Какая из горных пород используется для получения электроэнергии

Какая из перечисленных горных пород используется человеком в качестве сырья для получения электроэнергии: а) Базальт

Мы отправили письмо со ссылкой на смену пароля на username@mail.ru.

Если письма нет, проверь папку «Спам».

Чтобы вопрос опубликовался, войди или зарегистрируйся

Нужна регистрация на Учи.ру

«Ваш урок» теперь называется Учи.Ответы. Чтобы зайти на сайт, используй логин и пароль от Учи.ру. Если у тебя их нет, зарегистрируйся на платформе.

Геотермальная энергетика способы получения, принцип работы, ГеоТЭС в России и мире

Кто не мечтает хотя бы раз в жизни найти клад. И мало кто подозревает, что драгоценные ресурсы находятся прямо у нас под ногами. Мы владеем величайшим богатством – геотермальной энергией.

Вы видели когда-нибудь гейзер?

Геотермальная энергия – тепло, исходящее из земли, это естественный, возобновляемый ресурс для производства электричества. Тепло Земли по объемам неисчерпаемо, оно в миллионы раз превышает все энергетические ресурсы вместе взятые.

Даже 1% энергии Земли заменяет не одну сотню электрических станций. Осталось только научиться использовать ее.

Геотермальная энергия – одна из самых перспективных в мире.

Геотермальные электростанции или что такое геотермальная энергия

При знакомстве с категориями, имеющими отношение к рассматриваемой теме, обычно упоминают геотермальную энергию, получаемую за счет тепловых источников земных недр. Практически она исходит от ядра планеты, температура которого составляет порядка 3600 градусов, и излучается в направлении земной поверхности. Тепло от подземных источников (гейзеров, в частности) выводится через специальные скважины в виде разогретого до высокой температуры пара, вращающего лопасти генераторных турбин.

Реализующие описанный процесс промышленные комплексы (геотермальные электростанции) позволяют получить используемую для нужд рядового потребителя электрическую энергию. Последняя подобно обычным гидроэлектростанциям распределяется по разветвленной сети электрических линий и поступает в нагрузку на стороне конечного пользователя. Геотермальные станции, как правило, включаются в энергетический комплекс конкретного региона или всего государства.

Геотермальные ресурсы

Источником энергии для геотермических станций служат недра земли, в которых тепло накапливается за счет непрерывно происходящих в ядре процессов. Рассмотрим подробно историю открытия этих глубинных источников и проследим хронологию создания средств преобразования энергии теплоносителя в электричество.

История развития

Способы практического использования энергии геотермальных источников были известны человеку еще в древние века (в 1-м столетии нашей эры). Она традиционно применялась в следующих формах:

• Купание в открытых водоемах с горячей водой (вблизи гейзеров, например).
• Принятие банных процедур, основанных на использовании тех же термальных вод.
• В виде эффективной системы городского теплоснабжения.

В Древнем Риме представители высшего сословия любили отдыхать в изотермах (так назывались бани с подогревом от источников тепла из земных недр). Позднее, в 14-м веке, изобретательные французы соорудили первую в истории планеты систему теплоснабжения, также использующую геотермальный потенциал земного шара. В промышленных масштабах он начал применяться в Италии в 1827 году. Энергия тепла земли использовалась итальянскими инженерами для извлечения борной кислоты из вулканических пород. Со временем специалисты научились различать источники на петротемальные и гидротермальные.

Петротермальная энергетика

Так называемая «петротермальная» энергетика – это разновидность геотермального направления, когда в качестве источника применяется тепло сухих горных пород. При исследовании этого способа извлечения энергии важно отметить следующие моменты:

• увеличение температуры пород с глубиной их залегания характеризуется особым показателем, называемым «градиентом»;
• в среднем в толще земной коры в различных регионах Земли он составляет 0,02°C на метр;
• при заявленном градиенте температура на глубинах порядка 5 км может достигнуть 100 C.

Такого градиента температур вполне достаточно для того, чтобы практически использовать его в целях получения электроэнергии.

Гидротермальные источники

Гидротермальные источники тепла – подземные воды естественного происхождения, которые по эффективности отдачи энергии намного превосходят петротермальные аналоги. К тому же описываемый способ не нуждается в значительных затратах средств и трудовых ресурсов.

Обратите внимание: Создание и реализация таких систем возможны только в местах, где геотермальные воды присутствуют в достаточном количестве и доступны для разработки.

Пример такого места – разведанные зоны скрытой вулканической деятельности. В связи с этим из годных для использования геотермальных ресурсов на долю гидротермальных приходится лишь около 1%. Оставшиеся 99 процентов составляют петротермальные источники, которые могут быть обнаружены практически в любом месте земной поверхности.

Основные черты геотермальной энергетики

К особенностям геотермальной энергетики относят следующие характерные черты:

• Сравнительная сложность доступа к возобновляемым источник тепла.
• Сложности с выбором нужного способа получения и преобразования энергии.
• Необходимость учета плюсов и минусов геотермальных электростанций, сооружаемых в выбранных областях страны.

Дополнительная информация: Источником тепла служат либо сухие горные породы, либо геотермальные воды, расположенные в недрах земли и доступные к использованию.

Для получения энергии из тепловых запасов недр задействуют один из следующих известных способов:

• Традиционный подход.
• Добыча с применением насосных станций.
• Фонтанный способ.
• Геоциркуляционный метод.

Традиционный способ предполагает прямой доступ к источнику тепла с выводом энергии по скважинному каналу. При реализации фонтанного метода происходит самоизливание ресурса за счет внутреннего давления скопившегося в недрах пара. Насосное оборудование применяется в ситуациях, когда второй вариант с самостоятельным доступом к скважине практически нереализуем. Последний способ примечателен тем, что полностью отработанный ресурс отправляют обратно в земные недра.

Геотермальные электростанции преимущества и недостатки

К бесспорным плюсам использования геотермальной энергетики относят:

• значительные запасы тепловой энергии, которые при грамотной эксплуатации могут считаться возобновляемыми;
• экономичность, достигаемая за счет отказа от традиционных видов топлива;
• экологическая чистота геотермальных источников и станций, не выбрасывающих в атмосферу вредных веществ;
• самодостаточность, исключающая необходимость применения сторонних источников энергии (помимо первого запуска системы в работу).

Обратите внимание: Геотермальные тепловые станции (ГеоТЭС) также не нуждаются в значительных эксплуатационных затратах.

К преимуществам геотермальной электростанции причисляют и возможность попутного использования для выполнения определенных функций. При расположении станции на берегу моря, в частности, она нередко задействуется с целью опреснения соленой воды. При таком совмещении функций последняя дистиллируется, а в дальнейшем применяется для искусственного орошения земель или в других практических целях.

