Yakıt ve enerji kaynakları herhangi bir ülkede modern ekonomik faaliyetin temeli olarak kabul edilir. Aynı zamanda ana kirletici de budur. Açık ocak kömürünün çevre üzerinde özellikle güçlü bir olumsuz etkisi vardır.
Rusya'nın enerji kaynakları açısından ülkede lider olduğu kabul ediliyor. Bu endüstrinin gelişiminin tüm aşamalarında hidrokarbon hammaddelerinin çıkarılması ve işlenmesinde ileri teknolojiler kullanılmıştır. Modern koşullarda onlarsız yapmak imkansızdır. Bunun nedeni yüksek düzeyde rekabettir, bu nedenle sürekli olarak üretim süreçlerinin daha verimli biçimlerini ve bunları düzenleme yöntemlerini aramak zorundayız.
Enerji kaynakları, hammaddelerin üretimi ve çıkarılması, taşınması, kullanımı ve dağıtımından oluşan karmaşık bir sektörler arası sistemi ifade eder.
Başta sanayi olmak üzere toplumsal üretimin teknik ve ekonomik değerleri, ölçeği, dinamikleri bu sanayinin gelişmesine bağlıdır. Söz konusu alanın bölgesel organizasyonunun gerekliliklerine uygun olarak, hammadde kaynaklarına yakınlık, sanayi oluşumunun gerçekleştirildiği ana kriterdir. Verimli enerji kaynakları, çeşitli üretim komplekslerinin oluşumunun temeli olarak kabul edilir ve bunların enerji yoğun endüstrilerdeki uzmanlıkları belirlenir. Ana tüketiciler Rusya'nın Avrupa topraklarında bulunmaktadır. Ayrıca jeolojik rezervlerin yaklaşık yüzde sekseni doğu bölgelerinde bulunmaktadır. Bu, nakliye mesafesini belirler ve bu da üretim maliyetini etkiler.
Enerji kaynaklarının önemli bir alan oluşturucu işlevi vardır. Böylece, kaynaklarının yakınında, sanayi ve kasaba ve şehirlerin gelişimi üzerinde olumlu etkisi olan güçlü bir altyapı geliştirilmektedir. Aynı zamanda sera gazı emisyonlarının yaklaşık yüzde doksanı ve suya giren zararlı bileşiklerin üçte biri bu üretim sektöründen kaynaklanmaktadır.
Enerji kompleksi, ana boru hatları şeklinde sunulan gelişmiş bir sistem ile karakterize edilmektedir. Petrol ürünlerinin taşınması için tasarlanmıştır.
Enerji kaynakları ülke ekonomisinin birçok alanıyla yakından ilişkilidir. Çıkarılması ve dağıtımı metalurji ve makine mühendisliği ürünleri kullanılarak gerçekleştirilir. Mali kaynakların yaklaşık yüzde otuzu yakıt ve enerji kompleksinin geliştirilmesine harcanıyor. Bu ekonomik sektörün dalları ise endüstriyel üretimin yaklaşık %30'unu sağlamaktadır.
Ülke vatandaşlarının refahı bununla doğrudan ilgilidir. Bu sektörün gelişmesi işsizlik, enflasyon gibi sorunlarla baş etmeyi mümkün kılmaktadır. Bugün Rusya'da iki milyondan fazla insanı istihdam eden iki yüzden fazla işletme faaliyet gösteriyor.
ENERJİK KAYNAKLAR
Enerji- doğal olayların evrensel temeli, kültürün ve tüm insan faaliyetlerinin temeli. Aynı zamanda enerji, maddenin birbirini dönüştürebilen çeşitli hareket biçimlerinin niceliksel bir değerlendirmesi olarak anlaşılmaktadır. Türe göre enerji kimyasal, mekanik, elektrik, nükleer vb. olarak sınıflandırılır. İnsanların pratik kullanımı için mümkün olan enerji, adı verilen maddi nesnelerde yoğunlaşmıştır. enerji kaynakları.
Doğada bulunan çeşitli enerji kaynaklarından, pratik ihtiyaçlar için büyük miktarlarda kullanılan ana kaynaklar ayırt edilir. Bunlara kömür, petrol, gaz gibi organik yakıtların yanı sıra nehirlerin, denizlerin ve okyanusların enerjisi, güneş, rüzgar, dünyanın iç kısmının termal enerjisi (jeotermal) vb. dahildir.
Enerji kaynakları yenilenebilir ve yenilenemez olarak ikiye ayrılır. Birincisi, doğanın sürekli olarak yenilediği enerji kaynaklarını (su, rüzgar vb.), İkincisi ise daha önce doğada birikmiş olan ancak pratik olarak yeni jeolojik koşullar altında oluşmayan enerji kaynaklarını (örneğin kömür) içerir.
Doğrudan doğadan elde edilen enerjiye (yakıt enerjisi, su, rüzgar, dünyanın termal enerjisi, nükleer) birincil denir. Bir kişinin birincil enerjiyi özel tesislerde - istasyonlarda dönüştürdükten sonra aldığı enerjiye ikincil (elektrik, buhar, sıcak su vb. enerji) denir. İstasyonların adlarında, kendilerinde ne tür birincil enerjinin dönüştürüldüğüne dair bir gösterge bulunur. Örneğin, bir termik santral (kısaltılmış TPP) termal enerjiyi (birincil) elektrik enerjisine (ikincil) dönüştürür, bir hidroelektrik santral (HES) su enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür, nükleer santraller (NPP) nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. ; Ek olarak, gelgit enerji santrallerinde (TPP) gelgitlerin birincil enerjisi elektriğe dönüştürülür, su enerjisi pompalı depolama istasyonlarında (PSPP) vb. biriktirilir.
İhtiyaç duyulan enerji türünün elde edilmesi ve tüketicilere sunulması, beş aşamanın ayırt edilebildiği enerji üretimi sürecinde gerçekleşir.
1. Enerji kaynaklarının elde edilmesi ve yoğunlaştırılması: yakıtın çıkarılması ve zenginleştirilmesi, hidrolik yapılar kullanılarak basıncın yoğunlaştırılması vb.
2. Enerji kaynaklarının enerjiyi dönüştüren tesislere aktarılması; kara ve su yoluyla taşınması veya boru hatlarıyla su, gaz vb. pompalanmasıyla gerçekleştirilir.
3. Birincil enerjinin, belirli koşullar altında dağıtımı ve tüketimi en uygun şekle sahip olan ikincil enerjiye (genellikle elektrik enerjisi ve termal enerjiye) dönüştürülmesi.
4. Dönüştürülen enerjinin aktarımı ve dağıtımı.
5. Hem tüketiciye teslim edildiği biçimde hem de dönüştürülmüş biçimde gerçekleştirilen enerji tüketimi.
Kullanılan birincil enerji kaynaklarının toplam enerjisi %100 alınırsa faydalı enerji sadece %35-40 olacaktır; geri kalanı kaybolur, çoğu ısı şeklindedir (Şekil 1.1).
Enerji kayıpları, enerji makinelerinin mevcut teknik özelliklerine göre belirlenir.
Çeşitli enerji kaynakları Dünya'nın bölgelerine, ülkelere ve ülkelerin kendi içlerine eşit olmayan şekilde dağılmıştır. En yüksek konsantrasyonlarının olduğu yerler genellikle tüketim yerleriyle örtüşmez, bu da petrolde en çok fark edilir. Dünya petrol rezervlerinin yarıdan fazlası Orta Doğu'da yoğunlaşmış durumda ve bu bölgelerdeki enerji tüketimi dünya ortalamasından 4-5 kat daha düşük. Bu durumda, enerji kaynaklarının ve bunların işlenmiş ürünlerinin eyaletler arası optimum akışını oluşturmak ve ana tüketim alanlarına yakın bulunan enerji kaynağı rezervlerinden maksimum düzeyde yararlanmak önemlidir.
Enerji tüketiminin en gelişmiş ülkelerde yoğunlaşması, dünya nüfusunun %30'unun üretilen enerjinin %90'ını tükettiği ve nüfusun %70'inin enerjinin yalnızca %10'unu tükettiği bir duruma yol açmıştır (Şekil 1.2). Aynı zamanda kurulu güç santral kapasitesinin ve küresel elektrik üretiminin yaklaşık 3/4'ü yalnızca en sanayileşmiş 10 ülkede gerçekleşmektedir.
Pirinç. 1.1. Enerji kullanım modelleri:
a - tüketicilere iletilen mekanik enerji ve ısı; b - enerji kaynakları
Enerji kaynaklarının tüketiminde eşitsizliğin artma eğilimi vardır. Böylece, gelişmekte olan ülkelerde yaşayan dünya nüfusunun yarıdan fazlası kişi başına 100 kWh'den az elektrik tüketirken, dünya ortalaması 1500 kWh'a yakındır.
Pirinç. 1.2. Dünya enerji tüketiminin özellikleri:
Kişi başına maksimum ve minimum enerji tüketimi
Bu rakamlar, eşitsiz enerji tüketimine yansıyan toplumsal eşitsizliği karakterize ediyor. Kapitalist ülkelerde genel enerji tüketiminde artan eşitsizliğe yönelik eğilim gösterilmektedir.
