Тема 3.5. Экологическая эффективность различных способов получения электрической энергии

Энергетический ресурс – материальный объект, в котором сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком, носитель энергии.

Первичный энергоресурс – энергоресурс, который не подвергался какой-либо переработке непосредственно находящиеся в природе (солнечная энергия, ветер, месторождения нефти и газа и т.д.).

Вторичный энергоресурс – энергоресурс, полученный после преобразования первичного энергоресурса на специальных установках, а также полученный в результате недоиспользования энергии в технологическом процессе или в виде побочного продукта основного производства (электроэнергия, горячая вода, газ в трубопроводе).

Классификация первичных энергоресурсов:

1. по способу использования:

- топливные,

- нетопливные

2. по признаку сохранения запасов:

- возобновляемые,

- невозобновляемые

3. по месту нахождения в литосфере:

- ископаемые (в недрах),

- неископаемые (на поверхности литосферы)

4. по признакам природопользования:

- участвующие в круговороте веществ и превращения энергии (солнечная, космическая),

- детонированные (занесенные), (ископаемые), находящиеся в недрах, (уголь, торф), ядерное топливо,

- искусственно активированные (вещества, участвующие в химических реакциях).

5. по влиянию на энергию биосферы:

- добавляющие энергию,

- недобавляющие энергию.

6. по экономической классификации:

- валовый ресурс – суммарная энергия энергоресурса,

- технический ресурс – энергия, которая может быть получена из энергоресурса при существующем уровне развития техники,

- экономический ресурс – энергия, получение которой выгодно при существующем соотношении цен на оборудование, материалы, рабочую силу. Иногда ресурс дешевле купить, чем добыть.

Классификация вторичных энергоресурсов (ВЭР):

1. по происхождению:

- тепловые – тепло золы, шлаков, газов, воды, пара, твердых тел;

- горючие – горючие газы, отходы, используемые как топливо;

- избыточного давления – газ, вода, пар, находящиеся под давлением или обладающие кинетической энергией.

2. по направлению использования:

- топливные (используются как топливо)

- тепловые (используются как источник тепла или как теплоноситель)

- силовые (используются в виде механической или электрической энергии)

- комбинированные (используются как механическая энергия и тепло).

3. по степени концентрации энергии:

- высокопотенциальные (высокотемпературные, Т=400÷1000 С),

- среднепотенциальные (газы, вода, пар, отходы производства с температурой выше 120 С),

- низкопотенциальные (выбросы воздуха из вентиляции, бытовые стоки, вода из систем отопления).

Гидроэнергетика.

В большинстве промышленно развитых стран незадействованным на сегодня остался лишь незначительный по объёму гидроэнергетический потенциал.

Гидроэнергетические сооружения в потенциале несут в себе опасность крупных катастроф. Так, в 1979 году авария на плотине в Морви (Индия) унесла около 15 тысяч жизней. В Европе в 1963 году авария плотины в Вайонт (Италия) привела к гибели 3 тысячи человек.

Неблагоприятное воздействие гидроэнергетики на окружающую среду, в основном, сводится к следующем, затопление с/х угодий и населённых пунктов, нарушение водного баланса, что ведёт к изменению существования флоры и фауны, климатические последствия (изменение теплового баланса, увеличение количества осадков, скорости ветра, облачности и т.д.).

Перегораживание русла реки приводит к заливанию водоёма и эрозии берегов, ухудшению самоочищения проточных вод и уменьшению содержания кислорода, затруднения свободное движение рыб.

Энергия ветра.

Энергия ветра в больших масштабах оказалась ненадёжной, неэкономичной и, главное, неспособной давать электроэнергию в нужных количествах.

Строительство ветряных установок усложняется необходимостью изготовления лопастей турбины больших размеров.

Так, по проекту ФРГ установка мощностью 2-3 МВт должна иметь диаметр ветрового колеса 100м, причём она производит такой шум, что возникает необходимость отключения её в ночное время.

В штате Огайо была построена крупнейшая в мире ветросиловая установка 10МВт. Проработав несколько суток, была продана на слом по цене 10дол. За тонну. В радиусе нескольких километров жить стало невозможно из-за инфразвука, совпадающего с альфа-ритмом головного мозга, что вызывает психические заболевания.

