Курс лекций по дисциплине: «Охрана окружающей среды и энергосбережение» Городок 2011

Вид материала

Курс лекций

Содержание Методическое пособие рассмотрено и одобрено Механическая энергия Электрическая энергия Магнитная энергия Электромагнитная энергия Тепловая энергия Химическая энергия Биохимическая энергия Ядерная энергия Гравитационная энергия Возобновляемые источники энергии Электрическая и тепловая энергия производится (рис. 3) Тепловые электрические станции Атомные электростанции Закон сохранения энергии. Энергетические ресурсы Твердое топливо Жидкое топливо Газообразное топливо Ядерное топливо ... Полное содержание

Подобный материал:

• Тема : «Загрязнение и охрана окружающей среды», 38.66kb.
• Рабочая программа по дисциплине сд ф. 05 «Техника защиты окружающей среды» для студентов, 202.99kb.
• В. Н. Масляев охрана окружающей среды учебное пособие, 1544.73kb.
• Практикум по экологическому мониторингу окружающей среды Учебное пособие, 949.79kb.
• Курс лекций по дисциплине «безопасность жизнедеятельности», 1553.02kb.
• 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (2 курс), 467.45kb.
• Долгосрочной целевой программы «Охрана окружающей среды и рациональное природопользование, 180kb.
• Темы контрольных работ по дисциплине «Охрана окружающей среды» Природные, 28.53kb.
• Рабочая программа элективного курса «Химия и охрана окружающей среды», 82.96kb.
• Планы лекций по курсу «Избранные главы физико-химии вмс» для студентов 4 курса специальности, 193.71kb.

Министерство сельского хозяйства и

продовольствия Республики Беларусь


УО «Городокский государственный аграрно-технический колледж»


Дуброва Ю.Н. Валентик Н.Г.


Курс лекций по дисциплине:

«Охрана окружающей среды и энергосбережение»


Городок 2011

Дуброва Ю.Н. Валентик Н.Г.

Курс лекций по дисциплине: «Охрана окружающей среды и энергосбережение» составлен для учащихся специальностей: 2-74 06 01 «Техническое обеспечение процессов сельскохозяйственного производства»; 2-74 06 06 «Материально-техническое обеспечение агропромышленного комплекса»; 2-740605 «Энергетическое обеспечение сельскохозяйственного производства», очной и заочной форм обучения


Городокский государственный аграрно-технический колледж.

Издательство ГГАТК, 2011. – 90 с.

В курсе, состоящем из 10 лекций освещены вопросы структуры энергопотребления. Описаны энергетические ресурсы Республики Беларусь, дана характеристика топливно-энергетического комплекса и перспективы его развития.

Рассмотрены вопросы энергосбережения в сельскохозяйственной отрасли - энергоресурсосберегающие технологии в растениеводстве и животноводстве.

Освещены вопросы выработки привычек экономии в быту, семье и учреждениях образования.


Методическое пособие рассмотрено и одобрено

цикловой методической комиссией преподавателей

цикла специализации специальности

Протокол № от 2011 г.


Оглавление


Введение ………………………………………………………………………….4

Тема 1. Структура энергосбережения ……………………..……...……………5

Тема 2. Энергетические ресурсы Республики Беларусь. Государственная программа по энергосбережению………………………….….................................17

Тема 3. Энергосберегающие технологии в растениеводстве………………...31

Тема 4. Энергосберегающие технологии в животноводстве…………………47

Тема 5. Энергосбережение при использовании машинно-тракторного парка…………………………………….…………………………………..………...55

Тема 6. Основные принципы электросбережения в сельском хозяйстве……65

Тема 7. Энергосбережение в зданиях и сооружениях………………................74

Тема 8. Учет и регулирование потребления энергоресурсов………………....79

Тема 9. Выработка приемов экономии в семье и учреждениях образования…………………………………………………………………….…………...87

Тема 10. Экологические аспекты энергетики и энергосбережения…………..93

Основные правовые и нормативные документы в области энергосбережения…………………………………………………………………………………99

Литература………………………………………………………………………106

Введение


Отрасли агропромышленного комплекса Республики Беларусь являются весьма сложными и своеобразными объектами с точки зрения энергообеспечения, поэтому проблема энергосбережения в них достаточно актуальна.

