Вторичные энергоресурсы

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) — это энергия различных видов, покидающая технологический процесс или установку, использование которой не является обязательным для осуществления основного технологического процесса. Экономически она представляет собой побочную продукцию, которая при соответствующем уровне развития техники может быть частично или полностью использована для нужд новой технологии или энергоснабжения других агрегатов (процессов) на самом предприятии или за его пределами.

Экономика стала бы значительно менее энергоемкой и менее загрязняющей окружающую среду за счет вторичного использования отходов. Большая часть используемых сегодня материалов выбрасывается после одноразового применения. Это примерно 2/3 всего алюминия, 3/4 стали и бумаги и еще большая часть пластмасс. Всего лишь 5% энергии, затрачиваемой на добычу алюминия из бокситов, требуется для его регенерации. Для стали, изготавливаемой только из лома, экономия энергозатрат составляет примерно 65%. Производство газетной бумаги из макулатуры требует на 25 - 60% меньше энергии, чем ее изготовление из древесной массы. Получение стекла из вторсырья экономит до 33% энергии, необходимой для его изготовления из первичного сырья.

В настоящее время особенно велики потери теплоты на электростанциях, в металлургической, химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в сельском хозяйстве.

Теплота уносится также с вентиляционным воздухом, с канализационными и бытовыми стоками. Согласно расчетам, из 1,7 млрд. т у. т., расходуемого в стране за год, полезно используется примерно 700 млн. т. Утилизация ВЭР позволит получить большую экономию топлива и существенно уменьшить капитальные затраты на создание соответствующих энергоснабжавдщих установок, так как при одинаковом эффекте затраты на улучшение использования энергоресурсов в 1,5-2 раза ниже затрат на добычу топлива. Рациональное и возможно более полное использование вторичных энергоресурсов дает большую экономию материальных, денежных и трудовых затрат, обеспечивает снижение выбросов вредных веществ, в том числе и тепловых.

ВЭР разделяются на три основные группы: избыточного давления, горючие и тепловые.

Экология и энергосбережение

Как энергосберегающие технологии могут влиять на экологию

Под загрязнением окружающей среды понимают нежелательные изменения физических, физико-химических и биологических характеристик воздуха, почв, вод, которые могут неблагоприятно влиять на жизнь человека, необходимых ему растении, животных и культурное достояние, истощать или портить его сырьевые ресурсы.

Основные источники загрязнений антропогенного происхождения: тепловые электростанции (27 %), предприятия черной (24 %) и цветной (10,5 %) металлургии, нефтехимической промышленности (15,5 %), строительных материалов (8,1 %), химической промышленности (1,3 %), автотранспорта (13,3 %).

Типы загрязнений и вредных воздействий:

физические загрязнения — радиоактивные элементы (излучение), нагрев или тепловое загрязнение, шумы;

биологические загрязнения — микробиологическое отравление дыхательных и пищевых путей (бактерии, вирусы), изменение биоценозов вследствие внедрения чужеродных растений или животных;

химические загрязнения — газообразные производные углерода и жидкие углеводороды, моющие средства, пластмассы, пестициды, производные серы, тяжелые металлы, фтористые соединения, аэрозоли и др.;

эстетический вред — нарушение ландшафтов, примечательных мест малопривлекательными постройками и др.

Кроме того, выделяют группы загрязняющих факторов: материальные, включающие механические (аэрозоли, твердые тела и частицы в воде и почве), химические (разнообразные газообразные, жидкие и твердые химические соединения), биологические загрязнения (микроорганизмы и продукты их деятельности), энергетические (физические) загрязнения — энергия тепловая, механическая (вибрация, шум, ультразвук), световая, электромагнитные поля, ионизирующие излучения. Радиоактивные отходы — материальные и энергетические загрязнения. Различают также точечные (сосредоточенные) и рассредоточенные источники загрязнения, а также источники загрязнения непрерывного и периодического действия.

