Лекция 1. Общие проблемы энергетики. Энергетика и окружающая среда

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕТВО

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Конспект лекций

для магистрантов профильного направления специальности 6М071800 – Электроэнергетика

Алматы 2010

СОСТАВИТЕЛЬ: А.В. Болотов. Современные проблемы электроэнергетики. Конспект лекций для магистрантов профильного направления специальности 6М071800 – Электроэнергетика - Алматы: АУЭС, 2010.- 36 с.

В конспекте лекций по дисциплине «Современные проблемы электроэнергетики» показана связь энергетики и окружающей среды, определены общие проблемы энергетики, проблемы, сопровождающие тепловую энергетику и использование энергии водных ресурсов, атомную энергетику, показаны некоторые пути решения проблем традиционной энергетики, возможности использования возобновляемых энергетических ресурсов, преодоления энергоэкологических проблем стран Центрально – Азиатского региона.

СОДЕРЖАНИЕ

Лекция 1. Энергетика и окружающая среда, общие проблемы энергетики 4

Лекция 2. Проблемы тепловой энергетики 7

Лекция 3. Экологические проблемы гидроэнергетики 9

Лекция 4. Атомная энергетика 14

Лекция 5. Некоторые пути решения проблем традиционной энергетики 18

Лекция 6. Использование возобновляемых энергетических ресурсов 20

Лекция 7. Экономия энергии - новый источник энергии 25

Лекция 8.Энергоэкологические проблемы стран

Центрально – Азиатского региона 28

Список литературы 35

Лекция 1. Общие проблемы энергетики. Энергетика и окружающая среда

Содержание лекции: рост населения Земли и экономическое развитие общества ведут к росту потребления энергии и нарушению экологического равновесия.

Цель лекции: показать причины энергоэкологического кризиса и пути выхода из него путем перехода на альтернативные, неисчерпаемые и возобновляемые ресурсы, режим энергосбережения.

Общие признаки современной энергетики: дефицит энергии, ввод в оборот новых энергетических ресурсов, глобализация, международный обмен энергетическими ресурсами, политизация энергетики.

Глобальная энерго – экологическая ситуация.

Динамика роста населения Земли.

По сообщениям Американского Управления Переписью Населения, население Земли пересекло 6-миллиардную отметку 19 июля 1999 года. Каждую минуту на нашей планете рождается примерно 250 и умирает 103 человека, то есть прирост населения Земли – около 150 человек в каждую минуту.

Население мира неуклонно растет:

- 1 миллиард в 1804 году;

- 2 миллиарда в 1927 году (через 123 года);

- 3 миллиарда в 1960 году (через 33 года);

- 4 миллиарда в 1974 году (через 14 лет);

- 5 миллиардов в 1987 году (через 13 лет);

- 6 миллиардов в 1999 году (через 12 лет);

Прогнозы на дальнейший рост населения Земли:

- 7 миллиардов в 2013 году (через 14 лет);

- 8 миллиардов в 2028 году (через 15 лет);

- 9 миллиардов в 2054 году (через 26 лет).

Динамика роста населения по регионам в ХХ – начале ХХI века характеризуется следующими показателями (в млн. человек): его прирост в развитых странах незначителен, а в развивающихся – чрезвычайно высок. Так, за 1975-1990 г.г. из 2, 2 миллиарда прироста населения около 90%, то есть 2 миллиарда приходится на развивающиеся страны. Увеличение населения с 1970 г. по 2000 г. составило: в Европе – 16, 1%; в Северной Америке – 30, 2 %; в Азии – 76, 1 %, в Латинской Америке – 89, 3 %, в Африке – 140, 4 %. Доля населения развивающихся стран в общей численности населения планеты в 1950 году составляла 2/3, в 1975г. – 3/4, в 2000 году – 4/5, а в середине ХХI века по прогнозам составит 9/10. Экономика развивающихся стран и депрессивных регионов сильно отстает от экономик развитых стран.

Ситуация в мире:

- 1, 3 млрд. людей, которые живут меньше чем на 1 доллар в день;

- 1, 3 млрд. людей, которые испытывают перебои с безопасной питьевой водой;

- 2, 0 млрд. людей не имеют электричества.

