Расчет и выбор турбоагрегатов

 

1.3 Область использования  основных видов  НИЭ. 

      Область и перспектива применения НИЭ  определяется видом энергии (излучение, тепловая пара и воды, механическая, химически связанная и др.), характером её поступления (изменение интенсивности поступления в течение суток, года, зависимость её от климатических и географических условий), технико-экономическими характеристиками и технологией её использования (уровнем развития техники).

      Технические группы НИЭ делятся по целевому использованию  на четыре группы:

• Системы для выработки тепловой энергии:
• Солнечные коллекторы (в основном с плоскими гелиоприёмниками) для получения низкотемпературной теплоты (отопление помещений, воды в бассейнах и т. п.);
• Системы для опреснения воды и получения соли;
• Тепловые насосы и холодильники для теплоснабжения потребителей;
• Система оптических преобразователей (солнечные печи);
• Системы теплоснабжения на базе геотермальной энергии;
• Системы получения высокотемпературной тепловой энергии для термохимического разложения воды и получения водорода;
• Системы получения электрической энергии:
• Солнечные электростанции на основе термодинамического цикла;
• Солнечные электростанции на основе прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэнергетики;
• Ветроэнергетические установки;
• Гидроэлектростанции небольшой мощности (до 200 кВт);
• Приливные электростанции;
• Электростанции на основе использования температурного градиента океана, энергии волн;
• Системы получения искусственного топлива:
• Производство органического топлива путем ферментации отходов сельскохозяйственной и городской деятельности (биотопливо);
• Каталическое разложение воды при низкой и высокой температуре для получения водорода;
• Производство спиртов из биомассы с использованием в качестве добавок к традиционному жидкому топливу (в основном для нужд транспорта);
• Производство синтечиского топлива из угля;
• Установки для получения механической энергии (ветроустановки и т.п.);

      В современной экономике 80% всей энергии  используется в виде теплоты.

      Для получения промышленными потребителями высокотемпературных энергоносителей (свыше 600^оС), способных заменить органическое топливо, могут быть использованы водород и синтетическое топлива из биомассы или угля. В области средних (200-400 ^оС) и низких температур (20-200^оС) для потребителей коммунально-бытового назначения (отопление, вентиляция, конденционирование воздуха, горячее водоснабжение, бани, прачечные, бассейны, парники, выпарные установки), сушильни химической промышленности, пищевой промышленности могут быть использованы солнечная и геотермальная энергия. В современном энергоснабжении имеем примерно следующую структуру распределения топлива и энергии по секторам экономики:

• промышленность и сельское хозяйство – 30-50%;
• транспорт – 20-25%;
• непроизводственная сфера – 25-50%;

      Например, в 1996 году структура распределения электроэнергии в мире была следующая:

1. Промышленность – 43% (в 1972 году – 52.2%);
2. Транспорт – 2.1%;
3. Сельское хозяйство, жилой, коммерческий сектор, сфера услуг – 54.9%.

 

1.4. Принципы производства  и использования  НИЭ. 

 

1.5 Технико-экономические  показатели НИЭ. 

     В настоящее время, очевидно, что органические (традиционные, невозобновляемые) топлива будут играть преобладающую роль, по крайней мере, до 2020 года. Сопоставление потребностей человека в энергии и ресурсов показывает, что возможность их удовлетворения с помощью традиционных и нетрадиционных источников энергии не вызывает сомнения практически для любого планируемого перспективного срока.

     Пример: 1989 году мировое потребление энергии приблизительно составляло – 9.067×10⁹ т. н. э. (1 т. н. э.= 44 ГДж = 10.5 Гкал);

• Извлекаемые запасы свободной нефти, т. – около (250-350)×10⁹;
• Достоверные промышленные запасы природного газа, м³ – (50-70)×10¹²;
• Допустимые для промышленной выробатки запасы угля, т. – около 10×10¹².

