Топливно энергетические ресурсы на предприятии. 2

Топливно-энергетические ресурсыТопливно-энергетические ресурсы - запасы топлива и энергии в природе, которые при современном уровне техники могут быть практически использованы человеком для производства материальных благ.

К топливно-энергетическим ресурсам относятся:

- различные виды  топлива: каменный и бурый уголь,  нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова; 

- энергия падающей  воды рек, морских приливов, ветра; 

- солнечная и атомная  энергия. 

Добычей и использованием различных видов топливно-энергетических ресурсов занимается энергетОсновная статья: Электроэнергетика

Электроэнергетика — это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям по линии электропередачи. Центральными её элементами являются электростанции, которые принято классифицировать по виду используемой первичной энергии и виду применяемых для этого преобразователей. Необходимо отметить, что преобладание того или иного вида электростанций в определённом государстве зависит в первую очередь от наличия соответствующих ресурсов. Электроэнергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную.

Традиционная электроэнергетика

Характерной чертой традиционной электроэнергетики является её давняя и хорошая освоенность, она прошла длительную проверку в  разнообразных условиях эксплуатации. Основную долю электроэнергии во всём мире получают именно на традиционных электростанциях, их единичная[2] электрическая  мощность очень часто превышает 1000 Мвт. Традиционная электроэнергетика делится на несколько направлений[3].

Тепловая энергетика

В этой отрасли производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС), использующих для  этого химическую энергию органического  топлива. Они делятся на:

Паротурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется  с помощью паротурбинной установки;

Газотурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется  с помощью газотурбинной установки;

Парогазовые электростанции, на которых энергия преобразуется  с помощью парогазовой установки[4].

Теплоэнергетика в  мировом масштабе преобладает среди  традиционных видов, на базе нефти вырабатывается 39 % всей электроэнергии мира, на базе угля — 27 %, газа — 24 %, то есть всего 90 % от общей  выработки всех электростанций мира[5]. Энергетика таких стран мира, как  Польша и ЮАР практически полностью  основана на использовании угля, а  Нидерландов — газа. Очень велика доля теплоэнергетики в Китае, Австралии, Мексике.

 Крупная канадская  ГЭС «Сэр Адам Бек» на Ниагарском  водопаде.

Гидроэнергетика

В этой отрасли электроэнергия производится на Гидроэлектростанциях (ГЭС), использующих для этого энергию  водного потока.

ГЭС преобладает  в ряде стран — в Норвегии и  Бразилии вся выработка электроэнергии происходит на них. Список стран, в которых  доля выработки ГЭС превышает 70 %, включает несколько десятков из них.

Ядерная энергетика

 Балаковская АЭС ночью.

Основная статья: Ядерная энергетика

Отрасль, в которой  электроэнергия производится на Атомных  электростанциях (АЭС), использующих для  этого энергию цепной ядерной  реакции, чаще всего урана.

По доле АЭС в  выработке электроэнергии первенствует Франция[6], около 80 %. Преобладает она  также в Бельгии, Республике Корея  и некоторых других странах. Мировыми лидерами по производству электроэнергии на АЭС являются США, Франция и  Япония[7][8].

Нетрадиционная электроэнергетика

 Ветряные турбины  в Германии.

Основная статья: Альтернативная энергетика

Большинство направлений  нетрадиционной электроэнергетики  основаны на вполне традиционных принципах, но первичной энергией в них служат либо источники локального значения, например ветряные, геотермальные, либо источники находящиеся в стадии освоения, например топливные элементы или источники, которые могут найти применение в перспективе, например термоядерная энергетика. Характерными чертами нетрадиционной энергетики являются их экологическая чистота, чрезвычайно большие затраты на капитальное строительство ( например для солнечной электростанции мощностью 1000 Мвт требуется покрыть весьма дорогостоящими зеркалами площадь около 4-х км² ) и малая единичная мощность[1]. Направления нетрадиционной энергетики[3]:

Малые гидроэлектростанции;

Ветровая энергетика;

Геотермальная энергетика;

Солнечная энергетика;

Биоэнергетика;

Установки на топливных  элементах

Водородная энергетика;

Термоядерная энергетика.

