Топливно-энергетические ресурсы

Учреждение образования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад

по дисциплине «Основы энергосбережения»

по теме: Топливно-энергетические ресурсы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:

Преподаватель – Сычев Н.Г.

 

 

 

 

Минск 2011

 

 

Оглавление

 

Введение

Энергия всегда играла и продолжает играть важную роль в жизнедеятельности человеческого общества. Все виды деятельности человека связаны с затратами энергии. Переход человечества к освоению новых видов топлива для получения необходимой для промышленного производства энергий связан с так называемыми «промышленными революциями». Эти промышленные революции, которые человек целиком относит на свой счет, не смогли бы произойти без запасов энергии, законсервированной растениями в ископаемом топливе. Погибая, растения аккумулировали энергию в отложениях каменного угля, торфе и даже нефти.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объем этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход не возобновляемых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики так как на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы — той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию.

Развитие современного производства, и, прежде всего промышленности, базируется в значительной степени  на использовании ископаемого сырья, Среди отдельных видов ископаемых ресурсов на одно из первых мест по народнохозяйственному значению следует поставить источники топлива и электроэнергии.

Особенностью  энергетического производства является непосредственное воздействие на природную среду в процессе извлечения топлива и его сжигания, причем происходящие изменения природных компонентов являются весьма наглядными.

Одной из характерных  черт, современного этапа научно-технического прогресса является возрастающий спрос на все виды энергии.

Топливно-энергетические ресурсы объединяют минеральные  богатства, используемые как топливо (уголь нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия), так  и в качестве источников энергии  сгорания в двигателях, получения  пара и электричества. В наиболее общем виде — это материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования.

Часть топливно-энергетических ресурсов, используемых – только как  точно носят название топливных  ресурсов.

Совокупность – энергии Солнца и космоса, атомно-энергетические, топливно-энергетические, термальные и другие источники энергии составляют энергетические ресурсы.

В идеале, АЭС  являются экологически чистыми источниками  энергии. Однако, практически оказалось, что экологическая безопасность АЭС относительна. Достаточно вспомнить глобальную катастрофу на Чернобыльской АЭС. К тому же одной из значительных проблем при производстве энергии на АЭС является проблема’ захоронения радиоактивных отходов. Сюда же можно отнести проблему постепенного изнашивания оборудования радиоактивной зоны — зоны действия атомного реактора.

Восполняемые  и невосполняемые энергетические ресурсы

В настоящее время  существование человечества немыслимо  без получения и использования  большого количества энергии (например, электроэнергии и тепла).

Все источники энергии делятся на восполняемые и невосполняемые.

Восполняемыми, или возобновляемыми источниками энергии называются источники, потоки энергии которых постоянно существуют или периодически возникают в окружающей среде и не являются следствием целенаправленной деятельности человека. К   восполняемым энергоресурсам относят энергию:

– Солнца;

– мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн;

– рек;

– ветра;

– морских течений;

– вырабатываемую из биомассы, морских водорослей;

– водостоков;

– твердых бытовых отходов;

– геотермальных источников.

Невосполняемые источники энергии: уголь, торф, газ, нефть, ядерное горючее.

Все источники  энергии подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые. К первой группе относится так называемое ископаемое топливо. Это уголь, нефть, газ, торф, сланцы. С потреблением этих источников промышленного сырья связаны такие экологические проблемы современности, как парниковый эффект и кислотные осадки. При сжигании этих веществ в атмосферу Земли выбрасывается огромное количество вредных продуктов: СО,С02, окислы серы, азота. Вместе с ними окружающая среда загрязняется несгоревшими твердыми частицами.

Особым видом  не возобновляемого источника энергии  являются ресурсы ядерного горючего. Уран, как ядерное топливо, используется в современных атомных электростанциях (АЭС). Одним из преимуществ этого является то, что для работы АЭС необходимо сравнительно небольшое количество урана. К тому же, уровень выбросов загрязнителей при использовании атомной энергии намного меньше, чем при сгорании ископаемого топлива (угля).

