§3. Технический аспект развития энергетики.

Виды энергии и их источники.

В современной физике выделено 15 видов энергии, их практическая ценность определяется по следующим показателям:

1. количество источников и величина их ресурсов на Земле

2. способность к возобновлению этих ресурсов

3. возможность непосредственного использования

4. возможность накоплять и сохранять

5. возможность транспортировки на дальние расстояния

6. экономичность и скорость превращения в другие виды энергии

7. концентрация в единице объема или веса

По первому показателю среди невозобновляемых источников энергии лидируют следующие виды:

э нергоноситель вид запасенной энергии процесс превращения

в тепловую энергию

ядерное топливо термоядерное синтез ядер легких

элементов

ядерное топливо атомная реакция деления

изотопов урана

орг.топливо химическая реакция горения

вода, пар, подземные тепловая(геотермальная) ----------

и сточники

Если получение в промышленных масштабах ядерной энергии достигло стадии практического освоения, то человечество бы безграничный экологически чистый источник энергии. По оценкам ученых, такое возможно к середине столетия.

Запасы ядерного горючего для реакции деления оцениваются числом, в 200 раз меньше. На 3-м месте стоит химическая энергия ископаемых органических топлив: нефть, газ, уголь, запасы которого оцениваются в 55 тысяч триллионов кВтч. Это примерно в 650 раз больше, чем потреблялось в 2000 году. Внутреннее тепло Земли не может быть рассмотрено как сколько-нибудь значительное. Среди возобновляемых источников на 1-м месте энергия солнечных лучей, которая соизмерима с запасами атомной энергии, получаемой в реакциях деления. Однако практическое использование солнечной энергии осложняется ее низкой концентрацией.

На втором месте находится энергия морских приливов. Вместе с тем, зоны морских и океанических приливов, чаще всего удалены от центров потребления электрической энергии. Эти факторы не позволяют рассматривать энергию приливов в качестве существенного средства обеспечения электрической энергией на сегодня или в будущем. Аналогичный вывод приходится сделать и в отношении энергии ветра, запасы которой в 2.5 раза превышают годовое потребление. Полезно может быть использовано только 5%.

Энергия рек также относится к возобновляемым источникам энергии. Мировой гидроэнергетический потенциал оценивается в 30 триллионов кВтч. Из которых практически может быть использовано 20-25%, что в 2 раза превышает ежегодное потребление эл. энергии.

Все перечисленные источники энергии относятся к разряду первичных, из числа которых на Земле непосредственно используется электромагнитное излучение Солнца в виде тепла и фотосинтеза растений, а также тепло земных недр в виде пара и горячей воды. В повседневной жизни люди используют вторичные виды энергии, получаемые за счет преобразования первичных.

На первом месте из вторичных стоит тепловая энергия, на долю которой приходится 75% всей потребляемой энергии. Это, в первую очередь, расход тепла на промышленные нужды к отоплению. На долю механической энергии приходится 24% от всей потребляемой энергии – привод различных устройств. И 1% - доля электрической энергии в преобразованной форме.

В общем случае на пути от источника до потребителя осуществляется серия преобразований одного вида энергии в другую. Наиболее часто используется 6 превращений, в которых участвуют 5 видов энергии:

А Э

Т

Х М

Несовпадение первичных и непосредственно используемых полезных форм энергии, а также мест добычи и использования энергоресурсов, порождает ряд технических проблем:

1. Транспортировка энергоносителей

2. Преобразование одних форм энергии в другие

3. Аккумулирование энергии

Проблема транспортировки энергоносителей.

На сегодня наиболее развит транспорт 3-х видов энергии:

1. Химической, запасенной в массе органических топлив

2. Тепловой энергии, содержащейся в веществе, имеющем температуру выше температуры окружающей среды

3. Электрической, переносимой потоком электронов по линии электропередач

Эффективность транспорта топлива тем выше, чем больше его энергоемкость или теплотворная способность (калорийность). На первом месте по эффективности транспортировки находится природный газ, затем – нефть, каменный уголь, бкрый уголь. Горючие сланцы и торф относятся к низкосортным топливам, которые не подлежат транспортировке на большие расстояния и используются в местах добычи. В мировом масштабе на первом месте по объему транспортировки находится нефть. В сыром виде она переводится на нефтеперегонные заводы, где разделяется на фракции. Сырая нефть транспортируется 2-мя способами:

1. по трубопроводам

2. с помощью танкерного флота

В последнем случае на сырую нефть приходится 70%, а на нефтепродукты – 30%.

Технические проблемы трубопроводов транспорта.

1. Создание коррозионно стойких металлических труб большого диаметра.

2. Повышение производительности и надежности нефтеперерабатывающих станций.

Эффективность перевозки нефти танкерным флотом увеличивается с ростом дальности перевозок и одиночной мощности танкера. Сегодня создаются танкеры вместимостью 500-800 тыс. тонн.