Структура мирового производства электроэнергии в 1990 – 1996 гг.
Таблица 1.17
| Регион | Общий объем произ-водства, ТВт*ч | Доля отдельных источников энергии в суммарном мировом производстве электроэнергии, % | ||||||
| Уголь | Мазут | Газ | Атомная энергия | Гидро энергия | НВИЭ-1 | НВИЭ-2 | ||
| Мир в целом | 11825 13652 | 39,0 38,5 | 11,5 9,4 | 13,6 15,0 | 17,0 17,6 | 18,9 18,1 | - 0,4 | - 1,0 |
| ОЭСР | 7079 8715 | 41,4 38,9 | 8,7 7,5 | 10,4 12,3 | 23,0 24,0 | 16,5 15,3 | - 0,5 | - 1,5 |
| Восточная Европа | 321 387 | 50,8 50,6 | 18,1 15,8 | 12,0 15,8 | 1,2 14,7 | 17,3 15,5 | - 0,3 | - - |
| Африка | 605 656 | 3,6 3,0 | 18,7 9,1 | 9,4 10,1 | 2,1 1,5 | 66,2 74,5 | - 2 | - - |
| Латинская Америка | 788 999 | 41,2 45,6 | 17,1 14,9 | 7,6 17,5 | 11,7 4,7 | 22,4 6,3 | - - | - - |
| Азия (без Китая) | 621 1080 | 72,5 75,0 | 6,6 6,0 | 0,5 0,2 | - 1,3 | 20,4 17,5 | - - | - - |
| Китай | 1727 1260 | 25,0 21,9 | 14,3 8,9 | 33,8 40,0 | 12,2 15,7 | 14,7 13,5 | - - | - - |
| Бывший СССР | 447 209 | 61,8 37,8 | 7,9 8,6 | 7,6 11,9 | 12,9 16,7 | 9,8 25,0 | - - | - - |
| Ближний Восток | 238 346 | 4,3 6,4 | 48,7 45,4 | 42,3 43,6 | - - | 4,7 4,8 | - - | - - |
Примечания:
1. Числитель – значение показателя за 1990 г., знаменатель – за 1996 г.
2. НВИЭ-1 – группа нетрадиционных возобновляемых источников энергии, к которым относятся энергия солнца, ветра, геотермальная энергия и др.
3. НВИЭ-2 – группа горючих возобновляемых источников энергии, к которым относятся твердая биомасса и продукты ее переработки, дрова, промышленные и бытовые отходы.
1.7.2 Экологические особенности выработки электроэнергии.
Добыча, транспортировка, использование органических топлив серьезно загрязняет окружающую среду. (Проблема с добычей угля – известны, добыча нефти и газа дает оседание почвы. Пример, месторождение Лонг-Бич, США – земная поверхность опускается до 10 м.). Сжигание топлива – много побочных веществ – CO, CO2, H2O, NOx, SOx. Отходящие газы поглощают инфракрасное излучение земной поверхности и часть его отражается на Землю («парниковый эффект»). При сжигании топлива образуется теплота, часть которой трансформируется в электроэнергию (h=0,4) или в механическую энергию (автомобиль). Масштабы загрязнения окружающей среды на примере тепловой электростанции мощностью P=2400 МВт работающей на угле: за 1 час работы она сжигает 1100 т угля (калорийность 22,7 мДж/кг, зольность 23%, сернистость 1,7) выбрасывая в атмосферу 10 млн м3 дымовых газов, содержащих 2350 т CO2, 250 т паров воды, 35 т SO2, 9 т NO2, 2 т летучей золы, сжигает кислорода – 820 тыс. т; потребляет 17 – 20 вагонов угля в час; приблизительно 10% теплоты уходит в атмосферу с дымовыми газами, более 50% теплоты отводится в процессе охлаждения конденсаторов турбин водой из реки, водоема или градирни. Для ТЭС – 2400 требуется 300 тыс. м3 воды в час для охлаждения конденсаторов турбин.
В целом энергетика загрязняет окружающую среду приблизительно на 50% из 100%.
1.8 Невозобновляемые источники энергии: производство, особенности, запасы, прогнозы.