К числу недостатков использования ГС следует отнести определенные сложности и опасности, связанные с их расположением в сейсмически активных зонах. Размещение сооружений такого масштаба вблизи объектов вулканической деятельности всегда влечет за собой определенные риски. Обычно при поиске места для станций стараются выбирать зоны, где подземная активность наблюдалась очень давно и в настоящий момент проявляется слабо.

Сферы применения

Несмотря на то, что Гео ТЭС занимают скромное место в ряду других энергетических объектов – станции, работающие на тепле недр земли, все чаще используются в народном хозяйстве. С учетом рассмотренных ранее преимуществ и недостатков геотермальных электростанций последние могут применяться в рассмотренных ниже случаях.

В сельском хозяйстве и садоводстве

В сельскохозяйственных отраслях геотермальная электростанция может применяться в следующих целях:

• для обогрева посадок растений, выращиваемых в оранжереях или в тепличных комплексах;
• с целью ухода за ними (для их полива, в частности);
• для отопления комплексов, где содержатся домашние животные и пернатые (фермы, коровники и птичники).

Возможность использования геотермальных станций для указанных целей зависит от качества и состава поступающей из недр воды. В сельском хозяйстве и садоводстве они чаще всего применяются в таких государствах, как Израиль, Гватемала, Греция, Мексика и Кения.

В промышленности и ЖКХ

Промышленные предприятия и городские коммунальные службы относятся к государственным структурам, более других нуждающимся в не зависящих от случайностей источниках энергии. Геотермальная энергетика вполне способна справиться с этой задачей и обеспечить их нужным количеством возобновляемых энергетических ресурсов.

Промышленность и коммунальные хозяйства считаются поэтому одними из основных потребителей в этой отрасли. В коммерческих масштабах геотермальная энергия для заявленных нужд вырабатывается в Новой Зеландии, России, в Исландии и в США.

В частном секторе

Получать геотермальную энергию в незначительных объемах можно и самостоятельно, используя ее для автономного отопления или дополнительного обогрева частных домов вместо газа, например. Принцип работы такой системы схож с функционированием обычного кондиционера, используемого в режиме обогрева помещений. В отличие от него источник геотермального тепла способен работать при любых уличных температурах и практически не потребляет электроэнергии.

Построить частную геотермальную станцию удается, если в выбранном месте на нужной глубине установить специальные коллекторы, наполненные антифризом, например. За счет естественных обменных процессов они будут концентрировать тепло, а затем отдавать его в систему отопления жилого дома. Расходы на обустройство такого комплекса минимальны (частнику придется потратиться лишь на приобретение необходимого оборудования и его монтаж).

К завтрашнему дню надо готовиться сегодня

«Сегодня мы имеем возможность полностью закрыть все мировые потребности с помощью традиционных источников энергии — используя уголь, нефть, газ, газоконденсат и т. д. — отметил Александр Исаевич Вайнер, почетный деятель нефтегазовой отрасли, в свое время руководивший единственным предприятием в СССР, занимавшимся вопросами геотермики при Газпроме. — И в ближайшие 20 лет такая возможность сохранится. Кроме того, будет возможность снижать стоимость электроэнергии за счет улучшения технологии ее получения и техники разработки месторождений. Однако уже через 20 лет положение изменится. Нефть и газ, конечно, еще останутся, но они будут залегать в таких сложных геологических условиях, что их добыча будет все значительнее дорожать. Таким образом, у нас остается примерно 20 лет на то, чтобы развивать альтернативные отрасли энергетики, использующие возобновляемые источники энергии.

К таким отраслям относятся:

1) геотермальная энергетика — использование глубинного тепла Земли

2) использование энергии ветра

3) солнечная энергетика

4) использование энергии приливов и отливов.

Возобновляемые источники энергии, помимо экономического эффекта, позволяют также предотвратить дальнейшее загрязнение биосферы — что становится все более актуальным в условиях ухудшающейся экологической обстановки».

Геотермальная электростанция принцип работы

При рассмотрении принципа работы геотермальных станций важно учитывать существующие методы получения электроэнергии. В соответствие с состоянием используемого энергоносителя в геотермальной практике различают следующие способы:

• Прямой доступ, при реализации которого для вращения турбин используется сухой пар.
• Непрямой метод, предполагающий применение водяного пара с рабочей температурой более 180 градусов.
• Бинарный или смешанный способ, при котором в горячую жидкую среду добавляется особый хладагент.

Принцип работы геотермальных электростанций во всех рассмотренных случаях один: скопившийся в скважинах пар под давлением вырывается наружу и начинает раскручивать лопасти турбины. Последняя в свою очередь вырабатывает электрический ток нужного качества и величины, поступающий в нагрузку потребителя.

Геотермальные электростанции в России

При рассмотрении этого вопроса учитываются особенности земных недр страны-производителя. Геотермальные электростанции в России располагаются в сейсмически неопасных районах, где разрывы в тектонических плитах не слишком велики. Специалисты выбирают для их размещения места, где геотермический градиент имеет максимальное значение, что снижает издержки на обустройство скважин (не нужно бурить ее на большую глубину). Наиболее оптимальный вариант – использовать для этих целей гейзеры, при активности которых вода под давлением выходит на поверхность и достигает требуемой температуры.

Паужетская ГеоЭС

Паужетская ГеоЭС Источник: novostienergetiki.ru
Это первая в РФ геотермальная электростанция, построенная с целью обеспечения электроэнергией южных районов Камчатки (изолированных от материка поселков) Она –единственный источник электричества, в котором нуждается проживающее здесь население. От этой станции энергию также получают местные комбинаты по переработке рыбы и целый ряд объектов сельскохозяйственного сектора.

Причиной начавшихся в 1966 году работ на Камчатке явилась необходимость в снабжении электроэнергией жилых поселений и новых строящихся объектов. Корпуса станции разместились на Камбальном месторождении парогидротерм, находящемся в юго-западном окончании Камчатского полуострова (пос. Паужетка). Общая площадь территории, занимаемой Паужетской ГС, составляет порядка 1,9 гектара.

Дополнительная информация: Сообщение с поселком возможно только водным транспортом в периоды навигации и воздушным путем – круглогодично.

Проектная мощность ГеоЭС составляет порядка 12 МВт (6+6 МВт), а тот же показатель в реальном выражении равен 5,8 МВт. Рассматриваемый параметр ограничен объемами вырабатываемого в недрах геотермального пара. Паужетская ГеоЭС оборудована собственной системой водозабора и сброса охлажденной жидкости. Кроме того, в ее состав входит специальное электрооборудование с устройствами регулировки мощности в нагрузках потребителя.

