Возобновимые и невозобновимые энергетические ресурсы

Энергетические ресурсы являются частью всей совокупности природных ресурсов и подразделяются на восполняемые и невосполняемые.

Восполняемыми, или возобновляемыми источниками энергии называются источники, потоки энергии которых постоянно существуют или периодически возникают в окружающей среде и не являются следствием целенаправленной деятельности человека.

К в о с п о л н я е м ы м э н е р г о р е с у р с а м относят энергию:

- Солнца;

- мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн;

- рек;

- ветра;

- морских течений;

- соленую;

- морских водорослей;

- вырабатываемую из биомассы;

- водостоков;

- твердых бытовых отходов;

- геотермальных источников.

Недостатком возобновляемых источников энергии является низкая степень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется широким распространением, относительно высокой экологической частотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует потоки энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс.

Неиспользование потоков энергии возобновляемых источников приводит к ее безвозвратной потере, предопределяет несколько иной подход к оценке эффективности устройств, применяющих эти источники, по сравнению с устройствами, работающими на невозобновляемых ресурсах.

Из возобновляемых источников энергии наибольшее развитие получила гидроэнергетика, до 9 % от общей выработки электроэнергии. Пока

возможный технически гидроэнергетический потенциал используется в

мировой практике примерно на 10 % из общего мирового потенциала

7 млрд. т у.т./год. Но строительство ГЭС – это затратное дело, особенно

ГЭС большой мощности. Окупаемость затрат здесь несколько десятков

лет. При этом 80 % всего гидроэнергетического потенциала сосредоточено

в Латинской Америке, Африке, Азии, бывшем СССР. Все эти страны с

весьма ограниченным или неопределенным инвестиционным потенциалом.

Общий вклад в современное энергопроизводство таких источников

энергии, как солнечная, ветровая, приливная, очень мал и не превышает

0,1 %. Оценки, выполненные в Японии, свидетельствуют, что максимальный вклад этих источников при современных методах использования предельно может достичь 3 % от современного уровня энергообеспечения (для Японии). Следует учесть, что не каждая страна может себе позволить необходимые инвестиции в освоение этих видов энергоресурсов.

Достаточно перспективно использование энергии биомассы, в первую очередь дров. По разным оценкам, в год на Земле в энергетических

целях сжигается дров до 1,5 млрд. т у.т., а общий энергетический потенциал биомассы оценивается в 5,5 млрд. т у.т./год. В ряде стран (Китай, США, Индия) для освоения энергии биомассы широко используются биогазовые

установки для получения искусственного горючего газа. Подобные установки имеются и в нашей стране, производят также высокоэффективные

удобрения. Считается, что в российском животноводстве и птицеводстве в

год образуется около 150 млн. т органических отходов. В случае их переработки в биогазовых установках можно ежегодно получать дополнительно 95 млн. т у.т., что эквивалентно 190 млрд. кВт·ч электроэнергии. Этой энергии достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией весь агрокомплекс России. Плюс к тому - полученные в биореакторах более 100 млн. т высокоэффективных удобрений (без следов нитритов и нитратов, болезнетворной микрофлоры и даже семян сорняков).

Однако темпы освоения возобновляемых источников энергии в нашей стране чрезвычайно низки.

К невосполняемым энергетическим ресурсам относят:

- каменный уголь,

- нефть,

- природный газ,

Запасы энергоресурсов на Земле огромны. Но использование их не

всегда возможно или связано с большими затратами на разработку, транспортировку этих ресурсов, охрану труда и окружающей среды.

Из разведанных и легко добываемых запасов органических топлив на

Земле можно привести следующие объемы на данный период, млрд. т у.т.:

уголь (включая бурый)………800;

нефть……………………..........90;

газ………………………………85;

торф……………………………..5.

Таким образом, легкодобываемые запасы энергоресурсов никак нельзя назвать значительными, скорее ограниченными. Следует отметить, что распределение запасов органических топлив на земле очень неравномерно.

Более 80 % всех этих запасов сосредоточены на территории Северной Америки, бывшего СССР и развивающихся стран. Это уже является основанием для возникновения всякого рода чрезвычайных ситуаций и кризисов. Предполагалось, что ХХI век будет веком ядерной энергетики. Но Чернобыльский синдром привел к существенным ограничениям дальнейшего развития атомной энергетики.