К серьёзным негативным последствиям использование энергии ветра можно отнести помехи для воздушного сообщения и для распространения радио-и телеволн, нарушения путей миграции птиц, климатические изменения вследствие нарушения естественной циркуляции воздушных потоков.

Солнечная энергия.

Солнечная энергия. Техническое использование солнечной энергии осуществляется в нескольких формах: применение низко – и высокотемпературного оборудования, прямое преобразование солнечной энергии в электрическую на фотоэлектрическом оборудовании.

Принципиальными особенностями солнечного излучения являются огромные потенциальные ресурсы (в 4000 раз превышает прогнозируемые энергопотребности человечества в 2020 году) и низкая интенсивность.

Одним из наиболее важных препятствий является низкая интенсивность солнечного излучения, что проблему необходимости концентрирования солнечной энергии в сотни раз ещё до того, как она превратится в тепло. Практическая реализация концентрации солнечной энергии требует отчуждения огромных земельных площадей.

Геотермальная энергия

Отрицательными экологическими последствиями использования геотермальной энергии подземных источников горячей воды является возможность пробуждения сейсмической активности в районе электростанции, опасность локального оседания грунтов, эмиссия отравляющих газов (пары ртути, сероводорода, аммиака, двуокиси и окиси углерода, метана), которые представляют опасность для человека, животных и растений.

ИТОГ: Ресурсы таких источников, как гидроэнергетика, энергия ветра, морских волн и приливов, недостаточны. Солнечная энергетика и энергия геотермальная с теоретически неограниченными ресурсами характеризуются чрезвычайно низкой интенсивностью поступающей энергии. С использованием новых видов энергии возникает и новый тип экологических последствий, которые могут привести к изменению природных условий в глобальных масштабах и которые пока в полной мере трудно представить.

Тепловые электростанции.

Тепловые электрические станции (ТЭС), тепловые электрические централи (ТЭЦ). Комбинированное производство тепла и электрической энергии снижает объемы выбросов SO2, NOx, CO2 в атмосферу (SO2 со 100% до 5%, NOx со 100 до 90%, CO2 со 100 до 50%).

Осуществляется сброс теплой воды в водоемы, тепла в атмосферу, линии электропередач загрязняют биосферу электромагнитным излучением.

При сгорании топлива выбрасывается пыль, содержащая тяжелые металлы. Добыча топлива, его доставка, хранение, аварии при транспортировке и хранении приводят к значительному экологическому ущербу.

Тепловая энергетика оказывает огромное влияние на окружающую среду, загрязняет воду и атмосферный воздух. Самая грязная и экологически опасная – угольная электростанция. При мощности в 1 млрд. Вт она ежегодно выбрасывает в атмосферу 36,5 млрд. куб. метров горячих газов, содержащих пыль, вредные вещества и 100 млн. куб. метров пара. В отходы идут 50 млн. куб. метров сточных вод, в которых содержится 82 тонны серной кислоты, 26 тонн хлоридов, 41 тонна фосфатов и 500 тонн твёрдой извести. Ко всем этим выбросам необходимо добавить углекислый газ – результат сгорания угля. Наконец, остаётся 360 тысяч тонн золы, которую приходится складировать.

Приливные электростанции.

Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены турбины.

Несмотря на высокую стоимость строительства, которая почти в 2,5 раза превосходит расходы на возведение ГЭС такой же мощности, первый опыт эксплуатации приливной электростанции оказался экономически оправданным.

С точки зрения экологии ПЭС имеют бесспорное преимущество перед тепловыми электростанциями, сжигающими нефть и каменный уголь.

Солнечные космические электростанции.

Получать и использовать «чистую» солнечную энергию на поверхности Земли мешает атмосфера, поэтому появляются проекты размещения солнечных электростанций в космосе, на околоземной орбите. У таких станций есть несколько достоинств: невесомость позволяет создать многокилометровые конструкции, которые необходимы для получения энергии; преобразование одного вида энергии в другой неизбежно сопровождается выделением тепла, и сброс его в космос позволит предотвратить опасное перегревание земной атмосферы.

Тема 3.6. Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь.

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является важнейшей структурной составляющей национальной экономики, которая обеспечивает функционирование всех ее звеньев и повышение уровня жизни населения.

Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь включает системы добычи, транспорта, хранения, производства и распределения основных видов энергоносителей: природного газа, нефти и продуктов ее переработки, твердых видов топлива, электрической и тепловой энергии.

Структура ТЭК:

1. Предприятия по добычи, переработки и хранению энергоресурсов (производственные системы топливоснабжения).
2. Электроэнергетика.
3. Потребители.

Структура производства и потребления энергоресурсов.

Самообеспечение РБ энергоресурсами находится на уровне 17 %, для сравнения, Швеция – 63%, Германия - 45%, Дания – 59% (в 1990 году этот показатель для РБ равнялся 10%).

Топливная промышленность РБ представлена предприятиями по добыче и переработке нефти, торфа, деревообрабатывающей промышленности (отходы).

Основные направления энергетической политики РБ до 2010 года.

Перед республикой стоят следующие проблемы:

1. критическое финансовое положение отраслей ТЭК, дефицит инвестиций в ТЭК.

2. высокая энергоемкость ВВП, что приводит к высоким ценам на продукцию.

3. повышение надежности обеспечения РБ топливом

4. отсутствие современной нормативно-законодательной базы отраслей ТЭК.

5. неразвитая производственная база по выпуску запасных частей и комплектующих энергетического оборудования.

Начиная с 1992 г. в РБ проводилась работа по выполнению

«Энергетической программы РБ на период до 2010 года» и «Основных направлений энергетической политики РБ на 2001-2005 гг. и на период до 2015 года».

Были реализованы следующие намеченные планы:

1. обеспечена потребность РБ в топливе и энергии,

2. энергоемкость ВВП в 1999 г. сократилось по сравнению с 1995 на 22.4%

3. снижена экологическая нагрузка ТЭК на окружающую среду.

4. сформирована нормативно-правовая база для реализации энергосберегающей политики.

5. проводится работа по структурной перестройке ТЭК

Требуют решения следующие задачи:

1. Приток инвестиций в ТЭК оказался в 2 раза ниже плана.

2. Ниже ожидаемого оказались финансовые и объемные показатели работы ТЭК.

3. Имеется значительная задолженность предприятий и населения РБ по оплате за энергоносители.

К 2010 г. установленная мощность энергоисточников РБ должна возрасти до 9000 МВт (сегодня 7820 МВт).

Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь

Нефтяная промышленность включает нефтедобывающую и нефтеперерабатывающую промышленность.

Нефтедобывающая промышленность специализирована на добыче нефти и первичной подготовке ее для транспортировки и переработки. В настоящее время разведано 65 месторождений нефти, 39 из них разрабатываются. Нефть в них залегает в средних и малых месторождениях площадью от 50 до 1-2 км2. Дебит скважин небольшой, основной способ добычи – насосный. Более крупные месторождения выработаны, и годовой объем добычи упадёт до 1,8 млн т. Прогнозируются следующие объемы нефтедобычи: 2010 г - 1,5, 2015 г. - 1,3, 2020 г - 1-1,2 млн. т. Для покрытия затрат на капитальный ремонт, проведение геологоразведочных и буровых работ, закупку нефтепромыслового оборудования часть добываемой нефти намечается направлять на экспорт.

Нефтеперерабатывающая промышленность обеспечивает потребности страны в моторном и котельно-печном топливе, маслах, продуктах для нефтехимического производства. Суммарная мощность двух нефтеперерабатывающих предприятий составляет около 40 млн т в год в пересчете на сырую нефть. Крупнейшим в Европе является Новополоцкий НПЗ (ПО «Нафтан»), установленная мощность которого достигает 25 млн. т в год, завод выпускает более 75 наименований продукции. Поставки сырой нефти на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) осуществляются из России с использованием системы магистральных нефтепроводов «Дружба». Мозырский НПЗ перерабатывает белорусскую нефть. Трубопроводный транспорт используется и для перекачки нефтепродуктов (дизельного топлива и бензина) по территории Беларуси и на экспорт.

Газовая промышленность осуществляет добычу попутного газа, транспортировку, переработку природного и попутного газа, его использование.

