Источники тепловой энергии

Основными источниками централизованного теплоснабжения являются промышленные и коммунальные тепловые станции комбинированного производства тепла и электрической энергии – ТЭЦ (теплоснабжение России обеспечивают около 500 ТЭЦ), сооружаемые вблизи промышленных центров и городов. Преобладающее число ТЭЦ имеет тепловые сети со средним радиусом действия 10-15 км. В последние годы наметилась тенденция к увеличению протяженности сетей до 30-50 км. Строительство ТЭЦ далеко за чертой города объясняется высокими требованиями санитарных норм к чистоте городов и воздушного бассейна, а также экономическими выгодами приближения тепловых станций к местным топливным базам и водным источникам.

В тех районах, где сооружение ТЭЦ по технико-экономическим показателям нецелесообразно ввиду отсутствия необходимой концентрации тепловой и электрической нагрузок, централизованное теплоснабжение городов и рабочих поселков ведется от районных и промышленных котельных с радиусом действия тепловых сетей 2-3 км. В России около 6,5 тыс. котельных мощностью более 20 Гкал/час и более 180 тысяч мелких котельных.

На отдельных предприятиях вместе с промышленными котельными часто используют энергетические установки, утилизирующие тепло вторичных энергоресурсов.

Ведущие отрасли промышленности, такие, как металлургическая, химическая, нефтеперерабатывающая и другие, отличаются большой энергоемкостью технологических процессов и выходом значительных количеств вторичных энергоресурсов (ВЭР). ВЭР содержат тепло в виде отходящих газов печей и установок, в горячей воде и паре после использования в силовых и технологических агрегатах, в самой технологической продукции. Значительная часть этого тепла безвозвратно теряется и нередко пагубно воздействует на окружающую среду. Между тем это тепло может быть использовано для отопления помещений, в технологических процессах, для выработки электроэнергии. Например, на крупнейшем в стране Магнитогорском металлургическом комбинате до 40% потребности тепла удовлетворяется за счет вторичного использования собственных энергоресурсов. Выработка тепла в утилизационных установках по сравнению с его выработкой на ТЭЦ обходится в 2 раза дешевле, так как отпадают затраты на сооружение котельных и транспортных средств для доставки и сжигания эквивалентных количеств топлива.

В европейской части России в связи с дефицитом органического топлива расширение теплофикации на базе атомных тепловых электростанций (АТЭЦ) и централизованного теплоснабжения от атомных котельных позволяет наилучшим образом уменьшить топливный дефицит центрального района и улучшить размещение энергетических баз страны. Принципиальные тепловые схемы таких АТЭЦ с теплофикационными турбинами практически не отличаются от тепловых схем ТЭЦ, работающих на органическом топливе.

В районах Кавказа, Сибири и Дальнего Востока успешно используют геотермальные воды для теплоснабжения населенных мест и парникового хозяйства. На опытно-промышленных геотермальных электрических станциях (ГеоТЭС) используется вода гейзеров с температурой от 40 до 200°С и выше. Вода преобразуется в пароводяную смесь или пар с перегревом до 200°С. По подсчетам специалистов выработка энергии на ГеоТЭС обходится в 2-3 раза дешевле энергии, вырабатываемой на ТЭЦ, работающей на ископаемом топливе. Глубинные источники тепла открыты во многих местах страны, запасы этой энергии огромны. Освоение тепла недр Земли не представляет никакой угрозы окружающей среде, поэтому в ближайшем будущем геотермальные источники займут ведущее место среди традиционных источников теплоснабжения.

Другим перспективным естественным источником тепла является лучистая энергия Солнца. Потенциальные мировые энергетические ресурсы солнечного излучения вследствие его постоянной возобновляемости безграничны. По оценке специалистов годовые запасы возобновляемой энергии солнечного излучения составляют около 52% от всех используемых возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Экспериментальные гелиоустановки на юге России страны показали возможность применения лучистой энергии Солнца для теплоснабжения коммунально-бытовых потребителей и промышленных предприятий. Особенно заметны преимущества гелиоустановок в летний период, когда в многочисленных санаториях, домах отдыха на горячее водоснабжение расходуется огромное количество топлива, сжигаемого в мелких временных котельных. Использование для этих и других целей солнечной энергии поможет ослабить напряженность топливно-энергетического баланса страны за счет уменьшения в нем доли органических топлив.

В районах страны с дорогим привозным топливом, где сооружение котельных нецелесообразно, допускается электрическое теплоснабжение зданий. Электрическое отопление и горячее водоснабжение отвечает основным тенденциям современного технического прогресса, так как позволяет осуществить идею единого энергетического ввода в здание, при котором с наибольшей точностью может быть достигнуто автоматическое регулирование заданных режимов потребления энергии. Однако повсеместное применение электрического обогрева помещений неэкономично ввиду перерасхода топлива на выработку электроэнергии.