- •Содержание
- •Тема 1. Энергетика, энергосбережение. Топливно-энергетические ресурсы 8
- •Тема 2. Виды энергии. Получение, преобразование и использование энергии 40
- •Тема 3. Топливно-энергетический комплекс республики беларусь. Перспективы его развития 89
- •Тема 4. Управление энергосбережением в республике беларусь 129
- •Тема 1. Энергетика, энергосбережение. Топливно-энергетические ресурсы Лекция 1. Энергетика, энергосбережение
- •Энергетика, энергосбережение, энергетические ресурсы: основные понятия и определения
- •Роль энергетики в жизни и развитии общества и уровне его цивилизации
- •Топливно-энергетические ресурсы Возобновляемые и невозобновляемые энергетические ресурсы
- •Вторичные энергоресурсы, источники поступления, пути использования
- •Мировые запасы энергетических ресурсов, млрд. Т условного топлива
- •Условное топливо
- •Мировое потребление тэр
- •Сущность и причины мирового энергетического кризиса
- •Контрольные вопросы к теме №1
- •Тема 2. Виды энергии. Получение, преобразование и использование энергии Лекция 2. Виды энергии. Получение, преобразование и использование энергии
- •Энергия и ее виды
- •Закон сохранения энергии
- •Общая характеристика современного энергетического производства
- •Традиционная энергетика и ее характеристика
- •Основные типы электростанций и их характеристики
- •Нетрадиционная энергетика и ее характеристика
- •Удельные мощности нетрадиционных возобновляемых источников энергии
- •Энергетические потребности для производства электроэнергии при использовании возобновляемых источников
- •Другие виды нетрадиционной энергетики
- •Топливо
- •Графики нагрузки
- •Транспорт и распределение энергии
- •Основные показатели эффективности использования энергии и энергосбережения
- •Энергетика и окружающая среда
- •Выбросы загрязняющих веществ при работе тэс мощностью 1000 мВт
- •Контрольные вопросы к теме №2
- •Тема 3. Топливно-энергетический комплекс республики беларусь. Перспективы его развития Лекция 3. Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь. Перспективы его развития
- •Характеристика топливно-энергетического комплекса Беларуси
- •Развитие генерирующих источников
- •Возможности и перспективы развития малой и нетрадиционной энергетики в Беларуси
- •Необходимость и резервы энергосбережения в Беларуси
- •Контрольные вопросы к теме №3
- •Тема 4. Управление энергосбережением в республике беларусь Лекция 4. Управление энергосбережением в Республике Беларусь
- •Система и структура управления энергосбережением в Беларуси
- •Цели и средства реализации энергетической политики
- •Общие направления и приоритеты энергосберегающей политики
- •Принципы государственной политики энергосбережения
- •Методы реализации государственной политики энергосбережения
- •Социально-психологический механизм управления энергосбережением
- •Административный механизм управления энергосбережением
- •Финансово-экономический механизм управления энергосбережением
- •Инвестирование энергосбережения
- •Инвестиции по основным приоритетным направлениям энергосбережения
- •Контрольные вопросы к теме №4
- •Тема 5. Тарифообразование и ценообразование в энергетике Лекция 5. Тарифообразование в энергетике
- •Определение себестоимости выработки энергии
- •Энергетические тарифы
- •Механизм формирования тарифов в условиях регулируемой рыночной экономики
- •Средняя стоимость производства теплоты на альтернативных котельных в энергосистеме
- •Экономическая и тарифная политика в энергетике
- •Контрольные вопросы к теме №5
- •Тема 6. Основы нормирования расхода энергетических ресурсов на производстве Лекция 6. Основы нормирования расхода энергетических ресурсов на производстве
- •Понятие норм расхода энергетических ресурсов
- •Классификация норм расхода
- •Разработка норм расхода энергии
- •Контрольные вопросы к теме №6
- •Тема 7. Основы энергетического аудита и менеджмента Лекция 7. Основы энергетического аудита и менеджмента
- •Организация, цели и функции энергетического менеджмента
- •Организационные основы:
- •3. Основные направления повышения эффективности энергоисполъзования.
