Тема 2 Энергия и ее роль в жизни общества
Система энергосбережения
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. 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).
Рис.1 Направления деятельности по энергосбережению
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[2,3].
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.
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.
|
|
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)