Безопасность жизнедеятельности человека. Учебник

Внастоящее время энергия играет решающую роль в развитии человеческой цивилизации. Степень развития техники и уровень жизни в любой стране непосредственно связаны с количеством потребляемой энергии. Чем больше энергии расходуется на одного жителя, тем выше уровень жизни и шире использование более совершенных технологий в промышленности.

Выявлена и другая закономерность: уровень жизни прямо пропорционален эффективности использования энергии. При неэффективном использовании энергии он значительно ниже, так как национальный доход страны уменьшается.

Энергия – весомая составляющая себестоимости продукции, следовательно, и ее цены, что в свою очередь отражается на конкурентоспособности товаров на внешнем и внутреннем рынке.

Вопросами эффективного использования энергии при ее производстве, преобразовании, транспортировке, распределении и потреблении занимается новое направление энергетики – энергосбережение.

Впроцессе изучения материала об энергии и энергосбережении потребуются знания некоторых понятий.

Энергосбережение – организационная, практическая, научная, информационная и другая деятельность субъектов отношений в сфере энергосбережения, направленная на более эффективное и рациональное использование топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).

Топливно-энергетические ресурсы – совокупность всех природных и полученных в результате преобразования видов топлива и энергии.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергия отходов производства (потерь), получаемых в технологических агрегатах

иустановках, технологических процессах, функциональное предназначение которых не связано с ее производством, не используемом в самих агрегатах, установках, процессах.

Эффективное использование ТЭР – наиболее прогрессивный экономически оправданный способ.

Субъектами отношений в сфере энергосбережения являются Республика Беларусь, административно-территориальные единицы Республики Беларусь, юридические лица, физические ли-

132

ца, в том числе индивидуальные предприниматели, иностранные государства, иностранные и международные юридические лица (организации, не являющиеся юридическими лицами).

Объектами отношений в сфере энергосбережения являются ТЭР и соответствующее оборудование, их производящее и потребляющее, технологические процессы, связанные с потреблением, транспортировкой и хранением ТЭР, капитальные строения (здания, сооружения) и другие объекты отношений в сфере энергосбережения, предусмотренные Законом Республики Беларусь от 08.01.2015 г.

№239-З «Об энергосбережении» (с изм. и доп. от 24.05.2021 г.

№111-З).

Под энергетикой, или энергетической системой, следует пони-

мать совокупность больших естественных (природных) и искусственных (созданных человеком) систем, предназначенных для получения, преобразования, распределения и использования в народном хозяйстве энергетических ресурсов всех видов.

Основное внимание в данной части уделено изучению основ появления энергии, последующих стадий ее преобразования в различные виды и возможности их использования во благо человека.

ГЛАВА 7. ЭНЕРГИЯ И ЕЕ РОЛЬ В ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА

7.1. Энергияиееосновныевиды

Окружающий мир обладает поистине неиссякаемым источником различных видов энергии. Некоторые из них еще в полной мере не используются и в настоящее время: энергия Солнца, энергия взаимодействия Земли и Луны, энергия термоядерного синтеза, энергия тепла Земли.

Энергия (от греч. energeia – действие, деятельность) представляет собой общую количественную меру движения и взаимодействия всех видов материи.

Различают механическую, электрическую, химическую, тепловую, атомную, магнитную и другую энергию.

Механическая энергия проявляется при взаимодействии движений отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия

133

наиболее широко используется в различных машинах – транспортных и технологических.

Электрическая энергия – один из совершенных видов энергии. Это энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока). Она применяется для получения механической энергии с помощью электродвигателей и осуществления механических процессов обработки металлов; дробления, измельчения, перемешивания; для питания телевизионных, радиолокационных приборов и т.д.

Химическая энергия – энергия, запасенная в атомах веществ, которые высвобождаются или поглощаются при химических реакциях между веществами.

Тепловая энергия – энергия неупорядоченного хаотического движения и взаимодействия молекул вещества. Она широко используется на современных производствах и в быту в виде энергии пара, горячей воды, продуктов сгорания топлива.

Атомная (ядерная) энергия – внутренняя энергия атомных ядер, выделяющаяся при некоторых ядерных превращениях.

Энергия, извлекаемая в природе (энергия воды, ветра, тепла Земли, ядерная), называется первичной, а энергия, получаемая после преобразования первичной на специальных установках (станциях) – вторичной.

7.2. Рольэнергиивжизнииразвитииобщества

Энергия всегда играла особую роль в жизни человечества. При этом способы ее использования постоянно совершенствовались с целью получения максимальной эффективности. В ХХ в. осуществлена подлинная революция в освоении человечеством способов получения и использования энергии. Построены тепловые, гидравлические, атомные электростанции огромной мощности. Сооружаются линии передачи электрической энергии высокого, сверхвысокого и ультравысокого напряжения. Разработаны новые способы производства, преобразования и передачи электроэнергии (управляемая термоядерная реакция, магнитогидродинамический генератор, сверхпроводниковые турбогенераторы и т.д.). Создаются мощные энергосистемы нефте- и газоснабжения.

