Мировые запасы энергетических ресурсов, млрд. т условного топлива

Источники энергии	Энергетические ресурсы
	теоретические	технические
I. Невозобновляемые
1. Энергия горючих ископаемых:
- уголь	17900	637
- нефть	1290	179
- газ	398	89,6
2. Атомная энергия	67 200	1340
II. Возобновляемые
1. Энергия Солнца:
- на верхней границе атмосферы	197 000
- на поверхности Земли	81 700	6140
- по поверхности суши	28400	2460
- на поверхности Мирового океана	53 300	3690
2. Энергия ветра	21 300	22
3. Глубинное тепло Земли (до 10 км):
- геотермальный тепловой поток, достигающий поверхности Земли	3,69	0,35
- гидротермальные ресурсы	1350	147
- метрогеотермальные ресурсы	36900	3070
4. Энергия Мирового океана:
- градиента солености	43 000	430
- тепловая (температурная градиента)	12,3	0,61
- течений	8,6	0,12
-приливов	3,2	0,86
- прибоя	1	0,02
- морских ветровых волн	2,7	0,1
5. Горючие энергоресурсы (биомасса):
- на суше	44,2	4,9
- в Мировом океане	23,3	1,84
- органические отходы	2,5	1,23
6. Гидроэнергия
крупных водопотоков	4,1	1,84

 

 

Химически связанное тепло продуктов топливоперераба-тывающих установок (нефтеперерабатывающих, газогенератор-ных, коксовальных, углеобогатительных и др.), а также тепловая энергия отходов, которая используется для подогрева потоков, поступающих в агрегат-источник ВЭР (регенерация, рекупе-рация), не относятся к вторичным энергетическим ресурсам.

Выход вторичных энергетических ресурсов – это количество вторичных энергоресурсов, которые образовались в данной установке за определенную единицу времени и годны к использованию в данный период времени.

Выработкой за счет вторичных энергетических ресурсов называется количество тепла, холода, электроэнергии, полученное за счет ВЭР в утилизационной установке. Выработки за счет ВЭР подразделяются на: возможную выработку, т.е. максимальное количество энергии, которое можно получить при работе установки; экономически целесообразную выработку, т.е. выработку с учетом ряда экономических факторов (себестоимость, затраты труда и т.д.); планируемую выработку – количество энергии, которую предполагается получить в определенный период при вводе вновь или модернизации имеющихся утилизационных установок; фактическую выработку – энергию, реально полученную за отчетный период.

Использование вторичных энергетических ресурсов – это использованное количество ВЭР данного агрегата в других установках и системах. Использование вторичных энергоресурсов потребителем может осуществляться непосредственно без изменения вида энергоносителя или за счет преобразования его в другие виды энергии, или выработки тепла, холода, механической работы в утилизационных установках.

Тепловые ВЭР – это физическое тепло отходящих газов, основной и побочной продукции, тепло золы и шлаков, горячей воды и пара, отработавших в технологических установках, тепло рабочих тел систем охлаждения технологических установок.

Горючие ВЭР – горючие газы и отходы, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других установках и непригодные в дальнейшем в данной технологии: отходы деревообрабатывающих производств (щепа, опилки, обрезки, стружки), горючие элементы конструкций зданий и сооружений, демонтированных из-за непригодности для дальнейшего использования по назначению, щелок целлюлозно-бумажного производства и другие твердые и жидкие топливные отходы.

К вторичным энергетическим ресурсам избыточного давления относится потенциальная энергия газов, воды, пара, покидающих установку с повышенным давлением, которая может быть еще использована перед выбросом в атмосферу, водоемы, емкости или другие приемники.

Избыточная кинетическая энергия также относится к вторичным энергоресурсам избыточного давления.

Основными направлениями использования вторичных энергетических ресурсов являются: топливное – когда они используются непосредственно в качестве топлива; тепловое – когда они используются непосредственно в качестве тепла или для выработки тепла в утилизационных установках; силовое – когда они используются в виде электрической или механической энергии, полученной в утилизационных установках; комбинированное – когда они используются как электрическая (механическая) энергия и тепло, полученные одновременно в утилизационных установках за счет ВЭР.

Значительное количество горючих ВЭР используется непосредственно в виде топлива, такое же непосредственное применение нашли и тепловые ВЭР, например, горячая вода системы охлаждения для отопления и др.