Enerji kaynaklarının yoğunlaşma ve tüketim yerleri arasındaki farklılıklar, bunların taşınmasını zorunlu kılmaktadır. Enerji çeşitli şekillerde iletilebilir (Şekil 1.3). Örneğin petrol ve kömürün tarlalardan büyük sanayi merkezlerine ve şehirlere taşınması, daha sonra bunların enerji santrallerinde yakılması, elektrik enerjisinin ısıya dönüştürülmesi mümkündür. Yakıt yataklarının yakınında bir enerji santrali kurulduğunda ve elektrik enerjisi kablolar aracılığıyla uzak sanayi kuruluşlarına ve şehirlere iletildiğinde başka bir seçenek de mümkündür.
Belirli enerji taşıyıcılarını belirli bir mesafeye iletmenin fizibilitesi, fiziksel bir bedenin birim kütlesi başına enerji miktarı olarak anlaşılan enerji yoğunluklarına göre belirlenir. Kullanılan enerji taşıyıcıları arasında uranyum ve toryumun radyoaktif izotopları en yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir: 2 22 GWh/kg (8-10 12 J/kg). Nükleer yakıtın muazzam enerji yoğunluğu nedeniyle, güçlü elektrik tesislerinin çalışması nispeten küçük miktarlarda yakıt gerektirdiğinden, onu uzak bir mesafeye taşıma konusunda neredeyse hiçbir sorun yoktur. Tüm tipler için kullanılan yakıtın enerji yoğunluğu ortalama 0,834 kW*h/kg (3*10 6 J/kg)'dır.
Tablo 1.1
Organik yakıt, kendine has özellikleri ve tarihsel koşulları nedeniyle hâlâ insanlığın kullandığı ana enerji kaynağı olmayı sürdürüyor. Dünya organik yakıt rezervleri tabloda verilmiştir. 1.1. Farklı enerji içeriğine sahip yakıtların rezervlerini standart yakıtta ifade etmek uygundur.
Yakıt, doğası gereği yenilenemeyen bir enerji kaynağıdır, çünkü uzak tarih öncesi çağlarda depolanmıştır ve pratik olarak yenilenmemektedir.
Fosil yakıt rezervlerine ilişkin tahminler, oluşma koşullarına ve üretim olanaklarına bağlı olarak büyük farklılıklar göstermektedir. Teorik tahminlere dayanarak elde edilen tahmini veya jeolojik yakıt rezervleri önemli ölçüde daha fazladır. Masada Tablo 1.1 gezegendeki yakıt rezervlerine ilişkin yuvarlatılmış tahminleri ve yakıtın tamamen kullanılabileceği ilgili zaman aralıklarını göstermektedir. Aynı zamanda jeolojik yakıt rezervleri bir birim olarak alınırsa güvenilir rezervler 2 kat daha az, modern teknik ve ekonomik yetenekler dikkate alınarak çıkarılabilecek rezervler ise 4 kat daha az olur.
Pirinç. 1.4. Dünya ürününün ve enerji tüketiminin büyüme grafikleri
Enerji tüketimi, küresel sanayi üretimindeki sürekli artışın etkisiyle hızla artıyor (Şekil 1.4). 2000 yılında enerji tüketiminin 160-240 bin TWh (bu da 20-30 milyar tonluk referans yakıta karşılık gelmektedir) olacağı varsayılmaktadır. 2000'den sonra kalan
Pirinç. 1.5. Çeşitli enerji kaynaklarının küresel tüketiminde zaman içinde yakıt eşdeğeri (gerçek ve beklenen) cinsinden ifade edilen değişim grafikleri
Dünyanın enerji rezervleri, nükleer ve termonükleer enerjinin yetenekleri dikkate alınmaksızın, görünüşe göre 100-250 yıl daha yetecek. Bu veriler elbette gösterge niteliğindedir, ancak yine de geleceğe dair bazı resimler verirler. İncirde. Tablo 1.5 en önemli enerji kaynaklarının küresel tüketimine ilişkin verileri sunmaktadır.
Eşdeğer yakıta indirgenmiş toplam dünya enerji kaynakları üretimi 2000 yılında yaklaşık 20 milyar ton olarak gerçekleşmiştir.Toplam enerji kaynakları üretiminin 3/5'ini oluşturan yapısında petrol ve gaz başta gelmekte; 1/5'i nükleer yakıttır; geri kalanı katı yakıtlardan oluşur (Şekil 1.6).
Pirinç. 1.6. Küresel yakıt ve enerji kaynaklarının tüketiminin yapısı
60'lı yıllarda dünya yakıt ve enerji dengelerinin yapısında önemli değişiklikler meydana geldi.
Sıvı ve gaz yakıtların göreceli tüketimi arttı. Böylece, 1970 yılında petrolün toplam dünya enerji tüketimindeki payı %46, doğal gazın payı ise %20 idi.
Bu yüzyılın sonuna kadar enerji tüketimindeki asıl artış doğal gaz, kömür ve nükleer enerjiden gelecektir. 21. yüzyılın başında. Güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, dünyanın iç termal enerjisi vb. gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının payının artması bekleniyor. Ön tahminlere göre, nükleer de dahil olmak üzere bu tür enerji kaynaklarının payı, toplam enerji tüketiminin yaklaşık %40'ını oluşturacak. SSCB'deki birincil enerji kaynaklarının toplam üretimi. Bu nedenle ülkemizde neredeyse tükenmez yenilenebilir enerji kaynaklarının etkili bir şekilde geliştirilmesi konusunda yoğun teorik ve deneysel araştırmalar devam etmektedir.
Enerji kullanımının teknik ve ekonomik fizibilitesini değerlendiren veriler zamanla değişmektedir. Bu nedenle, bu verilere dayanarak yapılan tahminler, periyodik olarak ayarlanması gereken gösterge niteliğinde tahminler olarak değerlendirilmelidir.
Tarih öncesi çağlardan bu yana çeşitli enerji türlerinin tüketiminin gelişimini izlemek ilginçtir (Şekil 1.7, a). İnsanlarda ve hayvanlarda bazen "biyolojik" enerji olarak da adlandırılan kas enerjisi, bir zamanlar tek enerji kaynağıydı. Şu anda toplam enerji tüketiminin %1'inden daha azına karşılık gelmektedir (Şekil 1.7'de gösterilmemiştir). Gelecekte kas enerjisinin payı azalmaya devam edecek. Bu, üretici güçlerin yüksek düzeydeki gelişiminin, insanın gerekli ürünleri üretme çabasını neredeyse tamamen makinelere aktarmasına olanak tanıdığını gösteriyor. Makinelerin bu tür işleri yapabilmesi için insanın, kendisi tarafından bilinen ve pratik olarak kullanılan doğa yasalarına dayanarak, muazzam güçleri harekete geçirerek bunları emek araçlarına uygulaması gerekiyordu. Modern aletlerin bu güçleri, biyolojik kaynaklardan elde edilebilecek maksimum gücü ölçülemeyecek kadar aşmaya başladı.
Pirinç. 1.7. Dünyanın enerji kaynaklarının özellikleri ve kullanımları:
a - insanlar tarafından tüketilen çeşitli enerji türlerindeki tarihsel değişikliklerin diyagramı; b - ABD'de çeşitli birincil enerji kaynaklarının tüketim diyagramları; c - SSCB'de enerji tüketiminin yapısı; d - SSCB'nin ulusal ekonomisinde organik yakıt ve nükleer enerji kullanımının yapısı; Yanıcı minerallerin dünya tüketimine ilişkin d-tahmini
Pirinç. 1.7. Devamı
İlk ısı kaynakları çeşitli organik kalıntılar ve ahşaptı. 16. yüzyıla kadar uzun bir süre boyunca odun ana enerji kaynağıydı. Daha sonra, diğer, daha enerji yoğun enerji kaynaklarının (kömür, petrol) nispeten hızlı gelişmesiyle birlikte, odun tüketimi azaldı ve enerji taşıyıcısı olarak kullanımı 2000 yılına kadar neredeyse tamamen durduruldu.
Mevcut enerji kaynakları arasında en büyük pay kömüre (%75-85) aittir; önemli miktarda petrol (%10-15) ve gaz (%5-10) rezervleri; diğer tüm enerji kaynaklarının toplamı %2'den azdır.
20. yüzyılın başında. Kömür, kullanılan tüm enerji kaynaklarının en büyük payını aldı. Petrol ve gaza olan talep arttıkça kömürün elektrik üretimindeki payı azaldı. İncirde. 1.7,6, ABD'deki çeşitli enerji kaynaklarının tüketim dinamiklerini göstermektedir ve Şekil 1.7,6, ABD'deki çeşitli enerji kaynaklarının tüketim dinamiklerini göstermektedir. 1.7, SSCB'de. SSCB'de enerji kaynaklarının çeşitli teknik ve teknolojik ihtiyaçlar için kullanımı Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.7, g.
70'li yılların başlangıcı, kömür, petrol ve gaz gibi enerji kaynaklarının tüketiminde bir dengelenme ve hatta bazı ülkelerde kömür üretiminde (mutlak sayı olarak) bir azalma ile karakterize edilmektedir.
Küresel fosil yakıt rezervlerinin tüketimine ilişkin tahmin (Şekil 1.7, d) defalarca bir neden olarak hizmet etti
Pirinç. 1.7. Devamı
Batılı ülkelerde dile getirilen, sözde insanlığı bekleyen “enerji açlığı”, “ısı ölümü” vb. endişeler için. Ancak bu kadar karamsar tahminlerin hiçbir temeli yok. Tam tersine rezervleri fiilen azalan organik yakıtın yerini yeni etkili enerji kaynaklarının ve başta ağır elementlerin fisyonundan ve hafif elementlerin sentezinden elde edilen nükleer enerjinin alacağı varsayılabilir. Organik yakıt, kimya ve ilaç endüstrileri için değerli bir hammadde olarak kullanılacak.