Организация, занимающаяся поставкой пара для нее – АО «Тепло Земли». Согласно проекта в цикле подготовки теплового носителя всего задействовано восемь скважин, функционирующих в прерывающемся режиме. На всех этих объектах установлены скважинные сепараторы. В качестве дублирующей станции используется Озерновская ДЭС, состоящая из 4-х блоков суммарной мощностью порядка 3,57 МВт. Дизельная генераторная установка располагается в п. Озерновский на расстоянии порядка 30 км от п. Паужетка. Ее мощности одновременно задействуются в периоды максимума сезонной активности по отлову морской рыбы.

Верхне-Мутновская ГеоЭС

Представленная ГеоЭС (мощность – 12 МВт) построена в 1999 году; она проектировалась как пилотный проект местного геотермального месторождения. Основная цель ее создания – подтвердить возможность и целесообразность освоения технологий получения электроэнергии из имеющихся на территории России геотермальных источников.

В состав ГС входят три энергоблока, оборудованные конденсационными турбинами, известными под названием «Туман-4К» (заявленная мощность – по 4 МВт каждая). В качестве постоянного источника тепла используются три скважины со смесью воды и пара с концентрацией до 30 % от полного объема. Подземный теплоноситель транспортируется по трубопроводному каналу общей протяженностью порядка 1,22 километра. С его выхода он поступает в систему предварительной обработки, представляющую собой две параллельные линий из 2-хступенчатых сепараторов гравитационного типа. Таким образом работает схема преобразования энергии от подземного тепла до электричества.

Обработанный и сконденсированный пар поступает в реинжекционное устройство, после чего он откачивается компрессорами и растворяется в конденсате.

Обратите внимание: Попадание сопутствующих газов в атмосферу за счет особой технологии переработки пара сводится к минимуму.

Вследствие этого в геотермальном комплексе удается реализовать концепцию экологически чистой станции. Всего в составе ГеоЭС насчитывается 14 модулей-вагончиков, объединенных закрытыми переходами.

Мутновская ГеоЭС

Представленная в этом разделе ГеоЭС с заявленной мощностью до 50 МВт – одна из современнейших технологических разработок, не имеющая аналогов в России. Первая очередь электростанции включает в свой состав следующие функциональные модули:

• Основное здание с турбинным залом.
• Сепараторная станция с комплектом насосного оборудования.
• Несколько градирен.
• Вспомогательный корпус.
• Строение с элегазовым комплексным распределительным устройством (КРУЭ-220 кВ).
• Комплект распределительного электрооборудования.
• Станционные очистные сооружения и т. п.

При проектировании ГеоЭС-1 принимались в расчет новейшие открытия в области электроэнергетики, а при ее постройке были применены самые современные технологические решения

Тепловая схема станции позволила добиться экологической чистоты использования теплоносителя, минуя его непосредственный контакт с окружающей средой. Сделать это удалось за счет применения воздушных конденсаторов особой конструкции, а также путем полной реинжекции рабочего тела.

Океанская

Океанская ГеоЭС, на возведение которой было потрачено более десятилетия, введена в эксплуатацию только в 2007 году. В течение нескольких лет она успешно выполняла свои функции, но с февраля 2013 года в ее работе начали наблюдаться постоянные сбои. Когда один из действующих энергоблоков получил серьезное повреждение – электростанция была полностью остановлена.

После этого второй модуль частично удалось запустить, но он работал не на неполную мощность. Спустя какое-то время и он был признан нерабочим и неремонтопригодным, после чего в ноябре 2015 года станцию законсервировали. Работающие на Итурупе объекты вновь стали получать электроэнергию от дизельных установок.

Менделеевская ГеоТЭС

Менделееевская ГеоТЭС – это геотермальная электростанция, располагающаяся на острове Кунашир неподалеку от вулкана имени Д. И. Менделеева. С ее помощью налажено теплоснабжение и электроснабжение п. Южно-Курильск. Номинальная электрическая мощность электростанции – 7,4 МВт.

Весной 1977 года под вулканом случилась целая серия землетрясений из более чем 200 толчков с расположением очага активности на глубине более 20 км. Их причиной были признаны буровые работы, производимые на геотермальном месторождении «Горячий пляж». Не исключался и вариант, что землетрясения были связаны с активизацией магматического очага на глубине 4-5 км.

Менделеевская ГеоТЭС Источник: novostienergetiki.ru

Геотермальные станции в мире

Один из крупнейших производителей геотермальной энергии – США, где исследуемый вид электростанций получает постоянную господдержку. Самый мощный комплекс под названием «Гейзерс» расположен между Сономой и Лейком. Установленная мощность геотермальных электростанций в Мексике – 953 Мегаватт. В одном только Серро Прието производится около 750 Мегаватт.

Общая мощность ГеоЭС в Исландии на начало века составляла 790 Мегаватт. В стране работают 5 теплофикационных электростанций, одна из которых обслуживает ее столицу – Рейкьявик. Имеются подобные сооружения и в такой небольшой стране, как Кения. В 2005 их суммарная мощность составляла 160 Мегаватт. В Филиппинах в 2003 году этот показатель для геотермальных станций составлял порядка 1930 Мегаватт. Попытки перейти на пользование геотермальными источниками делаются и в Японии, но доля работающих в этой островной стране электростанций пока ничтожно мала.

Несьявеллир ГеоТЭС, Исландия Источник: novostienergetiki.ru

Преимущества и недостатки

Преимущества геотермальной энергии уникальны своей неиссякаемостью и абсолютной независимостью от любых внешних факторов. Ни один источник альтернативной энергии не в состоянии достичь показателя коэффициента использования установленной энергии ГеоЭС – 80 %. К недостаткам следует отнести дороговизну скважин. Чтобы добраться до «нужной» температуры приходится бурить на большую глубину. Так для горячего водоснабжения необходимо углубиться более чем на километр, а для электрогенерации – до нескольких километров. Еще одна серьезная проблема – закачка отработанной воды в подземный водоносный горизонт, что также требует дополнительной энергии и финансовых затрат. Сброс их в природные водоемы чрезвычайно опасен, поскольку может привести к тяжелым последствиям для окружающей среды, из-за большого содержания в них токсичных металлов – свинца, кадмия, цинка и других. Также при бурении скважин приходится учитывать сейсмическую активность района, где находятся практически все ГеоЭС. В противном случае, непродуманное бурение скважин может спровоцировать землетрясение.

Будущее геотермального электричества

Согласно исследованиям специалистов в земных недрах на глубинах от 3-х до 5-ти километров сконцентрированы запасы тепла, способные обеспечить человечество не на одно тысячелетие. Однако на практике потребляемая от геотермальных источников энергия по отношению к другим ее видам (получаемой из угля, например) составляет не более половины процента. В перспективе за счет дополнительных капитальных вложений в мировых масштабах эту часть предполагается увеличить до 50%.

Важно! Уже сегодня потенциал этого сектора повышается приблизительно на 2-3 процента ежегодно.

