Учебная работа. Энергообеспечение человечества

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Энергообеспечение человечества

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных
и пищевых технологий

Кафедра промышленной экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

"проблемы энергообеспечения"

Выполнила: Малышева В.А.

Группа: 525



Содержание

Вступление

1.
энергетические ресурсы

2.
Энергосбережение

Заключение

В стране существует достаточное количество примеров
использования отечественных электроэнергетических установок средней и малой
мощности в основном военного назначения и создания на их базе локальных систем
энергоснабжения закрытых (изолированных) по оборонным соображениям или
природно-географическим условиям территорий или объектов. Но для нормального
развития электроэнергетики регионального уровня, развития, базирующегося на
действии рыночных механизмов, этого недостаточно. Отсутствует соответствующая
нормативно-правовая база, ограничены технические и топливные возможности
объектов средней и малой электроэнергетики, не проработаны механизмы их
интеграции в существующую единую энергосистему, инвестиционные схемы
финансирования.

В регионах — лидерах экономического развития страны, а это,
прежде всего Москва и московская область, Санкт-Петербург, нефтегазодобывающие
регионы, отмечается опережающий Спрос на электричество. В этих условиях
возникает угроза дефицита энергии, предлагаемой на рынке по ценам, которые
способны оплатить предприятия, расположенные в других регионах страны. В
результате, до момента насыщения рынка, то есть до появления на нем
достаточного количества предложения энергии, многие регионы страны могут
столкнуться с дефицитом электрической энергии. Особенностью отрасли является то
обстоятельство, что насыщение рынка произойдет только после завершения
строительства и ввода в эксплуатацию новых энергетических мощностей. грядущий
возможный дефицит энергии делает все более актуальным задачу обеспечения
энергетической безопасности[1]
региона. ключевым вопросом при этом является вопрос о том, какой вид топлива
может быть использован для увеличения производства электрической и тепловой
энергии и решения проблемы энергетической безопасности. Для решения вопросов
энергообеспечения необходимо предпринимать шаги по использованию местных и
альтернативных видов топливно-энергетических ресурсов. В большинстве регионов,
это, прежде всего, торф, древесные отходы, энергия ветра, тепла Земли, а также
использование возможностей гидроэнергетики.



1. Энергетические ресурсы

Россия обладает мощной энергетической системой и богатыми
энергетическими ресурсами. К ним относятся:

топливные ресурсы

энергия рек

ядерная энергия

Ископаемое топливо — это нефть, уголь, горючий сланец,
природный газ и его гидраты, торф и другие горючие минералы и вещества,
добываемые под землёй или открытым способом. Уголь и торф — топливо,
образующиеся по мере накопления и разложения животных и растений. Ископаемые
виды топлива являются исчерпаемым невозобновимым природным ресурсом, так как
накапливались миллионы лет.

На долю предприятий топливно-энергетического комплекса
россии приходится половина выбросов вредных веществ в атмосферный воздух, более
трети загрязнённых сточных вод, треть твердых отходов от всей национальной
экономики. особую актуальность приобретает планирование экологических
мероприятий в районах пионерного освоения ресурсов нефти и газа.

Сжигание ископаемых видов топлива приводит к выбросам
двуокиси углерода (CO2) — парникового газа, который приносит наибольший вклад в
глобальное потепление. Природный газ, основную часть которого составляет метан,
также является парниковым газом. Парниковый эффект одной молекулы метана
примерно в 20 раз сильнее, чем у молекулы CO2, поэтому с климатической точки
зрения сжигание природного газа предпочтительней его попаданию в атмосферу.

Энергия рек используется с помощью гидроэлектростанций (ГЭС)
— электростанций, в качестве источника энергии использующих энергию водного
потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и
водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы
два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и
возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству
каньонообразные виды рельефа. Энергия рек (гидроэнергия) используются в меньшей
степени, чем топливная.

Особенности:

себестоимость электроэнергии на российских ГЭС более чем в
два раза ниже, чем на тепловых электростанциях.

генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать
в зависимости от потребления энергии — возобновляемый источник энергии — значительно
меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций — строительство
ГЭС обычно более капиталоёмкое — часто эффективные ГЭС более удалены от
потребителей — водохранилища часто занимают значительные территории — плотины
зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к
нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов
рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.

