Лекции по экологии

3. КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ 

ТЕМА 1. ВВЕДЕНИЕ 

1.1. Предмет, основные понятия и определения

      Энергия является важнейшим элементом устойчивого развития любого государства. Каждый виток вверх по спирали исторического развития человечества сопровождается более высоким уровнем потребления энергии. Подсчитано, что за 20-е столетие общее потребление первичных энергоресурсов в мире увеличилось в 13,5 раз, достигнув в 2000 году 13,5 млрд. т У.Т. Такие темпы расходования первичных энергоресурсов грозят быстрому истощению природных запасов

      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.

      В состав топливно-энергетического комплекса (ТЭК) входят пять систем энергетики:

• электроэнергетическая система (электроэнергетика), в состав которой в качестве подсистемы входит теплоснабжающая система (теплоэнергетика);
• система нефтеснабжения;
• система газоснабжения;
• система углеснабжения;
• система ядерной энергетики;

      Производство  электроэнергии обеспечивают электрические  станции, преобразование – трансформаторы, транспортирование и распределение электрической энергии – линии электропередачи, потребление – различные приемники т.е. потребители энергии.

      Под электроэнергетической системой, следует понимать совокупность взаимосвязанных электрических станций, подстанций, линий электропередач, электрических и тепловых сетей, а также потребителей электрической и тепловой энергии. 

1.3. Эффективность использования и потребления энергии в мире и Беларуси

      Эффективность использования и потребления  энергии в любой стране оценивается  энергообеспеченностью или удельными затратами условного топлива на 1-го жителя страны в год. Сравнительные данные по энергообеспеченности, валовому национальному продукту (ВНП) на душу населения и по энергоемкости ВНП по некоторым странам приведены в таблице 1.1.Таблица 1.1 Данные по ВНП, обеспеченности ТЭР и энергоемкости ВНП по некоторым странам.

 

      Анализируя  данные, приведенные в таблице  1.1, необходимо отметить, что наибольшее потребление ТЭР среди приведенных стран имеют США – 11,3 т У.Т. на человека в год. В Республике Беларусь потребляется 3,6 т У.Т.. Здесь же приведено и сравнение энергоемкости ВНП стран по отношению к энергоемкости ВНП Беларуси.

      Разразившийся в 1973-74 годах первый нефтяной кризис заставил индустриальные страны пойти  на чрезвычайные меры, начать разрабатывать  новые подходы к энергопотреблению. Для этого экономики этих стран подверглись коренной структурной, технологической и технической перестройке. Начиная с 1980-х годов, они начинают наращивать валовый национальный продукт, практически не увеличивая потребление энергоресурсов. Так, например, США за период с 1973 по 1987 годы увеличили ВНП на 40,2%, а энергопотребление увеличилось всего лишь на 3,2%. Аналогичная ситуация происходила и в промышленно развитых странах Европы. При росте ВНП на 13% потребление энергии в 1985 году оказалось даже на 6% ниже, чем в 1979году. За последние 20 лет энергоемкость ВНП в мире снизилась в среднем на 18%, а в индустриальных странах – на 21 – 27%.

      Аналогичная ситуация происходит и Республике Беларусь (рисунок 1.1). За период времени с 1997 года по 2007 год ВВП страны вырос на 200,5%, а потребление ТЭР осталось практически на том же уровне – 104,5%. Это способствовало снижению энергоемкости ВВП, относительно данных за 1997г., на 47,9%. Показатели энергоемкости ВВП, исчисляемые по паритету покупательской способности, по различным странам мира в 2002 году приведены на рисунке 1.2. Как видно из этих данных энергоемкость ВВП в Беларуси составила 0,73 кг У.Т./доллар США. В России этот показатель оказался равным 0,84, а на Украине – 0,89 кг У.Т./доллар США. Это означает,

      Еще одной проблемой экономики Республики Беларусь является энергоемкость продукции наших предприятий. По оценкам зарубежных специалистов энергоемкость продукции в среднем в 2 – 2,5 раза выше, чем в индустриально развитых странах. Так, например, при производстве химических удобрений у нас тратится электроэнергии в 2,3 раза, а тепловой энергии в 2,6 раза больше чем за рубежом. При переработке нефти на наших нефтеперерабатывающих заводах тратится энергии в 1,8 – 2,5 раза больше чем на аналогичных зарубежных заводах. Аналогичная ситуация наблюдается и в других секторах экономики, так энергоемкость сельхозпродукции в 3 – 4 раза выше, чем в развитых странах.

      Все выше сказанное показывает, что мировой уровень технологий в сложившейся структуре энергопотребления позволяет в 1,5—2 раза снизить энергопотребление в энергоемких производствах. 