Загрязнение атмосферы. Атмосферное загрязнение — присутствие в воздухе различных газов, паров, частиц твердых и жидких веществ, включая и радиоактивные, отрицательно влияющих на живые организмы, ухудшающих условия жизни человека и наносящих ему материальный ущерб. В атмосферу Земли за год выбрасывается, млн. т: оксида углерода 200, диоксида углерода более 20, диоксида серы 200, оксидов азота 53, пыли более 250, золы 120, углеводородов более 50, фреонов 1, свинца 0,4 и т.д. При сжигании топлива в атмосферу попадают диоксид и оксид углерода, оксиды азота и серы, сажа, пыль, а также канцерогенные циклические углеводороды (бензантрацен, холантрен и др.) при неполном сгорании топлива. Эти углеводороды содержатся и в саже, гудроне, которые выбрасываются дизельными двигателями. Более 58 % выбросов диоксида серы образуется при функционировании тепловых электростанций.

Способы снижения выбросов CO2 с использованием существующих технологий

Наиболее эффективным способом снижения выбросов диоксида углерода в атмосферу является совершенствование способов производства, передачи и утилизации энергии. Ежегодные выбросы парниковых газов составляют около 44 млрд. тонн эквивалента CO2, тогда как внедрение передовых технологий позволяет добиться сокращения этого количества на 26 миллиардов. Так, теплоэлектростанции с комбинированными паро- и газотурбинными установками имеют КПД до 60% (для сравнения – у традиционных ТЭЦ этот показатель равен 46%) и характеризуются более высокой эффективностью работы и, соответственно, меньшим количеством вредных выбросов. Для снижения эмиссии парниковых газов важным представляется также развитие технологий улавливания и хранения диоксида углерода (CCS), что позволяет сократить количество выбросов на 80% - например, при хранении выделяющегося CO2 в естественных резервуарах (нефтяных и газовых месторождениях) и его последующей утилизации.

Энергосберегающий дом

Свой вклад в снижение содержания диоксида углерода в воздухе могут внести улучшенные технологии строительства: повышенная теплоизоляция, современные системы отопления и кондиционирования воздуха способны предотвратить выброс в атмосферу приблизительно 2 миллиардов тонн эквивалента CO2, а использование энергосберегающих ламп и светодиодных светильников на 80% экономичнее по сравнению с обычными источниками освещения.

Энергопроизводящие установки, предприятия, технологии.

Газодожимной компрессор газотурбинной установки на Казанской ТЭЦ-1

Газотурбинная установка на Казанской ТЭЦ-1

Турбинный цех Казанской ТЭЦ-1

Комплексная электростанция: электричество получают из энергии ветра и солнца

WASTE HEAT RECOVERY SYSTEM

Переработка воздуха? Да, на выставке Renewable Energy Korea можно было увидеть и такое. Речь идет о проекте Waste Heat Recovery System – Система переработки сбрасываемого тепла. Сбрасываемое тепло до недавнего времени считалось побочным продуктом энергопроизводства: это дым из заводских труб, пар тепломагистралей, тепло, которое выделяет человеческое тело. Все это, убеждены специалисты Samsung, можно и нужно использовать повторно. На заводах корейских компаний KP-Chemincal в Улсане, Norske Skog Korea в Джеонью и Samsung Electro-Mechanics в Бусане уже установлено соответствующее оборудование. После того, как сбрасываемое тепло покидает цех и устремляется к трубе, его перехватывает специальный заборник и ведет к большому отопительному котлу. Нагрев воду в котле, «выхлоп» попадает в фильтр и только затем в атмосферу. По подсчетам специалистов компании ENERVIX, эта технология экономит до 110 000 тонн отработанного тепла ежегодно. Таким количеством тепла можно обогревать многоквартирный дом в Москве. Соответственно, каждый год экономится до 2 миллионов долларов. Установка подобного оборудования на производстве составит не более 2,7 миллионов долларов, таким образом, окупаясь за считанные годы.

Классификация энергопроизводящих установок

1) По назначению

• Производство механической энергии

• Производство тепловой энергии

• Производство электрической энергии

2) По источнику

• Сжигание органического топлива

• Использование ядерного топлива

• Использование энергии солнца, ветра, воды и т.п.

3) По принципу действия

• Термохимические

• Электромагнитные

• Гравитационные