Energie und ihre Arten. Traditionelle Methoden zur Gewinnung von Wärme und elektrischer Energie. Energie

24.08.2019

Arten, Methoden zur Gewinnung, Umwandlung und Nutzung von Energie. Energie und ihre Arten. Zweck und Verwendung

Energie und ihre Arten. Zweck und Verwendung

Energie spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der menschlichen Zivilisation. Energieverbrauch und Informationsakkumulation haben im Laufe der Zeit ungefähr den gleichen Charakter der Veränderung. Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Leistung.

Nach den Konzepten der Physik ist Energie die Fähigkeit eines Körpers oder eines Systems von Körpern, Arbeit zu verrichten. Es gibt verschiedene Klassifikationen von Energiearten und -formen. Nennen wir die Arten davon, denen Menschen in ihrem täglichen Leben am häufigsten begegnen: mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch und intern. Innere Energie umfasst thermische, chemische und intranukleare (atomare) Energie. Die innere Energieform beruht auf der potentiellen Wechselwirkungsenergie der Teilchen, aus denen der Körper besteht, oder auf der kinetischen Energie ihrer zufälligen Bewegung.

Wenn Energie das Ergebnis einer Änderung des Bewegungszustands von materiellen Punkten oder Körpern ist, dann wird sie kinetisch genannt; es umfasst die mechanische Energie der Bewegung von Körpern, die thermische Energie aufgrund der Bewegung von Molekülen.

Wenn Energie das Ergebnis einer Änderung der relativen Lage der Teile eines gegebenen Systems oder ihrer Lage in Bezug auf andere Körper ist, dann heißt sie Potential; es umfasst die Energie von Massen, die durch das Gesetz der universellen Gravitation angezogen werden, die Energie der Position homogener Teilchen, zum Beispiel die Energie eines elastisch verformten Körpers, chemische Energie.

Die wichtigste Energiequelle ist die Sonne. Unter dem Einfluss seiner Strahlen zersetzt das Chlorophyll der Pflanzen das aus der Luft aufgenommene Kohlendioxid in Sauerstoff und Kohlenstoff; letztere reichert sich in Pflanzen an. Kohle, unterirdisches Gas, Torf, Schiefer und Brennholz stellen die Reserven der Strahlungsenergie der Sonne dar, die vom Chlorophyll in Form der chemischen Energie von Kohle und Kohlenwasserstoffen gewonnen wird. Wasserenergie wird auch aus Sonnenenergie gewonnen, die Wasser verdampft und Dampf in die höheren Schichten der Atmosphäre befördert. Der Wind in Windkraftanlagen entsteht durch die unterschiedliche Erwärmung der Erde durch die Sonne an verschiedenen Orten. In den Atomkernen chemischer Elemente stecken enorme Energiereserven.

Im Internationalen Einheitensystem SI wird Joule als Maßeinheit für Energie verwendet. Beziehen sich die Berechnungen auf Wärme, biologische, elektrische und viele andere Energiearten, dann wird als Energieeinheit eine Kalorie (cal) oder Kilokalorie (kcal) verwendet.

1 cal = 4,18 J.

Um elektrische Energie zu messen, wird eine Einheit wie Watt (Wh, kWh, MWh) verwendet.

1 Watt h = 3,6 MJ oder 1 J = 1 W. mit.

Um die mechanische Energie zu messen, wird eine Einheit wie beispielsweise kg verwendet. m.

1 kg. m = 9,8 J.

Energie, die in natürlichen Quellen (Energieressourcen) enthalten ist und in elektrische, mechanische, chemische umgewandelt werden kann, wird als Primärenergie bezeichnet.

Zu den traditionellen Arten von Primärenergie oder Energieressourcen gehören: fossile Brennstoffe (Kohle, Öl, Gas usw.), Flusswasserkraft und Kernbrennstoffe (Uran, Thorium usw.).

Die Energie, die eine Person nach der Umwandlung von Primärenergie in speziellen Anlagen von Stationen erhält, wird als Sekundärenergie bezeichnet (elektrische Energie, Dampfenergie, Warmwasser usw.).

Derzeit wird an der Nutzung nicht-traditioneller, erneuerbarer Energiequellen gearbeitet: Sonne, Wind, Gezeiten, Meereswellen, Erdwärme. Diese Quellen sind nicht nur erneuerbar, sondern werden auch als „saubere“ Energiearten eingestuft, da ihre Nutzung nicht zu Umweltbelastungen führt.

In Abb. 10.1.1 zeigt die Klassifizierung der Primärenergie. Hervorgehoben werden die traditionellen Energiearten, die zu allen Zeiten vom Menschen weit verbreitet und nicht-traditionell sind, bis vor kurzem aufgrund des Mangels an wirtschaftlichen Methoden ihrer industriellen Umwandlung relativ wenig genutzt, aber heute aufgrund ihrer hohen Umweltfreundlichkeit besonders relevant sind.

Reis. 10.1.1. Primärenergieklassifizierungsschema

In der Klassifizierungstabelle sind nicht erneuerbare und erneuerbare Energien durch weiße bzw. graue Rechtecke gekennzeichnet.

Der Verbrauch von Energie der benötigten Art und deren Abgabe an die Verbraucher erfolgt im Prozess der Energieerzeugung, wobei fünf Stufen unterschieden werden können: 1. Gewinnung und Konzentration von Energieressourcen: Gewinnung und Anreicherung von Brennstoffen, Konzentration des Wasserdrucks mit Wasserbauwerken usw.

2. Übertragung von Energieressourcen an Energieumwandlungsanlagen; sie erfolgt durch Transport zu Land und zu Wasser oder durch Pumpen von Wasser, Öl, Gas usw. durch Pipelines.

3. Umwandlung von Primärenergie in Sekundärenergie, die für die Verteilung und den Verbrauch unter gegebenen Bedingungen am günstigsten ist (meist in elektrische und thermische Energie).

4. Übertragung und Verteilung von umgewandelter Energie.

5. Energieverbrauch, sowohl in der Form, in der er an den Verbraucher geliefert wird, als auch in der umgewandelten Form.

Nimmt man die Gesamtenergie der eingesetzten Primärenergieressourcen mit 100 % an, so beträgt die Nutzenergie nur 35-40 %, der Rest geht verloren und liegt größtenteils in Form von Wärme vor.

Der Vorteil der elektrischen Energie

Die Entwicklung der Zivilisation und der technische Fortschritt stehen seit fernen historischen Zeiten in direktem Zusammenhang mit der Quantität und Qualität der eingesetzten Energieressourcen. Etwas mehr als die Hälfte der gesamten verbrauchten Energie wird in Form von Wärme für technische Zwecke, Heizen, Kochen, der Rest in Form von mechanischer Energie, vor allem in Verkehrsanlagen, und elektrischer Energie verwendet. Zudem wächst der Anteil der elektrischen Energie jedes Jahr (Abb. 10.2.1).

Reis. 10.2.1. Stromverbrauchsdynamik

Elektrische Energie ist die bequemste Energieform und kann zu Recht als Grundlage der modernen Zivilisation angesehen werden. Die überwiegende Mehrheit der technischen Mittel zur Mechanisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen (Geräte, Instrumente, Computer), Ersatz menschlicher durch maschinelle Arbeit im Alltag haben eine elektrische Grundlage.

Warum wächst die Nachfrage nach elektrischer Energie so schnell, was ist ihr Vorteil?

Seine weite Verbreitung ist auf folgende Faktoren zurückzuführen: die Möglichkeit, große Strommengen in der Nähe von Lagerstätten und Wasserquellen zu erzeugen;

die Möglichkeit des Transports über weite Strecken mit relativ geringen Verlusten;
die Möglichkeit, Elektrizität in andere Energiearten umzuwandeln: mechanisch, chemisch, thermisch, Licht;
fehlende Umweltverschmutzung;
die Möglichkeit, grundlegend neue fortschrittliche technologische Verfahren mit hohem Automatisierungsgrad auf Basis von Elektrizität einzusetzen.

Behandelte Themen:

1. Definition von Energie.

2. Energiearten

3. Zweck und Verwendung von Energie.

In der Welt um uns herum existiert Materie in Form von Materie, Feld und physikalischem Vakuum. Materie hat in Form von Materie und Feld Masse, Impuls, Energie. Eine notwendige Bedingung für jede Handlung, Interaktion und Existenz im Allgemeinen ist der Verbrauch von Energie, der Austausch von Energie. In der menschlichen Gesellschaft hängt das Niveau der Kultur, sowohl des materiellen als auch des spirituellen, eng mit der verbrauchten Energiemenge zusammen. Das Niveau der Stromversorgung bestimmt die Wirtschaft eines Landes. Was ist also Energie?

1. Energie und ihre Arten

Energie- die universelle Grundlage der Naturphänomene, die Grundlage der Kultur und aller menschlichen Aktivitäten. Gleichzeitig wird Energie verstanden als quantitative Bewertung verschiedener Bewegungsformen der Materie, die sich ineinander überführen können.

Nach den Konzepten der Physik ist Energie - es ist die Fähigkeit eines Körpers oder eines Systems von Körpern, Arbeit zu verrichten.

Es gibt etwa 20 wissenschaftlich fundierte Energiearten in der Natur. Es gibt auch unterschiedliche Klassifikationen von Energiearten und -formen. Ein Mensch begegnet in seinem täglichen Leben am häufigsten den folgenden Energiearten: mechanische, elektrische, elektromagnetische, thermische, chemische, atomare (intranukleare), gravitative und andere Typen. In der Praxis werden nur 4 Energiearten direkt angewendet: thermisch ( 70-75%), mechanisch (20-22%), elektrisch(3-5%), elektromagnetisch- leicht (15%).

Mehr als zwei Drittel der gesamten verbrauchten Energie werden in Form von Wärme für den technischen Bedarf, Heizen, Kochen und den Rest – in Form von mechanischer, vor allem in Verkehrsanlagen und elektrischer Energie – verwendet. Zudem wächst der Anteil des Einsatzes elektrischer Energie stetig.

Wenn Energie- das Ergebnis einer Änderung des Bewegungszustands von materiellen Punkten oder Körpern, dann heißt es kinetisch; es umfasst die mechanische Energie der Bewegung von Körpern, die thermische Energie aufgrund der Bewegung von Molekülen.

Wenn Energie das Ergebnis einer Änderung der relativen Lage der Teile eines gegebenen Systems oder ihrer Lage in Bezug auf andere Körper ist, dann heißt sie Potenzial; es umfasst die Energie von Massen, die durch das Gesetz der universellen Gravitation angezogen werden, die Energie der Position homogener Teilchen, zum Beispiel die Energie eines elastisch verformten Körpers, chemische Energie.