На долю аграрных стран и регионов приходится свыше 90% сельского населения мира, но как это, ни парадоксально, они не в состоянии прокормить даже себя, поскольку рост населения в них превышает прирост производства продовольствия. Необходимость осваивать новые технологии, развивать промышленность требует энергии и участия в мировой торговле, однако это по ряду причин затруднительно. Использование традиционных источников энергии - физической силы животных, сжигание древесины и различного рода органики, не позволяют существенно повысить производительность труда в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в сфере услуг. В развивающихся странах существует полная зависимость от мирового рынка и его конъюнктуры, некоторые из этих стран обладают огромными запасами нефти, но не в состоянии регулировать ситуацию в свою пользу. Кроме того, сегодня развитие производительных сил и социально-культурной среды общества невозможно без повышения уровня образования всего народа, без овладения современными достижениями науки и техники, без доступа к электроэнергии. Все большее число людей в мире сознает, что проблемы развивающихся регионов стремительно выходят на авансцену истории.

Устранение отставания регионов и развивающихся стран необходимо всем, в том числе и самым развитым странам. Оно во многом определяет судьбу человечества, глобальную миграцию населения в поисках благоприятных условий жизни, доступа к энергии, воде и продуктам.

В ХХ веке в мире при росте численности населения в 3, 8 раза - с 1, 7 млрд. человек до 6, 3 млрд. человек, произошло 15 кратное увеличение потребления энергетических ресурсов, среднее потребление энергии на душу населения также возросло - почти в 4 раза, составив около 1, 5 т н.э/чел в год.

Производство энергии, являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду. С одной стороны в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошли тепло- и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без них. С другой стороны, человек все больше и больше заостряет свое внимание на экологическом аспекте энергетики и требует чистых производств энергии и экономичных технологий ее использования.

Современный период развития человечества иногда характеризуют через три «Э»: Энергетика, Экономика, Экология. Энергетика в этом ряду занимает особое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы (изменение климата, гиперосадки, кислотные дожди, всеобщее загрязнение среды обитания и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения среды обитания - тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения проблем энергетики зависит возможность решения основных экологических и экономических проблем. Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается исключительно быстрыми темпами. Если численность населения в современный период удваивается за 50 -60 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. Увеличение производства энергии требует вовлечения в оборот новых объемов первичных энергетических ресурсов, их добычи, переработки, транспортировки, наращивания структуры транспортных магистралей, как по первичным традиционным ресурсам, так и по линиям передач электроэнергии.

Организационной проблемой современной энергетики являются ограничения потребителей, подключенных к сетям энергосистем.

Практически ежедневные отключения потребителей, осуществляющиеся якобы из-за неуплаты за электроэнергию и топливо, плюс ограничения " в связи с необходимостью экономии энергоресурсов", плюс перерывы в энергоснабжении из-за аварийных отключений дезорганизуют жизнь городов и регионов, приносят ущерб, оцениваемый в миллиарды долларов.

По оценкам среднемноголетних потерь в сельском хозяйстве, а также в непрерывных производствах обрабатывающей промышленности, ущерб от недопоставки электроэнергии в 25-30 раз превышает стоимость недопоставленного количества энергии и не компенсируется энергоснабжающими организациями.

Отключение: это наказание или преступление?

Особенно актуально создание генерирующих мощностей на " концах" местных линий электропередач напряжением 6-10 кВ, имеющих большую протяженность. К таким линиям подключены многие потребители, и именно такие линии часто аварийно отключаются. Создание регулируемого рынка независимых энергопроизводителей в этих районах позволит избежать потерь от недоотпуска энергии и снизить потери в сетях.

В какой – то степени будут решены проблемы повышения КПД производства и передачи энергии, частные технические и организационные проблемы, однако остается главная проблема современной энергетики - угрожающее воздействие на экологию, ухудшение среды обитания всего живого.

Нет основания ожидать, что темпы роста производства и потребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:

- какое влияние на биосферу и отдельные её элементы оказывают основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

- можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;

- каковы возможности производства энергии за счет альтернативных повсеместно распространенных неисчерпаемых и возобновляемых ресурсов, таких как энергия ветра, Солнца, движущейся воды, термальных вод и других источников, которые относятся к экологически чистым и неисчерпаемым.