Çeşitli enerji kaynaklarının makul bir kombinasyonu ve enerjinin planlı gelişimi, hiç şüphesiz, 70'lerin başında bazı kapitalist ülkelerde ortaya çıkan, bazen felaket niteliğindeki bu zorluklardan kaçınmayı mümkün kılacaktır. Batılı kapitalist ülkelerde ve ABD'de enerji krizi olarak adlandırılan bu zorluklar, ülkelerin ve kıtaların hammadde kaynaklarının uluslararası tekeller tarafından uzun yıllar yağmacı bir şekilde kullanılmasından kaynaklanmıştır. Böylece, yedi tekelden (beşi Amerikalı) oluşan uluslararası petrol karteli, Arap Doğu ülkelerindeki petrol üretimini neredeyse tamamen kontrol etti ve petrol tüketen ülkelerin pazarlarında hakim konumları sağlam bir şekilde ele geçirdi. Bu kartel, maksimum kar elde etmek amacıyla diğer enerji türlerinin kullanımına yönelik çalışmaları yavaşlattı. Batı Avrupa ülkelerinde kömür üretimi azaltıldı, madenler kapatıldı ve nükleer enerjinin gelişimi çoğu zaman haksız yere engellendi.
Tekeller ve karteller konumlarını korumak için hiçbir şekilde durmadılar. Örneğin bazı ülkelerde, enerjinin millileştirilmesine ilişkin yasaları çiğnemek (ABD) veya nükleer santrallerin inşasına yönelik programı itibarsızlaştırmak ve yavaşlatmak (İtalya) vb. için büyük rüşvetler verdiler.
Enerji sektörünün tekellere büyük kârlar sağlayan petrole odaklanması, gelecekte üretimin önemli ölçüde artmasını gerektiriyor. Aynı zamanda, 1973'ten başlayarak, petrol üreticisi ülkeler giderek daha büyük kâr payı talep etmeye başladılar: Bunun için satın alma fiyatlarını yükselttiler ve petrol üretimindeki artışı belirli sınırlar içinde tutma niyetlerini ilan ederek gelişmiş kapitalist ülkeleri zor durumda bıraktılar. Enerji politikalarını revize etme ihtiyacının önünde. Aynı zamanda nükleer enerjinin geliştirilmesine yönelik bazı planlar da yapıldı. Bununla birlikte, enerji politikasının bu şekilde yeniden yönlendirilmesi, nükleer yakıt elde etme ihtiyacı, ek sermaye yatırımlarına duyulan ihtiyaç (gelişmiş ülkelerde aşırı genişleyen bütçeler bağlamında bulunması zor olan) gibi birçok zorlukla ilişkilidir. Nükleer santrallerin güvenliğinin sağlanması konusunda kamuoyunun rakip firmalar tarafından teşvik edilmesi. Bu arada (özellikle ABD'de) basının körüklediği enerji krizi konusu da açıkça abartılıyor. Dünya'nın iç kısmı henüz yeterince incelenmediğinden (karadaki yatakların küçük bir kısmı incelenmiş ve Dünya Okyanusu'nun dibindeki yakıt kaynakları incelenmiş olduğundan) dünya enerji kaynakları rezervlerine ilişkin tüm değerlendirmeler ve veriler yaklaşık olarak değerlendirilmelidir. pratik olarak incelenmemiştir), enerji kaynaklarının oluşumuna ilişkin tatmin edici kalitede istatistiksel materyal yoktur, Farklı ülkelerde farklı envanter muhasebe yöntemleri vardır. Bazı durumlarda, genel jeolojik rezervlerden, diğerlerinde - jeolojik araştırmalarla doğrulanan güvenilir rezervlerden, diğerlerinde - ekonomik, coğrafi, teknolojik ve diğer koşullara göre çıkarılabilecek rezervlerden gelirler. Gezegenin genel jeolojik yakıt rezervleri uzmanlar tarafından yaklaşık 200 milyon TWh olarak tahmin edildi ve ardından modern teknolojik yöntemlerin yardımıyla, 380.000 kat daha yüksek olan haklı ekonomik maliyetlerle 28.000 milyon TWh'den fazlasının çıkarılmasının mümkün olduğu gösterildi. dünyadaki tüm yakıt türlerinin mevcut yıllık üretim seviyesinden daha fazladır. Enerji kaynaklarının hızla tüketilmesine rağmen potansiyel rezervlerinin azalmaması, arama ilerledikçe artması karakteristiktir.
Enerji kaynaklarının önemli bir kısmı, günümüzde yaygın olarak kullanılan elektrik enerjisinin üretilmesi amacıyla santrallerde harcanmaktadır.
Dünyadaki santrallerin toplam kapasitesi şu anda yaklaşık 2 milyar kW civarındadır. SSCB, dünya elektrik santrali kapasitesinin %15'i veya elektrik üretiminin %16'sı olan 300 milyon kW'tan fazlasını oluşturuyordu.
Teknik ilerleme, aletlerin ve ulaşım araçlarının iyileştirilmesi ve bilimsel başarıların pratik amaçlarla kullanılması sonucunda insanlık, yaklaşık 8-10 milyar kW'a varan muazzam elektrik gücüne hakim oldu. Santrallerin ortalama 0,2 verimle çalıştığını varsayarsak, gelişmiş faydalı güç elde etmek için 40-50 milyar kW (8/0,2 = 40 ve 10/) gücünde doğal enerji kaynaklarının çıkarılması gerekir. 0 ,2=50). Tüketilen
güç gün ve yıl boyunca değişir. Güç kullanımı, Şekil 2'de gösterilen grafikle karakterize edilir.
Pirinç. 1.8. Enerji santrallerinin toplam gücünün kullanımına ilişkin program
Gerçek grafiği eşit alanlı koşullu bir dikdörtgenle değiştirerek hesaplanan parametreyi elde ederiz - maksimum T m gücünü kullanma süresi (zamanı) ve dünyada kullanılan enerjiyi belirleriz. Daha küçük göstergeye odaklanarak şunu elde ederiz:
E=40 milyar kW*5000 sa = 200*10 3 milyar kW*sa.
Bu enerjiyi eşdeğer yakıt kütlesi cinsinden ifade edelim.
Bu tür yakıtın 1 tonu 8000 kWh'ye eşit enerji içerdiğinden, bunun için gerekli olduğu anlaşılmaktadır.
200*10 3 milyar kWh/8*10 3 kWh/t = 25 milyar ton.
Gezegenimizde 5 milyar insanın yaşadığını varsayarsak, kişi başına yıllık ortalama enerji kaynağı tüketiminin şu şekilde olduğunu elde ederiz:
25 milyar ton/5 milyar insan = 5 ton.
Bir enerji mühendisinin en azından dünyanın yakıt rezervleri hakkında genel bir anlayışa sahip olması gerekir. Farklı yakıt türleri, değerleri Tabloda verilen önemli ölçüde farklı enerji içeriklerine sahiptir. 1.2.
Tablo 1.2
Pirinç. 1.9. Dünya kömür rezervlerine ilişkin tahminler:
a - farklı kıtalarda; b - kullanım beklentisi
Kömür. Eşdeğer yakıt cinsinden ifade edilen dünyanın jeolojik kömür rezervlerinin 12.000 milyar ton olduğu tahmin edilmektedir ve bunun 6.000 milyar tonu güvenilirdir. Dünyadaki kömür rezervlerinin görsel bir temsili ve bunların kullanım beklentileri Şekil 1'de verilmektedir. 1.9. SSCB ve ABD en büyük güvenilir rezervlere sahiptir. Almanya, İngiltere, Çin ve diğer bazı ülkelerde önemli miktarda güvenilir rezerv mevcuttur. Modern ekipman ve teknoloji, tüm güvenilir kömür rezervlerinin yalnızca %50'sinin ekonomik olarak çıkarılmasını mümkün kılmaktadır.
70'lerin başında SSCB'nin enerji dengesinde önemli değişiklikler meydana geldi: fosil kömürler, daha önce işgal ettikleri petrol ve gaza geçici olarak yerini verdi. Ancak gelecekte ülkemizin milli ekonomisinin enerji kaynaklarıyla sağlanmasında kömürün rolü son derece büyüktür. Rusya Federasyonu'nda kömür madenciliği havzaları bulunmaktadır (Pechorsky, Kuznetsky, Kansko-Achinsky) , Irkutsk, Moskova bölgesi. Dünya ölçeğinde kömür rezervleri Doğu ve Batı Sibirya'da bulunmaktadır. SSCB'de hesaplanan toplam jeolojik kömür rezervlerinin %90'ından fazlası termal kömürlerden, %10'dan azı ise metalurji için gerekli olan kıt kok kömürlerinden oluşmaktadır. Açık ocak madenciliğine uygun alanlarda büyük kütleli termal kömürler (202 milyar ton) mevcuttur. Bu, örneğin, yüzeyden 200 m'den daha az bir derinlikte kalın (20 ila 40 m) katmanlar halinde kahverengi kömür rezervlerinin bulunduğu Doğu Sibirya'daki Kansk-Achinsk havzası ve diğerleridir.