Современное состояние отечественного сельского хозяйства характеризуется:

• низким уровнем производительности труда в сравнении со странами Запада (странами большой семерки). В настоящее время она составляет лишь около 10% от американского уровня;
  
• высокой энергоемкостью производимой продукции, в 4-6 раз выше, чем в странах Запада;
  
• большим набором используемых технологических и энергетических средств при малом коэффициенте полезного использования. Так, среднегодовой коэффициент использования электрических подстанций, котельных, установленной мощности двигателей внутреннего сгорания не достигает 20%;
  
• сложной структурой топливно-энергетического баланса, основными составляющими которого являются следующие виды топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): дизельное топливо и автобензин (около 1/3), электроэнергия (12%), твердое топливо (более 1/3), газ, жидкое печное топливо и др.;
  
• устаревшим оборудованием и коммуникаций - около 90% их работает за пределами сроков амортизации;
  
• дефицитом работоспособных кадров необходимой квалификации.
  

Особенности функционирования сельскохозяйственной отрасли связаны с тем, что в качестве объекта воздействия энергетических технологий чаще всего выступают биологические объекты: почва, растение, животное. Это накладывает отпечатки на особенности потребления и распределения энергии, а также возможные энергетические источники.

Для увеличения производства продукции сельское хозяйство должно развиваться интенсивно, используя инновационные энергоресурсосберегающие технологии, а этот процесс неразрывно связан с возрастанием потребления энергии: на сегодняшний день прирост продукции на 1 % влечет за собой увеличение расхода энергоресурсов на 2 - 3 %. В животноводстве потребляется 18-22% жидкого топлива и 19-20% электрической энергии от всех энергоресурсов, используемых на производственные цели в сельском хозяйстве. В Беларусии на 1 га пашни затрачивается до 250-280 кг условного топлива, тогда как, например, в США -140 кг.

Поэтому в современных условиях вопросы энергосбережения в АПК приобретают особую остроту.

Тема 1. Структура энергосбережения


1. Цели, задачи и содержание изучения энергосбережения.

2. Виды энергии.

3. Источник энергии. Энергетические ресурсы.

4.Способы получения, транспортировки, преобразования и использования энергии.


1 Цели, задачи и содержание изучения энергосбережения


Цель дисциплины – дать современные знания учащимся о технических и экономических аспектах политики энергосбережения в Республике Беларусь, сформировать новый системный подход к постановке и решению проблем эффективного использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на основе мирового опыта и государственной политики в области энергосбережения.

Задачей раздела «Энергосбережения» является формирование у студентов (представление) экологического мировоззрения будущего специалиста, которое позволит самокритично анализировать и оценивать личную, производственную деятельность в отношении к энергосбережению.

Раздел «Энергосбережение» включает в себя четыре темы:

1. Структура энергопотребления.

2. Энергосбережение в сельском хозяйстве.

3. Энергосбережение в быту.

4. Энергосбережение как природоохранная деятельность.


2 Виды энергии


Прежде чем говорить об основных мероприятиях, обеспечивающих энергосбережение, т.е. выяснить, как можно сберечь энергию, необходимо четко определить, что представляет собой понятие «энергия».

Энергия (греч. – действие, деятельность) – общая количественная мера различных форм движения материи, т.е. это нечто, способное переходить из одной формы в другую.

Любая деятельность предполагает изменение состояние (движение). Все формы движения (механическое, тепловое, электромагнитное и др.) сопровождаются превращением энергии из одного вида в другой или совершением работы. Все виды энергии эквивалентны друг другу и при определенных условиях взаимозаменяемы.

Существуют различные классификации видов и форм энергии. Назовем те ее виды, с которыми люди наиболее часто встречаются в своей повседневной жизни: механическая, электрическая, электромагнитная и внутренняя (рис.1).

К внутренней энергии относятся: тепловая, химическая и внутриядерная (атомная).

