Минерально-сырьевые ресурсы

Давно и успешно используются для лечения желудочно-кишечных и некоторых других заболеваний сульфатно-хлоридно- натриевые подземные воды в санаториях «Криница» около Минска, «Летцы» около Витебска и в санатории «Нарочь». Есть в республике и бромные лечебные воды. Известны в Белоруссии си сероводородные воды. Обнаружены они на северо- западе республики, у поселка Видзы. Содержание в них сероводорода достигает 50-60 мг/л; воды сравнительно мало минерализованные, что позволяет планировать здесь не только ванный, но и питьевой способ лечения.

Богата Беларусь минеральными рассолами, запасы которых в пределах Припятского прогиба оцениваются в 1830 км³. Они содержат 680х109 т минерального вещества. Высокоминерализованные рассолы (порода получила название «беларусит») могут служить сырьевой базой для получения йода, брома, калия, магния и многих других элементов. Разработан проект «Промышленные рассолы Припятского прогиба», реализация которого позволит ежегодно получать около 160 т брома и 1.2 т йода. Перспективны также поиски на территории Беларуси новых месторождений руд черных и цветных металлов, алмазов, золота, янтаря и других видов полезных ископаемых.

Анализ минерально-сырьевой базы свидетельствует, что в Припятском прогибе сосредоточены основные ресурсы добываемых полезных ископаемых в Республике Беларусь, они обеспечивают не только удовлетворение внутренних потребностей страны, но и ее экспортный потенциал (в первую очередь калийные, каменная соль и другие), Кроме того, территория бассейна реки Днепр перспективна относительна многих других полезных ископаемых.

2. Характеристика нетрадиционных и возобновляемых источников энергии

Многие специалисты энергетики считают, что единственный способ преодоления кризиса – это масштабное использование возобновляемых источников энергии: солнечной, ветровой, океанической, или как их еще называют нетрадиционных. Правда, ветряные и водяные мельницы известны с незапамятных времен, и в этом смысле они – самые, что ни есть традиционные.

В наши дни поворот к использованию энергии ветра, солнца, воды происходит на новом более высоком уровне развития науки и техники.

Ветроэнергетика. Ветровая энергетика – это получение механической энергии от ветра с последующим преобразованием ее в электрическую. Имеются ветровые двигатели с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Энергию ветра можно успешно использовать при скорости ветра 5 и более м/с. Недостатком является шум.

Потенциал энергии ветра в мире огромен. Теоретически эта энергия могла бы удовлетворить все потребности Европы. Последние инженерные успехи в строительстве ветровых генераторов, способных работать при низких скоростях, делают использование ветра экономически оправданным. Однако, ограничения на строительство ВЭС, особенно в густонаселенных районах, значительно снижают потенциал этого источника энергии

Гелиоэнергетика – получение энергии от Солнца. Имеется несколько технологий солнечной энергетики. Фотоэлектрогенераторы для прямого преобразования энергии излучения Солнца, собранные из большого числа последовательно и параллельно соединенных элементов, получили название солнечных батарей.

Получение электроэнергии от лучей Солнца не дает вредных выбросов в атмосферу, производство стандартных силиконовых солнечных батарей также причиняет мало вреда. Но производство в широких масштабах многослойных элементов с использованием таких экзотических материалов, как арсенид галлия или сульфид кадмия, сопровождается вредными выбросами.

Солнечные батареи занимают много места. Однако в сравнении с другими источниками, например с углем, они вполне приемлемы. Более того, солнечные батареи могут помещаться на крышах домов, вдоль шоссейных дорог, а также использоваться в богатых солнцем пустынях. Жители отдаленных районов используют энергию солнечных батарей для освещения, радиовещания и других бытовых нужд. Практическое применение солнечной энергии следует отметить также при подъеме воды из скважин и на нужды здравоохранения.

Главной причиной, сдерживающей использование солнечных батарей, является их высокая стоимость, которая в будущем, вероятно, снизится благодаря развитию более эффективных и дешевых технологий.

Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биотоплива. Она включает использование растительных отходов, искусственное выращивание биомассы (водорослей, быстрорастущих деревьев) и получение биогаза. Биогаз – смесь горючих газов (примерный состав: метан – 55-65% , углекислый)

газ – 35-45% , примеси азота, водорода, кислорода и сероводорода), образующаяся в процессе биологического разложения биомассы или органических бытовых расходов.

