2. Транспортирование энергетических ресурсов и электроэнергии.

Развитие и размещение основных нефтепроводов

В прошлом нефть из мест добычи в места потребления перевозилась по железным дорогам в цистернах. В настоящее время большая часть нефти перекачивается по нефтепроводам и их доля в транспортировке продолжает расти. В состав нефтепроводов входят трубопроводы, насосные станции и нефтехранилища. Скорость движения нефти - 10-12 км/ч. Стоимость строительства магистрального нефтепровода обычно окупается за 2-3 года. Нефтепроводы подразделяются на магистральные, под­водящие и вспомогательные. По магистральным нефть и нефтепродукты транспортируются на значительные расстоя­ния, нередко на 2000 км и более. Диаметр магистрального нефтепровода — от 200 до 1220 мм. Подводящие нефтепроводы предназначены для транспортировки нефти с промыслов на головные со­оружения магистральных, их протяжённость — до несколь­ких десятков километров. Вспомогательные — заводские нефтепроводы использу­ются для внутренних перекачек.

Трубы для нефтепроводов изготавливаются из низколегированной стали и соединяются, в основ­ном, сварным способом. Предпусковая проверка осуществляется посредством гидростатики и рентгенографии. Для предохранения же от почвенной коррозии используют антикоррозийную изоляцию. При перекачке высоковязкой и высокозастывающей нефти применяют её подогрев на перекачивающих станциях.

В 1950-е годы трубопроводы прокладывались над землей, даже в условиях вечной мерзлоты и на торфяниках, что приводило к быстрой коррозии стали, поэтому многие сибирские нефтепроводы дали течь. В настоящее время все магистральные нефтепроводы прокладываются под землей. Понятно, что сама прокладка подземных трубопроводов оказывает значительное воздействие на окружающую среду. Одним из наиболее частых последствий этого является образование трещин в старых зданиях, расположенных, как правило, вдоль дорог.

Первый нефтепровод длиной в 6 км был сооружен в США в 1865 году. Нефтепроводы большей длины начали строить в 1875 году. Развитие нефтепроводного транспорта в Союзе было связано с освоением нефтяных месторождений в Башкирии, Татарии и Куйбышевской области. К 1941 году в эксплуатации находилось 4100 км магистральных трубопроводов. Максимальный диаметр составлял 3 00 мм. Сеть магистральных нефтепроводов развивалась в трех основных направлениях: урало-сибирское (Альметьевск - Уфа - Омск - Новосибирск - Иркутск); северо-западное (Альметьевск - Горький - Ярославль - с ответвлениями на Рязань и Москву); юго-западное от Альметьевска до Куйбышева и далее нефтепроводом "Дружба" с ответвлением на Полоцк и Вентспилс протяженностью более 3500 км.

Катастрофы с танкерами, трубопроводами и нефтяными скважинами приводят к попаданию огромных объёмов нефти в земную и морскую экосистемы. В результате транспортировки углеводородов подводным трубопроводом в его зоне имеет место нагрев и охлаждение придонных вод. Увы, но рассматриваемые конструкции уязвимы как для воздействия злоумышленников, так и для разного рода повреждений. С годами трубная сталь и изо­ляционное покрытие «ста­реют», дают о себе знать за­водские дефекты труб, коррозия металла. В США и Европе например максимальный срок эксплуатации труб — 20 лет, в России же его натянули до 30, и к 2005 году возраст более 40% нефте­проводов уже превысил и его. Так, трубопровод «Унеча — Полоцк-1» эксплуатируется с 1964 года, а «Унеча — Полоцк-2» — с 1974, то есть им уже по 35-45 лет. Нормативный срок эксплуатации также давно истёк: там уже стоит 500 муфт-заплаток, и ещё выявлено 487 опасных дефектов. Несколько лет назад очередной прорыв трубы на российской территории уже привёл к загрязнению Западной Двины. А в последние годы к обветшалому состоянию трубопроводной системы добавляется становящаяся всё более острой проблема нелегальных вре­зок и хищений нефти. Нефтяные компании скрывают возраст своих трубопроводов как коммерческую тайну. Трубы меняют, как правило, только после аварий. Согласно данным ежегодно ремонтируется лишь 2% трубопроводов при требуемых 10-12%.

