2 (Шпоры 2009)

2. Энергетические ресурсы и экономика их использования. Обеспеченность энергетическими ресурсами районов страны.

Для производства энергии используются энергетические ресурсы.

Практически все источники энергии, которые используются в настоящее время - солнечного происхождения. Это результат воздействия на планету Земля энергии Солнца.

Органическое топливо (уголь, нефть, газ) - это аккумулированная солнечная энергия, накопленная за счет энергии солнца в течение миллиона лет, потребляется же она человечеством в считанные годы.

Преобразованной солнечной энергией является энергия других источников - ветра, рек, приливов и отливов, волн.

Энергоресурсы можно подразделить на первичные и вторичные. Первичные – это ресурсы, имеющиеся в природе в начальной форме. Энергия, получаемая при использовании таких ресурсов, является первичной. Первичные ресурсы бывают:

1. невозобновляемые энергоресурсы, запасы которых не имеют источников пополнения и постепенно уменьшаются в связи с растущим их потреблением (уголь, нефть, газ, ядерная энергия);

2. возобновляемые энергоресурсы (солнечная энергия, гидроэнергия, энергия ветра, годичные приросты древесины и торфа, геотермальная энергия, энергия приливов, морских течений и т.д.) - их запасы постоянно восполняются.

При изменении исходной формы первичных энергоресурсов в результате превращения или обработки образуются вторичные энергоресурсы и вторичная энергия. Вторичные энергоресурсы – это бензин и другие виды нефтепродуктов, электричество, искусственный газ, водород, пар, горячая вода, отходы тепла.

В современных условиях более 90% электро- и теплоэнергии получают, расходуя невозобновляемые энергоресурсы: различные виды угля, горючие сланцы, нефть, природный газ, торф, ядерное топливо.

В балансе добычи органического топлива : нефть составляет 40%, природный газ - 37%, уголь - 21%.

Для соизмерения качества энергоресурсов и определения действительной экономичности их расходования принято использовать понятие “условное топливо”. Его низшую рабочую теплоту сгорания

принимают равной 7000 ккал/кг (29308 кДж/кг). Тонна условного топлива (т.у.т.) – количество топлива, при сжигании которого образуется 7 млн. ккал.

Для сравнения: калорийность хорошего угля составляет 5700 ккал/кг, газа 8200 ккал/кг, мазута 9000 ккал/кг.

Уголь - один из наиболее распространенных в природе энергоносителей. Доля угля в топливно-энергетическом балансе России составляет около 12%. Ресурсы угля количественно во много раз превышают прогнозируемые ресурсы нефти и газа. Наиболее крупные приросты добычи угля могут дать Кузнецкий и Канско-Ачинский бассейны (80%).

Угли Кузнецкого бассейна - более высокого качества. По прогнозируемым запасам это одна из главнейших баз высококачественных энергетических углей не только для Сибири и Урала, но и для Европейской части России.

Угли Канско-Ачинского месторождения - бурые угли - без обогащения не пригодны для хранения и перевозки на большие расстояния. Поэтому их целесообразно сжигать на крупных электростанциях мощностью 4000МВт - 6400 МВт на месте добычи. При этом встает вопрос о передаче электрической энергии.

Для увеличения добычи и сокращения дефицита топлива в Европейской части развивается Печорский бассейн, который имеет достаточно большие ресурсы энергетических углей.

Основными потребителями угля являются ТЭС, черная и цветная металлургия. Они потребляют 65% твердого топлива, поставляемого народному хозяйству.

Нефть непосредственно как топливо используется мало. В основном, используется остаточный продукт переработки нефти – мазут. Мазут сжигают в топках энергетических котлов газо-мазутных энергоблоков в периоды недостатка газа (например, при сильных длительных холодах и временной нехватке природного газа, заготовленного в подземных хранилищах). Часто его используют для «подсветки» - добавки к сжигаемому твердому топливу при некоторых режимах работы для обеспечения устойчивого горения. Сжигать мазут постоянно в настоящее время нерентабельно из-за большой его стоимости по сравнению с газом и с твердыми топливами.

Основные запасы нефти сосредоточены в Западно-Сибирском регионе – 72,3%; на Европейскую часть страны приходится 21% общих запасов нефти.

Дальнейшее наращивание добычи нефти в новых северных районах, отдаленных от обжитых мест становится все более дорогим.

