Что такое энергетика

Первое определение [1]: «Энергетика – топливно-энергетический комплекс страны; охватывает получение, передачу, преобразование и использование различных видов энергии и энергетических ресурсов».

Второе определение [2]: «Энергетика – область хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу, сохранение (в том числе экономию) и использование различных видов энергии. Энергетика - одна из форм природопользования. В перспективе технически возможный объем получаемой энергии практически не ограничен. Однако энергетика имеет существенные ограничения по термодинамическим (тепловым) лимитам биосферы. Размеры этих ограничений, видимо, близки к количеству энергии, усваиваемому живыми организмами биосферы в совокупности с другими энергетическими процессами, идущими на поверхности Земли (удвоение этих количеств энергии, вероятно, катастрофично или, во всяком случае, кризисно отразится на биосфере). Указанный лимит близок 140 ¸ 150·10¹² Вт (фотосинтетические процессы - 104·10¹² Вт, геотермальная энергия - 32·10¹² Вт), но следует учитывать охлаждающее антропогенное воздействие, оцениваемое в 150·10¹² Вт, из которого необходимо вычитать отепляющее воздействие этой же деятельности, приближающееся к 100 ¸ 150·10¹² Вт».

Еще одно понятие [1]: «Электроэнергетика – отрасль электротехники, занимающаяся проблемами получения больших количеств электрической энергии, передачи этой энергии на расстояние и распределения ее между потребителями. Развитие электроэнергетики идет по пути строительства крупных электрических станций (тепловых, гидравлических, атомных), объединяемых между собой линиями электропередачи высокого напряжения в энергетические системы, улучшения технико-экономических показателей оборудования для производства, преобразования и передачи энергии».

Энергетика по сути зародившись в XX столетии стала жизнеобеспечивающей отраслью деятельности человека. Развитие энергопроизводства тесно связано с потреблением, образуя единую систему «производитель-потребитель». Энергопроизводство не может работать на склад. Оно наращивается вместе с потребностью в ней, а недостаток энергии может тормозить дальнейшее развитие цивилизации. По состоянию на начало XXI века энергетика удовлетворяет только около 80 % общего мирового потребления электроэнергии. Дефицит ее в отдельных регионах сдерживает дальнейшее развитие общества, прогресс отдельных национальностей и стран. Нехватка энергоресурсов в регионах мира влияет не только на материальное благосостояние общества, но и на политический климат, создавая различные варианты так называемого системного кризиса, провоцирующего вооруженные конфликты за обладание и контроль над природными запасами энергоисточников (природный газ, нефть и др.).

Научно-технический прогресс невозможен без существования и развития энергетики и электрификации. Для повышения производительности труда огромное значение имеет механизация и автоматизация производственных процессов, т.е. замена человеческого труда машинным. Однако подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации имеет электрическую основу. Особенно широкое применение электрическая энергия получила для привода в действие электрических моторов различных механизмов.

Понятие «энергетика» тесно связано с ключевым словом «энергия» [1]: «Энергия – общая мера различных форм движения материи, рассматриваемых в физике. Для количественной характеристики качественно различных форм движения и соответствующих им взаимодействий вводят различные виды энергии: механическую, внутреннюю, гравитационную, электромагнитную, ядерную и т.д. В замкнутой системе выполняется закон сохранения энергии. В теории относительности установлена универсальная связь между полной энергией тела и его массой: , где с – скорость света в вакууме».

Наиболее часто человек пользуется двумя видами энергии - электрической и тепловой. Эти виды энергии человечеству необходимы, причем потребности в них возрастают с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газов и ядерного) конечны. Поэтому на сегодняшний день важно найти выгодные источники энергии, не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкции, эксплуатации, надежности материалов, необходимых для существования и долговечности электростанций.

Учитывая все вышесказанное схематически производство и потребление тепло- и электроэнергии можно представить следующим образом (рис.1.1). Существует некоторый источник генерации потенциальной энергии 1 (например, котел на ТЭС, реактор на АЭС, плотина на ГЭС). Генерация потенциальной энергии происходит за счет химических реакций при сжигании топлива; ядерных реакций расщепления атомов урана или естественного кругооборота воды в природе. Потенциальная энергия преобразовывается в механическую энергию вращения ротора паровой или гидравлической турбины 2. В свою очередь, механическая энергия преобразуется в электрическую в электрогенераторе 3. Затем электрическая энергия трансформируется в удобную для передачи на дальние расстояния форму на подстанции 4. Все эти преобразования происходят в едином комплексе, называемом электрической станцией 5. По линиям электрических передач 6 (помните знаменитые «ЛЭП-500 не простая линия») энергия может передаваться на расстояния, измеряемые сотнями километров к месту потребления. Здесь также установлены подстанции 7 для преобразования электрической энергии в форму удобную для потребления и передачи ее потребителю 8. Например, для бытового потребителя необходимо иметь электрический ток на входе с параметрами 220 В и 50 Гц. Тепловая энергия, как правило, производится на тепловых электростанциях 5 и через бойлерные установки 9 по тепловым сетям 10 насосами 11 направляется к потребителю 8.