Tüm Birlik kömür rezervlerinin% 90'ından fazlası Uralların doğusunda bulunan bölgede bulunuyor ve SSCB'de çıkarılan kömürün% 60'ı Urallar ve batı bölgelerinde tüketiliyor. Ülkemizin Avrupa yakasındaki kömür üretimi ise toplam üretimin %50'sine ulaşıyor. Uralların ötesinde bulunan kömür rezervlerinin kullanımı ümit vericidir. Turgai Ovası ile Baykal Gölü arasındaki 60° Kuzey'e kadar olan bölge özellikle kömür havzaları açısından zengindir. Sibirya ve Güney Sibirya otoyollarına bitişik otoyollar Kuznetsk, Minusinsk, Kansko-Achinsk, Irkutsk, Neryungri ve diğer birçok havzadır. Maden kaynaklarının geliştirildiği yerlerde yeni sanayi ve ekonomik bölgeler ve merkezler oluşturuluyor.
Taşkömürlerinin Kazakistan'dan Urallara ve Volga bölgesine uzun mesafeli nakliyesi ve gevşek ve yüksek küllü Sibirya kahverengi kömürlerinin önemli bir mesafeye taşınmasının tamamen kârsız olmasının yanı sıra, ultra uzun mesafeli iletimin çözülmemiş sorunu elektrik, bizi eski kömür madenciliği alanlarındaki termal kömürlü alanların genişletilmesine ve Rusya Federasyonu'nun batısında yeni yatakların aranmasına özel önem vermeye zorluyor. Donetsk ve Pechora havzaları bu bakımdan geliştirilebilecek termal kömür rezervlerine sahip olması nedeniyle ümit vericidir.
Kömür, zamanımızdan çok önce jeolojik çağlarda Dünya'da var olan bitki örtüsü kalıntılarından oluşur. Karbonifer döneminde gezegenin yüzeyi bol miktarda bitkilerle kaplıydı. Eğrelti otları gibi günümüz bitkilerinin çoğu o dönemde çok daha büyüktü. Kömür, bitkiler öldükten sonra oluşmuş ve tortul kayaçlarla kaplanmıştır.
Bitkiler yaşamları boyunca kimyasal enerjiyi depolar, güneş ışığının enerjisini kullanarak karbondioksit ve suyu çözünür karbonhidratlara dönüştürür, bunları gövde ve dallarda lif şeklinde biriktirir. Bitkilerdeki protein maddeleri, topraktan gelen inorganik azot içeren maddeler ile güneş enerjisiyle üretilen organik maddelerin senteziyle elde edilir. Akademisyene göre P. P. Lazarev "...ağaç türlerinde depolanan kimyasal enerji, Güneş'in dönüştürülmüş enerjisidir."
Bir ağaç oksijen varlığında karbondioksit, su ve başlangıçtaki azotlu bileşiklerin oluşmasıyla yakılırsa, ortaya çıkan ısı, Güneş'in bitkiye verdiği enerjiye karşılık gelecektir.
Kömürün yakılması sırasında yaklaşık 8,14 kWh/kg (29,3 MJ//kg) enerji açığa çıkar.
Yağ. Dünya petrol rezervlerinin değerlendirilmesi şu anda özellikle ilgi çekicidir. Bunun nedeni, tüketiminin hızla artması ve birçok ülkede (Japonya, İsveç vb.) elektrik üretiminde kömürün yerini petrolün almış olmasıdır (bu süreç yakın zamanda durmuştur). Taşımacılıkta petrol şu anda küresel enerji tüketiminin %90'ından fazlasını oluşturmaktadır.
Pirinç. 1.10. Kömürün yaklaşık bileşimi
Dünyanın jeolojik petrol rezervlerinin 200 milyar ton olduğu tahmin edilmektedir ve bunun 53 milyar tonu kanıtlanmış rezervlerdir. Kanıtlanmış petrol rezervlerinin yarısından fazlası Orta Doğu ülkelerinde bulunmaktadır. Oldukça gelişmiş üretici güçlerin bulunduğu Batı Avrupa ülkelerinde nispeten küçük petrol rezervleri yoğunlaşmıştır.
Kanıtlanmış petrol rezervlerine ilişkin tahminler doğası gereği dinamiktir. Yeni yatakların araştırılması yapıldıkça değerleri değişir. Büyük ölçekte gerçekleştirilen jeolojik araştırmalar genellikle güvenilir petrol rezervlerinin artmasına neden olur. Literatürde mevcut olan tüm rezerv tahminleri koşulludur ve yalnızca büyüklük sırasını karakterize eder.
Petrol tüketimindeki hızlı büyüme temel olarak dört nedenden kaynaklanmaktadır:
1) sıvı yakıtın hala vazgeçilmez olduğu her türlü taşımacılığın, özellikle de otomobil ve havacılığın geliştirilmesi;
2) üretim, nakliye ve kullanım göstergelerinin iyileştirilmesi (katı yakıtla karşılaştırıldığında);
3) mümkün olan en kısa sürede ve minimum maliyetle doğal enerji kaynaklarının kullanımına geçme arzusu;
4) sanayileşmiş ülkelerde, gelişmekte olan ülkelerdeki petrol yataklarının işletilmesi yoluyla mümkün olan en büyük karı elde etme arzusu.
Petrol kaynaklarının konumu ile tüketim yerleri veya üretici güç merkezleri arasındaki tutarsızlık, petrol taşıma araçlarının geliştirilmesinde, özellikle büyük çaplı boru hatlarının (1 m'den fazla) oluşturulmasında hızlı ilerlemeye yol açmıştır ve ağır hizmet tankerleri.
Petrol, ona pittolium adını veren eski Yunanlılar ve Romalılar tarafından biliniyordu. VI.Yüzyılda. M.Ö e. Abşeron Yarımadası'ndaki petrol kaynaklarından salınan yanıcı gazlar, şeref tapınaklarının inşa edildiği sonsuz alevin tanrılaştırılmasına yol açtı. Aynı dönemde Hazar Denizi kıyılarına dökülen sıvı petrol aydınlatma ve cilt hastalıklarının tedavisinde kullanıldı. Antik çağda, yerdeki çatlaklardan ve petrol kuyularından akan petrol, özel çukurlarda toplanır ve daha sonra ev ihtiyaçları için buradan alınırdı.
Yaklaşık 16. yüzyıldan itibaren petrole olan ihtiyaç arttıkça, petrolün çekildiği özel derin kuyular açılmaya başlandı. Petrol yatakları, sıvıyla doyurulmuş gözenekli kumtaşı veya kireçtaşı katmanlarıdır. O günlerde kuyu inşaatı tehlikeli bir işti. Kuyunun petrole doymuş bir tabakaya kadar kazılması gerekiyordu, yaklaştıkça petrol gazları kuyuya sızdı ve nefes almayı imkansız hale getirdi. Abşeron Yarımadası'ndaki bu kuyulardan birinde, 1594 yılında inşa edildiğini belirten bir yazıt korunmuştur.
19. yüzyıla kadar kuyulardan petrol çıkarılıyordu. Dünyanın ilk petrol kuyusu 1848 yılında F. A. Semenov tarafından Hazar Denizi kıyısındaki Bibi-Heybat yolunda açılmıştır.
Petrol, çözelti içinde gaz halinde ve oldukça uçucu hidrokarbonlar içeren kahverengi bir sıvıdır. Kendine özgü reçineli bir kokusu vardır. Yağ damıtıldığında, önemli teknik öneme sahip bir dizi ürün elde edilir: benzin, gazyağı ve yağlama yağlarının yanı sıra tıpta ve parfümeride kullanılan vazelin.
Petrolün kökenini açıklamak için bilim adamları, bitki ve hayvan kalıntılarının havaya erişim olmadan yüksek sıcaklıklara ısıtıldığı deneylerin sonuçlarını kullandılar. Kuru damıtma adı verilen bu ısıtma, petrolde bulunanlara benzer hidrokarbonlar üretti.
Antik çağda, mevcut ve ölen flora ve faunanın, denizlerin ve okyanusların dibinde, dünya yüzeyi çöktüğünde oluşan tortul kayalarla kaplı olduğu varsayılmıştır. Dünya yüzeyinin çökmesinin, organik kalıntıların Dünya sıcaklığının etkisi altında petrole dönüştüğü büyük derinliklere kadar meydana geldiği varsayılabilir. Bu görüş, çok sayıda çalışmayla doğrulanan, petrol oluşumuna ilişkin biyolojik-jeolojik teorinin temelini oluşturmaktadır.
Doğal gaz. Dünya jeolojik gaz rezervlerinin 140-170 trilyon olduğu tahmin edilmektedir. m3. Gaz rezervlerinin ülke ve bölgelere göre dağılımı Tablo'da verilmektedir. 1.4. Bu rakamların çok yaklaşık olduğu ve araştırma yapıldıkça değiştiği kabul edilmelidir.
Petrol ve gaza enerji hammaddesi olarak değil, kimya endüstrisinin hammaddesi olarak ihtiyaç duyulmaktadır. Şu anda petrol ve gazdan elde edilen 5.000'den fazla sentetik faydalı ürün bilinmektedir ve bunların sayısı her geçen yıl artmaktadır. Ancak şu ana kadar çıkarılan rezervlerin yalnızca %3-5'i kimyasal hammadde olarak işleniyor. Petrol ve gaz sahaları derinlerde keşfedilir ve yalnızca derin kuyular açılarak değerlendirilir. Sondaj maliyetleri, jeolojik araştırmalara harcanan maliyetlerin %70'inden fazlasını oluşturur.