Ядерная энергетика — это отрасль энергетики, занимающаяся
получением и использованием ядерной энергии (ранее использовался термин Атомная
энергетика). Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную
реакцию деления ядер урана-235 или плутония. Хотя в любой области энергетики
первичным источником является ядерная энергия (например, энергия солнечных
ядерных реакций в гидроэлектростанциях и электростанциях, работающих на
органическом топливе, энергия радиоактивного распада в геотермальных
электростанциях), к ядерной энергетике относится лишь использование управляемых
реакций в ядерных реакторах.

Ядерная энергия производится в атомных электрических
станциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодках. Но она
остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники ядерной энергетики
резко расходятся в оценках её безопасности, надежности и экономической
эффективности. широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топлива
из сферы производства электроэнергии и его использовании для производства
ядерного оружия.

Кроме основных источников энергии существуют так же альтернативные.
Эти источники распространены не так широко, как традиционные, однако
представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске
причинения вреда экологии района. К ним относятся:

солнечная энергия,

энергия ветра,

биотопливо,

энергия геотермальных вод,

Солнечная энергетика — непосредственное использование
солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная
энергетика использует возобновляемый источник энергии и является экологически
чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью
солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого
производства энергии.

способы получения электричества и тепла из солнечного
излучения:

получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

преобразование солнечной энергии в электричество с помощью
тепловых машин — паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной
пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны.

гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей
солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование
солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой
воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).

термовоздушные электростанции (преобразование солнечной
энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор) — солнечные
аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за
счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим
покрытием).

Солнечная энергия широко используется как для нагрева воды,
так и для производства электроэнергии. Фотоэлектрические элементы могут
устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и
гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т.д.

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на
использовании энергии ветра — кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию
ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием
деятель солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. Ветроэнергетика
является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции
зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно,
выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой
неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и
многолетнем разрезе. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности
нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые
ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли
ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что
ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде
газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их
выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно
удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой
подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению
законодательных актов, обязующих их это делать.

В сентябре 2007 года в Якутии была запущена ветровая
электроустановка мощностью в 250 кВт.

Биотопливо — это топливо из биологического сырья,
получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника
или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени
проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного
типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии
разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей
внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твердое биотопливо
(дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что
растущий Спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные
площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу
топливных. Сторонники говорят, что биотоплива меньше загрязняют атмосферу, а
противники возражают, что при сгорании биотоплив выделяются те же продукты, что
и при сжигании ископаемых топлив.

Геотермальная энергетика — Производство электроэнергии, а
также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. Обычно
относится к альтернативным источникам энергии, возобновляемым энергетическим
ресурсам.

В вулканических районах циркулирующая вода перегревается
выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам
поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к
подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. более
чем паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых
доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. высокие
горизонты пород с температурой менее 100°C распространены и на множестве
геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается
использование геотерм в качестве источника тепла.

основными достоинствами геотермальной энергии можно считать
практическую неисчерпаемость ресурсов, независимость от внешних условий,
времени суток и года, возможность комплексного использования термальных вод для
нужд теплоэлектроэнергетики и медицины. Недостатками ее являются высокая
минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных
соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод
в природные водоемы.

Как пример — на Камчатке успешно работают две геотермальные
электростанции. Их строительство было обусловлено тем, что Камчатка —
вулканическая зона. В таких зонах циркулирующая вода перегревается выше
температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается
к поверхности, часто выходя на поверхность в виде гейзеров. Геотермальными
называются воды, выделяющиеся из недр Земли с температурой выше 20°C. Из-за
активной вулканической деятель строить атомные электростанции на Камчатке
опасно. А реки полуострова не обладают большим энергопотенциалом. строительство
геотермальных электростанций позволило решить энергетическую проблему
полуострова и снизить затраты на электроэнергию.

