18 Март 2011

Основы энергосбережения — курс лекций




Но потребление энергетических ресурсов всех видов быстро растет, в конце XIX в. появились первые автомобили.

Их было несколько сот, и бензина им требовалось меньше сотни тонн в день. А сегодня только для легковых автомобилей нужен миллион тонн в сутки. Сколько же нужно добыть и переработать нефти! Чтобы добыть руду, выплавить металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно затратить энергию.

Получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразования из других форм. Четыре из каждых пяти произведенных сегодня киловатт-часов энергии получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный че-ловек для согревания, то есть сжиганием топлива, использованием запасенной в нем химической энергии, которая затем преобразуется в электрическую энергию на современных тепловых электростанциях. Конечно, способы сжигания топлива стали намного совершеннее, но главное сохранилось: в топки тепловых электростанций уходит более 30% добываемого в мире топлива, и лишь около трети его идет на получение электроэнергии. Остальная, большая часть энергии, запасенной в топливе, безвозвратно теряется. Запасы органического топлива: нефти, газа и угля – наиболее популярных в современной энергетике, – весьма ограниченны. Рано или поздно они будут исчерпаны. На какой срок их хватит? Чтобы ответить на этот вопрос, надо оценить, каковы ресурсы органического топлива на Земле.

Ресурсы органического топлива разделяются на общие — имеющиеся в недрах земли и извлекаемые – доступные для извлечения человеком. Практически невозможно добыть и использовать все 100% топлива, имеющегося в данном месторождении. Коэффициент из-влечения, определяющий долю данного вида энергоресурсов, потен-циально возможную в настоящее время к извлечению, к его общим запасам, зависит от следующих факторов:

• вида топлива;

• характера месторождения;

• развития техники добычи.

Значения коэффициента извлечения для наиболее употребляемых первичных энергоресурсов составляют: нефти – 0,3-0,4; при-родного газа – 0,5-0,8; угля – 0,25-0,5. Столь низкий коэффициент извлечения для угля объясняется особенностями залегания его пластов, которые могут быть весьма тонки, лежать глубоко под уровнем земли и быть сложны для добычи.

Специалисты оценивают имеющиеся извлекаемые ресурсы органического топлива Земли в 4000 млрд. т.у.т. В 1980 г. потребление всех видов энергетических ресурсов всеми странами мира со-ставило примерно 4 млрд. т.у.т., т.е. 0,1% от возможных для ис-пользования органических энергоресурсов. В 2000 г. потребление всех видов энергетических ресурсов на Земле составило около

8 млрд. т.у.т. Если ориентироваться на потребление ТЭР на уровне 2000г., то запасов только органического топлива человечеству хватило бы еще на 200-400 лет. При этом мы не учитываем атомную энергетику с ее запасами ядерного горючего, гидроэнергетические, а также возобновляемые источники энергии: Солнце, тепло глубинных слоев Земли и др.

Что касается ядерного горючего, то следует учитывать сле-дующие факты. Поскольку торий пока не нашел практического при-менения в энергетике, следует оценить только ресурсы урана. Уран широко распространен на Земле. Но концентрация его в граните и других породах, а также в морской воде очень невелика. Чем меньше содержание урана в руде, тем дороже его получать. Поэто-му, оценивая ресурсы урана, выбирают допустимую цену за 1 кг при-родного металлического урана и ориентировочно рассчитывают, какое количество природного урана может быть добыто при этой цене. Расчеты специалистов США показывают, что ресурсы извлекаемого ядерного топлива очень велики. Если ограничить цену 1 кг добываемого природного урана 200 USD и использовать реакторы на тепловых нейтронах, то ресурсы природного урана примерно равны извлекаемым ресурсам органического топлива: угля, нефти и газа вместе взятым. Если же принять максимально допустимую цену за 1 кг природного урана равной 500 USD и считать, что будут использоваться реакторы на быстрых нейтронах, то извлекаемые ресурсы природного урана оказываются в 1000 раз больше извлекаемых запасов органического топлива.

Таким образом, ресурсы органического и ядерного топлива очень велики, и человечеству не придется столкнуться с энергетическим голодом. Тем более, что наука находится в непрерывном поиске новых способов преобразования и получения энергии. Так в чем же тогда причины возникновения и суть современных энергетических кризисов?

Энергетический кризис, как правило, является следствием экономического и политического кризисов в стране и вызван не-рациональной структурой топливно-энергетической базы эконо-мики.