19. Энергетические ресурсы.

Выделяют следующие виды энергии:

1. механическая энергия перемещения тел (кинетическая) и взаимодействия тел (потенциальная);

2. тепловая энергия движения атомов и молекул в пространстве;

3. химическая энергия, определяется строением и составом вещества;

4. ядерная энергия, определяется строением ядер.

На сегодняшний день основными энергоресурсами планеты являются невозобновляемые запасы топлива органического происхождения. Производительность труда зависит от его энерговооруженности. Во всех промышленно развитых странах мира темпы развития энергетики и электроэнергетики опережают темпы развития других отраслей.

Только треть основных энергоресурсов превращается в электрическую энергию. Остальная часть расходуется на транспорт, промышленные и коммунально-бытовые нужды.

Энергетика – одна из самых крупных отраслей народного хозяйства. Особенности отрасли заключаются в масштабности процессов загрязнения воздуха, потерь площадей, теплосброса, а также разнородности взаимодействия со средой. Около 80% всех видов загрязнения биосферы обусловлены энергетическими процессами, включая добычу, переработку и использование топлива.

Энергетика, являясь наиболее крупной отраслью по объему выбросов в атмосферу (26,6% от общего количества выбросов промышленностью РФ), характеризуется выбросами сернистого газа, окиси углерода, оксидов азота, сажи, пятиокисью ванадия и бенз(а)пиреном.

Теплоэлектростанции ТЭС потребляют свыше трети добываемого в мире топлива, являясь одним из основных источников поступления в атмосферу сернистого ангидрида. Для рассеивания SO₂ на ТЭС сооружают дымовые трубы высотой 180, 250, 320 и 370 м.

При сжигании на ТЭС угля ежегодно образуется более 100 млн т золы и шлака. В атмосферу поступают зола, SO₂, SO₃, оксиды азота. При сжигании мазута в атмосферу поступают SO₂, SO₃, оксиды азота, ванадий. При сжигании природного газа в атмосферу поступают оксиды азота, причем на 20% меньше, чем при сжигании угля. Это наиболее чистый вид топлива.

Помимо выбросов в атмосферу, для ТЭС характерны тепловые сбросы в водные бассейны, выбросы сточных вод.

Гидроэлектростанции ГЭС требуют сооружения водохранилищ в верхнем бьефе перед плотиной, что приводит к затоплению территории. При строительстве водохранилища резко уменьшается проточность воды, создают­ся условия для возникновения застойных зон. Из залитых плодо­родных почв и попавшей в зону затопления растительности вода обогащается большим количеством питательных элементов, что изменяет ее гидрохимический состав. Все это соз­дает условия для роста водорослей.

В зоне расположения больших водохранилищ вес воды создает дополнительные напряжения в земной коре данного района, обусловливая «наведенную сейсмичность».

Атомные электростанции АЭС. Доля электроэнергии, получае­мой на атомных электростанциях Франции, Бельгии, Швеции, в производстве электро­энергии этих стран составляет 50-70%, а Германии, Японии, США, Швейцарии, Вели­кобритании – 20-40%.

Для мощных АЭС расход охлаждающей воды достигает 180 куб.м в секунду. Основными факторами загрязнения среды при работе АЭС высту­пают радиационные показатели.

В 2012 году в РФ на долю ТЭС приходится 63% выработанной электроэнергии, ГЭС – 15%, АЭС – 17%, электростанций промышленных предприятий – 5%.

К возобновляемым источникам энергии относят солнечную энергию, энергию ветра, геотермальное тепло подземных источников, приливную энергию морей и океанов. Преобразование энергии возобновляемых источников в электричество и тепло обходится дорого. Возобновляемые ресурсы, по оценкам специалистов, могут обеспе­чить не более 1/5 мирового потребления энергии.

Солнечная энергия – исключительно чистый вид энергии. Главными проблемами использования солнечной энергии являются проблемы аккумулирования, концентрации, хранения и преобразования. Выделяют два направления использования солнечной энергии: 1) электроснабжение, 2) теплоснабжение, горячее водоснабжение, опреснение. В первом случае энергия преобразуется в электричество, в других – в тепло.

Солнечные водонагреватели используются в южных климатических зонах, но их производительность зависит от погодных условий, поэтому необходима дублирующая традиционная система водоснабжения (топливная котельная). В районах с дешевым топливом это нерентабельно.

Преобразование солнечной энергии в электричество при помощи термо- и фотогенераторов используется на космических кораблях и искусственных спутниках Земли.

Ветровая энергетика - один из наиболее древних источников энергии, ветровая энергия применялась еще в древнем Египте. Первая в мире ВЭС была построена в СССР в Крыму в 1931 году. Потенциальные ресурсы ветровой энергии на территории РФ – более 10 млрд киловатт. В ряде районов РФ ВЭС являются рентабельными (Крайний Север, Чукотка, Магаданская область). Использо­вание ВЭС имеет недостаток, необходимо иметь дублирующий источник электроснабжения, например, дизельную ЭС.

Геотермальная энергетика - глубинное тепло Земли, поступающее на поверхность через естественные самоизливающиеся источники (вулканы, гейзеры, горячие источники) или по пробуренным скважинам.

Запасы тепла Земли неисчерпаемы. В настоящее время общая мощность ГеоТЭС мира составляет немногим более 1000 мегаватт.

Особенностью геотермальных вод РФ является их низкий энергетический потенциал. Зарубеж­ные ГеоТЭС используют рабочий геотермальный тепло­носитель с энтальпией пара 200-650 килокалорий на килограмм. В РФ на Паужетской ГеоТЭС (Камчатка) энтальпия пароводяного потока на выходе из скважины 170 кило­калорий на килограмм. Геотермальная энергия может исполь­зоваться не только для производства электроэнергии, но и в целях отопления и горячего водоснабжения.

Приливные электростанции ПЭС используют как прилив, так и отлив. Чередование последовательности приливов и отливов происходит ежесуточно через 6 часов 12 минут. Чередование потока требует от гидротурбины ПЭС возможности работы при переменных направлениях вращения. Эффективность применения ПЭС для це­лей электроснабжения возрастает в зонах с повышен­ной высотой приливов. Наибольшие приливы на территории РФ происходят в устье реки Кулой при ее впаде­нии в Белое море (10 метров) и в Охотском море (11 метров). В настоящее время в РФ работает Кислогубская ПЭС на Белом море мощностью около 1200 киловатт.