Сливинская Т. В., преподаватель Рассмотрено и утверждено на заседании Научно-методического совета бгу
жүктеу/скачать 429.79 Kb.
|
| Электроэнергетика – подотрасль топливно-энергетической промышленности, которая осуществляет выработку электроэнергии и передачу ее потребителям. Топливно-энергетическая промышленность, наряду с машиностроением и химической промышленностью, является отраслью, обеспечивающей научно-технический прогресс. В этом отношении электроэнергетике принадлежит особая роль, поскольку в настоящее время электрическая энергия является наиболее универсальным видом энергии. Ее универсальность определяется тем, что она легко применима в любых сферах жизни и деятельности человеческого общества. Поэтому уровень ее развития в значительной мере определяет эффективность экономического развития в целом. Именно по этой причине электроэнергетика отличается высокими темпами роста, особенно во второй половине столетия. С 1950 по 2016 г. производство электроэнергии в мире выросло с 950 млрд. кВт. час до более, чем 24,8 трлн. кВт. час., т.е. в 26 раз. а 14,5 трлн. кВт. час. Наряду с этим, ее выработка весьма существенно дифференцирована по группам стран с различным уровнем развития экономики. На развитые страны, в которых проживает около 17% населения мира, приходится 65% производства электроэнергии, на страны с переходной экономикой (приблизительно 1/3 населения мира) – 13%, а на развивающиеся (более 50% населения планеты) – около 22%.
Существенно дифференцирован этот показатель и по странам мира, среди которых бесспорным лидером Китай, где в 2016 г. было выработано 7,1 трлн. кВт. час электроэнергии. Вторую позицию занимают США (4,4 трлн. кВт. час, 10,9%). Далее с большим отрывом следуют Индия (1,6 трлн. кВт. час, 6,4%), Россия (1,12 трлн. кВт. час, 4.5%) и Япония (1,1 трлн. кВт. час, 4,4%). В десятку основных производителей входят также Канада, Германия, Бразилия, Республика Корея и Франция. Страны мира существенно отличаются друг от друга по численности населения. Поэтому, учитывая значимость электроэнергетики с точки зрения экономического развития, обычно, наряду с показателями абсолютного производства, анализируют выработку электроэнергии на душу населения. Абсолютным лидером здесь является Норвегия (26 тыс. кВт. час на душу населения в год при среднемировом показателе – 2,5 тыс. кВт. час). За ней следуют: Канада (более 20 тыс. кВт. час); Швеция (17 тыс. кВт. час), США (13 тыс. кВт. час) и Финляндия (11 тыс. кВт. час). В то же время во многих развивающихся странах этот показатель не превышает 100 кВт. час. Почти 98% производства электроэнергии приходится на три основных типа электростанций: тепловые (ТЭС), гидроэлектростанции (ГЭС) и атомные (АЭС). ТЭС подразделяют на два типа: ГРЭС – государственные районные электрические станции, которые производят только электроэнергию, и ТЭЦ – теплоэнергоцентрали, дающие, наряду с электроэнергией, тепло в виде горячей воды, или пара. Поэтому ТЭЦ размещают либо вблизи городов, либо, реже, около крупных промышленных предприятий. До второй половины XX в. в структуре производства электроэнергии безраздельно господствовали ТЭС, работающие, в основном, на угле, мазуте, или природном газе. Их роль и сейчас является ведущей (более 66% производства электроэнергии), но она имеет устойчивую тенденцию к снижению. Связано это с комплексом причин. Во-первых, на ТЭС используются в качестве топлива исчерпаемые природные ресурсы, которые, к тому же, гораздо эффективнее применять в качестве сырья в химической промышленности. Во-вторых, эти станции дают более дорогую, по сравнению с другими основными, электроэнергию, и, в-третьих, ТЭС сильно загрязняют окружающую среду. Наряду с углекислым и угарным газом, сажей и иными загрязнителями, даже на самых современных ТЭС, образно говоря, «в трубу» вылетает до 20% несгоревшего