Geum.ru

В. Ю. Балдин Использование ресурсов и энергии Учебное пособие

Вид материалаУчебное пособие
Рис. 1. Принципиальное устройство атомной станции
2.2. Темпы потребления энергоресурсов
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11




Рис. 1. Принципиальное устройство атомной станции




Для производства сжатого воздуха используются различные компрессорные установки с электроприводом. При производстве дутья для доменных печей металлургических предприятий (доменного дутья) используются компрессоры с турбоприводом. В этом случае значительно снижаются удельные расходы электроэнергии.

Кислород получают, чаще всего, из воздуха посредством реализации цикла глубокого охлаждения и разделения воздуха. К настоящему времени созданы воздухоразделительные установки различного назначения. Основа комплексного цикла разделения воздуха – процесс ректификации. Это физический способ, базирующийся на различии в температурах кипения отдельных компонентов воздуха. Этот процесс реализуется за счет низких температур. Хладоагентом, чаще всего, служит сам перерабатываемый воздух.

С этой целью применяют несколько способов:
  • использование расширительной машины (детандера),
  • использование эффекта Джоуля–Томсона.

Последний заключается в том, что при дросселировании (т.е. снижении давления) сжатого воздуха в определенных условиях происходит понижение его температуры. В зависимости от схемы воздухоразделительной установки возможно получение технологического кислорода, содержащего 95 % кислорода, или технического кислорода, содержащего 99,5 % кислорода.


Вопросы для обсуждения и самопроверки

  1. Назовите основные энергетические эпохи.
  2. Почему особое внимание нужно обращать на сбережение органических топлив?
  3. Каков элементарный состав топлива?
  4. Назовите основные виды топлива и дайте им краткую характеристику.
  5. Назовите основные виды энергии.
  6. Что такое суммарные энергозатраты и из чего они складываются?
  7. Чем отличаются КПД брутто и нетто?
  8. Почему такой низкий КПД нетто котельной со слоевым сжиганием топлива?
  9. Назовите основные виды преобразованной энергии?
  10. Какой основной недостаток централизованных систем теплоснабжения крупных городов?
  11. В чем преимущества и недостатки кислорода как окислителя?
  12. Назовите КПД современных электростанций. Почему он такой низкий?





  1. Энергоресурсы


Топить нефтью – все равно что сжигать ассигнации.

Д.И. Менделеев


2.1. Виды энергоресурсов


Общие запасы энергии, на которые может рассчитывать человечество, оцениваются ресурсами, разделяемыми на две большие группы: невозобновляемые и возобновляемые.

К первой группе следует отнести запасы органического и ядерного топлива, а также и геотермальную энергию.

Ко второй группе относятся:
  • падающая на поверхность Земли солнечная энергия;
  • геофизическая энергия (ветра, рек, морских приливов и отливов);
  • энергия биомассы – это древесина, отходы растениеводства, отходы животноводства, хозяйственные и фекальные стоки.

Запасы энергоресурсов на Земле огромны. Но их использование не всегда возможно или связано с большими затратами на разработку, транспортировку, охрану труда и окружающей среды.

Из разведанных и легко добываемых запасов органических топлив на Земле можно привести следующие объемы на данный период (в млрд т у.т.):

уголь (включая бурый) – 800;

нефть – 90;

газ – 85;

торф – 5.

Распределение этих запасов органического топлива на земле очень неравномерно. Более 80 % всех этих запасов сосредоточены на территории Северной Америки, бывшего СССР и развивающихся стран. Предполагалось, что ХХI век будет веком ядерной энергетики, но авария на Чернобыльской АЭС привела к существенным ограничениям дальнейшего развития атомной энергетики.

В настоящее время мировое потребление невозобновляемых энергоресурсов в год составляет, по разным данным, 14–16 млрд т у.т. Из них более 50 % составляют нефть и газ.

Из возобновляемых источников энергии наибольшее развитие получила гидроэнергетика, она дает до 9 % от общей выработки электроэнергии. Пока технически возможный гидроэнергетический потенциал используется в мировой практике примерно на 10 % от общего мирового потенциала в 7 млрд т у.т./год.

80 % всего гидроэнергетического потенциала сосредоточено в Латинской Америке, Африке, Азии, бывшем СССР. Все эти страны имеют весьма ограниченный или неопределенный инвестиционный потенциал. Это значительно сдерживает развитие гидроэнергетики, так как строительство ГЭС – затратное дело. Окупаемость затрат такого строительства – несколько десятков лет.

Общий вклад в современное энергопроизводство таких источников энергии как солнечная, ветровая, приливная очень мал и едва превышает 1%. Оценки, выполненные в Японии, свидетельствуют, что максимальный вклад этих источников при современных методах использования предельно может достичь 3 % от современного уровня энергообеспечения (для Японии). Следует учесть, что не каждая страна может себе позволить необходимые инвестиции в освоение этих видов энергоресурсов.

Достаточно перспективно использование энергии биомассы. Это, в первую очередь, дрова. По разным оценкам, в год на Земле в энергетических целях сжигается дров до 1,5 млрд т у. т. А общий энергетический потенциал биомассы оценивается в 5,5 млрд т у. т./год. В ряде стран (Китай, США, Индия) для освоения энергии биомассы широко используются биогазовые установки для получения искусственного горючего газа. Подобные установки имеются и в нашей стране, которые дополнительно еще и производят высокоэффективные удобрения. Считается, что в российском животноводстве и птицеводстве в год образуется около 150 млн т органических отходов. При их переработке в биогазовых установках можно ежегодно получать дополнительно 95 млн т у.т., что эквивалентно 190 млрд кВт·ч электроэнергии. Этой энергии достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией весь агрокомплекс России. В дополнение – полученные в биореакторах более 100 млн т высокоэффективных удобрений (без следов нитритов и нитратов, болезнетворной микрофлоры и даже семян сорняков).

Однако темпы освоения возобновляемых источников энергии в нашей стране чрезвычайно низки.

2.2. Темпы потребления энергоресурсов


Россия располагает значительными запасами всех видов органических топлив, ядерного топлива, а также огромным гидроэнергетическим потенциалом. При достаточно оптимистическом прогнозе технически возможный энергетический потенциал России в первичном топливе можно оценить в таких объемах (табл. 2.1).

Таблица 2.1