Перейти к содержанию

Функции генподрядчика | генеральное проектирование | генподряд | субподряд

Строительство

Строительная компания ООО "Ландорра" (г. Донецк) -
Функции генподрядчика

Огляд основних джерел енергії та пов'язаних з ними проблем.

  1. деревина
  2. вугілля
  3. рідке паливо
  4. газ
  5. Сонячна енергія
  6. сонячне випромінювання
  7. гідравлічна енергія
  8. Енергія вітру
  9. біогаз
  10. ядерна енергія
  11. Електрика
  12. Забруднення навколишнього середовища
  13. Середні значення викиду шкідливих речовин в атмосферу в кг на 1 Трдж (відповідає приблизно 280 000...

Нипель Ф. Майстру на всі руки. Кн. 2. Пер. з нім. під ред. канд. техн. наук Г. В. Северинова. М .: Мир, 1993.
Переклад Г. Г. Гречушніковой (гл. 14, 17).

с. 131 Для забезпечення теплом і електричним струмом сучасне житло може мати у своєму розпорядженні різними джерелами енергії. Деякі вихідні речовини і матеріали використовуються в побуті безпосередньо, інші попередньо перетворюються на електростанціях в електрику.

Деякі джерела енергії постійно оновлюються (регенеруються) і називаються тому регенеративними джерелами енергії. До них відносяться деревина, сонячна енергія, енергія вітру і води, а також біохімічний газ. Геотермальна енергія,

яка накопичується водою або парою всередині Землі, і енергія припливів, що отримується за рахунок чергування припливів і відливів, до сих пір використовуються недостатньо широко.

Поки регенеративні джерела покривають тільки невелику частину нашої потреби в енергії, проте їх значення в наступні десятиліття зросте, тому що більшість невідновлюваних джерел енергії, що застосовуються сьогодні, таких, як вугілля, нафта, природний газ, є тільки в обмеженій кількості. З початку індустріалізації споживання цього енергетичного сировини набуло такого розмаху, що родовища вугілля будуть виснажені протягом с. 132 одного-двох століть, нафти - кількох десятиліть. При цьому розробка нових родовищ стає все більш трудомісткою і дорогою. Проблема загострюється через бурхливе зростання чисельності населення Землі і його потреб в енергії, тому набувають виняткову важливість економне поводження з невідновлюваних джерел енергії та дослідження можливостей по їх заміні. Вже сьогодні пропонується багато варіантів.

Джерела енергії, використання яких не забруднює (або майже не забруднює) навколишнє середовище, такі, як сонячна, вітрова та гідравлічне, називають також щадними джерелами енергії.

деревина

Вже з давніх часів деревина була найважливішим джерелом енергії. Тільки в дев'ятнадцятому столітті її витіснив вугілля, а з середини двадцятого століття - нафта і природний газ.

Вирубувати можна лише стільки лісу, скільки його може вирости за той же період часу. Хижацький лісоповал швидко привів би до порушення природної рівноваги. Таке рівновагу порушено в тропічних лісах (перш за все Африки і басейну Амазонки) через пожежі і вирубки дерев на експорт. Наслідки цього руйнівні: ерозія грунту, втрати посівних площ в сільському господарстві, повені. Екологи побоюються сильного негативного впливу цієї руйнівної діяльності на клімат Землі в цілому.

Потенціал використання лісів, наявний в розпорядженні Німеччини, ще далеко не вичерпаний. Крім того, вважають, що багато сотень тисяч домашніх господарств можуть додатково до дров обігріватися відходами садівництва, промислового виробництва і пакувальними матеріалами. Дрова потрібно спалювати тільки добре висушеними (хвойні дрова сохнуть щонайменше протягом року, листяні - протягом двох років). Чистий зола дерев дуже багата мінералами і вживається в якості добрива для садів і городів. Вологість знижує теплоту згоряння дров, призводить до їх неповного згоряння і до підвищеного виникнення шкідливих речовин (окису вуглецю).