Именно такое производство тепло- и электроэнергии для человека оказалось наиболее удобным и универсальным при потреблении. Конечно, хотелось бы иметь более индивидуальный и более удобный источник энергии, но его, к сожалению, нет. А как было бы приятно иметь маленький источник энергии в кармане, чтобы он всегда был «при мне», и чтобы его можно было бы по необходимости включать и выключать для обогрева, освещения, приготовления пищи или для просмотра и прослушивания телевизора, приемника и т.д. При этом можно забыть о существовании громадных малоэффективных электростанций, о добыче топлива для них, о строительстве дамб, перекрывающих реки и затапливающих плодородные земли. Однако в настоящее время это всего лишь мечты.

Рис. 1.1. Схема производства и потребления тепло- и электроэнергий

1 – генератор потенциальной энергии; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – трансформаторы электроэнергии; 5 – электростанция; 6 – линии дальних передач; 7 – сетевые подстанции; 8 – потребитель; 9 – котельная – бойлерная тепловых сетей; 10 – тепловые сети; 11 – сетевой насос.

Проблема энергоснабжения прямо или косвенно затрагивает интересы всех жителей планеты, даже тех, кто о ней представления не имеет. Человек стал венцом творения природы лишь с того момента, когда он напрямую стал осваивать энергию; сначала механическую в виде палочного рычага. Однако на собственной мускулатуре далеко не уедешь, хотя Архимед и верил, что можно перевернуть весь мир, лишь бы был рычаг. Тепловая энергия, которая досталась человеку как подарок от Прометея (по легенде), оказалась более благодатной по своим возможностям. Но и она не смогла обеспечить постоянно возрастающие потребности человека. Только электроэнергия оказалась способной передаваться на большие расстояния в больших количествах и трансформироваться легко и быстро в любой другой вид энергии.

Здравомыслящие руководители государств и обществ с момента зарождения электроэнергетики (конца Х1Х - начала ХХ веков) поняли, что для обеспечения экономического роста электроэнергетика должна иметь опережающее развитие. Это позволило странам, вставшим на путь электрификации, совершить прорыв в экономической, научно-технической, социальной и культурной сферах. Однако со временем рост промышленно-энергетического производства вошел в противоречие с экологическими проблемами. Развитие социального и культурного самосознания способствовали возникновению ситуации, когда в обществе стало возникать некоторое противодействие промышленно-энергетическому развитию. Таким образом, возникла обратная связь, влияющая на экономику. Рост уровня потребления, ставший возможным благодаря развитию энергетики, шел на Западе практически параллельно с развитием понимания ценности человеческой жизни. В обществе формировалась идея: богатая жизнь в загрязненной природной среде абсурдна. Борьба за чистоту окружающей среды стала реальным фактором жизни многих стран. Появилось практическое следствие этого в сферах экономики, политики и международных отношений. Например, перенос энергоемких и грязных производств в другие экономически слабо развитые страны путем экспорта капитала.

В энергетике обсуждается вопрос – возможна ли в электроэнергетике рыночная конкуренция. Рыночная конкуренция возможна только между независимыми, работающими на одном направлении, системами. Система по определению это объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе. В науке и технике это множество элементов (узлов, агрегатов, приборов и т.д.), понятий, образующих некоторую целостность и подчиненных определенному руководящему принципу. Что можно рассматривать как систему в энергетике? Электроэнергия не может производиться на склад или аккумулироваться. Если где-то включили электродвигатель (аппарат, лампочку…), то на электростанции должно быть увеличено производство электроэнергии ровно на столько же. Поэтому в энергетике производитель закономерно связан с потребителем и, таким образом, системой здесь необходимо рассматривать единство «производитель – потребитель электроэнергии». Как можно организовать конкуренцию в такой системной связи? Это будет либо сговор, либо обман. Конкуренцию можно организовывать только между отдельными системами, обеспечивающими жизнедеятельность какой-то третьей системы. Например, энергомашиностроительные заводы могут конкурировать между собой при создании котлов, турбин и другого оборудования; станкостроительные заводы и др. В единой системе энергетика является основной образующей любого производства. Индивидуальный потребитель (человек) также становится зависимым от производителя энергии. Поэтому отдать энергетику в частные руки это, значит, потерять контроль над страной. Энергетика должна быть под государственным контролем, как это и делается во многих странах. В России со стороны государства в настоящее время контроль над энергетикой несколько ослаблен. Большинство электростанций уже давно выработали свой моторесурс. В связи с этим наша энергетика нуждается в новых идеях (новых планах ГОЭЛРО), в новых разработках, способствующих дальнейшему ее взлету, что даст надежду людям в освоении новых высоких творческих и промышленных успехов.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 275; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!