В настоящее время мировое потребление невозобновляемых энергоресурсов в год составляет, по разным данным, 12 – 15 млрд. т у.т. Из них более 50 % составляют нефть и газ.

2.2 Виды топлива, характеристика и запасы их в РФ

По определению Д. И. Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты». Минеральное топливо - основной источник энергии в современном хозяйстве и важнейшее промышленное сырье.

Топливо подразделяют на следующие четыре группы:

- твердое;

- жидкое;

- газообразное;

- ядерное.

Самым первейшим видом твердого топлива были древесина и другие растения: солома, камыш, стебли кукурузы и т. п.

Первая промышленная революция, которая в XIX веке полностью преобразовала аграрные страны Европы, а затем и Америку, произошла в результате перехода от древесного топлива к ископаемому угольному. Потом пришла эра электричества.

Открытие электричества оказало огромное влияние на жизнь человечества и обусловило зарождение и рост крупнейших городов мира.

Применение нефти (жидкий вид топлива) и природного газа в сочетании с развитием электроэнергетики, а затем и освоение энергии атома позволили промышленно развитым странам осуществить грандиозные преобразования, итогом которых стало формирование современного облика Земли.

Таким образом, к твердому виду топлива относят:

- древесину, другие продукты растительного происхождения;

- уголь (с его разновидностями: каменный, бурый);

- торф;

- горючие сланцы.

Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктом разложения органической массы растений. Самый молодой из них торф, представляющий собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Следующими по «возрасту» являются бурые угли - землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется (выветривается) и рассыпается в порошок. Затем идут каменные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них - антрацитов претерпела наибольшие изменения и на 93 % состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твердостью.

Горючие сланцы представляют собой полезное ископаемое из группы твердых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы, близкой по составу к нефти.

Жидкие виды топлива получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300... 370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре:

- сжиженный газ (выход около 1 %);

- бензиновую (около 15%, t_к =30... 180°С);

- керосиновую (около 17 %, t_к = 120... 135 °С);

- дизельную (около 18 %, t_к = 180... 350 °С).

Жидкий остаток с температурой начала кипения 330... 350 °С называется мазутом.

Газообразными видами топлива являются природный газ, добываемый как непосредственно, так и попутно с добычей нефти, называемый попутным. Основным компонентом природного газа является метан СН₄ и в небольшом количестве азот N₂, высшие углеводороды С_nН_m, двуокись углерода СО₂. Попутный газ содержит меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов, и поэтому выделяет при сгорании больше теплоты.

В промышленности и, особенно в быту, находит широкое распространение сжиженный газ, получаемый при первичной переработке нефти. На металлургических заводах в качестве попутных продуктов получают коксовый и доменный газы. Они используются здесь же на заводах для отопления печей и технологических аппаратов. В районах расположения угольных шахт своеобразным «топливом» может служить метан, выделяющийся из пластов при их вентиляции. Газы, получаемые путем газификации (генераторные) или путем сухой перегонки (нагрев без доступа воздуха) твердых топлив, в большинстве стран практически вытеснены природным газом, однако в настоящее время снова возрождается интерес к их производству и использованию.

В последнее время все большее применение находит биогаз - продукт анаэробной ферментации (сбраживание) органических отходов (навоза, растительных остатков, мусора, сточных вод и т. д.).

Ядерным топливом является уран. Об эффективности использования его показывает работа первого в мире атомного ледокола «Ленин» водоизмещением 19 тыс. т, длиной 134 м, шириной 23,6 м, высотой 16,1 м, осадкой 10,5 м, со скоростью 18 узлов (около 30 км/ч). Он был создан для проводки караванов судов по Северному морскому пути, толщина льда по которому достигала 2 и более метров. В сутки он потреблял 260-310 граммов урана. Дизельному ледоколу для выполнения такого же объема работы, которую выполнял ледокол «Ленин», потребовалось бы 560 т дизтоплива.

Анализ оценки обеспеченности ТЭР показывает, что наиболее дефи-цитным видом топлива является нефть. Ее хватит по разным источникам на 250 лет. Затем, через 35-64 года, истощатся запасы горючего газа и урана. Лучше всего обстоит дело с углем, запасы которого в мире достаточно велики, и обеспеченность углем составит 218-330 лет.

В Российской Федерации

Дата добавления: 2014-01-15