Энергоресурсы. Актуальность энергосбережения в России и мире

Лекция №1

Методические разработки к проведению лабораторных работ

Дополнительная

Основная

КУРС ЛЕКЦИЙ

"ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ И ТЕХНОЛОГИЯХ"

Литература

1. Промышленная теплоэнергетика и тепломеханика. Т.4. Под общ. ред. Григорьева В.А. и Зорина В.М. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 552 с.

2. Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 192 с.

3. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий. Учебник для вузов. Под общ. ред. Голубева Б.Н. – М.: Энергия, 1979. – 424 с.

4. Соколов В.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 335 с.

5. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. Под общ. ред. Харитонова В.В. – Мн.: Высш. шк., 1988. – 172 с.

6. Таги-заде Ф.Г. Энергоснабжение городов. Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1980. – 277 с.

7. Скубиенко С.В. Энергоиспользование в энергетике и технологии. Учебное пособие. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. – 98 с.

8. Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. Учебник для студентов технических вузов.– М.: Энергия, 1972 г. – 320 с.

9. Мартыновский В.С. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов. – М.: Энергия, 1979 – 285 с.

10. Рыжкин. Тепловые электрические станции. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 328 с.

11. Справочник энергетика промышленных предприятий. Т. 3. Под общ. ред. Юренева В.И.– М.: Энергия, 1985. – 512 с.

12. Установки разделения воздуха и оборудование для хранения, транспортировки и газификации низкотемпературных жидкостей. Каталог–справочник ЦИНТИХимнефтемаш. – М.: 1978. – 115 с.

13. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1982. – 440 с.

14. Теплотехника. Учебник для вузов. Под ред. Баскакова А.П. – М.:Энергоатомиздат, 1983. – 176 с.

15. Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. Учебник для вузов. М.: Энергия, 1974. – 448 с.

16. Щепетильников М.И., Хлопушин В.И. Сборник задач по курсу ТЭС. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 176 с.

17. Скубиенко С.В., Стадник В.Т. Энергоиспользующие аппараты и установки в теплоэнергетике. Методические указания к контролируемой самостоятельной работе студентов. – Юж.–Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000.– 28 с.

18. Скубиенко С.В. Расчет теплотехнологических установок. Методические указания к выполнению домашнего задания. – Юж.–Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000.– 31 с.

Энергоресурсы. Структура и перспективы развития топливно-энергетического баланса. Классификация форм и методов энергоиспользования. Виды применяемого оборудования (генераторы, аккумуляторы, передающие и распределительные устройства, энергоиспользующее оборудование). Основные направления рационального электро- и теплоиспользования. Потенциал энергосбережения.

Энергосбережение и экология. Общая характеристика экологического состояния окружающей среды. Оценка эффективности природоохранных мероприятий. Способы уменьшения вредных выбросов теплоэнергетических установок. Перспективные энергетические установки.

Энергосбережением называют это комплекс мер, направленных на экономию всех видов энергоресурсов.

Энергосбережение по праву занимает место ключевой энергетической проблемы современности как в России, так и в других странах мира, развитых и развивающихся. В различных странах и в различных отраслях экономики эта проблема имеет свои аспекты.

Виды энергоресурсов:

– топливо (в том числе, газ для бытовых нужд);

– вода, пар (как носитель механической, кинетической энергии и тепла);

– воздух (как носитель механической энергии и для вентиляции);

– электроэнергия.

Виды топлива: органическое (уголь, нефть, газ, биомасса), радиоактивное.

К нетрадиционным источникам энергии относят: энергию солнца, ветра, морских приливов, геотермальную (тепло нижних пластов земли и подземных вод), биомассу.

В промышленности расходуется 2/3 органического топлива при коэффициенте полезного использования 10–15%.

Российская Федерация является одной из ведущих энергетических держав мира. Она обладает большими запасами топливно-энергетических ресурсов, как уже открытых, так и потенциальных. В мировых разведанных запасах доля России составляет: нефти — 13, природного газа — 36, угля — 12 % (по прогнозным запасам — 30 %). Россия располагает самой протяженной береговой линией, что предоставляет в ее распоряжение огромные площади континентального шельфа (3,9 млн. км²), высокоэффективные в отношении обнаружения запасов нефти и газа. На шельф приходится свыше 100 млрд. т начальных потенциальных ресурсов углеводородов. При этом нужно учитывать, что объем углеводородных ресурсов в шельфовой зоне так же, как и в материковой части России, еще недостаточно исследован. Следует отметить, что нефтяной потенциал недр России, по оценке экспертов, реализован лишь на треть, а газовый — на пятую часть.

