13. Основные виды и источники энергии, используемые в производстве

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – многоотраслевая система, которая включает добычу, транспортировку, хранение и распределение всех видов энергоносителей (газа, нефти и продуктов ее переработки, торфа, электроэнер-гии и теплоты), а также переработку разных видов топлива и производство энергии (тепло- и электроэнергии).

ТЭК имеет тесные связи с другими межотраслевыми комплексами, он использует продукцию машиностроительного и металлургического комплексов, вырабатывает значительную часть сырья для химической промышленности, транспорт обеспечивает перевозку грузов.

Под используемыми топливно-энергетическими ресурсами понимают:

- природные топливно-энергетические ресурсы (природное топливо) – нефть, уголь, торф, природный газ, дрова, природная механическая энергия ветра, воды, атомная, тепло природных источников – солнца, подземного пара, термальных вод;

- продукты переработки топлива (кокс, продукты переработки нефти, искусственные газы, обогащенный уголь и др.);

- вторичные энергетические ресурсы.

Энергия необходима как для проведения самого технологического процесса, так и для транспортировки сырья и готовой продукции, вспомогательных операций. Энергетический потенциал планеты включает невосполнимые источники энергии (полезные ископаемые) – нефть, уголь, природный газ, горючие сланцы и другие, а также практически неистощимые источники энергии – солнце, ветер, вода рек, морей.

Различают следующие виды энергии: механическая, электрическая, ядерная, тепловая, химическая, световая, энергия воды.

Механическая энергия проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании. Эта энергия широко используется в транспортных и технологических машинах.

Электрическая энергия применяется для преобразования в механическую и является одним из совершенных видов энергии. В промышленности электрическая энергия используется для осуществления механических процессов обработки материалов (дробления, измельчения, перемещения, центрифугирования, сверления и т. д.) и для получения тепловой энергии. Получают электроэнергию на тепловых электрических станциях (ТЭС), гидроэлектростанциях (ГЭС), атомных электростанциях (АЭС). Тепловые электростанции вырабатывают более 95 % энергии.

Ядерная энергия высвобождается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция). Так, при распаде 1 г урана-235 выделяется такое же количество теплоты, как при сгорании 300 000 т каменного угля. Поэтому атомные электростанции обладают высоким коэффициентом полезного действия.

Тепловая энергия получается при сгорании топлива. Широко применяется для проведения многочисленных тепловых процессов (нагревания, сушки, перегонки и т. д.), а также в качестве источника теплоты для проведения эндотермических реакций. В качестве теплоносителей могут быть использованы топочные газы, водяной пар, перегретая вода, органические теплоносители.

Химическая энергия связана с выделением теплоты в экзотермических химических реакциях, которые используются для нагрева реагентов, проведения эндотермических процессов. Она характеризуется высоким коэффициентом полезного действия.

Световая энергия используется в промышленности при создании фотоэлементов, фотоэлектрических датчиков, автоматов и т. д. Фотоэлектрические явления, связанные с преобразованием световой энергии в электрическую, используются в системах управления и контроля технологических процессов.

Энергия воды разделяется на энергию рек и энергию морских приливов.

Среди работающих в Беларуси небольших ГЭС выделяются Осиповичская (2,2 тыс. кВт) и Чигиринская (1,7 тыс. кВт).

Невосполнимые источники энергии имеют три характерных признака:

- полезные ископаемые исчерпаемы;

- выброс вредных веществ при преобразовании ископаемых энергоносителей приводит к загрязнению окружающей среды;

- залежи полезных ископаемых находятся лишь в некоторых районах земного шара.

Альтернативой этим ресурсам являются возобновляемые источники энергии – солнечное тепло, энергия воды, энергия биомассы и другие, которые представляют нетрадиционные виды энергетики.

К нетрадиционным видам энергетики можно отнести ветроэнергетику, гелиоэнергетику, биоэнергетику, геотермальную энергетику, низкотемпературную энергетику, «холодную» энергетику, энергию управляемых термоядерных реакций.

Ветроэнергетика использует силу ветра. От ветра получают механическую энергию, которую затем преобразуют в электрическую. В настоящее время работают ветроустановки в Гродненской области, под Минском – мощностью 100 кВт. В ближайшие годы в республике планируется разместить 1840 площадок для ветроэнергетических установок.

Гелиоэнергетика – энергия, полученная от Солнца. Недостатком является высокая стоимость солнечных батарей. В республике организовано производство гелиосистем для нагрева воды.

Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биомассы. Биомассой являются отходы переработки древесины, зерноперерабатывающей и сахарной промышленности, навоз, городские стоки, мусор и др. Источники биомассы в нашей республике – древесина и древесные отходы, торф, листья, отходы промышленного производства, бытовые отходы, навоз, стебли, ботва и т. д

Геотермальная энергетика – получение энергии от природных термальных источников. Используется для бытовых целей, отопления теплиц. Недостатком является токсичность термальных вод.

Холодная энергетика – получение энергоносителей путем физико-химических процессов, идущих при низких температурах.

Управляемая термоядерная реакция синтеза ядер тяжелого водорода с образованием гелия позволит получить неограниченное количество энергии.