В РФ этому виду энергетики не уделяется должного внимания, что объясняется небольшим количеством разведанным в стране источников и низким КПД геотермальных электростанций. Несмотря на это, развитие в указанном направлением – приоритетная задача, решаемая правительством нашей страны.

Расчеты

Основными параметрами, которые учитываются при любых расчетах, являются:

• температура (глубина от 15-20 м и больше прогревается от 8 до 100 градусов в зависимости от создающихся условий);
• значение извлекаемой мощности (средний показатель – 0,05 кВт на 1 м);
• влияние климата, влажности и контакта с грунтовыми водами на теплоотдачу.

Интересное К какому косгу отнести утилизацию оргтехники в 2020
Что весьма интересно, полностью сухие породы отдают не более 25 Вт с 1 м, а если есть грунтовые воды, этот показатель вырастает до 100-110 Вт. Нельзя забывать, что стандартным временем работы теплового насоса является 1800 часов за год. Если превысить этот показатель, система не станет более эффективной, зато износ ее стремительно вырастет. Что гораздо хуже, чрезмерная эксплуатация теплового ресурса недр приводит к их остыванию и даже к промерзанию пород на рабочей глубине. Вслед за этим может проседать грунт, иногда повреждаются рабочие трубы и надземные сооружения.

Энергия, извлекаемая из горючих ископаемых

Прежде чем продолжить наше изложение, внесем ясность в некоторые термины. Энергия — это способность производить работу. Единицы ее измерения отражают вид производимой работы. Например, калория определяется как теплота, необходимая для нагревания 1 грамма воды на 1 °С; джоуль — энергия, необходимая для поддержания электрического тока в 1 ампер за 1 секунду при потенциале в 1 вольт. Конечно, энергия может превращаться из одной формы в другую, следовательно единицы энергии взаимозаменяемы. Один джоуль равен 0,239 калории. Кроме джоуля и калории используется много других единиц энергии. Примером могут служить Британская тепловая единица (Btu) и эрг. Чтобы избежать путаницы, возникающей при переходе от одной системы единиц к другой, мы будем использовать только джоуль.

Хотя полная энергия, которой мы располагаем, является важным количественным показателем, нас должна интересовать также скорость использования энергии, а это значит, что необходимо ввести показатель, зависящий от времени. Этот показатель называется мощностью и измеряет энергию, произведенную или использованную за фиксированную единицу времени. Вероятно, самой известной единицей мощности является лошадиная сила — старая единица, принятая еще в 1766 г. Дж. Уаттом для сравнения скорости работы лошади и паровой машины. Единица мощности, используемая в этой книге, — ватт, названа в честь Дж. Уатта; представляет собой мощность, при которой за время 1 сек совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт, эквивалентный 1,341∙10 -3 л. с., особенно важен при обсуждении возобновляемых ресурсов. Например, суммарное количество солнечной радиации, поступавшей на Землю в прошлом, или количество энергии, которое достигнет Земли в будущем, неважно в плане потребления энергии в данный момент, однако скорость ее поступления на Землю именно сейчас является важной величиной, так как это максимальная скорость, с которой мы можем ее использовать.

Использование энергии человеком

Количество энергии, используемое в настоящее время человечеством в дополнение к силе человеческих мускулов, огромно. В 1983 г. население Земли, по оценкам, использовало 2,6∙10 20 Дж энергии, полученной из таких источников, как уголь, нефть, природный газ, гидроэлектрические и атомные станции. Нам точно не известно, сколько дров и кизяка сжигается ежедневно в кухонных печах многих стран Азии и Африки, но это количество должно быть довольно большим; если энергию, полученную от сжигания этого топлива, прибавить к числу 2,6∙10 20 Дж, то энергия, используемая всем населением Земли, возрастет по крайней мере до 3∙10 20 Дж. Это соответствует средней мощности расхода энергии 9,5∙10 12 Вт. Исходя из только что определенного значения 2,6∙10 20 Дж, в 1983 г., когда население Земли составляло 4,4 млрд. человек, потребление энергии на душу населения достигало 60∙10 9 Дж, что эквивалентно сжиганию 2 т угля или примерно 10 барр. нефти на каждого мужчину, женщину или ребенка. В мировом масштабе потребление электроэнергии на душу населения неуклонно растет, несмотря даже на то, что в некоторых промышленно развитых странах темп роста падает.

Тем не менее это количество ничтожно мало по сравнению с солнечной радиацией, достигающей ежедневно поверхности Земли — 1,5∙10 22 Дж. Ясно, что проблема энергии как ресурса — не в ее общем возможном количестве, а скорее, в количествах, получаемых из источников, которые мы предпочитаем и в состоянии использовать в настоящее время. Лишь небольшая доля энергии поступает из возобновляемых источников — гидроэлектростанций, солнечной радиации, сжигания дров, ветра и водяных колес. Гораздо большее ее количество дают невозобновляемые источники, особенно горючие ископаемые — уголь, нефть и природный газ. Количество используемой в мире энергии продолжает возрастать за счет нефти и газа. Ситуация в промышленно развитых странах, например в США, отличается от положения в мире в целом, но ненамного. В общем на долю природного газа приходится 21 %, а на долю сырой нефти — 45 % всей энергии. В США широкая сеть газопроводов существенно облегчает использование газа, поэтому здесь указанные величины равны соответственно 37 и 32 %.

В любой дискуссии о природных ресурсах важен вопрос о способах их использования. Особенно это касается энергетических ресурсов, поскольку способ получения энергии во многом определяет способ ее использования. Например, атомные станции производят электричество, однако электричество не может обеспечить движение грузовика, для которого нужно моторное топливо. Поэтому в индустриальном обществе, каким являются США, относительно использования электроэнергии возникает много интересных проблем. Существуют неизбежные потери при хранении, транспортировании и превращении энергии из одного вида в другой. Это обусловлено законами природы, однако значительная часть энергии теряется из-за нашей расточительности или неспособности эффективно ее использовать.

Горючие ископаемые

Термин горючие ископаемые (ископаемое топливо) относится к органическим остаткам растений и животных, захороненным в осадочных породах. Горючие ископаемые представлены многими разновидностями, что обусловлено характером осадочных пород, природой изначальных органических компонентов и изменениями, которые с ними произошли на протяжении долгих геологических эпох.

Живые организмы получают энергию от Солнца. Главным энергоулавливающим механизмом является фотосинтез — процесс, благодаря которому растения, используя лучистую энергию Солнца, соединяют воду с двуокисью углерода и производят углеводороды с кислородом, которым мы дышим. Когда животные поедают растения, органические компоненты становятся тем горючим, которое поддерживает их жизнь и активность; животные, стало быть, — вторичные потребители уловленной растениями солнечной энергии. Когда растения съедаются животными или когда они отмирают и разлагаются, накопленная в них энергия высвобождается, а органическая материя распадается снова на воду и двуокись углерода.