Также можно выделить важное из-за своей массовости понятие  — малая энергетика, этот термин не является в настоящее время  общепринятым, наряду с ним употребляются  термины локальная энергетика, распределённая энергетика, автономная энергетика и  др[9]. Чаще всего так называют электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. К ним можно отнести как экологичные виды энергетики, перечисленные выше, так и малые электростанции на органическом топливе, такие как дизельные электростанции ( среди малых электростанций их подавляющее большинство, например в России — примерно 96 %[10] ), газопоршневые электростанции, газотурбинные установки малой мощности на дизельном и газовом топливе[11].

Электрические сети

 Электрическая  подстанция в Багдаде, Ирак.

Основная статья: Электрическая сеть

Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных  устройств и соединяющих их линий  электропередачи, предназначенная  для передачи и распределения  электрической энергии[12]. Электрическая  сеть обеспечивает возможность выдачи мощности электростанций, её передачи на расстояние, преобразование параметров электроэнергии (напряжения, тока) на подстанциях  и её распределение по территории вплоть до непосредственных электроприёмников.

Электрические сети современных энергосистем являются многоступенчатыми, то есть электроэнергия претерпевает большое количество трансформаций  на пути от источников электроэнергии к её потребителям. Также для современных  электрических сетей характерна многорежимность, под чем понимается разнообразие загрузки элементов сети в суточном и годовом разрезе, а также обилие режимов, возникающих при выводе различных элементов сети в плановый ремонт и при их аварийных отключениях. Эти и другие характерные черты современных электросетей делают их структуры и конфигурации весьма сложными и разнообразными[13].

Теплоснабжение

 ТЭЦ в Финляндии.

Основная статья: Теплоснабжение

Жизнь современного человека связана с широким использованием не только электрической, но и тепловой энергии. Для того, чтобы человек чувствовал себя комфортно дома, на работе, в любом общественном месте, все помещения должны отапливаться и снабжаться горячей водой для бытовых целей. Так как это напрямую связано со здоровьем человека, в развитых государствах пригодные температурные условия в различного рода помещениях регламентируются санитарными правилами и стандартами[14]. Такие условия могут быть реализованы в большинстве стран мира[15] только при постоянном подводе к объекту отопления (теплоприёмнику) определённого количества тепла, которое зависит от температуры наружного воздуха, для чего чаще всего используется горячая вода с конечной температурой у потребителей около 80—90 °C. Также для различных технологических процессов промышленных предприятий может требоваться так называемый производственный пар с давлением 1—3 МПа. В общем случае снабжение любого объекта теплом обеспечивается системой, состоящей из:

источника тепла, например котельной;

тепловой сети, например из трубопроводов горячей воды или пара;

теплоприёмника, например батареи водяного отопления.

Централизованное  теплоснабжение

 Новосибирская  ТЭЦ-5.

Характерной чертой централизованного теплоснабжения является наличие разветвлённой  тепловой сети, от которой питаются многочисленные потребители (заводы, здания, жилые помещения и пр.). Для  централизованного теплоснабжения используются два вида источников:

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые также могут вырабатывать и электроэнергию;

Котельные, которые  делятся на:

Водогрейные;

Паровые.

Децентрализованное  теплоснабжение

Систему теплоснабжения называют децентрализованной, если источник теплоты и теплоприёмник практически  совмещены, то есть тепловая сеть или  очень маленькая, или отсутствует. Такое теплоснабжение может быть индивидуальным, когда в каждом помещении  используются отдельные отпительные приборы, например электрические, или местным, например обогрев здания с помощью собственной малой котельной. Обычно теплопроизводительность таких котельных не превышает 1 Гкал/ч (1,163 МВт). Мощность тепловых источников индивидуального теплоснабжения обычно совсем невелика и определяется потребностями их владельцев. Виды децентрализованного отопления:Малыми котельными;

Электрическое, которое  делится на:

Прямое;

Аккумуляционное;

Теплонасосное;

Печное.

