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;
- 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 использованиявозобновляемых 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
- нефть
- природный газ
Энергетические ресурсы принято характеризовать числом лет, в течение которых данного ресурса хватит для производства энергии на современном качественном уровне. Из доклада комиссии Мирового энергетического совета при современном уровне потребления запасов угля хватит на 250 лет, газа — на 60 лет, нефти — на 40 лет.
Доля различных видов энергетических ресурсов в общемировой выработке первичной энергии представлена на рис.2
Рис. 2 Доля различных видов энергетических ресурсов в общемировой выработке первичной энергии
Основные источники энергии
Существует девять основных источников энергии:
1. солнечное излучение;
2. движение и притяжение Солнца, Земли и Луны;
3. тепловая энергия ядра Земли, а также химических реакций и радиоактивного распада в ее недрах;
4. механическая энергия движения воды;
5. механическая энергия движения воздуха;
6. биологическая энергия;
7. тепловая энергия природных видов топлива(нефти, газа, угля, древесины, торфа, сланцев, сухой растительности);
8. химические реакции различных веществ;
9. ядерные реакции.
Виды топлива
По определению Д. И. Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты».
В различных технологических процессах применяют природные (природный газ, уголь, торф, дрова и т.д) и искусственные (мазут, керосин, дизельное топливо, жидкий газ, продукты утилизации полимерных материалов и т.п.) теплоэнергетические ресурсы (ТЭР).
Топливо, в зависимости от его агрегатного состояния, подразделяют на следующие четыре группы:
|
|
- твердое;
- жидкое;
- газообразное;
- ядерное.
К твердому виду топлива относят:
- древесину и другие продукты растительного происхождения;
- уголь (с его разновидностями: каменный, антрацит, кокс, бурый);
- торф;
- горючие сланцы;
- горючие продукты утилизации различных изделий.
Жидкое топливо.
- сжиженный газ
- бензиновую
- керосиновую
- дизельную
Газообразное топливо
· Газообразными видами топлива являются природный газ, добываемый непосредственно со скважин, так и попутно с добычей нефти, называемый попутным. Основным компонентом природного газа является метан СН4 и в небольшом количестве азот N2, высшие углеводороды CnHm, двуокись углерода СО2. Попутный газ содержит меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов, и поэтому выделяет при сгорании больше теплоты.
· На металлургических заводах в качестве попутных продуктов при сгорании угля получают коксовый и доменный газы.
· В последнее время все большее применение находит биогаз - продукт анаэробной ферментации (сбраживание) органических отходов (навоза, растительных остатков, мусора, сточных вод и т. д.).
Ядерное топливо
· Ядерным топливом является уран.
|
|
Условное топливо
Различные виды энергетических ресурсов обладают разным качеством, которое характеризуется энергоемкостью топлива. Удельной энергоемкостью называется количество энергии, приходящееся на единицу массы физического тела энергоресурса.
Для удобства сопоставления различных видов энергоресурсов и возможности расчетов расход всех видов топлива, а также планирования необходимо проводить сравнение на единой базе. За единую базу принято так называемое условное топливо (У.Т.).
За условное принято такое топливо, при сгорании 1 кг которого выделяется 29,3 МДж энергии, или 7000 ккал тепла. В качестве единицы измерения в государствах СНГ принята 1 тонна условного топлива (Т У.Т.). За рубежом применяется идентичная по сути и функциональному назначению единица измерения – тонна условного топлива в нефтяном эквиваленте или проще тонна нефтяного эквивалента (т.н.э.), 1 т н.э. = 41,86 МДж.
Анализ разведанных в мире запасов природных энергоресурсов показывает, что при существующих темпах развития экономики стран мира, нефти хватит на 40 лет, газа – на 60лет, угля – на 250 лет, урана – на 80 лет. Торфяные месторождения и запасы торфа, учитывая его невысокую калорийность, практически не изменяют энергетический потенциал Земли. Поэтому необходимо максимально использовать возобновляемые энергоресурсы (солнце, ветер, биотопливо, движение воды в реках, морях и океанах), разрабатывать экономически рациональные технологии водородной энергетики и термоядерного синтеза
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
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
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 ·10 
Дж.
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.