ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.
Энергия - способность производить работу или какое-то другое действие,

меняющее состояние действующего субъекта. В широком смысле это общая мера различных форм движения материи.
Для современного общества наиболее актуальными видами энергии являются электрическая и тепловая. Другие разновидности - механическая, химическая, атомная и т.д. - можно считать промежуточными или вспомогательными
Электрическая энергия - энергия, заключенная в электромагнитном поле. Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.
Тепловая энергия (тепло, теплота) - энергия хаотического движения микрочастиц - является первичной энергией цепи преобразования энергии, ею же эта цепь и заканчивается. Тепловая энергия используется для обеспечения необходимых условий существования, для развития и совершенствования общества, для получения электрической энергии на тепловых электростанциях, для технологических нужд производства, для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Источниками энергии могут служить вещества и системы, энергетический потенциал которых достаточен для последующего целенаправленного использования.

использования источника энергии, выражается в единицах энергии - джоулях или

киловатт-часах.
Энергетические ресурсы - это любые источники механической, химической и физической энергии.
Энергетические ресурсы можно разделить на:
первичные, источник которых природные ресурсы и природные явления;
вторичные, куда относятся промежуточные продукты обогащения и сортировки углей; гудроны, мазуты и другие остаточные продукты переработки нефти; щепки, пни, сучья при заготовке древесины; горючие газы; тепло уходящих газов; горячая вода из систем охлаждения; отработанный пар силовых промышленных установок.

истощаемые (уголь, нефть, сланцы, природный газ, горючее);
возобновляемые (древесина, гидроэнергия, энергия

ветра, геотермальная энергия, торф, термоядерная энергия);
Вторичные (побочные) энергоресурсы (ВЭР) - это носители энергии, образующиеся в ходе производства, которые могут быть повторно использованы для получения энергии вне основного технологического процесса.
Около 90% используемых в настоящее время энергоресурсов составляют невозобновляемые (уголь, нефть, природный газ, уран и т.п.), благодаря их высокому энергетическому потенциалу, относительной доступности и целесообразности извлечения; темпы добычи и потребления их обусловливают энергетическую политику.

их энергетического потенциала в конечную используемую продукцию или потребляемые конечные

виды энергии (механическая энергия движения, теплота для систем отопления или технологических нужд и т.д.), что характеризуется коэффициентом полезного использования энергоресурсов ηэр:
ηэр = ηд ∙ ηп ∙ ηи
где ηд - коэффициент добычи извлечения потенциального запаса энергоресурса (отношение добытого ко всему количеству ресурса);
ηп - коэффициент преобразования (отношения полученной энергии ко всей подведенной);
ηи - коэффициент использования энергии (отношение использованной энергии к подведенной к потребителю).

Виды топлива, их состав и теплота сгорания.
Ископаемые ресурсы - это

запасы топлива в недрах земли.
Мировой запас угля оценивается в 9-11 трлн.т. (условного топлива) при добыче более 4,2 млрд./год. Наибольшие разведанные месторождения уже находятся на территории США, СНГ, ФРГ, Австралии. Общегеологические запасы угля на территории СНГ составляют 6 трлн.т. /50% мировых/, в т.ч. каменные угли 4,7 и бурые угли - 2,1 трлн.т. Ежегодная добыча угля - более 700 млн.т., из них 40% открытым способом.
Человечество ещё, по крайней мере, 50 и более лет сможет обеспечить значительную часть своих потребностей в различных видах энергии за счет органического топлива. Ограничить чрезмерное их потребление могут два фактора:
ограниченность запасов топлива;
осознание неизбежности глобальной катастрофы из-за увеличения вредных выбросов в атмосферу.

человеческим масштабам являются неисчерпаемыми. Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается

в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения.
К ресурсам возобновляемой энергии относятся:
стоки рек, волны, приливы и отливы, ветер как источники механической энергии;
градиент температур воды морей и океанов, воздуха, недр земли /вулканов/ как источники тепловой энергии;
солнечное излучение как источник лучистой энергии;
растения и торф как источник химической энергии.

