Національний гірничий університет — відповідність Часу



УДК [620.91:504.05](075.8)
ББК 31.15
Т 78


Рекомендовано до видання Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів (лист № 1.4/18-Г-919 від 13.06.07p.).

Рецензенти:

A.К. Шидловський, акад. НАН України, директор Інституту електродинаміки НАН України;

М.В. Губінський, д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри промислової теплоенергетики Національної металургійної академії України;

B.C. Костишин, д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри електропостачання та електрообладнання промислових підприємств Івано-Франківського Національного технічного університету нафти і газу.


Т78  

Тулуб С.Б., Разумний Ю.Т., Рухлов А.В.
Проблеми сучасної енергетики. Навч. посібник: В 2-х ч. — Д.: Національний гірничий університет, 2007. - Ч. 1. - 192 с.


ISBN 978-966-350-076-8
ISBN 978-966-350-077-5 (ч. 1)

Розглянуто сучасні національні та глобальні процеси, що пов'язані із зростанням потреб енергії, станом енергетики й її впливом на біосферу. Наведено відомості про ресурсне забезпечення енергетики та прогнозні тенденції її розвитку. Приділена увагу людині, від дій якої залежить майбутнє нашої цивілізації.

Для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за професійними напрямами 0906 Електротехніка та 0922 Електромеханіка. Може бути використаний також студентами електротехнічних та енергетичних спеціальностей, аспірантами, науковцями та фахівцями, які працюють у суміжних областях науки і техніки.


УДК [620.91:504.05](075.8)
ББК 31.15



ISBN 978-966-350-076-8
ISBN 978-966-350-077-5 (ч. 1)
© Колектив авторів, 2007
© Національний гірничий університет, 2007




ЗМІСТ
Список скорочень 3

Передмова
5

1. НАЦІОНАЛЬНІ ТА ГЛОБАЛЬНІ ПРОЦЕСИ
8

1.1. Сучасні погляди на національні та глобальні процеси
8
1.2. Загальні відомості про будову світу 14
1.3. Людина та навколишнє середовище 16
1.4. Тенденції зростання енергоспоживання 25
1.5. Стан та проблеми енергетики 32

2. ПРОЦЕСИ ВЗАЄМОДІЇ ЕНЕРГЕТИКИ 3 БІОСФЕРОЮ
56

2.1. Загальні відомості
56
2.2. Характеристика органічного палива 58
2.3. Процеси при спалюванні органічного палива 64
2.4. Баланси при спалюванні органічного палива 68
2.5. Процеси перетворення і використання енергії 72
2.6. Взаємодія енергетики з біосферою 75

3. РЕСУРСНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИКИ
83

3.1. Загальні відомості
83
3.2. Паливо для енергетики 86
3.3. Кисень атмосферний 99
3.4. Водні ресурси 103
3.5. Нетрадиційні і поновлювані джерела енергії 109

4. ВИКИДИ ЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК В АТМОСФЕРУ
136

4.1. Основні властивості викидів та їх поведінка в атмосфері
136
4.2. Забруднюючі речовини і парникові гази 138
4.3. Визначення валових викидів забруднюючих речовин заданими постійних вимірювань 139
4.4. Визначення викидів забруднюючих речовин розрахунковим шляхом 141
4.5. Визначення об’єму сухих димових газів 159
4.6. Характеристики газоподібного палива 164
4.7. Методи та пристрої очистки газів 166
4.8. Допустимі викиди в атмосферу 174

Список літератури
185




ПЕРЕДМОВА

Поданий навчальний посібник "Проблеми сучасної енергетики" призначений для студентів, які навчаються за напрямами підготовки 0906 Електротехніка та 0922 Електромеханіка. Для спеціальностей зазначених напрямів навчальним планом передбачене вивчення дисципліни "Національні та глобальні проблеми енергетики та екології". Цей навчальний посібник може бути корисним студентам електротехнічних та енергетичних спеціальностей, широкому колу аспірантів і науковців, фахівцям, які працюють у суміжних сферах науки та техніки. В основу підготовки посібника покладена робоча навчальна програма дисципліни "Національні та глобальні проблеми енергетики та екології", що до 2004 р. мала назву "Енергетика та навколишнє середовище", а також конспекти лекцій. Така назва дисципліни дозволила сформулювати відповідну робочу навчальну програму, а джерелом для вивчення були різні видання, наприклад, [1-5] та багато інших.

