Развитие и размещение электроэнергетики Республики Башкортостан

Государственное образовательное учреждение высшего                                         профессионального образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Экономика и управление на предприятии нефтяной                                                  и газовой промышленности» 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Экономическая география и регионалистика»

Тема: Развитие и размещение электроэнергетики                                                        Республики Башкортостан  
 
 
 
 
 

Выполнила ст. гр. ЭН-09-01               ___________                   Т.И. Митягина

                                                                                                        (Дата/Подпись)

Принял доцент о                                  ___________                   М.В. Герасимова

                                                                                                         (Дата/Подпись) 
 
 
 
 
 

УФА  2010

СОДЕРЖАНИЕ    

                                                                                                                                 с.                          

  ВВЕДЕНИЕ                                                                                                         3                                                                                       

1. ИСТОРИЯ ЭНЕРГЕТИКИ И ЕЕ СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ           4
2. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ   6

    2.1Теплоэнергетика (углеродная энергетика)                                       6                                          

2.2 Макрогидроэнергетика                                                                       8                                                                            

3. Атомная энергетика                                                                             9                                                                                 
3. НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА                                                        11                              

        3.1Ветроэнергетика                12                                                                                             3.2 Гелиоэнергетика                                                                                13                                                                                      

3.3 Микрогидроэнергетика                                                                     17                                                                           

4. РОЛЬ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ                                                                    18
5. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ РБ                    19                                                                                                                                   

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                20                                                                            

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ                                       21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     Известно, что энергетика является двигателем научно-технического прогресса и  предпосылкой экономического развития практически всех стран мира. Энергия  проникает во все сферы, образно  говоря, энергией пропитана вся наша жизнь. Потребление энергии является обязательным условием существования человечества.

     Актуальность  настоящей работы в том, что современная  экономическая, да и во многом политическая жизнь дает нам достаточно красноречивых примеров влияния энергетики на все сферы многогранной палитры мира.

     Энергия как предмет правового регулирования  характеризуется уникальными особенностями и признаками, отличающими ее от других предметов и явлений материального мира. Эти особенности во многом предопределяют необходимость самостоятельного регулирования энергетических отношений, включающих весь комплекс проблем, связанных с превращением энергии природных ресурсов в блага человечества.

     Задачами  данной работы являются:

• исследовать состояние и перспективы традиционной энергетики,
• выяснить какие из видов нетрадиционной энергетики используются в республике,
• проанализировать роль энергосбережения.

     Цель  данной работы – исследовать проблемы обеспечения энергией Республики Башкортостан.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ИСТОРИЯ ЭНЕРГЕТИКИ И ЕЕ СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

      Развитие  цивилизации сопровождалось убыстряющимся  ростом потребления энергии и увеличением количества ее источников.

      Источники энергии. Вплоть до ХХ в. основными источниками энергии были древесина и органические остатки, в ХХ в. к ним добавились ископаемые энергоносители – уголь, нефть, газ. Во второй половине века к этим традиционным источникам энергии прибавилась атомная энергия.

      В этот же период стала возрастать роль гидроэнергетики, и были построены крупнейшие гидроэлектростанции. В последние десятилетия, когда обозначились перспективы исчерпывания углеродистых энергоносителей, проявился интерес к развитию энергетики на основе нетрадиционных возобновимых источников энергии (ВИЭ) – солнца, ветра, малых водотоков, земных глубин, приливов и т.д.

      Рост  энергопотребления. Увеличение потребления энергии – один из важнейших показателей развития цивилизации. Особенно быстро потребление энергии росло в постиндустриальный период. За вторую половину ХХ века народонаселение планеты увеличилось вдвое, а потребление энергии возросло в 13 раз. При этом энергия получалась в первую очередь за счет сжигания исчерпаемых углеродистых энергоносителей, что вело к загрязнению окружающей среды и потеплению климата. При добыче ископаемого топлива происходили серьезные нарушения литосферы и загрязнялась гидросфера. Сложившиеся тенденции развития энергетики противоречат основным установкам устойчивого развития.

      На  рис.1 показана классификация видов  современной энергетики, их характеристика будет дана в следующих разделах.

      Прогноз развития энергетики на длительную перспективу  невозможен, так как оно определяется новыми технологическими решениями. Экспертами ООН оцениваются лишь возможные перспективы до 2020 г. По этим прогнозам мировое потребление энергии будет увеличиваться на 2% в год. При этом в основном будут увеличиваться затраты энергии на транспорт, сегодня они растут на 1,4% в год в развитых странах и на 3,6% - в развивающихся. Ожидается, что затраты энергии в транспортном секторе увеличатся на 75%. Подушное потребление энергии в мире уже близко к стабилизации, хотя общее потребление энергии возрастет на 50-75%, причем, в значительной мере – за счет развивающихся стран с быстро растущим населением.

