Энергия в природе и ее виды (стр. 4 )

Энергетические ресурсы – это материальные объекты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком. Энергетическим ресурсом называют любой источник энергии, естественный или искусственно активированный. Энергетические ресурсы – носители энергии, которые используются в настоящее время или могут быть полезно использованы в перспективе.

топливно-энергетические ресурсы(ТЭР) – совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в республике. Энергетические ресурсы классифицируются согласно следующей схеме (рис.1).

Первичные природные энергоресурсы  - естественно образовавшиеся  в результате геологического развития Земли или проявляющиеся через космические связи (излучение Солнца), делятся на невозобновляемые (уголь, нефть, природный газ, сланцы, торф) и возобновляемые(энергия рек, солнечная радиация, энергия приливов, биотопливо).

К возобновляемымотносят ресурсы, восстанавливаемые природой (земля, растения, животные и т. д.), к невозобновляемым - ресурсы, ранее накопленные в природе, но в новых геологических условиях практически не образующиеся (нефть, уголь и другие запасы недр).

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии в виде побочного продукта основного производства и не применяемая в этом энергетическом процессе. К данному виду ресурсов относятся: бытовые и промышленные отходы, горячие отработанные теплоносители, отработанные горючие органические вещества, отходы сельскохозяйственного производства.

Р и с.1.  Структура энергетических ресурсов.

Одна из классификаций природных ресурсов – классификация по признаку исчерпаемости, в соответствии с которой энергетические ресурсы разделяют на исчерпаемые и неисчерпаемые (рис. 3). В свою очередь, исчерпаемые можно разделить на возобновляемые и невозобновляемые.

К неисчерпаемым относятся космические, климатические, водные ресурсы.

Рис.2. Исчерпаемые и неисчерпаемые энергоресурсы.

Все неисчерпаемые источники энергии считаются возобновимыми.

По сути,  во вселенной не существует неисчерпаемых энергоресурсов. Рано или поздно они иссякнут. Так, например, через 4.5 миллиарда лет наша звезда Солнце перейдет в очередную свою стадию эволюции и превратится в белый карлик. Такой переход именуется вспышка сверхновой звезды. При этом в космическое пространство будет излучен огромный поток энергии, который достигнет нашей планеты, уничтожит (сожжет) атмосферу Земли, испарятся океаны и Земля превратится в безжизненное космическое тело.

Однако в сравнении с человеческой жизнью и временем существования человеческой цивилизации  такие источники считаются неисчерпаемыми. Таким образом,  возобновляемыми источниками энергии называются источники, потоки энергии которых постоянно существуют или периодически возникают в окружающей среде и не являются следствием целенаправленной деятельности человека.

К возобновляемым энергоресурсам относят энергию:

- Солнца;

- мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн;

- рек;

- ветра;

- морских течений;

- соленую;

- морских водорослей;

- вырабатываемую из биомассы;

- водостоков;

- твердых бытовых отходов;

- геотермальных источников.

Недостатком возобновляемых источников энергии является низкая степень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется широким распространением, относительно высокой экологической чистотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует потоки энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс.

Около 90% используемых в настоящее время энергоресурсов составляет невозобноляемые (уголь, нефть, газ, и т. д.). Это обусловлено их высоким энергетическим потенциалом, относительной доступностью их извлечения. Темпы добычи и потребления этих ресурсов обуславливают энергетическую политику. Наиболее часто используемые в настоящее время энергоресурсы называют традиционными, новые виды энергоресурсов, использование которых начато сравнительно недавно – альтернативными (энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов).

В современном природопользовании энергетические ресурсы классифицируют на три группы

– участвующие в постоянном обороте и потоке энергии (солнечная, космическая энергия и т. д.),

- депонированные энергетические ресурсы (нефть, газ, торф, сланцы и т. д.) и

- искусственно активированные источники энергии (атомная и термоядерная энергии).

С экономической точки зрения различают валовые, технические и экономическиеэнергетическиересурсы.

