Лекция №3. Энергетика хп. Виды и источники энергии. Утилизация тепла. Вторичные энергоресурсы. Энерготехнологические системы
Классификация топливно-энергетических ресурсов
жүктеу/скачать 233.61 Kb.
|
| Классификация топливно-энергетических ресурсов.
Энергетические ресурсы разделяют на топливные (уголь, нефть, природный газ, сланцы, битуминозные пески, торф, биомасса) и нетопливные (гидроэнергия, энергия ветра, лучистая энергия Солнца, глубинная теплота Земли и др.), возобновляемые и невозобновляемые, первичные и вторичные (таблица 1). Мировые запасы основных видов топлива оцениваются в 12800 млрд. т условного топлива (т у.т.). Из этого количества около 11200 млрд. т составляют ресурсы угля, 740 млрд. т – нефти и 630 млрд. т – природного газа. Все возобновляемые энергетические ресурсы являются производными от энергии Солнца, но в целях удобства они классифицированы по следующим категориям: солнечная энергия (прямая радиация); гидроэнергетические ресурсы (испарительно-конденсационный цикл); энергия ветра и волн; биомасса (растительного и животного происхождения). К практически неисчерпаемым относят геотермальные и термоядерные энергетические ресурсы. В геотермальные ресурсы включена глубинная теплота Земли, которая может быть использована как для теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии. Неиссякаемым источником энергии является солнце. Каждый год на поверхность Земли поступает 3•1024 Дж энергии, в то время какзапасы нефти, природного газа, угля, урана по оценкам эквивалентны2,5•1022 Дж.,т.е. менее чем за неделю Земля получает от Солнца такоеже количество энергии, какое содержится во всех невозобновляемыхее запасах. Если бы только 0,1% поверхности Земли занимали накопители,использующие солнечную энергию с коэффициентом полезногодействия около 10%, то были бы удовлетворены все текущиепотребности в энергии в мире за год (3•1020 Дж). Однако у солнечной энергии есть два недостатка: она поступаетнеравномерно и диффузно. Поэтому необходимо, во-первых,разработать какие-то системы накопления, так чтобы энергия быладоступна по потребности, а во-вторых, создать накопители большойплощади. Оба этих фактора накладывают определенные ограниченияна использование систем на основе солнечной энергии. Обе эти проблемы решает производство биомассы путемфотосинтеза: Во-первых, в роли накопителей могут выступать растения, и во-вторых, получаемый продукт стабилен и может храниться. Впрочем, при получении и использовании биомассы длявыработки энергии возникают свои проблемы, которые, однако,уравновешиваются преимуществами: ее можно получать во всеммире, она возобновляется в согласии с окружающей средой. Кромеэтого, солнечная энергия запасается в биомассе в форме органическихвеществ, поэтому ее можно хранить и перемещать во времени ипространстве. К недостаткам относится малая эффективность (обычно менее1% и редко более 2%) использования солнечной энергии прифотосинтезе; при образовании продукции растениеводствадиффузный, а часто и сезонный характер продукции и высокоевесовое содержание влаги. По этим причинам для получениявысококачественного, богатого энергией сырья необходимоосуществить его сбор, перевозку, удаление воды, концентрированиеили же химическую или биологическую переработку и упаковку. Если же задачей является превращение биомассы в ценные видытоплива, то думать приходится не только об удалении воды иувеличении удельного содержания энергии, но и о том, как получитьпродукт, совместимый с технологией, для которой он предназначен. Что касается этилового спирта как топлива, то почти всесуществующие способы его производства основаны на переработкесока сахарного тростника, сахарной свеклы, кукурузного крахмала. Весовой выход продукта зависит отприроды используемого сырья: из 1 кг сахарозы можно получить до0,65 л спирта, а из 1 кг крахмала - 0,68 л спирта. Производство этилового спирта при помощи дрожжей основанона давно устоявшейся технологии. Для получения топливного спиртанеобходимо осуществить ряд процессов: подготовить сырье, провестиброжение, отгонку и очистку, обезвоживание, денатурацию иорганизовать хранение. Объем производства крупных спиртовых заводов может бытьочень большим: они ежегодно потребляют тысячи тонн сырья ивыпускают миллионы литров продукции. Наибольший вклад вэнергобаланс страны производство этилового спирта дает в Бразилии.В 1982 г. там было получено 5•109 литров спирта. Схема процессапроизводства этанола представлена на рисунке ниже.
Схема производства этанола Таблица 1. Классификация энергетических ресурсов
Термоядерные ресурсы (реакции синтеза) измеряются тепловым эквивалентом преобразования дейтерия, содержащегося в морской воде, и лития, находящегося в земной коре. К невозобновляемым энергетическим ресурсам относятся те, запасы которых по мере их добычи необратимо уменьшаются. К ним относятся уголь, сланцы, нефть, битуминозные пески и природный газ. Все названные выше виды энергоресурсов относятся к первичным. жүктеу/скачать 233.61 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|