     Рисунок 1 – Основные виды современной энергетики. 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.  СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
1. Теплоэнергетика (углеродная энергетика)

     При этом варианте энергетики энергия получается за счет сжигания энергоносителей, содержащих углерод – нефть, уголь, газ, торф, сланцы. В Башкортостане на долю теплоэнергетики приходится 97% всего  энергопотребления (используются газ и мазут).

     Экологическая опасность теплоэнергетики. Ущербы, наносимые природе при добыче угля, нефти, газа, соотносятся как 11:4:1, а мировые цены в пересчете на добываемую электроэнергию – как 0,8:1,7:1. Все формы тепловой энергетики ведут к повышению концентрации углекислого газа в атмосфере и усилению парникового эффекта. Угольная теплоэнергетика, кроме того, сопровождается накоплением на поверхности планеты огромного количества твердых промышленных отходов - токсичной и радиоактивной золы. При использовании современных установок по очистке выбросов угольных ТЭС в атмосферу удается улавливать до 99% твердых и газообразных отходов, но это в несколько раз удорожает получаемую энергию, разрабатываются технологии подземной газификации угля, однако пока они нерентабельны. На перспективность видов теплоэнергетики влияет исчерпаемость ресурсов. По разным данным, нефти осталось на 20-40 лет, газа – на 60-100 лет, угля – на 300-600 лет.

     Экологизация  теплоэнергетики. Основное направление экологизации теплоэнергетики – децентрализация, т.е. замена крупных ТЭС на небольшие энергетические установки, приближенные к потребителю и дающие одновременно электроэнергию и тепло. Это позволяет повысить КПД энергоустановок с 30-40% до 70-90%

     КПД крупных ТЭЦ при производстве электроэнергии составляет 30%, примерно такой же КПД и при производстве тепла, которое теряется при передаче на большие расстояния по теплопроводам.

     Характеристика  теплоэнергетики  Башкортостана. Флагманом теплоэнергетики РБ является Кармановская ГРЭС, которая имеет 6 энергоблоков по 300 МВт каждый и входит в тройку лучших теплоэлектростанций России. Четыре Уфимских ТЭЦ суммарно дают 1070 МВт, две Салаватских ТЭЦ – 794, две Стерлитамакских ТЭЦ – 866, Приуфимская ТЭЦ – 200, Кумертауская ТЭЦ – 145 МВт.

     Газотурбинные установки-электростанции (ГТУ) нового поколения созданы на основе авиационной турбины к самолету Ту-134. Их достоинство не только в экономном расходовании топлива, но и в относительной дешевизне. Эти ГТУ мощностью по 4 МВт, дающие одновременно электрическую и тепловую энергию, работают в Мечетлинском районе (пос. Большеустьикинское на ТЭЦ «Шигили») и в г. Агидель. Коэффициент полезного действия этих установок колеблется от 80% до 85%,. Сегодня в других субъектах РФ такие мощности не вводятся.

     Экономичны  энергоустановки на базе газопоршневых  двигателей внутреннего сгорания. Они обслуживают здравницы республики. Так, в санаториях «Красноусольский» и «Янгантау» работают такие мини-ТЭЦ (их КПД при производстве электроэнергии достигает 43%, кроме того, они дают еще и тепло, общий КПД достигает 90%). В санатории «Юматово» введена в эксплуатацию газопоршневая мини-ТЭЦ с агрегатами «Йенбахер» (Австрия, электрическая мощность 0,973 МВт, тепловая – 1,3 МВт). Аналогичная мини-ТЭЦ построена в санатории «Ассы» (электрическая мощность 2 МВт, тепловая мощность 2,3 МВт).

     В Сибае работает уникальная и самая  мощная не только в России, но и в  Европе Зауральская газопоршневая  ТЭЦ, состоящая из десяти дизелей  австрийской фирмы «Йенбахер», переведенных на газообразное топливо (КПД составляет около 90%, электрическая мощность 27,39 МВт). 
 
 
 
 

2.  Макрогидроэнергетика

     Эта отрасль энергетики получает электрическую  энергию за счет крупных водотоков. Неисчерпаемость источника энергии, отсутствие выбросов в атмосферу и сравнительная дешевизна получаемой энергии сделали макрогидроэнергетику одним из самых экологичных вариантов энергетики. В РБ работает Павловская ГЭС на реке Уфа (мощность 200 МВт). На территорию Башкортостана оказывает влияние Нижнекамская ГЭС, которая вызвала подъем уровня воды в низовьях реки Белой и затопила и подтопила прилегающие к реке территории. В системе Юмагузинского водохранилища функционирует небольшая ГЭС мощностью 50 МВт, однако эта электростанция позволяет обеспечивать экологически чистой энергией южные районы Предуралья Башкортостана.