Hidroelektrik kaynakları. Dünyadaki hidroelektrik enerjinin yılda 32.900 TWh olduğu tahmin edilmektedir. Teknik ve ekonomik koşullara göre bu enerjinin yaklaşık %25'i pratik ihtiyaçlar için kullanılabilir. Bu değer dünyadaki tüm santrallerin mevcut yıllık elektrik üretim seviyesinin yaklaşık 2 katıdır. Masada 1.5 çeşitli ülkelerdeki hidroelektrik kaynaklarına ilişkin verileri içermektedir. Gelişmiş kapitalist ülkelerin çoğunda, hidroelektrik santrallerin elektrik üretimindeki payı, diğer en ekonomik enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve hidroelektrik santrallerin esas olarak puant modlarda kullanılması nedeniyle azalmaktadır.
Sovyetler Birliği nehirlerinin hidroelektrik potansiyeli büyüktür - 4000 milyar kWh (nehirlerin ortalama yıllık gücü 450 milyon kW'dır), bu da dünya nehirlerinin potansiyelinin% 12'sidir. Ülkemizde hidroelektrik kaynaklarının yaygın kullanımı ilk kez 1920 yılında Lenin'in Rusya'nın Elektrifikasyon Planı (GOELRO) ile sağlanmıştır. Bu plana göre o dönemde 640 MW kurulu güce sahip 10 büyük hidroelektrik santralinin (Volkhovskaya, Dneprovskaya, Svirskaya vb.) inşa edilmesi planlanmıştı. 1941 yılına gelindiğinde tüm hidroelektrik santrallerin kapasitesi 1,4 GW'a ulaşmıştı. Savaş yıllarında, hidroelektrik santrallerin inşası Orta Asya'da ve savaş sonrası yıllarda (1966'ya kadar) - kuzeybatı bölgelerde (Kola Yarımadası, Karelya, Leningrad Bölgesi ve Estonya SSR), Transkafkasya'da yaygın olarak geliştirildi. Volga, Kama ve Dinyeper'da olduğu gibi.
Bu dönemin sonunda Sibirya'nın en büyük hidroelektrik santrallerinin (Bratskaya, Krasnoyarsk, Ust-Ilimsk, Sayano-Shushenskaya) inşaatına başlandı.
Ülkemizde elektrik enerjisi sektörünün ana gelişim yönlerine uygun olarak, 1986 yılında hidroelektrik santrallerinde elektrik üretimi 230-235 milyar kWh, hidroelektrik santrallerin kurulu gücü ise 65 milyon kW'tır.
Eşsiz hidroelektrik rezervleri Angara ve Yenisey nehirlerinde yoğunlaşmıştır; Bunların üzerine toplam kurulu gücü 60 milyon kW olan 10'dan fazla en büyük hidroelektrik santral inşa edilecek ve bunların arasında 1 milyon kW'a kadar kurulu güce sahip Sredneniseyskaya ve Turukhanskaya istasyonlarının inşa edilmesi planlanıyor.
Güneş ışınımının etkisiyle buharlaşan okyanus ve deniz suyu, bulutlarda toplanan damlacıklar halinde atmosferin yüksek katmanlarında yoğunlaşır. Bulutların suları denizlere, okyanuslara ve karaya yağmur olarak düşer veya dağlarda kalın bir kar örtüsü oluşturur. Yağmur suları yer altı kaynaklarından beslenen nehirlerin oluşmasına neden olur. Doğadaki su döngüsü, döngünün ilk süreçlerinin ortaya çıkması nedeniyle güneş radyasyonunun etkisi altında gerçekleşir: suyun buharlaşması ve bulutların hareketi. Dolayısıyla nehirlerde hareket eden suyun kinetik enerjisi mecazi anlamda Güneş'in açığa çıkan enerjisidir.
Fosil yakıtlarda depolanan yenilenemeyen kimyasal enerjinin aksine, nehirlerde hareket eden suyun kinetik enerjisi yenilenebilirdir; hidroelektrik santrallerinde elektrik enerjisine dönüştürülür.
Gelgitlerin enerjisi. Son yıllarda, bilim ve mühendislik camiasının güneş radyasyonu, rüzgar, jeotermal enerjinin yanı sıra Dünya Okyanusunun gelgit ve termal enerjisinin yaygın kullanımı sorunlarına ilgisi arttı. Gelgit ve akış olgusu esas olarak Ay'ın gökyüzündeki konumuyla ilgilidir. Güneş ayrıca gelgitlerin gelgitini de etkiler ancak etkisi yaklaşık 2,6 kat daha azdır. Ay günü boyunca, yani 24 saat 50 dakika içinde, denizlerde ve okyanuslarda su seviyesinde iki kez artış ve azalma gözlenir. Dünyanın farklı yerlerindeki su seviyesi dalgalanmalarının büyüklüğü, kıtanın kıyılarının enlemine ve doğasına bağlıdır. Büyüklüğü önemli olabilir: örneğin, Macellan Boğazı yakınında, su seviyesindeki dalgalanmaların genliği 18 m'dir ve Amerika kıyılarına yakın - 21 m. Gelgitler ve akışlar, su ve kara sınırlarını kilometrelerce değiştirebilir. örneğin Fransa'da.
Kapalı denizlerde (Hazar, Kara) gelgit etkileri neredeyse görünmez. Gelgit dalgası Dünya, Ay ve Güneş'in aynı çizgide olduğu durumlarda maksimum seviyesine ulaşır (Şekil 1.11).
Pirinç. 1.11. Gelgitleri etkileyen Güneş, Ay ve Dünya'nın konumları
Yukarıdaki mantık, Newton'un kütleçekim teorisine dayanarak yaptığı açıklamalardan kaynaklanmaktadır. Kısaca şu şekilde özetlenebilirler. Ay'ın yerçekimi kuvvetinin, Dünya'nın bB düz çizgisi boyunca hızlanmasını sağlayan bB yönünde (Şekil 1.12) Dünya üzerinde etki etmesine izin verin. A bölgesinde bulunan suyun ivmesi Dünya'nın ivmesinden daha büyük, B bölgesinde bulunan suyun ivmesi ise Dünya'nın ivmesinden daha azdır. Hızlanmadaki fark, su kütlesinin yer değiştirmesine yol açar; bu, Şekil 2'de abartılı bir biçimde gösterilmiştir. 1.12. Dünya döndükçe, su çıkıntıları yüzeye göre hareket ederek gelgit sürtünmesi adı verilen ve Dünya'nın dönüşünü yavaşlatan sürtünmeyi yaratır. Yukarıdaki mantık, Dünya'yı çevreleyen atmosfer açısından da geçerlidir. Araştırmalar gelgit dalgalarının atmosferde gerçekten var olduğunu gösterdi. Gelgit enerjisi, sürekli tezahürü nedeniyle, doğası gereği olasılıksal olan atmosferik faktörlere önemli ölçüde bağlı olan nehirlerin enerjisi (akış) ile olumlu bir şekilde karşılaştırılır. İnsan uzun zamandır gelgit enerjisini kullanmayı hayal ediyordu. Yüzlerce yıl önce Avrupa ve Kuzey Amerika kıyılarında gelgit değirmenleri inşa edildi. Bazıları hâlâ İngiltere ve Fransa'da çalışıyor. Bu tür değirmenlerin su çarkları havuzun girişine yerleştirildi ve su akışıyla dönmeye başladı.
Pirinç. 1.12. Ay'ın etkisi altında suyun Dünya yüzeyindeki dağılımının doğası
Şu anda gelgit enerjisini kullanan birkaç güçlü enerji santrali inşa edildi. Ancak bu tür istasyonların yüksek maliyeti ve eşitsizlikten kaynaklanan zorluklar
Bir bütün olarak toplum ve bireysel olarak her insan enerji tüketimi olmadan yapamaz.
Enerji, hareket eden öznenin durumunu değiştiren iş veya başka bir eylem gerçekleştirme yeteneğidir. Geniş anlamda maddenin çeşitli hareket biçimlerinin genel bir ölçüsüdür.
Modern toplum için en alakalı enerji türleri elektrik ve termaldir. Diğer çeşitler mekanik, kimyasal, atomik vb.'dir. - ara veya yardımcı olarak kabul edilebilir.
Termal enerji(ısı, ısı) - mikropartiküllerin kaotik hareketinin enerjisi - enerji dönüşüm zincirinin birincil enerjisidir ve bu zincir onunla biter.
Termal enerji, insan tarafından varoluşu için gerekli koşulları sağlamak, toplumun gelişmesi ve gelişmesi, termik santrallerden elektrik enerjisi elde etmek, üretimin teknolojik ihtiyaçları, konut ve kamu binalarının ısıtılması ve sıcak su temini için kullanılır. . Enerji kaynakları, enerji potansiyeli daha sonraki hedeflenen kullanım için yeterli olan maddeler ve sistemler olabilir.
Enerji potansiyeli Joule veya kilovatsaat gibi enerji birimleriyle ifade edilen bir enerji kaynağı kullanma olasılığını değerlendiren bir parametredir.
