Енергетика та паливно-енергетичний баланс світу - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Енергетика та паливно-енергетичний баланс світу

ромисловий видобуток природного газу ведуть майже 80 країн світу, сумарний світовий обсяг видобутку сягає 2,5 трлн. м3. Важливою тенденцією розвитку газовидобутку є збільшення ролі морських (шельфових) родовищ (нині - це п'ята частина видобутку). Частка супутнього нафтового газу у товарному виробництві природного становить 20% (теоретично мала б становити 40%).

Сучасна ієрархія газовидобувних країн має наступний вигляд: 1) Росія - 580 млрд. м3; 2) США - 550 млрд. м3; 3) Канада - 170 млрд. м3; 4) Великобританія - 100 млрд. м3; 5) Алжир - 90 млрд. м3; 6) Індонезія - 64 млрд. м3; 7) Іран - 60 млрд. м3; 8) Нідерланди - 57 млрд. м3; 9-10) Узбекистан і Туркменістан - по 52 млрд. м3; 11) Норвегія - 50 млрд. м3; 12) Саудівська Аравія - 47 млрд. м3; 13) Малайзія - 44 млрд. м3; 14) ОАЕ - 40 млрд. м3; 15) Мексика - 36 млрд. м3. Україна із показником близько 20 млрд. м3 знаходиться на 24 місці. Це вище за Китай, Кувейт або Польщу.

Найбільшим експортером природного газу є Росія (до 150 млрд. м3 на рік). Значні обсяги експорту мають Канада, Алжир, Нідерланди, Норвегія, Індонезія. Реалізація нових проектів побудови газопроводів може збільшити роль Ірану, Туркменістану і Казахстану.

Серед імпортерів виділяються США і ФРН, на третьому місці в світі за обсягами імпорту - Україна (6 місце в світі за абсолютними обсягами споживання). Багато природного газу імпортують Японія, Франція, Італія, Іспанія, Бельгія, Південна Корея, Тайвань.

Більша частина природного газу транспортується і експортується газопроводами. Найбільшу довжину газогонів має Росія, яка експортними поставками охоплює всі країни Центральної і Південно-Східної Європи, а також Німеччину й Австрію. Потужні газотранспортні системи діють у Північній Америці, Західній Європі (від голландського Гронінгену через ФРН і Швейцарію - до Італії; з норвезького сектору Північного моря - у Данію, ФРН, Бельгію, Францію) та Центральній Європі (тут виділяється Україна - найбільший в світі транзитер газу). У 1982 році почав функціонувати перший міжконтинентальний газопровід з Алжиру через Туніс і далі по дну Середземного моря (з подоланням глибин більше 500 метрів) до Італії.

Стрімко зростають міжнародні перевезення газу в скрапленому вигляді танкерами-газовозами. Важливий напрямок використання скрапленого газу - це покриття сезонних «піків» попиту на природний газ. Крім того, сучасна технологія скраплення дозволила активніше включитися у географічний поділ праці таким постачальникам як Алжир, Індонезія, Малайзія, Бруней - з одного боку, та поліпшити надійність енергопостачання для Японії, Тайваня, інших острівних країн - з іншого боку.

Допоміжне значення має торф'яна промисловість. Торф як паливо - це місцева малоефективна сировина. Торф може бути цінним добривом і хімічною сировиною. Болотяні мохи також слугують важливою технологічною сировиною. Але при цьому не слід забувати, що болота виконують важливі екологічні функції збереження природної рівноваги в геосистемах як регіонального, так і глобального рівня.

Світові запаси торфу перевищують 2 трлн. тон. За промисловими покладами помітно виділяються Канада, Росія і США (на Алясці). Підраховано, що торф тільки боліт Канадської Півночі за теплотворною здатністю еквівалентний 4 млрд. тон нафти. Обсяги світового видобутку торфу порівняно невеликі - близько 30 млн. тон. Найактивніше його використовують як джерело енергії скандинавські країни та Ірландія. В умовах енергетичної кризи намагаються використати цей досвід Білорусь та Україна (в Україні налічується понад 2500 невеликих родовищ торфу).

