химический каталог




Проблемы энергетики

Автор

Уровень материального благосостояния общества в настоящее время определяют количеством энергии, которое вырабатывается на душу населения. Отопление домов, возможность использования скоростного транспорта и выпуск промышленной продукции в значительной мере зависят от доступности энергии. По существу энергетические проблемы стали реальным ограничением для дальнейшего роста материальной культуры человечества. Это особенно остро ощутилось в период так называемого энергетического кризиса, разразившегося на Западе в начале 70-х гг. XX в.

Ситуация обострилась из-за неверных оценок перспектив развития энергетики. Во-первых, предполагалось, что запасы ископаемого топлива (уголь, нефть, газ) неисчерпаемы в том смысле, что открытия новых месторождений значительно превышало расходы топлива. Во-вторых, после успешного запуска первых атомных реакторов было сделано предположение о том, что атомная энергия в ближайшее время заменит другие энергетические источники. Оба эти прогноза оказались неверными. К сожалению, специалисты очень поздно осознали, что важны не суммарные запасы природного топлива, а их доступность. Сама оценка доступности или недоступности природного топлива определяется технологией его добычи. Например, при существующей технологии извлечения угля доступными считаются лишь четверть его мировых запасов. Разумеется, что эта оценка может измениться при переходе к новой более совершенной технологии, но она пока неизвестна. Создание атомных реакторов оказалось значительно более сложным делом, чем предполагали, и как следствие темпы развития атомной энергетики были намного скромней, чем это отвечало прогнозу.

Энергетические проблемы усугубились еще и недооценкой экологических последствий развития энергетики, в том числе и атомной. Таким образом, проблемы энергетики заключаются не в недостатке энергетических ресурсов как таковых, а в неспособности общества получать энергию экономически и экологически рациональным способом. Например, в настоящее время в США на человека расходуется в год 12 кВт энергии. Чтобы обеспечить необходимый в ближайшие один-два десятилетия прогресс, следует увеличить эти расходы на 40%. Подсчитано, что при существующей технологии получения энергии этот прирост потребовал бы затрат, превышающих половину национального бюджета. Отсюда возникает задача существенной технологической перестройки, направленной, в частности, на уменьшение энергоемкости процессов. Достаточно сказать, что в нашей стране сейчас на производство одной пищевой калории тратится 23 калории в виде энергии. Вместе с миллионами тонн азотных, фосфорных и калийных удобрений, образно говоря, закапываются в землю миллиарды тонн условного топлива, затраченных на производство этих удобрений. Выход из положения — изменение технологии на всех этапах: получение энергии, использование ее в производстве удобрений, эффективность использования удобрений в сельском хозяйстве и совершенствование самой культуры землепользования.

Значительная часть энергии производится в настоящее время за счет химических процессов, а именно при сжигании нефти, газа и угля. Проблемы превращения световой и тепловой энергии в электрическую также решаются на основе химических процессов. Наконец, современные установки для получения энергии требуют создания новых конструкционных материалов и теплоносителей. Это означает, что в решении проблем энергетики ключевую позицию занимают химики.

В развитых странах стоимость химической продукции достигает 16—20% от стоимости валового национального продукта, и это не случайно: химическая промышленность — самая энергоемкая отрасль хозяйства. Например, на получение 1 т хлора или карбида кальция расходуется 3,5 тыс. кВт-ч электроэнергии, а на производство 1 т алюминия и магния — до 18 тыс. кВт-ч. В передовых странах на химические производства расходуется одна треть всей энергии, потребляемой промышленностью, или одна четверть всех энергозатрат. Все это говорит о тесной связи химии с энергетикой: прогресс химической промышленности невозможен без развитой энергетики, и наоборот, прогресс энергетики тесно связан с использованием химических процессов.