использование энергии приливов и отливов реализуется с
помощью приливных электростанций (ПЭС). Приливная электростанция — особый вид
гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую
энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где
гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Электростанциями
этого типа являются особым видом гидроэлектростанции. Для получения энергии
залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты,
которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для
перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и
отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.

Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая
себестоимость производства энергии. недостатками — высокая стоимость
строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может
работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью
электростанций других типов.

Первая приливная электростанция в России начала работать в
1968 г. в Кислой губе на Белом море. Мощность электростанции 400кВт. сейчас
разрабатываются проекты строительства приливных электростанций в белом и
Охотском морях.

2. Энергосбережение

Энергосбережение — реализация правовых, организационных,
научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на
эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических
ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников
энергии (источник определения (с небольшими изменениями). Энергосбережение — важная
задача по сохранению природных ресурсов.

В настоящее время наиболее насущным является бытовое
энергосбережение (энергосбережение в быту), а также энергосбережение в сфере
ЖКХ. Препятствием к его осуществлению является сдерживание роста тарифов для
населения на отдельные виды ресурсов (электроэнергия, газ), отсутствие средств
у предприятий ЖКХ на реализацию энергосберегающих программ, а также отсутствие
массовой бытовой культуры энергосбережения. актуальным так же является
обеспечение энергосбережения в АПК.

экономические эффекты у потребителей (снижение стоимости
приобретаемых энергоресурсов);

эффекты повышения конкурентоспособности (снижение потребления
энергоресурсов на единицу производимой продукции, энергоэффективность
производимой продукции при ее использовании);

эффекты для электрической, тепловой, газовой сети (снижение
пиковых нагрузок, минимизация инвестиций в расширение сети);

экологические эффекты;

связанные эффекты (внимание к проблемам энергосбережения
приводит к повышению озабоченности проблемами общей эффективности системы — технологии,
организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и
ответственности в ЖКХ, отношения к домашнему бюджету у граждан).

В результате проведенных исследований выяснилось, что только
за счет экономии количество потребляемой энергии можно сократить на 40%, т.е. в
России впустую тратится почти половина потребляемой энергии. Потенциал
энергосбережения в нашей стране сравним по масштабам с объемом всех
экспортируемых нефтепродуктов.

Из-за низкой энергоэффективности, низкого КПД установок,
утечки происходят в самом топливно-энергетическом комплексе, по причине износа
оборудования — в промышленности, в ЖКХ. На сектор ЖКХ приходится почти одна
треть всех потерь (110 млн. т. топлива). Также очень значительное количество
потерь энергии в ЖКХ происходит из-за пренебрежительного отношения к энергии
потребителей. Через окна и двери зданий происходит до 70% теплопотерь. Также
тепло теряется и через неутепленные окна. В результате энергоэффективность ЖКХ
в россии в 5 раз ниже, чем в Швеции. Зачастую мы сами не выключаем свет, из-за
чего в городах остаются работать сотни тысяч световых приборов. Всего лишь за
один день набегает десятки и сотни тонн напрасно потраченного топлива. Такая же
ситуация образуется и из-за незакрытых кранов в системе водоснабжения.

Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на
природу является увеличение эффективности использования энергии. В самом деле,
современная энергетика, основанная в первую очередь на использовании ископаемых
видов топлива (нефть, газ, уголь), оказывает наиболее массивное воздействие на
окружающую среду. Начиная от добычи, переработки и транспортировки
энергоресурсов и заканчивая их сжиганием для получения тепла и электроэнергии —
все это весьма пагубно отражается на экологическом балансе планеты. Наконец,
именно "ископаемая" энергетика ответственна за проблему изменения
климата, связанную с увеличением концентрации парниковых газов. То есть вопрос
повышения энергоэффективности экономики сейчас является одним из самых
животрепещущих для всех стран без исключения, даже для богатой природными
ресурсами россии.

Основная роль в увеличении эффективности использования
энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям. после
энергетического кризиса 70-х годов XX века именно они стали приоритетными в
развитии экономики Западной Европы, а после начала рыночных реформ — и в нашей
стране. При этом их внедрение, помимо очевидных экологических плюсов, несет
вполне реальные выгоды — уменьшение расходов, связанных с энергетическими
затратами.