Energie in der Naturwissenschaft wird je nach Natur in folgende Typen unterteilt.

Mechanische Energie- manifestiert sich in der Wechselwirkung, Bewegung einzelner Körper oder Partikel. Es umfasst die Energie der Bewegung oder Rotation des Körpers, die Energie der Verformung beim Biegen, Strecken, Verdrehen, Zusammendrücken von elastischen Körpern (Federn). Diese Energie wird am häufigsten in verschiedenen Maschinen verwendet - im Transportwesen und in der Technologie.

Wärmeenergie- Energie der ungeordneten (chaotischen) Bewegung und Wechselwirkung von Stoffmolekülen. Thermische Energie, die am häufigsten aus der Verbrennung verschiedener Brennstoffarten gewonnen wird, wird häufig zum Heizen verwendet und führt zahlreiche technologische Prozesse durch (Erhitzen, Schmelzen, Trocknen, Verdampfen, Destillieren usw.).

Elektrische Energie- die Energie der Elektronen, die sich entlang des Stromkreises bewegen (elektrischer Strom). Elektrische Energie wird verwendet, um mit Elektromotoren mechanische Energie zu gewinnen und mechanische Prozesse zur Verarbeitung von Materialien durchzuführen: Zerkleinern, Mahlen, Mischen; zur Durchführung elektrochemischer Reaktionen; Gewinnung von Wärmeenergie in elektrischen Heizgeräten und Öfen; zur direkten Bearbeitung von Materialien (Elektroerosion).

Diese Art von Energie ist aufgrund der folgenden Faktoren die perfekteste:

Möglichkeiten, es in großen Mengen in der Nähe von Lagerstätten fossiler Brennstoffe oder Wasserquellen zu erhalten;
Bequemer Transport über lange Distanzen mit relativ geringen Verlusten;
Die Fähigkeit, sich in andere Energiearten umzuwandeln;
Mangel an Umweltverschmutzung;
Möglichkeiten zur Schaffung grundlegend neuer technologischer Prozesse mit einem hohen Automatisierungsgrad und Robotisierung der Produktion.

Chemische Energie- Dies ist die in den Atomen von Stoffen "gespeicherte" Energie, die bei chemischen Reaktionen zwischen Stoffen freigesetzt oder absorbiert wird. Chemische Energie wird entweder bei exothermen Reaktionen (z. B. Kraftstoffverbrennung) in Form von Wärmeenergie freigesetzt oder in galvanischen Zellen und Batterien in elektrische Energie umgewandelt. Diese Energiequellen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad (bis zu 98 %) bei geringer Kapazität aus.

Magnetische Energie- die Energie von Permanentmagneten, die einen großen Energievorrat haben, diese aber sehr ungern "aufgeben". Wenn ein elektrischer Strom durch einen Stromkreis fließt, wird um den Leiter herum ein magnetisches Feld erzeugt. Elektrische und magnetische Energien sind eng miteinander verbunden, jede von ihnen kann als die "Rückseite" der anderen betrachtet werden. Da elektrische und magnetische Energie eng miteinander verbunden sind, wird in der Praxis der Begriff der elektromagnetischen Energie verwendet.

Elektromagnetische Energie Ist die Energie elektromagnetischer Wellen, d.h. bewegte elektrische und magnetische Felder. Es umfasst sichtbares Licht, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Radiowellen.

Die aufgeführten Strahlungsbereiche unterscheiden sich in Wellenlänge (und Frequenz):

Funkwellen - mehr als 10 -2 cm;
Infrarotstrahlung - 2 * 10 -4 - 7, 4 * 10 -5;
Sichtbares Licht - 7, 4 * 10 -5 -4 * 10 -5; (420-760 nm);
Ultraviolette Strahlung - 4 * 10 -5 -10 -6;
Röntgenstrahlung - 10 -5 -10 -12;
Gammastrahlung beträgt mehr als 10 -12 cm.

Somit ist elektromagnetische Energie Strahlungsenergie. Strahlung trägt Energie in Form von elektromagnetischer Wellenenergie. Wenn Strahlung absorbiert wird, wird ihre Energie in andere Formen umgewandelt, meistens in Wärme.

Atomkraft- Energie, die in den Kernen von Atomen radioaktiver Stoffe lokalisiert ist. Es wird bei der Spaltung schwerer Kerne (Kernreaktion) oder der Verschmelzung leichter Kerne (thermonukleare Reaktion) freigesetzt.

Es gibt auch einen alten Namen für diese Art von Energie - Atomenergie, aber dieser Name spiegelt ungenau die Essenz der Phänomene wider, die zur Freisetzung kolossaler Energiemengen führen, meistens in Form von thermischer und mechanischer Energie.

Gravitationsenergie- die Energie aufgrund der Wechselwirkung (Gravitation) von massiven Körpern, die sich besonders im Weltraum bemerkbar macht. Unter irdischen Bedingungen ist dies zum Beispiel die Energie, die ein Körper in einer bestimmten Höhe über der Erdoberfläche "speichert" - die Energie der Schwerkraft.

Oft geben sie in spezielle Energiearten ab biologisch und mental Energie. Nach modernen naturwissenschaftlichen Auffassungen sind mentale und biologische Prozesse jedoch eine spezielle Gruppe physikalisch-chemischer Prozesse, die jedoch auf der Grundlage der oben beschriebenen Energiearten durchgeführt werden.

So kann je nach Manifestationsgrad Energie des Makrokosmos- Gravitation, Energie der Wechselwirkung von Körpern - mechanisch, Energie der molekularen Wechselwirkung - thermisch,

Zur Energie auf der Ebene gebildet Mikrowelt, umfassen - die Energie der atomaren Wechselwirkungen - chemisch; Strahlungsenergie - elektromagnetisch; die in den Atomkernen enthaltene Energie ist Kernenergie.

Die moderne Wissenschaft schließt die Existenz anderer noch nicht erfasster Energiearten nicht aus, verletzt aber kein einziges naturwissenschaftliches Weltbild und den Energiebegriff und den Energieerhaltungssatz.

Im Internationalen Einheitensystem SI als Energieeinheiten angenommen Joule(J). 1 J-Äquivalent
1 Newton x Meter (Nm). Wenn sich die Berechnungen auf Wärme beziehen, bei der Berechnung der Energie biologischer Objekte und vieler anderer Energiearten, wird eine systemfremde Einheit als Energieeinheit verwendet - Kalorie(cal) oder Kilokalorie (kcal), 1 cal = 4,18 J. Um elektrische Energie zu messen, verwenden Sie eine Einheit wie Wattstunde(Wh, kWh, MWh), 1 Wh = 3,6 MJ. Um die mechanische Energie zu messen, verwenden Sie den Wert von 1 kg m = 9,8 J.

Energie, die direkt in der Natur gewonnen wird (Energie aus Brennstoff, Wasser, Wind, thermische Energie der Erde, Kernenergie), und die in elektrische, thermische, mechanische, chemische umgewandelt werden kann primär... Entsprechend der Klassifizierung der Energieressourcen nach Erschöpfung kann auch Primärenergie klassifiziert werden. In Abb. 1 zeigt ein Schema zur Klassifizierung von Primärenergie.

Energie der Gezeiten

Geothermische Energie

Energie der Meereswellen

Biologischer Brennstoff

Windenergie

Solarenergie

Unkonventionelle Energiearten

Gasförmige Brennstoffe

Flüssige Brennstoffe

Festbrennstoffe

Atomenergie

Wasserkraft von Flüssen

Fossile Brennstoffe

Traditionelle Energieformen

Primäre Energie

Reis. 1. Klassifizierung der Primärenergie

Die Energie, die eine Person nach der Umwandlung von Primärenergie in speziellen Anlagen - Stationen erhält, heißt sekundär(elektrische Energie, Dampfenergie, Warmwasser usw.).

Etwas mehr als die Hälfte der gesamten verbrauchten Energie wird in Form von Wärme für technische Zwecke, Heizen, Kochen, der Rest – in Form von mechanischer, vor allem in Verkehrsanlagen und elektrischer Energie – verwendet.

Elektrische Energie kann zu Recht als Grundlage der modernen Zivilisation angesehen werden. Dies liegt an den Vorteilen und der Benutzerfreundlichkeit. Die überwiegende Mehrheit der technischen Mittel zur Mechanisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen (Geräte, Instrumente, Computer), Ersatz menschlicher durch maschinelle Arbeit im Alltag haben eine elektrische Grundlage.

Elektrische Energie- die vielseitigste Energieform. Sie fand breite Anwendung im Alltag und in allen Bereichen der Volkswirtschaft. Es gibt über vierhundert Namen von elektrischen Haushaltsgeräten: Kühlschränke, Waschmaschinen, Klimaanlagen, Ventilatoren, Fernseher, Tonbandgeräte, Beleuchtungsgeräte usw. Eine Industrie ohne Strom ist nicht vorstellbar. In der Landwirtschaft nimmt der Einsatz von Elektrizität ständig zu: Tiere füttern und tränken, sie pflegen, heizen und lüften, Inkubatoren, Lufterhitzer, Trockner usw. Elektrifizierung- die Grundlage des technischen Fortschritts in jedem Zweig der Volkswirtschaft. Es ermöglicht, unbequeme Energieressourcen durch eine universelle Energieart zu ersetzen - elektrische Energie, die über jede Entfernung übertragen, in andere Energiearten, beispielsweise mechanisch oder thermisch, umgewandelt und auf die Verbraucher aufgeteilt werden kann.

Vorteile von Strom:

1. Elektrische Energie ist universell, sie kann für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden. Insbesondere ist es sehr einfach, es in Wärme, Licht zu verwandeln. Dies geschieht beispielsweise in elektrischen Lichtquellen (Glühbirnen), in technologischen Öfen der Metallurgie, in verschiedenen Heiz- und Heizgeräten. Die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie wird in den Antrieben von Elektromotoren genutzt.

2. Wenn elektrische Energie verbraucht wird, kann diese unendlich aufgeteilt werden. Die Leistung elektrischer Maschinen ist also je nach Verwendungszweck unterschiedlich: vom Bruchteil eines Watts in Mikromotoren, die in vielen Technologiebereichen und in Haushaltsprodukten verwendet werden, bis hin zu riesigen Werten von mehr als einer Million Kilowatt in Generatoren von Kraftwerken.

3. Bei der Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie ist es möglich, ihre Leistung zu konzentrieren, die Spannung zu erhöhen und jede Menge elektrischer Energie vom Kraftwerk, in dem sie erzeugt wird, an alle seine Verbraucher kurz- und langfristig zu übertragen Entfernungen.