Механическая энергия – проявляется при взаимодействии, движении отдельных макроскопических тел или их частиц.





Рисунок 1- Классификация видов энергии


К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел. Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах – транспортных и технологических машинах.

Паровые турбины отечественного производства марки "Двина" предназначены для выработки электроэнергии (механической энергии) с дальнейшим использованием отработавшего в установке пара для технологических и отопительных нужд.

Электрическая энергия – энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока). Это наиболее универсальный совершенный вид энергии. Электрическая энергия применяется для получения механической энергии с помощью электродвигателей и осуществление механических процессов обработки материалов: дробление, измельчение, перемешивание; для проведения электрохимических реакций, получения тепловой энергии в электронагревательных устройствах и печах. Использование электрической энергии позволяет создавать комплексы с высокой степенью автоматизации.

В аккумуляторной батарее электрическая энергия, поступающая в процессе её заряда от внешнего источника постоянного тока, превращается в химическую и в этом виде может быть запасена, а в процессе разряда - вновь преобразуется в электрическую энергию.

Магнитная энергия – энергия постоянных магнитов, обладающих большим запасом энергии, но «отдающих» ее весьма неохотно. Электрическая и магнитная энергия тесно взаимосвязаны друг с другом.

Автономная безтопливная электростанция, использует энергию магнитных полей.  Запуск производится от аккумулятора и далее станция не требует внешних источников или топлива. Эксплуатационные расходы минимальные, так как электростанция не имеет движущихся частей. Упрощенно можно сказать, что производство избыточной электроэнергии обеспечивает специальный электромагнитный трансформатор, управляемый современными электронными схемами (мощность - от 1 КВт до 100ГВт).

Солнце формирует единое межпланетное магнитное поле. Его пространствен­ная структура довольно сложна, но в первом приближении она повторяет структуру потоков плазмы, т.е. архимедовы спирали меньше. Магнитные поля планет (магнитосферы) представляют собой препятствия для солнечного ветра.

Электромагнитная энергия – это энергия электромагнитных волн, т.е. движущихся электрического и магнитного полей. Она включает видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радио­волны. Таким образом, электромагнитная энергия – это энергия излуче­ния. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в дру­гие формы, чаще всего в теплоту (медпункт, кабинет физиопроцедур).

Тепловая энергия - энергия неупорядоченного (хаотического) движения и взаимодействия молекул веществ. Тепловая энергия, получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавле­ния, сушки, выпаривания, перегонки и т.д.). Инфракрасное излучение - естест­венный природный вид обогрева.

Химическая энергия – энергия, «запасенная» в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при химических реакциях между вещест­вами (энергия биохимических превращений). Например энергия связи С-С в мо­лекуле этилена - 612 кДж/моль Химическая энергия выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горений топ­лива), либо преобразуется в электрическую в гальванических элементах и ак­кумуляторах. Эти источники энергии характеризуются высоким КПД (до 45%), но низкой емкостью.

Биохимическая энергия - энергия, выделяющаяся или поглащающаяся в результате биохимических превращений. При гидролизе молекул АТФ до АДФ (аденозинтрифосфорной кислоты) эти связи разрываваются и выделяется боль­шое количество энергии:


АТФ + Н2О=АДФ + Н3РО4 + 40 кДж (1)


Мышцы называют двигателями организма. Они составляют почти поло­вину массы тела и превращают химическую энергию в силу, которая переда­ется через сухожилия костям и суставам. Энергия продуктов питания поддер­живает температуру тела, обеспечивает энергию, необходимую для физиче­ского и умственного труда. Ценнейшей составляющей пищи являются жиры окисление которых идет на образование АТФ.

Ядерная энергия – энергия, локализованная в ядрах атомов так называе­мых радиоактивных веществ. Она высвобождается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или синтезе легких ядер (термоядерная реакция).

Гравитационная энергия – энергия, обусловленная взаимодействием (тя­готением) массивных тел, она особенно ощутима в космическом пространстве.