Як правило, тільки дровами опалюють приміщення, де в розпорядженні є їх достатня кількість.

Поряд з полінами в даний час використовуються деревні брикети і тріска, зручні для регулювання опалення. Деревні брикети складаються з спресованих тирси і можуть підтримувати жар довгий час. Тріскою розміром від кількох сантиметрів може автоматично завантажуватися котел центрального опалення.

Не рекомендується спалювання деревно-стружкових плит, пов'язаних синтетичними речовинами, і шматків деревини з пластмасовим покриттям, так як при цьому виділяються шкідливі для здоров'я речовини (у деревно-стружкових плит - формальдегід).

вугілля

В ході геологічної історії Землі відкладення залишків рослин під високим тиском і при ізоляції від повітря перетворилися на вугілля. Більш давні відклади (в основному, через більш високого тиску) утворили кам'яне вугілля, більш пізні відкладення - бурий. Теплотворна здатність вугілля і вміст у ньому шкідливих речовин залежать від сорту вугілля і від родовища.

При згорянні вугілля виділяє велику кількість шкідливих речовин у вигляді двоокису сірки та оксиду вуглецю, тому електростанції, що працюють на вугіллі без установок з очищення від сірчистих сполук, стають джерелами забруднення повітря і випадання кислотних дощів. У промислових регіонах вони виявляються основною причиною загибелі лісів.

Власних запасів Німеччини вистачить, в разі збереження обсягів споживання постійними, на 200 ÷ 300 років. У продаж вугілля надходить головним чином у вигляді коксу і брикетів. Брикети можуть довго тримати жар і тому знижують витрати на опалення. Вони придатні для спалювання в комбінації з дровами.

рідке паливо

Це, в першу чергу, застосовуваний в побутових умовах мазут ЕЛ (екстра, легкотекучая), отриманий з нафти шляхом перегонки. Нафта виникла з відкладень морських рослин і тварин, які утворили в геологічно активну епоху під впливом сильного нагріву і тиску велика кількість вуглеводневих сполук. При перегонці шляхом нагрівання нафту розділяється (звітрювання) на окремі фракції. При цьому поряд із зрідженими газами, такими, як пропан і бутан, утворюються також бензин, дизельне паливо, мазут ЕЛ (для домашнього спалювання), мазут Т (важкий, для промислових установок) та бітум (рис. 4). Споживання рідкого палива в Німеччині знизилося після надмірного підвищення цін на нього з початку 1970-х рр. Імпорт нафти з Близького Сходу в значній мірі замінено імпортом з родовищ Північного моря. Вітчизняні родовища Німеччини дуже малі.

Вітчизняні родовища Німеччини дуже малі

Мал. 4. Спрощене уявлення процесу перегонки нафти.

с. 133 Тільки підвищення цін на рідке паливо призвело споживачів до усвідомлення того, що запаси нафти не безмежні. При збереженні існуючих обсягів видобутку їх вистачить ще приблизно на 50 років.

Для спалювання в домашніх умовах придатна нафту з низьким вмістом сірки.

газ

Гази розрізняються за походженням, способом отримання і складу і мають дуже різну теплотворну здатність. При згорянні вони утворюють вуглекислий газ і воду і тому представляють собою нешкідливі для навколишнього середовища горючі речовини.

Природний газ є неотруйним пальним газом, що складається приблизно на 90% з метану. Як і нафту, він виник з органічних матеріалів під високим тиском гірських порід і тому видобувається в геологічно подібних родовищах. Споживання природного газу в останні роки різко збільшилася, перш за все після підвищення цін на рідке паливо в 1970-і рр. Німеччина володіє незначними власними запасами і уклала довгострокові договори на поставку з іншими країнами.