Долгое время основным показателем успешного развития топливно-энергетического комплекса считался рост производства энергоресурсов. Должного внимания их рациональному использованию и экономии не уделялось. Научно обоснованные темпы разработки нефтяных и газовых месторождений не анализировались. В результате уникальные нефтяные месторождения в Татарии и Тюменской обл. были истощены в короткие сроки. Открыть новые крупные месторождения, способные поддержать достигнутые высокие уровни добычи нефти, за последние 30 лет не удалось. По этим причинам, а также в связи с перемещением работ в районы Севера и Востока, т.е. с более сложными горно-геологическими условиями разработки нефтяных месторождений и резко возросшими затратами на их освоение, началось систематическое падение уровня добычи нефти.

Запасов газа в России значительно больше, чем нефти, но не приняв мер по обеспечению рациональной разработки газовых месторождений и эффективному их использованию, страна может оказаться в таком же положении, как и с нефтью. В погоне за высокими уровнями производств нефти, угля, газа и электроэнергии были упущены вопросы обновления основных фондов и решения социальных и экологических проблем.

Продукция ТЭК продолжает оставаться одним из основных источников валютных поступлений страны (более 50 % суммарного экспорта).

Современная ситуация в развитии топливно-энергетического комплекса убедительно доказала необходимость разработки Федеральной целевой программы "Энергосбережение России". Такая программа сформирована и одобрена Правительством 18 декабря 1997г. За период ее реализации с 1998 по 2005 г. предусматривается сэкономить от 365 до 435 млн. т условного топлива, что должно уменьшить энергоемкость ВВП на 13,4 %. Стоимость программы оценивается ее разработчиками в 55,3 млрд. руб. в ценах 1998г. Предусматривается, что финансирование из федерального бюджета будет самым минимальным и не превысит 3 % ее общей стоимости. Причем после 2000 г. эта цифра должна уменьшиться. Потребителей будут оснащать приборами и системами учета и регулирования расхода энергоресурсов. На каждый вложенный в энергосбережение рубль ожидается отдача в размере 3 руб.

Типы электростанций: ГЭС, ТЭС, АЭС, нетрадиционные.

Рис. 1. Доля различных типов электростанций в производстве электроэнергии в России на 2000 г.

На рис. 1 представлена доля различных типов электростанций в производстве электроэнергии в России. Тепловые электростанции занимают наиболее значительное место. Установленная мощность ТЭС составляет около 130 млн кВт, но используется не полностью. В настоящее время часть базовой нагрузки перебрасывается с ТЭС на АЭС. ТЭС покрывают часть базовой и полупиковую нагрузку, частично – пиковую.

Рис. 2. Доля различных видов топлива в производстве электроэнергии на ТЭС в России на 01.01.2000 г.

В производстве электроэнергии на ТЭС различным видам топлива принадлежит следующее место (рис. 2). 2/3 электроэнергии вырабатывается на газомазутных ТЭС. Это связано, во-первых, с удобством газа в использовании по сравнению с углем, и во-вторых, с низкими ценами на газ. Однако, в связи с окончанием "газовой паузы" доля пылеугольных ТЭС будет неуклонно расти. В настоящий момент в России более 21% всей электроэнергии (более 42 млн кВт) производят электростанции, работающие на угле.

"Газовая пауза" – искусственно заниженные цены на газ на внутреннем Российском рынке в 90-е годы ХХ века.

В других государствах структура производства электроэнергии может значительно отличаться (табл. 1). Однако, проблемы энекргосбережения стоят не менее остро.

После энергетического кризиса 70-х годов в результате осуществления комплекса энергосберегающих актов потребление нефти снизилось за 10 лет в США на 65, в Англии — на 20, в ФРГ — на 21, во Франции — на 30 млн. т условного топлива. Почти 10 лет экономика США и стран Западной Европы развивалась без прироста потребления энергоресурсов. В России за этот период потребление энергоресурсов возросло на 250 млн. т условного топлива. По оценке специалистов такой прирост доказывает, что реальной энергосберегающей политики у нас не проводилось. Да и законодательный экономический механизм не позволял это сделать, так как был нацелен на расточительное использование материальных и энергетических ресурсов. Экономическая оценка работы предприятий проводилась по валовым показателям, рост которых и обеспечивал экономическое благополучие предприятий и работников всех рангов.

Развитые страны после энергетического кризиса создали правовые и экономические стимулы для осуществления крупных энергосберегающих мероприятий, вложив необходимые финансовые и материальные ресурсы в экономию топлива (особенно нефти и нефте­продуктов) и энергии. В нашей стране на энергосбережение государство не выделяло ни одного рубля, направляя все средства только на увеличение добычи и производства энергоресурсов.

Результаты таких подходов налицо. Экономика западных стран и США процветает при устойчивом и надежном снабжении нефтью и нефтепродуктами, а Россия никак не может выйти из глубокого экономического кризиса. Следовательно, только путем проведения активной и жесткой, законодательно подкрепленной энергосберегающей политики, можно вывести топливно-энергетический комплекс страны из современного состояния.

