Охрана труда и энергосбережение → Основы энергосбереженияОхрана труда и энергосбережение → Основы энергосбереженияОхрана труда и энергосбережение → Основы энергосбереженияБыстрый рост населения нашей планеты, требований к качеству жизни в условиях дефицита природных ресурсов (земли и воды) и традиционных видов органического топлива (угля, нефти, газа), ужесточение требований по охране окружающей среды выдвигают на первый план проблему эффективного использования энергии. 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. Но потребление энергетических ресурсов всех видов быстро растет. В конце XIX в. появились первые автомобили. Их было несколько сот, и бензина им требовалось меньше сотни тонн в день. А сегодня только для легковых автомобилей нужен миллион тонн в сутки. Сколько же нужно добыть и переработать нефти! Чтобы добыть руду, выплавить металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно затратить энергию.
Получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразования из других форм. Вечные двигатели невозможны. Четыре из каждых пяти произведенных сегодня киловатт-часов энергии получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, то есть сжиганием топлива, использованием запасенной в нем химической энергии, которая затем преобразуется в электрическую энергию на современных электростанциях. Конечно, способы сжигания топлива стали намного совершеннее, но главное сохранилось: в топки тепловых электростанций уходит более 30% добываемого в мире топлива, и лишь около трети его идет на получение электроэнергии. Остальная, большая часть энергии, запасенной в топливе, безвозвратно теряется. Запасы органического топлива: нефти, газа и угля наиболее популярных в современной энергетике, весьма ограничены. Рано или поздно они будут исчерпаны. Поэтому в мире очень остро стоит проблема эффективного использования и потребления энергии.
Вот как выглядят общие показатели состояния ТЭР республики в сопоставлении с зарубежным опытом по данным 1990 г. (табл. 7.5.1):
Таблица 7.5.1. Состояние ТЭР в сопоставлении с зарубежными странами
Из рассмотренных данных видно, что суммарное потребление ТЭР на душу населения в республике (5,42 тонн условного топлива/на человека (т у. т/чел.)) равняется таким странам, как Великобритания (5,50 т у. т/чел.) и Франция (5,2 т у.т/чел.) и в 2 раза ниже чем в США (11,1 г у.т/чел.), и в 1,2 раза выше, чем в Японии (4,5 т у.т/чел.). Правда, если бы все население Земли начало потреблять топливно-энергетические ресурсы так же как население США, то всех имеющихся запасов этих ресурсов хватило бы ненадолго.
Однако надо заметить, что составляющая расхода ТЭР на отопление в Беларуси из-за климатических особенностей в 1,4—2 раза, выше, чем в этих государствах.
Потребление электроэнергии надушу населения например в Беларуси составляет 4794 кВт*ч/чел., что в 1,2—1,25 раз меньше, чем во Франции 5790 кВт*ч/чел., Великобритании 5720 кВт*ч/чел. и Японии 6000 кВт*ч/чел., и в 2,5 раза меньше, чем в США 12240 кВт*ч/чел.
При темпах роста удельного энергопотребления периода 1975—1990 гг. после выхода республики из кризиса можно достичь современного уровня США через 45 лет, Японии, Франции, Великобритании через 6—8 лет.
Существенно отстает республика от удельного потребления электроэнергии в коммунально-бытовом секторе: от США в 4 раза; Франции в 2 раза (903 кВт-ч/чел., 3600 кВт*ч/чел., 1800 кВт*ч/чел.), что обусловлено низким уровнем обеспеченности электроприборами, бытовыми услугами, отсутствием тепловых насосов для отопления жилого сектора, ограниченным использованием кондиционеров и т. д.
Производство электроэнергии на душу населения в Республике Беларусь существенно отличается от среднеевропейского:
Из приведенных данных следуют два вывода:
1. При одинаковых энергозатратах на душу населения качество (уровень) жизни в Великобритании и СНГ различно.
2. Потребление топливных ресурсов в СНГ на душу населения почти в 4 раза выше среднемирового, а выработка электроэнергии в 2,5—1,5 раза ниже, чем в основных индустриально развитых странах.
Анализ ситуации топлива и энергопотребления Беларуси показывает, что основное промышленное производство в недостаточной мере ориентировано на удовлетворение потребностей человека и перенасыщено энергозатратными отраслями и технологиями. При этом энергетика республики базируется на импорте энергоносителей: импортируется 99% нефти, 95% угля, 25% электроэнергии. Местные энергоресурсы (торф, дрова) занимают незначительную часть, а некоторые (горючие сланцы) вообще не используются.