Природний газ майже на 90% покриває потребу Німеччини в газі; його застосовують для отримання гарячої води і опалення з високим коефіцієнтом корисної дії. Світових запасів газу повинно вистачити, щонайменше, ще на 60 років при збереженні існуючих обсягів споживання.

Легко спалюються гази (пропан, бутан) утворюються при переробці нафти. Так як ці гази сжижаются при відносно низькому тиску, їх розливають в балони, а при великому споживанні - в цистерни. Рідкий газ важчий за повітря, його зберігання та застосування вимагають виконання особливих заходів безпеки (докладніше про це в гл. 20). Зріджені гази мають високу теплотворну здатність і використовуються як при незначному, так і при великому споживанні в місцевостях, де немає можливості підключатися до мережі природного газу. Газ, який використовується в багатьох містах Німеччини, являє собою суміш газів, одержуваних в якості побічного продукту при коксуванні кам'яного вугілля і різних хіміко-технологічних процесах. Так як подібний «міський» газ може містити в своєму складі отруйний чадний газ, до нього слід домішувати речовини з запахом. Чадний газ є отрутою, що надає на організм сильну дію, що виражається в припиненні надходження в кров кисню. Таким чином, навіть короткочасне перебування в атмосфері чадного газу може мати фатальні наслідки.

Сонячна енергія

Найпотужнішим і, за людськими мірками, невичерпним джерелом енергії є Сонце, Воно передає на поверхню Землі приблизно в 1300 разів більше енергії, ніж людство споживає. Частково ця енергія йде на випаровування води, перетворюється в енергію вітру, акумулюється рослинами.

Інтенсивність випромінювання на поверхні землі різна. У південних країнах воно використовується сонячними електростанціями і сонячними печами; в помірних широтах застосовуються численні способи перетворення сонячної енергії там, де недостатньо інших джерел енергії і де особливо важлива екологічна чистота сонячного тепла.

сонячне випромінювання

може бути використано для обігріву приміщень безпосередньо і без витрат за рахунок отримання тепла, через вікна, які пропускають промені прямо в будинок, і від фасадів, які його абсорбують і акумулюють. Сонячним випромінюванням можна обігрівати будівлі і підігрівати воду, використовуючи сонячні колектори та теплові насоси, а також напівпровідникові сонячні батареї, які генерують електричний струм.

гідравлічна енергія

Використання енергії с. 134 поточної води відомо людству вже тисячоліття. Сьогодні її енергію використовують переважно для вироблення струму.

Економічно корисний потенціал гідравлічної енергії в Німеччині практично вичерпаний. Гідроелектростанції забезпечують приблизно 5% споживання електроенергії. Багато малі ГЕС побудовані там, де раніше були водяні млини. Енергія води використовується для забезпечення людей електричним струмом і теплом. Важлива енергохозяйственная проблема полягає в тому, щоб зменшити частку малоефективних підприємств енергопостачання.

Енергія вітру

Вітер виникає через відмінності (головним чином внаслідок хмарності) одержуваного різними ділянками поверхні Землі сонячного випромінювання і пов'язаного з ним нерівномірного прогріву Землі. Потоки вітру вирівнюють виникає внаслідок цього різниця тисків в атмосфері (області високого та низького тиску).

Людство здавна використовує енергію вітру. Уже приблизно 3000 років експлуатують вітряки для систем зрошення і помелу зерна. З винаходом парової машини енергію вітру стали ще ширше використовувати в промислових країнах.

З'єднанням вітрових крил з генератором можна отримати електричний струм; робота такої системи ефективна, як правило, тільки при середній швидкості вітру, що перевищує 18 км / год. Теоретично вітрові електростанції могли б покрити значну частину потреби Німеччини в струмі. Однак широке будівництво установок, що використовують енергію вітру, в значній мірі залежить від основоположних політичних рішень, таких, як надання коштів на проведення досліджень, економічне стимулювання будівництва і експлуатації вітрових електростанцій і ін. Сусідня Данія поставила мету: до 2000 року покрити до ~ 10% потреби в струмі і до ~ 5% потреби в опаленні за рахунок енергії вітру. При розташуванні в сприятливих місцях вітрові генератори можуть взяти на себе переважну частину постачання енергією дрібних споживачів, іншими словами, задоволення потреб в струмі і теплі сімейних будинків, ремісничих і сільськогосподарських виробництв.

