54. Ископаемые виды топлива (уголь, нефть, газ, торф, горючие сланцы).
Ископаемые твердые топлива (за исключением сланцев) являются продуктом разложения органической массы растений. Самый молодой торф — плотная масса, образовавшаяся из перегнивших остатков болотных растений. Следующими по «возрасту» являются бурые угли — землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется (выветривается) и рассыпается в порошок. Затем идут каменные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них — антрацитов претерпела наибольшие изменения и на 93% состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твердостью.
Горючие сланцы представляют собой полезное ископаемое, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы, близкой по составу к нефти. Залежи горючих сланцев в Беларуси находятся на юге республики (Туровское месторождение в Гомельской области, Любанское — вСолигорском и Любанском районах Минской области), и открыты они в 1963 году. Прогнозные запасы составляют 11 млрд т, в том числе промышленные на глубине 300 м — 3,6 млрд т, что соответствует 792 млн т у. т. Наиболее изученным является Туровское месторождение.
55. Возобновляемые источники энергии (энергия солнца, ветра, тепла земли, естественного движения водных потоков, древесного топлива, иных видов биомассы, биогаза и др.).
Поднетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии понимаются источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцированного природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых и промышленных отходов.
Перед учеными и хозяйственными деятелями нашей страны стоит задача оценить и максимально эффективно использовать потенциал возобновимых ресурсов, найти их место в топливно-энергетическом комплексе Республики Беларусь. Решение этой задачи позволит снизить зависимость экономики республики от импорта энергоресурсов, что будет способствовать ее стабильности и развитию.
В настоящее время при планировании мероприятий в сфере энергетики важно учесть особенности возобновляемых источников по сравнению с традиционными, невозобновляемыми.
Возобновляемые источники отличаются, во-первых, периодичностью действия в зависимости от неуправляемых человеком природных закономерностей и, как следствие, колебания мощности возобновляемых источников — от крайне нерегулярных, как у ветра, до строго регулярных, как у приливов.
Для энергетических источников этой категории характерны низкие плотности потоков энергии и рассеянность их в пространстве. Они на несколько порядков ниже, чем у невозобновляемых источников (паровых котлов, ядерных реакторов). Поэтому энергоустановки на возобновляемых источниках эффективны при небольшой единичной мощности прежде всего для сельских районов.
Применение возобновляемых ресурсов эффективно лишь прикомплексном подходе к ним. Так, отходы животноводства и растениеводства на агропромышленных предприятиях одновременно могут служить сырьем для производства метана, жидкого и твердого топлива, а также удобрений. Поэтому необходима предварительная оценка экономической целесообразности использования их именно в качестве источников энергии, а не в виде удобрений.
Экономическую целесообразность использования того или иного источника возобновляемой энергии следует определять в зависимости от природных условий, географических особенностей конкретного региона, с одной стороны, и в зависимости от потребностей в энергии для промышленного, сельскохозяйственного производства, бытовых нужд — с другой. Рекомендуется планировать энергетику на возобновляемых источниках для районов размером примерно 250 [11]. При выборе источников энергии следует иметь в виду качество, оценивающееся долей энергии, которая может быть превращена в механическую работу (здесь не учитываются потери на производство, передачу электрической и тепловой энергий).
Общеизвестно, что с помощью электродвигателя более 95%электрической энергии можно превратить в механическую работу. Доля тепловой энергии, получаемой в результате сжигания топлива на ТЭС и превращаемой в механическую энергию, составляет около 30%.
Возобновляемые источники энергии по их качеству условно делятся на три группы:
источники механической энергии довольно высокого качества: ветроустановки (около 30%), гидроустановки (60%,), волновые и приливные станции (75%);
источники тепловой энергиис качеством не более 35%:прямое или рассеянное солнечное излучение и биотопливо;
источники энергии, использующие фотосинтез и фотоэлектрические явления. Они имеют различное качество на разных частотах излучения; в среднем КПД фотопреобразователей составляет примерно 15%.
Основными нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии для Беларуси, которые могут иметь практическое значение, являются:
Биомасса в виде отходов деревообработки (опилок, коры, щепа), сельхозкультур (топинамбура, дягиля, дальневосточной гречихи и др.), сельскохозяйственных и производственных отходов (навоза, соломы, отходов сахарного производства и др.), бытовых отходов является сырьем для производства искусственного газообразного и жидкого топлива. Запасы этого сырья имеют значительные размеры. Так, только отходов деревообработки ежегодно на полигоны вывозится около 2,5 млн т.
Возможны различные технологии переработки биомассы в энергию. Наиболее распространенная из них — это предварительная сушка собранной биомассы с последующим непосредственным сжиганием или пиролизом (переработкой с разложением при высоких температурах) или газификацией (превращением твердого топлива в газ в газогенераторах).
Другая технология основывается на анаэробном сбраживании (без доступа воздуха). В процессе такого процесса перерабатываются самые разные органические отходы (пищевые, навоз и др.). В результате сбраживания ускоряется природный процесс выделения биогаза — метана. В зависимости от химического состава сырья при сбраживании выделяется от 5 до 15 газа из 1 перерабатываемой органики [11].
Биогаз можно использовать для отопления домов, сушки зерна, в качестве горючего для автомобилей и тракторов, для стационарных двигателей внутреннего сгорания. Остаток брожения (шлак) можно брикетировать как твердое топливо или удобрение, содержащее азот, фосфор и калий, а также многие микроэлементы.
