Причины и последствия топливно-энергетического кризиса в мире
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

В настоящее время ежегодно расходуемая всеми странами мира энергия, получаемая из всех доступных источников, составляет 0,1% от возможных для использования запасов угля, природного газа и нефти, вместе взятых. Возможная для практического использования человеком энергия сосредоточена в материальных объектах, называемых топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР). Ресурсы органического топлива разделяются на общие – имеющиеся в недрах земли и извлекаемые – доступные для извлечения человеком. Практически невозможно добыть и использовать все 100% топлива, имеющегося в данном месторождении. Коэффициент извлечения, определяющий долю данного вида энергоресурсов, потенциально возможную в настоящее время к извлечению, к его общим запасам, зависит от следующих факторов:

– вида топлива

– характера месторождения

– развития техники добычи

Специалисты оценивают имеющиеся извлекаемые ресурсы органического топлива Земли в 4000 млрд. тонн. В 1980 г. потребление всех видов энергетических ресурсов всеми странами мира составило примерно 4 млрд. т., т. е. 0,1% от возможных для использования органических энергоресурсов. Что касается прогноза на будущее, то эксперты полагают, что потребление всех видов энергетических ресурсов на Земле в 2010 г. составит около 8 млрд. т. Если принять эту цифру, то запасов только органического топлива человечеству хватило бы еще на 200-400 лет. При этом не учитываются атомная энергетика с ее запасами ядерного горючего, гидроэнергетические, а также возобновляемые источники энергии: Солнце, тепло глубинных слоев Земли и др. Поскольку торий пока не нашел практического применения в энергетике, следует оценить только ресурсы урана. Уран широко распространен на Земле. Но концентрация его в граните и других породах, а также в морской воде очень невелика. Чем меньше содержание урана в руде, тем дороже его получать. Таким образом, ресурсы органического и ядерного топлива очень велики, и человечеству не придется столкнуться с энергетическим голодом. Тем более что наука непрерывно ищет и находит новые технические решения преобразования энергии. В чем же тогда причины возникновения и суть современных энергетических кризисов?

Энергетический кризис, как правило, – следствие экономического и политического кризисов в стране и вызван нерациональной структурой топливно-энергетической базы экономики. Это наглядно иллюстрируют энергетический кризис 70-80-х гг., охвативший высокоразвитые страны Западной Европы, США, Японию, и сегодняшний энергетический кризис, разразившийся в странах СНГ. Органическое и ядерное топливо – невозобновляемые источники энергии. Но пока потребление энергии было не так уж велико, о невозобновляемости их особенно не вспоминали. В 70-80-х гг. потребление энергии стало соизмеримо с ресурсами органического топлива. Миллионы лет понадобилось природе, чтобы создать запасы нефти, газа, угля, расходуются же они несравненно быстрее. Наиболее остро стоит вопрос с нефтью. Из-за нее вспыхивают войны, сменяются правительства. Быстрое развитие автомобильного транспорта и авиации, использующих в качестве топлива практически только продукты нефтепереработки (бензин, дизельное топливо, керосин), привело к большому увеличению потребления нефти. В 1970 г. доля нефти и газа в потреблении органического топлива поднялась почти до 70%, хотя в ресурсах органического топлива нефть и газ составляют менее 20%. Повышение мировых цен на нефть, неравномерность распределения ее запасов между странами мира подчеркивают неоправданность ее высокого потребления по сравнению с другими источниками энергии. Международный картель, состоящий из 7 монополий, практически полностью контролировал добычу нефти в странах Арабского Востока и прочно захватил доминирующие позиции на рынках государств – потребителей нефти. Этот картель в целях извлечения максимальных прибылей тормозил работы по использованию других видов энергии. В связи с этим до 70-х гг. экономика стран Западной Европы, США, Японии была практически целиком ориентирована на потребление нефти и газа. Сокращалась добыча каменного угля, закрывались шахты, придерживалось развитие атомной энергетики. Однобокое развитие энергетических ресурсов на фоне межгосударственной конкуренции между монополиями привело к острому энергетическому кризису в этих странах, на долю которых приходилось 92% потребления энергии. Кризис резко ускорил инфляцию, резко снизил темпы развития промышленности и оставил без работы миллионы рабочих.