Окружающий нас мир обладает поистине неиссякаемым источником раз­личных видов энергии, некоторые из них человечество научилось использовать уже с давних времен (энергия движения воды в реках; энергия ветра; энергия, заключенная в топливе); некоторые еще в полной мере не используются: энер­гия Солнца, энергия взаимодействия Земли и Луны, энергия термоядерного синтеза, энергия тела Земли.

Немногим более половины всей потребляемой энергии используется в виде тепла для технических нужд: отопления, приготовления пищи, остав­шаяся часть – в виде механической, прежде всего в транспортных установках. Доля электрической энергии с каждым годом растет.


3 Источник энергии. Энергетические ресурсы


Для всех естественных процессов в пределах биосферы наиболее существенными явля­ются энергетические факторы. Появление и развитие различных форм жизни в первую очередь зависит от функционирования энергетических ис­точников. Для нашей планеты основным источником энер­гии является Солнце. Поглощаемая Землей энергия излу­че­ния Солнца в десятки раз превышает потребляемую чело­вечеством. Про­цесс преобразова­ния энергии света в энергию химических связей органических веществ называют фото­синтезом. Исходными соединениями для фотосинтеза служат простые, низкой энергии неорганические вещества СО₂ и Н₂О:


6СО₂+6Н₂ОС₆Н₁₂О₆+6О₂ (2)


Животные потребляют энергию, накопленную раститель­ностью. Человек потребляет энергию Солнца различными путями, в том числе с пищей, которая обеспечивает его рабо­тоспособность. Неиспользованная часть энергии накапли­вается в виде веществ, способ­ных высвобождать ее при оп­ределенных условиях. Эти вещества называют ископаемым топливом (невозобновляемые источники энергии) - основ­ной источник энергии в совре­менном хозяйстве, а также важнейшее промышленное сырье.

Теплоту сгорания топлива определяют экспериментально. Для этого служат специаль­ные приборы - калориметры. Теп­лота сгорания основных видов органического топлива ко­леб­лется от 6 200-7 500 кДж/кг (многозольные сланцы, высоко­влажный торф, бурый уголь) до 25 000-29 000 кДж/кг (высо­кокалорийный каменный уголь) и 33 000 кДж/кг (нефте­продукты и газ).





Рисунок 2 – Классификация возобновляемых источников энергии


Возобновляемые источники энергии - источники, пото­ки энергии которых посто­янно существуют или периоди­чески возникают в окружающей среде (рис. 2).

К ним относят энергию: прямого излучения Солнца, ветра, мирового океана (энергия приливов, волн), рек, морс­ких течений, морских водорослей, биомассы, водотоков, гео­тер­мальных источников (энергия внутреннего тепла Земли), "холодную" (получение энерго­носителей путем физико-хи­мических процессов, протекающих при низких температу­рах), нетрадиционных источников энергии, получаемую при непосредственном преобразо­вании химической энергии орга­нического топлива в электрическую - создание топливных элементов и др. энергетических ресурсов.

Энергия, которая содержится в природных источниках и может быть преобразована в механическую, тепловую, элек­трическую, химическую, называют первичной.

Энергия, получаемая человеком после преобразования первичной энер­гии на специальных установках – станциях, называется вторичной (электриче­ская энергия, энергия пара, горячей воды и т.д.). В настоящее время широко ведутся работы источников энергии: солнечной, ветра, приливов, теплоты земли (нетрадиционные виды энергии).

Любой источник энергии, естественный или искусствен­но активизированный, называют энергетическим ресурсом. По способу использования первичные энергетические ре­сурсы подразделяют на топливные и нетопливные, по признакам сохранения запасов на возобновляемые и невозобновляемые. В современном природополь­зовании энергетические ресурсы классифицируют на три группы:

- участвующие в постоянном обороте и потоке энергии (солнечная энергия, энергия потоков воды и воздушных масс и т. д.);

- депонированные (уголь, нефть, газ и т. д.);

- искусственно активизированные (ядерная и термоядер­ная энергия).

