Основные источники энергии.

Существует девять основных источников энергии:

1. солнечное излучение;

2. движение и притяжение Солнца, Земли и Луны;

3. тепловая энергия ядра Земли, а также химических реакций и радиоактивного распада в ее недрах;

4. механическая энергия движения воды;

5. механическая энергия движения воздуха;

6. биологическая энергия;

Рис. 1.6. Доля различных видов энергетических ресурсов в общемировой выработке первичной энергии (1998 г.),%

7. тепловая энергия природных видов топлива(нефти, газа, угля, древесины, торфа, сланцев, сухой растительности);

8. химические реакции различных веществ;

9. ядерные реакции.

Источники 1-6 являются источниками возобновляемой энергии.

Виды топлива

По определению Д. И. Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты».

Твердое топливо.

К твердому виду топлива относят:

· древесину и другие продукты растительного происхождения;

· уголь (с его разновидностями: каменный, антрацит, кокс, бурый);

· торф;

· горючие сланцы;

· горючие продукты утилизации различных изделий.

Древесина.Мировой объем вывозки древесины составляет 3,4 млрд. кубических метров(0,7%от всего древостоя),50%идет на топливо, наиболее качественная древесина идет на изготовление изделий для мебельной и строительной промышленности. Для топлива используют так называемые дрова и отходы деревообработки, которые перерабатывают в гранулы, прессуют в брикеты и пеллеты. В странах ЕС за 2009г изготовлено около 12 млн. т пеллет. В мире наблюдается непрерывный рост спроса на древесные гранулы. В ближайшие годы ожидается освоение процесса получения из древесины жидкого биотоплива. Древесина топливная обеспечивает около 7% потребности в ТЭР, причем в развивающихся странах за счет древесины закрывают около 15% потребности в энергетических ресурсах.

В Республике Беларусь около 36% территории занято лесом, но его большая часть не может быть отнесена к деловой древесины. Для повышения продуктивности наших лесов необходимо провести их расчистку, при которой топливную древесину необходимо заготовить в виде гранул, прессованной щепы, брикетов и пеллет. В н. в. топливную щепу изготавливает 33 предприятия, которые способны произвести 511 тыс. т в год. К концу 2010г. семь предприятий будут изготавливать всего 20 тыс. т пеллет, что не соответствует спросу на внешнем и внутреннем рынке. В 2009г. было заготовлено в Беларуси 5,6 млн. куб. м дров.

Ископаемые твердые топлива являются продуктом разложения органической массы растений. Самый молодой из них торф представляющий собой относительно плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Торф добывают на торфяниках, которые имеются в 180 странах мира и площадь которых составляет 4 млн. квад. км. Самое большое количество торфяников в России, Канаде и Индонезии, в Финляндии они занимают 75% площади страны. В Беларуси добывают ежегодно около 3 млн. т торфа при общих запасах 4000 млн.т.

Наибольший прирост потре­бления местных видов топлива может быть достигнут за счет дре­весного топлива и торфа.

Торфяная промышленность развивается в соответствии с Госу­дарственной программой «Торф» на 2008-2010 годы и до 2020 года. В 2010 году мероприя­тия программы предусматрива­ют: производство 1,212 млн. тонн топливных брикетов, в том числе для поставок на экспорт 364,5 тыс. тонн; отвод 1055 гектаров земель и строительство 1300 гектаров новых торфяных площадей; добы­ча 2,52 млн. тонн торфа; выпол­нение работ по модернизации и техническому переоснащению торфопредприятий. В результате выполнения про­граммы «Торф» к 2013 году будут модернизированы 7 брикетных заводов, 2 машиностроительных предприятия и отдельные объек­ты на 15 предприятиях.

Дальнейшая реализация этой программы позволит обеспечить:

-увеличение к 2020 году добы­чи торфа (с учетом торфа, добы­ваемого организациями Минсель­хозпрода) до 7,5 млн. тонн в год и удовлетворение потребности республики в торфяном топливе и продукции на основе торфа;

- увеличение доли использова­ния торфяного топлива в общем объеме котельно-печного топлива с 2,2 % в 2007 году до 4,3 % в 2020-м;

- внедрение новых и совершен­ствование существующих техно­логий и оборудования для добы­чи, переработки и использования торфа;

- модернизацию действующих и строительство двух производств, снижение к 2020 году износа основ­ных фондов торфопредприятий на 30 % по сравнению с 2005-м до уровня 40 %.

Следующими по «возрасту» являются бурые угли - землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется (выветривается) и рассыпается в порошок. Затем идут каменные угли,обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них -антрацитовпретерпела наибольшие изменения и на 93 % состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твердостью и калорийностью.

Горючие сланцы представляют собой полезное ископаемое из группы твердых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы, близкой по составу к нефти. В последнее десятилетие предложены технические решения по получению из них сланцевого газа, что реализовано в США и проводятся работы по внедрению этого способа в Польше, в Украине и других странах. Залежи горючих сланцев в Беларуси находятся на юге республики (Туровское месторождение в Гомельской области, Любанское - в Солигорском и Любанском районах Минской области), и открыты они в 1963 г. Прогнозные запасы составляют 11 млрд. т, в т. ч. промышленные на глубине 300 м - 3,6 млрд. т, что соответствует 792 млн. т у. т. Наиболее изученным является Туровское месторождение.

Твердое топливо состоит из горючей и негорючей составляющих:

Горючей составляющей в органическом топливе являются: углерод (С), водород (Н) и сера (S). С увеличением возраста топлива содержание углерода увеличивается (от 40% у древесины до 93% у антрацита).

При полном сгорании углерода образуется относительно безвредный диоксид углерода СО₂ и выделяется при этом 32,8 МДж теплоты на 1 кг углерода. В случае сжигания углерода при недостатке кислорода, продуктом сгорания является токсичный оксид углерода СО (угарный газ) и выделяется при этом всего 9,2 МДж теплоты.

Негорючей составляющей являются минеральные примеси – зола и влага. Есть твердые топлива (древесина, торф, угли некоторых пластов) зольность которых составляет не более 10%. Максимальное значение зольности до 50%.

Жидкое топливо.

Природным жидким топливом является нефть, которую перерабатывают с помощью ректификационных колон путем нагрева до 300 ... 370°С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре:

· - сжиженный газ (выход около 1 %);

· -бензиновую (около 15 %, t_K = 30 ... 180 °С);

· -керосиновую (около 17 %, t_K = 120 ... 135 °С);

· - дизельную (около 18%, t_K = 180 ... 350 °С).

Жидкий остаток с температурой начала кипения 330 ... 350⁰С называется мазутом.