Невідновлювані енергоресурси, їх види та характеристика

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

“Невідновлювані енергоресурси,

їх види та характеристика”

 

ПЛАН

1. Поняття  про невідновлювані енергоресурси

2. Торф

3. Вугілля

4. Нафта

5. Природний газ

6. Традиційні способи одержання  теплової та електричної енергії

7. Атомна енергетика

Використана література

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Поняття  про невідновлювані енергоресурси

Енергетичні ресурси (джерела енергії) – це матеріальні об’єкти, в яких зосереджена енергія, придатна для  практичного використання людиною. Як згадувалося раніше, енергоресурси поділяють на первинні та вторинні. Первинні енергоресурси - це природні ресурси, які не переробляли і не перетворювали: сира нафта, природний газ, вугілля, горючі сланці,  вода річок і морей, гейзери, вітер тощо.

У свою чергу, первинні ресурси (або види енергії) поділяють на поновлювані і непоновлювані.

Невідновлювані  ресурси - це органічне паливо, що складається з пальних речовин, незгоряючих залишків і вологи. Паливні копалини характеризуються спільним походженням пальної частини. Вони утворюються переважно з рослинної маси, але містять також певну кількість білкових і жирових речовин тваринного походження.

Мільйони років у  надрах Землі тривав процес розкладання  рештків тварин і рослин, що колись переробили і зберегли сонячну енергію. У результаті утворилися такі непоновлювані джерела енергії, як нафта, вугілля, природний газ, торф,  запаси котрих досить обмежені, рано чи пізно вони будуть вичерпані. Використання непоновлюваних джерел енергії завдає великої шкоди природі.  
        Енергія таких джерел зберігається тільки на Землі. Поки людство не почало використовувати непоновлювані джерела, кількість накопиченої в них енергії залишалась сталою. Так , величина грошового скарбу, заритого в землю, залишається незмінною, доки хто-небудь не знайде цей скарб і не почне його витрачати. І як тільки люди почали використовувати не поновлювані джерела, кількість накопиченої в них енергії почала незворотньо зменшуватися. Швидкість, з якою ми витрачаємо непоновлювані джерела енергії, в багато разів перевищує час їх утворення (див. табл.1).Тому рано чи пізно вони будуть вичерпані. Це їх перший недолік

 
Глобальні оцінки ресурсної  бази

	Споживання		Резерви	Ресурси	Ресурсна база
	1850-1998рр.	1998р
Нафта	115,8	3,8	143,2	143,2	286,4
Природний газ	56,1	1,9	143,2	262,5	405,7
Вугiлля	143	2,1	501,2	4272	4,773
Уран	17	0,5	57	203	4,773

                                            Таблиця 1

Чому ж людство використовує непоновлювані джерела енергії  попри всі їх вади й далі? Цьому  є кілька причин: економічні (прагнення швидко отримати прибутки); психологічні (небажання змінювати звичний спосіб життя); і, навіть, політичні (енергія - це влада).

Органічне паливо на Землі  подибуємо в твердій ( торф, різні  види вугілля і т.п.), рідкій(нафта) та газоподібній (природній газ) формі, що зумовлено умовами розкладання органічних речовин та їх джерелом.

 Так, розкладання  відмерлої багатоклітинної рослинності,  яке відбувається в товщі Землі  в заболочених місцях, де шар  води перешкоджає вільному доступу повітря, призводить до утворення темно-бурої маси торфу, в якому трапляються залишки рослин, що не розклалися (листя, стебла). В подальшому, під дією тиску, температури і мікроорганізмів торф’яна маса перетворюється на буре вугілля. Продуктами наступних стадій перетворення бурого вугілля є кам’яне вугілля й антрацит.

До твердого викопного  палива належать і горючі сланці. Це мінеральні породи, просякнуті органічними речовинами.

Природним рідким паливом  є нафта - суміш рідких вуглеводнів з молекулярними масами з різних груп. Крім того, у ній міститься деяка кількість рідких кисневих, сірчистих і азотистих сполук. Нафта - це продукт розкладання одноклітинних рослин і організмів, що існували сотні мільйонів років тому. Гинучи, вони формували відкладення на глибинах від 30 метрів до 8 кілометрів.

Природний газ суто газових родовищ складається переважно з метану (95-98 % CH₄). Природний газ, як нафта і вугілля, утворився в надрах Землі з рештків рослин і дрібних тварин.