топлива. Несмотря на это, данный тип электростанций доминирует в настоящее время в большинстве стран мира. Среди них как те, которые обладают крупными запасами топливных ресурсов (Россия, США, Китай, Германия, Польша, ЮАР, Великобритания, Саудовская Аравия, Иран, Ирак, Кувейт, Австралия, Индия и др.), так и те, топливные ресурсы импортирует (Беларусь, Дания, Молдавия, Израиль и др.). Большинство наиболее крупных ТЭС находятся в Китае (три из них входит в первую пятерку). Наиболее мощные ТЭС мира: китайские Tuoketuo (6,6 млн. кВт), Тайчжунская (о. Тайвань, 5,8 млн. кВт), российская Сургутская ГРЭС – 2 (5,6 млн. кВт). польская Белхатувская и, также китайская, FUTTSU CCGT POWER PLANT. Наряду со снижением роли ТЭС, постепенно увеличивается значимость ГЭС и АЭС. Что касается первых, то их строительство преимущественно идет в странах, с одной стороны, обладающих большим гидроэнергопотенциалом, с другой, имеющих предпосылки его эффективного использования. Связано это с тем, что ГЭС, наряду с преимуществами, имеют и ряд существенных недостатков. Главное из преимуществ – это дешевизна получаемой на них электроэнергии. Вторым часто называют экологическую чистоту, но, в этой плоскости следует рассматривать две весьма существенных проблемы. Сооружение ГЭС, особенно на равнинных реках, приводит, как правило, к затоплению больших площадей земель с находящимися на них ресурсами и населенными пунктами. Наряду с этим происходит нарушение гидрологического режима рек, что существенно сказывается на развитии их растительного и животного мира. Поэтому, несмотря на ряд существующих проектов по строительству ГЭС на крупных реках (Янцзы, Обь и др.), в перспективе оно, в основном, будет приурочено к горным, вследствие чего существенного увеличения доли ГЭС в мировом производстве электроэнергии ожидать не следует. По разным оценкам, мировой гидроэнергопотенциал, который экономически выгодно осваивать в настоящее время, составляет от 10 до 15 трлн. кВт. час в год. Из него 27,3% приходится на Зарубежную Азию (без СНГ). Доля Латинской Америки и Африки приблизительно равна (соответственно, 19,4%, 16,4%). На этом фоне существенно отстают Зарубежная Европа (7,3%) и, особенно, Австралия (2,0%). Что касается стран СНГ, то их гидроэнергопотенциал оценивается в 11,2% мирового, причем из них 77% (850 млрд. кВт. час) приходится на Россию. В оценке гидроэнергопотенциала отдельных стран встречаются значительные различия. Ряд специалистов отводят первое место России, другие ставят на первое место Китай, оценивая его потенциал в более, чем 1,2 трлн. кВт. час. Однако, в обоих случаях пятерку ведущих по этому показателю стран составляют Россия, Китай, США, Бразилия и Канада. По освоенности гидроэнергопотенциала лидирует в настоящее время Зарубежная Европа (без СНГ) – 70%, самый низкий показатель – в Африке (3%), Среди стран, он практически исчерпан в Японии, Франции, Швейцарии, Швеции и Норвегии, в США и Канаде его освоенность составляет около 2/3, в то время как в Китае – более 25%, России – 18%, Индии – 15%, Республике Конго, Колумбии и Перу – 1-2%. На долю ГЭС в настоящее время приходится около 16% мирового производства электроэнергии. Количество стран, в которых этот тип электростанций преобладает по выработке среди других, превышает 50. Из них особенно выделяются Норвегия (свыше 98% производства), Новая Зеландия (90%), Канада, Швеция. В региональном плане в этом отношении показательна Латинская Америка, в пределах которой лишь за исключением трех стран (Кубы, Мексики и Аргентины), ГЭС являются ведущими в выработке электроэнергии. Среди европейских государств гидроэнергетика преобладает в Албании, Боснии и Герцеговине, Латвии, Швейцарии, из азиатских – Афганистане, Бутане, Вьетнаме, Лаосе, Шри-Ланке, в Африке – ДРК, Конго, Зимбабве, Малави, Уганде и др. Наиболее крупные по мощности ГЭС построены в Зарубежной Азии, Америке и России. Самая мощная ГЭС «Три ущелья» построена на р. Янцзы в Китае (22,5 млн. кВт). Вторую позицию занимает совместный бразильско- парагвайский гидроэнергетический комплекс «Итайпу» на р. Парана (14,0 млн. кВт), третью – ГЭС Силоду на р. Янцзы в Китае (13,8 млн. кВт). Из других крупные ГЭС выделяются «Гури» на р. Карони в Венесуэле (10,2 млн. кВт), «Тукуруи» на р. Токантинс в Бразилии (8,4 млн. кВт), Саяно- Шушинская и Красноярская на р. Енисей в России (соответственно. 