Схожі допоміжні функції у структурі ПЕК виконує і сланцева промисловість. Геологічні запаси сланців навіть перевищують вугільні, але більша їх частина навряд чи буде освоюватися найближчим часом. Технологія екстрагування із сланців рідких і газоподібних вуглеводнів при нагріванні порівняно ефективна, але й досить дорога. Обсягами видобутку виділяється Естонія, яка інших власних енергоресурсів не має. Ця країна досягла найвищого показника виходу нафтопродуктів із сировини - 320 літрів на 1 тону (в США - 240 літрів на тону). Видобувають горючі сланці Китай і Бразилія. Поклади горючих сланців має й Україна, але не використовує їх. Величезні родовища недавно відкриті в Австралії (штат Квінсленд), але видобуток також поки що не планується.

Особливо швидкими темпами в галузевій структурі світового господарства розвивається електроенергетика, оскільки розвиток цієї складової ПЕК сприяє економії дефіцитних енергоресурсів. Відомо, що споживання електроенергії є більш економічним, ніж пряме споживання палива (наприклад, на залізниці використання електровозної тяги замість тепловозної економить 15% енергоресурсів). Тому в сучасному світовому господарстві тільки половина первинних джерел енергії використовується безпосередньо для одержання тепла і палива, а інша половина призначається для виробництва електричної енергії.

Виробництво і споживання електроенергії зростає швидше, ніж виробництво і споживання первинних енергоресурсів.

Електроенергія - це вторинний вид енергії. При всіх її перевагах, вона має і недоліки: неможливість накопичення у великій кількості, тому час виробництва і споживання мають співпадати.

Сумарне виробництво електроенергії в світі перевищує 15 трлн. кВт•год. 33% світового виробництва електроенергії припадає на Англо-Америку (США - 28%, Канада - 5%). Латинська Америка виробляє всього 5% світової електроенергії (у т.ч. Бразилія - 2%, Мексика - 1%). Показник Західної Європи становить 21% (у т.ч. ФРН - 5%, Франція і Великобританія - по 3%). Центральна і Південно-Східна Європа разом з Росією, Закавказзям і Середньою Азією виробляє близько 20% (Росія - 7%, Україна - 2%). Азія (без Закавказзя і Середньої Азії) має показник на рівні 17% світового виробництва (у т.ч. Японія - 8%, Китай - 6%, Індія - 2%). Всі африканські країни разом узяті виробляють лише 2% світової електроенергії (при цьому майже половина виробництва припадає на Південноафриканську Республіку). Ще 2% становить валовий показник Австралії та Океанії.

Серед окремих країн помітне виразне лідерство США. Японія, Росія, Китай відчутно поступаються, хоча також мають величезні обсяги виробництва електроенергії. Наступна група країн - ФРН, Канада, Франція, Великобританія, Бразилія, Індія, Італія й Україна - також є значними виробниками. У названій дюжині країн зосереджено більш як ѕ світового виробництва електроенергії.

Але більш цікавим для співставлень є показник виробництва електроенергії на душу населення (у середньому по світу - 2,2 тис. кВт•год на особу за рік). Лідирує в цьому випадку Норвегія (28,03 тис. кВт•год/рік), другою є Канада (18,73 тис. кВт•год/рік), третьою Ісландія (18,48 тис. кВт•год/рік). Далі йдуть Швеція (16,20 тис. кВт•год/рік), Кувейт (13,76 тис. кВт•год/рік); США (13,59 тис. кВт•год/рік), як бачимо, лише на 6 місці. Наступні позиції займають Фінляндія, Катар, Нова Зеландія, Австралія. Японія опиняється лише на 15 місці, ФРН - на 21-му, Росія - на 25-му. Україна з показником 3,47 тис. кВт•год/рік займає 47 місце у світовій ієрархії. Наступне 48 місце - за Польщею. Останні місця світової ієрархії займають Беліз, Гамбія, Мавританія, Чад, Малі.

Загалом доіндустріальні країни (особливо - африканські) мають низькі показники. Досі в світі майже 2,1 млрд. осіб не має можливості користуватися електроенергією навіть для освітлення житла.

Структура виробництва електричної енергії (за типами електростанцій) відображена на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Структура світового виробництва електроенергії

Як бачимо, провідні позиції у виробництві електроенергії належать тепловим електростанціям (ТЕС), особливо тим, що працюють на вугіллі. ТЕС, що працюють на мазуті, розташовуються переважно поблизу нафтопереробних заводів, газові ТЕС - на трасах газопроводів. Загалом ТЕС екологічно дуже шкідливі, особливо - вугільні.

