Понятие биосферы (стр. 2 из 3)

На рис.1. представлена структура первичной энергии.

Рис. 1. Структура первичной энергии

Возобновляемые ресурсы - это ресурсы, энергия которых непрерывно восстанавливается природой: энергия рек, морей, океанов, солнца, ветра, земных недр и т.д.

Невозобновляемые ресурсы - это ресурсы, накопленные в природе ранее, в отдаленные геологические эпохи, и в новых геологических условиях практически не восполняемые: органические топлива - уголь, нефть, газ, ядерное топливо. Практически неисчерпаемыми являются геотермальные и термоядерные энергоресурсы (они не являются возобновляемыми).

В геотермальные ресурсы включаются те из них, которые могут находиться в толще земной коры на глубине до 3 км и могут быть использованы как для теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии. Установление объемов энергии с использованием геотермальных источников и термоядерного синтеза на перспективу весьма затруднено, и поэтому не делалось попыток определить количественно этот объем.

Первичные энергоресурсы: уголь, нефть, газ, ядерная энергия, гидроэнергия, нетрадиционные нефть и газ, возобновляющиеся ресурсы (солнечная энергия, геотермальная, биомасса).

Все возобновляющиеся энергоресурсы (ВЭР) являются производными от энергии Солнца, но в целях удобства классифицированы по категориям, указанным выше.

Различные виды энергетических ресурсов обладают разной энергоемкостью. Удельной энергоемкостью называется количество энергии, приходящееся на единицу массы физического тела энергоресурса.

Для удобства сопоставления различных видов энергоресурсов и возможности расчетов расход всех видов топлива сравнивается с расходом так называемого условного топлива. За условное топливо принято такое топливо, при сгорании которого выделяется 29,3 106 Дж, или 7000 ккал энергии.

В табл. 1. приведены значения удельной энергоёмкости для ряда энергетических ресурсов в сравнении с условным топливом.

Таблица 1.

Виды топлива	Условное топливо	Уголь антрацит	Древесное топливо	Нефть	Газ пропан	Водород
Удельная энергоемкость, X 10⁶ Дж/кг	29,3	33,5	10,5	41,9	46,1	120,6
Ккал/кг	7000	8000	2500	10000	11000	28800

Вторичными энергоресурсами называются энергоносители, полученные после промышленного преобразования первичных энергоресурсов. Например, электрическая и тепловая энергия, полученная в результате сжигания органического топлива на тепловых электростанциях.

Конечными энергоресурсами называются энергоресурсы, непосредственно потребляемые после их доставки конечными потребителями. Например, электрическая энергия в приводе станков и роботов на заводах.

Следовательно, необходимая для фотосинтеза энергия накапливается химическим путем. Именно этот поток энергии необычайно важен для нас. Это единственный источник энергии, за счет которого осуществляются физиологические процессы во всех живых организмах.

Вся система энергетических потоков «нетрадиционных видов энергии» состоит из двух частей: динамического потока энергии и статического количества энергии, т.е. ископаемых топлив, геотермической, ядерной и гравитационной энергий.

На поверхность Земли и её окружение направлены три основных потока энергии:

1. Солнечное излучение мощностью 174000 ТВт.

2. Тепловой поток изнутри Земли мощностью 32 ТВт.

3. Энергия морских приливов мощностью 3 ТВт.

30% солнечного излучения отражается в космическое пространство, т.е. не влияет на энергетический баланс Земли. Но остальные 70% этой энергии (около 122000 ТВт) являются решающей долей потока энергии во всей системе.

Из оставшихся 122000 ТВт одна его часть поглощается атмосферой, океаном и сушей и при низких температурах превращается в тепловую энергию. Другая часть вызывает испарение, циркуляцию и выпадение воды в земном круговороте. Третья часть преобразуется в морские и атмосферные течения. Четвертую часть (около 40 ТВт, или 0,03% всего солнечного излучения) поглощают растения, и тем самым она становится источником одной из важнейших животворных реакций на Земле – фотосинтеза.

Тепловой потокизнутри Земли к ее поверхности при нормальных температурах непосредственно превращается в тепло.