Die Entwicklung der Naturwissenschaft während des gesamten Lebens der Menschheit hat unwiderlegbar bewiesen, dass Energie nie aus dem Nichts entsteht und nicht spurlos vernichtet wird, sondern nur von einer Art zur anderen übergeht, d.h.

die Summe aller Energiearten bleibt konstant. Dies ist die Essenz eines der grundlegendsten Gesetze des Universums - Gesetz der Energieerhaltung.

Bei jeder Diskussion von Fragen im Zusammenhang mit der Verwendung von Energie ist es notwendig, die Energie der geordneten Bewegung zu unterscheiden, die in der Technik als . bekannt ist freie Energie(mechanisch, chemisch, elektrisch, elektromagnetisch, nuklear) und chaotische Energie, d.h. Alle Formen der freien Energie können fast vollständig genutzt werden. Gleichzeitig geht die chaotische Energie der Wärme bei der Umwandlung in mechanische Energie in Form von Wärme verloren. Wir sind nicht in der Lage, die zufällige Bewegung von Molekülen vollständig zu ordnen und ihre Energie in freie Energie umzuwandeln. Darüber hinaus gibt es derzeit praktisch keine Möglichkeit, chemische und nukleare Energie direkt in elektrische und mechanische Energie umzuwandeln, als die am häufigsten verwendeten. Es ist notwendig, die innere Energie von Stoffen in Wärmeenergie und dann in mechanische oder elektrische Energie mit großen unvermeidlichen Wärmeverlusten umzuwandeln.So werden alle Arten von Energie nach der Verrichtung von Nutzarbeit in Wärme mit einer niedrigeren Temperatur umgewandelt, d für die weitere Verwendung praktisch ungeeignet.

Der Energieerhaltungssatz wurde in verschiedenen Bereichen bestätigt - von der Newtonschen Mechanik bis zur Kernphysik. Darüber hinaus ist der Energieerhaltungssatz nicht nur eine Erfindung oder Verallgemeinerung von Experimenten. Deshalb können wir der Aussage eines der größten theoretischen Physiker Poincaré voll und ganz zustimmen: „Da wir Energie nicht allgemein definieren können, bedeutet deren Erhaltungssatz, dass es etwas gibt, das konstant bleibt. Egal, zu welchen neuen Ideen über die Welt zukünftige Experimente uns führen werden, wir wissen daher im Voraus: Es wird etwas in ihnen sein, das konstant bleibt, was man ENERGIE nennen kann.“

Die Bildungsdisziplin „Grundlagen des Energiesparens“ soll dem angehenden Spezialisten Kenntnisse über allgemeine Gesetzmäßigkeiten und Ansätze zur Berechnung der Vorgänge bei der Aufnahme, Umwandlung und Übertragung von Energie vermitteln.

3. Probleme des menschlichen Energieverbrauchs

Von allen Arten von Energieressourcen ist die Energie der Sonne von besonderer Bedeutung. Alle Arten von Energieressourcen sind das Ergebnis natürlicher Umwandlungen der Sonnenenergie. Kohle, Öl, Erdgas, Torf, Ölschiefer und Brennholz sind die Reserven der Sonnenstrahlung, die von Pflanzen gewonnen und umgewandelt wird. Bei der Photosynthesereaktion aus anorganischen Elementen der Umwelt - Wasser H 2 O und Kohlendioxid CO 2 - unter dem Einfluss von Sonnenlicht entsteht in Pflanzen organisches Material, dessen Hauptelement Kohlenstoff ist MIT... In einer bestimmten geologischen Epoche wurden über Jahrmillionen abgestorbene Pflanzen unter dem Einfluss von Druck- und Temperaturbedingungen, die wiederum das Ergebnis einer bestimmten Energiemenge der auf die Erde fallenden Sonne sind, und organische Energieressourcen gebildet, deren Grundlage Kohlenstoff ist, der zuvor in Pflanzen angesammelt wurde ... Wasserenergie wird auch aus Sonnenenergie gewonnen, die Wasser verdampft und Dampf in die höheren Schichten der Atmosphäre befördert. Der Wind entsteht aufgrund unterschiedlicher Erwärmungstemperaturen durch die Sonne in verschiedenen Teilen unseres Planeten. Darüber hinaus hat die direkte Strahlung der Sonne, die auf die Erdoberfläche fällt, ein enormes Energiepotential.

So ist die Bildung fossiler Brennstoffe einerseits das Ergebnis natürlicher Umwandlungen der Sonnenenergie, andererseits das Ergebnis thermischer, mechanischer und biologischer Auswirkungen über viele Jahrhunderte hinweg auf die in allen abgelagerten Überreste von Flora und Fauna geologische Formationen. Alle diese Kraftstoffe basieren auf Kohlenstoff und werden hauptsächlich durch die Bildung von Kohlendioxid (CO2) Energie freigesetzt.

Während ihrer gesamten Existenz hat die Menschheit die von der Natur über Milliarden von Jahren angesammelte Energie genutzt. Gleichzeitig wurden die Einsatzmöglichkeiten ständig verbessert, um maximale Effizienz zu erzielen.

Also, ganz am Anfang seiner evolutionären Entwicklung, nur die Energie der Muskeln seines Körpers ... Später lernte der Mensch zu empfangen und zu gebrauchen Feuerenergie ... Die nächste Runde der evolutionären Entwicklung der menschlichen Gesellschaft brachte die Gelegenheit, diese zu nutzen Energie aus Wasser und Wind - die ersten Wasser- und Windmühlen, Wasserräder, Segelschiffe, die die Kraft des Windes für ihre Bewegung nutzten, erschienen. Im 18. Jahrhundert wurde eine Dampfmaschine erfunden, bei der Wärmeenergie , das beim Verbrennen von Kohle oder Holz entsteht, wurde in mechanische Bewegungsenergie umgewandelt. Im 19. Jahrhundert wurde ein Volta-Lichtbogen, eine elektrische Beleuchtung entdeckt, ein Elektromotor erfunden und dann ein elektrischer Generator, der Anfang des Jahrhunderts war. Elektrizität ... Das 20. Jahrhundert war eine echte Revolution in der Entwicklung der Methoden der Menschheit zur Gewinnung und Nutzung von Energie: Es werden thermische, hydraulische und nukleare Kraftwerke mit enormer Leistung gebaut, Übertragungsleitungen für elektrische Hoch-, Höchst- und Höchstspannungsenergie werden im Bau, neue Methoden der Stromerzeugung, -umwandlung und -übertragung werden entwickelt ( kontrollierte thermonukleare Reaktion, magnetohydrodynamischer Generator, supraleitende Turbinengeneratoren usw.), werden leistungsstarke Energiesysteme geschaffen... Gleichzeitig entstanden leistungsfähige Öl- und Gasversorgungssysteme.
Somit verfügt die Welt um uns herum über eine wahrhaft unerschöpfliche Quelle verschiedener Energiearten. Einige von ihnen sind noch nicht voll ausgenutzt und zum jetzigen Zeitpunkt - die Energie der Sonne, die Energie der Wechselwirkung zwischen Erde und Mond, die Energie der Kernfusion, die Energie der Wärme der Erde .

Heute spielt Energie eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der menschlichen Zivilisation. Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Leistung. Energie ist von großer Bedeutung im Leben der Menschheit. Der Entwicklungsstand spiegelt den Entwicklungsstand der Produktivkräfte der Gesellschaft, die Möglichkeiten des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts und den Lebensstandard der Bevölkerung wider. Leider wird der größte Teil der vom Menschen verbrauchten Energie aufgrund der geringen Effizienz der Nutzung der verfügbaren Energieressourcen in nutzlose Wärme umgewandelt.

Die ungefähre Verteilung der verbrauchten Energie für das Jahr in der Welt ist in der Tabelle angegeben. 1.1. Die Energiemenge wird in Kohle in . angegeben Megatonnen(Mt), die beim Verbrennen die gleiche Energie abgeben würde.
Für die menschliche Ernährung werden jährlich etwa 400 Mt verbraucht, von denen etwa 40 Mt in nützliche Arbeitskraft umgewandelt werden. Für den Eigenbedarf werden ca. 800 Mt ausgegeben, für die soziale Produktion - 1000 Mt.

Tabelle1.1
Jährlicher Energieverbrauch in der Welt

Energieform	Menge, MT	Eine Quelle
Nahrung für Menschen und Futter für Zugtiere	650	Sonnenlicht (gegenwärtig)
Brennholz	150	Sonnenlicht (in der Vergangenheit)
Wasserkraftwerke	100	Wasserbewegung
Kohle, Öl, Gas, Torf	6 600	Sonnenlicht (in der Vergangenheit)

So werden vom Jahresverbrauch von 7500 Mt 2200 Mt sinnvoll genutzt, der Rest wird in Form von Wärme verschwendet. Aber selbst mit der Effizienz von 2200/7500 Mt kann sich die Menschheit nicht rühmen, da die auf die Erde fallende Sonneneinstrahlung von 10.000.000 Mt pro Jahr nicht berücksichtigt wird.

Reis. 2 Energieverteilung aus Sonnenlicht.

Der ungleiche Energieverbrauch der Bevölkerung ist in Abb. 3 dargestellt.

Reis. 3. Ungleichmäßige Energienutzung durch die Bevölkerung.

Energie hat eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Zivilisation gespielt. Energieverbrauch und Informationsspeicherung in etwa die gleiche Art der Veränderung im Zeitverlauf aufweist, besteht ein enger Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Produktmenge. Es wurde festgestellt, dass ein moderner Mensch etwa die gleiche Energiemenge benötigt, um seine physiologischen Bedürfnisse zu befriedigen wie ein primitiver Mensch. Gleichzeitig ist das Wachstum des Energieverbrauchs auffallend hoch. Aber es ist ihm zu verdanken, dass ein Mensch einen erheblichen Teil seines Lebens der Freizeit, der Bildung und der kreativen Tätigkeit widmen kann und die gegenwärtig hohe Lebenserwartung erreicht hat.
Wir betrachten Energie als etwas, das wir brauchen und für uns arbeiten können.

Die Energieversorgung der Gesellschaft ist notwendig für: Räume heizen, Bewegung sicherstellen, Güter freigeben, die wir brauchen, die Leistung verschiedener Maschinen, Mechanismen, Geräte, Kochen, Beleuchtung, Aufrechterhaltung des Lebens usw.