В угле содержатся естественные радиоактивные элементы — радий, торий, уран, полоний и  др., которые вместе с золой выбрасываются  в атмосферу. К примеру, пылеугольная ТЭС мощность 1200 МВт, потребляя 3,4 млн т угля в год, выбрасывает в атмосферу ежегодно 130 тыс. т золы. Их активность составляет 100 мбэр/год. Для АЭС аналогичной мощности величина радиоактивных выбросов составляет 0.5~1 мбэр/год.

Истощаемые, возобновляемые и невозобновляемые энергетические ресурсы

• Ресурс (ressource «вспомогательное средство») - то, что можно использовать, тратить, запас или источник чего-либо, средство, возможность для осуществления чего-либо
• Природные ресурсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества.
• Топливно-энергетические ресурсы подразделяются на истощаемые, возобновляемые и вторичные.
• Истощаемыми топливно-энергетическими ресурсами являются запасы природных ископаемых, использующиеся в качестве сырья для производства энергии (уголь, нефть, расщепляющиеся материалы и др.)

Энергетические ресурсы мира

 

Виды топлива, характеристика и запасы их в Беларуси

Топливом называют вещество, выделяющее при определенных условиях тепловую энергию, которую используют в различных отраслях народного хозяйства для получения водяного пара или горячей воды для систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и производства электроэнергии.

Топливо по агрегатному состоянию  делят на

• твердое,
• жидкое,
• газообразное,

по способу получения  – на

• естественное: уголь, торф, сланцы, природный газ и
• искусственное (синтетическое и композиционные): топливные брикеты, дизельное и соляровое топливо, мазут топочный и бытовой, топливные эмульсии и суспензии.

В состав твердого и жидкого  топлива входят горючие элементы:

1) углерод С, водород Н, сера S,

2) негорючие элементы (внутренний и внешний балласт)  кислород О, азот N, влага W и зола А.

Топливо, которое используется для сжигания, называется рабочим.

Ядерное топливо –  вещество, в котором протекают  ядерные реакции с выделением полезной энергии. Различают делящиеся вещества и термоядерное горючее. Количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы топлива, называется его теплотворностью, или теплотой сгорания и измеряется в кДж/кг или кДж/м³.

 

Таблица 1

Прогноз структуры потребления  котельно-печного топлива в Республике Беларусь на период до 2011 года

(млн.т.у.т.)

 

Виды энергоресурсов	Факт, годы		Прогноз, годы
	2005	2006	2007	2008	2009	2010
Газ природный, включая попутный	23,41	23,9	24,2	24,6	25,2	25,2
в том числе:
добыча попутного газа	0,3	0,28	0,28	0,28	0,28	0,27
в качестве сырья и  на транспорт	1,52	1,72	1,75	1,78	1,79	1,8
Газ сжиженный	0,35	0,36	0,32	0,31	0,31	0,39
Газ НПЗ	0,63	0,74	0,45	0,45	0,45	0,76
Топливо печное бытовое	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09
Мазут*	1,74	1,97	1,8	1,7	1,6	1,74
Уголь, включая кокс и  коксовую мелочь	0,21	0,19	0,17	0,18	0,19	1,22
Прочие местные	2,51	2,72	3,16	3,47	3,8	4,31
в том числе:
торф, лигнин	0,67	0,69	1,07	1,13	1,15	1,18
дрова	1,24	1,37	1,44	1,67	1,97	2,1 – 2,24
прочие виды	0,6	0,65	0,65	0,67	0,68	0,69
использование нефтяного кокса						0,2
Итого котельно-печное топливо	28,92	29,95	30,2	30,8	31,6	33,7
Сырье	1,72	1,9	1,9	1,9	1,9	2,1
Итого без сырья	27,2	28,1	28,3	28,9	29,7	31,6
Чистый импорт электроэнергии*	1,13	1,21	1,32	1,37	1,37	–
Всего c сырьем	30,05	31,2	31,5	32,2	33	33,7
Теплоэнергия, млн.Гкал	73,5	72,2	75,2	76,1	77	77,9
в том числе тепловые ВЭР	0,8	0,88	0,91	0,93	0,98	1
Электроэнергия, млрд.кВтч	35	36,4	37,3	38,1	39	39,9
Всего МВТ с учетом нефтяного кокса и тепловых ВЭР	4,56	4,78	5,25	5,58	5,96	6,48
Доля МВТ в потреблении  КПТ без сырья, процентов	16,8	17	18,6	19,3	20,1	20,5

–––––––––––––––––

*Определяется условиями экономической и экологической целесообразности. 