Рост потребления энергии в мире поразительно высок. Но именно благодаря ей человек значительную часть своей жизни посвящает досугу, образованию, созидательной деятельности, добился высокой продолжительности жизни.

134

Снабжение общества энергией необходимо для обогрева помещений, освещения, обеспечения передвижения, выпуска необходимых товаров, осуществления работоспособности различных машин, механизмов, приборов приготовления пищи и т.д. Существует тесная взаимосвязь между энергоснабжением, богатством государства и благосостоянием народа. Уровень развития общества определяется способом его энергообеспечения.

Статистика показывает, что с ростом потребления энергии на одного жителя в год качество жизни повышается. Уровень жизни также зависит от эффективности использования энергии. Вполне очевидно, что в странах с более высоким потреблением энергии национальный доход на душу населения также выше (табл. 7.1).

Таблица 7.1. Показатели потребления и эффективности использования энергии

различными странами

П р и м е ч а н и е. ВВП – внутренний валовой продукт; т у. т. – тонны условного топлива; кг у. т. – килограммы условного топлива.

135

Из табл. 7.1 также следует, что потребность страны в энергии может быть удовлетворена или за счет наращивания мощности энергетических установок, или за счет эффективного использования энергии без значительного возрастания энергопотребления (этого, например, добились Дания и Швейцария).

7.3. Потреблениеиэффективностьиспользования энергиивРеспубликеБеларусьивдругихстранах

Энергетическая проблема остро ощутима в Республике Беларусь. Страна способна обеспечить себя примерно на 20% собственными топливными ресурсами, остальное их количество приходится завозить из-за рубежа, на что приходится выделять значительные средства. Удельный вес ввоза ТЭР в ВВП составляет более 43%. Беларусь импортирует (в основном из России) весь потребляемый каменный уголь, более 90% нефти, 100% природного и 25% сжиженного газа.

В таких условиях надо экономно относиться к расходованию этих ресурсов. Однако энергоемкость нашего ВВП в 1,5–2 раза выше, чем в развитых странах. Например, на единицу ВВП в нашей республике используется в 2,5 раза больше энергии, чем в Германии.

Топливно-энергетические ресурсы – весомая составляющая себестоимости продукции, следовательно, и ее цены, что создает трудности с реализацией, снижает конкурентоспособность товаров. Поэтому в современных условиях одной из главных задач обеспечения устойчивого развития экономики нашей страны, каждого трудового коллектива является снижение энергоемкости выпускаемой продукции.

7.4. Энергосбережение

Энергосбережение осуществляется:

 уменьшением потерь энергии на всех стадиях ее получения, преобразования – от первичных источников до конечного использования (это прорыв в технологии на основе научно-техни- ческого прогресса (НТП));

 созданием энергосберегающего оборудования и приборов, заменой устаревшего оборудования на электростанциях и теплостанциях, а также в электросетях и теплосетях на высокоэкономичные и экологически приемлемые;

136

 перестройкой структуры топливно-энергетического баланса страны в направлении увеличения доли местных и нетрадиционных видов топлива и возобновляемых источников в энергии.

Энергосбережение – самый дешевый дополнительный источник получения энергии. В Республике Беларусь в результате принятых мер за последние годы достигнуты существенные результаты по энергосбережению. Например, в 2010 г. по отношению к 1997 г. объем ВВП увеличился на 241,3%, а энергоемкость – всего лишь на 5,8% при уменьшении потребления ТЭР на 43,9%.

Контрольные вопросы и задания

1.Дайте определение понятий энергии, энергетики, ТЭР.

2.Как взаимосвязаны уровень жизни общества и количество потребляемой энергии?

3.Что включает понятие энергосбережения?

4.Дайте определение понятию ТЭР.

5.Что понимается под эффективностью использования ТЭР?

6.Расскажите о способности Республики Беларусь обеспечивать себя собственными топливными ресурсами.

7.Каковы пути осуществления энергосбережения?

ГЛАВА8. ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА

СОВРЕМЕННОГОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГОПРОИЗВОДСТВА

8.1. Энергетическиересурсы.

Исчерпаемыеинеисчерпаемыеэнергетическиересурсы

Энергетические ресурсы – носители энергии, которые используются в настоящее время или могут быть полезно использованы в перспективе.

Энергетические ресурсы подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым относятся ресурсы, восстанавливаемые природой (земля, растения, животные и т.д.), к невозобновляемым – ресурсы, ранее накопленные в природе, но в новых геологических условиях практически не образующиеся (нефть, уголь и другие запасы недр).