Diese Beispiele für Energieanwendungen lassen sich in drei große Gruppen einteilen:
ein)Energieversorgung . Es ist teurer als andere Energiearten: Weizen pro Joule ist viel teurer als Kohle. Nahrung liefert Wärme, um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, Energie für ihre Bewegung, für die Durchführung von geistiger und körperlicher Arbeit;
B) Energie in Form von Wärme zum Heizen von Wohnungen und zum Kochen. Es ermöglicht das Leben unter verschiedenen klimatischen Bedingungen und die Diversifizierung der menschlichen Ernährung;
v) Energie, um das Funktionieren der gesellschaftlichen Produktion zu gewährleisten. Dies ist Energie für die Produktion von Gütern und Dienstleistungen, die physische Bewegung von Menschen und Gütern im Weltraum, um die Funktionsfähigkeit aller Kommunikationssysteme aufrechtzuerhalten. Die Kosten dieser Energie pro Kopf sind deutlich höher als die Energiekosten für Lebensmittel.

Leider ist die Dynamik der Zivilisationsentwicklung derart, dass die Menschheit jedes Jahr mehr und mehr Energie für ihre Existenz und Entwicklung benötigt. Trotz des Vorhandenseins einer großen Menge an Energieressourcen und der Nutzung verschiedener Energiearten durch die Menschheit übersteigt der Verbrauch von Energieressourcen die Möglichkeiten ihrer Erneuerung von Natur aus erheblich. Dies betrifft in erster Linie nicht erneuerbare natürliche Ressourcen. Die menschlichen Bedürfnisse wachsen, die Menschen werden immer mehr, und dies verursacht enorme Mengen an Energieproduktion und die Wachstumsrate ihres Verbrauchs. Traditionelle Energieträger (verschiedene Brennstoffe, Wasserressourcen) und Technologien zu deren Nutzung sind heute nicht mehr in der Lage, die erforderliche Energieversorgung der Gesellschaft zu gewährleisten, da es sich um nicht erneuerbare Quellen handelt. Und obwohl die nachgewiesenen Reserven an natürlichen Brennstoffen sehr groß sind, das Problem der Erschöpfung der natürlichen Vorratskammern beim aktuellen und prognostizierten Entwicklungstempo bewegen sie sich in eine reale und kurzfristige Perspektive. Schon heute sind viele Felder aufgrund der Erschöpfung für die industrielle Erschließung ungeeignet, und für Öl und Gas muss man beispielsweise in schwer zugängliche, abgelegene Gebiete, auf die Schelfmeere usw. Ernsthafte Prognostiker beweisen, dass, wenn die aktuellen Mengen und Wachstumsraten des Energieverbrauchs bei 3 ... 5% bleiben (und sie werden zweifellos noch höher sein), die Reserven an organischen Kraftstoffen in 70 - 150 Jahren vollständig versiegen.

Ein weiterer Faktor, der den signifikanten Anstieg der Energieerzeugung aus der Verbrennung von Kraftstoffen begrenzt, sind alle zunehmende Umweltbelastung durch Energieproduktionsabfälle... Dieser Abfall hat ein erhebliches Gewicht und enthält eine große Menge verschiedener schädlicher Komponenten. So werden bei der Produktion von 106 kWh Strom in einem modernen Festbrennstoffkraftwerk 14.000 kg Schlacke, 80.000 kg Asche, 1.000.000 kg Kohlendioxid, 14.000 kg Schwefeldioxid, 4.000 kg Stickoxide in die der Umwelt 100.000 kg Wasserdampf sowie Verbindungen von Fluor, Arsen, Vanadium und anderen Elementen. Aber die jährlich erzeugte Strommenge wird in Hunderten und Tausenden von Milliarden Kilowattstunden berechnet! Von hier kommen saurer Regen, Vergiftung von Ackerland und Gewässern und ähnliche Phänomene. Außerdem ist die Natur nicht mehr in der Lage, diese Schadstoffe zu verarbeiten und sich durch natürliche physikalisch-chemische und mikrobiologische Methoden selbst zu regenerieren.

Bei der Kernkraft treten Umweltprobleme anderer Art auf. Sie sind mit der Notwendigkeit verbunden, das Eindringen von Kernbrennstoffen in die Umwelt auszuschließen und zuverlässig Entsorgung von Atommüll, was beim derzeitigen Stand der Technik und Technik mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.

Nicht weniger schädlich ist thermische Belastung der Umwelt Umwelt, die zu einer globalen Erwärmung des Erdklimas, zum Schmelzen von Gletschern und einem Anstieg des Weltmeeres führen kann. Vor diesem Hintergrund wird die weit verbreitete praktische Nutzung der sogenannten nicht-traditionellen und erneuerbaren Energiequellen, die unter anderem auch umweltfreundlich und nicht umweltbelastend sind, immer dringender. Zu diesen Quellen gehören Sonnenenergie, Windenergie, Meereswellen- und Gezeitenenergie, Biomasseenergie, Geothermie usw. Die Natur jeder dieser Energiequellen ist nicht gleich, und die Art und Weise ihrer Anwendung und Verwendung sind unterschiedlich. Gleichzeitig haben sie gemeinsame Merkmale, insbesondere eine geringe Dichte des erzeugten Energieflusses, was dessen Akkumulation und Reservierung erfordert.

4. Energiesicherheit und Energieeinsparung

Wissenschaftler sagen voraus, dass Kohlenwasserstoffbrennstoffe und Kernbrennstoffe auf absehbare Zeit die Hauptenergiequelle bleiben werden. Aber die Menschheit nähert sich bereits einer solchen Grenze, um die Gesamtkapazität traditioneller Kraftwerke zu erhöhen, was unweigerlich mit sich bringen wird ökologisches Desaster... Daher ist die moderne "nicht-traditionelle" Energie die Reserve, die Hoffnung und die Möglichkeit gibt, viele scheinbar unlösbare Probleme zu überwinden und die wachsenden menschlichen Bedürfnisse in der Zukunft zu befriedigen. Mit der Verbesserung der Technologien und dem Umfang der praktischen Nutzung wird ein Teil der "nicht-traditionellen" Kraftwerke zu einer traditionellen "großen" Energie, der andere Teil wird seine Nische in der "kleinen" Energie zur Stromversorgung lokaler Einrichtungen finden . So oder so haben unkonventionelle Energiequellen eine große Zukunft, und wir müssen unser Bestes tun, um diese Zukunft mit größerer Wahrscheinlichkeit zur Gegenwart zu machen. Davon hängen die Fragen von Leben und Tod auf unserem Planeten ab, und dies bestimmt die dringende Notwendigkeit eines rationellen Energieverbrauchs, der seine Stückkosten in allen Bereichen des menschlichen Handelns senkt. Diese Richtung hat den Namen - Energiesparen - erhalten.

Eines der Ergebnisse der Energieeinsparung ist eine direkte mehrfache Reduzierung der Kosten für die Beschleunigung der ständigen Suche nach Energiequellen und ihrer Entwicklung. Der Wunsch, diese und andere Probleme zu lösen, ist praktisch seit den Anfängen der großtechnischen Energietechnik zu beobachten. Es wird sowohl bei der Suche nach anderen Primärenergieträgern (elektrochemische und thermonukleare Wandler) als auch bei der Entwicklung neuer Verfahren zur Umwandlung der Energie von Primärenergieträgern in elektrische Energie eingesetzt, beispielsweise in thermoelektrischen oder thermionischen Geräten, in MHD-Generatoren .

Energie sparen- organisatorische, wissenschaftliche, praktische und informative Tätigkeiten von staatlichen Stellen, juristischen Personen und Einzelpersonen. Diese Aktivität zielt darauf ab, den Verbrauch (die Verluste) von Brennstoff- und Energieressourcen bei deren Gewinnung, Verarbeitung, Transport, Lagerung, Produktion, Verwendung und Entsorgung zu reduzieren. Energieeinsparung ist eine Reihe von Maßnahmen, um eine effiziente und rationelle Nutzung von Energieressourcen zu gewährleisten.

Derzeit werden die folgenden Bereiche der Energieeinsparung als die effektivsten anerkannt:

1. Schaffung eines regulatorischen und rechtlichen Rahmens zur Energieeinsparung.

2. Schaffung der notwendigen wirtschaftlichen Mechanismen.

3. Schaffung finanzieller Mechanismen zur Energieeinsparung.

4. Eine Preispolitik verfolgen, die die Kosten von Energieressourcen, hergestellten Produkten und Dienstleistungen widerspiegelt und den Lebensstandard der Bevölkerung bestimmt.

5. Schaffung eines Energiesparmanagementsystems.

6. Schaffung eines Informationssystems zur Förderung der Probleme der Energieeinsparung, Ausbildung, Umschulung des Personals und der in diesem Bereich tätigen Manager.

Die Basis der Energieeinsparung - rationeller Umgang mit Energieressourcen und ihre Verluste zu reduzieren. Die Energiesparpolitik wird in allen fortgeschrittenen Ländern weit verbreitet angewendet.

Basierend auf der Definition des Begriffs Energieeinsparung als Bündel von Maßnahmen zur effizienten Nutzung von Energie, es besteht die Forderung, die Nutzungsmöglichkeiten materieller Ressourcen der äußeren Umwelt einzuschränken, wenn es um die sogenannten nicht erneuerbaren Primärenergieträger in Form von organischen mineralischen Brennstoffen geht. Es ist durchaus verständlich, dass viele Länder unter modernen Bedingungen bestrebt sind, die Nutzung erneuerbarer Energiequellen - Wind, Sonne, Biomasse usw. - nach neuen Prinzipien zu maximieren. Ihre Verwendung wird es heute ermöglichen viele Umweltprobleme lösen, das schafft die Voraussetzungen für Vorbehalt für Nachkommen eines Teils der Reserven an fossilen Brennstoffen(sofern sie gleichzeitig noch nicht ins Ausland exportiert werden), auch für den Nichtenergiebedarf: die Herstellung von chemischen Produkten, Medikamenten, Medikamenten aller Art.

