Концепции современного естествознания

Раздел: Учебники

Принцип работы многих видов энергосистем основан на преобразовании тепла, полученного при сжигании топлива. Смена топлива требует и кардинального обновления всей энергосистемы. В настоящее время основными видами топлива являются нефть, природный газ и их продукты. Чтобы сберечь данные ценнейшие природные ресурсы для более рационального их использования – производства ценной химической продукции в течение более длительного времени, нужно переходить на альтернативные источники топлива. Один из таких источников – каменный уголь, который долгое время служил топливом для паровых машин. Низкий коэффициент полезного действия таких машин привел к их замене, а вместе с ними и топлива. Тем не менее в энергетике ряда стран Центральной и Восточной Европы до сих пор каменный уголь играет важную роль: с его применением производится около 65% электроэнергии. Устаревшие тепловые электростанции, потребляющие угль, вне зависимости оттого, где они эксплуатируются, нуждаются не только в переоснащении и модернизации, но и в новой технологии сжигания угля. Разработке таких технологий уделяется большое внимание. Одна из перспективных технологий основана на сжигании угля в циркулирующем кипящем слое. В результате многократной циркуляции происходит полное эффективное сжигание частиц топлива при температуре 800–900° С и резко снижается образование вредных оксидов азота – в 5–10 раз по сравнению с традиционным пылевидным сжиганием. Уже построено и эксплуатируется несколько десятков угольных электростанций с циркулирующим сжиганием без вредных выбросов в атмосферу в ряде развитых стран: США, Германии, Франции и др.

В настоящее время нефтехимическое производство потребляет сравнительно небольшую долю добываемой нефти – от 3 до 5%. Хотя потребление нефти химической промышленностью не является основной причиной столь быстрого истощения ее природных запасов, но его последствия неизбежно приведут к замене сырья и изменению технологических процессов. В то же время цена конечной продукции нефтехимического производства относительно высока, поэтому истощение нефтяных и газовых ресурсов в меньшей степени повлияет на сырьевое обеспечение химической промышленности, чем на производство энергии и тепла. Разработаны и внедряются технологии эффективной переработки угля для последующего использования продуктов переработки в химической промышленности, а запасов угля хватит на более длительный срок, чем нефти и газа.

Нефть, природный газ и уголь постепенно уступают свои позиции более энергоемкому источнику – ядерному топливу. Запасы ядерного топлива по сравнению с запасами, например угля, не столь уж велики. Но зато энергия единицы массы ядерного топлива в миллионы раз больше, чем угля. Внедрение перспективной технологии преобразования ядерного топлива в реакторе-размножителе на быстрых нейтронах, который не только вырабатывает энергию, но и производит вторичное топливо – плутоний, открывает большие возможности для развития атомной энергетики.

При создании любой современной энергосистемы решается задача не только производства дешевой энергии, но и сохранения окружающей среды. В этой связи возрастает интерес к разработке перспективных технологий преобразования энергии Солнца, ветра, геотермальных источников и Мирового океана.