Традиционными источниками энергии являются органические топлива (уголь, нефть, природный газ), имеющие углеродную основу. Энергия освобождается из них, главным образом, в процессе образования CO2при горении. Удельная теплота сгорания:
- бензин – 4,6×107 Дж/кг;
- сырая нефть – 4,3×107 Дж/кг;
- газовый конденсат – 3,5×107 Дж/кг;
- уголь – (3 ¸ 5,5) ×107 Дж/кг;
- мазут – теплосодержание 8000 – 8500 Ккал/кг.
Процесс горения органических видов топлива:
C + O2 = CO2 + тепло (1.4)
В таблице 1.18 представлены объемы производства невозобновляемых источников энергии.
Таблица 1.18
| № п/п | Ресурсы | 1985 г, ЭДж | 2000 г, ЭДж | 2020 г, Эдж |
| 1 | Уголь | 115 | 170 | 259 |
| 2 | Нефть | 216 | 195 | 106 |
| 3 | Природный газ | 77 | 143 | 125 |
| 4 | Ядерная энергия | 23 | 88 | 314 |
Существуют различные прогнозы потенциальных ресурсов органического топлива находящегося в недрах земли. Запасы ископаемого органического топлива составляют примерно 15000×109 тут, из которых около 10000×109 тут приходится на уголь, а 1500×109 тут приходится на нефть и природный газ. Извлекаемые же (в соответствии с современной технологией и экономическом рентабельностью добычи) запасы оцениваются в 25…50% прогнозируемых.
В таблице 1.19 предоставлены прогнозируемые оценки мировых ресурсов ископаемого топлива.
Мировые ресурсы ископаемого топлива
Таблица 1.19
| Топливо | Доказанные | Вероятные, млрд. тут | Всего, Млрд. тут | |
| млрд. тут | % | |||
| Обычная нефть | 130 | 3,35 | 360 | 490 |
| Нефть из сланцев | 50 | 1,51 | 720 | 770 |
| Нефть з песков | 50 | 1,51 | 360 | 410 |
| Природный газ | 30 | 2,38 | 270 | 350 |
| Уголь | 2000 | 60,5 | 7730 | 9730 |
| Лигнит | 1000 | 30,25 | 2400 | 3400 |
Примечание: лигнит – разновидность бурого угля (65 – 71% углерода) с древесной структурой.
Оценка мировых запасов урана в тоннах:
1. Достоверно подтвержденные – 2191700 т.
2. Расчетные дополнительные – 2176200 (79% США по цене 130 USD за кг).
Подсчитано, что все израсходованное с 1900 г. по 1975 год топливо составило 245 млрд. тут. Суммарная же потребность в энергоресурсах всех видов на период наших дней до 2100 г. с учетом прогнозируемого темпа энергопотребления (3 и 2%) может составить около 6000 млрд. тут.
Прирост производства энергии за счет развития добычи нефти и газа иллюстрирует потребление нефтегазового топлива в 1885 г:
- СССР – 65%
- США – 77%
- Западная Европа – 65-70%
США половину сырой нефти получают по морю из других стран. Западная Европа 95% нефти ввозит из стран Ближнего Востока. Япония целиком ввозит нефть.
Рост потребления топливно-энергетических ресурсов в мире: 1970 – 9.4 млрд. т.у.т, 1990 – 16,8 млрд. т.у.т. Прирост производства энергии за счет развития добычи нефти за 100 лет (1860 – 1960 года) на Земле добыто 18 млрд. т нефти, за 20 лет (1961 – 1981) – 44,5 млрд т нефти.
Уголь добывается более 1000 лет, а его использование в крупных масштабах насчитывает не менее 200 лет. Хорошо изучено и расположение угольных пластов. Происхождение нефти связывают с отложениями в морской воде (по гипотезе Менделеева нефть образуется под влиянием высоких температур и огромного давления в глубинах земли как результат синтеза органической материи и неорганических веществ), а угля – с осадочными отложениями в пресной воде доисторических болот. Последовательность возникновения угля: торф, лигнит, бурый уголь, суббитуминозный и битуминозный уголь, антрацит, т.е. от недавних растительных образований до наиболее твердых с высоким содержанием углерода, сортов угля.
К 1910 г. доля ископаемых углей в мировом энергетическом балансе достигла 90%. Растет очень быстро абсолютное количество потребляемой энергии. С 1850 по 1950 года израсходовано энергии столько, сколько было израсходовано примерно за 10 предыдущих столетий. Со времени добычи угля человечество сожгло примерно 100 млрд. тонн, но ¾ этого количество – после 1900 года.