Unter Energiesicherheit der Zustand des Staates wird verstanden, wenn nicht alle Verbraucher, die sie brauchen, einen Mangel an Energie aller Art haben. Im weiteren Sinne -

Dies ist der Zustand des Brennstoff- und Energiekomplexes, der eine ausreichende und zuverlässige Energieversorgung des Landes gewährleistet, die für eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung und komfortable Lebensbedingungen für die Bevölkerung unter normalen Bedingungen und zur Minimierung von Schäden in Notsituationen erforderlich ist.
- Es ist der Zustand der Gesellschaft, das erforderliche Maß an nationaler Sicherheit aufrechtzuerhalten

Das Wichtigste Prinzipien der Energiesicherheit sind:

Verfügbarkeit von Energieressourcen oder Reserven Energierohstoffe
Reserven an elektrischer und thermischer Energie(mindestens 15% gegenüber Spitzenlast)
Zuverlässigkeit von Leistungsgeräten
Steuerung des Stromversorgungssystems Land zu Staat
Wenn der Energiesektor des Staates auf dem Import von Energieressourcen basiert - Einkäufe sollten nicht in einem Land getätigt werden... Der Anteil jeder Energiequelle sollte 50 % nicht überschreiten
Energiesparpolitik des Landes- rechtliche, organisatorische sowie finanzielle und wirtschaftliche Regulierung der Aktivitäten im Bereich der Energieeinsparung. Ein Beispiel dafür, wie wichtig die Lösung des Energiesparproblems ist, ist das 1998 verabschiedete Gesetz der Republik Belarus "Über Energieeinsparung". Dieses Gesetz regelt die Beziehungen, die bei der Tätigkeit von juristischen Personen und natürlichen Personen auf dem Gebiet der Energieeinsparung entstehen, um die Effizienz der Nutzung von Brennstoffen und Energieressourcen zu erhöhen, und legt die rechtliche Grundlage für diese Beziehungen fest. ... Für die Umsetzung der Energieeinsparung auf Landesebene, Energiesparprogramme.
Republikaner - für 5 Jahre, ab 2001.
Regional - für 1 Jahr
Sektoral wissenschaftlich und technisch - es gibt langfristige (für 5 Jahre) und kurzfristige (für 1 Jahr)
Weißrussland steht vor einer Aufgabe Energieeinsparung und Reduzierung der Energieintensität des Bruttoinlandsprodukts.
Um dieses Problem zu lösen ist es notwendig:
- Schaffung eines Ausbildungssystems für Fachkräfte im Bereich Energieeinsparung, Energiespartechnologien und Energiemanagement;
- für eine Umstrukturierung des gesamtgesellschaftlichen Denkens zu sorgen, ihre Einstellung zum Problem der Energie- und Ressourcenschonung radikal zu ändern.

Vorlesung 2

Energieressourcen der Welt

Behandelte Themen:

1. Grundlegende Definitionen

2. Arten von Energieressourcen und ihre Klassifizierung.

3. Struktur und Zustand der Weltenergiewirtschaft

2.1. Energieressourcen und deren Klassifizierung

Laut Gesetz Die Republik Weißrussland "Über Energiesparen", die am 29. Juni 1998 angenommen wurde, ist die Energiequelle Energieressourcen:

Energetische Ressourcen- dies sind materielle Gegenstände, in denen Energie konzentriert ist und die für den praktischen Gebrauch durch den Menschen geeignet sind. Eine Energieressource ist jede natürliche oder künstlich aktivierte Energiequelle. Energetische Ressourcen- Energieträger, die derzeit verwendet werden oder in Zukunft nützlich sein können.

Kraftstoff- und Energieressourcen(FER) - eine Reihe aller natürlichen und umgewandelten Brennstoff- und Energiearten, die in der Republik verwendet werden. Die Energieressourcen werden nach dem folgenden Schema klassifiziert (Abb. 1).

Primäre natürliche Energieressourcen- natürlich durch die geologische Entwicklung der Erde entstanden oder durch kosmische Verbindungen (Sonnenstrahlung) manifestiert, werden unterteilt in nicht erneuerbar (Kohle, Öl, Erdgas, Schiefer, Torf) und verlängerbar (Flussenergie, Sonneneinstrahlung, Gezeitenenergie, Biokraftstoffe).

Verlängerbar umfassen von Natur aus erneuerbare Ressourcen (Land, Pflanzen, Tiere usw.), bis nicht erneuerbar- Ressourcen, die sich zuvor in der Natur angesammelt haben, aber unter neuen geologischen Bedingungen praktisch nicht gebildet wurden (Öl, Kohle und andere unterirdische Reserven) .

Sekundäre Energieressourcen(VER)- Energie, die im Zuge eines technologischen Prozesses durch Unternutzung von Primärenergie in Form eines Nebenprodukts der Hauptproduktion gewonnen und nicht in diesem Energieprozess verwendet wird. Diese Art von Ressource umfasst: Haus- und Gewerbeabfälle, heiße Abwärmeträger, brennbare organische Abfallstoffe, landwirtschaftliche Abfälle.

R&S1. Die Struktur der Energieressourcen.

Eine der Klassifizierungen natürlicher Ressourcen ist eine Klassifizierung nach Erschöpfung, nach der Energieressourcen unterteilt werden in erschöpfbarundunerschöpflich (Abb. 3)... Das Erschöpfbare kann wiederum unterteilt werden in verlängerbarundnicht erneuerbar.

ZU unerschöpflich umfassen Raum, Klima, Wasserressourcen.

Abb. 2. Erschöpfbare und unerschöpfliche Energieressourcen.

Alle unerschöpflichen Energiequellen gelten als erneuerbar.

Tatsächlich gibt es im Universum keine unerschöpflichen Energieressourcen. Früher oder später werden sie ausgehen. So wird zum Beispiel in 4,5 Milliarden Jahren unser Stern, die Sonne, in seine nächste Evolutionsstufe eintreten und sich in einen Weißen Zwerg verwandeln. Dieser Übergang wird als Supernova-Explosion bezeichnet. Gleichzeitig wird ein riesiger Energiestrom in den Weltraum emittiert, der unseren Planeten erreicht, die Erdatmosphäre zerstört (verbrennt), die Ozeane verdampft und die Erde zu einem leblosen Weltraumkörper wird.

Im Vergleich zum menschlichen Leben und der Existenz der menschlichen Zivilisation gelten solche Quellen jedoch als unerschöpflich. So werden erneuerbare Energiequellen als Quellen bezeichnet, deren Energieflüsse ständig vorhanden sind oder periodisch in der Umwelt entstehen und nicht Folge einer gezielten menschlichen Tätigkeit sind.

Zu den erneuerbaren Energiequellen gehören Energie:

Der Weltozean in Form der Energie von Ebbe und Flut, der Energie der Wellen;

- Wind;

Meeresströmungen;

Gesalzen;

Seetang;

Hergestellt aus Biomasse;

Dachrinnen;

Fester Hausmüll;

Geothermische Quellen.

Der Nachteil erneuerbarer Energiequellen ist geringer Konzentrationsgrad. Dies wird jedoch durch ihre weite Verbreitung, eine relativ hohe ökologische Reinheit und ihre praktische Unerschöpflichkeit weitgehend ausgeglichen. Es ist am sinnvollsten, solche Quellen direkt in der Nähe des Verbrauchers zu verwenden, ohne Energie über eine Entfernung zu übertragen. Energie, die mit diesen Quellen arbeitet, nutzt die bereits im umgebenden Raum vorhandenen Energieflüsse, verteilt sie neu, verletzt aber nicht deren Gesamtgleichgewicht.

Etwa 90 % der derzeit genutzten Energieressourcen sind nicht erneuerbar(Kohle, Öl, Gas usw.). Dies liegt an ihrem hohen Energiepotential, der relativen Verfügbarkeit ihrer Gewinnung. Die Förderraten und der Verbrauch dieser Ressourcen bestimmen die Energiepolitik. Die heute am häufigsten verwendeten Energieressourcen heißen traditionell, neue Arten von Energieressourcen, deren Nutzung erst vor relativ kurzer Zeit begonnen hat - alternativ ( Energieressourcen von Flüssen, Stauseen und Industrieabflüssen, Windenergie, Solarenergie, reduziertes Erdgas, Biomasse (einschließlich Holzabfälle), Abwasser und Siedlungsabfälle) .

Im modernen Naturmanagement werden Energieressourcen klassifiziert in drei Gruppen

– an einem konstanten Energie- und Energiefluss teilnehmen(Sonnenenergie, kosmische Energie usw.),

- deponierte Energieressourcen(Öl, Gas, Torf, Schiefer usw.) und

- künstlich aktivierte Energiequellen(atomare und thermonukleare Energie).

Aus wirtschaftlicher Sicht gibt es brutto, technisch und wirtschaftlich energetische Ressourcen.

Bruttoressource stellt die Gesamtenergie dar, die in einer gegebenen Videoenergieressource enthalten ist.

Technische Ressource – Dies ist die Energie, die mit der bestehenden Entwicklung von Wissenschaft und Technik aus dieser Art von Energiequelle gewonnen werden kann. Sie reicht von einem Bruchteil eines Prozents bis zu zehn Prozent des Bruttopreises, steigt jedoch ständig an, da die Antriebstechnik verbessert und neue Technologien gemeistert werden.

Wirtschaftliche Ressource – Energie, deren Bezug aus dieser Art von Ressource bei dem bestehenden Preisverhältnis für Ausrüstung, Material und Arbeit wirtschaftlich rentabel ist. Sie macht einen gewissen Anteil am technischen aus und nimmt auch mit der Entwicklung des Energiesektors zu.

Es ist üblich, Energieressourcen durch die Anzahl der Jahre zu charakterisieren, in denen diese Ressource für die Energieerzeugung auf dem modernen Qualitätsniveau ausreicht. Aus dem Bericht der World Energy Council Commission (1994) geht hervor, dass die Kohlereserven beim gegenwärtigen Verbrauch 250 Jahre reichen, Gas - 60 Jahre, Öl - 40 Jahre. Gleichzeitig wird nach Angaben des International Institute for Applied Systems Analysis der Weltenergiebedarf von 9,2 Milliarden Tonnen Öl (Ende der 1990er Jahre) auf 14,2-24,8 Milliarden Tonnen im Jahr 2050 ansteigen.

Energieeffizienzindikator- wissenschaftlich fundierter absoluter oder spezifischer Verbrauch von Brennstoffen und Energieressourcen (unter Berücksichtigung ihrer regulatorischen Verluste) für jeden Zweck, der durch regulatorische Dokumente festgelegt ist.

Effizienz der einsatz von energieressourcen wird durch den grad der umwandlung ihres energiepotenzials in die endverbraucherprodukte oder endverbrauchsenergiearten bestimmt und ist gekennzeichnet durch Energienutzungsfaktor:

wo η D – Erholungsfaktor potenzielles Energieangebot (das Verhältnis der entnommenen zur Gesamtmenge der Ressource),

η NS – Umrechnungsfaktor(das Verhältnis der empfangenen Nutzenergie zu allen zugeführten Energieressourcen), η und – Energienutzungsfaktor(das Verhältnis der verbrauchten Energie zu der dem Verbraucher zugeführten Energie).

Für einige Arten von fossilen Brennstoffen η D ist:

für Öl 30,… 40%, für Gas  80%, für Kohle  40%. Beim Verbrennen von Kraftstoff η NS entspricht 94-98%.

Das Konzept der Energieeffizienz ist mit dem Konzept der effizienten und rationellen Nutzung von Energieressourcen verbunden.

Energieausgleich- Hierbei handelt es sich um ein Indikatorensystem, das die quantitative Entsprechung zwischen dem Einkommen und dem Verbrauch von Energieressourcen, der Verteilung nach Art und Verbrauchern widerspiegelt (siehe Abb. 3).

