Общая характеристика современного энергетического производства

1. Традиционная энергетика и её характеристика

2. Нетрадиционная энергетика и её характеристика

Гидроэнергетика

Ветроэнергетика

Геотермия

Биоэнергетика и другие виды нетрадиционной энергетики

3. Сверхпроводящие системы передачи энергии

4. Нетрадиционная энергетика и строительство

5. Перспективы развития мировой энергетики

1. Традиционная энергетика – электро и тепловая энергия, основанная на не возобновляемых энергетических ресурсах: угле каменном и буром, мазуте, природном и попутном газе, горючим сланцам, уране и на возобновляемых ресурсах – древесине, торфе и некоторых других. Преобразование этих первичных энергоносителей осуществляется на тепловых электростанциях, 1теплоэлектроцентралях и на других установках. Тепловая электростанция (ТЭС) включает комплект оборудования, в котором внутренняя химическая энергия – топливо превращается в тепловую энергию воды и пара, преобразующиеся в механическую энергию вращения турбин, которые и вырабатывают электрическую энергию. Основными типами ТЭС являются паротурбинные как преобладающие, газотурбинные и дизельные. ТЭЦ – тепловая электростанция, вырабатывающая не только электрическую энергию, но и тепло, отпускаемое потребителем в виде пара и горячей воды для коммунально-бытового потребления. При такой комбинированной выработке тепловой и электрической энергии в тепловую сеть отдаётся главным образом теплота отработавшего в турбинах пара или газа, что приводит к снижению расхода топлива на 25-30% по сравнению с раздельной выработкой энергии на ТЭС или ГРЭС (государственные районные электростанции). Атомная электростанция представляет собой электростанцию, на которой ядерная энергия преобразуется в электрическую. На АЭС тепло, выделяющееся в ядерном реакторе, используется для получения водяного пара, вращающего турбогенератора. Тепловые схемы АЭС зависят от типа реактора, вида теплоносителя, состава оборудования и могут быть одно, двух и трёхконтурными. Для выработки традиционных видов энергии используют как собственные, местные тепловые ресурсы, так и покупные (газ и нефть). Местными видами топлива нашей страны являются лес, торф, бурый уголь, горючие сланцы, нефть и попутный газ. Горючие сланцы и бурый уголь пока не добываются. Газ является важнейшим богатством, которое даёт тепло, но и флора и фауна, лекарственно-технические средства и другие. Общая площадь лесного фонда составляет – 9,4 млн. га. Возможность республики использования древесины в качестве топлива оценивается на уровне 3,5-3,7 млн. тонн условного топлива. При общем потреблении в нашей стране примерно 36-37 млн. условного топлива. Залежи торфа распределены по всем областям и регионам республики, но наиболее богата ими брестская, витебская и минская области. Официальной датой добычи нефти в Беларуси считается 20 августа 1964 года, когда из скважины расположенной в Речицком районе был получен устойчивый приток нефти. Промышленная добыча её начата в мае 1965 года, первый миллион нефти был добыт в 1967 году, в сентябре 1987 году – 100 млн., а в декабре 2009 года – 120 млн. тонн нефти. В настоящее время ежегодная добыча нефти составляет примерно 1,7-1,8 млн. тонн, а потребность на собственные нужды составляет 80 млн. тонн, а с учётом перерабатывающих заводов 20 млн. тонн.

2. По терминологии, принятой ООН нетрадиционным возобновляемым источником энергии относят

- гидроэнергия

- энергия ветра

- солнечная энергия

- геотермальная

- энергия приливов и отливов, волн

- термальный градиент моря

- энергия преобразования биомассы

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

Гидроэнергетика представляет собой отрасль науки и техники по использованию энергии движущейся воды для производства электрической, а иногда и механической энергии. Это наиболее развитая область энергетики на возобновляемых ресурсах. В настоящее время в Беларуси работают 28 малых ГЭС суммарной мощностью 16,1 МВт. В 2011-2015 годах будут построены ГЭС суммарной мощностью более 100 МВт. На реке Западная Двина запланировано строительство Полоцкой и Витебской ГЭС общей мощностью 63 МВт и 2 на реке Неман Гродненской и Неманской ГЭС мощностью 37 МВт, также запланировано восстановить 10 действующих и построить 25 новых микро и малых ГЭС.

Ветроэнергетика представляет собой области, использующие энергию ветра для производства других видов энергии, а устройства, преобразующие энергию ветра в полезную механическую или тепловую энергии называются ветроэнергетическими установками, они бывают горизонтально-осевыми или вертикально-осевыми. В Беларуси планируется построить ветроустановки в Новогрудском, Леозненском, Держинском, Ошмянском, Сморгонском и в некоторых других районах. Всего на территории Беларуси имеется 1800 площадок, которые обеспечивают вращение колеса для выработки электроэнергии.

Гелеэнергетика – область науки и техники, использующая энергию солнца с помощью различных устройств для преобразования энергии солнечной радиации в другие удобные для использования виды энергии (тепловую и электрическую, а также для нагревания воды и воздуха, сушки сена, овощей, фруктов и других).

Геотермия – раздел науки и практики, занимающийся поиском возможностей использования внутреннего тепла земли и преобразование его для отопления производственных и жилых зданий. Геотермальные ресурсы выявлены и оценены к 2005 году более чем в 90 странах мира. В последние годы в недрах нашей страны выявлены значительные ресурсы подземного тепла. В настоящее время в Беларуси с учётом объектов коттеджного строительства количество геотермальных установок на базе тепловых насосов приближается к 100. В ноябре 2009 года введена в работу геотермальная установка на гребном канале в Гомеле, ей тепловая мощность – 86 КВт. Пущена в эксплуатацию геотермальная станция, использующая горячую воду, добываемую с глубину 1500 м в парниково-тепличном комбинате в Бресте, которая обеспечивает теплом не только тепличные хозяйства площадью 18 га, но и близлежащие жилые дома. Общая тепловая мощность всех работающих тепловых геотермальных установок в Беларуси на начало 2010 года составила около 3,5 МВт, тогда как в Швеции эксплуатируется около 40 тысяч таких систем, а в небольшой Эстонии их количество составляет 5 тысяч.

Биоэнергетика – сложный комплекс веществ, из которых состоят растения и животные принято называть биомассой. Основа биомассы органические соединения, углерод. Уникальная роль углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один другой химический элемент. Биогаз получают путём микробиологического анаэробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения. Он состоит из 50-80% метана и 50-20% углекислого газа. Теплотворная способность составляет 5500-6000 килокалория с кубометра. В настоящее время в Беларуси действуют свыше 6 тысяч крупнорогатого скота, 10 тыс. свиноводческих комплексов. В 2008-2009 годах в Беларуси были введены три биогазовые установки в таких областях, как Брестской, Минской и Гомельской (на птицефабрики в Терешковичах) областях и показали высокую эффективность. В 2010-2012 году в республике предусмотрено ввод в действие 39 биогазовых установок мощностью 40 МВт. В Германии действует примерно 5 тыс. биогазовых установок.

Другие виды нетрадиционной энергетики:

Лигнин

Биодизельное топливо

Биогаз

Турбодетандерные установки

Тепло отработанного газа на Витебском и Гомельском цементных заводах

Химические реакции

Добыча газа на свалках бытовых отходов

А также отработавшие свой срок шины транспортных средств

Поиск нетрадиционных видов энергии ведётся во многих странах мира, в том числе и в нашей стране.

3. В существующих высоковольтных линиях передач по пути к потребителям теряется 15-25% энергии. Важнейшей задачей, стоящей перед энергетикой является создание эффективных и энергосберегающих систем передачи энергии, наиболее эффективным способом значительного (в 3-8 раз) увеличение мощности магистральных и распределительных сетей может быть достигнута путём замены традиционных силовых кабелей сверхпроводящими. Сверхпроводимость – способность металлу обладать практически нулевым сопротивлением при температурах, приближающихся к абсолютному 0. До сих пор примеру практического применения индустриальных сверхпроводящих кабелей очень мало.

4. Для повышения энергетической безопасности в РБ сокращение потребления и рационального использования начиная с 1 января 2010 года намечен переход на строительство эффективных жилых домов, под которыми понимается дом с удельным потреблением тепловой энергии на отопление не более 600 КВт часов, а в перспективе к 2020 году до 30-40 КВт часов на квадратный метр в год. Первый энергоэффективный дом был построен в 2007 году в Минске. Это здание с повышенной теплозащитой стен, где использован принцип неоднородного утепления установлены энергоэффективные окна, внедрена специальная система вентиляции с рекуперацией тепла уходящего воздуха. Уровень потребления тепловой энергии в таком доме ниже, чем в обычных примерно в 5 раз. После Минска наибольше количество таких домов построено в Гродно, затем Костюковичей. За последнее десятилетие в Германии и Австрии построено более 60 тыс. «пассивных» домов, в основе концепции которых лежит эффект энергосбережения. Это дом, откуда не выходит тепло и обогревается он за счёт энергии выделяемой электроприборами, солнечного света и выделяемой теплом людьми, проживающими в нём. В последние годы страны приняли кардинальные меры по повышению сопротивлению теплоотдачи наружных стен и начали строить дома с нулевым потреблением энергии – «активный» дом. Первый такой дом был построен в Дании. С сердцевины идеологии «активного дома» положена концепция «пассивного дома», который отличается независимой энергосистемой, то есть в нём могут устанавливаться солнечные батареи, ветроустановки и другие виды использования нетрадиционных источников энергии. И в определённое время года и суток излишки вырабатываемой энергии этим домом передаются в общегосударственную сеть с соответствующей оплатой. В нашей стране в 2009 году принята комплексная программа по проектированию, строительству и реконструкции энергоэффективных домов в Республике Беларусь на 2009-2010 годы и на перспективу до 2020 года. С 2009 года строительство энергоэффективных домов началось по всей стране (построено более 45 домов по всей республике).

5. Современный уровень энергопотребления в мире эквивалентен 12 млрд. тонн нефтяного эквивалента. С учётом существующих темпов роста к 2050 году мировое энергопотребление достигнет 15 мрд. Тонн нефтяного эквивалента. По более пессимистическим прогнозам – 25 млрд. тонн. При этом по данным МЭС использование возобновляемых источников энергии увеличится в 2 раза и достигнет 6 млрд. тонн нефтяного эквивалента, а доля биомассы составит порядка 2,6 млрд. тонн нефтяного эквивалента. До 1990 года на земном шаре нефти было добыто 0,54 млрд. баррелей (86,5 млн. тонн). В 1901-1929 годах 6,47, в 21-40 – 37,24, в 2001-2020 годах будет добыто по прогнозам 1081,79 млн. баррелей. Около половины, добываемой в мире нефти, потребляется в США, причём значительная часть для получения бензина, дизельного и ракетного топлива. Газа на планете значительно больше, чем нефти, особенно в России, в которой сосредоточено примерно треть мировых запасов. Запасы его оцениваются порядка 350 трлн. кубометров и разведанные запасы к настоящему времени могут иссякнуть через 40 лет, но по другим прогнозам разведанные запасы – пользование газом может быть увеличено. В среднем в мире душевое потребление составляет 2,62 тонн условного топлива. В США – в 4,6 раза выше, в Евросоюзе и Японии – в 2,4, в 2,6 раза выше соответственно. В странах-гигантах (Китай и Индия) с населением 2,44 млрд. человек (37% от мирового) было израсходовано ТЭР на 12% меньше чем в США.

Страна	Население, млн. человек	Удельное потребление электроэнергии
Мир США Германия Беларусь Китай	6600 301 82,4 9,7 1316	2,62 12,17 6,42 3,72 1,95

Единственный реальный в настоящее время не имеющих сырьевых ограничений является атомная энергетика. Во Франции свыше 80% электроэнергии производится на атомных станциях, в Японии – примерно 40%. Практические неисчерпаемый и сравнительно дешёвый источник энергии является управляемый термоядерный синтез. Термоядерная энергия – практически неисчерпаемый запас энергии для всего человечества. Научная проблема в получении этого вида энергии по утверждению академика Велихова решена, но существует и есть инженерная проблема, как поддержать температуру в 100 млн. градусов на протяжении 35-50 лет (срока службы этой станции).