Ядерная энергия деления.. Лекция Общие вопросы по энергетике. Общее представление об энергии. Классификация источников энергии. Технические характеристики источников энергии
 Скачать 21.28 Kb.
|
|
Лекция 1. Общие вопросы по энергетике. Общее представление об энергии. Классификация источников энергии. Технические характеристики источников энергии. Энергия (гр. еnеrgіа-эффект, действие) - скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Различные формы движения материи вращаются (преобразуются) друг в друга. В середине 19-го века было установлено, что все формы этого движения выражаются друг в друге только в определенной количественной дозе; это обстоятельство позволило ввести понятие “энергия”, т. е. единичное измерение различных физических форм движения. Понятие "Энергия" подчинено закону сохранения (Закон сохранения энергии, Термодинамика). Понятие энергии возникло из-за доказательства невозможности создания вечного двигателя. Работа сопровождается определенными изменениями в окружающей среде или системе (горение топлива, течение воды, т.д.).), выполняемой только в результате; способность организма к определенной работе при переходе из одного состояния в другое называлась его энергией. Существует также несколько типов энергии в соответствии с различными формами движения (например, механическая энергия, химическая энергия, электромагнитная энергия, гравитационная энергия, ядерная энергия и т.д.). В процессе развития физики понятие энергии конкретизировалось и обобщалось. Важным этапом в развитии учения об энергии стало введение понятия движения энергии в непрерывной среде и “потока энергии”. Под потоком энергии понимается вектор, равный произведению плотности энергии и скорости перемещения в данной среде векторды айтады. Два вида энергии: кинетическая энергия, потенциальная энергия 1.1 Понятие энергетики В современном понимании энергетика(или энергетическое хозяйство) –это производство, переработка, преобразование, хранение, транспортировка, распределение и использование всех видов энергетических ресурсов, а также энергии. Основными формами энергии, получаемой в настоящее время, являются тепловая и электрическая энергия. Отрасль энергетики, связанная с тепловой и электрической энергией, подразделяется на теплоэнергетику и электроэнергетику. Область процесса преобразования энергии воды в электрическую называется гидроэнергетикой. Открытие направления применения атомного ядра к энергии - атомной или ядерной энергетики. В энергетике в основном используются пять различных установок: генерирующие, преобразующие, передающиеэнергию, а также накопительные (аккумулирующие) и потребляющие. 1.2 Три аспекта энергетики Энергетика, как и хозяйство человеческого общества, и как системная часть окружающей среды, а также различные сферы народного хозяйства, является большой общинной системой. Энергетика в современных условиях и перспективах развития должна рассматривать три различных аспекта- технический, социально-политический и биосферный или экологический. Технический аспект энергетики,прежде всего человечества, характеризуется большой мощностью, получаемой с использованием энергетического потенциала планеты. Мощность современных мировых электростанцийсоставляет около 2 млрд кВт. Общая мощность всех энергетических установок-1 10 млрд.более кВт. Чтобы обеспечить эти мощности, человекежегодно, условно говоря, весит40-50 млрд. долл. не менее тонны(под условным топливом подразумевается топливо, присгорании 1кг которого выделяется 29,3 МДж тепла) получают различное топливо. При этом КПД энергетических ресурсов, полученных от природы, не превышает 0,2%. Отсюда вытекает одна из основных проблем энергетики – снижение потерь за весь период преобразования энергии (получение энергетических ресурсов до конечного использования). Для этого необходимо улучшать установки и правильно использовать полученную энергию, этот вопрос должен выходить из технической сферы и рассматриваться в социальном аспекте. Созданные руками человечества, обладающие большой суммарной мощностью, энергетические установки оказывают огромное влияние на естественные процессы, происходящие в биосфере. Это воздействие во многом создает негативный характер, который следует учитывать при рассмотрении биосферного аспекта энергетики. Расход топлива относится не только к техническому и биосферному аспекту, но во многом к социально-политическому. 30% земного шара потребляют 90% производимой на земле энергии, а остальные 70% приходится на долю населения, а также на развивающиеся государства не менее 10% всей энергии. В том числе от величины используемой энергии зависит уровень производства, бытовые условия, развитие культуры. Возникает общий технико-экологический вопрос: не исчерпаются ли все запасы топлива до тех пор, пока человечество не найдет новый энергоресурс в высоком темпе развития энергетики. 1.3 Энергетические ресурсы Земли Энергия-обобщенная основа природного явления, основа культуры и всего человеческого существования. Энергия также интерпретируется как количественная оценка движения материи в различных формах, которая превращается из одного вида в следующий. Энергия делится на химические, механические, электрические, ядерные и др. виды. Возможная энергия для практического использования человеком основана на материальном объекте, называемом энергетическим ресурсом. Из большого количества энергоресурсов, встречающихся в природе, выбирают наиболее часто используемые в практической необходимости. К ним относятся органические топлива, такие как уголь, нефть, газ, а также энергия реки, моря, океана, солнца, ветра и тепловая энергия недра земли (геотермальная) и т. д. Энергоресурсы делят на регенерирующие и невозобновляемые. К первому виду мы относим энергоресурсы, которые природа может непрерывно восстанавливать (вода, ветер и т.