Reis. 3. Die Struktur der Energiebilanz.

Rationelle Ressourcennutzung - Es ist ein System von Aktivitäten, das darauf abzielt, wirtschaftliche Ressourcennutzung und Reproduktion unter Berücksichtigung der vielversprechenden Interessen der sich entwickelnden Volkswirtschaft und der Erhaltung der Gesundheit der Menschen.

Effiziente Ressourcennutzung - die Nutzung aller Arten von Energie in wirtschaftlich begründeter, progressiver Weise mit dem bestehenden Stand der Technik und Technologie (impliziert Sekundärnutzung von Ressourcen, Reduzierung des Verbrauchs, Energieeinsparung, Nichtüberschreitung der ökologischen Schwelle der Nachhaltigkeit des Ökosystems).

Nutzer von Kraftstoff- und Energieressourcen- Wirtschaftssubjekte, unabhängig von ihrer Eigentumsform, die auf dem Territorium der Republik Belarus als juristische Personen oder Unternehmer ohne Gründung einer juristischen Person registriert sind, sowie andere Personen, die gemäß den Rechtsvorschriften der Republik Belarus das Recht, Geschäftsverträge abzuschließen, und Bürger, die Brennstoffe und Energieressourcen nutzen.

Kraftstoff- und Energierohstoffproduzenten- auf dem Territorium der Republik Belarus als juristische Personen registrierte Unternehmen, unabhängig von ihrer Eigentumsform, für die jede Art von Brennstoff und Energieressourcen, die in der Republik verwendet werden, eine Ware ist.

Unter der Energie oder dem Energiesystem, sollte man die Gesamtheit großer natürlicher (natürlicher) und künstlicher (von Menschenhand geschaffener) Systeme verstehen, die dazu bestimmt sind, Energieressourcen aller Art in der Volkswirtschaft zu gewinnen, umzuwandeln, zu verteilen und zu nutzen.

Energie wird als großes System betrachtet, das Teile anderer großer Systeme als Subsysteme umfasst.
Die zweite Interpretation des Energiesystems, die von Energieingenieuren angenommen wird, lautet wie folgt: Energiesystem Ist eine Reihe von miteinander verbundenen Kraftwerken, Umspannwerken, Stromleitungen, Strom- und Wärmenetzen, Verbrauchszentren für elektrische Energie und Wärme.
Als Teil des Energiesystems, das den Bedarf der gesamten Wirtschaft an elektrischer und thermischer Energie deckt, fungieren folgende Großanlagen:

Elektrisches Energiesystem (Elektrizitätswirtschaft), das als Teilsystem ein Wärmeversorgungssystem (Wärmeenergietechnik) umfasst;

Öl- und Gasversorgungssystem;

System der Kohleindustrie;

Kernenergie;

unkonventionelle Energie.

Stromerzeugung Kraftwerke bereitstellen; Transformation- Transformatoren, Transport;

Verteilung von elektrischer Energie- Stromleitungen; Verbrauch- verschiedene Empfänger.

2.2 Kraftstoffarten, Eigenschaften und Reserven

Nach der Definition von DI Mendeleev ist "Kraftstoff eine brennbare Substanz, die absichtlich verbrannt wird, um Wärme zu gewinnen". Mineralischer Brennstoff ist der Hauptenergieträger der modernen Wirtschaft und der wichtigste industrielle Rohstoff. Die Verarbeitung von mineralischen Brennstoffen ist die Grundlage für die Gründung von Industrieunternehmen, einschließlich petrochemischer, gaschemischer, Torfbriketts usw.

Kraftstoffe werden in die folgenden vier Gruppen eingeteilt:

Fest;

gasförmig;

Nuklear.

Die früheste Art fester Brennstoffe war (und ist es vielerorts noch immer) Holz und andere Pflanzen: Stroh, Schilf, Maisstängel usw.

Die erste industrielle Revolution, die im 19. Jahrhundert die Agrarländer Europas und dann Amerikas vollständig veränderte, erfolgte durch den Übergang vom Holzbrennstoff zu fossiler Kohle. Dann kam das Zeitalter der Elektrizität.

Die Entdeckung der Elektrizität hatte einen großen Einfluss auf das Leben der Menschheit und führte zur Geburt und zum Wachstum der größten Städte der Welt.

Die Verwendung von Öl (flüssiger Brennstoff) und Erdgas in Kombination mit der Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft und dann der Entwicklung der Atomenergie ermöglichte den Industrieländern grandiose Transformationen, aus denen die Bildung der Moderne hervorging Aussehen der Erde.

Also zu Festbrennstoff enthalten:

Holz, andere pflanzliche Produkte;

Kohle (mit ihren Sorten: Stein, Braun);

Torf;

- Ölschiefer.

Fossile feste Brennstoffe (ohne Schiefer) sind die Abbauprodukte organischer Stoffe in Pflanzen. Der jüngste von ihnen Torf, das ist eine dichte Masse, die aus den verrotteten Überresten von Sumpfpflanzen gebildet wird. Die zweitältesten sind Braunkohle- eine erdige oder schwarze homogene Masse, die bei längerer Lagerung an der Luft teilweise oxidiert (erodiert) und zu Pulver zerbröckelt. Dann geh Kohle, in der Regel mit erhöhter Festigkeit und geringerer Porosität. Die organische Masse der ältesten von ihnen ist Anthrazit hat die größten Veränderungen erfahren und besteht zu 93% aus Kohlenstoff. Anthrazit ist sehr hart.

Ölschiefer sind ein Mineral aus der Gruppe der harten Kaustobiolite, das bei der Trockendestillation eine erhebliche Harzmenge ergibt, die in ihrer Zusammensetzung der von Öl ähnelt.

Flüssige Brennstoffe durch Raffination von Öl gewonnen. Rohöl wird auf 300 ... 370 ° C erhitzt, wonach die entstehenden Dämpfe in Fraktionen dispergiert werden, die bei unterschiedlichen Temperaturen kondensieren:

Flüssiggas (Ausbeute ca. 1%);

Benzin (ca. 15%, tк = 30 ... 180 ° С);

Kerosin (ca. 17%, tк = 120 ... 135 ° );

Diesel (ca. 18%, tк = 180 ... 350 ° С).

Der flüssige Rückstand mit einem Siedebeginn von 330 - 350 °C wird als Heizöl bezeichnet.

Gasförmige Brennstoffe sind Erdgas, sowohl direkt als auch nebenbei mit der Ölförderung produziert, als assoziiert bezeichnet. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan 4 und eine geringe Menge Stickstoff N2, höhere Kohlenwasserstoffe СnНm, Kohlendioxid СО2. Begleitgas enthält weniger Methan als Erdgas, aber mehr höhere Kohlenwasserstoffe und setzt daher bei der Verbrennung mehr Wärme frei.

In der Industrie und vor allem im Alltag weit verbreitet Flüssiggas aus Primärölraffination gewonnen. In Hüttenwerken erhalten sie als Nebenprodukte Koksofen- und Hochofengase... Sie werden hier in Fabriken zum Heizen von Öfen und technologischen Geräten verwendet. In Gebieten, in denen sich Kohlebergwerke befinden, kann eine Art "Brennstoff" Methan, die sich bei ihrer Belüftung von den Schichten abhebt. Gase, die durch Vergasung (Generator) oder durch Trockendestillation (Erhitzen ohne Luftzugang) von festen Brennstoffen gewonnen werden, wurden in den meisten Ländern praktisch durch Erdgas ersetzt, aber jetzt besteht ein erneutes Interesse an ihrer Herstellung und Verwendung.

In letzter Zeit findet man immer mehr Anwendung Biogas- ein Produkt der anaeroben Fermentation (Fermentation) von organischen Abfällen (Dünger, Pflanzenreste, Müll, Abwasser usw.).

Kernbrennstoff ist ein Uranus. Die Effizienz seiner Nutzung zeigt die Arbeit des weltweit ersten atomgetriebenen Eisbrechers "Lenin" mit einer Verdrängung von 19 Tausend Tonnen, einer Länge von 134 m, einer Breite von 23,6 m, einer Höhe von 16,1 m, einem Tiefgang von 10,5 m, bei einer Geschwindigkeit von 18 Knoten (ca. 30 km/h). Es wurde geschaffen, um Schiffskaravanen entlang der Nordseeroute zu eskortieren, deren Eisdicke 2 Meter oder mehr erreichte. Er konsumierte 260-310 Gramm Uran pro Tag. Ein Diesel-Eisbrecher würde 560 Tonnen Dieselkraftstoff benötigen, um die gleiche Arbeit wie der Lenin-Eisbrecher zu verrichten.

Die Analyse der Bewertung der Versorgung mit Brennstoffen und Energieressourcen zeigt, dass Öl die knappste Art von Brennstoff ist. Laut verschiedenen Quellen wird es für 250 Jahre reichen. Dann, in 35-64 Jahren, werden die Reserven an brennbarem Gas und Uran erschöpft sein. Am besten ist die Situation bei Kohle, deren Reserven in der Welt groß genug sind und deren Kohlevorrat 218-330 Jahre betragen wird.

2.2 Bedingter Brennstoff, Heizwert, Energiepotential.

Wirtschaftliche Berechnungen, Vergleich von Kennzahlen kraftstoffverbrauchender Geräte untereinander und Planung müssen auf einer einzigen Basis durchgeführt werden. Daher wurde das Konzept des sogenannten konventionellen Kraftstoffs eingeführt.

Konventioneller Brennstoff ist eine Abrechnungseinheit für fossile Brennstoffe, die verwendet wird, um die Effizienz verschiedener Brennstoffe und die Gesamtrechnung zu vergleichen. Die Verwendung gleichwertiger Brennstoffe ist besonders praktisch, um die Effizienz verschiedener Heizkraftwerke zu vergleichen.

Als äquivalente Brennstoffeinheit wird 1 kg Brennstoff mit einem Heizwert von 7000 kcal/kg (29,3 MJ/kg) verwendet, was einer guten aschearmen Trockenkohle entspricht. Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, dass Braunkohlen einen Heizwert von weniger als 24 MJ / kg haben und Anthrazit und bituminöse Kohlen - 23-27 MJ / kg. Das Verhältnis zwischen konventionellem Kraftstoff und natürlichem Kraftstoff wird durch die Formel ausgedrückt

W = (Qnr / 7000) Int = E Ext,

wobei W die Masse der äquivalenten Menge an Kraftstoffäquivalent ist, kg;

VN - Masse des natürlichen Brennstoffs, kg (fester und flüssiger Brennstoff) oder m3 - gasförmig;

Qнр - der niedrigste Heizwert des angegebenen natürlichen Brennstoffs, kcal / kg oder kcal / m3.