біогаз

Біогаз (біохімічний газ) утворюється при бродінні рослинних і тваринних відходів без доступу кисню. Він виникає природним способом в донному мулі водойм і в невеликих кількостях в кишковому тракті тварин. Біогаз є сумішшю метану і вуглекислого газу. Цим він родинний природному газу.

Біохімічний газ можна виробляти цілеспрямовано шляхом бродіння біомаси (т. Е. З гною, посліду, соломи або інших рослинних відходів). Тому він знаходить застосування насамперед у сільськогосподарському виробництві. Біогаз може бути отриманий у великих кількостях при очищенні міської відпрацьованої води. Він згорає без запаху і без забруднення навколишнього середовища. Виробництво біохімічного газу в останні роки невпинно зростає.

ядерна енергія

При розщепленні ядра атома звільняється енергія, яку останнім, час все ширше використовують для виробництва електрики. Атомні електростанції вважаються екологічно чистими, так як вони викидають в навколишнє середовище лише незначна кількість шкідливих речовин.

Виділення радіоактивних речовин на атомних електростанціях можна зменшити, але не можна виключити повністю. Крім того, великі кількості радіоактивних матеріалів, що використовуються як паливо АЕС, необхідно добувати, переробляти, транспортувати і заготовляти. Наслідком серйозних недоліків технології може бути підвищена загибель лісу поблизу відвалів родовищ і атомних станцій.

Нещасні випадки на атомних електростанціях можуть мати катастрофічні наслідки. Плутоній, що утворюється як побічний продукт при переробці сировини, відноситься до найбільш отруйним з відомих речовин і є найважливішою складовою частиною атомної бомби. Щоб не допустити потрапляння в руки приватних осіб або деяких держав навіть кількох кілограмів цього матеріалу, потрібно ретельно організувати нагляд за всім циклом виробництва та використання ядерного палива. Відходи виробництва і експлуатації також повинні надійно зберігатися.

Так як період напіврозпаду (так називається час, протягом якого розпадається половина радіоактивного матеріалу) у деяких речовин дуже тривалий, наші нащадки будуть наражатися на небезпеку радіоактивного опромінення ще протягом тисячоліть.

Електрика

Електрика - це найбільш універсальний вид енергії. Електроенергія може безпосередньо здійснювати роботу, забезпечувати охолодження, с. 135 освітлення, виробництво тепла.

У Німеччині майже половину електричної енергії отримують, використовуючи в якості палива кам'яне і буре вугілля; більше третини виробляють атомні електростанції; інше дає використання природного газу, мазуту, відходів, енергії води.

При виробленні струму тепловими електростанціями (іншими словами, електростанціями, що працюють на вугіллі, нафті, газі або ядерному паливі) велика частина виробленої енергії втрачається у вигляді газів, що відходять, теплових втрат, втрат в високовольтних лініях електропередачі. Тільки близько однієї третини виробленої енергії дістається споживачеві (рис. 5). Тому, з точки зору економії енергії, електричний струм слід застосовувати тільки там, де це безумовно необхідно.

Тому, з точки зору економії енергії, електричний струм слід застосовувати тільки там, де це безумовно необхідно

Мал. 5. Вироблення струму на тепловій електростанції.

Потужність мережі електростанцій планують так, щоб можна було покрити зимові піки навантаження в денні та вечірні години. Так як електростанції зазвичай не можна часто включати і вимикати, з'являється в певний час (головним чином вночі) надлишок потужності, який повинен розбиратися за рахунок здешевлення тарифів на електроенергію. Заходи по економії енергії повинні бути спрямовані на запобігання зростанню пікових навантажень і надлишку встановленої потужності. Тому всі побутові прилади, які споживають струм, небажано використовувати під час пікових навантажень.

