Лекция 7

Исчерпаемые источники энергии.

Топливно-энергетические ресурсы.

Топливные ресурсы это материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человека.

Классификация

Исчерпаемые и неисчерпаемые Исчерпаемые делятся на:

  1. Возобновляемые.
  2. Невозобновляемые. Ресурсы, ранее накопленные в природе, но в новых биологических условиях практически не образуются.

К неисчерпаемым относятся:

  1. Космические.
  2. Климатические.
  3. Водные.

Все органическое топливо имеет углеродную основу и энергия высвобождается из него в процессе образования углекислого газа.
В целом все энергетические ресурсы делятся на 3 группы:

  1. Ресурсы, участвующие в постоянном обороте и потоке энергии. (солнечная, космическая)
  2. Депонированные. (нефть, газ)
  3. Искусственно-активированные источники энергии. (атомная)

Характеристика основных видов топлива.

Уголь

Твердое органическое топливо по степени углефикации подразделяется на:

Все они имеют продукты сгорания

Важной характеристикой процесса горения твердого топлива является выход летучих веществ. Это убыль массы топлива при нагреве его без кислорода при температуре 850 градусов в течении семи минут. По этому признаку угли делятся на

Запасы в мире оцениваются в от 9 до 11 трилионов тонн. Добыча в год - 4.2 миллиарда. Основные запасы сосредоточены в России, США, Китае.
Минусы данного вида топлива:

Нефть

В зависимости от температуры перегонки нефетепродукты делятся на следующие фракции:

  1. Бензиновые. (200-225 градусов)
  2. Керосиновые (140-300 градусов)
  3. Дизельные (190-350 градусов)
  4. Соляровые (300-400 градусов)
  5. Мазутные (более 350 градусов)

Мировой запас нефти составляет 840 миллиардов тонн. Основной поставщик - страны ближнего и среднего Востока. Запасы меньше, но более удобна в использовании, продукты сгорания чище, но большая себестоимость транспортировки.

Природный газ

Запас - 300-500 млн метров кубических. Данный вид топлива затратен в транспортировке. Уровень загрязнения небольшой. Другие виды энергетических ресурсов:

  1. Искусственные горючие газы.
  2. Сжиженные газы.

  3. Доменные газы.

Удельная энергоемкость - количество энергии, которое приходится на единицу массы физического тела энергоресурса. Для сравнения и расчета расхода топлива применяют условное топливо. Это такое топливо, при сгорании одного килограмма которого выделится 29,3 * 10 ^ 6 джоулей энергии. Уголь - 33,5 дж(8000 килокалорий на кг) Дрова - 10,5 дж (2500 килокалорий) Нефть - 41,9 (10000) Газ - 46,1 (11000) Водород - 120,6 (28800) Топливо - вещество, которое при сгорании выделяет значительное количество теплоты и используется как источник энергии. Окислителями могут быть:

Топливо по агретаному состоянию классифицируется на:

  1. Твердое.
  2. Жидкое.
  3. Газообразное.

По происхождению делится на:

  1. Природное.
  2. Искусственное.

Естественное делится на:

  1. Растительное.
  2. Ископаемое

Искуственное делится на

  1. Композиционное (гранулы, эмулисии, брикеты)
  2. Синтетическое (произведенное путем термохимической переработки естественного)

Органическое топливо состоит из двух состовляющих:

  1. Горючее (углерод, водород, сера, кислород, озот).
  2. Негорючее (минеральная часть, влага)

Стадии преобразования исходного органического материала:

  1. Торфяная стадия (распад высокомолекулярных веществ и синтез новых, при частичном доступе кислорода образуются торф и уголь, без кислорода - нефть и газ).
  2. Буроугольная стадия (при повышенной температуре и давлении идет полимеризация вещества).
  3. Каменноугольная стадия (дальнейшая углефикация).

Важнейшей характеристикой любого топлива будет являтся теплота сгорания - количество теплоты, выделенное при полном сгорании одного моля, одного килограмма или одного метра кубического топлива. Для газообразного топлива применяется понятие объемной теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания - количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы топлива с образованием CO2 и SO2 в газообразном состоянии и воды в жидком. Низшая теплота - тоже самое, только вода в парообразном. Низшая отличается от высшей на величину расхода теплоты, которую затратили на испарение влаги, которая содержится в топливе и образуется при сгорании водорода.

Основные виды электростанций.

Энергия - способность совершать работу (а работа совершается тогда, когда на объект действует физическая сила) В целом различают следующие виды энергии.

  1. Механическая.
  2. Электрическая.
  3. Электромагнитная.
  4. Тепловая.
  5. Химическая.
  6. Атомная.

Измеряется в джоулях или каллориях.

Причины широкого использования электричской энергии:

  1. Можно получить в больших количествах вблизи месторождений ресурсов и водных источников.
  2. Можно транспортировать на дальнее расстояние большое количество и без особых потерь.
  3. Может трансформироваться в другие виды.
  4. Позволяет внедрять новых технологические процессы с высокой степенью автоматизации.

Виды станций:

  1. ТЭС.
  2. ГЭС.
  3. ГАЭС (гидроаккумулирующая электростанция).
  4. АЭС.
  5. ПЭС. (приливная)
  6. БЭС. (ветряная)
  7. СЭС (солнечная)

По назначению ТЭС делятся на 2 вида:

  1. КЭС (кондициационные, вырабатывают только электрическую энергию)
  2. ТЭЦ. (также вырабатывают тепловую)

Все ТЭС работают на органическом топливе.

В целом процесс производства электроэнергии на ТЭС разделяют на 3 цикла:

  1. Химический (в результате теплота передается пару).
  2. Механический (тепловая энергия пара превращается в механическую энергию).
  3. Электрическая (механическая энергия превращается в электрическую).

В теории КПД 50 процентов. На практике около 30-40.

ГАЭС Высокая производительность, минимальные затраты труда. Минусы - большое отчуждение земель, затопление территорий. КПД чуть более 40 процентов.

Характеристика топливноэнергетического комплекса РБ.

Цели:

  1. Обеспечить потребности на 20 процентов собственными ресурсами
  2. Создать стратегические запасы видов топлива в подземных хранилищах
  3. Осуществить поставки энергоносителей на основе долгосрочных контрактов.

В РБ проводится политика энергосбережения

  1. Снизить энергоемкость продукции.
  2. Повысить коэффицент полезного использования топлива.
  3. Увеличить долю месных видов топлива и отходов производства.