Лекции по экологии

      Сетевое хозяйство представлено различными видами линий электропередач.

      Общая длина линий электропередач (ЛЭП) составляет 268 тыс. км из них: ЛЭП с напряжением 220-750 кВ 6,95 тыс. км; и 16,57 тыс. км — 110 кВ. Беларусь связана с энергосистемами России (2 линии на 330 кВ и линия на 750 кВ), стран Балтии (4 линии на 330 кВ и линия на 750 кВ), Украины (2 линии на 330 кВ) и Польши (2 линии на 220 кВ).

      Теплоэнергетический сектор. Эффективность и надежность теплоснабжения также является одной из проблем, так как на него приходится более половины топливопотребления, значительные материальные и трудовые ресурсы.

      За  год Беларусь потребляет около 313 млн. ГДж тепловой энергии.  

3.3. Энергетическая безопасность Республики Беларусь. 

      В условиях ограниченности собственной  ресурсной базы актуальными являются проблемы энергетической безопасности республики.

      Энергетическая безопасность это гарантия надежного и бесперебойного энергоснабжения страны, необходимого для устойчивого развития экономики в нормальных условиях и минимизация ущерба в чрезвычайных ситуациях.

      Проблема  обусловлена тем, что мы покупаем практически все топливо за рубежом (преимущественно в России) и частично закупаем у соседних стран электроэнергию. Такое положение не обеспечивает энергетической безопасности, без которой не может быть и политической независимости [5].

      Необходимыми  условиями достижения энергетической независимости и безопасности государства является не только наличие запасов топлива, надежность и долговечность оборудования, но и выполнение определенных критериев. Рассмотрим некоторые критерии.

      Первый  критерий — если энергетика страны работает на импортном топливе, то поставки его не должны осуществляться одним доминирующим поставщиком.

      Сейчас  в Беларуси этот критерий не соблюдается, в силу того, что практически все топливо для энергосистемы поставляется в основном из России. Западные стандарты энергобезопасности предусматривают поставки каждого вида топлива как минимум от двух и более поставщиков.

      Второй  критерий — энергетика страны не должна развиваться и работать на одном доминирующем виде топлива, должны быть задействованы различные виды энергоресурсов.

      Этот  критерий энергетической безопасности так же нарушен, поскольку доля природного газа в топливном балансе ГПО "Белэнерго" составляет 95%. Исходя из критерия энергетической безопасности, западные стандарты энергобезопасности предусматривают три вида топлива и доля доминирующего топлива не должна превышать 60—65%.

      Третий критерий – для обеспечения энергетической безопасности государства должен быть создан резерв — избыток, как в структуре генерирующих мощностей, так и в электросетях не менее 15% по сравнению с пиковой нагрузкой.

      Этот  критерий в республике выполняется  в силу того, что износ основных фондов энергетическое оборудование достаточно большой, и оно работает с неполной нагрузкой. 

ТЕМА 4. энергиЯ и ее основные виды.

4.1. Понятие энергия и ее основные виды.

      Энергия (от греческого energeia – действие, деятельность) - общая мера (количественная оценка) различных форм движения материи, рассматриваемых в физике.

      Согласно  представлениям физической науки, энергия - это способность тела или объекта совершать работу. Для количественной характеристики качественно различных форм движения и соответствующих им взаимодействий введены различные виды энергии. Человек в своей повседневной жизни наиболее часто встречается со следующими видами энергии: механической, электрической, электромагнитной, тепловой, химической, ядерной и т.д.

      Кинетическая энергия – мера механического движения, равная для твердого тела половине произведения массы тела на квадрат ее скорости. К ней относят механическую энергию движения частицы или тела, тепловую энергию, ядерную энергию и т.д.

      Если  энергия - результат изменения взаимного расположения частиц системы и их положения по отношению к другим телам, то она называется потенциальной. К ней относят энергию масс, притягивающихся по закону всемирного тяготения, химическую энергию, энергию положения однородных частиц, например, энергию упругого деформированного тела и т.п. [3].

      Механическая  энергия – энергия механического движения и взаимодействия тел или их частей. Механическая энергия системы тел равна сумме кинетической и потенциальной энергий этой системы. Она проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц.

      К ней относят энергию поступательного движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах - транспортных и технологических [3].

      Тепловая  энергия - энергия хаотического поступательного и вращательного движения молекул вещества. Для твердого тела это энергия колебания атомов в молекулах, находящихся в узлах кристаллической решетки.

      Тепловая  энергия возникает только в результате превращения других видов энергии, например, при сжигании различных видов топлив их химическая энергия переходит в тепловую. Она применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, сушки, выпаривания, перегонки и т.д.).

      Электрическая энергия - энергия упорядоченно движущихся по замкнутой электрической цепи заряженных частиц или тел (электронов, ионов).

      Электрическая энергия применяется для получения  механической энергии, тепловой энергии или любой другой потребной энергии.

      Химическая  энергия - это энергия, "запасенная" в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при химических реакциях между веществами.

      Химическая  энергия либо выделяется в виде тепловой энергии при проведении экзотермических реакций (например, горении топлива), либо преобразуется в электрическую энергию в гальванических элементах и аккумуляторах [3].

