18 Март 2011

Основы энергосбережения — курс лекций




Структурная схема энергетики и связей ее с дру-гими подсистемами.

РОЛЬ ЭНЕРГЕТИКИ В ЖИЗНИ И РАЗВИТИИ ОБЩЕСТВА И УРОВНЕ ЕГО ЦИВИЛИЗАЦИИ

На протяжении всего своего существования человечество использовало энергию, накопленную природой в течение милли-ардов лет. При этом способы ее использования постоянно совер-шенствовались с целью получения максимальной эффективности. Энергия всегда играла особую роль в жизни человечества. Все виды его деятельности связаны с затратами энергии. Так, в самом начале своего эволюционного развития человеку была доступна только энергия мышц его тела. Позднее человек научился полу-чать и использовать энергию огня. Очередной виток эволюцион-ного развития человеческого общества принес возможность ис-пользовать энергию воды и ветра – появились первые водяные и ветряные мельницы, водяные колеса, парусные суда, использую-щие силу ветра для своего перемещения. В XVIII веке была изо-бретена паровая машина, в которой тепловая энергия, полученная в результате сжигания угля или древесины, превращалась в энер-гию механического движения. В XIX веке была открыта вольтовая дуга, электрическое освещение, изобретен электродвигатель, а затем и электрогенератор, — что и явилось началом века элек-тричества. XX век явил собой подлинную революцию в освоении человечеством способов получения и использования энергии: строятся тепловые, гидравлические, атомные электростанции ог-ромной мощности, сооружаются линии передачи электрической энергии высокого, сверх- и ультравысокого напряжения, разраба-тываются новые способы производства, преобразования и пере-дачи электроэнергии (управляемая термоядерная реакция, магни-тогидродинамический генератор, сверхпроводниковые турбоге-нераторы и т.д.), создаются мощные энергосистемы. В это же время появляются мощные системы нефте- и газоснабжения.

Таким образом, окружающий нас мир обладает поистине неиссякаемым источником различных видов энергии. Некоторые из них еще в полной мере не используются и в нынешнее время – энергия Солнца, энергия взаимодействия Земли и Луны, энергия термоядерного синтеза, энергия тепла Земли.

Сейчас энергия играет решающую роль в развитии челове-ческой цивилизации. Существует тесная взаимосвязь между рас-ходом энергии и объемом выпускаемой продукции.

Энергетика имеет большое значение в жизни человечества. Уровень ее развития отражает уровень развития производитель-ных сил общества, возможности научно-технического прогресса и уровень жизни населения.

К сожалению, большинство энергии, потребляемой челове-ком, превращается в бесполезное тепло из-за низкой эффектив-ности использования имеющихся энергетических ресурсов.

Ориентировочное распределение потребляемой энергии за год в мире приведено в табл. 1.1. Величина энергии дается в ко-личестве угля в мегатоннах (Мт), который при сгорании дал бы ту же энергию, при этом хотелось бы еще раз подчеркнуть при-близительность приведенных данных.

В то же время на питание людей ежегодно идет около 400 Мт, из которых около 40 Мт превращается в полезный труд.

На бытовые нужды расходуется около 800 Мт, на общест-венное производство – 1000 Мт.

Таким образом, из годового потребления, составляющего 7500 Мт, полезно используется 2200 Мт, остальное растрачивает-ся в виде теплоты. Но даже эффективностью 2200/7500 Мт чело-вечество не может похвастаться, так как не учтено падающее на Землю солнечное излучение, составляющее 10000000 Мт в год.

Таблица 1.1

Годовое потребление энергии в мире

Форма энергии Количество, Мт Источник

Питание людей и корм рабочего скота 650 Солнечный свет

(в настоящем)

Дрова 150 Солнечный свет

(в прошлом)

Гидроэлектростанции 100 Движение воды

Уголь, нефть, газ, торф 6 600 Солнечный свет

(в прошлом)

Энергия сыграла решающую роль в развитии цивилизации. Потребление энергии и накопление информации имеет примерно одинаковый характер изменения во времени, тесна связь между расходом энергии и объемом выпускаемой продукции.

Рост потребления энергии поразительно высок. Но именно благодаря ему человек значительную часть своей жизни может посвятить досугу, образованию, созидательной деятельности, добился теперешней высокой продолжительности жизни.

Мы считаем энергию чем-то нужным, способным работать на нас. Снабжение общества энергией необходимо для: обогрева помещений, обеспечения передвижения, выпуска необходимых нам товаров, поддержания работоспособности различных машин, механизмов, приборов, приготовления пищи, освещения, поддержания жизнедеятельности и т.д.

Эти примеры применения энергии можно разделить на три большие группы:

а) энергия питания.