Каждая из стран искала свой путь выхода из кризиса, коренным образом изменяя структуру топливно-энергетической базы экономики путем переориентации ее на другие источники. Например, Франция создала систему мощных АЭС; Дания переориентировалась на собственный природный газ, каменный уголь, завозимый на огромных танкерах через океан, ветроэнергоресурсы. Основными факторами, которые заставили перейти потребителей стран Европейского Союза, США, Японии к политике эффективного энергоиспользования, явились: рыночные механизмы (рост цен на энергоресурсы послужил сигналом к внедрению энергоэффективных технологий), согласованные действия и программы на правительственном уровне.

Анализ опыта этих стран показывает, что без государственных политики и программ энергосбережения, без создания системы энергетического менеджмента выйти из кризиса невозможно. На протяжении 15 лет после нефтяного кризиса 70-х гг. в результате энергичной политики эффективного использования энергии, в которой были задействованы значительные ресурсы индустриальных стран Запада, объем потребления энергии на душу населения практически стабилизировался, в то время как объем национального продукта вырос почти на 30%. Такие результаты были получены благодаря детальной технической и экономической организации внедрения энергосберегающей политики. Если бы энергоемкость в этих странах осталась на уровне 1973 г., то энергопотребление к 1986 г. выросло бы на 24% и достигло бы 900 млн. тонн в пересчете на нефть.

Мировой энергетический кризис 1973-1974 гг. заставил многие страны пересмотреть свое отношение к потреблению топливно-энергетических ресурсов и принять необходимые меры к снижению энергоемкости валового внутреннего продукта. Особенно актуальны эти вопросы для Республики Беларусь, обеспеченной собственными топливно-энергетическими ресурсами (Топливно – энергетические ресурсы – совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в республике) лишь на 16%. По прогнозу ученых запасов нефти хватит не более, чем на 25–40 лет. Потребление природного газа в мировом сообществе растет очень быстро. Ожидается, что к 2020 г. его доля в мировом потреблении составит 28-30% от всех ископаемых видов топлива, и главным образом за счет снижения доли угля и атомной энергии. При этом природный газ является наиболее экологически чистым энергоносителем по сравнению с другими ископаемыми ТЭР. Развитие ядерной энергетики и использование больших запасов ядерного топлива ограничивается двумя причинами – опасностью радиоактивного заражения, местности и технологическими сложностями эксплуатации и утилизации оборудования АЭС и отработанного топлива. Одним из перспективных вариантов решения энергетической проблемы считается освоение энергии термоядерного синтеза. В нашей стране и в ряде зарубежных стран ведутся научно-изыскательные работы по освоению в качестве топлива водорода, называемого топливом будущего. В основном энергетика в нашей стране ориентирована на импорт энергоносителей: нефти – 90%, угля – 95%, электроэнергии – 25%, природного газа – 100%. Дефицит собственных ТЭР, постоянный рост цен на энергоносители и перспектива истощения источников традиционных видов топлива обуславливают необходимость энергосбережения во всех сферах человеческой деятельности. Весьма примечательным является использование в качестве ТЭР коммунальных и бытовых отходов, за счет которых запланировано в 2010 г. получить тепловой энергии в эквиваленте 19,8 тыс. т у. т. Проблемы (экономические, экологические, политические и другие), связанные с истощением природных ресурсов, могут привести к топливно-энергетическому кризису. Для его решения требуется ряд мер: помощь государства в решении энергетических проблем и в разработке энергетических программ, слаженная работа отдельных инфраструктур страны, разработка научных и экологических программ по энергосбережению природных ресурсов. Качество нашей жизни непосредственно зависит от потребления энергии. С ходом исторического развития при получении из природных систем все новых видов полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии (происходит снижение энергетической эффективности природопользования). Наблюдается увеличение энергетических расходов на одного человека. Так, расход энергии на одного человека (в кДж/сут.) в каменном веке был порядка 17 тыс., в аграрном обществе – 50 тыс., в индустриальную эпоху – 293 тыс., а в передовых развитых странах настоящего времени – 960–1050 тыс., т.е. в 58–62 раза больше, чем у наших далеких предков. С начала нашего века количество энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции, в развитых странах мира возросло в 8–10 раз, на единицу промышленной продукции в 10–12 раз.

Для промышленности, быта, нормальной жизнедеятельности человека, а главное для дальнейшего развития мировой цивилизации энергетика необходима как воздух. Для всего мирового сообщества энергетическая проблема стоит очень остро. Дело не ограничивается размером запасов угля, нефти и газа и растущими расходами на их добычу, переработку и использование. С каждым годом обостряются экологические проблемы. Нынешнее время характеризуется пересмотром политики в области энергетики.