Биомасса – наиболее дешевая и крупномасштабная форма аккумулирования возобновляемой энергии. Под термином «биомасса» подразумеваются любые материалы биологического происхождения, продукты жизнедеятельности и отходы органического происхождения. Биомасса будет на Земле, пока на ней существует жизнь. Ежегодный прирост органического вещества на Земле эквивалентен производству такого количества энергии, которое в десять раз больше годового потребления энергии всем человечеством на современном этапе.

Источники биомассы, характерные для нашей республики, могут быть разделены на несколько основных групп:

Продукты естественной вегетации (древесина, древесные отходы, торф, листья и т.п.).

Отходы жизнедеятельности людей, включая производственную деятельность (твердые бытовые отходы, отходы промышленного производства и др.).

Отходы сельскохозяйственного производства (навоз, куриный помет, стебли, ботва и т.д.).

Специально выращиваемые высокоурожайные агрокультуры и растения.

Переработка биомассы в топливо осуществляется по трем направлениям.

Первое: биоконверсия, или разложение органических веществ растительного или животного происхождения в анаэробных (без доступа воздуха) условиях специальными видами бактерий с образованием газообразного топлива (биогаза) и/или жидкого топлива (этанола, бутанола и т.д.). В настоящее время в Бразилии на этаноле, полученном в результате разложения биомассы из отходов сахарного тростника, работает городской автотранспорт и многие личные автомобили. В США этанол получают из отходов кукурузы. Этанол является хорошим заменителем бензина, при этом в отличие от нефти биомасса является достаточно быстро возобновляемым ресурсом. К биоконверсии относится также получение тепловой энергии при аэробном микробиологическом окислении органических веществ. Так по научному называется компостирование и биоподогрев, о чем знает каждый огородник.

Второе: термохимическая конверсия (пиролиз, газификация, быстрый пиролиз, синтез) твердых органических веществ (дерева, торфа, угля) в «синтез-газ», метанол, искусственный бензин, древесный уголь.

Третье: сжигание отходов в котлах и печах специальных конструкций. В мире сотни миллионов тонн таких отходов сжигаются с регенерацией энергии. Прессованные брикеты из бумаги, картона, древесины, полимеров по теплотворной способности сравнимы с бурым углем.

Малая гидроэнергетика. В настоящее время признанных единых критериев причисления ГЭС к категории малых гидростанций не существует. У нас принято считать малыми гидростанции мощностью от 0,1 до 30 МВт, при этом введено ограничение по диаметру рабочего колеса гидротурбины до 2 м и по единичной мощности гидроагрегата – до 10 МВт. ГЭС установленной мощностью менее 0,1 МВт выделены в категории микро-ГЭС.

Малая гидроэнергетика в мире в настоящее время переживает третий виток в истории своего развития. Строительство первых ГЭС началось еще в прошлом веке, когда они предназначались для энергоснабжения отдельных заводов и поселков. Затем темпы их строительства замедлились из-за конкуренции небольших тепловых электростанций.

В солнечной энергетике выделяют 3 направления: солнечные водонагревательные установки, солнечные электростанции и фотоэлектрические преобразователи. Солнечные водонагревательные установки обычно представляют собой плоский солнечный коллектор, в котором нагревается вода, воздух или другой теплоноситель. Эти устройства характеризуются величиной Солнечные электростанции (СЭС) используют обычный паросиловой цикл, но при этом требуется применение концентратора солнечной энергии.площади нагрева. Что касается фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), то сегодня в мире наблюдается настоящий бум в этой области. . В области фотоэлектричества наиболее перспективными считаются следующие направления: ФЭП с концентраторами солнечной энергии; ФЭП на основе арсенида галлия - арсенида алюминия; тонкопленочные солнечные элементы.

По нашему мнению, тонкопленочные солнечные элементы, может быть, даже представляют наибольший интерес в связи с их относительной дешевизной, связанной с существенно уменьшенным использованием чувствительного материала и более дешевыми технологиями. В качестве примера приведем разработку Института теплофизики СО РАН, основанную на высокоскоростном струйном плазмохимическом методе. Суть его заключается в том, что создается сверхзвуковая струя моносилана в атмосфере аргона, которая облучается пучком электронов, вследствие чего на нагретой подложке формируется тонкая пленка аморфного или поликристаллического кремния с очень высокой скоростью осаждения.