Забруднення навколишнього середовища

Вважається, що скорочення енергоспоживання може значно зменшити забруднення навколишнього середовища. Втім, стан навколишнього середовища істотно залежить від використовуваних джерел енергії. А вони різні для різних систем опалення та гарячого водопостачання. Системи, що використовують енергію вітру, води або сонця, що не виробляють побічних шкідливих речовин. Якщо для генерування і використання сонячної енергії необхідна допоміжна енергія, то стан навколишнього середовища залежить від використання цієї додаткової енергії.

У домашніх умовах вугілля при спалюванні виділяє в навколишнє середовище значно більше шкідливих речовин, ніж рідке паливо або газ (див. Таблицю). Газове опалення є сприятливою для навколишнього середовища системою обігріву. Електричний струм дає найбільш чисту енергію. Однак це справедливо лише для систем використання струму. Так як б про більша частина електроенергії виробляється при спалюванні вугілля і тільки його третя частина перетворюється в струм, баланс шкідливих речовин в цьому випадку виявляється істотно менш сприятливим, ніж при конвективному обігріві нафтою (рис. 6). Це відноситься, с. 136 зокрема, до електричних водопідігрівачів і електротеплового насосів. Хоча в тепловому насосі енергія використовується краще, ніж при опаленні рідким паливом, проте виділення шкідливих речовин тут також істотно вище. Виробництво струму на атомних електростанціях теж призведе до підвищеного забруднення навколишнього середовища.

Середні значення викиду шкідливих речовин в атмосферу
в кг на 1 Трдж (відповідає приблизно 280 000 кВт / год) виробленої енергії

ОС - органічні сполуки (різні вуглеводневі сполуки - одні безпечні, інші - небезпечні для здоров'я людини).

SO2 - двоокис сірки (з'єднується з водою, утворюючи сірчистийкислоту, що призводить до серйозних екологічних втрат, таким, як загибель лісів).

NO x - окису азоту (вони в рівній мірі відносяться до головних причин загибелі лісів).

CO - чадний газ (газ без запаху, призводить при вдиханні до утруднення постачання тіла киснем, а при великій концентрації - до отруєння і паралічу).

Вид палива Забруднюючі атмосферу продукти ОС Пил SO2 NO x CO Кам'яне вугілля 250 250 500 100 6500 Брикети кам'яного вугілля 500 250 500 50 10000 Кам'яновугільний кокс 20 100 550 100 7000 Брикети бурого вугілля 150 350 230 50 7000 Інші тверді горючі матеріали, дерево 150 350 5 50 7000 Мазут Т 8 30 490 180 10 Рідке паливо ЕЛ
Газ 2 0,1 1 50 50 Вид палива Забруднюючі атмосферу продукти ОС Пил SO2 NO x CO Кам'яне вугілля 250 250 500 100 6500 Брикети кам'яного вугілля 500 250 500 50 10000 Кам'яновугільний кокс 20 100 550 100 7000 Брикети бурого вугілля 150 350 230 50 7000 Інші тверді горючі матеріали, дерево 150 350 5 50 7000 Мазут Т 8 30 490 180 10 Рідке паливо ЕЛ   Газ 2 0,1 1 50 50

Мал. 6. Виділення шкідливих речовин електричними опалювальними системами в порівнянні зі старими опалювальними системами на рідкому паливі (у відсотках). Викид шкідливих речовин в навколишнє середовище може бути знижений лише шляхом ретельного очищення від сірки і азоту.

Главная | Проектирование | Строительство | Электроснабжение | Наши работы | Диспетчеризация | Аренда спецтехники | Контакты | Карта сайта


Назад к содержанию | Назад к главному меню