Способы увеличения коэффициента извлечения природного сырья в горнодобывающей промышленности (самостоятельно).

Горное производство технологически взаимосвязано с процессами воздействия человека на окружающую среду с целью обеспечения сырьевыми и энергетическими ресурсами различных сфер хозяйственной деятельности. Элементы природы, которые могут быть вовлечены или уже используются человеком в хозяйственной деятельности для удовлетворения разнообразных потребностей, обобщаются понятием природных ресурсов. В широком плане под ресурсом следует понимать как источники получения вещества, так и пространство – среду их размещения и жизнедеятельности.

Стремительный рост потребления природных ресурсов сопровождается не только изменением количественных масштабов антропогенного воздействия, но и появлением новых факторов, влияние которых на природу, ранее незначительное, становится доминирующим. Наносимый природным компонентам ущерб ведёт к ощутимым последствиям и отражает обратную реакцию этого воздействия (негативную для общества) обобщаемую понятием «современная экологическая ситуация».

1. Интенсивный путь развития горнодобывающей промышленности (концепция интенсификации).

2. Единство проблем рационального использования и охраны недр и рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды (горно-экологическая концепция).

О первой концепции.  Интенсификация производства предполагает: совершенствование размещения производительных сил и организации общественного производства, использование высокоэффективной техники и технологии, проведение прогрессивной сырьевой политики.

Под интенсификацией горной промышленности понимают: увеличение коэффициента извлечения полезного ископаемого из недр; повышение коэффициента извлечения компонентов из горной массы при обогащении, увеличение удельных производственных мощностей предприятий; повышение эффективности использования земель; снижение общего водопотребления и повышение коэффициента оборотного водопользования; повышение коэффициентов использования накопленных и текущих отходов; обеспечение разведанными запасами действующих, строящихся и проектируемых предприятий; повышение эффективности внешней торговли; снижение уровня затрат на единицу конечной продукции минерально-сырьевого комплекса.

Новые прогрессивные организационные и технические решения требуют значительных капитальных вложений, могут дать положительный эффект лишь через несколько лет, а сырье, топливо и энергия нужны сегодня. Поэтому наиболее полное использование созданного и накопленного - поистине ключевая задача.

Вопросы интенсификации использования минеральных ресурсов, решаются по-разному в сфере производства минерального сырья и в сфере его потребления.

В сфере производства минерального сырья - это комплексное освоение крупных сырьевых регионов, оптимизация величины потерь при добыче и переработке минерального сырья, комплексное использование всех содержащихся в сырье полезных компонентов, утилизация вмещающих пород и отходов производства, пересмотр кондиций и вовлечение в эксплуатацию на основе прогрессивных технологических решений месторождений минерального сырья с запасами, отнесенными ранее к забалансовым.

Это позволит более полно использовать природные, трудовые и финансовые ресурсы, снизить транспортные расходы.

По мнению акад. Н.Н. Некрасова, изучение природных ресурсов, выявление экономической эффективности их комплексного использования представляет собой одну из главных проблем региональной экономики.

В сфере потребления минерального сырья - это снижение расхода и потерь сырья за счет применения более совершенной технологии, использование вторичного сырья и отходов, замена минерального сырья искусственными материалами.

О второй концепции.  В соответствии с этой концепцией для успешного решения проблемы рационального использования минеральных ресурсов и охраны недр ее необходимо рассматривать в составе единой проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Горное производство оказывает влияние на все элементы биосферы. В горной практике имели место многочисленные случаи, когда принятые технологические решения оказывались эффективными в снижении себестоимости добычи и переработке полезного ископаемого, но наносили значительный ущерб комплексному использованию минеральных ресурсов. Известны ситуации, когда горнотехнический процесс, положительно воздействуя на один из элементов биосферы, крайне отрицательно влияет на другой. Сущность горно-экологической концепции и заключается в том, чтобы рассматривать любой горнотехнический процесс в его прямой или косвенной связи со всеми элементами биосферы.

В соответствии с этой концепцией процесс принятия окончательного решения по тому или иному варианту техники и технологии с целью обеспечения оптимального уровня воздействия горного производства на окружающую среду должен проходить в два этапа:

на первом этапе анализируется воздействие данного технико-технологического варианта на каждый элемент биосферы;

на втором этапе производится суммарная оценка вышеуказанных локальных воздействий и выбирается оптимальный вариант.