     Постепенное истощение легкодоступных дешевых  энергетических топлив и ухудшение экологичесикх условий жизни требуют разработки новых энергетических систем, технологических решений и организационных приёмов, основанных как на более эффективном использовании традиционных энергоресурсов (энергосбережении), так и на широком развитии нетрадиционных экологически более чистых возобновляемых источников энергии.

     Решающим  фактором в развитии энергетических систем остаётся стоимость энергии. Содержание этого понятия расширяется вследствие более полного учета затрат в сопряженных отраслях (добывающие отрасли, транспорт, утилизация отходов, предотвращение вредных выбрасов, изъятия земель, металлоёмкость источников энергии и оборудования и т. п.). В связи с этим необходимо учитывать социальные затраты при производстве энергии.

     По  некоторым оценкам “социальные” затраты, внешние по отношению к процессу непосредственного производства энергии при выработке электроэнергии с использованием угля, газа, нефти, ядерного топлива с учетом требований к охране окружающей среды составляют примерно 200% технологических.

     Приведём  данные по сопоставлению НИЭ с  учетом последних достижений в технологии их использования: 

     Стоимость 1кВт установленной мощности электростанций.

       Таблица 1.2.

 
 
 
 
 
 
 

     На  примере США (северо-западный регион) имеем следующую себестоимость энергии  различных энергоисточников:

     Таблица 1.3.

 

     Отдавая предпочтение тому или иному источнику  энергии, следует учитывать сроки строительства станций и сроки их окупаемости. Именно последние сегодня сдерживает капиталовложения в энергетику.

     Кроме того, на сегодня имеется перспективная концепция рассредаточения энергосистем, которая придаёт ускорение научно-техническому прогрессу в совершенствовании топливных и солнечных элементов, ГТУ (газотурбинная установка), ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Согласно неё произойдёт замена крупных электростанций малыми установками для производства электроэнергии рассредоточенными источниками (РИ) расположенными в центрах конечного потребления или вблизи от них.

     Сторонники  РИ проводят аналогию между таким  рассредоточением и переходом пользователей с больших громоздких вычислительных машин к сетям на базе ПК.

     Преимущества РИ:

• Снижение потерь в сетях;
• Большое разнообразие топлива;
• Повышенное качество энергии;
• Отсрочка необходимости совершенствования передачи и распределения;
• Повышенная зашита от конкурентов.

     В США доля РИ во вводах новых мощностей оценивается в течение ближайших 10 лет от 0 до 40%. Очевидно, что РИ найдут свою нишу на рынке новых мощностей.

     Недостаток  ВИЭ – низкая концентрация энергии. Это компенсируется широким распространением энергии, относительно высокой экологичностью, практической неисчерпаемостью. ВИЭ лучше использовать у потребителя. Энергетика, работающая на ВИЭ, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс. Специфика ВИЭ наиболее соответствует потребностям в энергии сельского и водного хозяйств. Не использование потоков энергии ВИЭ ведет к их потерям, поэтому здесь применим другой подход к к.п.д. устройств. Использование ВИЭ может сократить энергетическую составляющую затрат для производства сельскохозяйственной продукции. В России, например, сельское хозяйство потребляет 40 % жидкого топлива, произведенного в ней.

     Своим постановлением от 24 апреля 1997 г. № 400 Совет  Министров РБ обязал ЭС принимать  энергию, вырабатываемую нетрадиционными  источниками энергии, а Министерство экономики РБ и его комитет цен  установил тариф на электроэнергию от НИЭ в 2.4 раза выше средней себестоимости по ЭС. Согласно Республиканской программе по энергосбережению и основным направлением  энергетической политики РБ на 2000 г. установленная мощность агрегатов малой энергетики в РБ до 2000 г. может составить 600 МВт, обеспечивая экономию свыше 5 млн. т.у.т. в год, в первую очередь это мини-ТЭЦ. Потенциал нетрадиционных энергетических ресурсов в Республике Беларусь составляет то 8.68 до 14.88 млн. т.у.т. в год без учета вторичных энергоресурсов и малой энергетики.