137

К неисчерпаемым энергетическим ресурсам относятся космические, климатические, водные ресурсы. 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 сравнивают с расходом так называемого условного топлива (у. т.). За условное принято такое топливо, при сгорании 1 кг которого выделяется 29,3·106 Дж, или 7000 ккал энергии. В табл. 8.2 приведены значения удельной энергоемкости для ряда энергетических ресурсов в сравнении с условным топливом.

Таблица 8.2. Удельная энергоемкость некоторых энергетических ресурсов

Из табл. 8.2 видно, что высокой энергоемкостью обладают нефть и газ. Они используются не только в энергетической промышленности, но и в качестве сырья для химической промышленности, топлива для транспорта. Запасы нефти и газа исчерпаемы.

Перспективным видом топлива может стать водород. Запасы водорода неистощимы и не связаны с каким-либо регионом планеты. Водород в связанном виде содержится в молекулах воды. При его сжигании образуется вода, не загрязняющая окружающую среду. Получать водород возможно путем электролиза воды. Этот способ имеет значительное преимущество, так как приводит к обогащению окружающей среды кислородом. Широкое применение водородного топлива может решить три актуальные проблемы:

 уменьшить потребление органического и ядерного топлива;  удовлетворить возрастающие потребности в энергии;  снизить загрязнение окружающей среды.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом ведутся науч- но-экспериментальные работы по изысканию экономичных способов промышленного производства водорода.

138

8.2. Традиционнаяэнергетикаиеехарактеристика

Традиционная энергетика – электроэнергия и тепловая энергия, основанная на невозобновляемых энергетических ресурсах (угле каменном и буром, нефти, газе, горючих сланцах, уране) и возобновляемых древесине и торфе.

Для выработки традиционных видов энергии используются как собственные местные тепловые ТЭР, так и импортные (в основном нефть и газ).

Местные виды топлива (МВТ) в нашей стране следующие:  торф;  нефть и газ;

 горючие сланцы;  бурый уголь;  древесина;

 каменный уголь.

Залежи торфа распределены по всем областям Республики Беларусь.

Первая промышленная добыча нефти в нашей стране начата в мае 1965 г. Первый миллион тонн нефти добыт в 1967 г. В настоящее время ежегодно в стране добывается примерно 1,7–1,8 млн т нефти, а потребляется на свои национальные нужды около 10 млн т нефти.

При добыче нефти добывается и попутный газ в объеме примерно 180–210 млн м3 .

Горючие сланцы разведаны в Беларуси впервые в 1963 г. Общие геологические запасы горючих сланцев составляют 11 млрд т, реальные запасы – около 3,6 млрд т. Наиболее целесообразным способом использования горючих сланцев считается выделение из них углеводородов и дальнейшее их применение для выработки электроэнергии.

Бурых углей в нашей стране разведано около 1,5 млрд т. Объемы добычи бурых углей в стране могут достигнуть 4 млн т (порядка 1 млн т у. т.), что составляет 3,7% от общего потребления котельно-печного топлива в республике в настоящее время.

Лесами в Беларуси занято 38,3% территории страны. Запас древесины на корню оценивается более чем 1,5 млрд м3 . Возможности республики по использованию древесины в качестве топлива оцениваются на уровне 3–3,5 т у. т. В 2010–2012 гг. введено в эксплуатацию 29 крупных энергоисточников на древесном топливе и торфе.

139

Каменный уголь на территории Беларуси имеется, но промышленная добыча его нецелесообразна из-за незначительных запасов, малой толщины слоев и их глубокого залегания.

Промышленный потенциал местных видов топлива в Беларуси может быть оценен в 6,2 млн т у. т. и покрывает около 15% потребности в топливе на энергетические цели в настоящее время и около 10% – на перспективу до 2050 г. Из невозобновляемых местных видов топлива на первом месте стоят горючие сланцы (52,3%), на втором – торф (30%), на третьем – бурый уголь (17,7%). Потенциал древесных топлив оценивается в размере 21% от суммарного.

8.3. Нетрадиционнаяэнергетикаиеехарактеристика

Если традиционная энергетика основана на использовании невозобновляемых энергоресурсов, то нетрадиционная – на использовании неисчерпаемых возобновляемых энергоресурсов.

Энергетика на возобновляемых источниках энергии должна ориентироваться только на существующие ресурсы для данного региона. Масштабному их использованию должен предшествовать тщательный мониторинг, поскольку необходимо знать мощность источников и потребности региона в энергии, в том числе структурные.

Необходимость и возможность развития энергетики на возобновляемых источниках в Беларуси обусловлены:

 дефицитом традиционных невозобновляемых источников энергии;

 благоприятными метеоклиматическими условиями для использования некоторых видов возобновляемых источников энергии;

 наличием промышленной базы для производства оборудования.

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относятся:

 гидроэнергия;  энергия ветра;

 геотермальная энергия;  солнечная энергия;

 энергия приливов и отливов воды;  термальный градиент моря;  энергия преобразования биомассы;

 энергия, получаемая в результате сжигания топливной древесины, древесного угля, торфа.

140