Валовой ресурспредставляет суммарную энергию, заключенную в данном видеэнергоресурса.

Технический ресурс – это энергия, которая может быть получена из данного вида энергоресурса при существующем развитии науки и техники. Он составляет от доли процента до десятка процентов от валового, но постоянно увеличивается по мере усовершенствования энергетического оборудования и освоения новых технологий.

Экономический ресурс – энергия, получение которой из данного вида ресурса экономически выгодно при существующем соотношении цен на оборудование, материалы и рабочую силу. Он составляет некоторую долю от технического и тоже увеличивается по мере развития энергетики.

  Энергетические ресурсы принято характеризовать числом лет, в течение которых данного ресурса хватит для производства энергии на современном качественном уровне. Из доклада комиссии Мирового энергетического совета (1994 г.) при современном уровне потребления запасов угля хватит на 250 лет, газа – на 60 лет, нефти – на 40 лет. При этом по данным Международного института прикладного системного анализа, мировой спрос на энергоносители вырастет с 9,2 млрд. т в пересчете на нефть (конец 1990-х гг.) до 14,2–24,8 млрд. т в 2050 году.

Показатель энергоэффективности – научнообоснованная абсолютная или удельная величина потребления топливно-энергетических ресурсов (с учетом их нормативных потерь) любого назначения, установленная нормативнымидокументами.

Эффективность  использования энергоресурсов определяется степенью преобразования их энергетического потенциала в конечную используемую продукцию или конечные потребляемые виды энергии  и  характеризуется коэффициентом использования энергоресурсов[2]:

,                                        (1.1)

где        зд – коэффициент извлечения потенциального запаса энергоресурса (отношение добытого ко всему количеству ресурса),

зП – коэффициент преобразования (отношение полученной полезной энергии ко всем подведенным энергоресурсам),зи – коэффициент использования энергии (отношение использованной энергии к подведенной к потребителю энергии).

Для некоторых видов ископаемых  энергоресурсов зд составляет:

для нефти -  30,…40%,  для газа  - 80%,  для угля - 40%.  При сжигании топливазп  равняется 94-98 %.

С понятием энергоэффективность сопряжены понятия эффективное  и рациональное использование энергоресурсов.

Энергетический баланс – это система показателей, отражающих количественное соответствие между приходом и расходом энергоресурсов, распределение по типу и потребителям (см. рис. 3).

Рис.

3. Структура энергетического баланса.

Рациональное  использование ресурсов –  это система деятельности, призванная обеспечить экономическое использование ресурсов и их воспроизводство с учетом перспективных интересов развивающегося народного хозяйства и сохранения здоровья людей.

Эффективное использование ресурсов -  использование всех видов энергии экономически оправданными, прогрессивными способами при существующем уровне развития техники и технологий (подразумевает вторичное использование ресурсов, сокращение потребления, энергосбережение,  непревышениеэколгического порога устойчивости экосистем).

Пользователи топливно-энергетических ресурсов – субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридических лиц или предпринимателей без образования юридического лица, а также другие лица, которые в соответствии с законодательством Республики Беларусь имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие топливно-энергетическиересурсы.

Производители топливно-энергетических ресурсов – субъекты хозяйствования независимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридических лиц, для которых любой из видов топливно-энергетических ресурсов, используемых в республике, являетсятоварнойпродукцией.

Под энергетикой или энергетической системой, следует понимать совокупность больших естественных (природных) и искусственных (созданных человеком) систем, предназначенных для получения, преобразования, распределения и использования в народном хозяйстве энергетических ресурсов всех видов.

Энергетика рассматривается как большая система, включающая в себя на правах подсистем части других больших систем.
Вторая трактовка энергосистемы, принятая среди энергетиков, следующая: энергетическая система – это совокупность взаимосвязанных электрических станций, подстанций, линий электропередачи, электрических и тепловых сетей, центров потребления электрической энергии и теплоты.
В составе энергетической системы, обеспечивающей потребности всей экономики в электрической и тепловой энергии, функционируют следующие большие системы: