Втрати у ланцюгу трансформації енергії
Джерела енергії та вибір енергоносія
Технічні і економічні фактори вибору енергоносія
Структура даного параграфа така:
• види енергії і палива;
• ланцюг перетворення енергії;
• шкідливі викиди при спалюванні палива;
• приклади прийняття рішень;
• постачання і вартість кінцевого споживання енергоносія.
При виборі джерела енергії основними факторами, що визначають вибір, є технічні і економічні питання. Здоровий глузд та прості підрахунки завжди підкажуть, який вид джерела енергії слід вибрати при проектуванні або реконструкції вашого підприємства чи інфраструктури будівлі. Але слід пам’ятати, що з часом змінюються схеми і вимоги до енергоспоживання і це може призвести до неоптимального використання джерела енергії.
Що таке енергія?
Найпростіше (шкільне) означення енергії таке:
Енергія – це здатність тіла виконувати роботу. У системі CІ енергія вимірюється у Джоулях (Дж).
Один Джоуль – це робота, яка виконується силою в один Ньютон, при переміщенні тіла на відстань один метр.
Але слід розуміти, що лише здатністю виконувати роботу поняття енергії не вичерпується, скоріше таке означення підкреслює той факт, що будь – які форми енергії можуть трансформуватися у механічну енергію, тобто викликати переміщення тіл одне щодо одного і виконувати роботу.
Для того щоб у вас виникли уявлення про величину енергії, яка затрачається у різних процесах, запам’ятайте таке:
|
|
|
• один удар серця = 1 Дж;
• нагрів одного літра води на один градус Цельсія = 4182 Дж;
• нагрів води для однієї чашки кави = 72000 Дж.
Що таке потужність?
Потужність характеризує інтенсивність роботи, це робота, яка виконується за одиницю часу. У системі СІ потужність вимірюється у Ватах.
Один Ват – це робота,яка виконується силою в один Ньютон на шляху один метр за одну секунду.
Дамо декілька практичних прикладів потужності:
• один удар серця потребує потужності один Ват;
• щоб підвищити температуру одного літра води на один °С за одну хвилину, необхідна потужність 69,7 Ват;
• щоб підігріти воду для однієї чашки кави за одну хвилину необхідна потужність 1200 Ват.
Що таке кВт-год?
Одна кВт-год – одиниця вимірювання енергії(роботи). Це робота, яка виконується силою, що розвиває потужність 1000 Вт, за одну годину. Вона рівна 3 600 000 Дж, або 3.6 МДж.
Види енергії
Енергія може існувати у різних видах (формах), включаючи такі:
- тепло;
- електрична енергія;
- хімічна;
- механічна: кінетична і потенціальна.
Закон збереження енергії стверджує, що енергія не може бути знищена або створена, вона може лише переходити з одного виду у інший. Тому, спалюючи газ, щоб підігріти каструлю води, ми перетворюємо хімічну енергію палива у теплову енергію води та нагріваємо довкілля.
|
|
|
Паливо
На практиці ми використовуємо термін "види(форми) енергії" для позначення різних та палив. Тут ми будемо розглядати:
- вугілля;
- нафту;
- природний газ.
Деякі з них представляють типові видобувні палива, які є основними у використанні енергії. Існують інші види палива, або джерела енергії, наприклад:
- енергія сонця;
- біомаса;
- енергія вітру;
- енергія хвиль;
- гідроресурси.
Ці "відновлювальні" джерела енергії є безпосереднім результатом засвоєння енергії сонця, тоді як видобувні палива отримані в результаті дії енергії сонця мільйони років тому назад. Тому видобувні палива не є відновлюваними.
Відома також ядерна форма енергії, котра на сьогодні практично використовується лише для генерування великих кількостей енергії на ядерних електростанціях.
Всі перераховані вище палива утворюють першу, основну, ланку ланцюга перетворення енергії.
Ланцюг перетворення енергії
Ланцюг перетворення енергії – це шлях енергоносія від його початкового стану до кінцевого, коли він готовий до споживання, див. рис. 1.
|
|
|
На діаграмі представлено загальний взаємозв’язок між енергетичною сировиною і кінцевою формою енергії. Ця діаграма представляє не єдино можливий шлях трансформації енергії, крім нього, існують інші шляхи перетворення.
Нижче описано основні форми енергії з точки зору її готовності для споживання.
Первинна:
- корисні видобувні або відновлювані джерела енергії.
Вторинна:
- теплова, електрична, механічна;
- більш корисна.
Кінцева:
- енергія, доведена до споживача;
- складається із вторинних і первинних джерел енергії.
Корисна:
- енергія, яка в дійсності виконує роботу.
Сира нафта, добута з землі, є первинним джерелом енергії, але має обмежене застосування. Вона може бути перетворена у більш корисні вторинні джерела енергії, такі як бензин, гас, важке дизельне паливо і т. п. Будь – яка обробка супроводжується втратами енергії.
Вторинна енергія повинна постачатись споживачу. Цей процес також зв’язаний з втратами. На цьому етапі вона є кінцевою формою енергії, наприклад, нафта перевозиться танкерами та зберігається у спеціальних резервуарах. На кінцевому етапі енергія (кінцева енергія) перетворюється у корисну енергію у пункті її споживання. Наприклад, спалювання нафти в склоплавильній печі забезпечує корисне тепло у шихті.
|
|
|
Втрати у ланцюгу трансформації енергії
Завжди будуть втрати енергії:
- у всіх точках конверсії;
- при будь-якому розподілі.
Наприклад, ефективність ланцюга перетворення кам’яного вугілля для освітлення даної кімнати, %:
– вугілля у електрику 37;
– розподіл електрики 90;
– електрики у світло 10;
– всього (0,37 ´ 0,9 ´ 0,1) 3,3.
Якщо йти вниз по ланцюгу, то збільшується вартість енергії за її одиницю. Таким чином, якщо вартість вугілля становить $ 0,01 за кВт-год (приблизно $ 75 за тонну), то ефективна вартість світлової енергії стає $ 0,30 за кВт-год. До цього додаються всі капітальні, поточні і витрати на доставку, які зв’язані з переробкою чорного вугілля у світло.
Оскільки енергія не може бути знищена, то більша частина відсутніх 97% буде в кінцевому підсумку втрачена у вигляді тепла, розсіяного у навколишньому середовищі.
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 112; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!