Читать книгу Основы энергосбережения. Конспект лекций - Р. Р. Байтасов - Страница 5

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.

Основу классификации энергоресурсов составляет их деление по источникам получения на первичные, природные (геологические) и вторичные (побочные).

В настоящее время основными потребляемыми энергетическими ресурсами являются природные топлива и энергия потоков воды, которые представляют собой преобразованную энергию Солнца.

Первичный энергоресурс – энергоресурс, который не был подвергнут какой-либо переработке.

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.

Вторичный энергетический ресурс (ВЭР) – энергоресурс, получаемый в ходе любого технологического процесса или процесса жизнедеятельности человека в результате недоиспользования первичного энергоресурса или в виде энергосодержащего побочного продукта основного производства и не применяемый в этом процессе.

Невозобновляемые (истощаемые) источники энергии – это естественно образовавшиеся в недрах планеты запасы веществ, способные при определённых условиях высвобождать энергию. К ним относятся все виды топлива с углеродной основой (нефть, газ, уголь, торф, горючие сланцы) и способные к ядерному расщеплению вещества, находящиеся в земной коре (ядерное топливо).

Нефть, газ, уголь, торф и другие виды топлива с углеродной основой являются продуктом реакции фотосинтеза, которая протекает под действием солнечного излучения.

Несмотря на то, что процесс накопления органики длится уже миллионы лет, пригодные для разработки запасы углеводородного топлива на планете не так велики. Большая часть нефти уже истрачена в XX веке. При сжигании углеводородного топлива расходуется кислород и выделяются продукты сгорания: газообразные (СО₂, СО, окислы серы, азота и др.) и твёрдые (зола, шлак и др.). Получаемая при этом тепловая энергия используется прямо или косвенно (после преобразования в другие виды энергии).

Процесс получения энергии из топлива негативно влияет на экологию атмосферы. Увеличение концентрации СО₂ ведёт к парниковому эффекту. Уменьшение О₂ в атмосфере – одна из причин образования «озоновых дыр».

Ядерное топливо, на первый взгляд, очень привлекательный источник энергии. В идеале атомная электростанция – экологически чистый источник энергии, поскольку выделение тепловой энергии в ядерном реакторе происходит без вовлечения в этот процесс компонентов атмосферы. Однако экологическая безопасность атомных электростанций относительна и зависит как от безукоснительного соблюдения технологических режимов, так и надёжности элементов оборудования. Срок службы оборудования оказывается практически в 2—3 раза меньше расчётного. Демонтаж и замена элементов этого оборудования более дороги, чем строительство новых станций. Большой проблемой является также захоронение радиоактивных отходов и изношенного оборудования радиоактивной зоны. Однако для Беларуси строительство одной – двух атомных электростанций (с учётом последних достижений науки и техники в этой области), возможно, обеспечило бы решение проблемы снабжения электрической энергией на ближайшие десятилетия. Альтернативным способом использования энергии расщепляющихся материалов является использование тепла земных недр.

Возобновляемые энергетические ресурсы – энергетические ресурсы рек, водохранилищ, ветра, солнца, биомассы и другие ресурсы, возобновляемые в ходе естественных природных процессов. Они подразделяются на:

– естественные (солнце, гидроэнергетика, ветер, биомасса);

– антропогенные (тепловые выбросы, бытовые отходы).

Основной особенностью возобновляемых источников энергии является то, что воспроизводство их энергетического потенциала происходит быстрее, чем его расходование. Кроме того, общий потенциал возобновляемых ресурсов оценивается в 970…980 триллионов т. у. т., когда ископаемые ресурсы (нефть, газ, уголь) – только 21 миллиард т. у. т. При этом технически достижимый, на современном уровне, потенциал нетрадиционных источников энергии по некоторым оценкам на 30% превышает глобальное потребление.

С учётом природных, географических и метеорологических условий страны в качестве нетрадиционных и возобновляемых местных источников энергии можно рассматривать:

– малые гидроэнергетические и ветроэнергетические установки;

– биоэнергетические установки, или установки по производству биогаза;

– установки для сжигания отходов растениеводства, бытовых отходов и др.

– гелиоустановки.

Программа оценивает потенциал этих источников в 5% от всей расчётной экономии топлива, которую планируется получить за счёт мероприятий по энергосбережению. Однако их применение очень важно по следующим причинам:

– во-первых, работы по их использованию будут способствовать развитию собственных технологий и оборудования, которые впоследствии могут стать предметом экспорта;

– во-вторых, эти источники, как правило, являются экологически чистыми;

в-третьих, их применение само по себе обеспечивает воспитание у людей психологии энергосбережения и энергоэффективности, что будет способствовать переходу от расточительной к рациональной экономике.

Запасы и перспективы использования различных источников энергии определяются энергетическими ресурсами.

Область человеческой деятельности, связанная с производством, передачей потребителям и использованием энергии называется энергетикой.

Энергетика делится на традиционную и нетрадиционную.

Традиционная энергетика базируется на использовании ископаемого горючего или ядерного топлива и энергии воды крупных рек. Она подразделяется на теплоэнергетику, электроэнергетику, ядерную энергетику и гидроэнергетику.

Нетрадиционная энергетика включает возобновляемые источники энергии и ВЭР: энергию Солнца (тепловая энергия, превращённая тепловая энергия, кинетическая энергия, фотосинтез), тепловую энергию Земли, энергию планетарного движения (приливы), ВЭР (тепловые, горючие и перепадов давления).

Решение вопросов уменьшения потерь энергии и её эффективного использования на всех стадиях составляет сущность энергосбережения.

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.

Эффективное использование ТЭР – использование всех видов энергии экономически оправданными, прогрессивными способами при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства.

Мощность – количество энергии в единицу времени, определяющее интенсивность движения и взаимодействия материальных тел. По другому, это скорость изменения энергии.

Топливо – горючие вещества с углеродной основой, используемые для получения тепловой энергии путём её сжигания.

Ядерное топливо – вещества и материалы, используемые для получения энергии в ядерном ректоре.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) – совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в стране.

Потенциал топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) и потребление различных видов энергоносителей, а также экономию ТЭР принято оценивать в килограммах условного топлива (кг. у.т.) (или в тоннах условного топлива (т.у.т.)). За 1 кг у.т. принято значение энергии, равное 29,309 х 10⁶Дж, что соответствует энергосодержанию примерно одного килограмма каменного угля.

Парниковый эффект – это свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землёй. Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью.

Нагреваясь за счёт поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового излучения, прозрачность атмосферы для которого мала и которое почти полностью поглощается в атмосфере. В случае парникового эффекта при ясном небе только 10—20% земного излучения, проникая через атмосферу, может уходить в космическое пространство. Глобальное потепление частично связано с повышением содержания в атмосфере СО₂, выделяемого при сжигании ископаемого топлива. В Европе общее количество выбросов СО₂ составляет 3000 млн. т в год. Теплоизоляция – весьма эффективный способ сократить расход топлива при отоплении, а следовательно, понизить содержание СО₂ в воздухе. Одновременно сокращаются выбросы двуокиси серы SO₂, нитратов NO и других компонентов, что значительно уменьшает количество кислотных остатков.