Сучасне індустріальне  суспільство немислиме без таких непоновлюваних енергоджерел, як газ, нафта і вугілля. Високорозвинуті країни отримують з них близько

80 % енергії.. Для  вироблення електроенергії у  світі за останні 30 років на  теплових електричних станціях (ТЕС)  використано 76 млрд тонн вугілля, 3 млрд тонн мазуту, 3 трлн кубічних метрів газу, а на АЕС - тільки 0,2 млн тонн ядерного палива. Якщо розглядати структуру світової витрати палива людством, то атомна енергетика посідає близько 6%, органічне паливо - близько 89%, а всі нетрадиційні джерела енергії - лише 2%. Спалювання органічного палива призводить до щорічного викиду 27 млрд тонн вуглекислого газу (СО₂) в атмосферу і мільйонів тонн оксидів сірки та азоту.

 

2. Торф

Торф є найменш сформованною формою вугілля, що досить сильно зберегла риси рослинного походження і складається з води ( 90%), вуглецю ( (5%) та летючих матеріалів ( 5%).. Залягає він переважно на болотах. У помірному кліматі середньорічна швидкість росту торфу на болотах 0,55-2 мм. Поклади торфу в Україні поширенi, головним чином, у західних, північно-західних та північних областях. На сьогодняшній час в нас виявлено понад 2500 родовищ торфу із запасами понад 2260 млн. т. Можливе його використання на ТЕС. На існуючих в Україні торфопереробних заводах, є достатні потужності для суттєвого збільшення видобутку кускового торфу для безпосереднього використання як палива, фрезерного торфу як сировини для газифікації та брикетування торфу для забезпечення населення місцевим паливом. Але останній вважається низькоефективним завдяки великому вмісту води. Торф є цінною сировиною для хімічної і біохімічної промисловості, медицини, машинобудування, будівництва і ряду інших галузей.

3. Вугілля

Вугілля, як непоновлюване  енергоджерело було використане  першим. Провідна роль в освоєнні вугілля як джерела енергії належить Англії, де розпочалася промислова революція. Можна сказати, що вугілля і пара забезпечили перемогу капіталізму над феодалізмом і започаткували епоху промислового капіталізму в Європі й Америці. Внаслідок використання вугілля для виробництва енергії збільшилося забруднення навколишнього середовища, але сповільнився ще гірший процес - знищення лісів.

Україна має значну кількість  вугілля, так на сьогодні розвідані  запаси складають  близько 50 млрд. т. і можуть забезпечити потреби енергетики і промисловості України у найближчі 300 років.

      Вугілля  зручне для виробництва електрики  й інших промислових процесів. Слід відмітити, що в більшості  розвинених країн видобуток вугілля  протягом останніх десятиліть  значно скоротився, а деякі країни взагалі відмовилися від його видобутку.

Видобуток вугілля ведеться двома способами. Економічно вигідний - відкритий. Після видобутку вугілля  необхідно проводити рекультивацию  території, що суттєво збільшує вартість вугілля. Якщо вугілля знаходиться досить глибоко, його видобувають підземним способом у шахтах. Видобуток вугілля - небезпечна галузь.        

Після видобутку вугілля  надходить на теплові електростанції, де виділена при його згорянні теплота  нагріває воду до кипіння. Утворюється  пара, що обертає турбіни, з’єднані з електричним генератором, який і виробляє електричний струм. При цьому тільки одна третина теплоти витрачається на виробництво електроенергії, інші ж дві третини теплової енергії випромінюються в атмосферу. Вугілля як енергоджерело небезпечне для навколишнього середовища. При спалюванні вугілля утворюються отруйні гази, такі як чадний газ (оксид вуглецю (ІІ)), сірчастий газ (оксид сірки (IV)) і гази, що негативно впливають на клімат, наприклад, вуглекислий газ. Забруднення спричиняють також вугільний пил і сажа. Наслідки використання вугілля для вироблення електричної та теплової енергії досить невтішні. Лише одна ТЕС потужністю 1000 МВт за рік спалює 2,5 млн тонн вугілля, “виробляючи” при цьому 6,5 млн тонн СО₂; 9 тис тонн оксидів сірки; 4,5 тис тонн оксидів азоту; 490 тонн сполук важких металів і 700 тис тонн попелу.

За допомогою сучасних технологій можна дещо зменшити негативні  наслідки використання вугілля для  одержання енергії. Основні з  цих технологічних способів такі:

- запровадження удосконалених  конструкцій котлів, що знижують  утворення оксидів сірки, азоту  й викиди попелу;

- використання очисних  споруд і фільтрів для очищення  димових газів від сірки, азоту  і попелу;

- застосування водно-вугільних  суспензій замість вугілля;

- утилізація відходів  з користю для народного господарства.

 

4. Нафта

Приблизно 90 % усієї нафти, що видобувається, використовують як паливо, решту застосовують для одержання  нафтохімічних продуктів. Отже, маємо  справу із звичайним марнотратством.

З розвитком автомобілебудування  нафтова промисловість упевнено розвивалася і лідирує на світовому  ринку енергоджерел.

Промислово розвинуті  країни підвищили свій життєвий рівень, у першу чергу, саме завдяки більшому споживанню нафти. Недарма нафту часто називають “чорним золотом”. 