Газификация, т.е. применение горючих газов в народном хозяйстве и для бытовых нужд, началась в 1960 г. после завершения строительства магистрального газопровода Дашава (Украина) – Ивацевичи – Минск и ответвления на Гомель от газопровода Дашава – Киев – Москва. Новый этап в развитии газификации связан с вводом в действие (1974 г.) мощной газотранспортной системы Торжок - Минск - Ивацевичи (три нити газопроводов). В Беларусь стал поступать природный газ из России, от крупных месторождений Западной Сибири и Республики Коми.

Потребление природного газа национальной экономикой возрастает: 1965 г. - 2,2 млрд м3, 1970 г. - 3,1, 1975 г. - 3,5, 1980 г. - 14,8, 1995 г. - 13,5, 2003 г. - 18,1 млрд м3.

Для покрытия сезонной неравномерности в потреблении газа создается система подземных хранилищ. Мощности первого Осиповичского подземного газохранилища (360 млн м3) оказались недостаточными, ведется строительство Прибугского, с выходом которого на проектную мощность (1,35 млрд м3) объем хранения природного газа в Беларуси достигнет примерно 10 % годового газопотребления. В то же время сезонная неравномерность составляет около 15 % годового газопотребления, поэтому ведутся работы по подготовке перспективной геологической структуры для создания подземного газохранилища в районе Светлогорска (Василевичи Гомельской области).

Торфяная промышленность производит добычу торфа на топливо, для сельского хозяйства, химической переработки, занимается производством торфобрикетов.

В настоящее время торфяная промышленность представлена 37 предприятиями, на которых ведется добыча и переработка торфа, он используется прежде всего в коммунально-бытовом секторе. Основными видами продукции являются: торфяные брикеты, торф кусковой и сфагновый. Эксплуатационные запасы торфа на сырьевых базах предприятий составляют 142,5 млн т, в том числе торфа, пригодного для брикетирования – 100 млн т.

Электроэнергетика осуществляет выработку, передачу и распределение электрической и тепловой энергии. На ее долю приходится 7,3 % валовой продукции промышленности, 15,9 % основных промышленно-производственных фондов.

Современная электроэнергетика Беларуси представляет собой постоянно развивающийся высокоавтоматизированный комплекс, объединенный общим режимом работы и единым централизованным диспетчерским управлением. Производственный потенциал белорусской энергосистемы представлен 22 крупными электростанциями, 25 районными котельными, включает почти 7 тыс. км системообразующих и около 250 тыс. км распределительных линий электропередач высокого напряжения и более 2 тыс. км тепловых сетей. Установленная мощность электростанций составила 7,2 млн кВт. Основу электроэнергетики Беларуси составляют тепловые электростанции, они вырабатывают 99,9 % всей электроэнергии. Среди тепловых электростанций различают конденсационные (ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Их доля в общей установленной мощности составляет соответственно 43,7 % и 56,3 %.

Самая крупная электростанция Беларуси – Лукомльская ГРЭС, мощностью 2560 МВт, вырабатывает более 40 % всей электроэнергии, используя природный газ и топочный мазут. К числу крупнейших электрических станций следует отнести Березовскую ГРЭС (установленная мощность - 930 МВт).

Среди теплоэлектроцентралей установленной мощностью по выработке электрической энергии выделяются: Минские ТЭЦ-4 (1030 МВт), ГЭЦ-3 (420 МВт). ТЭЦ-5 (330 МВт). Гомельская ТЭЦ-2 (540 МВт), Могилевская ТЭЦ-2 (345 МВт), Новополоцкая ТЭЦ (505 МВт), Светлогорская ТЭЦ (260 МВт). Мозырская ТЭЦ (195 МВт), Бобруйская ТЭЦ-2 (180 МВт). Теплоэлектроцентрали и районные котельные вырабатывают около 60 % тепловой энергии. Действуют также несколько тысяч малых энергоустановок, которые имеют низкие технико-экономические характеристики, негативно воздействуют па окружающую среду, забирают значительное количество трудовых ресурсов.

В различные периоды на территории Беларуси было построено более 20 гидроэлектростанций небольшой мощности. Сейчас работают 11 станций, наиболее крупные – Осиповичская (2,2тыс. кВт) нар. Свислочьская и Чигиринская (1,5тыс. кВт) пар. Друть.

РАЗДЕЛ 4. Экологическая и энергетическая характеристика производства.

Дата добавления: 2014-01-04