Энергетика россии

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

Зеленая экономика

Съедобная упаковка и солнечный парус: новинки космических эко-технологий

2. Энергия ветра

Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

3. Энергия воды

Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

4. Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

5. Биоэнергетика

Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

Зеленая экономика

Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива

6. Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

Зеленая экономика

Как устроена самая мощная в мире приливная турбина

Энергетические ресурсы — что это такое? |

Под энергетическими ресурсами понимаются носители энергии, которые сегодня или в предвидимой перспективе ее развития используются либо могут быть использованы для получения  необходимой  энергии.  Различают  природные  (первичные) и побочные (вторичные) энергетические ресурсы.

Природные  энергетические  ресурсы  образовались  в  результате геологического развития земли и других природных процессов. К их  числу  относятся такие как  уголь, природный  газ,   нефть,  сланцы,  торф, ядерное топливо, древесина, геотермальное тепло, энергия рек, ветра, приливов и отливов, солнечная энергия.

Побочные  энергетические  ресурсы  получаются  в  качестве  побочного продукта или отходов основного производства. Побочными энергоресурсами являются в частности горючие и горячие газы, отработанный производственный пар, а также те, которые связаны с избыточным давлением газов и жидкостей.

Энергетические ресурсы классифицируются на топливные и нетопливные. К топливным относятся такие энергоресурсы, которые выделяют энергию при их сжигании (уголь, природный газ, нефть,сланцы, торф, древесина), к нетопливным – энергия рек, приливов и отливов,  ветра,  геотермальное  тепло,  солнечная  энергия.  Ядерное топливо условно может быть отнесено к топливным, хотя энергия при его использовании выделяется  в результате цепной реакции, а не  сжигания. Топливные  энергоресурсы  имеют  органическую,  углеродную основу (поэтому они называются также органическими) и энергия высвобождается в них,  в процессе образования двуокиси углерода.

Использование низкопотенциальной энергии ВЭР

К вторичным низко- (от +5 до +30 °С) и среднепотенциальным источникам энергии (до 400 °С) можно отнести:

• сбросную горячую воду от различного оборудования и агрегатов, использующих ее в качестве хладагента;
• продуктовые потоки (газы, пар и др.);
• уходящие газы средней температуры;
• вторичный и отработанный пар;
• конденсат и т. п.;
• тепло земли и водного бассейна (см. раздел. 2).

Как показывает отечественная и мировая практика, наиболее полное и экономически эффективное использование средне- и низкопотенциальных ВЭР промышленного производства осуществимо, в первую очередь, с помощью тепловых насосов, термокомпрессоров и трансформаторов теплоты.

Применение теплонасосных установок и трансформаторов для утилизации тепловых ВЭР и других местных низкотемпературных источников теплоты позволяет на 20–60 % снизить расходы топлива. Как показано в разделе 2 эти системы используют не только тепловые отходы производства, но и теплоту окружающего воздуха, грунта, воды рек, озер и других водоемов, сточных вод и коммунальных стоков и др. (рис. 17).

Рис. 17. Схема использования теплоты коммунальных стоков с помощью теплового насоса

Низкопотенциальные тепловые отходы (отработанный и вторичный пар, теплый влажный воздух, конденсат и другие виды ВЭР) удобнее и экономичнее улавливать и преобразовывать с помощью термотрансформаторов (трансформаторов теплоты). Термотрансформаторы, кроме работы в режиме теплового насоса, могут повышать давление пара (повышающий термотрансформатор), «расщеплять» поток пара на потоки, имеющие бόльшее и меньшее давление (расщепляющий термотрансформатор), получать электроэнергию, используя низкопотенциальное тепло, и даже электроэнергию и холод без подвода тепла (рис. 18).

Рис. 18. Схема адсорбционного термотрансформатора

Пароструйные термотрансформаторы (эжекторы). Аналогично турбодетандерам, принцип работы термотрансформаторов основан на использовании кинетической энергии потока пара. Пар повышенного давления поступает в сопло, расширяется, выходит из него с большой скоростью и, двигаясь вдоль оси пароструйного аппарата, создает эжектирующий эффект (рис. 19). Благодаря инжекции в аппарат засасывается пар низкого давления, сжимается эжектором, и к потребителю уже поступает пар среднего давления.

Рис. 19. Схема пароструйного термотрансформатора

Одно из эффективных направлений утилизации теплоты ВЭР – производство холода для предприятий, технологические процессы которых требуют его при различных температурах охлаждения. Наличием на предприятиях достаточно большого количества неиспользуемых ВЭР в виде пара, горячей воды, факельных сбросов, горячих газов и т. п. позволяет вырабатывать холод с помощью абсорбционных холодильных машин (рис. 20).

Рис. 20. Схема работы (а) и общий вид (б) адсорбционной машины

В составе абсорбционной холодильной машины роль компрессора выполняется системой абсорбер-генератор. При этом процессы, связанные с работой компрессора, осуществляются с помощью растворов, состоящих из двух или трех компонентов. В холодильной технике это, как правило, раствор (бинарный), состоящий из двух компонентов с различными температурами кипения при одинаковом давлении. Один компонент, с более низкой температурой кипения, является холодильным агентом, другой – абсорбентом (поглотителем).

Наибольшее применение в холодильной технике получили абсорбционные холодильные машины, работающие на растворах водааммиак (водоаммиачные), вода-бромистый литий (бромистолитиевые). В водоаммиачных холодильных машинах холодильным агентом является аммиак, в бромистолитиевых – вода.

Методы снижения потребления энергетических ресурсов

Во многих индустриальных странах, которые проводят активную политику в области энергосбережения, энергопотребление и внедрение сберегающих технологий жестко контролируется правительством: принимаются нормативы по расходам энергии, выводятся из эксплуатации устаревшие производственные мощности.

В России особое внимание уделяется снижению потребления энергетических ресурсов организациями бюджетной сферы. Для этого Минэкономики к 31 марта 2020 года должен был подготовить методические рекомендации для регионов, согласно которым они, в свою очередь, до 1 июля 2020 года разработали план по снижению потребления воды и энергоресурсов предприятиями, деятельность которых финансируется из государственного бюджета

Благодаря разумному потреблению ресурсов и внедрению сберегающих технологий к 2025 году расходы из бюджета на электроэнергию планируется снизить на 7,7 млрд рублей по сравнению с суммой 2016 года — 107,3 млрд рублей, на теплоснабжение – на 18,4 млрд рублей от 177,5 млрд рублей в 2016-м.

Однако, без четких рекомендаций правительства и нормативной базы органы местного самоуправления не смогут откорректировать все программы энергосбережения по региону в целом. Кроме того, для бюджетных организаций план повышения энергоэффективности означает дополнительные расходы на внедрение систем энергосбережения, а также потери временных и кадровых ресурсов на планирование мероприятий, подбор подрядчиков, контроль внедрения и анализ результатов.

Энергетический топливный комплекс Россия

Общий валовой гидроэнергопотенциал России оценивается в 2900 млрд кВт-ч годовой выработки электроэнергии. Технически достижимый уровень использования гидроэнергоресурсов оценивается в 70% от указанной цифры. В настоящее время уровень освоения гидропотенциала России составляет всего 20%, притом, что Россия занимает второе место в мире по запасу гидроресурсов.

На рисунке 1 представлен топливно-энергетический баланс России за 2008 год.

Рис.1. Топливно-энергетический баланс России

Таким образом, Россия богата разнообразными энергетическим ресурсами и является мировым лидером по их добычи. Однако, используются они не равномерно.

На рисунке представлен топливно-энергетический баланс России. Видно, что в нем преобладают природный газ, нефть и уголь. На другие виды топливно-энергетических ресурсов, в том числе альтернативные источники приходится всего 8,7%.

Последствия сокращения ресурсов для предприятий

По моему мнению, для снижения расходов на оплату воды и энергоресурсов, скорее всего, будут введены лимиты потребления, что может негативно отразиться на эффективности работы предприятий. Сокращение ресурсов может привести к нехватке мощностей на производстве, соответственно, объемы готового продукта значительно уменьшатся.

Интересно: Изменения в системе оплаты ЖКУ приведут к росту тарифов ЖКХ.

Для снижения потребления энергоресурсов и воды бюджетным организациям потребуется помощь региональных властей и дополнительное финансирование от привлеченных инвесторов.

На сегодняшний день регионы не совсем готовы к снижению потребления энергоресурсов и воды. Поэтому Правительство перенесло сроки разработки методических рекомендаций со стороны Минэнерго по энергосбережению и установки уровня экономии потребления ресурсов со стороны местных органов государственной власти в субъектах РФ.

Структура энергетики как системы

Энергетика, как система, включает в себя весь топливно-энергетический комплекс. В широком смысле для энергоресурсов и энергоносителей всех видов она предусматривает их получение, переработку, преобразование, транспортирование, использование.