      Ядерная энергия – внутренняя энергия атомного ядра, связанная с движением и взаимодействием образующих ядро нуклонов. Она выделяется в результате цепной ядерной реакции деления тяжелых ядер (ядерная реакция) или при синтезе легких ядер (термоядерная реакция). В ядерной энергетике пока используется только первый способ, т.к. использование второго связано с нерешенной еще проблемой осуществления управляемой термоядерной реакции.

      Гравитационная  энергия - энергия взаимодействия (притяжения) между любыми двумя телами и определяемая их массами. Она особенно ощутима в космическом пространстве. В земных условиях, это, например, энергия, которую "запасает" тело, при его подъеме на определенную высоту над поверхностью Земли.

      Единицей  измерения энергии является 1 Дж (Джоуль). Иногда, по "старинке", для измерения количества теплоты используют устаревшую единицу - 1 кал (калория) = 4,18 Дж. Механической энергии измеряется величиной 1 кгс∙м = 9,8 Дж, а электрическая энергия - 1 кВт∙ч =3,6 МДж. 

     4.2. Преимущества электрической энергии.

      Отметим ряд факторов, обуславливающих широкое использование электрической энергии:

1. возможность производства электрической энергии в больших количествах на электростанциях любой мощности вблизи крупных месторождений первичных энергоресурсов;
2. возможность мгновенной передачи на большие расстояния электрической энергии с малыми потерями;
3. возможность достаточно легкого превращения электрической энергии в любых количествах в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т.д.);
4. при потреблении электрической энергии ее можно бесконечно дробить на произвольные порции от мегаватт в металлургии до микроватт в элементах ЭВМ.
5. В процессе использования электрической энергии не происходит никаких вредных выбросов в окружающую среду

 
 

ТЕМА  5. ТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ 

5.1. Понятие электрических станций и их классификация.

      Электрической станцией называется комплекс устройств и оборудования предназначенного для преобразование используемого источника энергии в электрическую, т. е. выработка электроэнергии для снабжения ею промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунального хозяйства и транспорта. Электростанции, использующие в качестве источника энергии различные виды топлива (включая атомное), могут вырабатывать одновременно и тепловую энергию, используемую для целей теплоснабжения производственных предприятий, административных и жилых зданий и т. п. [14].

      Электрические  станции  классифицируют по следующим признакам.

      1. По виду используемого источника энергии:

• тепловые электростанции (ТЭС), использующие органическое топливо;
• атомные  электростанции (АЭС), в которых используется ядерное топливо;
• гидроэнергетические установки (ГЭУ), включающие в себя гидроэлектростанции (ГЭС), приливные электростанции (ПЭС), гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) и другие электростанции, использующие кинетическую энергию различных водотоков;

      2. По виду вырабатываемой энергии (по этому признаку классифицируются только тепловые станции):

• тепловые электростанции, вырабатывающие только электроэнергию,— конденсационные электростанции (КЭС);
• тепловые электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию,— теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

      3. По виду теплового двигателя:

• электростанции с паровыми турбинами — паротурбинные ТЭС и АЭС;
• электростанции с газовыми турбинами — газотурбинные ТЭС;
• электростанции с парогазовыми установками — парогазовые ТЭС;
• электростанции с двигателями внутреннего сгорания — ДЭС.

      4. По назначению  электростанций бывают:

• районные электростанции (общего пользования), обслуживающие все виды потребителей электроэнергии и являющиеся   самостоятельными производственными предприятиями, входящими в систему Минэнерго РБ, по этому признаку районные  конденсационные электростанции носят название государственных  районных электростанций  (ГРЭС);
• промышленные электростанции, (блок-станции) входящие в состав производственных предприятий (объединений) и предназначенные в основном для энергоснабжения предприятий, а также прилегающих к ним городских и сельских районов.

5.2. Тепловые электростанции

      5.2.1 Конденсационные электростанции (КЭС) — тепловые паротурбинные электростанции, предназначенные для выработки электрической энергии.

      Рассмотрим  принципы действия КЭС, используя упрощенную принципиальную схему, приведенную на рисунке 5.1. Необходимо учитывать, что отдельные элементы схемы являются достаточно общими для любой ТЭС.

      В состав любой ТЭС входит следующее  основное технологическое оборудование: парогенератор (паровой котел), паровая  турбина (тепловой двигатель), электрический  генератор, конденсатор и питательный  насос.

      Парогенератор предназначен для получения водяного перегретого пара высокого давления и температуры за счет сжигания топлива  в его топке (угля, газа, мазута). Полученный пар по паропроводу подается в  паровую турбину, в которой тепловая энергия (потенциальная) пара преобразуется в механическую (кинетическую) энергию вращения ротора турбины и соосно с ним связанного ротора электрогенератора. Электрогенератор на основе электромагнитной индукции вырабатывает электрическую энергию. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор, где превращается в воду, которая питательным насосом подается обратно в паровой котел и цикл повторяется. Для охлаждения пара в конденсаторе используется охлаждающая вода, забираемая насосами из внешнего водоема.