Звичайно, що існують серйозні територіальні відмінності в структурі виробленої електроенергії. В Латинській Америці на гідроелектростанціях (ГЕС) виробляється ѕ електроенергії, а у Європі найвища в світі частка атомних електростанцій (АЕС).

Різниця між окремими країнами ще більш суттєва. Наприклад, у Парагваї на ГЕС виробляють 99,9% електроенергії, в Норвегії - 99,5%, Бразилії - 92,5%. Натомість у Франції більше 75% електроенергії отримують на АЕС, а у Литві - навіть 80%. ПАР встановила «світовий рекорд» за часткою вугільних ТЕС в електробалансі - 90%.

Частина теплових станцій представлена теплоелектроцентралями (ТЕЦ), які крім електроенергії виробляють тепло і пару (за рахунок цього коефіцієнт корисної дії зростає практично вдвічі - до 70%). Якщо ТЕС будуються в районах споживання електроенергії або поблизу джерел сировини, то ТЕЦ розміщуються виключно поблизу значних споживачів своєї продукції - великих і надвеликих міст.

Гідроелектростанції виробляють найдешевшу за собівартістю електроенергію, використовуючи при цьому відновні ресурси та не забруднюючи водний і повітряний басейни. Щоправда, мають вони і недоліки: будівництво ГЕС є досить тривалим в часі та капіталомістким, водосховища затоплюють значні території, порушується гідрологічний режим річок.

Сумарна встановлена потужність всіх ГЕС світу перевищує 300 млн. кВт. Найпотужнішою на даний момент є бразильсько-парагвайська ГЕС «Ітайпу» (12 млн. кВт), що збудована на річці Парана. Будівництво гідровузла «Санься» («Три ущелини») у Китаї на річці Янцзи приведе до створення водосховища площею більше 1 тис. км2 з обсягами води у 40 млрд. м3, це дозволить функціонувати ГЕС потужністю 18,2 млн. кВт. Доведеться відселити майже 2 млн. осіб, перенести низку цінних історико-архітектурних пам'яток.

Для покриття «пікових» навантажень в енергосистемах багато країн останнім часом стали активно будувати гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС). ГАЕС є одночасно і споживачами електроенергії (вночі закачують воду у верхній басейн), і виробниками її, а фактично вони перерозподіляють в часі надлишки електроенергії. Це дозволяє більш ефективно використовувати потужності електростанцій інших типів.

Атомна енергетика - порівняно молода галузь електроенергетики, але вже встигла пережити декілька підйомів і спадів. Цикли підйому пов'язані з енергетичними кризами, відсутністю або вичерпанням власних енергоносіїв у багатьох високорозвинених країнах; спади пов'язані з успіхами енергозбереження, поширенням у світі ідей концепції сталого розвитку, а також з техногенними катастрофами (на кшталт Чорнобильської аварії).

Після аварії на Чорнобильській АЕС низка країн (Австрія, Італія, Польща, Швеція, Швейцарія) прийняла рішення про поступову повну відмову від використання атомної енергії. США, Росія, Великобританія суттєво скоротили свої атомно-енергетичні програми. Вчені-теоретики і практики-експлуатаційники стали більше уваги приділяти надійності реакторів і радіаційній безпеці (особливо в екстремальних умовах - землетруси, тайфуни, теракти та ін.), а як наслідок здорожчало будівництво. Невирішеною залишається проблема трансмутації Трансмутація - перетворення радіоактивних відходів АЕС шляхом нейтронного бомбардування у менш довгоживучі ізотопи. Технологія настільки дорога, що зводить нанівець всі переваги атомної енергетики. або довгострокового зберігання радіоактивних відходів.

Але глибока енергетична криза призвела до перегляду перспектив атомної енергетики. Знову запустили зупинені АЕС Литва і Вірменія. Нові енергоблоки вводять не тільки Франція, Китай, США, Росія, Японія, але й Україна. Сумарна потужність АЕС досягла 350 млн. кВт. Найпотужніша в світі АЕС «Фукусіма» (8,8 млн. кВт) збудована в Японії. Найбільша в Україні та Європі Запорізька АЕС має потужність 6 млн. кВт.

До альтернативних джерел отримання електричної енергії відносяться енергія вітру, сонячна енергія, енергія припливів і відпливів, енергія хвиль, внутрішня теплова енергія Землі тощо. Вони часто використовуються для автономного енергопостачання у віддалених районах.