Различают четыре стадии трансформации первичных энергоресурсов.

• Извлечение, добыча или прямое их использование.
• Переработка (облагораживание) до состояния, пригодного для преобразования или использования.
• Преобразование связанной энергии переработанных ресурсов в электрическую — на тепловых, атомных и гидравлических электростанциях (ТЭС, АЭС, ГЭС) и в тепловую — на теплоэлектроцентралях и котельных (ТЭЦ и К).
• Использование энергии.

Изложенные выше определения хорошо иллюстрируются структурной схемой (рис.1).

Рис.1. Структурная схема энергетики, как системы

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

Зеленая экономика

Зеленые и умные: четыре прорывных эко-квартала в городах Европы

Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.

«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO₂ в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.

Вторичные энергетические ресурсы

Выполнил: Фёдоров А.В.

Внутренние энергетические ресурсы промышленности делятся на три основные группы:

1. Горючие.

2. Тепловые.

3. Избыточного давления.

Одним из весьма перспективных направлений использования тепла слабо нагретых вод является применение так называемых тепловых насосов, работающих по тому же принципу, что и компрессорный агрегат в домашнем холодильнике. Тепловой насос отбирает тепло от сбросной воды и аккумулирует тепловую энергию при температуре около 90 °С, иными словами, эта энергия становится пригодной для использования в системах отопления и вентиляции.

Примером применения этих ресурсов может служить использование избыточного давления доменного газа в утилизационных бес компрессорных турбинах для выработки электрической энергии.

Твёрдое жидкое, газообразное топливо или электроэнергия для обслуживания технологических высоко температурных процессов (промышленные печи) и охлаждающая ввода.

Газ и жидкое топливо для обслуживания технологических силовых процессов (с двигателями внутреннего сгорания воздуходувных, компрессорных и других агрегатов) и охлаждающая вода.

Горючее и технологическое сырьё (в предприятиях металлургической, деревообрабатывающей, текстильной, пищевой и других отраслях промышленности).

Пар для обслуживания технологических силовых (в молотовых, прессовых и штамповочных агрегатах) и нагревательных процессов.

Горячая вода для бытового теплопотребления

Электроэнергия, обслуживающая силовые, термические и осветительные процессы.

ВЭР имеются также на электрических станциях и представляют собой тепловые отходы или потери тепла, получаемые в процессе энергопроизводства.

На гидроэлектростанциях такими тепловыми отходами являются только тепловыделения в гидрогенераторах станциях.

Использование вторичных энергетических ресурсов в промышленности

Подобные энергетические ресурсы можно использовать для удовлетворения потребностей в топливе и энергии либо непосредственно (без изменения вида энергоносителя), либо путём выработки тепла, электроэнергии, холода и механической энергии в утилизационных установках. Большинство горючих ВЭР употребляются непосредственно в виде топлива, однако некоторые из них требуют специальных утилизационных установок. Непосредственно применяются также некоторые тепловые ВЭР (например, горячая вода систем охлаждения для отопления).

Горючие газы – отходы основного производства: Доменный и коксовый газы практически используются полностью. Использование ферросплавного газа возможно для технологических (подогрев материалов, частичное предварительное восстановление сырья) и теплофикационных целей, сжиганием в котельной. Конвертерный газ частично используют в охладителях, но полное использование его ещё не решено.

Теплота охлаждающей воды: В установках испарительного охлаждения выход пара 0,1 т/т чугуна и 0,2 т/т мартеновской стали. Все технологические вопросы испарительного охлаждения печей решены и требуется максимально широкое внедрения способа в производство. Необходимо улучшить технические решения по унификации охлаждаемых элементов, повышению давления пара, улучшить контроль за плотностью схем охлаждения, усовершенствовать автоматику утилизирующих установок. Необходимо распространение опыта чёрной металлургии в химическую промышленность, машиностроение и т. д.

Большие резервы по эффективному использованию ВЭР имеются и на предприятиях цветной металлургии.

Эффективным в цветной металлургии является использование тепла уходящих дымовых газов для подогрева воздуха, поступающего в печи для сжигания топлива. Это экономит топливо, улучшает процесс его горения и, кроме того, повышает производительность печи. Однако с дымовыми газами уносится ещё значительное количество тепловой энергии, которая может использоваться в котлах-утилизаторах для выработки пара.

По мере увеличения затрат на добычу топлива и производства энергии возрастает необходимость в более полном использовании их при преобразовании в виде горючих газов, тепла нагретого воздуха и воды. Хотя утилизация ВЭР нередко связана с дополнительными капитальными вложениями и увеличением численности обслуживающего персонала, опыт передовых предприятий подтверждает, что использование ВЭР экономически весьма выгодно.