Перспективным считается развитие в Беларуси гидроэнергетики на малых реках. Беларусь богата гидроресурсами, по территории страны протекает более 20 000 рек и ручьев. Строительство малых гидроэлектростанций позволит, несомненно, решить ряд региональных энергетических проблем. Однако не стоит забывать и об экологических последствиях масштабного развития гидроэнергетики на малых реках. Изменение гидрологических режимов малых рек и близлежащих водных объектов может отразиться на уровне грунтовых вод, состоянии лесных и луговых экосистем, нарушении процесса воспроизводства рыбы и т. д.
В настоящее время все больше внимания уделяют использованию энергии ветра. Ветер представляет собой перемещающийся в горизонтальном направлении воздух. В результате неравномерного нагрева лучами Солнца поверхности Земли и воздушных масс, находящихся над ней, происходит перепад температур, которые в свою очередь образуют разницу в атмосферном давлении, вследствие чего происходит перемещение воздушных масс. Он имеет определенный запас кинетической энергии, зависящей от скорости движения воздушных масс.
ветроэнергетические установки (ВЭУ) преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую или электрическую энергию. Механическая энергия чаще всего используется для водяных насосов в сельской местности, а ветроэлектрические турбины вырабатывают электроэнергию для жилых домов, учреждений и предприятий.
Существует два основных вида (типа) ветроэлектрических установок: горизонтально- и вертикально-осевые.
Наиболее распространены турбины с горизонтальной осью. По мнению ученых, Республики Беларусь не входит в разряд географических зон с высокой скоростью ветра и не обладает необходимым потенциалом для использования ветряных установок вышеуказанных государств. К примеру, среднегодовая скорость ветра в Минске — 3,5 м / с. В Беларуси можно целесообразно использовать малогабаритные ветроустановки из недорогих материалов, которые работают при малых скоростях ветра от 3 м / с, а на номинальную мощность выходит при 8 м / с.
Важнымисточником энергии является Солнце.Ежегодный поток солнечной энергии, посылаемый на Землю, в 10 раз больше, чем вся энергия, заключенная в топливе, имеющемся в ее недрах. Земля ежедневно получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем ее вырабатывается всеми электростанциями мира.
Существует два пути прямого преобразования солнечной энергии:
в тепловую (с помощью солнечных водонагревателей, коллекторов, теплонагревательных станций и солнечных электростанций);
электрическую (с помощью фотоэлектрических преобразователей или фотогальванических систем).
Рассматривается возможность использования в стране и энергии геотермальных вод. При температурах от 100 до 150°С и слабой минерализации возможно прямое использование геотермальных вод в системах теплоснабжения. При большой минералиации применяется схема с промежуточной очисткой и теплообменниками.
Твердые бытовыеотходы также являются важным источником энергии. Они содержат целлюлозу, другие органические соединения, которые могут рассматриваться как ценные источники тепловой и электрической энергии.
Источник
1. Свойства и применение полезных ископаемых
Полезными ископаемыми называют горные породы и минералы, которые человек применяет в хозяйственной деятельности.
Полезные ископаемые делятся на группы. Каменный уголь, торф, нефть, природный газ называют горючими ископаемыми. К рудным ( металлическим ) относят полезные ископаемые, содержащие металлы, например, медную руду, железную руду. К нерудным относят строительные ископаемые (известняк, глину, песок, гранит), а также калийную соль, каменную соль и другие.
Полезные ископаемые могут находиться в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Большинство из них твёрдые, нефть — жидкая, а природный газ — газообразный.
Каменный уголь чёрного цвета, твёрдый, непрозрачный, плотный, но хрупкий. Образовался из остатков растений, существовавших миллионы лет назад. Горюч. Применяется как топливо.
Торф — образовался на дне болот из остатков растений. Лёгкий, рыхлый, хорошо пропускает воду. Хорошо горит. Используется как удобрение в сельском хозяйстве и в качестве топлива.
Нефть — жидкая, тёмная, непрозрачная, с резким запахом. Из неё изготавливают топливо для автомобилей, тракторов, самолётов (бензин, керосин и др.). Залегает глубоко в земле. Чтобы её добыть, люди строят буровые установки, бурят глубокие скважины, в которые опускают трубы. Затем по специальным нефтепроводам нефть поступает к местам переработки и потребления.
Природный газ не имеет цвета и запаха. Относится к горючим ископаемым. Используется как топливо для обогрева помещений, для приготовления пищи, а также как сырьё для получения пластмасс, резины и других полезных веществ.
Железная руда — чёрного или бурого цвета, твёрдая, плотная, непрозрачная. Притягивает металлические предметы. Из неё выплавляют железо, сплавы из которого используются в производстве машин, железнодорожных рельсов, станков, вагонов.
Гранит — горная порода, состоящая из зёрен нескольких минералов. Очень прочный. Хорошо полируется. Применяется в строительстве. Из него изготавливают лестницы, колонны, памятники. Многие станции метро облицованы гранитом.
Известняк — обычно белый, серый или желтоватый камень. Он образовался из остатков морских организмов. Их отпечатки можно хорошо рассмотреть в известняке-ракушечнике. Применяется при строительстве зданий и дорог. Из известняка получают известь для приготовления строительных растворов. Особая разновидность известняка — мел .
Глина бывает белая, красная, коричневая, жёлтая, серая. Она непрозрачная, твёрдая, плотная, негорючая. При намокании глина становится вязкой и пластичной, а при высыхании сохраняет свою форму. Из глины изготавливают кирпичи, черепицу, посуду. Изделия из обожжённой глины называются керамическими .
Песок сыпучий, жёлтого или белого цвета, непрозрачный. Используется в строительстве, при изготовлении стекла.
Источник