Незначительная часть органического материала улавливается и захороняется в осадках прежде, чем он полностью исчезнет из-за разложения. Таким образом, некоторая часть солнечной энергии как бы консервируется в горных породах, становясь с этих пор горючими ископаемыми. Скорость разложения растений и животных почти равна скорости фотосинтеза, и доля захороненного органического материала ничтожно мала. Несмотря на это, в настоящее время накопилось значительное количество растительных остатков, которые отлагались в течение миллиарда лет существования жизни на Земле. Скорость аккумуляции была в миллион раз ниже скорости, с которой мы теперь добываем и сжигаем органический материал; таким образом, горючие ископаемые являются по существу невозобновляемым ресурсом. Фактически органический материал встречается в каждой осадочной горной породе, однако большая его часть является рассеянной и трудно извлекаемой. На сегодня мы научились использовать только три вида горючих ископаемых: уголь, нефть и природный газ. «Большая троица» поставляет в настоящее время свыше 95 % мировой энергии, но, возможно, когда-нибудь мы будем использовать и другие источники, такие, как твердый органический материал в тонкозернистых осадках и особенно в породах, называемых горючими сланцами.

Уголь

Этот вид горючих ископаемых образуется из остатков пресноводных растений. Отмершие ветви стволы, листья, семена и споры падают в густозаросшие болота, где они становятся топляками и оседают на дно. В результате бактериального разложения покрытые когда-то водой и защищенные от атмосферы древесные растительные остатки превращаются в гелеподобную массу торфа. В стоячей воде быстро расходуются запасы кислорода, умирают бактерии, прекращается гниение и накапливается торф. Мощные залежи торфа могут образоваться только в том случае, если болото в процессе накопления оседает, а богатый месторождения образуются только тогда, когда поступление глины и других обломочных пород (неточно именуемых золой) невелико. В современную эпоху области накопления торфа на Земле довольно редки. К ним можно отнести болото Дисмал в шт. Виргинии и Северная Каролина, где современный торф средней мощностью 2 м покрывает площадь в 5,7 тыс. км 2 . Самые ранние ископаемые остатки наземных и пресноводных растений, которые предположительно произошли от существовавших в то время пресноводных растений — переходных от примитивных организмов к сложным — встречаются в горных породах возрастом 410 млн. лет. А до этого времени дневная поверхность планеты была покрыта мхами, лишайниками и водорослями и должна была выглядеть совершенно иначе, чем сегодня. Древнейшие отложения угля встречаются же породах, имеющих возраст 370 млн. лет. Самые древние месторождения угля известны в Канадской Арктике; их возраст 350 млн. лет. Важнейший период углеобразования в истории Земли приходится на интервал 350—250 млн. лет назад. Угленосные отложения, формировавшиеся в этот стомиллионный промежуток времени, обнаружены на всех континентах, но самые большие толщи отлагались в Северной Америке, Европе и Азии. В течение великих периодов углеобразования (пермского и каменноугольного) Северная Америка, Европа и Азия долгое время были в экваториальных и умеренных широтах, где теплый климат и обилие осадков благоприятствовали развитию огромных болот. Континенты современного Южного полушария — Южная Америка, Австралия и Африка — пребывали в теплом климате сравнительно короткий период, а в высоких, холодных широтах, напротив, — продолжительное время. Формирование угля происходило и в последующие периоды, особенно в меловой, но ни в один из них угленакопление не было столь обширным и интенсивным, как в великую угольную эпоху, закончившуюся 250 млн. дет назад.

Торф — первая стадия образования угля — является низкосортным горючим материалом, т. е. характеризуется высоким содержанием воды и сравнительно низким содержанием углерода и поэтому имеет невысокую теплогенерирующую, или теплотворную, способность. Захороненный и уплотненный торф претерпевает серию реакций. Изгоняются большие количества воды, кислорода, азота и других компонентов, первоначально присутствующих в растениях, после чего остается все более плотный и богатый углеродом уголь. Со временем происходит процесс углефикации, приводящий к увеличению сортности топлива. Поэтому чем уголь древнее и чем он глубже захоронен, тем он обычно более высокосортный по сравнению с более поздними и приповерхностными углями. Положительным следствием того факта, что великий период углеобразования закончился 250 млн. лет назад, является высокосортность наибольшей части угля, добываемого в настоящее время. Если все известные угли и торфы сравнить по теплотворности, то битуминовые угли, или антрациты, составят 62 %, суббитминозные угли — 28,3%, лигниты — только 8,6, торфы — 1,1 % (по данным Всемирной энергетической конференции 1980 г.).

Очень многие угольные бассейны были удивительно стабильными и со времени своего образования подвергались ни метаморфизму, ни быстрой эрозии. Некоторые геологи полагают, что большая часть главных угольных бассейнов (но не обязательно все) уже открыта. Исходя из этого, Аверитт из Геологической службы США в 1969 г. опубликовал результаты самого глубокого для того времени анализа мировых запасов ископаемых углей. Сделав несколько специфических предположений относительно их извлекаемости, Аверитт оценил мировые запасы всех видов углей в 8620 млрд. т, а дополнительные потенциальные ресурсы — в 6650 млрд. т. При этом извлекаемыми считаюсь запасы углей в пластах мощностью более 30 см, залегающих на глубине не более 2000 м. Угли, не отвечающие этим требованиям, — например, хорошо известные пласты ниже предельных для добычи глубин — были отнесены к потенциальным ресурсам. В настоящее время потенциальные ресурсы ископаемых углей оценены достаточно точно; с некоторыми оговорками суммарные запасы и потенциальные ресурсы составляют 15 270 млрд. т, что эквивалентно тепловой энергии порядка 4,2∙10 23 Дж. Не известно, сколько же Аверитт исключил угля, ограничиваясь мощью пластов в 30 см, но, вероятно, это количество не так велико. К сожалению, весь уголь из пласта добыть невозможно, и во многих случаях при подземных разработках извлечение на уровне 50 % считается хорошим. Используя эти 50 % как величину извлекаемой части угля, Аверитт пришел к выводу, что мы сможем в целом добыть 7135 млрд. т угля, что эквивалентно примерно 2,1∙10 23 Дж. Географическое распределение запасов угля весьма неравномерно. Известны и более поздние исследования запасов угля, но они мало что меняют в оценке Аверитта. Всемирная энергетическая конференция 1980 г. увеличила, например, оцененные извлекаемые ресурсы всех видов угля до 13 800 млрд. т. Сюда включены только что открытые месторождения угля в Австралии, но в данном случае толкование того, какой уголь является извлекаемым, было более широким, чем у Аверитта. Независимо от того, какое количество угля мы примем за извлекаемое, география его распределения останется той же самой: примерно 43 % углей мира залегают в СССР, 29 % — в Северной Америке, 14,5 % — в странах Азии (без СССР), главным образом в Китае, и 5,5 % — в Европе. На остальной мир приходится только 8 %.