Enerji kaynakları– bunlar herhangi bir mekanik, kimyasal ve fiziksel enerji kaynağıdır.
Enerji kaynakları şu şekilde ayrılabilir:
¾ kaynağı doğal kaynaklar ve doğal olaylar olan birincil;
¾ ikincil, kömür hazırlama ve ayıklamanın ara ürünlerini içerir; katranlar, akaryakıtlar ve diğer petrol rafineri artık ürünleri; kereste hasadı sırasında talaşlar, kütükler, dallar; yanıcı gazlar; baca gazlarının ısısı; soğutma sistemlerinden gelen yanıcı su; endüstriyel enerji atık buharı
Yenilenebilir (odun, hidroelektrik, rüzgar enerjisi, jeotermal enerji, turba, füzyon enerjisi);
İkincil (yan) enerji kaynakları (SER), üretim sırasında üretilen ve ana teknolojik süreç dışında enerji üretmek için yeniden kullanılabilen enerji taşıyıcılarıdır.
Halihazırda kullanılan enerji kaynaklarının yaklaşık %90'ı, yüksek enerji potansiyelleri, göreceli kullanılabilirlikleri ve çıkarılma fizibiliteleri nedeniyle yenilenemez niteliktedir (kömür, petrol, doğal gaz, uranyum vb.); bunların üretim ve tüketim hızı enerji politikasını belirliyor.
Enerji kaynaklarının kullanımının verimliliği, enerji potansiyellerinin nihai kullanılan ürünlere veya tüketilen nihai enerji türlerine (mekanik hareket enerjisi, ısıtma sistemleri için ısı veya teknolojik ihtiyaçlar vb.) Dönüştürme derecesi ile belirlenir; enerji kaynaklarının faydalı kullanım katsayısı η er:
ηer = ηd ·ηp ·ηi
burada η d üretim katsayısıdır, potansiyel enerji kaynakları rezervlerinin çıkarılması (çıkarılanın toplam kaynak miktarına oranı);
η p - dönüşüm katsayısı (alınan enerjinin, enerji kaynağı tarafından sağlanan toplam enerjiye oranı);
η ve enerji kullanım faktörüdür (kullanılan enerjinin tüketiciye sağlanan enerjiye oranı).
Petrol için η = %30...40, gaz için - %80, kömür - %40. Yakıtların yakılmasıyla kimyasal enerjiden termal enerji elde etmeye yönelik modern yanma cihazları, ηп = %94...98 elde edilmesini mümkün kılar; ısı, ısı tedarik sistemleri aracılığıyla tüketiciye aktarıldığında ηp %70...80'e düşer. Yanma ürünlerinin termal enerjisinden, elektrik üretmek amacıyla mekanik enerji elde ediliyorsa (termik santrallerde - TPP), o zaman ηп = %30...40; içten yanmalı motor için ηп = %20…30. ηi'nin değeri, belirli tüketici tipine ve çalışma koşullarına bağlıdır (ısıtma sistemleri -% 50). Ortalama olarak ηer = %36.
1.2. Tükenebilir ve yenilenebilir enerji
kaynaklar. Yakıt çeşitleri, bileşimleri ve kalorifik değerleri.
Tükenebilir kaynaklar dünyanın bağırsaklarındaki yakıt rezervleridir.
Dünya kömür rezervlerinin 9-11 trilyon ton olduğu tahmin ediliyor. (standart yakıt) yılda 4,2 milyardan fazla üretimle. Keşfedilen en büyük yataklar halihazırda ABD, BDT, Almanya ve Avustralya'da bulunuyor. BDT'deki genel jeolojik kömür rezervleri 6 trilyon tondur. /dünyanın %50'si/, dahil. taş kömürleri 4,7 ve kahverengi kömürler – 2,1 trilyon ton. Yıllık kömür üretimi 700 milyon tonun üzerindedir ve bunun %40'ı açık ocaktır.
Dünya petrol rezervlerinin 840 milyar ton olduğu tahmin ediliyor. %10'u güvenilir ve %90'ı muhtemel rezerv olan standart yakıt. Ana yağ tedarikçisi
dünya pazarına - Yakın ve Orta Doğu ülkeleri. Dünya petrol rezervlerinin %66'sına, Kuzey Amerika'ya - %4'üne, Rusya'ya - %8-10'una sahipler. Japonya'da, Almanya'da, Fransa'da ve birçok gelişmiş ülkede petrol sahası yok.
Doğal gaz rezervlerinin 300-500 trilyon olduğu tahmin ediliyor. m3. Dünyada enerji tüketimi sürekli artmaktadır. 1990-2000 dönemi kişi başına enerji tüketimi 5 kat arttı. Ancak bu enerji tüketimi son derece dengesizdir. Dünyadaki enerjinin yaklaşık %70'i, dünya nüfusunun yaklaşık %30'una ev sahipliği yapan sanayileşmiş ülkeler tarafından tüketilmektedir. Ortalama olarak kişi başına Japonya'da 1,5-5 ton, ABD'de yaklaşık 7 ton, gelişmekte olan ülkelerde ise 0,15-0,3 ton bulunmaktadır. petrol eşdeğerinde.
İnsanlık en az 50 yıl ve daha uzun süre çeşitli enerji türlerine olan ihtiyacının önemli bir kısmını fosil yakıtlardan karşılayabilecektir. İki faktör aşırı tüketimini sınırlayabilir:
- yakıt rezervlerinin bariz tükenmesi;
- küresel bir felaketin kaçınılmazlığı konusunda farkındalık Atmosfere zararlı emisyonların artması nedeniyle.
Yenilenebilir enerji kaynakları şunları içerir:
- nehir akışı, dalgalar, gel-gitler, mekanik enerji kaynağı olarak rüzgar;
- termal enerji kaynağı olarak deniz ve okyanus suyunun, havanın, yerkürenin bağırsaklarının/volkanların/ sıcaklık gradyanı;
- radyant enerji kaynağı olarak güneş radyasyonu;
- kimyasal enerji kaynağı olarak bitkiler ve turba.
Yakıt, belirli ekonomik olarak uygun koşullar altında büyük miktarda termal enerji açığa çıkaran bir maddedir.
ayrıca doğrudan kullanılır veya diğer enerji türlerine dönüştürülür.
Yakıt şunlar olabilir:
¾ yanıcı - oksidasyon sırasında ısı açığa çıkarır, oksitleyici madde genellikle O2, N2, nitröz asit, hidrojen peroksit vb.'dir.
¾ bölünebilir veya nükleer yakıt(nükleerin temeli
enerji 235 U (uranyum 235).
Yakıt organik ve inorganik olarak ikiye ayrılır. Organik yanıcı karbon ve hidrokarbon. Yakıt doğal (yeryüzünün derinliklerinden çıkarılmış) ve yapay (işlenmiş doğal) olabilir. Yapay ise kompozit (doğalın mekanik işlenmesiyle elde edilir, granüller, emülsiyonlar, briketler şeklinde gelir) ve sentetik (doğal - benzin, gazyağı, dizel yakıt, kömür gazı vb. termokimyasal işlemlerle üretilir) olarak ikiye ayrılır. ).
Tüketilen enerjinin %90'ından fazlası 3 tür doğal organik yakıtın yakılmasıyla üretilir:
♦ katı yakıt (kömür, turba, şist).
♦ sıvı yakıt (petrol ve gaz yoğunlaşmaları).
♦ gaz halindeki yakıt (doğal gaz, CH 4, ilgili petrol gazı).
Organik yakıt aşağıdaki bileşenlerden oluşur: yanıcı bir bileşen (organik bileşenler - C, H, O, N, S) ve yanıcı olmayan bir bileşen (nem, mineral parçalardan oluşur).
Genel olarak kabul edilen "yakıt" kelimesi, yanmaya (oksidasyona) yönelik bir yakıttır. Genellikle “yakıt” ve “yakıt” kelimeleri yeterli olarak algılanır çünkü çoğu zaman “yakıt”, “yanıcı” ile temsil edilir. Ancak diğer yakıt türleri hakkında bilgi sahibi olmalısınız. Bu nedenle, oksidasyon sırasında alüminyum, magnezyum, demir vb. metaller de çok fazla ısı açığa çıkarabilir. Oksitleyici madde genellikle hava oksijeni, saf oksijen olabilir
ve modifikasyonları (atomik, ozon), nitrik asit, hidrojen peroksit vb.
Günümüzde çoğunlukla oksitleyici bir madde olan hava oksijeni içeren fosil organik yakıtlar kullanılmaktadır.
Orijinal organik materyalin dönüşümünün üç aşaması vardır:
♦ turba aşaması - yüksek moleküler maddelerin ayrışması, yenilerinin sentezi; oksijenin kısmi erişimiyle, oksijen - petrol ve gazların erişimi olmadan turba ve kömür oluşur;
♦ linyit aşaması - yüksek sıcaklık ve basınçta, maddelerin polimerizasyonu meydana gelir, karbonla zenginleştirilir;
♦ Karbonifer aşaması - daha fazla kömürleşme.
Gözenekli kayalardan sıvı bir hidrokarbon karışımı göç etti ve petrol ve gaz yatakları oluştu; mineral safsızlıklarının yüksek içeriği bitümlü şist oluşumuna yol açtı.
Katı ve sıvı organik yakıtlar, kimyasal bileşimlerinin karmaşıklığıyla karakterize edilir, dolayısıyla bileşiklerin yapıları belirtilmeden genellikle kimyasal elementlerin yalnızca yüzde içeriği (yakıtın elementel veya elementel yüzde bileşimi) verilir.
