии. Так, в самом начале своего эволюционного развития человеку была доступна только энергия мышц его тела. Позднее человек научился получать и использовать энергию огня.

Очередной виток эволюционного развития человеческого общества принес возможность использовать энергию воды и ветра – появились первые водяные и ветряные мельницы, водяные колеса, парусные суда, использующие силу ветра для своего перемещения.

В XVIII веке была изобретена паровая машина, в которой тепловая энергия, полученная в результате сжигания угля или древесины, превращалась в энергию механического движения.

В XIX веке была открыта вольтова дуга, электрическое освещение, изобретен электродвигатель, а затем и электрогенератор, что и явилось началом века электричества.

XX век принес подлинную революцию в освоении человечеством способов получения и использования энергии: строятся тепловые, гидравлические, атомные электростанции огромной мощности, сооружаются линии передачи электрической энергии высокого, сверх- и ультравысокого напряжения, разрабатываются новые способы производства, преобразования и передачи электроэнергии (управляемая термоядерная реакция, магнитогидродинамический генератор, сверхпроводниковые турбогенераторы и т.д.), создаются мощные энергосистемы. В это же время появляются мощные системы нефте- и газоснабжения.

Энергетика имеет большое значение в жизни человечества. Уровень ее развития отражает уровень развития производительных сил общества, возможности научно-технического прогресса и уровень жизни населения и экономики государства.

К сожалению, большинство энергии, потребляемой человеком, превращается в бесполезное тепло из-за низкой эффективности использования имеющихся энергетических ресурсов. Например, лампа накаливания имеет КПД не выше 5%, камерная газовая нагревательная печь – 12-15%, электропривод кривошипного пресса – не более 10%.

Энергия сыграла решающую роль в развитии цивилизации. Потребление энергии и накопление информации имеет примерно одинаковый характер изменения во времени, тесна связь между расходом энергии и объемом выпускаемой продукции. Рост потребления энергии поразительно высок. Но именно благодаря этому человек значительную часть своей жизни может посвятить досугу, образованию, созидательной деятельности, достиг высокой продолжительности жизни. Энергия необходима для:

обогрева помещений, нагрева сырья и материалов при реализации технологических процессов;

обеспечения передвижения;

реализации информационных процессов и работы ЭВМ;

выпуска необходимых нам товаров;

управления и поддержания работоспособности различных машин, механизмов, приборов;

приготовления пищи, освещения, поддержания жизнедеятельности человека и т.д.

Эти примеры применения энергии можно разделить на три большие группы:

а) энергия питания. Она дороже других видов энергии: пшеница в перерасчете на Джоули гораздо дороже, чем уголь. Питание дает тепло для поддержания температуры тела, энергию для его движения, для осуществления умственного и физического труда;

б) энергия в виде тепла для обогрева домов и приготовления пищи. Она дает возможность жить в различных климатических условиях и разнообразить пищевой рацион человека;

в) энергия для обеспечения функционирования вычислительной техники и общественного производства. Это энергия для производства товаров и услуг, физического перемещения людей и грузов в пространстве, для поддержания работоспособности всех систем коммуникаций. Затраты этой энергии на душу населения значительно выше, чем затраты энергии на питание.


^ 1.6. Основные виды энергии

Различают следующие виды энергии: тепловую; механическую; электрическую; химическую; магнитную; световую; атомную; биологическую.

Электрическая энергия является одной из совершенных и технологичных видов энергии, широкое использование которой обусловлено следующими факторами:

-получением в больших количествах вблизи месторождения ресурсов и природных источников;

- возможностью транспортировки на дальние расстояния с относительно небольшими потерями;

-способностью трансформации в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую;

-отсутствием загрязнения окружающей среды при транспортировке и использовании;

-внедрением на основе электроэнергии принципиально новых прогрессивныx технологических процессов с высокой степенью автоматизации;

-легкой возможностью постоянно измерять и контролировать процесс на стадии получения, передачи и использования;

-нет необходимости утилизации отходов после использования.

Тепловая энергия широко используется для выполнения технологических процессов на современных предприятиях, организациях и в быту в виде энергии пара, горячей воды, продуктов сгорания топлива. В настоящее время не менее 65% технологических процессов требуют использования тепловой энергии (хлебопечение, приготовление пищи, производство продуктов питания; выплавка и обработка металлов и сплавов; осуществление химических технологических процессов и т.д.

Механическая также широко используется для выполнения различных технологических процессов (деформация металлов и сплавов; разрушение и резание материалов; приведение в движение различных твердых тел, механизмов, устройств и др.).

^ Атомная энергия освобождается при ядерной реакции в результате ядерных превращений в реакторах, вначале превращается в тепловую энергию, а затем в электрическую. Часто используется для разрушения, например, при взрыве атомной бомбы. Отличается уникальной мощностью.

^ Химическая энергия выделяется при химической реакции веществ и выделении электричества тепла или холода.

Преобразование первичной энергии во вторичную, в частности, в электрическую, осуществляется на станциях, которые в своем названии содер­жат указания на то, какой вид первичной энергии преобразуется на них в электрическую: на тепловой электрической станции (ТЭС) - тепловая; на гидроэлектростанции (ГЭС) - механическая (энергия движения воды); на гидроаккумулирующей станции (ГАЭС) - механическая (энергия движения предварительно наполненной в искусственном водоеме воды); на атомной электростанции (АЭС) - атомная (энергия ядерного топлива)


^ 1.7. Возобновляемые и невозобновляемые энергетические ресурсы.


Возобновляемые источники энергии – это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии.

Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде в виде энергии, не являющейся следствием целенаправленной деятельности человека.

К возобновляемым энергоресурсам относят энергию:

- Солнца;

- мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн;

- рек;

- ветра;

- морских течений;

- 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.

Учитывая истощенность энергетических ресурсов, роль использования возобновляемых источников энергии во многих странах с каждым годом возрастает. Так, выработка электроэнергии на ветряных установках увеличивается в среднем в год на 24%, от солнечных батарей - на 17, а на геотермальных станциях - на 4%.

^ Невозобновляемые источники энергии – это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии.

Энергия невозобновляемых источников, в отличие от возобновляемых, находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.

К невозобновляемым (невосполняемым) энергетическим ресурсам относят:

- каменный уголь, запасы которого в мире оцениваются в 10-12 трлн. т;

- нефть, запасы которой распределены крайне неравномерно на Земле: на Ближнем и Среднем Востоке - 67, в Африке - 12,5, Юго-Восточной Азии и Дальнем Востоке - 3, Северной Америке - 9, Центральной и Южной Америке - 5,5, Западной Европе - 3 %. По уровню добычи нефти Россия занимает 3-е место в мире, уступая только Саудовской Аравии и США. В 2009 г. ею добыто 500 млн. т.

Подавляющая часть нефти потребляется в Северной Америке, и, прежде всего в США, в индустриально развитых странах Западной Европы и Японии;

- природный газ, запасы которого характеризуются данными, приведенными в таблице 1.2 Как видно из этих данных, основные разведанные запасы газа в мире сосредоточены в России (32 %), Иране (15,7 %), Катаре (6 %). Добыча газа в России составляет 25,1, в США - 24,1, Канаде -8,1 % от мировой. Владельцами крупных газовых месторождений также являются: Казахстан, Туркменистан, Ирак, Саудовская Аравия, Объединенные Арабские Эмираты, Египет, Алжир, Ливия. Активно осваиваются газовые шельфы в Северном и Норвежском морях. Суммарные запасы природного газа здесь превышают российские.

Таблица 1.2 Доказанные запасы газа в мире

^ Регионы и страны

Запасы на 1 января 2000 г.





млрд м3%

Центральная и Южная Америка

В т. ч. Венесуэла

6304,8

4035,2

4,3

2,7

Ближний и Средний Восток

В т. ч.: Абу-Даби

Иран

Катар

Саудовская Аравия

49533,4

5553,0

23002,0

8495,1

5776,7

33,8

3,8

15,7

5,8

3,9

Африка

В т. ч.: Алжир

Нигерия

11161,6

4522,2

3511,3

7,6

3,1

2,4

Западная Европа

В т. ч.: Нидерланды

Норвегия

7108,8

1771,0

3847,0

4,9

1,2

2,6

Восточная Европа и СНГ

В т. ч. Россия

54916,7

46900,0

37,5

32,0

Юго-Восточная Азия и Австралия

В т. ч.: Китай

Малайзия

Индонезия

10292,5

1367,7

2313,5

2046,4

6,9

0,9

1,5

1,4

ВСЕГО

146622,8