Морская транспортировка нефти не менее опасна. Например, через пролив Ла-Манш, ширина которого 29 км, ежесуточно проходит более 1000 судов. Немудрено, что количество танкерных катастроф здесь велико. Пожалуй, первая крупная произошла в 1967 г. У берегов Западной Европы потерпел аварию супертанкер, в море попало 120 тыс. т. нефти. Огромное нефтяное пятно обезобразило прибрежные воды и берега Франции и Англии. Погибло 50 тыс. водоплавающих птиц, т.е. 90 % морских птиц этих районов.

В 4 раза интенсивнее загрязняют моря и океаны аварии на морских буровых установках. Авария на нефтяной скважине у берегов п-ова Юкатан в Мексиканском заливе, 1979 г. и ежедневно в акваторию выливалось более 4 тыс. т. нефти. Скважина фонтанировала более месяца, выплеснув из недр почти 0,3 млн. л. „черного золота". Ликвидация фонтана обошлась в 131,6 млн. дол.

В ответ на эту угрозу в последние десятилетия возникла такая область технологии, как биовосстановление. Смысл его состоит в том, что в поражённую зону запускаются бактерии, которые питаются углеводородами и преобразуют их в двуокись углерода. Применение биовосстановления во многих случаях позволяет превратить загрязнённые нефтью земли в участки под застройку.

В Беларуси функционирует около 350 химически опасных объектов. Количество взрывопожароопасных объектов в рес­публике достигает 250. По железным дорогам страны ежемесячно перевозится до 1500 вагонов со взрывоопасными и ядовитыми веществами.

В последние годы наиболее часто техногенные аварии случались на магистральных трубопроводах, железнодорожном транспорте, очистных сооружениях, канали­зационных системах. В их числе:

-утечка 30 тонн керосина с разливом площадью 500 м² в результате схода с рельс трех платформ, одна из которых получила пробоину (апрель 1996г., железнодорожная станция "Волковыск-Центральный");

-утечка дизельного топлива на Мозырьском продуктопроводе (февраль), разрыв трубопровода и разлив нефти в Столинском районе (август 1996г.);

-прорыв дамбы очистных сооружений свиноводческого комплекса со сбросом в р.Дитва более 50 тыс.м³ загрязненных стоков, вызвавшем гибель рыбы на большом отрезке реки (весна 1997г., Гродненская область);

-разрыв магистрального трубопровода Торжок-Минск-Ивацевичи, вызвавший пожар, в результате которого огнем повреждено 10 га леса (апрель 1997, Узденский район);

-разрыв магистрального нефтепродуктопровода "Россия-Украина", утечка бензина и его растекание на площади 70га (июнь 1997 г.);

-разлив бензина на площади 100м² в результате повреждения цистерны бензовоза (февраль 1999г., Борисовский р-н);

-выброс мазута, остававшегося в ре­зультате аварии в городской канализации, из-за ее переполнения после сильного ливня. Послед­ствия: поступление мазута в р.Припять с образованием пятна на протяжении более 50 км (июнь 1999г., г.Мозырь);

-утечка около 500кг нефти с загрязне­нием почвенного покрова в результате прорыва нефтепровода "Дружба" (июнь 1999 г., Мозырь-ский р-н);

- утечка 10 тонн бензина в результате дорожно-транспортного происшествия (март 2000г., Докшицкий р-н);

- загрязнение мелиоративного канала на расстоянии 2,5 км. в результате разрыва трубопровода (май 2000г., нефтепровод "Дружба", Дрогичинский р-н).

А. Электрические сети.

Электроэнергетическая система - совокупность оборудования и установок по про­изводству, преобразованию и доставке конечным потребителям элек­трической энергии. Она включает в себя электрические станции, подстанции, линии электропередачи, центры потребления электрической энергии. Электроэнергия чистый и дорогой продукт, транспорт которого отработан достаточно совершенно. Электрическая энергия распределяется по линиям электропередач ЛЭП. Линия электропередачи (ЛЭП) электроустановка для передачи электрической энергии на расстояние ЛЭП вместе с электрическими подстанциями образуют электрические сети. Выбор номинального напряжения ЛЭП определяется передаваемой мощностью и расстоянием; различают ЛЭП низкого (до 1 киловольта), среднего(3-35 кВ), высокого (110-220 кВ), сверхвысокого(330-1000 кВ) и ультравысокого(более 1000 кВ) напряжения.