Из вторичных возобновляемых источников энергии особое внимание обратим на горючие твердые бытовые отходы (ТБО). Бытовые и другие отходы - это одна из крупных экологических проблем современного общества. Особенность ТБО заключается в том, что их можно использовать для получения тепловой электрической энергии. Возможны различные способы получения энергии из ТБО, один из них - получение биогаза, который является продуктом анаэробного брожения в свалках и представляет собой примерно равную смесь метана и углекислого газа. Далее биогаз подвергается очистке и используется для сжигания в различных установках.

Другой способ заключается в переработке отходов в термической плазме, то есть при высоких температурах, которые позволяют радикально переработать всю органику и не допустить образования особо опасных веществ типа диоксинов и фуранов. В частности, разработаны методы пиролиза, газификации и сжигания бытовых и промышленных отходов с получением синтез-газа и тепла на установках с использованием электродугового плазмотрона (ИТ СО РАН, ИТПМ СО РАН), а также плазмотрона с жидкометаллическими электродами (ИТ СО РАН). Но по нашему мнению, это довольно дорогие и сложные технологии и их надо использовать для уничтожения опасных отходов или специальных целей. Для массовой переработки муниципальных отходов больше подходит, как мы считаем, проект, который называется КРТС - комплексная районная тепловая станция. Этот проект разработан специалистами ИТ СО РАН, Техэнергохимпрома и ВНИПИЭТа. Проект основан на использовании барабанной вращающейся печи с последующим дожиганием горючих газов в вихревом дожигателе. Предусмотрена глубокая очистка дымовых газов в соответствии с требованиями ЕС по вредным выбросам. Особенность проекта состоит в том, что предусмотрено производство тепловой и электрической энергии, а также строительных материалов.

К нетрадиционным технологиям в первую очередь следует отнести водородную энергетику. Она интересна, прежде всего, тем, что применяется водород, который имеет теплотворную способность в 2,5 раза выше, чем природный газ, и запасы его неограничен, он экологичен, единственный продукт сгорания - это вода. И еще очень важно, что его можно применять в топливных элементах, где осуществляется прямое преобразование химической энергии в электрическую.

К водородной энергетике как таковой следует отнести:

крупномасштабное производство водорода из ископаемых и возобновляемых источников энергии;

производство топливных элементов и энергоустановок на их основе;

хранение и транспортировку водорода;

использование водорода для получения энергии в промышленности, на транспорте, в быту;

водородную безопасность.

В связи с увеличением роли угля в энергетике и экономике встает вопрос о существовании повышения эффективности использования угля. Особое внимание планируется уделять глубокой переработке угля, когда генерируется не только энергия, но еще и производятся ценные химические продукты. Одним из главных направлений переработки является газификация угля, в числе целей которой - получение синтез-Газа или водорода для водородной энергетики. кроме методов производства водорода и его использования в топливных элементах необходимо по-прежнему уделять внимание и способам прямого сжигания водорода в энергетических установках и двигателях. Так, новый подход к использованию водорода в энергетике заключается в дожигании водорода вместе с паром. В результате достигаются более высокие параметры пара и, соответственно, более высокий КПД турбины - до 55%.

Чрезвычайно перспективное направление - применение как паровых, так и газовых турбин в малой энергетике.

Каковы же эти нетрадиционные и возобновляемые источники энергии? К ним обычно относят солнечную, ветровую и геотермальную энергию, энергию морских приливов и волн, биомассы (растения, различные виды органических отходов), низкопотенциальную энергию окружающей среды. К НВИЭ также принято относить малые ГЭС (мощностью до 30 МВт при мощности единичного агрегата не более 10 МВт), которые отличаются от традиционных – более крупных – ГЭС только масштабом. Указанные источники энергии имеют как положительные, так и отрицательные свойства. К положительным относятся повсеместная распространенность большинства их видов, экологическая чистота. Эксплуатационные затраты по использованию нетрадиционных источников не содержат топливной составляющей, так как энергия этих источников как бы бесплатная.

Отрицательные качества – это малая плотность потока (удельная мощность) и изменчивость во времени большинства НВИЭ. Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, «перехватывающие» поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций и т.п.). Это приводит к большой материалоемкости подобных устройств, а, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками. Правда, повышенные капиталовложения впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных затрат, но на начальной стадии они чувствительно «бьют по карману» тех, кто хочет использовать НВИЭ.