Использование энергетических ресурсов является одной из основных форм природопользования. Область обществен­ного производства, охватываю­щая энергетические ресурсы, получение, преобразование, транспортировку и использова­ние различных видов энергии, называется энергетикой. Энергетика функционирует в рамках энергосистем. В энер­госистемы входят традиционная и нетрадиционная энерге­тика. Традиционная энергетика использует ископае­мые энер­гические ресурсы (уголь, нефть, газ), а также торф, дрова и другое ор­ганическое и синтетическое топливо, энергию, вы­деляющуюся при распаде ядер (ядерное топливо), гидроэнер­гию рек, нетрадиционная - возобновляемые источники энер­гии (солнечную энергию, энергию ветра, энергию биомассы, геотермальную энергию и др.).


4 Способы получения, транспортировки, преобразова­ния

и использо­вание энергии


Мировые запасы нефти сосредоточены в географических районах, не совпадающих с районами ее переработки и по­требления, благодаря чему существуют международные по­токи нефти.

Сырая нефть и продукты ее переработки (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др.) транспортируются по трубопро­водам, водным и, реже, железнодорожным и автомобильным транспортом. Основная часть природного газа транс­портируется по трубопроводам, незначительное ко­личество - в сжиженном виде специальными танкерами, железнодорож­ным и автомобильным транспортом в цистернах и баллонах.

Основная часть угля используется в странах, его добыва­ющих. Транспор­тировка угля осуществляется железнодо­рожным и водным транспортом, более энергозатратным, чем трубопроводный. Осваивается транспортировка угля по тру­бопроводам в контейнерах в виде пульпы (50 % — измель­ченный уголь, 50 % - вода).

Для транспортировки ядерного топлива создаются спе­циальные контей­неры, которые оснащены защитными обо­лочками, снижающими радиоактивное излучение до норма­тивных пределов.

Извлеченное топливо транспортируется на пе­реработку, а переработанное - к месту потребления.

Экономическая эффективность различных видов топли­ва зависит от ко­эффициента извлечения, материальных и энергетических затрат на добычу, транспортировку, пере­работку топлива, а также затрат на возмещение причи­нен­ного при этом ущерба окружающей среде.

Для нефти коэффициент извлечения составляет 0,3-0,4. Добыча нефти - хорошо отработанный технологический процесс.





Рисунок 3 – Получение тепловой и электрической энергии.


Электрическая и тепловая энергия производится (рис. 3):

- на тепловых электрических станциях (ТЭС) на органическом топливе с использованием в турбинах водного пара (паротурбинные установки – ПТУ); продуктов сгорания – ГТУ, их комбинаций (паровые установки – ПГТУ);

- на гидравлических электрических станциях (ГЭС), использующих энер­гию падающего потока воды, течения;

- на атомных электростанциях АЭС, использующих энергию ядерного рас­пада.

Тепловые электрические станции (ТЭС).

Их можно разделить на конденсационные электрические станции (КЭС), производящие только электроэнергию, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) - элек­трические станции с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии.

Тепловые электростанции работают по такому принципу: топ­ливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри распо­ложенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та, в свою очередь, — вал электрического генератора. Затем отработавший пар кон­денсируется; вода из конденсатора через систему подогрева­телей возвращается в котел.

Рассмотрим схему производства электрической энергии на ТЭС, работаю­щей на твердом топливе. 60% всех генерирующих мощностей России приходится как раз на долю ТЭС – тепловых электростанций, использующих паротурбинные установки.

В отличие от паровых турбин, газовые в качестве рабочего тела используют не воду, как в парогенерато­рах, а газ, образующийся в процессе сгорания топлива (обычно – природного газа). Это позволяет увели­чить эффективность работы и тепловую экономичность таких генераторов.

Цикл работы ГТУ выглядит следующим образом: продукты сгорания топлива поступают в компрессор, где доводятся до критических параметров давления и температуры, на выходе из компрессора они попа­дают на лопатки турбины, приводя в движение одновременно и ротор электрогенератора.

Отработавшие газы выводятся в атмосферу. Принципиальная схема работы ГТУ представлена на рисунке 4.