Verhältnis Э = Qнр / 7000

namens Kalorienkoeffizient, und es wird akzeptiert für:

Öl - 1,43;

Erdgas - 1,15;

Torf - 0,34-0,41 (je nach Luftfeuchtigkeit);

Torfbriketts - 0,45 - 0,6 (je nach Luftfeuchtigkeit);

Dieselkraftstoff - 1,45;

Heizöl - 1,37.

Brennwert verschiedener Brennstoffe, kcal / kg, ist ungefähr:

öl - 10.000 (kcal / kg);

Erdgas - 8.000 (kcal / m3);

Steinkohle - 7000 (kcal / kg);

Brennholz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10% - 3900 (kcal / kg);

40% - 2400 (kcal / kg);

Torf mit Feuchtigkeitsgehalt 10% - 4100 (kcal / kg);

40% - 2500 (kcal / kg);

Der Parameter, der die Möglichkeit der Verwendung einer Energiequelle bestimmt, ist Energiepotenzial... Sie wird in Energieeinheiten J oder kWh ausgedrückt. Das Energiepotenzial der Energieressourcen der Erde, gemessen in Exajoule, (eJ = 10 18 J), wird durch die folgenden Werte geschätzt:

Kernspaltungsenergie 1.9710 6
Erdwärme 2,94 10 6
Energie der Sonne auf Erdniveau, für 1 Jahr 2,41 10 6
chemische Energie des chemischen Brennstoffs 5,21 10 5
thermonukleare Energie 3,60 10 5
Energie der Gezeiten, für 1 Jahr 2.52 10 5
Windenergie, für 1 Jahr 6.1210 3
Bioenergie des Waldes, für 1 Jahr 1.4610 3
Energie der Flüsse, für 1 Jahr 1,19 10 2

2.3 Energieressourcen der Welt

Die Struktur der Weltenergiewirtschaft hat sich heute so entwickelt, dass 80 % des verbrauchten Stroms durch die Verbrennung von Brennstoffen in Kraftwerken gewonnen werden, wo die chemische Energie des Brennstoffs zunächst in Wärme, Wärme in Arbeit und Arbeit in Arbeit umgewandelt wird Elektrizität. Ein bedeutender Anteil wird auch aus Wasserkraft (ca. 15 %) gedeckt, der Rest wird aus anderen Quellen, hauptsächlich Kernkraftwerken, gedeckt. Die menschlichen Bedürfnisse wachsen, die Menschen werden immer mehr, und dies verursacht enorme Mengen an Energieproduktion und die Wachstumsrate ihres Verbrauchs. Traditionelle Energieträger (verschiedene Brennstoffe, Wasserressourcen) und Technologien zu ihrer Nutzung sind heute nicht mehr in der Lage, die erforderliche Energieversorgung der Gesellschaft zu gewährleisten, da es sich um nicht erneuerbare Energiequellen handelt und ihre Zahl rapide abnimmt. Und obwohl die nachgewiesenen Reserven an natürlichen Brennstoffen sehr groß sind, wird das Problem der Erschöpfung der natürlichen Reserven beim aktuellen und prognostizierten Entwicklungstempo zu einer realen und kurzfristigen Perspektive. Schon heute sind viele Felder aufgrund der Erschöpfung für die industrielle Erschließung ungeeignet, und für Öl und Gas muss man beispielsweise in schwer zugängliche, abgelegene Gebiete, auf die Schelfmeere usw. Ernsthafte Prognostiker beweisen, dass, wenn die aktuellen Mengen und Wachstumsraten des Energieverbrauchs bei 3 ... 5% bleiben (und sie werden zweifellos noch höher sein), die Reserven an organischen Kraftstoffen in 70 - 150 Jahren vollständig versiegen.

Die begrenzten Reserven an nicht erneuerbaren Ressourcen, die zur Stromerzeugung verwendet werden, auch unter Berücksichtigung der Einsparungen, sind in Tabelle 2.1 dargestellt. Die Entwicklung moderner Technologien erfordert eine Erhöhung des Stromverbrauchs. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass das Bevölkerungswachstum die Vorhersage ermöglicht, dass in 40 Jahren 12 Milliarden Menschen auf der Erde leben werden, weshalb die Probleme der Energieeinsparung so groß sind.

Tabelle 2.1. Energieressourcen der Welt

Die Elektrizitätswirtschaft ist der wichtigste Wirtschaftszweig eines Landes, da ihre Produkte (elektrische Energie) eine universelle Energieart sind. Es kann problemlos über beträchtliche Distanzen, aufgeteilt auf eine Vielzahl von Verbrauchern, übertragen werden. Ohne elektrische Energie sind viele technologische Prozesse nicht möglich, so wie Heizung, Beleuchtung, Kühlung, Transport, Fernseher, Kühlschrank, Waschmaschine, Staubsauger, Bügeleisen und moderne Kommunikationsmittel aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken sind (Telefon, Telegraf, Fax, Computer), die auch Strom verbrauchen.

In den meisten entwickelten Ländern erreicht der elektrische Anteil des gesamten Brennstoff- und Energiekomplexes 35–40% und zu Beginn des 21. Jahrhunderts überstieg er 50%. Elektrische Energie wird in praktisch alle neuen Bereiche der Industrie, Landwirtschaft und des täglichen Lebens eingeführt.

Die USA produzieren etwa 2,5 Billionen. kWh Strom, in der GUS - etwa 1,75 Billionen. kWh. Die Gesamtkapazität des Kraftwerks beträgt in den USA 660 Mio. kWh, in der GUS etwa 350 Mio. kWh, davon 30 % in den USA im Hot-Standby. In der GUS gibt es keine heiße Reserve, und die kalte beträgt 6-8%, während der Standard bei 13% liegt.Der Grad der elektrischen Bewaffnung in der Republik Belarus beträgt 22%, was deutlich niedriger ist als die Indikatoren von nicht nur entwickelte Länder, sondern der Weltdurchschnitt (27%).

Obwohl die Industrieländer ihren Energieverbrauch pro Kopf in den letzten 25 Jahren nicht mehr erhöht haben, bleibt das Verbrauchswachstum aufgrund des Anstiegs des Energieverbrauchs pro Kopf in den Entwicklungsländern hoch. Beim derzeitigen Tempo wird das Wachstum der Elektrizitätswirtschaft noch lange anhalten, auch bei uns.

Das heißt, um herauszufinden, wie Sie Energie sparen können, müssen Sie klar definieren, was der Begriff "Energie" ausmacht.

Energie (griechisch - Aktion, Aktivität) ist ein allgemeines quantitatives Maß für verschiedene Bewegungsformen der Materie.

Diese Definition impliziert:

Energie ist etwas, das sich nur manifestiert, wenn sich der Zustand (die Position) verschiedener Objekte der Welt um uns herum ändert;

Energie ist etwas, das von einer Form in eine andere übergehen kann (Abb. 1.1);

Energie zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, für eine Person nützliche Arbeit zu leisten;

Energie ist etwas, das objektiv definiert und quantifiziert werden kann.

Energie in Form A			Energie in B-Form

Reis. 1.1. Schema zur Umwandlung von Energie von einem Typ in einen anderen

Energie in der Naturwissenschaft wird je nach Natur in folgende Typen unterteilt.

Mechanische Energie - manifestiert sich während der Wechselwirkung, Bewegung einzelner Körper oder Teilchen.

Es umfasst die Energie der Bewegung oder Rotation des Körpers, die Energie der Verformung beim Biegen, Strecken, Verdrehen,

Kompression von elastischen Körpern (Federn). Diese Energie wird am häufigsten in verschiedenen Maschinen verwendet - im Transportwesen und in der Technologie.

Thermische Energie ist die Energie der ungeordneten (chaotischen) Bewegung und Wechselwirkung von Stoffmolekülen.

Thermische Energie, die am häufigsten aus der Verbrennung verschiedener Brennstoffarten gewonnen wird, wird häufig zum Heizen verwendet und führt zahlreiche technologische Prozesse durch (Erhitzen, Schmelzen, Trocknen, Verdampfen, Destillieren usw.).

Für den Vergleich verschiedener Brennstoffarten und die Gesamtbilanzierung ihrer Reserven wurde die Berechnungseinheit übernommen - konventioneller Brennstoff, dessen Verbrennungswärme mit 29,3 MJ / kg (7000 kcal / kg) angenommen wurde (Tabelle 1.1). "

Elektrische Energie - die Energie von Elektronen (elektrischer Strom), die sich entlang eines Stromkreises bewegen.

Elektrische Energie wird verwendet, um mit Elektromotoren mechanische Energie zu gewinnen und mechanische Prozesse zur Verarbeitung von Materialien durchzuführen: Zerkleinern, Mahlen, Mischen; zur Durchführung elektrochemischer Reaktionen; Gewinnung von Wärmeenergie in elektrischen Heizgeräten und Öfen; zur direkten Bearbeitung von Materialien (Elektroerosion).

Chemische Energie ist in den Atomen von Stoffen "gespeicherte" Energie, die durch chemische Reaktionen zwischen Stoffen freigesetzt oder absorbiert wird.

Chemische Energie wird entweder bei exothermen Reaktionen (z. B. Kraftstoffverbrennung) in Form von Wärme freigesetzt oder in galvanischen Zellen und Batterien in elektrische Energie umgewandelt. Diese Energiequellen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad (bis zu 98 %) bei geringer Kapazität aus.

Magnetische Energie - die Energie von Permanentmagneten, die einen großen Energievorrat haben, diese aber sehr ungern "aufgeben". Elektrischer Strom erzeugt jedoch umfangreiche, starke Magnetfelder um sich herum, daher spricht man meistens von elektromagnetischer Energie.

Elektrische und magnetische Energien sind eng miteinander verbunden, jede von ihnen kann als die "Rückseite" der anderen betrachtet werden.

Elektromagnetische Energie ist die Energie elektromagnetischer Wellen, dh sich bewegender elektrischer und magnetischer Felder. Es umfasst sichtbares Licht, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Radiowellen.

Kernenergie ist Energie, die in den Kernen von Atomen sogenannter radioaktiver Stoffe lokalisiert ist. Es wird bei der Spaltung schwerer Kerne (Kernreaktion) oder der Verschmelzung leichter Kerne (thermonukleare Reaktion) freigesetzt.

Gravitationsenergie ist Energie, die durch die Wechselwirkung (Gravitation) von massiven Körpern entsteht, sie macht sich besonders im Weltraum bemerkbar. Unter irdischen Bedingungen ist dies zum Beispiel die Energie, die ein Körper in einer bestimmten Höhe über der Erdoberfläche "speichert" - die Energie der Schwerkraft.