Энергосбережение сейчас становится одним из приоритетов
политики любой компании, работающей в сфере производства или сервиса. По данным
специалистов, доля энергозатрат в себестоимости продукции в России достигает
30-40%, что значительно выше, чем, например, в западноевропейских странах.
Одной из основных причин такого положения являются устаревшие энергорасточительные
технологии, оборудование и приборы. Очевидно, что снижение таких издержек
позволяет повысить конкурентоспособность бизнеса.

В россии до 75% всей потребляемой электроэнергии на
производствах используется для приведения в действие всевозможных электроприводов.
Как правило, на большинстве отечественных предприятий установлены
электродвигатели с большим запасом по мощности в расчете на максимальную
производительность оборудования, несмотря на то, что часы пиковой нагрузки
составляют всего 15-20% общего времени его работы. В результате
электродвигателям с постоянной скоростью вращения требуется значительно больше
энергии, чем это необходимо.

По данным европейских экспертов, стоимость электроэнергии,
потребляемой ежегодно средним двигателем в промышленности, почти в 5 раз
превосходит его собственную стоимость. В связи с этим очевидна необходимость
оптимизации оборудования с использованием электроприводов. Режим
энергосбережения особенно актуален для механизмов, которые часть времени
работают с пониженной нагрузкой, — конвейеры, насосы, вентиляторы и т.п. Кроме
снижения расхода электроэнергии, экономический эффект от применения
частотно-регулируемых электроприводов достигается путем увеличения ресурса
работы электротехнического и механического оборудования, что становится
дополнительным плюсом. Такие энергосберегающие электроприводы и средства
автоматизации могут быть внедрены на большинстве промышленных предприятий и в
сфере ЖКХ: от лифтов и вентиляционных установок до автоматизации предприятий,
где нерациональный расход электроэнергии связан с наличием морально и физически
устаревшего оборудования

Существуют и другие пути рациональнее использовать
электроэнергию, причем не только на производстве, но и в быту.
Энергосберегающий эффект основан на том, что свет включается автоматически,
именно когда он нужен. днем, при высоком уровне освещенности, освещение
отключено. При наступлении сумерек происходит активация микрофона. Если в
радиусе до 5 м возникает шум (например, шаги или звук открываемой двери), свет
автоматически включается и горит, пока человек находится в помещении.
разумеется, такие системы освещения были бы не полными без использования
энергосберегающих ламп. Их можно разделить на две группы по сферам
использования: мощные энергосберегающие лампы больших размеров, предназначенные
для освещения офисов, торговых площадок, кафе, и компактные лампы со
стандартными цоколями для использования в квартирах. Экономия электроэнергии с
применением таких ламп достигает 80%.

Таким образом, энергосберегающие технологии позволяют решить
сразу несколько задач: сэкономить существенную часть энергоресурсов, решить
проблемы отечественного ЖКХ, повысить эффективность производства и, с чего мы
начинали нашу статью, уменьшить нагрузку на окружающую среду. поэтому не приходится
сомневаться, что их широкое внедрение — это только вопрос времени: настал
момент, когда мы должны расплатиться с природой по кредиту.



Заключение

проблема энергообеспечения с каждым годом становится всё
острее. потребности человека постоянно растут, а так же увеличивается само
население. Исчерпаемые ресурсы рано или поздно закончатся, а использование
альтернативных источников и применение энергосберегающих технологий еще
недостаточно хорошо налажено. В таких условиях перед человечеством встала
задача подлинно исторического значения — перейти к использованию надежных,
полностью безопасных для жизни человека и окружающей его природы источников
энергии, ее разумному расходованию, устойчивому, экономически эффективному
энергообеспечению.

Среди путей решения проблемы энергообеспечения можно назвать
следующие:

развитие самой системы энергообеспечения, снижение
энергоемкости производства (это наблюдается в ряде развитых стран, особенно в
США);

интернационализация мировой энергетики;

переход на возобновляемые источники энергии — солнечной,
ветра, океанической, гидроэнергии (в отличие от невозобновляемые источников,
которые будут исчерпаны в обозримом будущем, они безвредны и беспредельны).

Решение этого ряда проблем может быть только комплексным и
интернациональным.

Учебная работа. Энергообеспечение человечества