Структура та тенденції розвитку енергопостачання. Об’єкти малої енергетики

Залежно від виду первинної енергії розрізняють теплові електростанції (ТЕС), гідроелектричні станції (ГЕС), атомні електростанції (АЕС) і ін. До ТЕС відносяться конденсаційні електростанції (КЕС) і теплофікації, або теплоелектроцентралі (ТЕЦ).

Електростанції, що обслуговують житлові райони, одержали назву державних районних електростанцій (ДРЕС). У їх склад, як правило, входять конденсаційні електростанції, що використовують органічне паливо і не виробляють теплової енергії. ТЕЦ також працюють на органічному паливі та виробляють як електричну, так і теплову енергію у вигляді перегрітої води і пари. Атомні електростанції використовують енергію ядерного палива. У ТЕЦ, КЕС і ДРЕС потенційна хімічна енергія органічного палива (вугілля, нафти або газу) перетворюється в теплову енергію водяної пари, яка, у свою чергу, переходить в електричну.

Гідравлічні електростанції (ГЕС) використовують поновлювану енергію падаючого потоку води, яка перетвориться в електричну.

ТЕС, ГЕС і АЕС - основні енергогенеруючі джерела, розвиток і стан яких визначають рівень і можливості сучасної світової енергетики і енергетики України зокрема. Електростанції вказаних типів називають також турбінними.

Однією з основних характеристик електростанцій є встановлена потужність, рівна сумі номінальних потужностей електрогенераторів і устаткування, теплофікації. Номінальна потужність- це найбільша потужність, при якій устаткування може працювати тривалий час відповідно до технічних умов.

З урахуванням специфіки розміщення ТЕС, ГЕС і АЕС визначаються місце розташування електростанцій і умови їх майбутньої експлуатації: положення станцій щодо центрів споживання, що особливо важливо для ТЕЦ; основний вид енергоресурсу, на якому працюватиме станція, і умови його надходження на станцію; умови водопостачання станції, що набувають особливого значення для КЕС і АЕС. Важливою є близькість станції до залізничних і інших транспортних магістралей та до населених пунктів.

Енергопостачання - сукупність послідовних процесів виробництва, передачі і використання енергії.

Система енергопостачання - сукупність установок і пристроїв, призначених для цілей енергопостачання.

Ланцюг перетворення енергії. На практиці часто використовується термін "види енергії", під яким розуміються різні джерела енергії або види палива.

Паливо - горюча речовина, яка економічно доцільно використовувати для отримання значної кількості теплоти.

Теплота згорання - кількість теплоти, що виділяється при повному згоранні палива. Розрізняють вищу Q^Р_В і нижчу Q^Р_Н теплоту згорання (теплотворну здатність палива).

Вища Q^Р_В - теплота згорання, що виділяється при згоранні 1 кг твердого, рідкого або 1 м³ газоподібного палива при перетворенні водяної пари, що міститься в продуктах згорання, в рідину. Нижча теплота згорання менше вищої на величину паротворення вологи, наявної в паливі (W^p) або такої, що утворюється в результаті згорання водню палива (9 Н^р).

Умовне паливо - паливо, теплота згорання якого прийнята рівною 29,35 МДж/кг (7000 ккал/кг). Переклад дійсної кількості палива в умовне проводиться множенням кількості даного палива на його еквівалент
Э = Q^Р_Н/29,35.

2. Основними первинними паливно-енергетичними ресурсами (ПЕР), на яких базується сучасна енергетика, є викопне паливо (вугілля, торф, нафта, сланці, горючі гази), продукти його переробки (моторне паливо, мазут, брикети), водяні потоки (річки), ядерне пальне (уран, торій). Існують і інші джерела енергії, такі, як біомаса, енергія сонця, енергія вітру, енергія хвиль, гідроресурси, геотермальна енергія. Це поновлювані, найбільш екологічно чисті (альтернативні) джерела енергії.

Всі ці види палива представляють первинні енергетичні ресурси і утворюють першу ланку ланцюга перетворення енергії - енергетичного ланцюжка (рис.7.1).

3.Потенціал електроенергетики України складають 44 потужних ТЕС, 7ГЕС і 4 АЕС (табл. 1).

Таблиця 1

Характеристика енергетичного комплексу України (1999 р.)

Головна роль належить електростанціям, обладнаним в основному енергоблоками потужністю 150, 200, 300 і 800 тис. кВт. Найбільші теплові електростанції України: Вуглегорська, Запорізька, Криворізька, Бурштинська, Зміївська, Ладижинська, Трипільська.

Атомні електростанції характеризуються більшими енергоагрегатами і відповідно великими потужностями електростанцій. У Україні 4 АЕС: Запорізька, Південно-Українська, Рівненська і Хмельницька. Їх сумарна встановлена потужність складає 24% від загальної потужності електростанцій України. Проте вони виробляють майже 50% всій електроенергії країни.

