ВСТУП
Зміст і структура предмета.
Зв'язок предмета із предметами навчального плану
Головним завданням предмета є вивчення організаційної структури паливно-енергетичного комплексу України, одержання знань про джерела теплопостачання й споживачів тепла, знайомство з конструкцією систем теплопостачання, пристроєм і встаткуванням теплових мереж, знайомство з енергетичними й екологічними проблемами використання теплової енергії.
На предмет 54 години.
Лекцій 34 години
Пр/р 5 шт.
10 години на самостоят. вивчення
Сучасний рівень розвитку паливно-енергетичного комплексу вимагає обліку реальних умов обмеження паливних ресурсів традиційних видів енергетичного палива (зниження частки нафти в паливному балансі країни, заміна її газом і вугіллям), газ у Західному Сибірі.
Для цілей теплопостачання випускаються економічні теплогенераторы й допоміжне устаткування, що дозволяє виробляти высокопотенциальный теплоносія, удосконалені способи прокладки й пристрою теплових мереж, розроблені схеми автоматизації відпустки теплової енергії.
Основні напрямки поліпшення структури енергетичного балансу країни - зниження в ньому частки нафти, заміна її газом, вугіллям, використання альтернативних джерел теплопостачання.
Удосконалювання способів вироблення теплової енергії, її транспортування, відпустки й споживання дозволить одержати істотну економію ТЭР, підвищити енергетичну цінність органічного палива.
Теплофікація доцільна при розрахунковій тепловій потребі району більше 600 Мвт. При меншій потребі використають місцеві котельні, автономні системи.
Більша частина енергетичних ресурсів країни витрачається на теплопостачання житлових будинків і будинків технологічного призначення. Тому, закономірним є поява 10-20 років тому нового науково-експериментального напрямку в будівництві, пов'язаного із проблемою енергозбереження.
Використання енергозберігаючих проектів дало можливість зробити висновок, що у випадку зниження енергоспоживання на 30-50 % (порівняно з нормами) капітальні витрати вище традиційних не більше, ніж на 10%.
Щоб вирішити проблему енергозбереження необхідно створити концепцію сучасного екологічно чистого, економічного будинку з ефективним використанням енергії.
Энергоэффективный будинок являє собою сукупність архітектурних і інженерних рішень, які найкраще відповідають умовам зменшення витрат енергії на забезпечення мікроклімату в приміщенні. Энергоэкономичный будинок містить у собі систему рішень, спрямованих на зниження витрат енергії, на забезпечення мікроклімату в приміщеннях будинку.
Зхема взаємозалежності основних енергозберігаючих заходів будинку як єдиної теплоенергетичної системи.
Збільшення Зменшення Зменшення
т
еплоізоляції втрат
тепла розмірів
будинку через оболонку опалювальної
будинку установки
Тема 1 Загальні відомості про джерела теплової енергії
Питання теми:
1 Загальна характеристика джерел теплової енергйї на Землі,
2 Характеристика відновлювальних джерел, перспективи використання,
3 Невідновлюювальні джерела теплової енергії,
4 Паливно-енергетичний комплекс України, перспективи розвитку.
Джерела енергії поділяються на невідновлювані та відновлювані. Невіднолювані джерела - це традиційне паливо (нафта, газ, вугілля та ін), ядерне пальне та внутрішня теплота Землі. Реалізація ядерної енергії можлива за допомогою реакції поділу важких ядер на легкі (на атомних станціях) і синтезу - перетворення легких ядер у важкі (на термоядерних станціях). Видобуток нафти, газу, вугілля швидко зростає, причому паливо стає все дорожче.
За останніми оцінками, Земля має у розпорядженні запаси нафти близько 200 млрд.т, з них розвіданих близько 110. З урахуванням прогнозованої динаміки споживання нафти її вистачить до 2120 ... 2130 рр.. В даний час в світі витрачається щорічно близько 3 млрд. т. нафти. Проте вже зараз третина її добувається з дня морів, а надалі цей дорогий спосіб буде переважаючим і ще більш дорогим.
Розташовувані запаси газу оцінюються в 250 трлн м3, з них розвіданих 80 ... 90, в той час як світове споживання знаходиться на рівні 2 трлн м3 на рік. Передбачається, що до 2040 р. видобуток газу подвоїться, але до 2150 різко скоротиться. Таким чином, газу вистачить на термін не менший, ніж для нафти, але вартість його видобутку і транспорту стане ще вище.