Таким образом, повышение уровня утилизации вторичных энергетических ресурсов обеспечивает не только значительную экономию топлива, капитальных вложений и предотвращения загрязнения окружающей среды, но и существенное снижение себестоимости продукции нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий.

Ключевые финансовые показатели

Первичные энергоресурсы

Первичные энергоресурсы извлекают из окружающей среды. К первичным энергоресурсам ( ЭР) принято относить традиционные: нефть, газ, уголь, атомную и гидроэнергию, а также нетрадиционные возобновляемые энергоресурсы ( НВЭР): солнечную, ветровую, геотермальную, гидроэнергию малых рек, энергию морских течений, волн, приливов, температурного градиента морской воды, низкотемпературного тепла Земли, воздуха, биомассы животного, растительного и бытового происхождения, водородную энергетику.
 

Большая доля первичных энергоресурсов — около 40 % — используется для производства электроэнергии. Доля коммунально-бытового потребления и транспорта ( соответственно 17 % и 8 %) невелика по сравнению с индустриальными странами Запада, но высока доля энергии, используемой в промышленности — 35 %, В США в 1972 г. расходовалось 32 % всего потребления энергии на транспорт, 21 % — на коммунально-бытовые нужды и 27 % — в промышленности.
 

По использованию первичных энергоресурсов ГЭС являются наиболее рациональными электростанциями, так как работают на ежегодно возобновляемых водных энергоресурсах.
 

В структуре потребления первичных энергоресурсов газ в настоящее время составляет 11 6 % от общей потребности страны. Собственная добыча газа устойчиво поддерживается на незначительном уровне около 2 — 2 5 млрд. куб. Остальные объемы импортируются в страну в виде СПГ. Япония — третья страна в мире по импорту газа после США и Германии, является крупнейшим мировым импортером СПГ.
 

Оценки суммарного потребления первичных энергоресурсов в 2000 г. в Западной Европе ( без СФРЮ и Турции) в двух сценариях Кэвендишской лаборатории составляют соответственно 92 млн. ТДж и 88 млн. ТДж, а на 2020 г. — 130 млн. ТДж и 120 млн. ТДж. Фриш на 2000 г. дает оценку 3800 млн. т у. ТДж), но отмечает, что две французские фирмы дают еще более высокие цифры. Таким образом, оценки суммарного потребления колеблются от 88 млн. до 114 млн. ТДж ( 2933 млн. т у.
 

По масштабам потребления первичных энергоресурсов США значительно опережают все другие страны.
 

Эти три основных вида первичных энергоресурсов обладают широкой взаимозаменяемостью, по крайней мере в сфере производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения, что определяет достаточно большую свободу выбора между ними на основе сопоставления экономических показателей их добычи, распределения и использования.
 

Большая потенциальная возможность экономии первичных энергоресурсов заложена в эффективном использовании вторичных энергоресурсов ( ВЭР): физической теплоты печных и технологических газов, сбросных жидкостей, теплоты сгорания отходов химических производств, энергии избыточного давления продуктов и сырья химических производств. Во всех химико-технологических системах ( ХТС) сведение к минимуму использования первичных энергоресурсов и, наоборот, к максимуму использования ВЭР должно происходить без какого-либо снижения качества получаемой продукции.
 

Для темпов мирового потребления первичных энергоресурсов ( ПЭР) за 1900 — 2000 гг. характерно следующее: за первые 40 лет этого столетия ( 1900 — 1940 гг.) потребление ПЭР увеличилось в 3 5 раза, за последующие 30 лет ( 1940 — 1970 гг.) — еще в 3 55 раза и в последние 30 лет ( 1970 — 2000 гг.) — в 1 8 раза.
 

Неуклонной тенденцией мирового потребления первичных энергоресурсов является изменение его структуры в сторону роста доли высокоэффективных источников энергии — нефти и газа при снижении доли угля.
 

Несмотря на большое разнообразие первичных энергоресурсов и видов вырабатываемой энергии, энергетика бывшего СССР развивалась планомерно в сочетании с топливной базой как единый топливно-энергетический комплекс.
 

Основу топливно-энергетического баланса СССР составляют первичные энергоресурсы, к которым относится органическое топливо — твердые горючие ископаемые, нефть и природный газ.
 

Сравнительный анализ по данным ФНС