- •Энергетический баланс предприятия
- •Формы учета энергии
- •Энергетический аудит
- •Контрольные вопросы к теме №7
- •Тема 8. Энергосбережение на предприятии и в быту Лекция 8. Энергосбережение на предприятии и в быту
- •Способы и средства энергосбережения на предприятиях и в организациях
- •Учет, контроль и управление энергопотреблением
- •Эффективное использование энергии в населенных пунктах
- •Энергосбережение в быту
- •Энергосберегающие мероприятия и их экономический эффект
- •Контрольные вопросы к теме №8
- •Тема 9. Энергосбережение за рубежом Лекция 9. Энергосбережение за рубежом
- •Мировой опыт энергосбережения
- •Энергосбережении в России
- •Традиционные направления развития электроэнергетики
- •Нетрадиционные технологии производства электроэнергии
- •Бестопливные и энергосберегающие технологии производства электроэнергии
- •Опыт энергосберегающей политики в сша
- •Японский опыт энергосбережения
- •1. Методические указания для руководителей промышленных предприятий.
- •2. Энергоменеджмент.
- •3. Контроль за использованием энергии.
- •4. Назначение энергоменеджеров.
- •5. Энергоаудит.
- •Опыт повышения энергоэффективности в Дании
- •Контрольные вопросы к теме №9
- •Зачетные вопросы
- •Литература и нормативные акты:
- •Основы энергосбережения
- •220007, Г. Минск, ул. Московская, 17.
Традиционная энергетика и ее характеристика
Традиционную энергетику главным образом разделяют на электроэнергетику и теплоэнергетику.
Наиболее удобный вид энергии – электрическая, которая может считаться основой цивилизации. Преобразование первичной энергии в электрическую производится на электростанциях: ТЭС, ГЭС, АЭС.
Производство энергии необходимого вида и снабжение ею потребителей происходит в процессе энергетического производства, в котором можно выделить пять стадий:
1. Получение и концентрация энергетических ресурсов: добыча и обогащение топлива, концентрация напора воды с помощью гидротехнических сооружений и т.д.;
2. Передача энергетических ресурсов к установкам, преобразующим энергию; она осуществляется перевозками по суше и воде или перекачкой по трубопроводам воды, нефти, газа и т.д.;
3. Преобразование первичной энергии во вторичную, имеющую наиболее удобную для распределения и потребления в данных условиях форму (обычно в электрическую и тепловую энергию);
4. Передача и распределение преобразованной энергии;
5. Потребление энергии, осуществляемое как в той форме, в которой она доставлена потребителю, так и в преобразованной форме.
Потребителями энергии являются: промышленность, транспорт, сельское хозяйство, жилищно-коммунальное хозяйство, сфера быта и обслуживания.
Если общую энергию применяемых первичных энергоресурсов принять за 100%, то полезно используемая энергия составит только 35–40%, остальная часть теряется, причем большая часть – в виде теплоты.
Основные типы электростанций и их характеристики
Преобразование первичной энергии во вторичную, в частности в электрическую, осуществляется на станциях, которые в своем названии содержат указание на то, какой вид первичной энергии в какой вид вторичной преобразуется на них:
-
ТЭС – тепловая электрическая станция преобразует тепловую энергию в электрическую;
-
ГЭС – гидроэлектростанция преобразует механическую энергию движения воды в электрическую;
-
ГАЭС – гидроаккумулирующая электростанция преобразует механическую энергию движения предварительно накопленной в искусственном водоеме воды в электрическую;
-
АЭС – атомная электростанция преобразует атомную энергию ядерного топлива в электрическую;
-
ПЭС – приливная электростанция преобразует энергию океанических приливов и отливов в электрическую;
-
ВЭС – ветряная электростанция преобразует энергию ветра в электрическую;
-
СЭС – солнечная электростанция преобразует энергию солнечного света в электрическую, и т.д.
В Беларуси более 95% энергии вырабатывается на ТЭС. Поэтому рассмотрим процесс преобразования энергии на ТЭС. По назначению ТЭС делятся на два типа:
-
КЭС - конденсационные тепловые электростанции, вырабатывающие только электрическую энергию;
-
ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, на которых осуществляется совместное производство электрической и тепловой энергии.
ТЭС могут работать как на органическом (газ, мазут, уголь), так и на ядерном топливе.
Основное оборудование ТЭС (рис. 2.3) состоит из котла-парогенератора ПГ, турбины Т и генератора Г. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине Т водяной пар превращается в механическую энергию вращения – турбина со скоростью 3000 оборотов в минуту (50 Герц) вращает электрогенератор Г, который превращает энергию вращения в электрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины или котла. На рисунке, кроме основного оборудования ТЭС, показаны конденсатор пара К, где отработанный пар охлаждается внешней водой и конденсируется (при этом от пара отводится некоторое количество теплоты и выбрасывается в окружающую среду) и циркуляционный насос Н, который подает конденсат снова в котел. Таким образом, цикл замыкается. Схема ТЭЦ отличается тем, что взамен конденсатора устанавливается теплообменник, где пар при значительном давлении нагревает воду, подаваемую в главные тепловые магистрали.
Рассмотренная схема ТЭС является основной, в ней используется парогенератор, в котором водяной пар служит носителем энергии. Имеются тепловые станции с газотурбинными установками. Носитель энергии в таких установках в таких установках – газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органического топлива и смешивается с нагретым воздухом. Газовоздушная смесь при температуре 750–770о С подается в турбину, которая вращает генератор. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, чем паротурбинная: легко пускается, останавливается и регулируется; пока мощности таких турбин в 5–8 раз меньше, чем паровых, и они должны работать на высокосортном топливе.
Сочетание паротурбинной и газотурбинной установок образует парогазовые установки, в них используются два энергоносителя – пар и газ.
Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разделить на три цикла: химический – процесс горения, в результате которого теплота передается пару; механический – тепловая энергия пара превращается в энергию вращения; электрический – механическая энергия вращения превращается в электрическую.
Общий коэффициент полезного действия ТЭС состоит из произведения коэффициентов полезного действия всех перечисленных циклов:
ηтэс = ηх · ηм · ηэ
КПД ТЭС теоретически равен:
ηтэс = 0,9 · 0,63 · 0,9 = 0,5.
Практически с учетом потерь КПД ТЭС находится в пределах 36–39%. Это означает, что 64–61% топлива используется «впустую», загрязняя окружающую среду в виде тепловых выбросов в атмосферу. КПД ТЭЦ примерно в 2 раза выше, чем КПД ТЭС. Поэтому использование ТЭЦ является существенным фактором энергосбережения.
Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции используется для получения пара.
Рис. 2.4.
Принципиальная схема атомной
электростанции 1 - реактор;
2 - парогенератор; 3- турбина; 4 - генератор;
5 - трансформатор; б - электролинии
Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делении ядра выделяется в виде колоссальной кинетической энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, называется реактором.
Через активную зону реактора проходит вещество теплоноситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней. Они вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции.
Природное ядерное горючее атомной электрической станции – уран. Для биологической защиты от радиации используется слой бетона в несколько метров толщиной.
При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт·ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабатывается 23 млн. кВт·ч электроэнергии.
Более 2000 лет человечество использует водную энергию Земли. Теперь энергия воды используется на гидроэнергетических установках (ГЭУ) трех видов:
-
гидравлические электростанции (ГЭС), использующие энергию рек;
-
приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов морей и океанов;
-
гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливающие и использующие энергию водоемов и озер.
Гидроэнергетические ресурсы в турбине ГЭУ преобразуются в механическую энергию, которая в генераторе превращается в электрическую.
Таким образом, основными источниками энергии являются твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.