6,4 и 6,0 млн. кВт). Начало использования атомной энергии в мирных целях было положено в 1954 г. с вводом в эксплуатацию первой в мире АЭС в г. Обнинске (СССР), которая имела мощность 5 тыс. кВт. После этого развитие атомной промышленности шло высокими темпами и в начале 1980-х гг. предполагалось, что уже к началу XXI в. АЭС будут давать 50% электроэнергии в мире. Однако, ряд крупных аварий в 1980-е годы, среди которых выделяются катастрофа на Чернобыльской АЭС в 1986 г. и авария на американской АЭС «Три Майл Айленд», привели к резкому снижению темпов развития этой отрасли. При этом, мнение стран разделилось. Ряд из них принял решение о свертывании научных атомных программ и прекращении использования АЭС для производства электроэнергии. Среди них такие, как Швеция, где атомные станции давали более 50% производства электроэнергии, Германия, Нидерланды, Польша, Италия, Испания, Швейцария. Сравнительно недавно решение о закрытии Игналинской АЭС принято в Литве, где она обеспечивала более 3/4 производства электроэнергии. Некоторые страны полностью, либо частично, «заморозили» свои атомные программы (США, Россия, Украина и др.), а сравнительно небольшая группа стран, среди которых выделяются Франция, Япония, Республика Корея и Китай, не стали вносить в планы развития атомной энергетики каких-либо ограничивающих изменений. В результате, к началу к 2016 г. доля АЭС в мировом производстве электроэнергии лишь немного превысила 16% По уровню развития атомной энергетики лидером, несмотря на вышесказанное, остаются США. Из работающих в настоящее время в мире более чем в 30 странах 440 атомных энергоблоков, в США – более 25% (107), далее идут Франция (59), Япония (54), Великобритания (35) и Россия (30). Из стран мира, в которых АЭС играют ключевую роль в производстве электроэнергии, в настоящее время выделяются Франция (77%), Бельгия (55%), Швеция (53%), Украина (45%), Республика Корея (46%), Болгария (45%) и Венгрия (42%). Мнения о перспективах развития атомной энергетики среди специалистов весьма противоречивы. Большинство, однако, исходит из того, что в настоящее время какой-либо серьезной альтернативы в производстве электроэнергии по отношению к АЭС, не существует. При этом они основываются на ряде преимуществ станций данного типа: небольшое, по сравнению с ТЭС, потребление топлива; при правильной эксплуатации, экологическая чистота; невысокая себестоимость электроэнергии. Основной проблемой, пока технологически полностью не решенной, является утилизация переработанного атомного топлива. Из существующих в настоящее время АЭС наиболее крупными являются Брюс (США) – 6,2 млн. кВт, Запорожская (Украина) – 6,0 млн. кВт, Ханул (Республика Корея) - почти 5,9 млн. кВт, Вторая АЭС Республики Корея – около 5,3 млн. кВт и Гравелин (Франция) – почти 5,5 млн. кВт. Работа самой мощной до недавнего времени АЭС Касивадзаки-Карива в Японии (8,2 млн. кВт) в настоящее время приостановлена в результате землетрясения. Более отдаленные перспективы развития электроэнергетики связывают, с так называемыми, нетрадиционными, или альтернативными источниками энергии. Среди них, прежде всего, выделяют энергию Солнца, ветра, горячих подземных вод, а также энергетический потенциал Мирового океана. Таблица 4 - Альтернативная энергетика в 2015/2016 годах.