Перше місце в запасах органічного палива планети займає вугілля: тільки розвідані його родовища містять більше 1 трлн т. Видобуток вугілля збільшився до 9 млрд т. Уже більше 40% вугілля видобуватиметься у відкритих кар'єрах (що, втім, екологічно несприятливо) при порівняно невисокій собівартості видобутку, але якість цього вугілля в основному низьке. Низькосортне вугілля доцільно використовувати на місці для потреб регіону, виробництва електроенергії та технологічної переробки.
Таким чином, можна вважати, що нафти на Землі вистачить до першої чверті, а газу - до середини другого століття наступного тисячоліття. Вугілля вистачить на більш тривалий термін, проте в історичному аспекті і він миттєвий. Необхідно, звичайно, враховувати і інші види органічного палива: торф, горючі сланці, нафтові піски і ін Вони становлять суттєвий резерв і до того ж, як і низькоякісне вугілля, можуть служити сировиною для отримання рідкого палива, що замінює нафту. Але їх запаси невеликі.
Для ядерної енергетики кількість розвіданого на планеті вихідної сировини - урану-235 - дуже обмежено. Однак, освоєння відтворення ядерного пального в реакторах на швидких нейтронах збільшує енерговіддачу в 20 ... 30 разів і робить рентабельним використання дорогого урану. У цих реакторах нерозщеплюваних уран-238 перетворюється в розщеплюваний плутоній-239.
При здійсненні ядерної реакції синтезу її ККД в 7 разів вище, ніж ядерної реакції поділу, і джерела сировини практично невичерпні (1/6000 маси води Світового океану). Однак завдання управління реакцією синтезу для термоядерних станцій не вирішені.
Можливість використання внутрішньої теплоти Землі має локальне значення: утилізується лише теплота гарячих підземних вод.
Відновлювані джерела енергії - це випромінювання Сонця, рослинна біомаса, морські припливи, вітер і річки. Енергія рослинної біомаси, вітру та річок є результатом дії сонячної енергії. Всі поновлювані джерела енергії до теперішнього часу використовуються в малому ступені.
Сонце - невичерпне джерело, що випромінює на Землю енергію в кількості, що набагато перевищує потребу її населення навіть у самому віддаленому майбутньому. Способи отримання цієї енергії відомі.
Щорічний приріст зеленої біомаси на Землі становить 117 млрд т в сухому вигляді, що енергетично еквівалентно 40 млрд т нафти. Загальна ж кількість рослинної біомаси на планеті перевищує 1800 млрд т, що рівнозначно 640 млрд т нафти. Звичайно, в якості палива може розглядатися тільки частина щорічного приросту, яка може бути виділена для даної мети.
Енергія морських припливів значна, і будівництво приливних станцій перспективно, хоча воно складно, дорого і не виключає непередбачувані екологічні наслідки.
Енергія вітру менше, але все ж велика, заслуговує серйозної уваги, проте вона непостійна в часі, що ускладнює її використання.
Енергія річок порівняно помірна, значною мірою вже використовується, причому для рівнинних річок - з негативними результатами. Які ілюструють необхідність вкрай обачного ставлення до механізмів екології.
Очевидними перевагами гідростанцій є: безпаливне вироблення електроенергії, збільшення глибин річок, поява шляхів сполучення між морями, регулювання стоку води, поліпшення зрошення і ін Цим перевагам протистоять серйозні недоліки гігантських ГЕС: затоплення і засолення прилеглих до русла земель (рівень грунтових вод піднімається, оскільки волога випаровується з грунту, а солі накопичуються в ній), а також заболочування їх; втрата риби (греблі перегороджують хід риби на нерест); величезні витрати на гідротехнічні споруди і перенесення населених пунктів, промислових об'єктів; втрата сільськогосподарських угідь, які розміщувалися на заплавних землях; різке зменшення стоку води (збільшення площі випаровування та фільтрації); зміна клімату, флори і фауни; позбавлення прибережного населення унікальних місць відпочинку - пляжів та ін; розмив берегів із занесенням русел річок та ін