Энергия приливов– это ничтожно малая часть суммарной потенциальной и кинетической энергии системы Земля – Луна – Солнце. За счет превращения этой энергии возникают морские приливы и течения. Их механическая энергия в свою очередь в результате трения также превращается в тепло.

Солнечная энергия является весьма перспективным мировым энергоресурсом. Однако в отличие от ископаемых топлив, урана и геотермальной энергии солнечное излучение не может храниться, а представляет энергию в потоке. Поток солнечной энергии, достигающий земной поверхности, в 13 тыс. раз больше суммарной энергии, производимой в мире в настоящее время с помощью органических топлив и урана.

Преимущества солнечного излучения - полное отсутствие неблагоприятных воздействий на окружающую среду; cолнечная энергия имеется повсюду, неисчерпаема, доступна в одной и той же форме на бесконечно долгий период времени.

Трудности применения - суточные, сезонные, климатические изменения интенсивности солнечного излучения требуют создания крупных систем накопления энергии или комбинированного использования солнечной энергии с другими энергетическими ресурсами для обеспечения надежного круглосуточного энергосбережения.

Солнечная энергия обладает низкой плотностью потока (не более 250 Вт/м2), и ее интенсивность различна для разных районов Земли, следовательно, для крупномасштабного ее использования требуется создание систем сбора и концентрации лучистой энергии Солнца.

Во всем мире усиленно работают над практическим применением нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Установки, работающие на возобновляемых источниках, оказывают значительно меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные энергоресурсы.

В настоящее время ВЭР используются незначительно. Если принять мировой объем использования всех возобновляемых источников энергии за 100%, то существующие минимальный и максимальный сценарии на перспективу 2020 г. оценивают долю их различных видов следующим образом: биомассы –45-42%, солнечной энергии – 20-26, ветровой – 16, геотермальной – 7, энергии малых водотоков – 9-5, океанической энергии – 3-4. Доля участия возобновляемых источников в покрытии суммарной мировой потребности в первичных ЭР оценивается, согласно этим прогнозам, в 3-12%.

3. Задача

Рассчитать показатель эффективности очистного оборудования для сталеплавительного цеха предприятия, расположенного в городе Орле: масса основных загрязняющих веществ в выбросах до и после очистки приведены в таблице № 1.

Таблица № 1

Характеристика выбросов предприятия

Загрязняющие вещества	Масса в выбросах до очистки, m, т/т	Масса в выбросах после очистки, m⁰, т/т	Показатель относительной опасности вещества, А
Аэрозоли	0,030	0,005	2,0
Оксиды серы	0,004	0,0002	2,5
Оксиды азота	0,001	0,0001	11,8
Оксиды углерода	0,010	0,004	1,0

В расчете учесть, что стоимость одной тонны продукции до применения очистки С=12000 руб./т, а после внедрения системы очистки С⁰ = 12200 руб./т.; К_инд.= 110; К =12,0·10⁶(руб.); V=6,0·10⁶(т/год); t (лет)=5; r (в частях) =0,3.

Решение:

Для оценки эффективности очистного оборудования от выбросов в атмосферу и снижения ущерба, являющегося результатом природоохранного мероприятия, для сталеплавительного цеха предприятия, расположенного в городе Орле будем использовать формулу:

где

∆У – снижение экологического ущерба, руб.;

С = С⁰ – С – разница себестоимости 1 т продукции с учетом затрат на эксплуатационные расходы до очистки (С) и после внедрения системы очистки (С⁰), руб./т;

V – объем выпуска продукции т/год;

t – время реализации природоохранного мероприятия, лет;

– фактор дисконтирования;

К – капитальные вложения в очистное оборудование, руб.

Фактор дисконтирования равен:

где r – коэффициент дисконтирования или учетная ставка банка, в частях.

Для нахождения суммы факторов дисконтирования по годам применяют соотношение:

Снижение экологического ущерба в результате внедрения систем очистки при постоянном объеме выпуска продукции в течение нескольких лет рассчитывают по формуле: