Глобальные проблемы современной электроэнергетики

Введение

 

Энергетика была, остается, и на ближайшую перспективу будет  оставаться основой экономического развития стран. Подтверждением этого  является четко выраженная мировая  тенденция роста энергопотребления, особенно в развивающихся странах.

Знание  истории развития науки и техники, этого важнейшего направления деятельности любого государства, позволяет правильно  оценить существующую обстановку в  энергетической отрасли, учесть опыт предыдущих поколений и развивать отрасль  с учетом этих факторов.

Развитие  энергетики есть мощная сила, которая  влияет на жизненный уровень людей, изменяет характер общества, является причиной социальных перемен и направляет общественное развитие.

Энергия - одно из чаще всего обсуждаемых  сегодня понятий; помимо своего основного  физического (а в более широком  смысле - естественнонаучного) содержания, оно имеет многочисленные экономические, технические, политические и иные аспекты.

Цивилизации нужна энергия, причем потребности  в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных источников (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также  и запасы ядерного топлива - урана  и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителях плутоний. Практически неисчерпаемы запасы термоядерного  топлива - водорода, однако управляемые  термоядерные реакции пока не освоены  и неизвестно, когда они будут  использованы для промышленного  получения энергии в чистом виде, т.е. без участия в этом процессе реакторов деления.

Ключевой  проблемой экономики стран является необходимость повышения энергоэффективности.

Остаются  два пути: строгая экономия при  расходовании энергоресурсов и использование  нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Энергетика  является исключительно капиталоемкой  отраслью с большим инвестиционным циклом. Это обстоятельство обуславливает  необходимость поиска «длинных»  денег в развитие энергетики, использования  научно-технических достижений и, как  следствие, подготовка перехода к энергетике будущего.

Задача  достижения качественно нового состояния  энергетики диктует жесткие требования к выбору мер государственного регулирования  и частно-государственного партнерства, взаимной ответственности всех участников процесса, что должно обуславливать  своевременную интеграцию достижений (как страны, так и мира в целом) в энергетический комплекс.

 

1. История развития энергетики

История воспитывает и формирует человека, она великий учитель человека и общества.

Изучение  истории имеет практическое значение, так как его итоговые выводы подводят нас вплотную к практическим потребностям текущего момента.

История – исследование, совокупность фактов, событий, относящихся к прошедшей  жизни человечества, какой-то отрасли  науки или техники, объекта, культуры и т. п. Это память о прошлом, о  выдающихся событиях, людях. Понятия «история», «исторический факт» включают в себя не только прошедшие события, но и то, что имеет отношение к человеку, к его внутреннему миру.

Развитие  энергетики и техники связано  с работами очень многих людей: гениев, изобретателей, любознательных людей, ученых – неравнодушных, мыслящих, трудолюбивых, нравственно богатых  людей.

Проникаясь  историческим чувством, опираясь на духовный и нравственный опыт веков, человек  исподволь вырабатывает в себе персональную ответственность за все прошедшее  и происходящее в мире. В нем  укрепляется чувство нравственного  долга, которое является ядром истинной личности.

Материальная жизнь человечества связана с двумя основными  началами - веществом и энергией. Поэтому все техническое творчество человека на всех этапах развития общества сводилось, по существу, к видоизменениям и превращениям как вещества, так  и энергии.

 

 

1. Энергия и энергетика

 

Понятие «энергия» в его теперешнем смысле возникло около 120 лет назад, хотя сама сущность использовалась человеком  с самых ранних этапов его осмысленного существования.

Энергия (от греч. energeia — действие, деятельность) - способность тел (существ) совершать  работу. Это общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия связывает воедино все явления природы. Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую. В соответствии с различными формами движения материи рассматривают различные формы энергии: тепловую, механическую, кинетическую, электромагнитную, ядерную и др.

И все же стоит признать, положа руку на сердце: устойчивых представлений  о смысле слова «энергия» в  умах большинства людей как не было, так и нет. И неудивительно. Нашему разуму гораздо легче и  проще воспринять представления  о строении вещей, нежели о силах, приводящих их в движение. Однако о  существовании таких таинственных сил человек, безусловно, знал еще  в глубокой древности. Мифология  объединила их общим понятием «Дух»  и отнесла к компетенции богов. Первой попыткой человека отнять у  бессмертных власть над этими  силами было укрощение огня. Создание движущихся машин и механизмов позволило  лучше понять природные явления, вызывающие перемещение объектов, что  привело в итоге к формулированию научных концепций относительно энергии и энергетики в целом.

В самом  деле, основа всей нашей цивилизации  – топливо, вещества способные выделять энергию. Следуя «жизненной логике»  мы не минуемо приходим с сопоставлению  понятий энергии и работы.

Энергетика, энергетическая наука — наука о закономерностях процессов и явлений, прямо или косвенно связанных с получением, преобразованием, передачей, распределением и использованием различных видов энергии, о совершенствовании методов прогнозирования и эксплуатации энергетических систем, повышении кпд энергетических установок и уменьшении их экологического влияния на природу.

Энергетические технологии – наука об энергетике, область технических наук, комплекс технологий, используемых в процессе получения, передачи и использования видов энергии и энергетических ресурсов.

Наука об энергетике изучает законы и методы преобразования потенциальной энергии  природных энергетических ресурсов в виды энергии, используемые в деятельности человека, создание новых и совершенствование существующих средств преобразования. В более узком смысле эта наука, основываясь на системном методе исследований, изучает закономерности, объективные тенденции и оптимальные пропорции развития энергетики как единого целого; формирует концепцию оптимального управления энергетикой; изучает комплексные проблемы энергетики, включая её влияние на окружающую среду, проблемы развития научно-технического прогресса в энергетике.

 

1. История развития энергетики как наукиэнергия энергетика

Наука в  каждый рассматриваемый момент времени  представляет собой итог – совокупность знаний о природе, обществе, мышлении, накопленных в ходе общественно-исторической жизни людей.

В истории  человечества наблюдаются четыре стадии познания природы.

Первая  стадия начинается с древнейших времен (Архимед, Фалес Милетский и др.) и заканчивается примерно XV в. В  ней формируется синкретическое, то есть недетализированное представление  об окружающем мире; но уже в XIII-XIV веках  зарождаются идеи и догадки, ставшие  началом становления естественных наук.

Вторая  стадия – XV-XVI в.в. – называется аналитической, поскольку в этот период мышление начинает ориентироваться на расчленение  понятий и выделение частностей, что привело к возникновению  и развитию наук: астрономии, физики, химии, биологии, и других.

Третья  стадия – XVII-XX в.в.; ее называют синтетической. В это время происходит постепенное  воссоздание целостной картины  природы на основе ранее накопленного опыта.

Четвертая стадия – конец XX в., начало XXI в. Здесь  начинает формироваться интегрально-дифференциальный подход к познанию природы, то есть рассматривается единая наука о  природе. Вселенная, Жизнь, Разум –  трактуются как единый, но очень  многогранный объект естествознания.

Прогноз дальнейшего – ведущая роль в  дальнейшем познании природы принадлежит  синтезу знаний, интеграции наук, в  центре которых будет находиться человек.

 

 

1. Развитие энергетики в России

 

Электрическая энергия с начала XX в. прочно вошла  в промышленное производство, сначала  в виде группового, а затем индивидуального  электропривода, который и осуществил реконструкцию всего силового хозяйства  машинной индустрии начала XX в.

С развитием  отрасли одновременно стала развиваться  и наука электротехника, так как  с использованием электрического тока в промышленности, заводам и фабрикам требовались квалифицированные  специалисты по работе с электрическим  током (потому как является опасным  производством на любых этапах деятельности, даже в быту).