ТЕМА 2. ВИДЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

     Энергетическим  ресурсом называют любой источник энергии, естественный или искусственно активированный, в котором сосредоточена энергия, используемая человеком.

     Энергоресурсы можно классифицировать по следующим  признакам:

1. По источникам получения ресурсы бывают ─ первичные (природные) и вторичные.

     Первичные энергетические ресурсы в свою очередь разделяются:

     2.По  способам использования на топливные и нетопливные;

3. по признаку сохранения запасов на возобновляемые и невозобновляемые.

     К топливным ресурсам относятся горючие вещества, которые сжигаются для получения тепловой энергии, например, все природные запасы топлив (нефть, газ, уголь, торф и т. п.).

     К нетопливным ресурсам относятся источники, материалы или вещества, которые несут в себе энергию, но сжечь их не представляется возможным. Например, солнечная энергия, энергия ветра, энергия водного потока, урановая руда и т. п. 

     2.2. Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы.

      Возобновляемые  ресурсы (источники энергии) – это ресурсы на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде в виде энергии, не являющейся следствием целенаправленной деятельности человека [11].

      К возобновляемым энергоресурсам относят  энергию: солнца, ветра, различных водных потоков, биомассы, тепловая энергия ядра земли и т.д.

      Невозобновляемые ресурсы (источники энергии) – это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. Энергия невозобновляемых источников, в отличии от возобновляемых, находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека [11].

      К невозобновляемым энергетическим ресурсам относят: каменный уголь, нефть, газ, ядерное топливо и т.п.

2.3. Основные источники энергии. 

      В соответствии с классификацией, приведенной Дж. Твайделлом в книге "Возобновляемые источники энергии", на нашей планете существует пять основных источников энергии, которые лежат в основе всех остальных источников, используемых человеком. Этими источниками являются:

• солнечное излучение;
• движение и притяжение Солнца, Земли и Луны, которое проявляется в виде приливно-отливных явлений на морях и океанах;
• тепловая энергия ядра Земли, а также химических реакций и радиоактивного распада в ее недрах;
• химические реакции различных веществ;
• ядерные реакции.

      Источники 1, 2 и 3 являются источниками возобновляемой энергии, а источники 4 и 5 - невозобновляемой энергии. 

ТЕМА  3. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 

3.1. Виды топлив.

      По  определению Д. И. Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты».

      Минеральное топливо, находящееся в недрах земли, является основным источником энергии в промышленности и энергетике и важнейшим примышленным сырьем.

      Топливо, в зависимости от его агрегатного  состояния, подразделяют на следующие  четыре группы: твердое, жидкое, газообразное и ядерное. 

3.2. Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь.

      Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) Республики Беларусь является важной составляющей всего народного хозяйства Беларуси. Он обеспечивает функционирование экономики и способствует повышению уровня жизни населения. ТЭК представляет совокупность больших производственных систем по добыче, транспортировке, переработке, хранению и распределению всех видов энергоносителей: нефти и продуктов ее переработки, газа, твердых видов топлива, электрической и тепловой энергии.

      В состав топливно-энергетического комплекса Республики Беларусь входят:

1) Министерство  энергетики, которому подчинены:

─ Государственное производственное объединение электроэнергетики (ГПО) «Белэнерго»;

─ ОАО по транспортировке газа «Белтрансгаз»;

─  Государственное производственное объединение по топливу и газификации (ГПО) «Белтопгаз»;

      2) Белорусский государственный концерн по нефти и химии «Белнефтехим», подчиненный непосредственно Совету Министров Республики Беларусь.

      На  отрасли комплекса приходится 26% капитальных вложений в промышленность и 20% основных производственных фондов. Валовая продукция предприятий ТЭК составляет около 14% от валовой продукции промышленности.

      Электроэнергетика. Электроэнергетический сектор РБ представлен ГПО «Белэнерго». Белорусская энергетика располагает генерирующими мощностями, которые могут полностью обеспечить потребности республики в электрической энергии. В состав энергосистемы входит 33 тепловых электростанций с установленной электрической мощностью 7894 МВт, из них: 30 теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), 3 государственных районных электростанций (ГРЭС). Кроме того, в состав энергосистемы входят 30 промышленных электростанций (блок-станции), находящихся при крупных промышленных предприятиях, 34 районных котельных, 31 малая ГЭС суммарной мощностью 12,9 МВт. В структуре генерирующих мощностей на долю ТЭЦ приходится 52,7% мощностей от всех электростанций. Модернизация блоков Лукомльской и Березовской ГРЭС, проведенная в 2002-2003гг. позволила повысить энергоэффективность ГРЭС и увеличить мощность примерно на 55-60 МВт.