Вітрові електростанції (ВЕС) збудовані у 16 країнах. Потужність всіх ВЕС світу становить більше 4 млн. кВт. Найбільшу сумарну потужність ВЕС має Німеччина. Найбільша частка ВЕС у виробництві електроенергії - в Данії і штаті Каліфорнія (США). Є такі електростанції і в Україні, більше того, збудована поблизу Севастополя у 1931 році ВЕС вважається першою в світі.

Сонячні (геліотермальні) електростанції (СЕС) працюють вже у 32 країнах світу. Найбільші валові обсяги виробництва і використання сонячної енергії - в США і Японії. На душу населення найвищі показники мають Ізраїль і Кіпр. Протягом 1985-1994 років одна СЕС діяла і в Україні (поблизу Керчі), але собівартість електроенергії була вищою за відпускну ціну, до того ж площа дзеркал-геліостатів перевищувала 4 га. Цей шлях виявився хибним, у світі зараз переважають фотоелектричні генератори, які не займають великих площ.

Припливні електростанції (ПЕС) функціонують у 7 країнах світу. Найперша була збудована у Франції, найпотужніша - у Великобританії. Найбільша кількість ПЕС (3 шт.) - у Канаді. Працюють ПЕС також у Росії, Індії, Південній Кореї, Китаї. Ефективне використання припливної енергії поки що обмежується районами з висотою припливу не менше 10 метрів. Дуже часто - це важкодоступні території без транспортної та іншої інфраструктури.

Геотермальні електростанції (ГТЕС) наявні у 8 країнах світу, хоча термальні джерела виявлені у майже 80 країнах. Сумарна потужність ГТЕС досягла майже 5 млн. кВт. Найбільше геотермальна енергія використовується в Ісландії і Новій Зеландії (більше для тепло- і водопостачання, ніж виробництва електроенергії). Порівняно значні масштаби використання мають США, Італія, Японія, Росія, Мексика. З 80-х років минулого століття розпочато спорудження невеликих типових ГТЕС в Україні на Керченському півострові (вже працює 13).

Хвильові електростанції для отримання електроенергії використовуються в Норвегії, Великобританії, Японії.

В перспективі - будівництво гідротермальних електростанцій (на термопарах, що використовуватимуть температурний градієнт вод Світового океану) і використання енергії течій (зокрема Гольфстріму). Поки що ці проекти серйозно розробляються лише в США та Франції.

Паливно-енергетичний баланс

Паливно-енергетичний баланс (ПЕБ) - це співвідношення між надходженням (видобутком й імпортом) різних видів палива і виробництвом електроенергії та витратою їх в народному господарстві й експортом.

Розрахунки структури паливно-енергетичного балансу ведуться як у повному обсязі (з врахуванням біомаси, альтернативних джерел тощо), так і виключно по комерційним джерелам До комерційних джерел відносяться нафта, природний газ, вугілля, ядерне паливо і гідроенергія. Альтернативні (або нетрадиційні) джерела енергії поки що відносяться до некомерційних. Частка їх у ПЕБ невелика, собівартість отриманої енергії лишається високою. Часто вони використовуються для автономного забезпечення, тобто не є пов'язаними з об'єднаними енергосистемами, тому важко піддаються обліку.. Для порівняння ефективності використання різних видів палива та їх сумарного обліку використовується спеціальна одиниця виміру - умовне паливо. В європейських країнах як одиниця умовного палива зазвичай використовується 1 кг кам'яного вугілля з теплотою згоряння 7000 ккал Калорія - одиниця виміру енергії, що еквівалентна теплоті, необхідній для нагрівання 1 грама води на 1?С. Кілокалорія (ккал) - це 1000 калорій./кг (вугільний еквівалент). Зараз в світі більш вживаним став нафтовий еквівалент (10000 ккал/кг).

Для співставлення паливних і непаливних енергоресурсів 2 кВт•год. виробленої електроенергії (гідравлічної, вітрової, сонячної, геотермальної або іншої) прирівнюють до 1 кг умовного палива (у вугільному еквіваленті).

Нижче наводиться формула переведення будь-яких енергоресурсів у співставні одиниці умовного палива:

Х = Т· (формула 5.1.)