Характеристики топлива: высшая и низшая теплота сгорания

• Высшей теплотой сгорания топлива Q_в называют количество теплоты в кДж, выделяемое 1 кг (или 1 м³) рабочего топлива при условии, что все водяные пары, образующиеся от окисления водорода и испарения влаги топлива, конденсируются. В реальных условиях все водяные пары уходят в атмосферу, не сконденсировавшись, и поэтому для расчетов используют низшую теплоту сгорания топлива.
• Низшей теплотой сгорания топлива Q_н называют количество теплоты в кДж, выделенное 1 кг (или 1 м³) рабочего топлива, без учета конденсации водяных паров. Теплота Q_н меньше Q_в на теплоту парообразования водяных паров (2460 кДж/кг).

Топливная промышленность. Топливная промышленность занята добычей топлива, его транспортом к местам потребления и промышленном использовании. Топливная промышленность Беларуси включает торфяную, нефтеперерабатывающую, нефтедобывающую промышленность, по добыче, транспортировке и использованию природного газа.

Торфяная  промышленность. Промышленная добыча торфа началась в Белоруссии в 1896 г. в Толочинском районе при стеклозаводе, который находился в деревне Серкавица. В 20-е годы строительство электростанций и развитие промышленности основывалось на перспективах добычи торфа. К началу 30-х годов были изучены все торфяные месторождения, подсчитаны возможности их разработки, определены запасы и время, за которое эти месторождения будут полностью исчерпаны. К 1940-му году в республике работало более 200 торфопредприятий. В послевоенные годы продолжали строить территориальные заводы. До середины 60-х годов торф оставался основным источником топлива республики.

Торф – это органический продукт, важный для сельскохозяйственного  производства. Ограничение его пользования  на нужды топлива, переориентация на использование в сельском хозяйстве  стало составляющей политики государства.

Торфяные болота –  это элементы экосистемы Белоруссии. Осушение болот, техническое использование  торфа в больших размерах нарушает среду обитания живых организмов, искусственное затопление, создание крупных водных систем также вредно для экологии республики. Так, автор и руководитель строительства Днепрогэса, академик И. Г. Александров еще в 20-х годах ХХ века считал, что на р. Днепр можно построить две гидроэлектростанции. Строительство гидроэлектростанции выше г. Киева приведет к изменению экологии всего Полесья. Это предупреждение никем из ученых и политиков не было воспринято.

Основные показатели работы предприятий топливной промышленности представлены в таблице 2. 

Таблица 2

	1990	1995	2000	2005	2007
Число предприятий, ед.	44	42	45	43	35
Среднегодовая численность промышленно-производственного  персонала тыс. чел.	17	16	16	16	15
Производительность труда  1990=100 Предыдущий год=100	100 100,5	22 114	24 114	38 107	46 99
Рентабельность реализованной продукции, работ, услуг, процентов	19,5	31,3	64,0	29,9	7,8

Обратим внимание на производительность труда в отрасли. В 1995 г. она составила  всего лишь 22% уровня 1990 г., но постепенно повышается, достигнув в 2007 г . 46%. Что касается рентабельности, то она поднялась на 11,7 пункта.

Государству принадлежит (2007 г .) 68,6% предприятий, и 5,7% объема промышленного  производства.

Проблема торфяной промышленности выходит далеко за пределы использования  торфа на топливо. Плановая система хозяйствования с определенными трудностями регулировала добычу торфа. Рыночная система экономики может в этой сфере нанести большой вред как Беларуси, так и всему Европейскому континенту.