В России Энергетическое и электротехническое образование (это система подготовки специалистов по энергетике — тепло-, гидро-, электроэнергетике и энергомашиностроению для различных отраслей народного  хозяйства, а также по электротехнике и другим видам техники, занимающимся производством, преобразованием, передачей, распределением и потреблением энергии  в различных ее формах) стало развиваться  с середины 19 в., когда в Петербургском  технологическом институте и  Горном институте было введено изучение термодинамики, паровых машин и паровых котлов.

В связи  с развитием энергетики за годы Советской  власти сформировались основные специализации: в теплоэнергетике - проектирование, монтаж и эксплуатация тепловых установок, теплофикационных сетей, теплового оборудования и др; в электроэнергетике и электротехнике - проектирование, монтаж и эксплуатация тепловых электростанций, линий передачи электроэнергии в различных отраслях промышленности, транспорта и связи, электромашиностроение, электроаппаратостроение (в том числе ионная и рентгеновская аппаратура, осветительные устройства) и др.; в гидроэнергетике - проектирование, строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений, гидроэлектростанций и передаточных устройств.

В настоящее  время в группу специальностей Энергетика входят: Теплоэнергетика, Электроэнергетика, Ядерные физика и технологии, Техническая физика, Энергомашиностроение, Электротехника, электромеханика и электротехнологии.

 

 

2. Современные проблемы энергетики

 

Человечество по мере своего развития все больше и больше нуждается  в энергетических ресурсах, электрическая и тепловая энергия практически неотделимы от быта и производственной деятельности человека. В течение следующих десятилетий ожидается значительное увеличение энергопотребления, связанное с развитием экономики и приростом населения. Это приведет к росту давления на систему энергоснабжения и потребует повышенного внимания к эффективности использования энергии. Это проблемы современной энергетики, которые надо решать прямо сейчас. Доступность энергоресурсов является ключевым фактором для развития экономики и способствует улучшению качества жизни.

Рост мировых экономик и увеличение численности населения  выступают в качестве основной движущей силы непрерывного роста энергопотребления.

 

1. Ситуация в мире

 

Несмотря на то, что количество автомобилей в Китае за 2000¬2006 гг. увеличилось более чем в 2 раза, один автомобиль там приходится на 40 человек, в то время как в  США данный показатель равен одному автомобилю на двух человек. Исходя из этого, можно с уверенностью прогнозировать дальнейший стремительный рост продаж автомобилей и объемов потребления  топлива в Китае. Ускоряющиеся темпы  потребления в сочетании с  большой численностью населения, которая  продолжает расти, позволяют сделать  вывод о том, что новая волна  роста энергопотребления в значительной степени придется на развивающиеся  страны.

Человек только начинает осознавать ограниченность ископаемых ресурсов, в условиях необходимости рационального  их использования. Нефти с 1960 по 1970 год было израсходовано столько же, сколько за предыдущие 100 лет. К 2030 году доля нефти как энергоносителя сократится до 16 %. Между тем из разведанных и эксплуатируемых скважин извлекалось до недавнего времени всего 30 % нефти. Уголь может снова стать важнейшим источником энергии. Другой альтернативой всё чаще называется - атомная энергия.

Плодами экономического роста пользуется порядка 15 % населения Земли (в основном, страны Запада), а энергетические ресурсы  сосредоточены преимущественно  в развивающихся странах. США, ЕЭС, Канада, Япония потребляют 1/2 всей мировой  энергии, 1/3 удобрений, 2/3 всех металлов, 2/3 деловой древесины. Они же производят более 2/3 мирового валового продукта, обеспечивают 2/3 мировой торговли, выбрасывают 3/4 всех загрязнителей. Вложение энергии  на 100 000 человек в Нидерландах  составляет 914 пентаджоулей, Германии - 418, Великобритании - 355, Японии - 352, США - 74, в России - только 16. Борьба за обладание  энергоресурсами часто кончается военными конфликтами. В современных условиях усилия в этих конфликтах все чаще направляются не на захват территорий противника, а на подавление военно-экономического потенциала - устранение «конкурента» и обеспечение господства победителя на рынках сырья и сбыта. Это мнение особенно актуально для сегодняшней ситуации в мире.