Для расширения энергопроизводства используют многие природные явления: солнечную радиацию, теплоту вод океана и земных недр, силу рек, приливов и отливов, океанских течений, высотных воздушных потоков, невозобновляемые природные виды топлива (уголь, нефть, газ) и возобновляемые (биомасса растений), теплоту микробиологической утилизации органических отходов, фотосинтез, цепные реакции деления атомного ядра и термоядерный синтез. И хотя доля нетрадиционных источников энергии непрерывно растет, 95% всех энергетических потребностей мира пока удовлетворяется за счет сжигания углеродсодержащих природных ископаемых (нефть, газ и уголь). По оценке специалистов к 2020 г. их доля в мировом балансе будет составлять половину всех энергозатрат.

Мировые запасы природного топлива оцениваются в 12 800 млрд. тонн условного топлива (1 кг условного топлива соответствует 1 кг каменного угля с энергетическим содержанием 29 МДж). Из этого количества около 11 200 млрд. тонн составляет уголь, 740 млрд. тонн — нефть и 630 млрд. тонн — природный газ.

В традиционных схемах производства энергии топливо транспортируют от места добычи к месту применения. Затем его очищают и подают на тепловые станции, производящие электроэнергию. Электроэнергию передают потребителю, в частности, химическим производствам. Каждая из указанных стадий сопровождается потерей энергии, в значительной степени снижающей коэффициент полезного действия (КПД) ее использования. Более эффективное использование достигается, например, в прямом методе превращения тепловой энергии в электрическую с применением магнитогидродинамической (МГД) системы. Плазму ионизированного при 3000 °С газа с высокой скоростью пропускают через сильное магнитное поле, которое тормозит его движение. В результате превращения кинетической энергии движущейся плазмы в электрическую возникает постоянный ток. Далее постоянный ток превращается в переменный в газовой турбине, работающей при 1000 °С. Успех МГД-генераторов тесно связан с созданием специальных керамических материалов на основе оксида циркония (IV) и подобных ему соединений. Значительные энергетические потери при передаче энергии на расстояние могут быть уменьшены, если удастся создать подходящие сверхпроводящие материалы. Подлинной революцией было бы использование материалов, сохраняющих сверхпроводящее состояние хотя бы при температуре кипения жидкого водорода.

Значительный энергетический резерв имеют сами химические производства. Например, КПД синтеза аммиака находится в пределах от 25 до 42%, а винилхлорида — от 6 до 12%. Дело не только в объективных причинах. Химики по традиции многие годы стремились повысить выход продуктов реакции, но не занимались созданием энергосберегающих технологий. Как следствие многие технологические процессы исключительно расточительны в энергетическом смысле. Например, классические процессы ректификации имеют КПД от 6 до 15%. Замена этих методов разделения жидкостей методами, основанными на применении полупроницаемых мембран или селективной абсорбции, могла бы увеличить КПД в несколько раз. Неоправданно много энергии расходуется на химических предприятиях компрессорами, аппаратами для измельчения твердых фаз и вентиляторами. Создание более экономичных конструкций таких агрегатов значительно улучшило бы энергетический баланс химических производств.

Полезная информация

Инвестиции в недвижимость считаются одними из самых привлекательных инструментов долгосрочного вложения денег. Покупка недвижимости, поможет Вам не только сохранить, но и преумножить ваши средства, особенно, если речь идет о коммерческой недвижимости за границей. Классическим примером может служить Чехия, особенно такие города, как Прага и Карловы Вары. Покупка квартиры, дома или коммерческой недвижимости в этих городах, практически гарантирует Вам последующий рост их цены. На данный момент, продажа коммерческой недвижимости в Чехии переживает свой бум. Выбрать объект недвижимости можно, как самостоятельно, например, через сайт www.Karlovy-Vary.ru, так и через агентство.


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
Сковороды Kitchen Craft купить
индукционная сковорода
установка клапан противопожарный fkc
Автокресла группа 0+/1 (от 0 до 18 кг) Baby Care купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.05.2017)