Энергоресурсы и их структура

Источником всей энергии на Земле является Солнце. В процессе фотосинтеза, являющегося основой жизни многих видов растений, живая природа потребляет лишь незначительную часть от общего количества исходящей от Солнца энергии. Наибольшее количество солнечной энергии расходуется на согревание атмосферы Земли, освещение планеты и на осуществление процессов кругооборота веществ на Земле. Энергия является основой жизни на Земле. Органическое топливо (уголь, нефть, газ) – это аккумулированная солнечная энергия, накопленная в течение миллионов лет, потребляемая человечеством в считанные годы. Преобразованной солнечной энергией является энергия других источников, например ветра, рек, морских приливов и отливов, волн. Растения поглощают солнечную энергию в процессе фотосинтеза; животные потребляют эту энергию косвенным путем, поедая растения и других животных. Человек потребляет солнечную энергию различными путями, в том числе и с пищей.

Использование энергии человечеством растет. В глубокой древности человек научился перерабатывать энергию Солнца путем сжигания биологической материи (например, древесины, тростника, соломы или навоза). Сегодня перечень энергоресурсов неизмеримо шире. Современные энергосистемы являются неотъемлемым компонентом инфраструктуры общества.

Учитывая, что энергия является важнейшим элементом устойчивого развития любого государства, каждое из них стремится разработать такие способы энергоснабжения, которые наилучшим образом обеспечивали бы развитие и повышение качества жизни людей, при одновременном сведении к минимуму воздействия человеческой деятельности на здоровье людей и окружающую среду.

Совокупность природных и производственных энергоносителей, запасенная энергия которых при существующем уровне развития техники и технологии доступна для использования в хозяйственной деятельности называется топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР).

Энергоресурсы имеют сложную структуру и подразделяются прежде всего на первичные (природные) и преобразованные. Первичные – это ресурсы, имеющиеся в природе в начальной форме. Энергия, получаемая при использовании таких ресурсов, называется первичной. Первичные энергоресурсы бывают:

- возобновляемые – природные энергоносители, постоянно пополняемые в результате естественных (природных) процессов. Возобновляемые ТЭР основаны на использовании возобновляемых источников энергии: солнечного излучения, энергии ветра, рек, морей и океанов, внутреннего тепла Земли, воды, воздуха; энергии естественного движения водных потоков и существующих в природе градиентов температур; энергии от использования всех видов биомассы, получаемой в качестве отходов растениеводства и животноводства, искусственных лесонасаждений и водорослей; энергию от утилизации отходов промышленного производства, твердых бытовых отходов и осадков сточных вод; энергию от прямого сжигания растительной биомассы, термической переработки отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности

- невозобновляемые, запасы которых не имеют источников пополнения и постепенно уменьшаются в связи с растущим их потреблением (уголь, нефть, газ, ядерная энергия). К ним относятся жидкие и газообразные углеводороды, угли и высококачественные урановые руды.

При изменении исходной формы первичных энергоресурсов в результате превращения или обработки образуются преобразованные энергоресурсы: бензин и другие виды нефтепродуктов, электричество, искусственный газ, водород, пар, горячую воду, тепло.

В зависимости от стадии преобразования различают следующие виды энергии:

- первичная – энергетические ресурсы, извлекаемые из окружающей среды;

- подведенная – энергоносители, получаемые потребителями: разные виды жидкого, твердого и газообразного топлива, электроэнергия, пар и горячая вода, разные носители механической энергии и др.;

- конечная – форма энергии, непосредственно применяемая в производственных, транспортных или бытовых процессах потребителей.

Преобразование топлива в конечные виды энергии связано с вредными выбросами твердых частиц, газообразных соединений, а также большого количества тепла, негативно воздействующего на окружающую среду.

В отличии от невозобновляемых ТЭР ,возобновляемые энергоресурсы (исключая гидроэнергетические) не нуждаются в транспортировке к месту потребления, но обладают низким энергетическим потенциалом из-за низкой степени концентрации, в связи с чем преобразование энергии большинства возобновляемых источников требует больших капитальных вложений. Это в значительной степени компенсируется широким распространением, относительно высокой экологической частотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует потоки энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс. Кроме того, возобновляемые источники энергии являются экологически чистыми.

Неиспользование потоков энергии возобновляемых источников приводит к ее безвозвратной потере, что предопределяет несколько иной подход к оценке эффективности устройств, применяющих эти источники, по сравнению с устройствами, работающими на невозобновляемых ресурсах.

Из возобновляемых энергоресурсов в настоящее время в основном используется гидроэнергия и в небольших количествах энергия ветра, солнца, геотермальная энергия.

Все чаще стали использовать топливно-энергетические ресурсы, полученные как отходы или побочные продукты (сбросы и выбросы) производственного технологического процесса называются вторичными топливно-энергетическими ресурсами(ВЭР). Наиболее часто встречаются вторичные ТЭР в виде тепла различных параметров и топлива. Например, к ВЭР в виде тепла относят нагретые отходящие газы технологических агрегатов; газы и жидкости систем охлаждения; отработанный водяной пар; сбросные воды; вентиляционные выбросы, тепло которых может быть полезно использовано. К ВЭР в виде топлива относят, например, твердые отходы, жидкие сбросы и газообразные выбросы нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, химической, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности, в частности, доменный газ, древесную пыль, биошламы, городской мусор и т.п.