Потери энергии при ее производстве и потреблении. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Потери энергии при ее производстве и потреблении.



Потери энергии при ее производстве и потреблении На́ все́х ста́диях про́изводства и пре́образования пе́рвичных ист́очников энергии, тра́нспортировки и ко́нечного исп́ользования их энергетического по́тенциала до́пускаются зна́чительные по́тери энергии
Ри́с.2 1- уровень про́изводства ТЭ́Р 2- объ́ём энергоресурсов по́сле на́чальной пе́реработки ТЭ́Р 3- Объ́ём энергоресурсов у ко́нечного по́требителя 4- Те́оретически не́обходимая энергия Ри́с.2. илл́юстрируют сла́гаемые по́терь энергии (Э) в усл́овиях тра́диционного про́изводства и по́требления энергетических ре́сурсов в ра́мках бо́льших си́стем (на́пример, в на́родном хо́зяйстве стра́ны). То́чка 1 со́ответствует уровню про́изводства пе́рвичных ТЭ́Р в да́нном го́ду отр́езок ме́жду Т1 и Т2 ха́рактеризует по́тери энергии свя́занные с на́чальной пе́реработкой пе́рвичных энергоресурсов, на́пример, с обогащением обл́агораживанием ко́нцентрацией пе́рвичного орѓанического то́плива. Отр́езок ме́жду Т2 и Т3 ха́рактеризует по́тери энергии на́ ста́дии ее пре́образования, на́пример, свя́занные с про́изводствам электроэнергии, те́пла а та́кже тра́нспортировкой энергии то́чка 3 илл́юстрирует ту́ ча́сть пе́рвичных энергоресурсов,ко́торая по́дводится к ко́нечному по́требителю. Отр́езком м. т 3 и 4 опр́еделяются по́тери энергии на́ ста́дии ко́нечного её исп́ользования. Отр́езок орд́инаты м. т. 4 и ось́ю абц́ис ха́рактеризует уровень те́оретически не́обходимых за́трат энергии на́ обеспечение ра́зличных ну́жд че́ловека. Это по́лезное энергопотребление, ра́ди ко́торого и бы́ли про́изведены пре́дварительные за́траты энергии, опр́еделяемые отр́езком орд́инаты м. т.1 и т.4. Су́ммарные за́траты энергии, со́ответствующие орд́инате м. то́чками 1и 3 по́ укр́упненной оценки со́ставляют при́мерно 1/3 общ́его объ́ёма пе́рвичной энергии. Это зна́чит, что́ на́ ка́ждую единицу энергии, по́дведенную к ко́нечному по́требителю, те́ряется до́ 0,5 единицы энергии. Су́щественный вкла́д зде́сь вно́сят ко́нденсационные электростанции. Еще бо́льшие по́тери энергии до́пускаются при́ ко́нечном её исп́ользовании в сфе́ре ма́териального исп́ользования в сфе́ре ма́териального про́изводства и исп́ользования ра́зличных ви́дов про́дукта и энергоёмких усл́уг. Зде́сь на́ ка́ждую единицу энергии, по́дведенную к ко́нечному по́требителю, те́ряется при́мерно до́ 0,75 - 0,95 единицы энергии. по́дсчитано, что́ для́ но́рмально́й жи́знедеятельности одн́ого че́ловека в го́д пе́рерабатывается до́ 20 т. ра́зличного при́родного сы́рья. при́ этом то́лько 5-10 % исх́одных ре́сурсов пе́реходит в го́товую по́лезную про́дукцию, а ост́альные в ви́де отх́одов по́падают в окр́ужающую сре́ду. В итоге на́ все́х по́следовательных этапах до́бычи, пе́реработке, пре́образования, тра́нспортировке и ра́спределения энергии пе́рвичных ист́очников и на́ все́х сту́пенях исп́ользования энергии в ма́териальном про́изводстве, сфе́ре усл́уг, вме́сте взя́тых, те́ряется в сре́днем около 90% энергии от пе́рвоначального уровня. в ра́счете на́ ко́нечный про́дукт этому отв́ечает инт́егральный ко́эффициент по́лезного исп́ользования (КПИ́) ТЭ́Р, при́мерно ра́вный 10% Особенно ве́ликие по́тери, на́пример, в ве́сьма энергоемком те́плоте́хнологическом ко́мплексе стра́ны, где́ на́ ре́ализацию все́го мно́гообразия те́плоте́хнологических про́цессов, от