     Строительство равнинных ГЭС отчуждает из использования  огромные массивы плодородных земель и нарушает жизнь экосистем рек. На дне водоемов накапливаются тысячи тонн осадков. Это практически навсегда выводит территорию из дальнейшего использования даже в случае, если водохранилище будет спущено.

     ГЭС на горных реках удобны тем, что не связаны с затоплением больших территорий, но опасны из-за довольно высокой вероятности катастроф ввиду сейсмической нестабильности этих районов. Землетрясения приводят к огромным жертвам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Атомная энергетика

     В этой отрасли энергетики электрическая  энергия вырабатывается с использованием ядерных реакторов, в которых улавливается тепловая энергия радиоактивного распада ядерного «топлива» - обогащенного урана и некоторых других радиоактивных материалов.

     Достоинства атомной энергетики. Получение электрической энергии за счет использования ядерного топлива обладает неоспоримым преимуществом перед теплоэнергетикой, так как не повышает содержания в атмосфере углекислого газа и не усиливает парниковый эффект. Кроме того, аргументами в пользу развития атомной энергетики являются сравнительная дешевизна энергии и небольшое количество отходов. В пересчете на единицу производимой энергии отходы от АЭС в тысячи раз меньше, чем на угольных ТЭС

     По  примерным расчетам, закрытие уже  существующих АЭС потребовало бы дополнительно сжигать ежегодно 630 млн. т угля, что привело бы к поступлению в атмосферу 2 млрд. т диоксида углерода и загрязнению литосферы 4 млн. т токсичной и радиоактивной золы. Замены АЭС на ТЭС привела бы к 50-кратному увеличению смертности от атмосферного загрязнения. Для извлечения из атмосферы этого дополнительного диоксида углерода потребовалось бы посадить лес на площади, которая в несколько раз превышает территорию Германии.

     Недостатки  атомной энергетики. В то же время атомная энергетика экологически опасна ввиду возможного радиоактивного загрязнения окружающей среды. Экологическую опасность представляет загрязнение окружающей среды, происходящее не только при работе АЭС и захоронении их отходов, но и на всех этапах топливного цикла, включая добычу урановой руды, ее переработку, производство тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), их реутилизацию и т.д.

     Возможности повышения безопасности АЭС. На АЭС Европы и России осуществляется переход к закрытому циклу, при котором образуется меньше радиоактивных отходов (РАО), так как значительная часть их после переработки «дожигается». Это позволяет не только снизить риск радиоактивного загрязнения среды, но и в сотни раз уменьшить расходы урана, ресурсы которого исчерпаемы. При открытом цикле РАО не перерабатываются, а захораниваются. Он более экономичен, но экологически не оправдан.

     В странах с развитой атомной энергетикой  почти все проблемы экологической безопасности АЭС решены, и загрязнения окружающей среды не происходит ни на одном из этапов топливного цикла. Вероятность аварий составляет 1 на миллион.

     Перспективы развития атомной  энергетики. По прогнозам экономистов, доля атомной энергии в мировом энергетическом бюджете будет возрастать и к середине XXI в. достигнет 30%. При этом будет обеспечен высокий уровень экологической безопасности. Будут использоваться реакторы на «быстрых нейтронах», которые не дают отходов. Обсуждается вопрос об использовании в качестве «топлива» плутония, на основе которого ранее создавались атомные бомбы, а в настоящее время он накапливается как самый опасный отход АЭС.

     Разрабатывается концепция создания ядерно-водородной энергетики: получение водорода за счет энергии ядерных реакторов. Водород – это универсальный энергоноситель, легко транспортируемый по трубам и в цистернах, идеальное топливо для автомобилей.

     Башкирская  АЭС. Снижение добычи нефти в Башкортостане уже сказывается на обеспечении энергией за счет тепловых электростанций. С каждым годом все большее количество нефти приходится получать из-за пределов Башкортостана. Выходом из положения может быть развитие в республике атомной энергетике. В конце 1980-х годов было начато строительство Башкирской АЭС. После катастрофы в Чернобыле под давлением общественности это строительство было прекращено, однако в настоящее время планируется его возобновление.  