КС – камера сгорания топлива ГТ – газовая турбина ЭГ – электрогенератор К – компрессор

КА – котлоагрегат ПТ – паровая турбина ЭГ – электрогенератор К – конденсатор

Рисунок 4 – Газотурбинные Рисунок 5 - Паротурбинные

установки (ГТУ) установки (ПТУ)


Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установ­ленной на ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе и затем посту­пает в конденсатор, а другая, имеющая большую температуру и давление (на рис. штриховая линия), отбирается от промежуточной ступени турбины и используется для теплоснабжения (рис. 5).

Мини-ТЭЦ - электростанция с комбинированным производством электроэнергии и тепла, расположенная в непо­средственной близости от конечного потребителя.

В качестве источника энергии в мини-ТЭЦ используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС): дизельные, га­зовые и газотурбинные.

Такие установки окупают себя в течение 2,5-5 лет. А автономность мини-ТЭЦ, производящих электроэнергию и тепло на месте потребления, даёт гарантию от перебоев или аварийных отключений, которые неизбежны из-за изношенности электрических и тепловых сетей. Срок службы самих двигателей - до 200 000 моточасов, или 25 лет, при эксплуатации по 8 000 часов в год делает мини-ТЭЦ надежнейшим источником бесперебойного энерго­обеспечения (рис. 6).

Км – компрессор ГТ – газовая турбина КА – паровой котлоагрегат ПТ – паровая турбина К - конденсатор ЭГ 1 – электрогенератор газового цикла ЭГ 2 – электрогенератор теплового цикла КС – камера сгорания топлива

Рисунок 6 – Схема мини ТЭЦ Рисунок 7 – Схема парогазовой

на базе ДВЗ установки ПГУ


Турбина вместе с котлом, питающим ее паром, образует моноблок. Топливо сгорает в топочной камере парового котла с выделением теплоты. Эта энергия передается рабочему телу – воде, превращая ее в насыщенный пар, а затем в перегретый.

ПГУ совмещают в себе принципы работы паровых и газовых турбин (рис. 7).

Парогазовые турбины используют и газ, и воду в качестве рабочего тела турбины. Сначала топливо сжи­гается в газотурбинной установке, после чего прошедший через турбину газ используется для нагревания воды в котле и работы по обычному паровому циклу.

Парогазовые турбины обладают более высоким КПД, но меньшей маневренностью.

Фактически, парогазовые турбины – это один из наиболее эффективных промышленных способов произ­водства электроэнергии.

В Беларуси осуществляется программа строительства малых, мини-ТЭЦ и новых котельных на древесных отходах, реконструк­ции действующих котельных с переводом их на древесное топливо..

Гидроэлектростанции.

Основным рабочим органом гидроэнергетической установки, непосредст­венно преобразующей энергию движения воды в кинетическую энергию сво­его вращения является гидротурбина (КПД турбины до 95%).

В схему входят: водохранилище, подводящий водовод, регулятор расхода воды, гидротурбина, электрогенератор, система контроля и управления пара­метрами генератора (рис. 8).




Рисунок 8 – Принцип работы гидроэлектростанции


Гидроэлектростанция в статическом состоянии состоит из лопастей 1, жестко связанных с осью 2. Ось 2 устанавливается на опорном подшипнике 3, размещенном в бетонном корпусе 4, установленном на берегу реки. На бетонном корпусе 4 закрепляется на анкерных болтах 5 металлический кронштейн 6, на котором установлена муфта 7, генератор 8 и подшипник 9 оси 2.

Ширина лопасти конструктивно определяется суммой разницы максимального и минимального уровней реки в данном месте и величиной ширины части лопасти, которая обеспечивает устойчивое вращение турбины при минимальном уровне водной поверхности.

От длины лопастей зависит мощность гидроэлектростанции.

Преимуществами предлагаемой гидроэлектростанции являются удобство обслуживания из-за установки на берегу, ее повышенный по сравнению с прототипом КПД из-за размещения муфты и генератора на открытом воздухе и отсутствия их герметизации, из-за размещения лопастей в верхних слоях течения реки, из-за применения определенного соотношения в ширине лопасти, простота изготовления конструкции и уменьшение ее металлоемкости.