Основні запаси нафти  зосереджені на Близькому Сході, у Латинській Америці, у Сибіру й  Африці. У потужних споживачів нафти  – США і європейських країнах  – її запаси не такі великі. Важко  сказати, на скільки ще вистачить її запасів. Вони можуть бути виснажені за 50-75 років, якщо не будуть знайдені нові поклади.  В Україні розвідані запаси нафти складають близько 300 млн.т.

І видобуток, і транспортування, і переробка нафти пов’язані  зі шкідливим впливом на навколишнє середовище. Час від часу ми дізнаємося про катастрофічні наслідки аварій нафтових танкерів. 

Багато нафти і нафтопродуктів споживає транспорт. При цьому в  атмосферу викидається велика кількість  вуглекислого газу. При переробці  нафти і споживанні нафтопродуктів транспортом у навколишнє середовище виділяються чадний газ, сполуки свинцю, оксиди азоту і сірки, що спричиняють хвороби рослин, тварин, людей.

Таким чином, використання нафти не лише підвищує життєвий рівень населення, а й завдає великої  шкоди навколишньому середовищу - океанам, атмосфері та живим організмам. Тому варто використовувати її тільки там, де вона незамінна. Для виробництва теплоти ми можемо послуговуватися іншими джерелами енергії - тут вона цілком замінна.

5. Природний  газ

 

Природний газ -  це третє за величиною джерело енергії. Відомо, що 25 % енергії у світі виробляється з природного газу. Вміст енергії в природному газі високий, майже такий самий, як у нафті. Україна використовує до 100 млрд. м³ природного газу на рік, з яких власний видобуток становить близько 20 млрд м³. До 2010 року видобуток природного газу планується збільшити на 10-15 млрд. м³.  Розвідані запаси газу в Україні складають 1,1 трлн. м³, Уже розвіданих запасів газу вистачить на 50 років при сучасному рівні видобутку. Значні об’єми газу  зосереджені в нафтових родовищах (супутні гази) та вугільних шахтах ( шахтний метан). Так тількі вугільні родовища України містять до 3,0 трлн. м³ газу.

 Природний газ використовується  як паливо для електростанцій, побутове паливо, як сировина для промисловості тощо. Газ легко транспортувати до місця споживання по трубах.  А перевівши його у скраплений стан, можна перевозити у залізничних та автоцистернах, нафтових танкерах.

Природний газ є найчистішою  формою невідновної енергії: у ньому дуже низький вміст отруйних речовин, він згоряє дуже швидко, простий у використанні. Проте проблеми викидів вуглекислого газу при використанні природного газу залишаються.

 

 

 

6. Традиційні  способи одержання теплової та  електричної енергії

Одним з досконалих видів енергії є електроенергія. Її широке використання зумовлене такими факторами:

- можливість  вироблення електроенергії у  великих кількостях поблизу родовищ  органічного палива та водних  джерел;

- можливість  транспортування на далекі відстані  з порівняно незначними втратами;

- можливість  трансформації електроенергії в  інші види енергії: механічну,  хімічну, теплову, світлову;

- відсутність  забруднення довкілля;

- можливість  застосування на основі електроенергії  принципово нових прогресивних  технологічних процесів з високим ступенем автоматизації.

Теплова енергія широко застосовується у побуті та на сучасних виробництвах у вигляді енергії  пари, гарячої води, продуктів згоряння палива. Пару та гарячу воду традиційно отримують у котлах, в яких  нагрівається вода за рахунок палива.

 

Електричну і теплову  енергію виробляють на:

- теплових електричних станціях (ТЕС) на органічному паливі  з використанням у турбінах водяної пари  - паротурбінні установки(ПТУ); продуктів згоряння - газотурбінні установки (ГТУ),  їх комбінацій - парогазові установки (ПГУ);

• гідравлічних електричних станціях (ГЕС), котрі перетворюють механічну енергію руху води на  електричну,  використовуючи енергію падаючого потоку води, течії, припливу;

- атомних електричних станціях (АЕС), які перетворюють енергію ядерного розпаду на електричну.

З точки зору використання палива ефективним є комбіноване  виробництво на теплоелектроцентралях (ТЕЦ) електричної та теплової енергії.

 

7. Атомна енергетика

Сьогодні в світі  працює приблизно 400 АЕС. Вони забезпечують близько 17% електроенергії, що виробляється на Землі. В Україні відсоток електроенергії, що виробляють АЕС: Рівненська (м.Кузнєцовськ, Рівненська обл.), Південно-Українська (м.Південно-Українськ, Миколаївська обл.), Запорізька (м. Енергодар, Запорізька обл.), Хмельницька (м. Нетішин, Хмельницька обл.), - досить високий - 40-47% (приміром, у Росії - 11%).