Тепловые сети

Основная статья: Тепловая сеть 

Тепловая сеть —  это сложное инженерно—строительное сооружение, служащее для транспорта тепла с помощью теплоносителя, воды или пара, от источника, ТЭЦ  или котельной, к тепловым потребителям.

От коллекторов  прямой сетевой воды с помощью  магистральных теплопроводов горячая  вода подаётся в населённые пункты. Магистральные теплопроводы имеют  ответвления, к которым присоединяется разводка к тепловым пунктам, в которых  находится теплообменное оборудование с регуляторами, обеспечивающими  снабжение потребителей тепла и  горячей воды. Тепловые магистрали соседних ТЭЦ и котельных для  повышения надёжности теплоснабжения соединяют перемычками с запорной арматурой, которые позволяют обеспечить бесперебойное теплоснабжение даже при авариях и ремонтах отдельных  участков тепловых сетей и источников теплоснабжения. Таким образом, тепловая сеть любого города является сложнейшим комплексом теплопроводов, источников тепла и его потребителей[1].

Энергетическое топливо

 Так как большинство  из традиционных электростанций  и источников теплоснабжения  выделяют энергию из невозобновляемых ресурсов, вопросы добычи, переработки и доставки топлива чрезвычайно важны в энергетике. В традиционной энергетике используются два принципиально отличных друг от друга видов топлива.

Органическое топливо

В зависимости от агрегатного состояния органическое топливо делится на газообразное, жидкое и твёрдое, каждое из них в  свою очередь делится на естественное и искусственное. Доля такового топлива  в балансе мировой энергетики составляет около 65 %, из которых 39 % приходится на уголь, 16 % на природный газ, 9 % на жидкое топливо[5].

Газообразное

Естественным топливом является природный газ, искусственным:

Генераторный газ;

Коксовый газ;

Доменный газ;

Продукты перегонки  нефти;

Газ подземной газификации;

Синтез-газ.

Жидкое

Естественным топливом является нефть, искусственным называют продукты его перегонки:

Бензин;

Керосин;

Соляровое масло;

Мазут.

Твёрдое

Естественным  топливом являются:

Ископаемое топливо:

Торф;

Бурый уголь;

Каменный уголь;

Антрацит;

Горючий сланец;

Растительное топливо:

Дрова;

Древесные отходы;

Биомасса.

Искусственным твёрдым  топливом являются:

Древесный уголь;

Кокс и полукокс;

Углебрикеты;

Отходы углеобогащения[1][8].

Ядерное топливо

 Судя по характерному  черенковскому свечению, это топливо  уже вступало в ядерную реакцию.

Основная статья: Ядерное топливо

В использовании  ядерного топлива вместо органического  состоит главное и принципиальное отличие АЭС от ТЭС. Ядерное топливо  получают из природного урана, который  добывают:

В шахтах (Франция, Нигер, ЮАР);

В открытых карьерах (Австралия, Намибия);

Способом подземного выщелачивания (США, Канада, Россия).

Для использования  на АЭС требуется обогащение урана, поэтому его после добычи отправляют на обогатительный завод, после переработки на котором 90 % побочного обеднённого урана направляется на хранение, а 10 % обогащается до нескольких процентов (3,3—4,4 % для энергетических реакторов). Обогащённый диоксид урана направляется на специальный завод, где из него изготавливают цилиндрические таблетки[16], которые помещают в герметичные циркониевые трубки длиной почти 4 м, ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). По нескольку сотен ТВЭЛов для удобства использования объединяют в ТВС, тепловыделяющие сборки[1][17].

Энергетические системы

 Канада. Массивы  опор линий электропередачи уходят  далеко за горизонт.