Протяжённость линий электропередач РБ Напряжение 750 киловольт -418км Напряжение 330 кВ 3951 км Напряжение 220 кВ - 2279км Напряжение 110 кВ 15957 км, суммарной мощностью 7.2 МВт. Воздействие воздушных линий электропередач на окружающую среду связано с отчуждением земли, сокращением сельскохозяйственных, лесных и охотничьих угодий. Особенно большой ущерб наносится лесным угодьям, поскольку просеки под трассами линий полностью исключаются из хозяйственного оборота. Кроме указанных экологических воздействий ЛЭП являются также источником возникновения радиопомех и помех в каналах связи.

В районе действия электрического поля ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так, у пчел фиксируется повышенная агрессивность, снижение работоспособности; у жуков, бабочек наблюдается изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем излучения. У растений распространены аномалии развития - часто меняются формы и размеры цветков, листьев, появляются лишние лепестки.

Здоровый человек страдает от относительно длительного пребывания в поле ЛЭП. Кратковременное облучение (минуты) способно привести к негативной реакции только у гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Работы английских ученых в начале 90-х годов показали, что у ряда аллергиков под действием поля ЛЭП развивается реакция по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) людей в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания.

о санитарно-защитных зонах. 20 м - для ВЛ напряжением 330 киловольт; 30 м -500 киловольт; 40 м- 750 киловольт; 55 м-150 киловольт, 110 киловольт не упоминается

В последние годы на территории Беларуси отмечен целый ряд опасных явлений природного характера, повлекших за собой серьезные многочисленные повреждения линий электропередачи, нарушение работы транспорта. Наиболее масштабным стихийным явлением 1997 г. явился ураган, пронесшийся 23 июня по Брестской и Минской областям, который сопровождался грозой, градом и сильным ливнем. Порывы ветра достигали 25-32 м/сек, диаметр градин составлял 2 см и более. Ураганом были разрушены жилые дома, сломаны деревья в диаметре до 50 см, опрокинуты опоры ЛЭП, на расстояние переносились предметы весом до 300 кг. В результате стихии обесточились многие населенные пункты, были и человеческие жертвы.

Б. Тепловые сети.

Рассмотрим, какими путями может быть достигнуто снижение потребления топлива. Например, з

200 ⁰С

амена неэффективного оборудования; использования теплоизоляционных материалов на энергетических установках; использования вторичного пара в технологических процессах.

Различают три способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Теплопроводность количество тепла, передаваемое через единицу поверхности в единицу времени. Лучшими проводниками тепла являются металлы и худшими газы (окна с воздушной прослойкой– чем толще прослойка тем лучше теплоизоляционные свойства окон, топки изготавливают из металла). Низкой теплопроводностью обладают теплоизоляционные и многие строительные материалы.

Конвекция– это теплообмен между твердым телом и жидкостью (газом), происходящий при их соприкосновении.

Тепловое излучение –Все тела способны излучать энергию, которая поглощается другими телами и снова превращается в тепло.

Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от ТЭЦ или котельных к потребителям по специальным трубопроводам, которые называются тепловой сетью.

Тепловая энергия распределяется при помощи водных тепловых сетей:

Прямой ток: давление 4…10 атм., температура 90…200 ;

Обратный ток: давление 2-4 атм., температура 70 ;

Используются стальные трубы покрытые теплоизоляцией. Чем длиннее трубы (больше радиус действия тепловых сетей), тем больше тепловые потери. Поэтому радиус ограничен 10 км. По ходу теплоносителя устраиваются специальные камеры, колодцы (задвижки, вентили), увеличивающие теплопотери. Особенно велики теплопотери при открытой прокладке труб (так называемые "воздушные" тепловые сети), требуется большие расходы на теплоизоляцию. Плохая эксплуатация (открытые люки, поврежденная изоляция, влажность, сквозняки и т.д.) увеличивает теплопотери.

Вода нагревается в водогрейном котле ТЭЦ или котельной и насосом подается в тепловую сеть города. Температура горячей воды из централизованного теплоисточника колеблется от 90 до 200^оС. От теплоносителя вода возвращается с расчетной температурой 70^оС. При меньшей обратной температуре: а) из-за больших размеров нагревательных приборов у потребителей; б) кородируют трубы котлов.