Продолжение таблицы 4
Веком зарождения гелиоэнергетики считается XIX в., становления XX в., а перспективного развития – текущий XXI в. Первоначально солнечную энергию использовали для получения тепла, а затем появились установки для преобразования в электрическую. Наибольших успехов в этом отношении достигли США, бывший СССР, Япония, Италия, Франция и Испания. Научные эксперименты показали, что современные технологии обеспечивают возможность более или менее эффективного использования этой энергии только в пределах между 50° широты обоих полушарий, однако в настоящее время с появлением новых технологий ее география существенно расширилась. Из других альтернативных видов энергии, ветроэнергетика в течение двух последних десятилетий развивается наиболее интенсивными темпами. Вместе с тем, и для ее развития необходимы определенные предпосылки – прежде всего, частые постоянные и сильные ветры. С этой точки зрения, к наиболее перспективным районам относятся тропические, где постоянно дуют пассаты, зоны влияния экваториальных (тропических) и внетропических муссонов, а также западные побережья умеренных широт с преобладающим там зональным западным переносом воздушных масс. В настоящее время ветроэлектростанции (ВЭС) наибольшее распространение получили в Западной Европе, на долю которой приходится около 60% их общей мощности. В этом регионе ВЭС работают уже в 14 странах, из которых ведущая роль принадлежит Германии, Дании, Нидерландам, Великобритании и Испании. Однако суммарная мощность ВЭС пока остается. Лидируют по мощности ВЭС США, Германия и Индия, которая сравнительно недавно вышла на третье место, оттеснив с этой позиции Данию. Из стран, наиболее перспективных с точки зрения освоения энергии ветра, можно также выделить Китай и Японию в Азии, Канаду, Мексику, Бразилию и Аргентину в Америке, а также Россию. Использование геотермальной энергии к настоящему времени получило наиболее широкое распространение. Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) уже работают более чем в 60-ти странах мира. На них используют высокотемпературные термальные воды (t> 150°С), содержащие сухой или влажный пар. Воды с меньшей температурой применяют для обогрева и теплоснабжения, которое получило наиболее широкое распространение во многих странах Зарубежной Европы и, среди них, особенно в Исландии. Из других европейских стран выделяются Франция, Италия, Венгрия и Румыния; в числе азиатских – Япония и Китай. Значительное место в теплоснабжении геотермальные воды имеют также в США, Новой Зеландии и восточных районах России. Первая ГеоТЭС была построена в 1913 г. в Италии, а в настоящее время они эксплуатируются уже более чем в 20 странах мира. В начале XXI в., длительно лидировавшие как по количеству, так и по мощности ГеоТЭС США, уступили (по мощности) первое место Филиппинам. Из других стран по использованию геотермальной энергии для выработки электрической выделяются Мексика, Италия, Новая Зеландия, Исландия и Россия. Однако, несмотря на высокие темпы роста, мощность ГеоТЭС, как и ВЭС (табл.4). по сравнению с основными типами электростанций, пока остается невысокой – около 9 млн. кВт (2000 г.). Относительно энергетических возможностей Мирового океана, в настоящее время, среди наиболее перспективных рассматриваются энергия морских приливов и отливов, волн, течений, а также температурного градиента толщи воды Мирового океана. В более отдалѐнной перспективе анализируется вооруженность отдаленных, то здесь речь ведут о поиске экономически эффективных технологий превращения обыкновенной воды в тяжелую и сверхтяжелую. Несмотря на существенный энергетический потенциал