д.), ко второму-энергоресурсы, которые ранее были вырыты, но в геологических условиях перестроены (например, каменный уголь). Энергия, получаемая от природы (энергия топлива, воды, ветра, тепловая энергия Земли, ядерная), называется первичным (первичным). Энергия, которую человек преобразует в первичную энергию на станции с помощью специальной установки (электрическая энергия, пар, горячая вода и т. д.), называется вторичной. В названии самой станции говорится, какой вид первичной энергии преобразуется. Например, тепловая электростанция (сокращенно ТЭС) преобразует тепловую энергию (первичную) в электрическую (вторичную), гидроэлектростанция (ГЭС) преобразует энергию воды в электрическую, атомные электростанции (АЭС) преобразуют атомную энергию в электрическую и т. д. Большая часть доступных энергоресурсов приходится на долю угля (75-85%); средняя часть приходится на запасы нефти (10-15%) и газа (5-10%); в совокупности остальные энергоресурсы составляют 2%. ХХв. В начале уголь составлял большую часть всех используемых энергоресурсов. После увеличения потребности в нефти и газе доля угля в выработке энергии уменьшилась. Потери мировых запасов топлива, «энергетический голод» западных стран, «Тепловая смерть» и т.д., прогнозы угроз человечеству стали поводом для шагов к поискам. Но нет никаких оснований для таких плохих прогнозов. Напротив, можно сказать, что на смену органическому топливу, запасы которого действительно сокращаются, придут новые эффективные источники энергии, это в первую очередь ядерная энергия, получаемая от расщепления тяжелых и синтезированных элементов. 1.4 Перспективы и состояние развития энергетики СНГ и Казахстана и мировой энергетики Более 63% мирового производства электроэнергии приходится на долю развитых государств “Организации экономических отношений и развития” (ОЭСР). Хотя в развивающихся странах Азии, Африки и Латинской Америки находится 75% населения мира, только 20% вырабатывается электроэнергией. Большое количество электроэнергии (3400 млрд. долл. кВт с) производится в США. На втором месте по этому показателю находится динамично развивающаяся электроэнергия КНР. Крупнейшим экспортером электроэнергии является французское государство (20% произведенной в государстве электроэнергии экспортируется). Среди крупных импортеров - США, Великобритания, Италия, Испания. По базовому прогнозу к 2025 году спрос на электроэнергию удвоится. Наибольший рост прогнозируется в развивающихся странах Азии. Добыча угля в мировой электроэнергетике невелика, но во многих развивающихся промышленных странах растет потребление природного газа. Применение нефти в производстве электроэнергии сокращается за исключением стран Среднего Востока. Предполагается, что доля нефти в выработке электроэнергии может увеличиться в государствах, использующих такие виды твердого топлива, как деревисна и отходы животных. Развитие ядерной энергетики стремительно развивается в промышленно развитых государствах. Предполагается, что падение запасов АЭС по всему миру в настоящее время составляет 12%, а в 2025 году может достигнуть 17%. Из возобновляемых источников энергии мировым конкурентом может стать только гидроэнергетика. В ближайшее время ветроэнергетика динамично развиваетсяи стоит дороже возобновляемых источников энергии (кроме ГЭС), в связи с чем они не могут конкурировать. 1.5 Энергетика Казахстана и СНГ В конце 80-х годов в союзной зоне бывшего СССР был готов к созданию эффективно функционирующего энергокомплекса страны, основной целью было создание единой энергосистемы - ЕЭС СССР, параллельно работающей с энергосистемой, в состав которой входили члены Единой СЭВ «Мир» - Западной Европы и Монголии. Взаимное разделение и приватизация бывшего Союза СССР привели к образованию многих энергообъектных хозяев. Для координации работы и формирования единой энергосистемы СНГ 11 государств-членов СНГ14 февраля 1992 года заключили соглашение «о гармонизации межгосударственных отношений в электроэнергетической зоне Содружества Независимых Государств». По этому договору образовалась электроэнергетическая коллегия и ее постоянным рабочим членом был исполнительный комитет. В декабре 1992г. зарегистрировано акционерное общество «ЕЭС России» - Российский энергетик и электрообеспечение (РАО).России» . В Казахстане произошли серьезные изменения, где некоторые энергообъекты перешли к иностранным компаниям. Управление в сетях высокого напряжения в Казахстане, покупка и продажа электроэнергии у производителей, диспетчеризация и ряд других вопросов возложены на казахстанскую компанию по управлению электрическими узлами (KEGOC). Потребление электроэнергии в Казахстане достигло своего пика, в 1990 году оно составило 105,0 млрд. долл. кВт.С. А. Шукшина. Следующая начавшаяся экономическая стагнация, падение производства привели к ежегодному снижению электроэнергии на 6-8%, что в 2000 году составило 54,0 млрд. долл. кВт. дошел до с. В настоящее время экономика РК начала расти, что в свою очередь привело к развитию производства и увеличению потребления электроэнергии. |