Экономическая эффективность энергосбережения настолько велика по сравнению с наращиванием добычи и производства энергоресурсов, что ее реализация позволит одновременно решить проблему обновления и модернизации основных фондов, экологические и социальные проблемы и создаст условия для увеличения добычи и производства топлива и энергии, если это потребуется в более отдаленной перспективе. При этом следует помнить, что 1 т условного топлива, сэкономленного у потребителя, равноценна добыче (производству) 1,3 т условного топлива.

Эффективность использования энергоресурсов в России значительно ниже, чем в развитых странах. По расчетам специалистов, энергоемкость национального дохода у нас в 2-3 раза выше, т. е. более 50% энергоресурсов мы расходуем впустую. Если взять энерго­потребление в расчете на одного жителя России и сравнить его с соответствующими показателями, достигнутыми в таких странах, как Англия, Франция, то это выглядит следующим образом: Россия — 7, Англия — 5,3, Франция — 5,1 т условного топлива/чел. В то же время показатели уровня развития экономики, производительности труда, жизни населения в Англии и Франции значительно превосходят достигнутые в России. Следовательно, дело не в объемах потребления, а в рациональности и эффективности использования энергоресурсов.

Распределение энергоресурсов по направлениям экономики в странах Западной Европы и России значительно различается. На удовлетворение социальных потребностей населения в Западной Европе расходуется в 2 ¸3 раза больше энергоресурсов, чем в России. Следовательно, при достигнутом уровне производства энергоресурсов мы можем повысить обеспеченность ими всех сфер экономики, включая социальную, за счет рационального использования и всемерной экономии энергоресурсов, внедрения энергосберегающих мероприятий во всех отраслях страны.

Таблица 1. Данные производства электроэнергии некоторых стран мира по состоянию на 1995 г.

Страны	Установленная мощность	Производство электроэнергии
Всего, МВт	ТЭС %	ГЭС %	АЭС %	НЭС %	Всего, ГВ	ТЭС %	ГЭС %	АЭС %	НЭС %
Великобритания		75,7	6,0	18,2	0,1		71,2	2,0	26,6	0,1
Германия		72,2	7,7	19,8	0,3		66,6	4,5	28,8	0,1
Испания		47,8	36,7	15,4	0,1		51,9	14,8	33,3	0,1
Италия		69,1	30,1	––	0,75		81,2	17,4	––	1,4
Канада		30,9	56,1	13,0	0,04		21,2	61,6	17,2	0,007
Китай		75,4	23,5	1,0	––		79,8	18,9	1,2	––
Корея (Южная)		66,88	8,75	24,37	––		64,65	2,67	32,7	––
Россия		69,2	20,7	10,1	0,005		67,8	20,6	11,6	0,003
США		73,2	13,1	13,0	0,6		70,1	9,2	20,1	0,5
Франция		22,2	23,2	54,4	0,2		8,0	15,4	76,5	0,2
Швейцария		6,0	75,5	18,5	––		3,5	57,0	39,5	––
Юж. Америка		27,7	71,1	1,27	––		17,2	80,9	1,89	––
Япония		62,4	19,1	18,2	0,2		61,0	9,2	29,4	0,3

Классификация форм и методов энергоиспользования.

1. Непосредственное сжигание топлива (в генераторах, двигателях внутреннего сгорания), в том числе использование газа для коммунального газоснабжения.

2. Использование электроэнергии.

3. Использование тепловой энергии (горячая вода, пар).

4. Использование воды для холодного водоснабжения.

5. Использование воздуха и продуктов его разделения.

Наиболее энергоемкими являются металлургические и некоторые виды химических процессов.

Наиболее крупными потребителями электроэнергии обычно являются:

– электропечи,

– системы отопления вентиляции и кондиционирования воздуха,

– компрессоры сжатого воздуха,

– технологические насосы,

– вакуумные насосы,

– гидравлические насосы,

– оборудование для перемешивания и нагревания жидкостей,

– системы освещения.

Основные крупные потребители топлива:

– котлы паровые и водогрейные,

– печи различного назначения,

– нагреватели жидкостей,

– отопительные системы.

Виды оборудования, применяемого в теплоэнергетике.

1) Генераторы – устройства для производства электроэнергии или для преобразования одного вида энергии в другой.

2) Аккумуляторы – устройства, позволяющие накапливать, сохранять, и при необходимости использовать различные виды энергии.

3) Передающие и распределительные устройства, в частности, электрические и тепловые сети.

4) Энергоиспользующее оборудование.

Основные направления рационального электро- и теплоиспользования.

Важнейшим направлением топливно-энергетической политики Правительства РФ на перспективу до 2005 г. является реализация мероприятий федеральной целевой программы "Энергосбережение России". В этой программе, в частности, говорится, что:

Дата добавления: 2014-01-11