ни́зкотемпературного на́грева во́ды до́ вы́сокотемпературной пла́вки ме́таллов, не́посредственно ра́сходуется около 2/3 орѓанического то́плива, бо́лее 1/3 вы́рабатываемой электрической и бо́лее ½ те́пловой энергии. Та́к, при́ обр́аботке ста́ли в электрических пе́чах итоговой КПИ́ энергии пе́рвичного ист́очника в ра́счете на́ ко́нечный ре́зультат про́цесса исч́исляется единицами про́центов. Сто́ль ве́лики по́тери энергии при́ до́быче и пе́реработке пе́рвичного ист́очника, при́ пре́образовании его энергии электрическую, при́ тра́нспортировке и ра́спределении энергии по́ по́требителям и исп́ользовании ее в пе́чах, при́ ост́ывании изд́елий по́сле вы́дачи их из пе́чи. Аналогичный уровень КПИ́ ха́рактерен и для́ электроплавки ста́ли с по́следующей ра́зливкой и охл́аждением до́ те́мпературы окр́ужающей сре́ды. Те́плотехнологическая си́стема про́изводства ста́льных изд́елий имеет КПИ́ энергии пе́рвичного ист́очника в ра́счете на́ ко́нечную про́дукцию (со́ртовой про́кат) на́ уровне 5-7,5 %. Про́изводству ли́нейного чу́гуна отв́ечает КПИ́ энергии пе́рвичного ист́очника около 10%. Та́ков же́ уровень КПИ́ со́вокупности ря́да те́плоте́хнологических си́стем ма́шиностроительного пре́дприятия, про́изводящего де́тали тра́ктора. Мно́гостадийная те́хнология про́изводства ста́льного про́ката на́ пре́дприятии с по́лным ме́таллургическим ци́клом имеет ПКИ́ пе́рвичной энергии в пре́делах 7,5-15%. При́меры из дру́гих обл́астей энергоиспользования та́кже сви́детельствуют об отн́осительно ни́зких зна́чениях КПИ́, ка́к, на́пример, электроосвещение, авт́отранспорт, электротранспорт. Ве́сьма зна́чительны по́тери энергии на́ пре́дприятиях ТЭ́Ка. Угольная про́мышленность Ро́ссии, явл́яясь одн́ой из ба́зовых отр́аслей на́родного хо́зяйства (для́ ну́жд энергетики по́ставляет про́дукции на́ 48,6%) и дру́гих про́изводств при́ этом са́ма те́ряет зна́чительное ко́личество то́плива, те́пловой и электрической энергии. Те́хнология угольного про́изводства ха́рактеризуется вы́соким вы́ходом вто́ричных те́пловых энергетических ре́сурсов. Мно́го те́пла те́ряется с отх́одящими га́зами ко́тельных, ТЭ́Ц, су́шильных уст́ановок обогатительных фа́брик, охл́аждающей во́дой ша́хтных ко́мпрессорных уст́ановок. На́пример, у бо́льшинства ша́хтных ко́тельных уст́ановок t0 отх́одящих га́зов до́стигает 160-220 0С. Зна́чительные по́тери те́пла не́сут ве́нтиляционные уст́ановки, ко́торые в зи́мнее вре́мя го́да вы́брасывают в атм́осферу отр́аботанный ша́хтный во́здух с t0 15-20 0С. Угольная отр́асль одн́а из энергоемких отр́аслей. Ве́лики по́тери и осн́овных пе́рвичных энергоносителей. Со́тни ты́сяч то́нн то́плива те́ряются при́ тра́нспортировке и хра́нении из-за́ то́го, что́ не́совершенны по́грузочно-ра́згрузочные узл́ы и тра́нспортные сре́дства, угольные скла́ды и не́фтебазы. По́тери угл́я при́ пе́ревозках со́ставляют, по́ оценкам спе́циалистов, 3-5 млн.т. го́д. В то́ же́ вре́мя в стра́не те́ряется 6-8 % общ́его до́бытой не́фти, в то́м чи́сле не́ ме́нее 2 % - при́ скла́дских операциях. В це́лом по́тери не́фтепродуктовПотери энергии при ее производстве и потреблении Энергетическое обеспечение производства по́ при́чинам их обр́азования мо́жно ра́зделить на́ экс́плутационные и аварийные. Аварийные по́тери вы́зываются не́качественным стро́ительством или ре́монтом ре́зервуаров и дру́гих со́оружений, на́рушением пра́вил те́хнической экс́плуатации и обр́ащения с не́фтепродуктами, сти́хийными бе́дствиями. На́ пре́дприятиях не́фтяной про́мышленности экс́плуатируются около 80 ти́пов ко́тельных уст́ановок, зна́чительная ча́сть ко́торых – ме́лкие, не́экономичные, тре́бующие по́вышенных за́трат то́плива и бо́льшого чи́сла ра́ботников для́ их обс́луживания. В обл́асти про́изводства электрической энергии и те́пла в Ро́ссии тра́диционно со́храняется гла́вное на́правление НТП (на́учно-те́хнического про́гресса) – по́вышение ко́эффициента по́лезного исп́ользования то́плива пу́тем ра́сширения ма́сштабов ко́мбинированного про́изводства электроэнергии и те́пла (в отечественной те́рминологии – те́плофикации, в за́рубежной - ко́генерации). В на́стоящее вре́мя бо́лее 50 % те́плопотребления стра́ны обеспечивается от экономичных те́плоисточников: ТЭ́Ц да́ют 34%; кру́пные ко́тельные 13%, уст́ановки, исп́ользующие вто́ричные энергоресурсы 4%. Те́плофикацией охв́ачено до́ 41% те́плопотребления го́родов, про́мышленных узл́ов и по́селков го́родского́ ти́па. В то́ же́ вре́мя де́йствует не́ ме́нее 200 ты́с. ко́тельных, сре́дняя единичная мо́щность ко́торых не́ пре́вышает 5 Гка́л/ч (1 ка́л=4,186 Дж). В ре́зультате ме́лкие и ме́стные ге́нераторы по́требляют 58% все́го то́плива со́ сре́дним удельным его ра́сходом, при́мерно на́ 40 кг/Гка́л бо́льшим, че́м ТЭ́Ц и кру́пные ко́тельные. Обс́луживанием ме́лких ко́тельных за́нято до́ 2 млн. че́л., что́ су́щественно пре́вышает чи́сленность экс́плутационного пе́рсонала на́ все́х электростанциях Ми́нтопэнерго РФ. Со́гласно да́нным (Ко́нцепция ре́структуризация РА́О ЕЭС Ро́ссии от г.) мо́ральный и фи́зический изн́ос оборудования в электроэнергетике на́ г. со́ставил 52 %, в по́следние го́ды отл́ичается ро́ст удельных ра́сходов то́плива на́ отп́уск электроэнергии. Не́достатки ме́лких те́пло ист́очников свя́заны с ни́зкой энергоэффективностью, вы́сокой сте́пенью за́грязнения окр́ужающей сре́ды, по́вышенными зна́чениями удельных сто́имостей тру́дозатрат на́ обс́луживание. Вме́сте с те́м да́же на́иболее со́временные ко́тельные, не́ го́воря уже о ме́лких те́пло ге́нераторах, по́ су́ществу явл́яется энергорасточительными уст́ройствами. При́чина про́стая в са́мом при́нципе де́йствия, осн́ованном на́ сжи́гании то́плива и по́следующей пе́редаче те́плоты ни́зкотемпературному те́плоносите́лю, в про́цессе ко́торой те́ряется зна́чительная ча́сть ра́ботоспособности (Экс́ергии) то́плива. Именно по́ этому да́же при́ те́пловом КПД ко́тлов, при́ближающемся к 100 %, их Экс́ергетический КПД, ха́рактеризующий сте́пень исп́ользования хи́мической энергии то́плива обычно не́ пре́вышает 15-20 % . Один этот фа́кт вы́зывает со́мнение в це́лесообразности сто́ль ши́рокого ра́спростра́нения отопительных ко́тлов и те́плогенераторов, ко́торое они по́лучили бла́годаря про́стейшей те́хнологии про́изводства те́плоты. Этот не́достаток пре́одолевается 2-мя́ спо́собами: ста́рым пу́тем со́вместного про́изводства электрической энергии и те́плоты на́ ТЭ́Ц, и но́вым – с её по́мощью те́пловых на́сосов. Го́рода ста́новятся про́изводителями электроэнергии, ко́торая впо́лне мо́жет вы́рабатываться в энергосистемах. По́мимо ухудшения экологической обс́тановки, это ве́дет к отч́уждению де́фицитных го́родских те́рриторий к усл́ожнению про́блемы тра́нспортировки то́плива. Кро́ме то́го, ко́нцентрация огр́омных мо́щностей в одн́ом те́плоисточнике, мно́голетняя ориентация на́ це́нтрализованное те́плоснабжение при́вели к ги́гантской стру́ктуре те́пловых се́тей в го́родах. К при́меру, в Мо́скве про́тяженность то́лько на́иболее отв́етственных се́тей пре́вышает 3000 км, а общ́ая про́тяженность на́ по́рядок бо́льше. Ка́к по́казывает опыт те́пловые се́ти явл́яются са́мыми не́надежными элементами си́стем те́плоснабжения, сро́ки их слу́жбы оказываются в 2-3 ра́за и бо́лее ни́же но́рмативных. По́казатель аварийности те́плопроводов в по́следние го́ды до́стиг 1 пре́вышения на́ ки́лометр тра́ссы в го́д, а для́ тру́б ма́лого ди́аметра бо́лее 6 аварий на́ км. при́ этом в отопительный пе́риод в ви́де аварий про́является до́ 40-50% по́вреждений, что́ при́водит к огр́омным по́терям те́пловой энергии. Не́достатки ТЭ́Ц мо́жно до́полнить зна́чительной не́догрузкой, до́стигающей для́ мно́гих из ни́х 1/3 мо́щности, вы́сокими тра́нспортными по́терями энергии и энергоносителей, пе́регревом бли́злежащих и не́догревом отд́аленных объ́ектов. Отс́утствие сре́дств ре́гулирования, а та́кже те́хнологическая не́подготовленность си́стем те́плоснабжения к авт́оматизации обуславливают пе́рерасход те́пла и то́плива в ра́змере не́ ме́нее 10-15% . Си́стемы те́плоснабжения ма́ло упр́авляемы, ра́сход се́тевой во́ды, ка́к пра́вило, пре́вышают ра́счетные зна́чения на́ 20-25%, t° обр́атной во́ды за́вышена на́ 5-10°С. В итоге имеют ме́сто пе́рерасход те́пла,(за́вышенное да́вление в отб́орах) пе́рерасход то́плива. Ве́лики не́производственные по́тери те́плоты от то́пливоиспользующих агр́егатов и уст́ановок в ви́де изб́ыточных те́повыделений, из-за́ отс́утствия не́обходимых ме́роприятий по́ усовершенствованию и вне́дрению сре́дств про́мышленной те́плозащиты. Та́к те́пловые по́тери в окр́ужающую сре́ду че́рез сте́ны то́пливоиспользующих уст́ановок до́стигают 20-30% те́плоты сго́рания исп́ользуемого то́плива. Ест́ественно, это тре́бует улучшения их те́пловой изоляции. Схе́мы энергоснабжения до́лжны стро́ится на́ осн́ове це́нтрализации, ко́мплексного исп́ользования и ко́мбинированного про́изводства энергоресурсов, исп́ользования но́вых те́хнических до́стижений в обл́асти со́вершенствования те́хнологических и энергетических про́цессов. На́ осн́овании вы́шеизложенного мо́жно сде́лать три́ че́тких вы́вода: 1. На́ пре́дприятиях ТЭ́Ка, ка́к и в на́родном хо́зяйстве в це́лом, про́исходит ра́сточительное исп́ользование энергии. 2. Су́ществуют ши́рокие при́нципиальные во́зможности мно́гократного сни́жения ра́схода ТЭ́Р во́ мно́гих энергопотребляющих си́стемах. 3. Сле́дует при́знать особую акт́уальность и ве́сомость изв́естного вы́вода: «Энергосбережение- это клю́чевая энергетическая про́блема со́временности». Потери электроэнергии и способы борьбы с ними . Статья в журнале Молодой ученый

Статьи

  • Потери энергии при ее производстве и потреблении Энергетическое обеспечение производства
  • Потери энергии при ее производстве и потреблении
  • Потери электроэнергии и способы борьбы с ними . Статья в журнале Молодой ученый
  • VI. Порядок определения потерь в электрических сетях и оплаты этих потерь КонсультантПлюс
  • Снижение потерь электроэнергии – важнейший путь энергосбережения в электрических сетях . АВОК
  • Снижение потерь энергоресурсов при производстве и транспортировке как способ энергосбережения
  • Нормирование потерь электрической энергии.
  • Пути уменьшения потерь электроэнергии в системе ее производства распределении передачи и потребления в промпредприятиях
  • Коммерческие потери электроэнергии и их снижение
  • Лекция № 7. Потери мощности и электроэнергии в элементах сети . Контентплатформа