Горно-экологическую концепцию необходимо использовать и при рассмотрении деятельности отдельного карьера или рудника, так как высокая экономическая эффективность производства с позиций отдельного предприятия не всегда является таковой с народнохозяйственных позиций, поскольку она достигается порой ценой большого расхода природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.

Экологическая стратегия развития горнодобывающей промышленности должна строиться на основе оптимизации воздействия горного производства на окружающую среду.

 

Характеристики различных типов электростанций, их КПД, сроки службы и окупаемости (самостоятельно).

Электрический КПД электростанций

Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. При производстве электрической энергии только часть (кинетической, тепловой и т.д.) преобразуется в электрическую энергию, остальное выделяется в виде тепла. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»). η = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде:

η=A/Q*100%

где А — полезная работа, а Q — затраченная энергия.

В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.

КПД теплового двигателя — отношение совершённой полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя. КПД теплового двигателя может быть вычислен по следующей формуле:

η=(Q1-Q2)/Q2

где Q1 — количество теплоты, полученное от нагревателя, Q2 — количество теплоты, отданное холодильнику. Наибольшим КПД среди циклических машин, оперирующих при заданных температурах горячего источника T1 и холодного T2, обладают тепловые двигатели, работающие по циклу Карно; этот предельный КПД равен:

η=(T1-T2)/T2

Тепловой КПД электростанций

При производстве электрической энергии часть тепловой энергии утилизируется на теплоснабжение. Соотношение между потраченной энергией и утилизированной, выраженное в процентах называется тепловым КПД.

Общий или суммарный КПД электростанций

Сумма КПД электрического и теплового КПД называется КПД использования топлива. Чем выше электрический и суммарный КПД, тем экономичнее работа электростанции. На АЭС и ГРЭС чаще всего тепло не используется и суммарный КПД равен электрическому. При расчете технико-экономического обоснования строительства (ТЭО) станции берется суммарный КПД. При выполнении проекта отдельно разрабатывается схема выдачи электрической и тепловой мощности. Для стимулирования более высокого коэффициента использования топлива принят ФЗ-261 энергосбережение и о повышении энергетической эффективности.

Электрический КПД станций, работающие на сжигании органического топлива

При сжигании органического топлива для расчетов КПД берется удельная теплоемкость топлива.

Тип генерации Расшифровка Электрический КПД Сырье Сезонность
ТЭС тепловые, вырабатывают электрическую энергию 33-35% Уголь, газ, мазут, торф способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний
ТЭЦ вырабатывающие электроэнергию + тепло (расстояние передачи тепла не более 20-30 км); 35-38% Уголь, газ, мазут, торф способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний
ГРЭС государственные районные электростанции 36-44% Уголь, газ, мазут, торф способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний
ПГУ Парогазовые установки 50-65% Газ способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний
ГТЭС Газотурбинные электростанции 30-35% Газ способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний
ГПЭС Газопоршневые электростанции 40-46% Газ, дизтопливо (возможно на сырой нефти и жидких и газообразных нефтепродуктах) способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний

Электрический КПД гидроэлектростанций и приливных электростанций

При расчете электрического КПД ГЭС и ПЭС в расчет берется изменение потенциальной энергии воды

Тип генерации Расшифровка Электрический КПД Сырье Сезонность
ГЭС гидроэлектростанции 92-94% Вода равнинных и горных рек. способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний
ПЭС приливная электростанция 92-94% Движение воды во время приливов и отливов Суточные колебания

Электрический КПД атомных электростанций

При расчете электрического КПД АЭС берется суммарная энергия расщепляемого топлива.

Тип генерации Расшифровка Электрический КПД Сырье Сезонность
АЭС Атомные электростанции 40-44% Ядерное топливо (плутоний и уран). способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний

Электрический КПД ветрогенерации

Тип генерации Расшифровка Электрический КПД Сырье Сезонность
Ветро Ветроэлектростанции 50% Энергия ветра Зависит от погоды

Электрический КПД солнечных батарей

Тип генерации Расшифровка Электрический КПД Сырье Сезонность
Солнечные батареии Солнечные батареи 40% Энергия солнца Зависит от времени суток и погоды

 

Дата: 2019-02-25, просмотров: 718.