3.  НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА

     К нетрадиционной энергетике относятся  отрасли, использующие возобновимые источники энергии (ВИЭ) – ветер, солнце, малые водотоки, тепло земных глубин, приливы и отливы и др. На самом деле, многие нетрадиционные варианты энергетики как раз являются самыми традиционными: биологический вариант гелиоэнергетики использовался в древние времена (сжигание древесины в кострах пещер); физический вариант гелиоэнергетики известен со времен Архимеда, который сжег паруса вражеских кораблей солнечной энергией, сконцентрированной блестящими металлическими щитами воинов; водяные и ветряные мельницы были обычными уже в средние века.

     Всплеск интереса к ВИЭ во многом был связан с нефтяным кризисом 1970-х гг., когда  резко подскочили цены на нефть, и  все страны должны были искать пути замены ее другими энергоносителями. В настоящее время вклад нетрадиционный энергетики еще невелик и составляет около 5 %, хотя в некоторых странах (Швеция, Дания, Германия и др.) он приблизился к 20%.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.   Ветроэнергетика

     Из  числа отраслей нетрадиционной энергетики для РБ наибольшую перспективу имеет  ветроэнергетика. Начало практической реализации использования энергии ветра положено строительством в 2000 году ветроэлектростанции (ВЭС) общей мощностью 2,2 МВт. Она сооружена в Туймазинском районе недалеко от деревни Тюпкильды на возвышенности в 120 м состоит из четырех экспериментальных ветрогенераторов по 550 кВт каждый при скорости ветра 14 м/с. Высота башен составляет 42 м. Оборудование произведено в Германии. Электрическая энергия поступает в Кандары, а затем распределяется по окрестным населенным пунктам.

     Планируется создается ВЭС мощностью 900 киловатт в Башкирском Зауралье (Хайбуллинский  район), где ощущается дефицит  энергии . По оценкам специалистов «Башкирэнерго», ветры, веющие над республикой, со временем могут взять на себя значительную часть энергопроизводства этого района.

     Отдельные небольшие ветроэнергетические  установки (ВЭУ) – идеальные источники энергии для сельскохозяйственных ферм и дачных участков. Создание мощных ВЭУ на суше себя не оправдало , так как они вызывают слишком сильное шумовое загрязнение. Мощные ВЭУ сооружаются в море, так как считается, что создаваемое ими шумовое загрязнение в этом случае не опасно. Однако появляются сведения о вредном влиянии этого загрязнения на морскую фауну. В ФРГ разработан проект ВЭУ с диаметром ротора 100 м и мощностью 5 МВт.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Гелиоэнергетика

     Получение электрической или тепловой энергии  за счет солнечной энергии – одно из самых перспективных направлений  нетрадиционной энергетики. Однако гелиоэнергетика менее перспективна, чем ветроэнергетика, так как во многих районах Земного Шара, в том числе Башкортостане, количество солнечной энергии недостаточно для ее улавливания физическими способами. Перспективу имеет только биологический вариант гелиоэнергетики, хотя в настоящее время и этот вариант используется в республике крайне недостаточно. По наиболее оптимистичным прогнозам к 2020 г. гелиоэнергетика будет давать от 5% до 25% мирового производства энергии, в будущем возможно увеличение ее вклада до 40%.

     Физический  вариант. Солнечная энергия усваивается различными устройствами. Так, используются:

• солнечные коллекторы, в которых солнечная энергия непосредственно преобразуется в тепловую. Эти устройства приближены к пользователям («солнечные крыши» для нагревания воды и отопления, солнечные сушилки для сельскохозяйственных продуктов и др.);
• солнечные элементы (фотоэлектрические преобразователи, ФЭП), в которых солнечная энергия преобразуется в электрическую. ФЭП используются в космических аппаратах. Для изготовления ФЭП необходим химически чистый кремний, пока дороговизна его производства является основным тормозом использования ФЭП;
• солнечные электростанции (СЭС). В этих устройствах энергия солнца концентрируется системой зеркал и нагревает масло в трубах. Энергия СЭС в 5-7 раз дешевле, чем энергия ФЭП. СЭС созданы в Испании и Германии. Недостатком СЭС является и очень большие затраты материалов (металла и цемента). Поскольку СЭС занимают большие площади, их строительство перспективно только в пустынях.

     Биологический вариант. Используется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в биомассе растений, которая используется непосредственно как топливо или преобразуется в разные виды концентрированных энергоносителей.