Атомные электростанции.

Принципиальная схема АЭС с ядерным реактором, имеющим водяное охлаждение, приведена на рис.9. Тепло, выделяется в активной зоне реактора, вбирается водой (теплоносителем) 1-г кон­тура, которая прокачивается через реактор циркуляционным насосом. Нагретая вода из реактора посту­пает в теплообменник (парогенератор) 3, где передаёт тепло, полученное в реакторе воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образуется пар поступает в турбину 4.

Наиболее часто на АЭС применяют четыре типа реакторов на тепловых нейтронах:

1) водоводяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя;

2) графитоводные с водяным теплоносителем и графито­вым замедлителем;

3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя;

4) графитогазовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

Выбор преимущественно применяемого типа реактора определяется главным образом накопленным опы­том в реактороносителе а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырьевых запа­сов и т. л. В России строят главным образом графитоводные и водоводяные реакторы. На АЭС США наи­большее распространение получили водоводяные реакторы. Графитогазовые реакторы применяются в Англии. В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами.


Рисунок 9 - Принципиальная схема АЭС: 1 — ядерный реактор; 2 — циркуляционный насос; 3 — теплообменник; 4 — турбина; 5 — генератор электрического тока.


При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт·ч. электроэнер­гии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабатывается 23 млн.кВт·ч. электроэнергии.

Отработавший в турбине пар конденсируется, и конденсат питательным насосом подается в реактор. Недостатки: вода на выходе из реактора становится радиоактивной, что предъявляет повышенные требования к биологической защите.

Существуют двухконтурные и трехконтурные системы, где в качестве теплоносителя используется жидкий натрий.

Котельные.

Котельные предназначены для централизованного теплоснабжения промышленности и жилищно-коммунального хозяйства, а также для покрытия пиковых тепловых нагрузок в теплофикационных системах. В котельных устанавливают котлы или паровые котлы низкого давления.

Модульная котельная  предназначена для теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых,  культурно-бытовых и производственных объектов теплопроизводительностью от 95 кВт до 12 МВт. Полностью  исключаются  затраты на строительство  капитального здания. Каждая  модульная котельная имеет высокий КПД и автоматически обеспечивает оптимальный  режим работы всего отопительного оборудования, при этом она  производит столько тепла и горячей воды, сколько требуется потребителю  в данный момент. Таким образом достигается максимальная экономия  топлива.

Закон сохранения энергии. Сумма всех видов энергии остается постоянной, что, в конечном счете, приводит к утверждению: энергия никогда не создается и не уничтожается, она только переходит из одного вида в другой.

Анализ функционирования топливно-энергетических объектов показывает, что экономически наиболее эффективны электростанции, не имеющие громоздкого топливного цикла: гидроэлектростанции, солнечные, ветряные, геотермальные и ряд других на возобновляемых источниках.


Вопросы для самоконтроля.

1. Дайте определение энергии. Назовите классификацию видов и форм энергии.
   
2. Что называется возобновляемыми и невозобновляемыми источниками энергии?
   
3. Что называется первичной и вторичной энергией?
   
4. Дайте определение энергетического ресурса. Назовите классификацию энергетических ресурсов.
   
5. Что называется энергетикой?
   
6. На каких станциях-установках можно получить электрическую и тепловую энергию?
   
7. Назовите классификацию и дайте описание тепловых электростанций.
   
8. Опишите основной принцип работы гидроэлектростанций.
   
9. Опишите основной принцип работы атомной электростанции.
   

Тема 2. Энергетические ресурсы Республики Беларусь. Государственная программа по энергосбережению


1. Энергетические ресурсы планеты и Республики Беларусь. Возможности самообеспечения Республики Беларусь энергоносителями.

2. Характеристика топливно-энергетического комплекса (ТЭК) Беларуси. Перспективы его развития.

3. Государственная политика по совершенствованию управления энергосбережением в Республике Беларусь.


1 Энергетические ресурсы планеты и Республики Беларусь.

Возможности самообеспечения Республики Беларусь энергоносителями