З появою у 2005 р. нової дисципліни із сучасною назвою "Національні та глобальні проблеми енергетики та екології" робоча навчальна програма була перероблена. Для викладення дисципліни були використані не тільки зазначені вище видання, а й інші, наприклад [6]. Значне різноманіття близьких за змістом публікацій та обмеження їх кількості призвело до необхідності підготовки навчального посібника із скороченою назвою "Проблеми сучасної енергетики".

Стосовно назви дисципліни слід вирішити: сучасна енергетика - це галузь, що штучно створена людиною для задоволення власних потреб та охоплює ресурси, вироблення, перетворення, передачу та використання енергії. Отже у центрі уваги знаходиться людина, яка дуже невдатно використовує ресурси біосфери та зовсім неефективно енергію, а головне, безвідповідально знищує біосферу, за рахунок якої живе. У цьому полягає основна проблема енергетики. Відносно екології, то це зовсім інше питання! Перш за все екологія - це наука про відношення рослинних та тваринних організмів і утворення ними угруповання між собою та навколишнім середовищем. Вивчення загальних закономірностей взаємовідносин природи і суспільства виділяють в окреме спрямування - екологія людини. Тому в навчальному посібнику розглядаються тільки проблеми енергетики та проблеми, пов'язані з її впливом на біосферу.

Програма дисципліни "Національні та глобальні проблеми енергетики та екології" відповідає вимогам інструктивних вказівок Міністерства освіти і науки України про щорічний перегляд або доповнення навчальних програм з урахуванням досягнень науки і техніки, перспектив розвитку й вимог до підготовки фахівців.

Сучасна енергетика та її бурхливий розвиток негативно впливають на біосферу. У той же час біосфера - це середовище, яке необхідне для життя людини. Тому сьогодні поширився термін "коеволюція людини та біосфери". Коеволюція розглядається як процес існування умов, необхідних для збереження людства у складі біосфери, тобто виживання людини на планеті. Перебороти загальнопланетарні екологічні та енергетичні кризові явища одними технологічними та технічними засобами неможливо. Людство стоїть перед безпрецедентною проблемою розробки стратегії свого виживання на планеті. Це стратегія переходу до епохи ноосфери, тобто до реалізації умов коеволюції природи і суспільства.

Така стратегія буде визначати всі сфери життя людей - технічний розвиток, культуру, освіту, формування нової моралі. Життя людини обумовлюватиметься нозим типом взаємовідносин, важливими елементами яких будуть новий тип моралі, дружня співпраця у вирішенні глобальних проблем, нова шкала цінностей та пріоритетів при їхньому безумовному дотриманні, інформаційне та технологічне переозброєння продуктивних сил, передбачення. У структурі принципів підбору мають враховуватись інтереси наших майбутніх поколінь.

Студент перед вивченням дисципліни "Національні та глобальні проблеми енергетики та екології" повинен володіти загальними поняттями про екологію, що розглядалися в дисципліні "Основи екології". Тут відповідно до програми дисципліни передбачається вивчення проблем, що відносяться до професійної діяльності майбутніх енергоменеджерів, електромеханіків та фахівців з систем електроспоживання. Вивчення сучасної енергетики та пов’язаної з нею проблеми збереження біосфери є доцільним обгрунтуванням енергозбереження. Тому один із основних елементів розробки стратегії майбутнього розвитку людства - енергозберігаючий світогляд, взаємообумовлений зв'язок енергозбереження та екології. Ми повинні створити всі умови для охорони довкілля та забезпечення теперішніх і майбутніх поколінь енергоносіями. Тому енергозбережні та природоохоронні технології при промисловому розвитку, з погляду суспільства, вигідно застосовувати протягом тривалого періоду.