     Биомасса. Важным топливным ресурсом является древесина, ее роль в современном мире снизилась, однако остается довольно высокой. Сегодня сжигается половина всей используемой человеком древесины. Она горит в очагах более 2 млрд. бедняков и в каминах состоятельной части общества. Ряд стран планируют увеличить производство энергии за счет использования древесины как топлива как электростанций. Для этого на землях, непригодных для сельскохозяйственного использования, создаются плантации быстрорастущих пород деревьев. Сжигание древесины – экологичный вариант энергетики с «нулевыми» выбросами: в атмосферу выделяется столько диоксида углерода, сколько его было усвоено растениями при накоплении фитомассы. Кроме древесины как источник топлива используются навоз и отходы продукции растениеводства (например, подсолнечная лузга, отходы производства кукурузы). В Башкортостане древесина используется для отопления значительного количества сельских домов и дач, а также как источник энергии для теплиц. Имеется опыт производства биотоплива из отходов лесохозяйственной промышленности (производство пеллетов – гранул). Однако древесина как энергоресурс недоиспользуется, и значительные массивы березовых перестойных лесов сгнивают на корню.

     Биогаз – продукт микробиологической переработки органических отходов, включая органическую фракцию твердых бытовых отходов, навоз и фекалии человека, в анаэробных условиях (в метантенках). Основная энергетическая фракция биогаза – метан. Биогаз является самым экологичным биотопливом, так как для его производства не используется продовольственное сырье. При получении биогаза из навоза одновременно решается две проблемы: получается дешевая энергия и утилизируется бесподстилочный навоз крупных животноводческих комплексов и фекалии птицефабрик. Отходы получения биогаза из такого навоза являются хорошим удобрением. В Башкирии, к сожалению, опыт производства биогаза практически отсутствует, хотя имеются крупные скотооткормочные комплексы, навоз которых может быть хорошим сырьем для производства этого вида биотоплива.

     Близок  к биогазу свалочный газ, который  вырабатывается в толщах гигантских «метантенков» старых городских свалок и добывается оттуда через скважины примерно так же, как природный газ.

     В современном мире большую роль играет биотопливо (биоэтанол, биодизель, бионефть), которое заменяет продукты переработки  нефти.

     Биоэтанол – этанол, получаемый из органического сырья. Использование биоэтанола значительно снижает уровень загрязнения атмосферы и потому он считается топливом XXI века. Бензин с добавлением 10% биоэтанола (топливо Э-10) может использоваться в любом автомобиле. При более высокой доле биоэтанола или на чистом биоэтаноле могут работать только специальные автомобили, производство которых начали многие концерны.

     Несмотря  на то, что биоэтанол можно получать из древесины и любых органических отходов, сегодня основная его часть производится из продовольственного сырья – сахарного тростника в Бразилии, кукурузы в США и кукурузы и пшеницы в странас ЕС («тростниковый» биоэтанол в 2 раза дешевле «кукурузного»).

     Итогом  роста производства биоэтанола из продовольственного сырья уже стал рост цен на продукты питания, который происходит во всем мире (это почувствовали и жители Башкортостана). С учетом роста числа  автомобилей и потребности в горючем эта опасная тенденция будет развиваться и дальше. Кроме того, «биоэтаноловые плантации» негативно влияют на состояние атмосферы и почв: внесение высоких доз минеральных удобрений увеличивает выбросы в атмосферу оксидов азота (тоже парниковый газ), а разрушение гумуса, которое происходит при этом, - диоксида углерода. Эти негативные эффекты усиливаются сокращением площади лесов.

     Возрастает  и производство биоэтанола из непродовольственного сырья, однако для этого нужны  новые технологические решения, в частности – поиск микроорганизмов, которые способны продуцировать энзимы для быстрого разрушения древесины. Повысится роль генетически модифицированных организмов, не исключено, что будут «одомашнены» бактерии, которые живут в пищеварительной системе термитов и являются самыми активными разрушителями целлюлозы. Производство биоэтанола из непродовольственного сырья является перспективным направлением развития биотопливной энергетики, возможно его широкое использование в Башкортостане.

     Биодизель – это биотопливо, которое производится из растительных и животных жиров. Его можно получать из отходов мясоперерабатывающих предприятий, фритюрного жира и др. В настоящее в Европе и Китае большая часть биодизеля производится из масла рапса, такой биодизель сегодня в 2 раза дешевле, чем обычное дизельное топливо. Однако для получения высоких урожаев рапса также необходимо вносить азотные удобрения, что ведет к эмиссии в атмосферу оксидов азота и диоксидов углерода. Кроме того, под «биодизельный рапс» занимается пашня, что снижает производство продовольствия. Пока производство биодизеля из рапса не наносит ущерба продовольственной безопасности Европы, но в будущем ситуация может изменяться. В Башкортостане перспективы производства биодизеля сомнительны, так как на пашне должны производиться продукты питания и корм для скота.