Место подсоединения теплопотребителя к тепловой сети (ввод), называется тепловым пунктом.

Протяжённость тепловых сетей РБ Магистральных (по главным направлениям населенных пунктов)739.6 км. Распределительных (внутри кварталов)1285.0 км,

Тепловая энергия контролируется по таким параметрам, как температура теплоносителя (обычно воды или пара), давление (особенно пара), расход теплоты и общее количество теплоты.

Основное количество теплоты транспортируется в холодное время года, Если путь теплоносителя к потребителю несколько километров, доля потерь теплоты может составлять 20…60%. Так, 90% аварийных отказов приходится на подающие трубопроводы и 10% - на обратные, из них большинство аварий происходит из-за наружной коррозии и из-за дефектов монтажа (преимущественно разрывов сварных швов).

Отопление - это компенсация тепловых потерь в окружающую среду данного помещения. Если температура в помещении больше, чем снаружи, то всегда имеется тепловой поток, называемый теплопотерями. Этот поток никогда не равен нулю (только при равенстве температур) т.е. все тепло, введенное в помещение, в конце концов оказывается в окружающей среде. Поэтому неуместны восклицания о том, что "греем небо".

Терморегулятор, устанавливается на трубе перед радиатором (батареей) в каждой комнате. Достаточно настроить его на нужную температуру воздуха, и прибор будет автоматически ее поддерживать. Кроме того, благодаря этому устройству можно установить желаемый уровень температуры в различных помещениях квартиры. Например, в спальне — 20°С, для комфортного; в кухне — 18°С, поскольку там в качестве дополнительного нагревателя воздуха зачастую выступает плита.

Г рафики электрических и тепловых нагрузок

По условиям энергосбережения недопустимо использовать электроэнергию для отопления зданий, т.к. для производства единицы электроэнергии необходимо несколько единиц тепловой.

Частные владельцы в Западной Европе используют почти 30 % всей получаемой энергии. Большая часть ис­пользуемой энергии (70 %) идет на отопление зданий

Режимы теплопотребления имеют значение при планировании теплоснабжении объектов. Существуют потребители, расходующие теплоту круглый год, например, горячее водоснабжение. Некоторые потребители расходуют теплоту в течение всех дней недели, другие потребляют ее лишь в рабочие дни, а в субботу и воскресенье оставляют работающими только системы отопления. в Республике Беларусь основным потребителем электроэнергии является промышленность, а тепловой энергии жилищные организации.

Электрическая и тепловая энергия реализуется потребителям по тарифам, представляющим собой разновидность цен. Регулирование тарифов на энергию является важным звеном в общей системе регулирования энергоиспользования. Многие страны ввели отдельные тарифы на электроэнергию при пиковых нагрузках и в остальное время. Обеспечение графика нагрузки означает организацию беспе­ребойной подачи электроэнергии в часы ее максимального потребления, а в часы минимума - недопущение разгрузки генериру­ющего оборудования.

Существует два вида тарифов на энергию одноставочные и двухставочные.

При одноставочном тарифе плата за электроэнергию производится по цене за 1 кВт ч пропорционально количеству потребленной энергии. По одноставочным тарифам обычно производится расчет с бытовыми потребителями, с организацииями, в ведении которых находится электри­фицированный транспорт, государственными учреждениями и маломощ­ными промышленными предприятиями.

Двухставочные тарифы состоят из основной ставки за 1 кВт мощности, участвующей в максимальной нагрузке энергосистемы, и дополнительной ставки за 1 кВт • ч потребленной энергии. Двухставочный тариф стимулирует потребителей к снижению нагрузки, в часы пик, и смещению ее на другие часы суток. В Беларуси ведется эксперимент по тарификации электроэнергии в зависимости от времени суток и дня недели, в 50 жилых домах в настоящее время уже устанавливаются специальные счетчики, позволяющие фиксировать расход электроэнергии в разное время суток, максимальный тариф будет установлен на период с 10 до 11 часов и с 20 до 21 часа, минимальный — ночью, в остальное время суток будет действовать нынешний тариф на электроэнергию

Тепловая энергия подается по одноставочному тарифу. Тариф дифференцируется по энергосистемам и параметрам отпускаемой тепловой энергии.