де: Х - вага умовного палива;

Т - реальна вага даного виду палива;

- калорійність (теплотворна здатність) даного виду палива;

- калорійність вугілля (вугільний еквівалент) або нафти (нафтовий еквівалент).

Не слід плутати паливно-енергетичний баланс повний і комерційний, а також ототожнювати їх з електроенергетичним балансом. Цифри в названих трьох випадках будуть різні (порівняйте дані таблиць 5.1., 5.2. і рис. 5.3., останній репрезентує якраз електроенергетичний баланс світу).

Структура світового ПЕБ не залишається незмінною. Протягом ХІХ і першої половини ХХ століття вона пройшла «вугільний» етап свого розвитку. Після Другої світової війни розпочався «нафтовий» етап, що пояснюється перевагами нафти, як найбільш ефективного енергоносія. Але внаслідок серйозного підвищення цін на нафту, із середини 80-х років минулого століття розпочався сучасний етап розвитку паливно-енергетичного балансу, його можна назвати «перехідним». Він характеризується певним скороченням споживання нафти як палива та збільшенням ролі природного газу і вугілля, місцевих паливних ресурсів, відходів деревообробки та рослинництва тощо, поступовим нарощуванням обсягів використання альтернативних джерел. Зростання споживання природного газу, збільшення масштабів використання нетрадиційних видів палива серед інших причин пов'язано також із введенням у багатьох країнах світу більш жорсткого екологічного законодавства.

Таблиця 5.1.

Сучасна структура паливно-енергетичного балансу світу

(комерційні джерела)

Вид палива	Частка у ПЕБ, %
Нафта	38,6
Вугілля	28,7
Природний газ	22,1
Ядерне паливо	6,9
Гідроенергія	3,7
Всього	100,0

Звичайно, що можливості «екологізації» структури ПЕБ вищі у країн більш багатих (див. табл. 5.2., в якій наводиться відповідне порівняння). Вони можуть дозволити собі купувати дорогі та ефективні нафту і природний газ, витрачати значні кошти на альтернативну енергетику, врешті-решт, вирішувати принципове питання: будувати АЕС або відмовлятися від них. А ось надмірне використання біомаси в доіндустріальних низькорозвинених країнах викликає загрозу збезлісення та опустелювання. Такими драматичними прикладами можуть слугувати Ефіопія і Непал (95% ПЕБ становить біомаса), Кенія (75%), навіть в новій індустріальній Індії цей показник лишився на рівні 45%.

Таблиця 5.2.

Порівняння ПЕБ (з врахуванням некомерційних джерел) різних класів країн за рівнем економічного розвитку

Вид палива	Частка у ПЕБ, %
	Низькорозвинені країни	Середньорозвинені країни	Високорозвинені країни
Нафта	23	35	38
Вугілля	28	31	24
Природний газ	7	22	23
Ядерне паливо	1	6	5
Гідроенергія	6	3	6
Біомаса	35	1	2
Альтернативні джерела	-	2	2
Всього	100	100	100

Висновки:

1. Паливно-енергетичний комплекс (ПЕК) - складна міжгалузева система видобутку і виробництва палива й енергії (електроенергії та тепла), їх транспортування, розподілу і використання. До його складу входять паливна промисловість (нафтова, газова, вугільна, торф'яна, сланцева, уранова) і електроенергетика, тісно пов'язані з усіма галузями національної економіки.

2. У галузевій структурі паливної промисловості провідну роль відіграють нафтова, газова і вугільна; допоміжну - торф'яна і сланцева промисловість. Зростає значення уранової промисловості.

3. Найбільші обсяги виробництва електроенергії серед країн світу мають США, найвищий показник на душу населення - у Норвегії.

4. Україна посідає 8 місце в світі за обсягами видобутку кам'яного вугілля, 24 місце - природного газу, 48 місце - нафти. За валовим виробництвом електроенергії Україна займає 12 місце в світі.

5. Співвідношення між надходженням різних видів палива і виробництвом електроенергії та витратою їх в народному господарстві - називається паливно-енергетичним балансом.

6. Провідну роль у паливно-енергетичному балансі світу відіграють нафта, вугілля і природний газ (разом - майже 90%). Частка альтернативних джерел енергії залишається незначною.

7. Структура паливно-енергетичного балансу має певну часову динаміку, що дозволяє виділити вугільний, нафтовий та перехідний (сучасний) етапи її розвитку.

Страницы: 1, 2