приливов и отливов, который по оценкам составляет до 1 млрд. кВт в год, строительство приливно-отливных электростанций (ПЭС) пока не получило широкого распространения. В качестве основной причины этого обычно называют большую удаленность районов с наиболее высокими приливами от главных центров потребления электроэнергии, а также значительные материальные затраты, необходимые для строительства ПЭС. Первая из станций подобного типа была построена и введена в эксплуатацию в 1966 г. во Франции на п-ове Бретань (ПЭС «Ранс»), где приливы достигают 13-16 м. Мощность ее составляет всего 240 тыс. кВт. Второй, с мощностью 400 тыс. кВт, стала Кислогубская на Кольском п-ове в России (1968 г.), а третья, «Аннаполис», была возведена в заливе Фанди, омывающем берега США и Канады и имеющем самые высокие приливы – до 18 м, в 1984 г. В 1986 г. введена в эксплуатацию ПЭС «Цзянсян» в Китае мощностью 3,2 тыс. кВт. Проекты по созданию новых ПЭС разрабатываются в России, Канаде, Франции, Великобритании, Китае, Индии, Республике Корея и Австралии. Суммарную энергию волн оценивают гораздо выше, чем энергию приловов и отливов – в 2,7 млрд. кВт в год. Еще выше и, по оценкам специалистов, более перспективной вследствие постоянства, является энергия морских и океанических течений. Однако, эффективных технологий по их использованию пока не существует и поэтому работы ведутся лишь на уровне экспериментов. Наибольших успехов в этом отношении достигли Япония, Норвегия, США, Великобритания, Швеция и Австралия. Первая в мире коммерческая волновая электростанция начала свою работу в конце сентября 2011 г. вблизи города Повуа-ди-Варзин в округе Порту (Португалия). Сейчас установлены три блока электростанции общей мощностью 2,24 МВт стоимостью 13 млн. долларов. В будущем планируется увеличение мощности до 21 МВт. В ноябре этого же года в режиме испытаний была запущена еще одна крупная волновая электростанция – «Oyster Wave Energy System». Проект разработан компанией «Aquamarine Power» при участии Европейского центра морской энергетики в Стромнессе, Шотландия. По словам главы компании «Aquamarine Power» Маттиаса Хаага, такая установка в теории способна выдать 1 ГВт электроэнергии. Гораздо шире используются теплые течения для теплоснабжения (например, Северо-Атлантическое в Скандинавских странах), но оно серьезно сдерживается вследствие химической активности морской воды. Идея использования для получения энергии температурного градиента, т.е. разницы t° воды на поверхности и в глубине Мирового океана, впервые была выдвинута еще в XIX в., но практическое применение получила лишь во второй половине XX в. Для этих целей наиболее пригодны районы Мирового океана между 20° южной и северной широты, где разность температур на поверхности и на километровой глубине составляет 22-24°С. Начиная с 1970-х гг., в США, Японии и Франции ведутся работы по программе «Преобразование термальной энергии океана» (ОТЕК). В рамках реализации этой программы были построены опытные гидротермальные электростанции Японией около о. Науру, США – в районе Гавайских островов и Францией у г. Абиджан (Кот-д'Ивуар). По имеющимся долгосрочным прогнозам, этот источник энергоснабжения сможет обеспечить до 20% мировой потребности в электроэнергии. Начиная с 2010 г. в мировом масштабе наблюдалось снижение объемов потребления углеводородных источников энергии, которое компенсировалось за счет роста потребления ВИЭ. Прогнозные данные свидетельствуют о том, что удельный вес возобновляемых источников энергии в мировом энергобалансе к 2050 г. может достигнуть 50%. жүктеу/скачать 429.79 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||