Запасы торфа оцениваются  в 4,4 млрд. т. находятся они в 6500 торфяных месторождениях, в том числе 1600 промышленных. Основные месторождения залегают на землях, используемых в сельском хозяйстве.

Использование торфа  на топливо нецелесообразно. На наш  взгляд, торфяная промышленность, торфяные месторождения должны оставаться под полным контролем государства.

Динамика топливного торфа была такова:

Годы	Тыс. тонн	Годы	Тыс. тонн	Годы	Тыс. тонн
1913	14	1950	3912	1975	9271
1928	89	1960	8312	1985	4532
1932	834	1966	12375	1990	3438
1940	3361	1970	9241	1995	3145
				2000	2002
				2005	2308
				2007	2507

Добыча топливного торфа  по областям, в порядке распределения  мест среди них такова: Минская (837 тыс. т. в 2005 г.), Брестская (538), Гродненская (387), Гомельская (227), Витебская (177), Могилевская (142).

Добычу и переработку  торфа ведут 35 предприятий, среди  них крупные: «Смолевическое», «Ганцевичское», «Днепровское», «Осинторф», «Березинское». Торфобрикетные заводы есть во всех областях республики, их более 30, самый большой из них – Старобинский.

Структура потребления топлива (по видам). Несколько слов о понятии «топливный баланс». Это соотношение количества добытых видов топлива и использованных на производственные и бытовые нужды. В литературе по географии и экономике Беларуси приводят данные о структуре потребленного топлива по его видам и называют это: «Структура топливного баланса Беларуссии», «Палiyны баланс Рэспублiкi Беларусь», «Структура топливного баланса Республики Беларусь и ее динамика». Приведем таблицы из этих работ с данными о структуре видов топлива использованных на топливо. Нет в этих таблицах данных о наличном, или произведенном топливе, т.е. – «приход». Есть только «расход». Баланс требует наличия «прихода» и «расхода», иначе нет баланса, т.е. равновесия. Однако данные таблиц дают некое представление о структуре потребления топлива.

Таблица 3

Палiyны баланс Рэспублiкi Беларусь, %%

Палiва	1913	1940	1960	1965	1970	1975	1980	1985	1995
Торф	2,1	63,5	36,5	20,6	16,5	8,9	-	-	-
Газ прыродны	-	-	0,3	18,7	22,2	16,1	15,0	14,8	13,8
Вугаль	7,2	9,6	37,1	30,1	24,9	8,7	7,0	6,5	6,2
Нафтапал i ва	0,9	2,1	6,5	18,9	26,5	48,7	50,0	51,0	50,0
Дровы	87,6	16,4	9,8	3,2	1,2	2,7	2,8	3,0	4,0
I ншае	2,2	8,4	9,8	8,5	8,7	14,9	25,2	24,7	26,0
Источник: Сацыяльна-эканамiчная геаграфiя  Рэспублiкi Беларусь/ под рэд. А. В. Саломкi , К.Р. Кiрэенка. Мн. 1997. С. 90.

 

  Таблица 4

Структура топливного баланса Республики Беларусь и ее динамика

Вид топлива	1970	1980	1990	1996	2000
Потреблено всего, %. В том числе  по видам:	100	100	100	100	100
Нефтетопливо	50,8	70,9	44,4	24,2	13,9
Уголь	19,4	4,9	4,9	2,9	2,5
Природный газ	13,1	16,9	43,2	62,5	74,8
Торфобрикеты	10,7	4,4	6,1	7,5	6,3
Прочие виды топлива	6,0	2,9	1,4	2,9	2,5
Источник: Национальная экономика  Беларуси. Мн. БГЭУ, 2005, С. 203.

Отметим, что официальных  данных о действительном потреблении  топлива по видам, его структуру, не публикуют, а все расчеты авторов приблизительные. Мы видим разительное отличие в цифрах по позиции «прочие виды топлива» в приводимых таблицах. В таблице 3 есть позиция «торф», но нет «торфобрикетов», за 1960, 1965, 1970 гг., их отнесли в строку «iншае».

