Транспорт и распределение энергии

Различные виды энергоресурсов неравномерно распределены по районам Земли, по странам, а также внутри стран. Места их наибольшего сосредоточения обычно не совпадают с местами потребления. Так, больше половины мировых запасов нефти сосредоточено в районах Среднего и Ближнего Востока, а потребление энергоресурсов там в четыре с лишним раза ниже среднемирового.

Несовпадение мест сосредоточения и потребления энергоресурсов вызывает необходимость в транспортировке энергии.

Примерно 30–40% от добытых и предназначенных к полезному использованию первичных энергоресурсов теряется при добыче, транспортировке и хранении.

Распределение топливных ресурсов потребителям для выработки электроэнергии на электростанциях, получения горячей воды и пара в котельных установках, непосредственного использования в промышленности и на транспорте происходит по сложной схеме с возможной взаимозаменяемость.

Энергия может передаваться в различной форме. Например, можно перевозить нефть и уголь от месторождений до крупных промышленных центров и городов, а затем сжигать их на электростанциях, получаяэлектрическую и тепловую энергию. Возможен и другой вариант, когда электростанция сооружается вблизи месторождений топлива, а электрическая энергия передается по проводам к удаленным промышленным предприятиям и городам.

Целесообразность передачи на расстояние тех или иных носителей энергии определяется их энергоемкостью.

Место расположения электростанций не может быть выбрано произвольно. Его определение – задача многоцелевой оптимизации и зависит от технических, экологических, социально-экономических критериев. Расположение ТЭС прежде всего зависит от размещения месторождения и энергоемкости топлива, от размещения потребителя, источника водоснабжения, ГЭС – от наличия гидроэнергоресурсов, возможностей создать напор, соорудить плотину, ожидаемого экологического ущерба от затопления, АЭС – от условий радиационной безопасности, наличия источника водоснабжения и т.д. При выборе места строительства электростанции обязательно оцениваются транспортные расходы. Для ТЭС могут рассматриваться и сопоставляться передача электроэнергии по проводам (электронный транспорт), железнодорожный (перевозка угля, нефти) и трубопроводный транспорт топлива. Для ГЭС – только передача электроэнергии.

Передача первичных энергетических ресурсов к преобразующим энергию установкам, в том числе к электростанциям, может осуществляться перевозками по суше и воде или перекачкой по каналам, трубопроводам воды, угля, газа и т.д.

Транспорт нефти и нефтепродуктов. В настоящее время наиболее выгодным видом транспорта энергии является перекачка нефти и нефтепродуктов по трубопроводам. Близка к ней по экономичности перевозка нефти и продуктов ее переработки на больших танкерах по морям, океанам. Именно вследствие малых затрат на транспортировку мировые цены на нефть мало зависят от места ее потребления. Как и все жидкости, нефть почти несжимаема, и поэтому расход энергии на ее перекачку определяется только необходимостью преодоления сил трения в трубопроводе, т.е. является относительно малым. Протяженные нефте- и продуктопроводы требуют затрат большого количества труб. Поэтому правильное определение их пропускной способности может дать существенный эффект экономии. Пропускная способность сильно зависит от соотношения затрат металла в трубах и энергии, идущей на перекачку. Важно объективно соотнести затраты в трубопроводы и в производство электроэнергии. В электроэнергетике нефть и нефтепродукты используютсявсеменьше в силу ценности их какхимического сырья и экологических причин. Эта тенденция в дальнейшем не только сохранится, но и усилится.

Транспорт газа. Перекачка по трубопроводам природного газа стоит уже значительно дороже. Так как газ сжимаем, то вместо употребляемых на нефтепроводах насосов здесь приходится использовать компрессоры. Представляет интерес перекачка газа в сжиженном состоянии. Расход энергии на перекачку резко снижается, а диаметр трубопровода при том же количестве транспортируемого газа может быть выбран гораздо меньший. Наряду с природным газом используются и некоторые другие источники газового топлива: попутный газ нефтедобычи, коксовый и доменный газы, получаемые как побочный продукт производства кокса и чугуна, и пр. Ведутся работы по так называемой энерготехнологической переработке твердых видов топлива, в ряде схем которой наряду с другими продуктами получается искусственный газ.

Транспорт угля на дальние расстояния. Для этой цели используется только железнодорожный и водный транспорт. Проявляется интерес к транспорту угля по трубопроводам в контейнерах и в виде пульпы, т.е. примерно 50%-ной смеси измельченного угля с водой.

Передача электрической энергии.Более универсальным средством транспорта энергии является электронный – электропередачи, которые включают собственно линию электропередачи (ЛЭП), повышающая и понижающая электрические подстанции.

Кроме передачи энергии они осуществляют связи между электростанциями и энергетическими системами для их параллельной работы. Такие межсистемные связи позволяют повысить надежность режимов энергосистем, сократить необходимый резерв мощности, облегчить работу энергосистемы в периоды максимальной и минимальной нагрузок.

Линии электропередачи могут быть переменного или постоянного тока, воздушными или кабельными, различного электрического напряжения и конструктивного исполнения. Современные электропередачи сверх и ультравысокого напряжения представляют собой «электронные мосты» длиной тысячи – сотни километров, соединяющие мощные электростанции, где концентрированно производится электроэнергия, с крупными центрами энергопотребления.

Распределительные системы.Передача и распределение доставленной электрической энергии осуществляется на более низких напряжениях по распределительным электрическим сетям.

Распределение тепловой энергии осуществляется по тепловым сетям и ограничивается радиусом 5-7 км.

Весьма разветвленными, сложными по структуре системами являются современные нефте- и газораспределительные сети, назначение которых – доставить газ от основной магистрали через газораспределительные пункты, где осуществляется снижение давления газа, и газопроводы к многочисленным потребителям.