3.5. Эффективность использования энергоресурсов
Итак, краткое рассмотрение трех технических проблем, связанных с прохождением энергией маршрута от ее источника до конечного потребителя, позволяет сделать вывод о том, что современная энергетическая техника в состоянии обеспечить потребности человеческого общества в полезных видах энергии в будущем» Остается выяснить, насколько эффективно функционирует вся система энергетического хозяйства. Для этого необходимо рассмотреть составляющие энергетического баланса, чтобы выявить, какая доля первичных энергоресурсов превращается в полезную энергию.
Сделаем это на примере бывшего СССР на основе данных, приведенных в [12]. Несмотря на то, что эти данные относятся к 1980 году и на сегодняшний день претерпели некоторые изменения в абсолютном выражении, интересующие нас соотношения составляющих расходной части баланса являются достаточно устойчивыми показателями на длительном отрезке времени в силу естественной консервативности рассматриваемой системы.
Из 100% использованных энергоресурсов на долю угля приходилось 28%, газа - 27%, нефтепродуктов - 36% и на долю прочих топлив и энергоресурсов (торф, сланцы, гидроэнергия) - 9% (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2. Структура потребления энергоресурсов
Наибольшее количество топлива (46%) было израсходовано в установках его прямого использования (двигатели и механизмы -18%, промышленные печи - 18%, отопительные печи и бытовые приборы - 10%). Вторым крупным потребителем энергоресурсов явились электростанции (38%) и третьим - котельные (15%). Один процент приходится на потери при транспортировке энергоносителей.
В первой группе потребителей из 18%, использованных в двигателях и механизмах, лишь 3% превращено в полезную энергию;
остальные 15% составляют потери при преобразованиях. Похожая картина имеет место и для промышленных печей, где из 18% потребленных энергоресурсов в высокотемпературных технологических процессах полезно использовано лишь 7%, а 11% составили потери. Наконец, из 10%, приходящихся на долю отопительных печей и бытовых приборов, ровно половину (5%) составили потери. Просуммировав соответствующие цифры по первой группе потребителей, получим, что из 46% полезно израсходовано лишь 15%, а 31% составили потери.
Процессы преобразования энергии на тепловых электростанциях, использующих органическое топливо в цикле "котел - турбина -генератор", также характеризуются значительными потерями. Из 38% всех энергоресурсов, израсходованных на электростанциях, полезно использовано лишь 19%. Последние делятся следующим образом: на выработку электроэнергии - 8%, на получение пара и горячей воды -11%. При получении пара и горячей воды в котельных из 15% энергоресурсов полезно используются 11% (4% - потери). Итак, при выработке электрической и тепловой энергии на электростанциях и в котельных полезный отпуск энергии составляет 30% (из 53%), а теряется 23%.
Просуммировав цифры по всем рассмотренным первичным потребителям топлива, получаем, что из 99% полезно израсходовано 15%+ 30% = 45%, а потери составляют 31% + 23% = 54%. К этому необходимо добавить потери и в тепловых и электрических сетях, которые оцениваются в 6% и 3% соответственно. В итоге сумма потерь составит 64%, а полезный отпуск энергии - 36%. Этот печальный итог означает, что современная энергетическая техника характеризуется весьма низкой эффективностью. Около 2/3 энергии, заключенной в первичных энергоресурсах, оказываются выброшенными на ветер в почти буквальном смысле этого слова, поскольку большинство потерь связано с выбросом тепла, выделяющегося в процессах преобразования, в окружающую среду.
Каковы пути изменения этого соотношения? Очевидно, они кроются в снижении потерь во всех звеньях рассмотренной нами цепи превращений энергии. Однако, при сохранении традиционных технологий преобразования видов энергии рассчитывать на радикальное изменение положения не приходится, поскольку оно обусловлено объективными физическими закономерностями.