Под нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии понимаются источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков; энергию ветра, солнца, редуцированного природного газа биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.
Основной особенностью возобновляемых источников энергии является то, что воспроизводство их энергетического потенциала происходит быстрее, чем расходование. Во всем мире усиленно работают над практическим применением нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Их природа определяется процессами на Солнце, в глубинах Земли, гравитационным взаимодействием Солнца, Земли и Луны. На рис. 7.6.1 представлены виды энергии, получаемые от возобновляемых источников, способы ее преобразования. Запасы возобновляемых энергоресурсов (энергии Солнца, ветра, рек, морских приливов, недр Земли, растительных энергетических плантаций) громадны, и по существу, неистощимы.
Рис. 7.6.1. Возобновляемые источники энергии и их использование. Числа - мощность источников в тераваттах
Установки, работающие на возобновляемых источниках, оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные потоки энергии, естественно циркулирующие в окружающем пространстве. Экологическое воздействие энергоустановок на возобновляемых источниках в основном заключается в нарушении естественного ландшафта.
В настоящее время возобновляемые энергоресурсы используются незначительно. Их применение крайне заманчиво, многообещающе, но требует больших расходов на развитие соответствующих техники и технологий. При ориентации части энергетики на возобновляемые источники важно избежать необоснованной эйфории, правильно оценить их долю, технически и экономически оправданную для применения. Если принять мировой объем использования всех возобновляемых источников энергии за 100%, то существующие минимальный и максимальный сценарии на перспективу до 2020 г. оценивают долю их различных видов следующим образом:
Доля участия возобновляемых источников в покрытии суммарной мировой потребности в первичных ЭР оценивается, согласно этим прогнозам, в 3-12%.
Задача оценить, использовать потенциал возобновляемых ресурсов, найти их место в топливно-энергетическом комплексе стоит перед экономикой. Ее решение позволит снизить зависимость экономики республики от импорта ЭР, будет Способствовать ее стабильности и развитию. При планировании энергетики на возобновляемых источниках важно учесть их особенности по сравнению с традиционными, невозобновляемыми. К ним относятся следующие:
1. Периодичность действия в зависимости от неуправляемых человеком природных закономерностей и, как следствие, колебания мощности возобновляемых источников от крайне нерегулярных, как у ветра, до строго регулярных, как у приливов.
2. Низкие, на несколько порядков ниже, чем у невозобновляемых источников (паровые котлы, ядерные реакторы), плотности потоков энергии и рассеянность их в пространстве: Поэтому энергоустановки на возобновляемых источниках эффективны при небольшой единичной мощности, и, прежде всего, для сельских районов.
3. Применение возобновляемых ресурсов эффективно лишь при комплексном подходе к ним. Например, отходы животноводства и растениеводства на агропромышленных предприятиях одновременно могут служить сырьем для производства метана, жидкого и твердого топлива, а также удобрений.
4. Экономическую целесообразность использования того или иного источника возобновляемой энергии следует определять в зависимости от природных условий, географических особенностей конкретного региона, с одной стороны, и в зависимости от потребностей в энергии для промышленного, сельскохозяйственного производства, бытовых нужд, с другой. Рекомендуется планировать энергетику на возобновляемых источниках для районов размером примерно 250 км2.
При выборе источников энергии следует иметь в виду их качество, оценивающееся долей энергии, которая может быть превращена в механическую работу (здесь не учитываются потери на производство, на передачу электрической и тепловой энергии). С помощью электродвигателя более 95% электрической энергии можно превратить в механическую работу. Доля тепловой энергии, получаемой в результате сжигания топлива на ТЭС и превращаемой в механическую энергию, составляет около 30%. Возобновляемые источники энергии по их качеству условно делятся на три группы:
Основными нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии, могущими иметь практическое значение, являются биомасса, гидроресурсы, ветроэнергетические ресурсы, солнечная энергия, твердые бытовые отходы, геотермальные ресурсы. Далее, характеризуя возможности различных возобновляемых ЭР, успехи их применения в мире, уделим особое внимание целесообразности их развития и использования в энергобалансе республики.