Необходимо отметить, что изменение схем топливо- и теплопотребления, когда использование энергоресурсов внутри технологических агрегатов улучшилось, а выход вторичных энергоресурсов сократился, не является использованием ВЭР. Такие преобразования схем только усовершенствовали технологический процесс данной установки (агрегата).

При правильном использовании вторичных тепловых энергетических ресурсов, образовавшихся в виде тепла отходящих газов технологических агрегатов, тепла основной и побочной продукции, достигается значительная экономия топлива. Проведенными расчетами установлено, что стоимость теплоэнергии, полученной в утилизационных установках, ниже затрат на выработку такого же количества теплоэнергии в основных энергоустановках.

Выявление выхода и учета возможного использования вторичных энергоресурсов – одна из задач, которую необходимо решать на всех предприятиях и особенно предприятиях с большим расходом топлива, тепловой и электрической энергии.

Использование вторичных энергетических ресурсов не ограничивается лишь энергетическим эффектом – это и охрана окружающей среды, в том числе воздушного бассейна, уменьшение количества выбросов вредных веществ. Некоторые из этих выбросов могут давать дополнительную продукцию, например, сернистый ангидрид, выбрасываемый с отходящими газами, можно улавливать и направлять на выпуск серной кислоты.

Считается целесообразным, если при реконструкции или расширении действующих, а также при проектировании новых предприятий будет предусматриваться разработка мероприятий по использованию ВЭР с обоснованием их экономической эффективности. Отказ потребителей от использования вторичных энергетических ресурсов как на действующих, так и проектируемых предприятиях может быть обоснован только расчетом, подтверждающим экономическую неэффективность или техническую невозможность использования ВЭР.

Условное топливо

Различные виды энергетических ресурсов обладают разным качеством, которое характеризуется энергоемкостью топлива. Удельной энергоемкостью называется количество энергии, приходящееся на единицу массы физического тела энергоресурса.

Для удобства сопоставления различных видов энергоресурсов и возможности расчетов расход всех видов топлива сравнивают с расходом так называемого условного топлива. За условное принято такое топливо, при сгорании 1 кг которого выделяется 29,3 *·10⁶ Дж, или 7000 ккал энергии. В табл.1.4 приведены значения удельной энергоемкости для ряда энергетических ресурсов в сравнении с условным топливом.

Таблица 1.4

Виды топлива	Условное топливо	Уголь антрацит	Дрова сухие	Нефть	Газ пропан	Водород
Уд.энергоемкость, ×10 Дж/кг * 106	29,3	33,5	10,5	41,9	46,1	120,6
ккал/кг	7000	8000	2500	10000	11000	28800

 

В качестве единицы измерения в государствах СНГ принята 1 тонна условного топлива (т.у.т.). За рубежом применяется идентичная по сути и функциональному назначению единица измерения – тонна условного топлива в нефтяном эквиваленте или проще тонна нефтяного эквивалента (т.н.э.),1 т.н.э.=41,86*10⁶ Дж.

Как видно из табл.1.4, нефть и газ обладают высокой энергоемкостью. Это во многом определило быстрый рост их потребления в конце ХIХ – ХХ столетии. Однако, нефть и газ используются не только в энергетической промышленности. Это еще сырье для химической промышленности и топливо для транспорта.

Весьма перспективным видом топлива, обладающим в три раза большей удельной энергоемкостью по сравнению с нефтью, является водород. В настоящее время в нашей стране и за рубежом ведутся научно-экспериментальные работы по изысканию экономичных способов промышленного преобразования водорода. Запасы водорода неистощимы и не связаны с каким-либо регионом планеты. Водород в связанном виде содержится в молекулах воды Н2О. При его сжигании образуется вода, не загрязняющая окружающую среду.

В настоящее время водород в основном получают из природного газа, в ближайшем будущем его можно будет получать путем газификации угля. Как одно из перспективных направлений промышленного получения водорода рассматривается процесс электролиза воды. Этот способ имеет значительное преимущество, так как приводит к обогащению кислородом окружающей среды. Широкое применение водородного топлива может решить три актуальные проблемы:

1. уменьшить потребление органического и ядерного топлива;

2. удовлетворить возрастающие потребности в энергии;

3. снизить загрязнение окружающей среды.