Таким чином, АЕС зайняли в енергетиці України провідне місце. Проте їх експлуатація пов’язана з цілим рядом екологічних проблем, перш за все з похованням радіоактивних відходів.

Створення гідроелектростанцій, як правило, забезпечує не тільки вироблення електроенергії, але завдяки наявності водосховища дозволяє вирішувати ряд інших важливих народногосподарських завдань, пов'язаних з судноплавством, водопостачанням, зрошуванням, розвитком рибного господарства і рекреацією.

Виробництво енергії в Україні багато в чому залежить від імпорту енергоресурсів. Природно-кліматичні умови України дають можливість достатньо ефективно використовувати нетрадиційні первинні джерела енергії: метан вугільних родовищ, біогаз, що одержується з відходів, енергію вітру, сонячну і геотермальну енергію.

Задоволення потреби України в паливі пов'язане, в першу чергу, з скороченням використання природного газу і збільшенням частки твердого палива при виробництві електричної і теплової енергії. Це дозволить понизити залежність економіки України від дорогого імпортного газу.

4 . Вичерпання горючих корисних копалини і високий рівень впливу традиційних джерел енергії на навколишнє природне середовище викликав у всьому світі інтерес до пошуку ефективних способів використання нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії (НПДЕ).

До основних НПДЕ відносяться: енергія сонця, вітру, тепла Землі (наприклад, парогідротермічна), біомаси (органічні відходи в господарській діяльності людини, енергетичні плантації), океанів і морів (наприклад, приливів і відливів, температурного градієнта), нетрадиційні види гідроенергетики (малих річок, гідроакумулюючих систем), а також вторинні енергетичні ресурси (теплові відходи промислових і сільськогосподарських підприємств).

Необхідність і можливість розвитку в Україні НПДЕ обумовлені наступними причинами: дефіцитом традиційних для України ПЕР; наявністю науково-технічної і промислової бази, придатної для виробництва практично всіх видів устаткування нетрадиційної енергетики; сприятливими клімато-метеорологічними умовами для використання основних видів НПДЕ.

Виходячи з географічних, науково-економічних і екологічних чинників, для України доцільно розглядати використані таких НПДЕ, як енергія сонця, вітру, біомаси, малих річок, геотермальна енергія .

4. Вплив енергетики на навколишнє оточуюче середовище узагальнено зводиться до наступного:

• водоспоживання і водокористування, що обумовлює зміну водного балансу і якості води;

• випадання на поверхню продуктів викидів в атмосферу: кислот і кислотних оксидів, металів і їх з'єднань, канцерогенних і радіоактивних речовин;

• складування продуктів спалювання твердих палив (зола, шлаки), продуктів продувань поверхонь нагріву (сажа, зола), а також відходів збагачення палива;

• викиди твердих і рідких радіоактивних відходів, включаючи відходи видобутку і збагачення уранових руд;

• викиди теплоти;

• створення водосховищ в долинах річок або з використанням природного рельєфу поверхні, а також створення штучних ставків-охолоджувачів, що викликає зміну якісного і кількісного складу річкового стоку, зміну гідрології водного басейну, збільшення тиску на дно, проникнення вологи в розломи кори, зміна умов рибальства, розвиток планктону і водної рослинності, зміна мікроклімату, умов відпочинку, спортивних занять, підтоплення і заболочування територій;

• зміна ландшафту при спорудженні різних енергетичних об'єктів, зокрема вирубка лісів, вилучення з сільськогосподарського обороту орних земель.

5 Вплив ТЕС на навколишнє середовище

Зі всіх типів електростанцій найбільш негативний вплив на навколишнє середовище спричиняють ТЕС. Це пов'язано з процесами спалювання органічного палива. На рис.1 представлена схема взаємодій ТЕС з компонентами навколишнього природного середовища.

Основні фактори впливу ТЕС:

- Видобуток палива (створення шахт і утворення териконів);

- Переробка і транспортування палива;

- Просідання земної поверхні;

- Вилучення територій;

- Забруднення газоподібними, твердими і рідкими відходами.

При спалюванні рідкого палива (мазуту) з викидами в атмосферу поступають: оксиди сірки і азоту, газоподібні і тверді продукти неповного згорання палива, з'єднання ванадію.

Рис.1. Схема взаємодії ТЕС і навколишнього середовища

Особливу групу вод, що використовують на ТЕС, складають охолоджувані води, які забираються з водоймищ на охолоджування поверхневих теплообмінних апаратів. Ці води вносять у водоймище велику кількість тепла.

Один з компонентів, що забруднює навколишнє середовище, - це шум. Від устаткування шум може розповсюджуватися за межі території станції. Ця обставина, характерна для всіх типів електростанцій, найбільше значення має для ТЕЦ, які розташовані переважно в міському масиві. Їх вплив може бути досить істотним на райони житлової забудови.