Студенту треба зрозуміти, що в XXI ст. виключно важливу роль буде відігравати разом з інформаційними технологіями ще й можливість видобувати природні ресурси та володіти ними. За визначенням світової комісії ООН з розвитку і навколишнього середовища, стійкий (сталий) розвиток - це такий розвиток, який дозволяє нинішньому поколінню без втрат для майбутніх поколінь забезпечити свої власні погреби. Сьогодні існує дуже багато висловлювань відносно цього тлумачення, проте жодне з них не стало загальновизнаним. Але в усіх випадках йдеться мова про розвиток у межах господарської (екологічної) ємності природного середовища, що не вносить незворотних змін у природу і не створює загрози для тривалого існування людини як біологічного виду.

За сучасними уявленнями економічне зростання не можна вимірювати тільки національним доходом, який не враховує багатьох небажаних наслідків, що, до того ж, лише зростають без урахування екологічного імперативу. Пост-індустріальне суспільство є зразком того, як можна вирішувати означені питання, мінімізуючи екологічні втрати і знижуючи питомі витрати енергії та природних ресурсів на одиницю національного доходу.

За визначенням центра "За наше спільне майбутнє", сталий розвиток - це такий розвиток, "який задовольняє потреби теперішнього часу, але не ставить під загрозу здібність майбутніх поколінь задовольняти свої власні потреби".

Провідним положенням концепції самовідтворюваного (сталого) розвитку є комплекс глобальних проблем: порятунок найбідніших верств населення, збереження генофонду планети, охорона довкілля, припинення руйнівного впливу промислових технологій, узгодження суспільно-політичних інтересів окремих держав. Визначальними передумовами сталого розвитку в глобальних масштабах на соціосферному рівні організації мали бути: зміна людської психології; всеосяжне міжнародне співробітництво; управління процесами на основі комплексного інтегрального моніторингу, моделювання та прогнозування.

Метою навчального посібника є:

•    вивчення основ національних та глобальних процесів енергетики та їх впливу на біосферу, що буде сприяти формуванню нового енергоекологічного світогляду;

•    отримання знань про вплив енергетики на біосферу та набуття навичок щодо розрахунку показників використання ресурсів і викидів у атмосферу;

•    засвоєння принципів і підходів з метою підвищення енергосфекгивності процесів споживання енергоресурсів та енергії, а також ознайомлення з можливими напрямами розвитку енергетики майбутнього.

Досягнення мети відбувається послідовним розглядом у навчальному посібнику основних проблем енергетики та її впливу на біосферу. Треба мати на увазі, що розглядаються практично всі існуючі проблеми сучасної енергетики, пов’язані з її ресурсами, зростанням потреб в енергії; стан підвищення енергоефективності, викиди в біосферу та ін. Негативно на біосферу впливають не тільки чинники енергетичної галузі, але й ті, що викликані планетарними циклами. Необхідною мірою в навчальному посібнику наведені деякі складні процеси, що відбуваються у біосфері, а також розглядаються національні та глобальні процеси з урахуванням стану та проблем енергетики, процеси взаємодії енергетики з біосферою при спалюванні органічного палива, ресурсозабезпеченість енергетики. Значно більше уваги надано проблемам викидів у атмосферу, наведені необхідні розрахунки, норми допустимих викидів та впливу енергетики на гідро- та літосферу. На сучасному рівні з урахуванням багатьох публікацій викладені проблеми теплового діяння енергетики на біосферу в контексті глобальних теплових процесів та історії зміни клімату.

Отже, у навчальному посібнику розглядається багато різних питань, стосовно змісту суміжних наук та значної кількості публікацій, а це ускладнює його викладення. Однак, на думку авторів, навчальний матеріал у роботі викладений у логічній і дидактичній послідовності, що дозволяє досягти поставленої мети. Для відповіді на питання "Що буде далі?" автори пропонують читачеві проаналізувати перспективи сталого розвитку й майбутнього енергетики. Для закріплення теоретичного матеріалу, окрім прикладів, наприкінці кожного розділу подані контрольні питання, а також запропоновані теми рефератів, що спрямують самостійну роботу студентів.

Навчальний посібник виданий у двох томах. Обидва томи містять по чотири розділи: перший - з 1 по 4, другий - з 5 по 8 і додатки.

Автори сподіваються на відгуки, критику і зауваження, які просять надсилати за адресою: 49005, Дніпропетровськ, пр. Карла Маркса, 19, кафедра систем електропостачання.

З повагою до читача, Автори.


© 2006-2017 НГУ Інформація про сайт