Основные виды и источники энергии

Энергетический потенциал нашей планеты включает практически неистощимыев обозримом будущем источники энергии – Солнце, ветер, воды рек и морей – и невосполнимые, связанные с использованием полезных ископаемых – нефти, угля, природного газа, торфа и горючих сланцев.

Источники энергии первой группы, за исключением гидроэнергии рек, до настоящего времени играют ничтожную роль в мировом энергетическом балансе, а основное количество энергии человечество получает, реализуя химическую энергию и частично ядерную энергию различных топлив.

В промышленности применяются разнообразные виды энергии:

электрическая, тепловая, ядерная, химическая и энергия света. Электрическая энергия в промышленности используется для преобразования в механическую энергию, для осуществления процессов обработки материалов, дробления, измельчения, перемешивания, центрифугирования, для нагревания, электрохимических реакций и электромагнитных процессов.

Электрическую энергию производят гидроэлектростанции, тепловые и атомные электростанции. В последние годы успешно ведутся работы по непосредственному преобразованию тепловой энергии в электрическую. Всестороннее развитие технической базы всех отраслей народного хозяйства требует дальнейшего развития электроэнергетики.

Тепловые электростанции играют доминирующую роль в электроэнергетическом балансе СНГ, на их долю приходится около 80 % всей производимой электроэнергии. Проблема совершенствования тепловых электростанций, повышение коэффициента их полезного действия имеет большое народнохозяйственное значение.

В Белоруссии сосредоточено значительное количество гидроэнергетических ресурсов. Современный период развития гидроэнергетики характеризуется дальнейшим увеличением мощности строящихся ГЭС. Потенциальная энергия мировых запасов ядерного горючего превосходит в десятки раз потенциальную энергию разведанных запасов угля, нефти и природного газа вместе взятых. В целях экономии и правильного использования природного невозобновляемого энергетического сырья необходимо интенсивно развивать атомные электростанции (АЭС), обладающие высоким коэффициентом полезного действия. Тепловая энергия, получаемая при сжигании топлива, широко применяется для проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, выпарки, сушки, перегонки и т.д.), а также в качестве источника теплоты для проведения эндотермических реакций. В качестве теплоносителей могут быть использованы топочные газы, водяной пар, перегретая вода, используемые при проведении эндотермических химических процессов. Например, в производстве водорода из азотно-водородной смеси теплота, выделяющаяся при конверсии метана, используется для проведения реакции конверсии оксида углерода. В производстве аммиачной селитры выделяющаяся в результате экзотермической реакции теплота используется для выпаривания реакционной массы и ее кристаллизации.

Химическая энергияиспользуется в гальванических элементах и аккумуляторах, где она преобразуется в электрическую. Эти источники энергии характеризуются высоким коэффициентом полезного действия.

Световая энергияиспользуется в промышленности при создании фотоэлементов, фотоэлектрических датчиков, автоматов, а также для реализации большого числа фотохимических процессов в технологии синтеза хлористого водорода и т.д.

Эти процессы реализуются в системах управления и контроля технологических процессов. Источником световой энергии является Солнце, где происходят атомные реакции синтеза ядер водорода и углерода. Сначала использовалась лишь тепловая энергия солнечных лучей. В настоящее время широко известно применение солнечных батарей на космических кораблях, а, используя световую энергию в южных районах страны, можно добиться кипячения воды, нагревания жидкостей и даже плавки металлов.

Энергия рекзанимает значительное место в производстве электроэнергии, особенно в странах, богатых гидроресурсами. Электроэнергия, вырабатываемая ГЭС, составляет 99,7 % в электроэнергетическом балансе Норвегии, во Франции и Италии – соответственно 50 и 58 %.

Энергия морских приливов– разновидность энергии водного потока. Приливы – периодические колебания уровня моря, обусловленные силами притяжения Луны и Солнца в соединении с центробежными силами, развивающимися при вращении систем Земля – Луна и Земля – Солнце. Приливы обладают огромной энергией. Высота приливной волны достигает 10 – 20 м.

Мировой технический потенциал морских приливов составляет около 500 млн. тонн условного топлива в год.

Все аппараты для преобразования различных видов энергии в электрическую – электростанции – можно условно разделить на следующие виды.

Тепловые электростанции. К этому виду относятся угольные, газовые, атомные электростанции, электростанции, работающие на нефти и ее производных, некоторые виды солнечных.

Атомные электростанции. Атомные электростанции относятся к тепловым, так как в их устройстве имеются тепловыделители, теплоноситель и генератор электрического тока – турбина.

АЭС имеют ряд преимуществ перед другими видами электростанций. Основное преимущество – небольшое количество топлива по сравнению с ТЭС. В связи с этим эксплуатация АЭС обходится дешевле, чем эксплуатация электростанций на органическом топливе.

Второе преимущество АЭС перед ТЭС в большей экологической чистоте выбросов в атмосферу. ТЭС мощностью 1000 МВт ежегодно образует золоотвалы площадью 50 гектар при толщине слоя золы 2 м и значительное количество золы в виде твердых мелких частиц выбрасывает в атмосферу. Еще одна проблема, связанная с выбросом золы, – ее повышенная радиоактивность. Таким образом, при работе в штатном режиме радиационное загрязнение от АЭС очень незначительно. Дополнительные меры безопасности, разработанные и внедренные после чернобыльской катастрофы, резко снизили вероятность аварий с выбросом радиоактивности в окружающую среду.

ТЭС выбрасывает в атмосферу сернистый ангидрид, который в атмосфере доокисляется до серного ангидрида и, соединяясь с атмосферной влагой, выпадает в виде “кислотных дождей”. Кислотные дожди губят зеленую растительность, вызывают коррозию металлоконструкций, закисление почв и снижение их урожайности.