экономически целесообразных условиях большое количество тепловой энергии, которая в дальнейшем

используется непосредственно или преобразуется в другие виды энергии.
Топливо бывает:
горючее- выделяет тепло при окислении, окислитель- обычно 02, N2, азотистая кислота, перекись водорода и пр.
расщепляющееся или ядерное топливо (основа ядерной энергетики 235 U (уран 235).
Горючее делят на органическое и неорганическое.
Органическое горючее- углерод и углеводород.
Горючее бывает природное (добытое в недрах земли) и искусственное (переработанное природное).
Искусственное в свою очередь делится на
композиционное (полученное механической переработкой естественного, бывает в виде гранул, эмульсий, брикетов);
синтетическое (произведенное путем термохимической переработки естественного - бензин, керосин, дизельное топливо, угольный газ и т.д.).

сжигании естественного органического топлива 3 видов:
твердое топливо (уголь, торф, сланцы).
жидкое

топливо (нефть и газоконденсат).
газообразное топливо (природный газ, СН4, попутный газ нефти).
Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, летучей серы - Sл) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).
Общепринятое слово "горючее" - это топливо, предназначенное для сжигания (окисления). Обычно слово "топливо" и "горючее" воспринимаются как адекватные, т.к. чаще всего "топливо" и бывает представлено "горючим". Однако следует знать и другие разновидности топлива. Так, металлы алюминий, магний, железо и др. при окислении так же могут выделять много теплоты. Окислителем вообще могут быть кислород воздуха, чистый кислород и его модификации (атомарный, озон), азотная кислота, перекись водорода и т.д.
Сейчас в основном используется ископаемое органическое горючее с окислителем - кислородом воздуха.

материала:
торфяная стадия - распад высокомолекулярных веществ, синтез новых; при частичном

доступе кислорода образуется торф и уголь, без доступа кислорода - нефть и газы;
буроугольная стадия - при повышенной температуре и давлении идет полимеризация веществ, обогащение углеродом;
каменноугольная стадия - дальнейшая углефикация.
Жидкая смесь углеводородов мигрировала сквозь пористые породы, при этом образовались месторождения нефти, газа; высокое содержание минеральных примесей приводило к возникновению горючих сланцев.
Твердое и жидкое органическое топливо характеризуется сложностью химического состава, поэтому обычно дается только процентное содержание (элементный или элементарный процентный состав топлива) химических элементов, без указания структур соединений.

в % по массе, при этом за 100% могут быть

приняты:
рабочая масса - используемая непосредственно для сжигания;
сухая масса - без влаги;
горючия масса;
органическая масса.
Поэтому состав рабочей массы
Ср + Нр + Sp + NP + Ар + WP =100%
состав горючей массы
Сг + Нг + Sг + Nг + Oг = 100 %
Состав топлива необходим для определения важнейшей характеристики топлива — теплоты сгорания топлива (теплотворная способность топлива).
Теплота сгорания топлива — это количество тепловой энергии, которая может выделиться в ходе химических реакций окисления горючих компонентов топлива с газообразным кислородом, измеряется в кДж/кг для твердого и жидкого, в кДж/ м3 - для газообразного топлива.

конденсироваться, выделяя теплоту парообразования. Поэтому различают высшую Qвр - без

учета конденсации влаги и низшую Qнр - теплоту сгорания, при этом:

Средние теплоты сгорания, кДж/кг(кДж/м3) Qнр
мазут 40200
соляр 42000
торф 8120
бурый уголь 7900
антрацит 20900
природный газ 35800

приводят к единому эквиваленту - условному топливу, имеющему теплоту сгорания

20308 кДж/кг (7000 ккал/кг). Для пересчета реального топлива в условное используется тепловой эквивалент:
для угля в среднем - 0,718;
газа природного - 1,24;
Нефти - 1,43;
Мазут - 1,3;
Торфа - 0,4;
дров - 0,25.
Твердое органическое топливо по степени углефикации делится на
древесину,
торф,
бурый уголь,
каменный уголь,
антрацит.
Важной характеристикой, влияющей на процесс горения твердого топлива, является выход летучих веществ (убыль массы топлива при нагреве его без кислорода при 850°С в течение 7 мин). По этому признаку угли делят на бурые (выход летучих более 40%), каменные (10 - 40%), антрациты (менее 10%). Воспламеняемость антрацитов поэтому хуже, но QPH выше.

как топливо, чаще всего для этой цели идут нефтепродукты. В

зависимости от температуры перегонки нефтепродукты делят на фракции: бензиновые (200-225°С); керосиновые (140- 300°С); дизельные (190-350°С); соляровые (300-400°С); мазутные (более 350°С). В котлах котельных и электростанций обычно сжигается мазут, в бытовых отопительных установках - печное бытовое (смесь средних фракций).
К природным газам относится газ, добываемый из чисто газовых месторождений, газ конденсатных месторождений, шахтный метан и др. Основной компонент природного газа - метан. В энергетике используется газ, концентрация СН4 в котором выше 30% (за пределами взрывоопасности).
Искусственные горючие газы - результат технологических процессов переработки нефти и других горючих ископаемых (нефтезаводские газы, коксовый и доменный газы, сжиженные газы, газы подземной газификации угля и др.).

можно назвать брикеты - механическая смесь угольной или торфяной мелочи

со связующими веществами (битум и др.), спрессованная под давлением до 100 МПа в специальных прессах.
Синтетическое топливо (полукокс, кокс, угольные смолы).
Расщепляющееся топливо - вещество, способное выделять большое количество энергии за счет торможения продуктов деления тяжелых ядер (урана, плутония). В качестве ядерного топлива используется природный изотоп урана 235 U, доля которых во всех запасах урана менее 1%.
Природное топливо располагается в земной коре. Запасы угля в мире оцениваются в 14 триллионов тон (Азия - 63%, Америка - 27%). Основные запасы угля - Россия, США, Китай. Уголь тяжелое, неудобное топливо, имеющее много минеральных примесей, что усложняет его использование, но главное - запасы его распределения крайне неравномерно.

самыми богатыми месторождениями нефти, при этом разведанные запасы нефти все

время увеличиваются; прирост идет в основном за счет морских шельфов. Если некоторые страны берегут свои запасы в земле (США), другие (Россия) интенсивно их "выкачивают". Общие запасы нефти в мире ниже, чем угля, но более удобное для использования топливо, особенно в переработанном виде. После подъема через скважину нефть подается потребителям в основном нефтепроводами, железной дорогой, танкерами, расстояние может достигать нескольких тысяч километров. Поэтому в себестоимости нефти существенную долю имеет транспортная составляющая. Энергосбережение при добычи и транспортировке жидкого топлива заключается в уменьшении расхода электроэнергии на прокачку (удаление вязких парафинистых компонентов, нагрев нефти, применение экономичных насосов, увеличение диаметров нефтепроводов).

собой купола из водонепроницаемого слоя (типа глины), под которым в

пористой среде (передатчик) под давлением находится газ, состоящая в основном из СН4. На выходе из скважины газ очищается от песчаной взвеси, капель конденсата и других включений и подается на магистральный газопровод диаметром 0,5... 1,5 м длиной несколько тысяч километров. Давление газа в газопроводе поддерживается на уровне 5 МПа при помощи компенсаторов, установленных через каждые 100... 150 км. Компрессоры вращаются газовыми турбинами, потребляющими газ, общий расход газа составляет 10... 12% от всего прокачиваемого. Поэтому транспорт газообразного топлива весьма энергозатратен. Транспортные расходы намного ниже для сжигания газа, но и доля его потребления мала. Энергосбережение при добыче и транспорте газообразного топлива заключается в использование передовых технологий бурения, очистки, распределения, повышения экономичности газотурбинных установок для привода компрессоров магистралей.

предприятие или установка, вырабатывающая электроэнергию путем преобразования других видов энергии.
Электрические

станции вырабатывают электрическую и тепловую энергию для нужд народного хозяйства страны и коммунально-бытового обслуживания. В зависимости от источника энергии различают:
тепловые электростанции (ТЭС);
гидроэлектрические станции (ГЭС);
атомные станции (АЭС) и др.
Тепловые электрические станции.
К тепловым электрическим станциям относятся
конденсационные электростанции (КЭС);
теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).
В состав государственных районных электростанций (ГРЭС), обслуживающих крупные промышленные районы, как правило входят конденсационные электростанции, используется органическое топливо и не вырабатывается тепловой энергии наряду с электрической. ТЭЦ работают также на органическом топливе, но в отличие от КЭС наряду с электроэнергией производят горячую воду и пар для нужд теплофикации.

времени ТЭС производят основную часть вырабатываемой энергии. По существующим оценкам

ТЭС потребляют свыше трети добываемого в мире топлива. На этих станциях могут применяться различные виды топливных ресурсов: твёрдые: угли и горючие сланцы, жидкие: мазут, дизельное и газотурбинное топливо и газообразные: природный газ - наиболее экологически чистое энергетическое топливо.
Наиболее эффективным техническим средством для достижения высоких экономических показателей ТЭС является повышение параметров пара. Экономическую эффективность мощных энергоблоков с высокими параметрами пара можно проиллюстрировать такими данными: электростанции с блоками по 300 МВТ на 240атм обеспечивают экономию топлива почти на 44% по сравнению с электростанциями, сооружавшимися по плану ГОЭЛРО с агрегатами по 10-16 МВТ на 16-18атм.
ТЭС оказывают отрицательное влияние на окружающую среду, осуществляя выбросы продуктов сгорания, золы тепловые сбросы, выбросы загрязненных сточных вод.

время бывший СССР занимал второе место в мире по уровню

развития гидроэнергетики.
Одной из основных экономических особенностей эксплуатации ГЭС является высокая производительность труда. Затраты труда на единицу мощности на них почти в 10 раз меньше, чем на ТЭС (с учётом затрат труда на добычу топлива и его транспорт).
Гидроэлектростанции сооружались каскадами, тогда полнее используются энергетические ресурсы. В бывшем СССР крупнейшим каскадом ГЭС являлся Ангарский и Енисейский.
ГЭС часто относят к энергоустановкам, использующим возобновляемые источники энергии. Однако по сравнению с другими видами природных ресурсов преобразование гидроэнергии в электричество приводит к значительным воздействиям на окружающую среду. Для ГЭС необходимо сооружать значительные водохранилища в верхнем бьефе перед платиной, что приводит к существенному затоплению прилегающей территории и влияет на рельеф побережья в зоне станции.

В настоящее время в мире работает 425 атомных реакторов. В

1993г. Франция получала от АЭС 72,9% электроэнергии, Бельгия - 65%, Швеция - 45%, ФРГ - 30,1%, Япония - 37,7%, Украина - 25%, США - 22,3%, Канада - 15,2%.
Атомные электростанции не выбрасывают в атмосферу вредных веществ, вызывающих парниковый эффект или кислотные дожди, поэтому некоторые специалисты поспешили объявить ядерную энергетику экологически чистой. Чернобыльская катастрофа заставила пересмотреть планы развития атомной энергетики во многих государствах. Так, в США были аннулированы заказы на 173 новых блока АЭС, в Германии не 27, в Англии на 13, во Франции на 12.
Более жёсткими становятся экологические требования к АЭС. Экономисты Мирового банка заявляют, что атомная энергия не может соревноваться с энергией, производимой на тепловых станциях, стоит только подсчитать издержки от вывода из эксплуатации старых реакторов и утилизации отработанного топлива".

45.6 млн. чел
Потребление электроэнергии на душу населения 3770 кВтч/год
Производство электроэнергии

193.8 млрд.кВтч
Потребление электроэнергии 187.6 млрд.кВтч
Экспорт электроэнергии 6.2 млрд.кВтч
По результатам 2011 года структура производства электроэнергии на Украине выглядела следующим образом (в процентах, в скобках указаны установленные мощности на электростанциях):
ТЭС и ТЭЦ — 47,9 %
АЭС — 46,5 %
ГЭС и ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции) — 5,1 %
солнечные ЭС — 0,3 %
ветряные ЭС — 0,2 %

Украине в сравнении с развитыми странами Запада, Китаем

экономического развития страны. Украина расходует ненамного больше своих соседей –

России, Болгарии, Белоруссии, Китая – бывших республики СССР и стран социалистического лагеря.

Производство электроэнергии к ВВП квт-ч/$

Страны ЕС, США, Япония потребляют в 3.5-7.2 раза меньше электроэнергии на 1$ ВВП

иметь 3 основные причины:
потери в сетях;
чрезмерный расход потребителями;
недостаточная полезность результата.
К

последнему можно отнести как расход энергии без получения результата (освещение пустой комнаты. работа оборудования на холостом ходу), так и выпуск продукции с недостаточной добавленной стоимостью.