Oksidasyon sırasında ısı açığa çıkaran ana element karbon C'dir, daha az hidrojen H'dir. Kükürt S'ye özellikle dikkat edilmelidir. Yakıtın hem yanıcı hem de mineral kısımlarında bulunur. Kükürt yakıldığında yanma ürünlerinin aşındırıcılığını etkiler, dolayısıyla istenmeyen bir elementtir. Yanma ürünlerindeki nem W, hidrojenin oksidasyonu sırasında oluşan harici (“ıslak” yakıt), kristalin hidrat ile temsil edilir. A mineral kısmı, yakıldığında kül oluşturan çeşitli oksitler, tuzlar ve diğer bileşiklerden oluşur.
Katı ve sıvı yakıtların bileşimi ağırlıkça % olarak ifade edilirken aşağıdakiler %100 olarak alınabilir.
1) çalışma kütlesi - doğrudan yanma için kullanılır;
2) analitik kütle - analiz için hazırlandı;
3) kuru kütle - nemsiz;
4) kuru külsüz kütle;
5) organik kütle.
Bu nedenle örneğin:
C p + Hp + Sp + NP + Ap + WP = 100
Yakıtın bileşimi, yakıtın en önemli özelliğini - yakıtın yanma ısısını (yakıtın kalorifik değeri) belirlemek için gereklidir.
Yakıtın yanma ısısı- yanıcı yakıt bileşenlerinin gaz halindeki oksijenle oksidasyonunun kimyasal reaksiyonları sırasında açığa çıkabilen termal enerji miktarıdır; katı ve sıvı için kJ/kg cinsinden, gazlı yakıt için kJ/m3 cinsinden ölçülür.
Yanma ürünlerini soğuturken nem yoğunlaşabilir,
buharlaşma ısısını serbest bırakır. Bu nedenle, nem yoğunlaşmasını hesaba katmadan en yüksek Q В р ile en düşük Q Н р - yanma ısısı arasında bir ayrım yapılır, bu durumda:
Q Н р = 339,1С р + 1035,94Н р − 108,86(О р − S р ) − 24,6W р
Ortalama yanma ısısı, kJ/kg(kJ/m3)Q Н р
akaryakıt……….………..40200 dizel…………………42000
turba………..………….8120
kahverengi kömür….……….7900
antrasit……………..20900
doğal gaz……….35800
Farklı yakıt türlerini karşılaştırmak için bunlar tek bir eşdeğere indirgenir: geleneksel yakıt 20308 kJ/kg (7000 kcal/kg) kalorifik değere sahiptir. Gerçek yakıtı geleneksel yakıta dönüştürmek için termal eşdeğer kullanılır:
ortalama kömür için - 0,718; | |||
doğal gaz - 1,24; | |||
yağ - 1,43; | |||
akaryakıt - 1,3; | |||
turba - 0,4; | |||
yakacak odun - 0,25. | |||
Kömürleşme derecesine bağlı olarak katı organik yakıt odun, turba, kahverengi kömür, taş kömürü ve antrasite ayrılır.
Katı yakıtın yanma sürecini etkileyen önemli bir özellik, uçucu maddelerin açığa çıkmasıdır (oksijen olmadan 850°C'de 7 dakika süreyle ısıtıldığında yakıt kütlesi kaybı). Bu kritere göre kömürler kahverengi (uçucu verimi %40'tan fazla), taşkömürü (%10 - 40), antrasit (uçucu verimi %10'dan az) olarak ayrılır.
%10). Bu nedenle antrasitin yanıcılığı daha kötüdür ancak QH p daha yüksektir. Yanma sürecini organize ederken bu dikkate alınmalıdır.
Kül, yanıcı elementlerin tamamen oksidasyonu, termal ayrışma ve mineral safsızlıklarının kavrulması sırasında oluşan toz halinde yanıcı bir kalıntıdır.
Cüruf sinterlenmiş küldür.
Bu yanma ürünleri, yanma ekipmanının verimliliği (kirlilik, cüruf oluşumu) ve işletme güvenilirliği (astarların tahrip edilmesi, yanmış borular) üzerinde büyük etkiye sahiptir.
Ham petrol nadiren yakıt olarak kullanılır; petrol ürünleri çoğunlukla bu amaç için kullanılır. Damıtma sıcaklığına bağlı olarak petrol ürünleri fraksiyonlara ayrılır: benzin (200-225o C); gazyağı (140300o C); dizel (190-350o C); güneş (300-400o C); akaryakıt (350o C'den fazla). Kazan daireleri ve enerji santrallerinin kazanlarında, akaryakıt genellikle evsel ısıtma tesisatlarında - evsel fırın yakıtı (orta fraksiyonların bir karışımı) yakılır.
Doğal gazlar, saf gaz alanlarından çıkarılan gazı, yoğuşma alanlarından gelen gazı, maden metanını vb. içerir. Doğal gazın ana bileşeni metandır. Enerji sektöründe CH4 konsantrasyonu %30'un üzerinde (patlama sınırlarının ötesinde) gaz kullanılmaktadır.
Yapay yanıcı gazlar, petrolün ve diğer yanıcı minerallerin (petrol rafinerisi gazları, kok fırını ve yüksek fırın gazları, sıvılaştırılmış gazlar, kömürün yeraltında gazlaştırılmasından kaynaklanan gazlar, vb.) rafine edilmesine yönelik teknolojik süreçlerin sonucudur.
Kompozit yakıtlar arasında en yaygın olarak kullanılanlar briketlerdir - özel preslerde 100 MPa'ya kadar basınç altında preslenen, bağlayıcılarla (bitüm vb.) kömür veya turba tozlarının mekanik bir karışımı.
Beyaz Rusya'da sentetik yakıtlar (kömür, kok, kömür katranı) kullanılmamaktadır.
Bölünebilir yakıt, ağır çekirdeklerin (uranyum, plütonyum) fisyon ürünlerinin inhibisyonu nedeniyle büyük miktarda enerji açığa çıkarabilen bir maddedir. Doğal gaz nükleer yakıt olarak kullanılıyor
uranyum izotopu 235 U, tüm uranyum rezervlerindeki payı% 1'den azdır.
Doğal yakıtlar yerkabuğunda bulunur. Dünyadaki kömür rezervlerinin 14 trilyon ton olduğu tahmin edilmektedir (Asya - %63, Amerika - %27). Ana kömür rezervleri Rusya, ABD ve Çin'dir. Kömür miktarının tamamı kenarı 21 km olan bir küp olarak temsil edilebilir; Ondan, kenarı 1,8 km olan bir "küp", bir kişi tarafından çeşitli ihtiyaçları için her yıl "yenilir". Açıkçası, bu tüketim hızıyla bu kömür yaklaşık 1000 yıl dayanacaktır. Bu nedenle genel olarak yakıt ve enerji krizleriyle ilgili konuşmaların kaynaktan ziyade siyasi bir arka plana sahip olması daha muhtemel. Başka bir şey de kömürün, birçok mineral kirliliğine sahip, kullanımını zorlaştıran ağır, uygunsuz bir yakıt olmasıdır, ancak asıl mesele, dağıtım rezervlerinin son derece dengesiz olmasıdır.
En zengin petrol yataklarına sahip ülkeler iyi biliniyor ve kanıtlanmış petrol rezervleri sürekli artıyor; Artışın temel nedeni deniz sahanlıklarıdır. Bazı ülkeler rezervlerini yer altında muhafaza ederken (ABD), diğerleri (Rusya) yoğun bir şekilde “dışarı pompalıyor”. Dünyanın toplam petrol rezervleri kömürden daha azdır, ancak yakıtın kullanımı özellikle rafine formda daha uygundur. Petrol, kuyudan çıkarıldıktan sonra tüketicilere çoğunlukla petrol boru hatları, demiryolları ve tankerlerle ulaştırılıyor; mesafe birkaç bin kilometreye ulaşabiliyor. Bu nedenle petrol maliyetinde ulaştırma bileşeninin önemli bir payı bulunmaktadır. Sıvı yakıtın üretimi ve taşınması sırasındaki enerji tasarrufu, pompalama için enerji tüketiminin azaltılmasından (viskoz parafin bileşenlerinin çıkarılması, yağın ısıtılması, ekonomik pompaların kullanılması, petrol boru hatlarının çapının arttırılması) oluşur.
Doğal gaz, altında çoğunlukla CH4'ten oluşan gazın gözenekli bir ortamda (verici) basınç altında olduğu, su geçirmez bir katmanın (kil gibi) kubbeleri olan birikintilerde bulunur. Kuyu çıkışında gaz, kum süspansiyonundan, yoğuşma damlacıklarından ve diğer kalıntılardan arındırılır ve 0,5...1,5 m çapında ve birkaç bin kilometre uzunluğundaki ana gaz boru hattına verilir. Gaz boru hattındaki gaz basıncı, her 100...150 km'de bir kurulan kompansatörler kullanılarak 5 MPa'da tutulur. Kompresörler gaz tüketen gaz türbinleri tarafından döndürülür, toplam gaz tüketimi pompalanan toplamın %10...12'sidir. Bu nedenle gaz yakıtın taşınması çok enerji yoğun bir iştir. Gazın yanması için nakliye maliyetleri çok daha düşüktür, ancak tüketiminin payı da küçüktür. Gazlı yakıtların üretimi ve taşınmasında enerji tasarrufu, sondaj, temizleme, dağıtım için ileri teknolojilerin kullanılmasını ve boru hattı kompresörlerini çalıştıran gaz türbini ünitelerinin verimliliğinin arttırılmasını içerir.