Приведем еще одну таблицу 5, в которой есть данные о потреблении «первичной энергии» в некоторых странах мира и Беларуси.

Таблица 5

Структура потреблении  первичной энергии в 2002 г. в некоторых  странах мира

Страны	Нефть	Газ	Уголь	Ядерная энергия	Гидроэнергия
США	39,2	26,2	21,8	7,5	5,2
Россия	19,2	54,6	15,4	5,0	5,8
Украина	9,6	46,9	28,6	13,2	1,6
Польша	22,6	11,6	64,8	-	1,0
Беларусь	27,6	71,0	1,4	-	0,0
Туркменистан	17,9	82,1	-	-	-
Литва	31,0	29,9	1,1	36,8	2,3
Германия	38,6	22,6	25,7	11,3	1,8
Франция	36,0	14,9	4,9	38,3	5,8
Япония	47,6	13,7	20,7	14,0	4,0
Китай	24,6	2,7	66,5	0,6	5,6
Источник: Белорусский Банковский Бюллетень, вып. № 28 (231) 28.07.03.

Заметим, что понятие  «структура потребления первичной  энергии», более точно отражает действительность, чем понятие «структура топливного баланса», которым пользуются наши исследователи. Далее обращаем внимание, что Беларусь по удельному весу потребляемого газа превышает все страны, кроме Туркменистана, запасы газа у которого огромны.

Объем потребления местных  видов топлива и вторичных  энергоресурсов в 2005 году составил 411.900 т условного топлива, в том числе дров и древесных отходов – 70.900 т, вторичных энергоресурсов и отходов производства – 172.100 т. Потребление попутного газа снизилось более чем на 28 тыс. т условного топлива.

Считают, что оптимальная структура потребления топлива достигается при соотношении 30% нефти, газа, угля у каждого из этих видов топлива. На практике такого положения трудно достичь.

Беларусь вынуждена  менять сложившуюся структуру потребления  топлива.

Нефтеперерабатывающая промышленность

Нефтеперерабатывающая промышленность включает добычу нефти  и ее переработку. Научные исследования нефтяных месторождений велись в  Белоруссии еще в предвоенные  годы.

Добыча нефти началась в 1965 г . на Речицком месторождении. К  началу ХХ I века открыто 65 месторождения нефти, из которых 39 разрабатываются. На них добыто с 1965 г . по 2002 г . более 106 млн. т. нефти. Обеспеченность добычи разведанными запасами нефти промышленных категорий составляют 34,5 года (при уровне добычи 1,8 млн. т.), а активными запасами – 15 лет (от 2002 г.). В 2005 г . было добыто 1785 тыс. т. нефти. Белорусская нефть поступает на Мозырьский и Новополоцкий нефтеперерабатывающие заводы. Попутный газ перерабатывают на Речицком газоперерабатывающем заводе.

Нефтеперерабатывающая промышленность. Переработка сырой нефти дает такие продукты как моторное и котельно-печное топливо, смазочные и электроизоляционные материалы, растворители, материалы для дорожного покрытия, нефтехимическое и другое сырье.

Нефтеперерабатывающие заводы Белоруссии возникли как следствие строительства магистральных нефтепроводов из России в страны Западной Европы. В 50-х годах, когда еще не были открыты месторождения нефти в Северном море, страны Западной Европы, особенно Германия, изменяют политику экономического сотрудничества с СССР. Прогнозы некоторых Западных ученых (Фриц Бааде) показывали, что к 2000 году Европа будет зависеть от поступления топлива из России. В свою очередь, экономика Советского Союза нуждалась в сбыте нефти и газа на рынках стран Запада, в поступлении иностранной валюты.

На белорусских заводах  перерабатывалось до 40 млн. т. нефти  в год, в 1985 г . – 39,0 млн. т., в 1990 г . – 39,4 млн. т., в 2007 г . – 21,3.