So kann man je nach Manifestationsniveau die Energie des Makrokosmos - Gravitation, die Energie der Wechselwirkung von Körpern - mechanisch, die Energie der molekularen Wechselwirkungen - thermisch, die Energie der atomaren Wechselwirkungen - chemisch, Strahlungsenergie - elektromagnetisch, die in den Atomkernen enthaltene Energie - Kernenergie.

Die moderne Wissenschaft schließt die Existenz anderer Energiearten nicht aus, die noch nicht festgelegt sind, aber kein einziges naturwissenschaftliches Weltbild und den Energiebegriff verletzen.

Im Großen und Ganzen ist das Konzept der Energie, die Idee davon, künstlich und speziell geschaffen, um das Ergebnis unserer Reflexionen über die Welt um uns herum zu sein. Im Gegensatz zur Materie, von der wir sagen können, dass sie existiert, ist Energie die Frucht des menschlichen Denkens, seiner "Erfindung", so gebaut, dass es möglich wäre, verschiedene Veränderungen in der umgebenden Welt zu beschreiben und gleichzeitig darüber zu sprechen Konstanz, deren Erhalt etwas ist, was man Energie nennt, auch wenn sich unser Verständnis von Energie von Jahr zu Jahr ändert.

Die Maßeinheit für Energie ist 1 J (Joule). Um die Wärmemenge zu messen, verwenden Sie gleichzeitig die "alte" Einheit - 1 cal (Kalorie) = 4,18 J, um die mechanische Energie zu messen, verwenden Sie den Wert von 1 kgm = 9,8 J, elektrische Energie - 1 kWh = 3,6 MJ , mit 1 J = = 1 WS.

Es ist zu beachten, dass in der naturwissenschaftlichen Literatur thermische, chemische und nukleare Energien manchmal mit dem Begriff der inneren Energie kombiniert werden, d. h. in einer Substanz enthalten sind.

Im Zusammenhang mit der Entwicklung von Produktionstechnologien und einer deutlichen Verschlechterung der Umweltsituation in vielen Regionen der Welt steht die Menschheit vor dem Problem, neue Energiequellen zu finden. Einerseits soll die erzeugte Energiemenge für die Entwicklung von Produktion, Wissenschaft und Stadtwerken ausreichen, andererseits soll die Energieerzeugung die Umwelt nicht belasten.

Diese Fragestellung führte zur Suche nach sogenannten alternativen Energiequellen – Quellen, die die oben genannten Anforderungen erfüllen. Durch die Bemühungen der Weltwissenschaft wurden viele solcher Quellen entdeckt, von denen die meisten derzeit bereits mehr oder weniger weit verbreitet sind. Wir machen Sie auf einen kurzen Überblick darauf aufmerksam:

Solarenergie

In mehr als 80 Ländern werden Solarkraftwerke aktiv eingesetzt, die Sonnenenergie in Strom umwandeln. Es gibt unterschiedliche Wege einer solchen Umwandlung und dementsprechend unterschiedliche Typen von Solarkraftwerken. Die gebräuchlichsten Stationen verwenden Photovoltaik-Konverter (Photovoltaikzellen), die zu Sonnenkollektoren kombiniert sind. Die meisten der weltweit größten Photovoltaik-Anlagen befinden sich in den USA.

Windenergie

Windkraftanlagen (Windparks) sind in den USA, China, Indien sowie in einigen westeuropäischen Ländern (zum Beispiel in Dänemark, wo 25 % des gesamten Stroms auf diese Weise erzeugt werden) weit verbreitet. Windkraft ist eine vielversprechende alternative Energiequelle, derzeit bauen viele Länder den Einsatz solcher Kraftwerke deutlich aus.

Biokraftstoffe

Die Hauptvorteile dieses Energieträgers gegenüber anderen Kraftstoffarten sind seine Umweltfreundlichkeit und Erneuerbarkeit. Nicht alle Arten von Biokraftstoffen gehören zu alternativen Energiequellen: Traditionelles Brennholz ist auch Biokraftstoff, aber kein alternativer Energieträger. Alternative Biokraftstoffe sind fest (Torf, Holzverarbeitungs- und landwirtschaftliche Abfälle), flüssig (Biodiesel und Biomasseöl sowie Methanol, Ethanol, Butanol) und gasförmig (Wasserstoff, Methan, Biogas).

Energie von Gezeiten und Wellen

Anders als bei der traditionellen Wasserkraft, die den Wasserfluss nutzt, ist die alternative Wasserkraft noch nicht weit verbreitet. Die Hauptnachteile von Gezeitenkraftwerken sind der hohe Bauaufwand und die täglichen Kapazitätsänderungen, für die es ratsam ist, Kraftwerke dieser Art nur als Teil von Kraftwerken einzusetzen, die auch andere Energieträger nutzen. Die Hauptvorteile sind hohe Umweltfreundlichkeit und niedrige Kosten der Energieerzeugung.

Wärmeenergie der Erde

Um diese Energiequelle zu erschließen, werden geothermische Kraftwerke, die die Energie von hochtemperiertem Grundwasser nutzen, sowie Vulkane verwendet. Im Moment ist hydrothermale Energie verbreiteter, die die Energie von heißen unterirdischen Quellen nutzt. Petrothermische Energie auf Basis der Nutzung der „trockenen“ Wärme des Erdinneren ist derzeit unterentwickelt; als Hauptproblem wird die geringe Rentabilität dieser Methode der Energiegewinnung angesehen.

Atmosphärische Elektrizität

(Blitze auf der Erdoberfläche treten fast gleichzeitig an verschiedenen Orten auf dem Planeten auf.)

Gewitterenergie, basierend auf der Aufnahme und Ansammlung von Blitzenergie, steckt noch in den Kinderschuhen. Die Hauptprobleme der Gewitterenergie sind die Beweglichkeit der Gewitterfronten sowie die Geschwindigkeit atmosphärischer elektrischer Entladungen (Blitze), die ihre Energiespeicherung erschweren.

Bevor wir über die wichtigsten Energiesparmaßnahmen sprechen, d.h. Um herauszufinden, wie Sie Energie sparen können, müssen Sie klar definieren, was der Begriff „Energie“ ausmacht?

Energie (griechisch - Aktion, Aktivität) ist ein allgemeines quantitatives Maß für verschiedene Bewegungsformen der Materie.

Diese Definition impliziert:

Energie ist etwas, das sich nur manifestiert, wenn sich der Zustand (die Position) verschiedener Objekte der Welt um uns herum ändert;

Energie ist etwas, das sich von einer Form in eine andere bewegen kann;

Energie zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, für eine Person nützliche Arbeit zu leisten;

Energie ist etwas, das objektiv definiert und quantifiziert werden kann.

Energie in der Naturwissenschaft wird je nach Natur in folgende Typen unterteilt.

Mechanische Energie - manifestiert sich während der Wechselwirkung, Bewegung einzelner Körper oder Teilchen.

Es umfasst die Energie der Bewegung oder Rotation des Körpers, die Energie der Verformung beim Biegen, Strecken, Verdrehen, Zusammendrücken von elastischen Körpern (Federn). Diese Energie wird am häufigsten in verschiedenen Maschinen verwendet - im Transportwesen und in der Technologie.

Thermische Energie ist die Energie der ungeordneten (chaotischen) Bewegung und Wechselwirkung von Stoffmolekülen.

Für den Vergleich verschiedener Brennstoffarten und die Gesamtbilanzierung seiner Reserven, die Bewertung der Effizienz der Nutzung von Energieressourcen, den Vergleich der Indikatoren von Wärme verwendenden Geräten wird die Maßeinheit verwendet - konventioneller Kraftstoff, deren Verbrennungswärme mit 29,33 MJ / kg (7000 kcal / kg) angenommen wird. Für eine vergleichende Analyse ist die Maßeinheit normalerweise die Tonne Kraftstoffäquivalent.

1 Tonne Brennstoffäquivalent = 29,33 10 9 J = 7 10 6 kcal = 8,12 10 3 kWh

Diese Zahl entspricht einer guten Kohle mit niedrigem Aschegehalt, die manchmal als Kohleäquivalent bezeichnet wird. Für Analysen im Ausland wird Referenzbrennstoff mit einem Heizwert von 41,9 MJ/kg verwendet. Dieser Indikator wird als Öläquivalent bezeichnet.

Elektrische Energie - die Energie von Elektronen (elektrischer Strom), die sich entlang eines Stromkreises bewegen.

Chemische Energie ist in den Atomen von Stoffen "gespeicherte" Energie, die durch chemische Reaktionen zwischen Stoffen freigesetzt oder absorbiert wird.

Elektrische und magnetische Energien sind eng miteinander verbunden, jede von ihnen kann als die "Rückseite" der anderen betrachtet werden.

Elektromagnetische Energie ist die Energie elektromagnetischer Wellen, d.h. bewegte elektrische und magnetische Felder. Es umfasst sichtbares Licht, Infrarot, Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Radiowellen.

So ist es je nach Manifestationsniveau möglich, die Energie des Makrokosmos zuzuordnen - Gravitation, die Energie der Wechselwirkung von Körpern - mechanisch, die Energie der molekularen Wechselwirkungen - thermisch, die Energie der atomaren Wechselwirkungen - chemisch, Strahlungsenergie - elektromagnetisch, die in den Atomkernen enthaltene Energie - nuklear.

Die moderne Wissenschaft schließt die Existenz anderer noch nicht erfasster Energiearten nicht aus, verletzen aber kein einziges naturwissenschaftliches Weltbild und den Energiebegriff.

Im Großen und Ganzen ist das Konzept der Energie, die Idee davon, künstlich und speziell geschaffen, um das Ergebnis unserer Reflexionen über die Welt um uns herum zu sein. Im Gegensatz zur Materie, von der wir sagen können, dass sie existiert, ist Energie die Frucht des menschlichen Denkens, seiner "Erfindung", gebaut, um verschiedene Veränderungen in der umgebenden Welt zu beschreiben und gleichzeitig von Beständigkeit zu sprechen, die deren Erhaltung etwas ist, was man Energie nennt, auch wenn sich unser Verständnis von Energie von Jahr zu Jahr ändert.

Energieeinheit ist 1 J (Joule). Um die Wärmemenge zu messen, verwenden Sie gleichzeitig die "alte" Einheit - 1 cal (Kalorie) = 4,18 J, um die mechanische Energie zu messen, verwenden Sie den Wert von 1 kg m = 9,8 J, elektrische Energie - 1 kW h = 3 , 6 MJ, mit 1 J = 1 W

Zu beachten ist, dass in der naturwissenschaftlichen Literatur thermische, chemische und nukleare Energien manchmal mit dem Begriff der inneren Energie kombiniert werden, d.h. in der Substanz eingeschlossen.