Энергетическая система (энергосистема) — в общем смысле cовокупность энергетических ресурсов всех видов, а также методов и средств для их получения, преобразования, распределения и использования, которые обеспечивают снабжение потребителей всеми видами энергии. В энергосистему входят системы электроэнергетическая, нефте- и газоснабжения, угольной промышленности, ядерной энергетики и другие. Обычно все эти системы объединяются в масштабах страны в единую энергетическую систему, в масштабах нескольких районов — в объединённые энергосистемы. Объединение отдельных энергоснабжающих систем в единую систему также называют межотраслевым топливно-энергетическим комплексом, оно обусловлено прежде всего взаимозаменяемостью различных видов энергии и энергоресурсов[18].

Часто под энергосистемой в более узком смысле понимают совокупность электростанций, электрических  и тепловых сетей, которые соединёны  между собой и связаны общими режимами непрерывных производственных процессов преобразования, передачи и распределения электрической  и тепловой энергии, что позволяет  осуществлять централизованное управление такой системой[19]. В современном  мире снабжение потребителей электроэнергией  производится от электростанций, которые  могут находиться вблизи потребителей или могут быть удалены от них  на значительные расстояния. В обоих  случаях передача электроэнергии осуществляется по линиям электропередачи. Однако в  случае удалённости потребителей от электростанции передачу приходится осуществлять на повышенном напряжении, а между  ними сооружать повышающие и понижающие подстанции. Через эти подстанции с помощью электрических линий  электростанции связывают друг с  другом для параллельной работы на общую нагрузку, также через тепловые пункты с помощью теплопроводов, только на гораздо меньших расстояниях[20] связывают между собой ТЭЦ  и котельные. Совокупность всех этих элементов называют энергосистемой, при таком объединении возникают  существенные технико—экономические преимущества:

существенное снижение стоимости электро- и теплоэнергии;

значительное повышение  надёжности электро- и теплоснабжения потребителей;

повышение экономичности  работы различных типов электростанций;

снижение необходимой  резервной мощности электростанций.

Такие огромные преимущества в использовании энергосистем привели  к тому, что уже к 1974 году лишь менее 3 % всего количества электроэнергии мира было выработано отдельно работавшими  электростанциями. С тех пор мощность энергетических систем непрерывно возрастала, а из более мелких создавались мощные объединённые системы. 
 
 

Энергосбережение

Энергосбережение  – организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных  органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, транспортировки, хранения, производства, использования  и утилизации.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) – совокупность всех природных  и преобразованных видов топлива  и энергии, используемых в республике.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования  первичной энергии или в виде побочного продукта основного производства и не применяемого в этом технологическом  процессе.

Эффективное использование  топливно-энергетических ресурсов –  использование всех видов энергии  экономически оправданными, прогрессивными способами при существующем уровне развития техники и технологий и  соблюдении законодательства.

Рациональное использование  топливно-энергетических ресурсов –  достижение максимальной эффективности  использования топливно-энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении законодательства.

Показатель энергоэффективности – научнообоснованная абсолютная или удельная величина потребления топливно-энергетических ресурсов (с учетом их нормативных потерь) любого назначения, установленная нормативными документами.

Нетрадиционные и  возобновляемые источники энергии  – источники электрической и  тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных  вод и твердых бытовых отходов.

Пользователи топливно-энергетических ресурсов – субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в  качестве юридических лиц или  предпринимателей без образования  юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с  законодательством Республики Беларусь имеют право заключать хозяйственные  договоры, и граждане, использующие топливно-энергетические ресурсы.

Производители топливно-энергетических ресурсов – субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в  качестве юридических лиц, для которых  любой из видов топливно-энергетических ресурсов, используемых в республике, является товарной продукцией.

Под энергетикой  или энергетической системой, следует  понимать совокупность больших естественных (природных) и искусственных (созданных  человеком) систем, предназначенных  для получения, преобразования, распределения  и использования в народном хозяйстве  энергетических ресурсов всех видов.