Пока на ТЭС 1/3 электроэнергии вырабатывается за счет сжигания газо-мазутного топлива.

Газ наиболее чистый вид топлива. Газообразное топливо существует в нескольких формах: природный газ; попутный газ, получаемый из недр земли при добыче нефти; доменный и коксовый газы, получаемые при металлургическом производстве. На ТЭС России преимущественно используется природный газ (свыше 50% в топливном балансе России и 70-80% в ее европейской части).

Главное преимущество природного газа состоит в его относительной экологической безопасности. Однако, при сжигании газа образуются вредные вещества в виде оксидов азота. Газ используют для котельных и ТЭЦ крупных городов. Дополнительное преимущество - возможность использования трубопроводной системы, по которой газ перекачивается с помощью газовых компрессоров, устанавливаемых на газоперекачивающих станциях. В России создана единая система газоснабжения страны. Это обеспечивает экономичность транспорта и возможность управления потоками энергоресурсов.

Основная доля запасов природного газа (79,9%) находится в Западной Сибири. Здесь добывается 87% всего российского газа.

Потенциальные запасы углей в несколько раз выше потенциальных запасов нефти и газа, при этом добыча последних обходится значительно дороже. По некоторым оценкам, в России запасов угля хватит на 250 лет, нефти – на 40, природного газа – на 65 лет.

Но как бы не казались грандиозными запасы этих ресурсов, они ограничены. Кроме того, сложными являются задачи транспорта энергии в больших количествах (угля, газа от места добычи до электростанции, электроэнергии от места ее производства до потребителя). Они связаны с большими затратами на собственно транспорт и компенсацию потерь в процессе ее транспортировки.

Преобразование топлива в конечные виды энергии связано с вредными выбросами твердых частиц, газообразных соединений, а также большого количества тепла, негативно воздействующих на окружающую среду.

Возобновляемые энергоресурсы (исключая гидроэнергетические) не нуждаются в транспортировке к месту потребления, но обладают низкой концентрацией энергии, в связи с чем преобразование энергии большинства возобновляемых источников требует больших затрат материальных ресурсов и, следовательно, больших удельных затрат денежных средств в расчете на единицу получаемой мощности (руб/кВт ) на каждую установку. Возобновляемые источники энергии в экологическом отношении обладают наибольшей чистотой.

Из возобновляемых энергоресурсов в настоящее время в основном используется гидроэнергия и совсем в малых количествах (приблизительно 2%) энергия ветра, солнца (например, в Дагестане, в Казахстане используется солнечная энергия для получения тепла и э/э); геотермальная энергия (на Камчатке строительство таких станций позволяет не завозить топливо в эти регионы).

В настоящее время поставлена задача оптимизации структуры топливного баланса и повышение энергетической безопасности в энергетической отрасли – снижение доли газа, потребляемого электростанциями и увеличение доли угля.

Ожидается, что покрытие потребностей в энергии в России будет происходить при следующем изменении спроса на энергоресурсы к 2020г.:

доля угля повысится до 28-30%;

доля природного газа понизится с 18,1 до 17,4 %

доля атомной энергии составит 7-8%, что составит приблизительно удвоение ее доли; доля ядерной энергии зависит от ее приемлемости в обществе;

доля гидроэнергии увеличится с 5,8% до 7,8 %;

доля прочих регенеративных энергоносителей сохранится.

Особую актуальность в настоящее время приобретает энергосбережение, которое позволит снизить масштабы потребления энергоресурсов в мире к 2020г. на 20-25%. Энергоснабжение должно осуществляться не за счет снижения употребления энергии, а за счет рационального ее использования. Внедрение топливосберегающих технологий влечет за собой снижение расхода высококачественных видов топлива во многих энергоемких отраслях промышленности.

Наравне с экономией первичной энергии в процессе ее трансформации в электрическую и тепловую, немаловажной задачей остается экономия энергии в промышленности, на транспорте и в коммунально-бытовом секторе.

Характерной особенностью энергетического хозяйства промышленности является наличие в ней разнообразных установок, использование не только первичных, но и вторичных энергоресурсов. К вторичным энергоресурсам относятся отходы, побочные и промежуточные продукты, образующиеся в технологических установках, которые не используются в самом агрегате, но могут быть частично или полностью использованы для энергоснабжения других агрегатов.