Традиционные способы получения тепловой и электро- энергии

Уголь

Древесный и Природный – продукт разложения болотных растений (300 млн. лет) растения умирают, попадают в болота, под слоями песка. Под воздействие температуры и давления эти слои превращаются в торф, потом в уголь. Уголь самое распространённое топливо, и его намного больше (1000 млрд тонн), чем нефти или газа. Уголь наиболее равномерно распределён по территории земли и до недавнего времени благодаря ему получали 30% энергии в мире. Прогнозируется рост потребности в угле, особенно в энергетики Азии. В данный момент можно сказать, что при таком темпе использования запасов угля хватит больше чем на 200 лет. С экологической точки зрения уголь опасен – при сжигании образуются ядовитые газы (угарный сернистый углекислый), загрязнения производят пыль и сажа. Уголь причина возникновения смога. В РБ – бурый уголь (150 млн.тонн) – 3 месторождения. При закрытой (шахтной) добычи происходит загрязнение грунтовых вод, просадка земных пород и др. При открытой добычи возможна гибель лесов, прудов, снижение урожайности, пыль.

Нефть

Н - сложная смесь углеводорода, продукт разложения одноклеточных организмов и растений, живших 100 млн лет назад. Погибая он формировали отложения на глубине до 8 км. Активная добыча началась в 20 веке – тк её сложно добывать, перерабатывать и транспортировать – необходимы высокие технологии.

Этапы использования нефти:

· - геологическая разведка (найти залежи)

· - бурение скважин

· - сырая нефть поступает на нефтеперерабатывающие заводы

· - получение бензина, керосина, дизельного топлива, парафина…

· - нефть на тепловых электростанциях – для сжигания.

· - нефть – сырьё для нефтехимической промышленности - производство лекарств и пластмасс.

90% нефти – топливо; 10% - нефтехимическая промышленность

25% - Саудовская Аравия (35млрд тонн) - лидер по запасам и добыче, Ирак (16), Россия (8), США - (4)-лидер по потреблению. Мировое постребление нефти по прогнозам увеличивается до 2 % в год. Основной прирост потребления приходится на Китай, США и др развивающиеся страны. При таких темпах нефти хватит на ближайшие 30 лет. Доля нефти в структуре мирового потребления приблизительно постоянна и составляет 40%. Ожидается вытеснение нефти из электроэнергетики, хотя она является основным источником топлива (в транспортном секторе), однако внедряются новые технологии, например водородные. Должна снизиться разница в объёмах потребления нефти в индустриальных и развивающихся странах. В индустриальных странах рост потребления нефти будет идти за счёт транспорта, в развивающихся, за счёт вытеснения древесины.

В РБ месторождения нефти сосредоточено в Южной части страны (Припятская впадина и др) это приблизительно 170 млн.тонн. Добыто 100 млн тонн.

Экологические проблемы использования связаны с её добычей, транспортировкой, переработкой и использованием. Наземная добыча – сокращает земли для с/х, приводит к их загрязнению, к деградации почв. Особая опасность – добыча со дна морей (эксплуатация нефтяных платформ), транспортировка по трубопроводам и морским транспортом.

В РБ нет морских путей, поэтому транспортировка – жд и автомобильным транспортом – за последние годы аварий с серьёзными экологическими последствиями нет. Наибольшая опасность для нас – аварии на нефтепроводах, ктр проходят через всю страну. В местах «утечки» нефтепродуктов есть просачивание загрязнителя в почву, в водоёмах поверзность воды покрывается нефтяной плёнкой – гибнет рыба. Переработка на химических предприятиях загрязняет атмосферный воздух. По статистике ООН ежегодно в воды М.океана сливается 10-15 млн тон. В РБ – 250 тонн. Новополоцк, Мозырь – крупнейшие нефтеперерабатывающие заводы в РБ и следовательно они экологически небезопасны.

Природный газ

25% мировой энергии – от газа. По добыче газа лидирует Россия. Залежи газа обычно находятся вместе с нефтью, но существуют и чистогазовые месторождения. ПГ образуется из останков растений и мелких животных (как и нефть и уголь). ПГ – используется как топливо на электростанциях. Газ – самая чистая форма не возобновляемой энергии (низкое содержание ядовитых веществ, он быстро сгорает, прост в использовании).

 Транспортировать можно по трубам или в жидком состоянии (низкая температура) в нефтяных танкерах. Запасы – 260 тонн. Прогнозируется ежегодный рост уровня потребления газа на 2-3%.

ПГ – самый безвредный вид топлива при сжигании выделяется минимум углекислого газа. ПГ помогает предотвратить изменение климата. ПГ можно свободно использовать с др источниками энергии – с возобновляемыми.

Энергетика бывает:

· Нетрадиционная

· Традиционная

1. Тепловая

2. Электрическая  

Образование первичной энергии – ТЭС (70%), ГЭС, АЭС. ТЭС делятся на КЭС – конденсационные тепловые – вырабатывают только электроэнергию и ТЭЦ – тепло-электро централи – вырабатывают энергию и теплоту. Основное оборудование – котёл – парогенератор, турбина, генератор, конденсатор пара, циркуляционный насос. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, ктр преобразуется в энергию водяного пара. В турбине она превращается в механическую энергию вращения. Генератор преобразует её в электрическую. Отличи ТЭЦ в том что в ней при выработке тепловой энергии часть пара отводится и нагревается с помощью воды, подаваемой в тепловые магистрали.

Процесс (циклы) производства эл/энергии:

1.  Химический – процесс горения в результате ктр теплота передаётся пару.

2. Механический – тепловая энергия пара превращается в энергию вращения.

3. Электрический – механическая энергия превращается в электрическую.

ОтличиеАЭС – в том что котёл парогенератора заменён на ядерный реактор. Теплота ядерной реакции используется для получения пара. Первичная – внутренняя ядерная, ктр при делении ядра выделяется в виде огромной кинетической энергии, ктр уже превращается в тепловую. Реактор – установка где происходят все описанные процессы. Через активную зону реактора проходит вещество – теплоноситель, служащее для отвода тепла (вода). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор. Образующийся водяной пар поступает на турбину. Специальные стержни (вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, те интенсивность яд реакции) регулируют мощность реактора. Ядерное горючее – уран. Для защиты – слой бетона шириной в несколько метров. Опасно, но при расходе 1кг ядерной эл-энергии – 20 млн кВт в час, для сравнения уголь даёт 10 кВт.

ГУ – гидроэнергетические установки – используют энергию воды.

Виды:

· - ГЭС – гидравлические

· - ПЭС – приливные

· - ГАЭС – гидроаккумулирующие

  Ресурсы в турбине ГУ преобразуются в механическую энергию, ктр в генераторе становится электрической.

Основные источники энергии – твёрдое топливо, нефть, газ, вода, уран и др радиоактивные вещества.