2.1. GENEL HÜKÜMLER
Enerji kaynakları, ulusal ekonomi için büyük ölçekte kullanıma uygun, çeşitli enerji türlerinden oluşan belirlenmiş doğal rezervlerdir. Genel olarak neredeyse sonsuz olan doğal rezervlerden ayırt edilmelidirler - bunlar güneş ve jeotermal enerji, okyanusların ve denizlerin enerjisi, rüzgardır, ancak bu enerji öngörülebilir gelecekte önemli bir ölçekte kullanılmayacaktır. Modern koşullarda ana enerji kaynağı türleri kömür, gaz, petrol, turba, şist, hidroelektrik ve nükleer enerjidir.
Enerji kaynakları şu veya bu enerji türünü elde etmek için kullanılır. Enerji, bir sistemin iş veya ısı üretme yeteneğini ifade eder (Max Planck). Buna göre gerekli miktarda enerjinin elde edilmesi, bir tür enerji kaynağının belirli bir miktarının harcanması ile ilişkilidir.
Enerji kaynakları da enerji gibi birincil ve ikincil olabilir. Birincil - doğada ilk hallerinde mevcut olan kaynaklar. Bu tür kaynakların kullanımından elde edilen enerji birincildir.
Bunların başlıcaları arasında yenilenebilir ve yenilenemeyenler öne çıkıyor.
Yenilenebilir - örneğin hidroelektrik ve rüzgar enerjisi, güneş enerjisi vb. gibi sürekli olarak yenilenir.
Yenilenemeyen kaynaklar, örneğin kömür, şist, petrol, gaz, nükleer yakıt gibi, çıkarıldıkça rezervleri geri dönülemez şekilde azalan kaynakları içerir.
Gruplara bölünmenin yanı sıra bireysel liste Birincil enerji kaynakları, halihazırda kullanılanlar aşağıda verilmiştir:
Nükleer güç. jeotermal enerji,
Yerçekimi enerjisi, deniz gelgitlerinin enerjisi.
Birincil enerji kaynaklarının orijinal şekli, dönüşüm veya işleme sonucu değişirse, ikincil enerji kaynakları ve buna bağlı olarak ikincil enerji oluşur. İkincil, bir veya daha fazla dönüşümden sonraki tüm birincil enerji kaynaklarını içerir. İkincil enerji kaynakları, aşağıda sunulan yakıt formlarının çoğunu (benzin ve diğer petrol ürünleri, elektrik vb.) oluşturur:
Kaynakları karşılaştırmak ve kullanımlarının gerçek verimliliğini belirlemek için “geleneksel yakıt” kavramını kullanmak gelenekseldir. En düşük çalışma kalorifik değeri Qp 29300 GJ/kg'a (7000 Gcal/kg) eşit olarak alınmıştır. Doğal yakıtın kalorifik değerini ve miktarını bilerek, eşdeğer ton eşdeğer yakıt miktarını (t.e.) belirlemek mümkündür:
Nerede Vnat- doğal yakıt miktarı, yani.
Standart yakıttaki gaz kaynaklarını tahmin ederken formül (2.1) Viat bin m3 olarak ikame edilir ve doğal yakıtın yanma ısısı 1 m3 başına kilojoule cinsinden alınır.
Hidroelektrik kaynaklar da dahil olmak üzere enerji kaynaklarının kW cinsinden değerlendirilmesi gerekirse ¦ h - 1 kW h 340 g cu'ya eşdeğerdir. T.
Modern koşullarda, enerjinin% 80-85'i yenilenebilir enerji kaynaklarının tüketilmesiyle elde edilmektedir: çeşitli kömür türleri, bitümlü şist, petrol, doğal gaz, turba, nükleer yakıt.
Yakıtların nihai enerji biçimlerine dönüştürülmesi, katı parçacıkların, gazlı bileşiklerin zararlı emisyonlarının yanı sıra çevreyi etkileyen büyük miktarlarda ısı ile ilişkilidir.
Yenilenebilir enerji kaynakları (hidroelektrik hariç) tüketim noktasına kadar taşınmayı gerektirmez, ancak enerji yoğunluğu düşüktür ve bu nedenle çoğu yenilenebilir kaynaktan enerjinin dönüştürülmesi, büyük maddi kaynak harcamaları ve dolayısıyla büyük spesifik para maliyetleri gerektirir. Her kurulum için RUB/kW).
Yenilenebilir enerji kaynakları çevre açısından en temiz olanlardır.
Yenilenebilir enerji kaynakları şu anda çoğunlukla hidroelektrik ve nispeten küçük miktarlarda güneş, rüzgar ve jeotermal enerji kullanıyor.
Tüketilen tüm enerji türlerinden en yaygın olanı elektriktir.
Bölüm 2 ENERJİ KAYNAKLARI VE KULLANIMI
Genel Hükümler
Enerji kaynaklarıÜlke ekonomisi için büyük ölçekte kullanıma uygun, çeşitli enerji türlerinden oluşan doğal rezervler tespit edilmiştir. Modern koşullarda ana enerji kaynağı türleri şunlardır: kömür, gaz, petrol, turba, şist, hidroelektrik ve nükleer enerji. Enerji kaynakları şu veya bu enerji türünü elde etmek için kullanılır. Altında enerji herhangi bir sistemin yeteneğini ifade eder
iş veya ısı üretiyoruz. Gerekli miktarda enerjinin elde edilmesi, bir tür enerji kaynağının harcanması ile ilişkilidir.
Enerji kaynakları da enerji gibi birincil ve ikincil olabilir. Birincil kaynaklar Doğada ilk halleriyle bulunurlar. Bunların arasında yenilenebilir ve yenilenemez olanlar da var.
Yenilenebilir kaynaklar sürekli olarak yenilenmektedir. Bunlar şunları içerir: güneş radyasyonu, rüzgar enerjisi, dalga enerjisi, deniz akıntıları, gelgitler, biyokütle, hidroelektrik, jeotermal ve yerçekimi enerjisi.
Yenilenemeyen kaynaklar, çıkarıldıkça rezervleri geri dönülemez biçimde azalan kaynaklardır; yani taş kömürü ve kahverengi kömür, turba, bitümlü şist, petrol, doğal gaz, nükleer enerji.
Birincil enerji kaynaklarının dönüşümü veya işlenmesi sonucu orijinal şekli değişirse, o zaman ikincil enerji kaynakları(VER) ve buna bağlı olarak ikincil enerji. Bu tür kaynaklar, bir veya daha fazla dönüşümden sonraki tüm birincil enerji kaynaklarını içerir:
1. Yakıt formları:
katı - turba (briketler), kahverengi kömür (zenginleştirilmiş), kok; gaz halinde - yapay ve sıvı gaz, hidrojen; sıvı - akaryakıt, dizel yakıt, yanıcı yağlar.
2. Elektrik.
3. Termal enerji – buhar, sıcak su, atık ısı.
4. Enerji dönüşümü, taşınması (iletimi) ve
dağıtım.
Kaynakları karşılaştırmak ve kullanımlarının gerçek verimliliğini belirlemek için “geleneksel yakıt” kavramını kullanmak gelenekseldir. En düşük çalışma kalorifik değeri Qp 29.300 GJ/kg'a (7000 Gcal/kg) eşit olarak alınmıştır. Kalorifik değeri ve doğal yakıt miktarını (n.t.) bilerek, eşdeğer ton eşdeğer yakıt miktarını (t.t.) belirlemek mümkündür:
Nerede ST'DE- doğal yakıt miktarı, t.t.
Referans yakıttaki gaz kaynaklarını tahmin ederken nat'ta bin m3 olarak ölçülür ve doğal yakıtın yanma ısısı 1 m3 başına kJ olarak ölçülür. Hidro kaynaklar da dahil olmak üzere enerji kaynaklarının değerlendirilmesi gerekirse 1 kWh 340 tce'ye eşdeğerdir. T.
Modern koşullarda enerjinin %80...85'i yenilenemeyen enerji kaynaklarının tüketilmesiyle elde edilmektedir. Yakıtların nihai enerji biçimlerine dönüştürülmesi, katı parçacıkların, gazlı bileşiklerin zararlı emisyonlarının yanı sıra çevreyi etkileyen büyük miktarlarda ısı ile ilişkilidir.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının (hidroelektrik hariç) tüketim noktasına taşınmasına gerek yoktur, ancak düşük enerji yoğunluğuna sahiptirler, bu nedenle çoğu yenilenebilir kaynaktan enerjinin dönüştürülmesi, büyük miktarda malzeme kaynağı harcaması ve dolayısıyla büyük miktarda spesifik maliyet gerektirir. her kurulum için para (r./kW). Çevre açısından bakıldığında yenilenebilir enerji kaynakları en temiz olanlardır. Yenilenebilir enerji kaynakları şu anda çoğunlukla hidroelektrik ve nispeten küçük miktarlarda güneş, rüzgar ve jeotermal enerji kullanıyor. Tüketilen tüm enerji türlerinden en yaygın olanı elektriktir.
Yükleniyor...