Широкое использование угля как топлива началось в XII в. н. э., когда жители северо-восточного побережья Англии обнаружили, что воспламеняющиеся черные породы, обнажающиеся в береговых утесах при выветривании, являются хорошим заменителем дров. С тех пор новый вид топлива, известный как «морские головешки» (черный цвет придает ему сходство с углями из костра), широко используется, причем в таких масштабах, что в 1273 г. возбужденные лондонцы выражали недовольство в связи с отвратительным запахом и загрязнением воздуха, возникшими от сжигания угля. Однако это никого не испугало, и использование угля в качестве топлива быстро распространялось. Хотя уголь во всем мире не является ведущим видом топлива, в некоторых странах он все еще преобладает, а возможные в будущем трудности в снабжении нефтью и газом наводят на мысль о том, что в грядущие десятилетия использование угля может быстро возрасти. Возможно, что к 2020 г. уголь снова станет господствующим топливом на планете.

Каким бы хорошим топливом ни был уголь, при его использовании возникает много трудностей. Он содержит от 0,2 до 7 % серы, присутствующей в основном в виде пирита FeS₂, сульфата записного железа FeSO₄∙7H₂O, гипса CaSO₄∙2H₂O и некоторых органических соединений. Когда уголь сгорает, выделяется окисленная сера, выбросы которой в атмосферу могут вызвать в окружающей среде такие нежелательные явления, как смог и кислотные дожди. Сжигание угля с низким содержанием серы не дает столь серьезных последствий, однако в большинстве случаев уголь необходимо обрабатывать либо в процессе сжигания, либо до него, чтобы понизить уровень выделения серы в атмосферу. Такая обработка обходится дорого и, по мнению специалистов, не вполне надежна. Бурная реакция лондонцев в 1273 г. на едкие сернистые выделения свидетельствует о давности этой проблемы. Другая животрепещущая проблема — это сама добыча угля. Подземные методы разработки трудны и даже опасны, кроме того, они вредны для здоровья. Разработка открытым способом более эффективна и менее опасна, но вызывает нарушение поверхностного слоя на большой площади. Более того, только 4 % всех ископаемых углей залегают достаточно близко от поверхности или слагают достаточно мощные пласты, что является необходимым условием для открытой добычи. В США для такой разработки пригодны 130 млрд. т. угля из общих запасов в 3900 млрд. т. Поэтому в течение длительного времени подземная добыча, несмотря на ряд трудностей, будет оставаться преобладающей формой разработки угольных месторождений.

Нефть и природный газ

Весь попавший в осадки органический материал изначально был твердым. Небольшая часть твердого материала при соответствующем повышении температуры претерпевала серию химических изменений, в ходе которых какая-то часть материала превращалась в жидкости и газы. Именно они и явились предшественниками нефти и природного газа. Гораздо большее количество оставшегося органического материала могло превратиться в жидкости и газы в условиях еще более высоких температур и давлений, однако всегда оставались и непревращенные остатки. Этот не прогретый до высоких температур твердый органический материал в составе тонкозернистых осадочных пород, называемых горючими сланцами, специалисты предлагают извлекать и перерабатывать в условиях необходимых температур и давлений для эффективного превращения его в жидкости и газы.

Нефть и природный газ, подобно углю, находятся в осадочных породах и состоят главным образом из химических соединений, называемых углеводородами. Хотя распространение нефти и газа не ограничивается морскими осадочными породами, в них они развиты более широко, чем в пресноводных отложениях, и, по-видимому, более обильны в бассейнах с высоким процентным содержанием тонкозернистых богатых органикой осадков. Все осадки содержат некоторое количество органического обломочного материала и различных жидких углеводородов. Во многих часто встречающихся породах, таких, как сланцы и известняки, можно даже обнаружить мельчайшие капельки нефти в ассоциации с твердым органическим веществом. Это убедительно свидетельствует в пользу того, что источником нефти служит широко распространенный осадочный органический материал растительного или животного происхождения. Кроме того, образование нефти и газа начинается, по-видимому, сразу после захоронения органического материала.

Компоненты нефти и газа, образовавшиеся самыми первыми, имеют высокие молекулярные массы, подобные массам компонентов твердого материала, из которого они произошли, и представляют собой очень вязкие нефти. После захоронения по мере роста температуры и давления большие молекулы непрерывно разрушаются, или расщепляются, на более легкие и более подвижные. Чем длительнее процесс, тем все «более легкой», или менее вязкой, становится нефть. Хотя элементарный химический состав изменяется не сильно и большая часть нефти и природного газа оказывается в пределах сравнительно узкого ряда химических смесей, различие образующихся компонентов столь велико, что нет даже двух нефтей, содержащих одну и ту же молекулярную смесь.

По мере того как углеводородные молекулы становятся все более легкими и все более подвижными, они легко мигрируют. Пути миграции в данном осадочном бассейне остаются неопределенными, однако ясно, что по мере погружения осадочных толщ, нефть, газ и вода, заполняющие межзерновые пространства, медленно выжимаются и мигрируют к поверхности. Тонкозернистые богатые органикой сланцы, являющиеся источником нефти и газа, почти непроницаемы, потому что проходы, соединяющие отдельные поры, тончайшие и движение флюидов существенно замедляется. Медленное движение нефти и газа к соседним, более проницаемым осадочным слоям, таким, как песчаники и известняки, является, следовательно, первым шагом в процессе миграции. Под давлением перекрывающих горных пород жидкости в проницаемых слоях растекаются по латерали через поровое пространство. Нефть и газ легче воды и поэтому концентрируются в верхней части проницаемого слоя. Если на путях миграции встречаются барьеры или ловушки, нефть и газ накапливаются, заполняя большинство пор в ловушке. Важно понять, что так называемые «залежи» нефти и газа в действительности представляют собой твердые горные породы и что только поровое пространство содержит нефть и газ. Успешное извлечение нефти и газа в большой степени зависит от того, насколько быстро они будут вытекать из пор в скважины, которые мы пробурим.

Тот факт, что утечка нефти и газа из пачки осадочных пород происходит медленно, доказывается тем, что самые высокие отношения объема нефтяных залежей к объему осадков обнаруживаются в наиболее молодой группе нефтеносных осадков, отложившихся не позднее 2,5 млн. лет назад. Наблюдениями подтверждается также, что общее количество нефти и газа, попавшее в ловушки, убывает по мере движения в глубь веков. До недавнего времени даже предполагалось, что не существует значительных скоплений нефти и газа, более древних, чем кембрийские (570 млн. лет), хотя известны сланцы, богатые органикой, которые по возрасту более чем в 2 раза древнее. В настоящее время на примере СССР и в меньшей степени Австралии показано, что осадки, значительно более древние, чем протерозойские, также могут содержать газовые поля, хотя здесь отношение уловленного газа к объему осадков весьма низкое.

Содержание природного газа, который является самой легкой фракцией углеводородов (и в особенности метана СН₄), может варьировать от небольших количеств, растворенных в нефти, до газовых шапок над нефтяными залежами и, наконец, до отдельных скоплений, не связанных с ближайшими залежами нефти. Все эти скопления имеют ценность. Технологические совершенствования в прокладке трубопроводов, а позднее — и в эффективном сжижении газа приводят к широкому использованию природного газа в качестве топлива.

Нефть и газ, так же как и уголь, географически распространены широко, но неравномерно. Причины такого распределения не столь очевидны, как в случае с углем. Типы богатых органикой осадков, которые могут быть источником нефти и газа, развиты очень широко, но, для того чтобы достаточное количество твердого органического материала превратилось в нефть и газ, осадки должны испытать воздействие умеренно высоких температур, причем преобразование должно произойти, пока осадки еще проницаемы и могут служить проводниками для мигрирующих флюидов. Даже если все прочие условия являются благоприятными, реальное улавливание нефти может произойти только в узком временном интервале. Большинство нефтяных и газовых полей фиксируются в ловушках, подготовленных складчатостью и трещиноватостью вмещающих горных пород. Ловушки, конечно, должны быть сформированы до того, как начнется миграция и утечка большей части нефти и газа, а это, по-видимому, дело до некоторой степени случайное. Твердая на вид земная поверхность на самом деле подвижна и постоянно подвергается медленным вертикальным и горизонтальным движениям; поэтому почти все осадочные породы деформируются на определенном этапе своей истории. Большинство деформаций, очевидно, происходят после главного периода образования нефти и газа и их миграции, так что большая доля образующихся нефти и газа не улавливается, теряется. По оценкам геологов, шансы совпадения периодов образования нефти и газа с формированием больших ловушек столь малы, что не более 0,1 % органического материала, отложенного в материнских породах, окончательно улавливается нефтяными залежами. Однако там, где имеет место сочетание всех факторов, как, например, в Саудовской Аравии, Кувейте и Иране, могут быть уловлены поистине громадные количества нефти. Из известных на сегодня крупнейших нефтяных Полей Саудовской Аравии может быть извлечено около 50 млрд. барр. нефти.

Производство и потребление нефти и газа достигло таких огромных размеров, что уже с трудом можно вспомнить, что первая скважина на природный газ была пробурена во Фредонии, шт. Нью-Йорк, в 1821 г., а промышленная добыча нефти началась только в 1857 г — немногим более 100 лет назад — в Румынии; двумя годами позже началась добыча в США. Мировое потребление как сырой нефти, так и природного газа многие годы возрастало приблизительно на 8,5 % в год, что соответствует периоду удвоения — 8 лет. Короткий спад в потреблении нефти последовал за нефтяным кризисом 1973 г., однако с 1975 г. рост потребления возобновился. Нефть и газ используются настолько широко, что насущным становится вопрос о достаточности их запасов.

Хотя предприятия нефтяной и газовой индустрии обеспечены запасами на ближайшее будущее, они нуждаются в надежном способе оценки пока еще не обнаруженных потенциальных ресурсов. Нефтяные и газовые залежи невелики по сравнению с угленосными полями и могут быть обнаружены только ценой больших затрат. Однако хорошо известно, где на Земле находятся осадочные породы, и если предположить, что на неэксплуатировавшихся площадях потенциал нефти почти такой же, как на большинстве освоенных площадей, то можно провести геологическую оценку предельных извлекаемых мировых ресурсов нефти и газа… Такие оценки выполнены рядом авторитетных ученых, которые пришли к результатам, различающимся между собой в три-четыре раза. Элемент неопределенности связан с уточнением доли нефти, принимаемой в качестве извлекаемой из уже обнаруженных залежей. Существующее значение (35 %) некоторыми авторами рассматривается как слишком низкое, а другими — как вполне реалистическое. Другой источник неопределенности заключается в том, что остается неясным, изучены ли осадочные бассейны оцениваемого района столь же хорошо, как уже освоенные площади, например, в США. Если принять 1470 м 3 газа, равным по теплотворности 1 барр. нефти или 6∙10 9 Дж, то большинство оценок мировых извлекаемых потенциальных ресурсов нефти и газа окажутся в пределах 1∙10 22 — 2,6∙10 22 Дж. Сюда же входят залежи нефти и газа, которые еще следует обнаружить и подготовить к отработке на континентальных шельфах, континентальном склоне и в крупных скоплениях осадков вдоль основания многих континентальных склонов.

Одна из наиболее авторитетных и самых оптимистических оценок была дана Всемирной энергетической конференцией (1980 г.): 1,5∙10 22 Дж для извлекаемой нефти и 1,1∙10 22 Дж для газа (обе цифры приведены к тепловому эквиваленту).

Насколько надежны оценки потенциальных ресурсов? На самом деле мы не сможем определить, какими будут окончательные цифры, пока нефть и газ не будут полностью извлечены из недр. Однако есть наблюдения, свидетельствующие о приемлемой надежности этих цифр. Геологи в широко исследованных и освоенных районах наблюдали, что более половины общих запасов нефти и газа приходится на несколько гигантских бассейнов; кроме того, ими отмечено, что гигантские бассейны обнаруживаются первыми. Наибольшая неопределенность в оценках, по-видимому, относится к наименее изученным площадям — Антарктиде, Австралии и Китаю. Конечно, глубоководные скопления осадков у подножия континентальных склонов также нуждаются в проверке; они могут оказаться значительно богаче, чем сейчас предполагается.

Из существующих знаний о ресурсах нефти и газа, можно вывести ряд важных заключений, однако только три из них заслуживают особого внимания. Во-первых, очевидно, что регионы, которые сейчас являются главными производителями нефти и газа и которые имеют наибольшие доказанные запасы, обладают также и наибольшим потенциалом для новых открытий. Во-вторых, ресурсы нефти и газа, подобно многим другим минеральным ресурсам, распространены на земном шаре очень неравномерно. Страны Южного полушария, как и в случае с углем, по-видимому, обладают меньшей долей. Третье заключение связано с оценками ресурсов нефти и газа и темпов мирового годового потребления, которое в 1983 г. превзошло 1,8∙10 20 Дж. Даже если для всего мира количество извлекаемых ресурсов нефти и газа окажется близким к оптимистической оценке (2,6∙10 22 Дж), то при сохранении существующей скорости роста потребления половина суммарных ресурсов будет использована к 2003 г.; если же предположить, что газ заменит нефть после того, как нефтяные ресурсы будут исчерпаны, все ресурсы нефти и газа иссякнут к 2015 г. Эта ситуация не будет иметь драматического характера, так как задолго до указанного срока начнут во все увеличивающихся размерах использоваться другие виды топлива. Но этот пример показывает, что история нефти и газа может оказаться очень короткой — не многим более 150 лет.

Битуминозные пески, горючие сланцы и другие горючие ископаемые

Когда из скважины, пробуренной на месторождении, выкачивается нефть, не менее 60 % ее первоначального количества остается в недрах, запечатанного в поровом пространстве в виде межзерновых пленок и в неизмеримо малых пустотах и трещинках в горных породах. За геологически длительное время запечатанная нефть могла бы постепенно стечь в скважину, но это бесполезно, ибо нефть нужна именно сегодня. В результате запечатанная часть нефтяной залежи оказывается неизвлекаемой существующими методами. Определенный успех в ускорении истечения нефти был достигнут с помощью таких средств, как взрывание и дробление горных пород резервуара, прогревание недр и нагнетание в резервуар двуокиси углерода или пара под высоким давлением; к сожалению, и эти методы все еще оставляют в недрах не менее половины изначальной нефти. Таким образом, запечатанная нефть представляет собой потенциальный ресурс, но, если даже этот ресурс и будет использоваться, потребуется обновление технологии добычи.

Особенно густая и вязкая нефть называется тяжелой нефтью или, более обыденно, битумом, дегтем, гудроном или асфальтом. Деготь — это нефть, которая содержит большие молекулы углеводородов, но не способна течь или мигрировать; деготь остается на месте в виде материала, цементирующего зерна минералов пористых песчаников. Для извлечения углеводородов из таких пород нужно использовать процессы, подобные применяемым при вторичном извлечении; чтобы деготь приобрел подвижность, породу следует прогреть струей пара или газа (типа двуокиси углерода); полученный таким образом экстракт дегтя необходимо переработать, чтобы извлечь ценную фракцию нефти. Для некоторых тяжелых нефтей, подобных добываемым в шт. Калифорния (США), прогревание и процессы газовой промывки могут быть проведены непосредственно под землей, однако многие гудроны столь вязки, что они могут извлекаться только шахтным способом, путем проведения горных выработок, с последующей переработкой на поверхности. Это означает, что могут использоваться только неглубокие месторождения, до которых можно добраться горными выработками. К счастью, для горных работ доступно крупнейшее в мире месторождение битуминозных песков Тар-Сэнд, которое находится в северной части провинции Альберта (Канада) в долине реки Атабаска. Такие пески в небольшом масштабе эксплуатируются ныне около города Форт-Мак-Марри. Однако решение технических проблем связано с определенными трудностями и требует значительных расходов, поэтому разработка битуминозных песков получит широкое развитие, по-видимому, в следующем столетии.

Битуминозные пески Атабаски развиты на площади не менее 75 000 км 2 , достигая мощности 60 м; при условии 50 %-ного извлечения битума запасы составляют 0,31∙10 22 Дж. Известны два других крупных месторождения битуминозных песков. Согласно оценкам, месторождение Ориноко (Венесуэла) почти столь же велико, как и канадское, однако оно залегает на большей глубине, что вызовет значительные трудности при добыче. Согласно сообщениям, Оленёкское месторождение (СССР) имеет приблизительно такие же размеры, как и Атабаска, но здесь также встают проблемы извлечения. Других столь же крупных месторождений на Земле пока не известно, однако во время поисков нефти попутно обнаружено много мелких месторождений. Если предположить, что при поисках тяжелой нефти будет открыт ряд неизвестных в настоящее время крупных месторождений, и допустить, что коэффициент извлечения на них составит 50 %, то, по мнению многих специалистов, потенциал тяжелой нефти будет примерно равен потенциалу сырой нефти вместе с природным газом, т. е. 2,5∙10 22 Дж.

Подобно тому как битуминозные пески и тяжелые нефти обещают в будущем продолжение производства нефтепродуктов, так и природный газ можно будет добывать из нетрадиционных источников. Природный газ — главным образом метан СН₄ — является обычным продуктом распада органического вещества. Поэтому природный газ присутствует во многих разновидностях осадочных пород, которые отличаются большой плотностью и, следовательно, низкой проницаемостью. Однако извлечение газа из плотных образований — процесс дорогостоящий и технологически сложный, так как для увеличения проницаемости вмещающих пород их необходимо разрушить. Кроме того, во многих осадочных пластах поры заполнены рассолами, которые находятся под давлением, значительно превышающим нормальное гидростатическое давление. Высокое давление способствует растворению метана в рассолах, что приводит к образованию огромных потенциальных ресурсов природного газа в так называемых водоносных горизонтах с избыточным давлением. Самая известная зона аномальных давлений находится в США, вдоль побережья шт. Техас и Луизиана, и представляет собой полосу шириной 100 км и длиной в несколько сот километров. Здесь осадочные породы содержат пласты с раствором метана в горячих рассолах с таким избыточным давлением, как будто они опущены на глубину 16 000 м.

Вопрос о том, сколько же в конце концов можно извлекать газа из плотных песков и сланцев или из водоносных горизонтов с избыточным давлением, остается пока открытым. В сообщении, опубликованном в 1980 г., приведена оценка, согласно которой уже сейчас можно повсеместно получать газ из нетрадиционных источников в количестве, эквивалентном 0,07∙10 22 Дж, но и это количество ничтожно мало по сравнению с 4,5∙10 22 Дж, которые, по оценке правительства США, можно извлекать из водоносных пластов с избыточным давлением только на территории США. Ясно, что потенциальные ресурсы нетрадиционного природного газа огромны и, возможно, достигают 10∙10 22 Дж, однако доля извлекаемого газа остается неопределенной, являясь функцией дальнейшего развития технологии.

Перейдем к последнему виду ископаемого органического топлива, ресурсы которого превышают даже угольные, хотя большая их часть вряд ли станет осваиваться. Все осадочные породы содержат некоторую долю органического материала, а в обычной тонкозернистой их разновидности — сланцах — его достаточно много, чтобы экстрагировать нефтепродукты путем нагревания горной породы с тем, чтобы вызвать необходимые превращения. Если органический материал, содержащийся во всех сланцах мира, преобразовать и использовать в качестве топлива, то такие ресурсы могли бы обеспечить по меньшей мере 10 26 Дж энергии, а возможно, и больше. Однако эти прогнозы не так оптимистичны, как кажутся на первый взгляд.

При переработке сланцев используется энергия на их добычу и нагревание. Легко подсчитать, что на переработку 1 т сланцев нужно затратить столько энергии, сколько ее получается при сжигании 40 л нефти. Однако большая часть сланцев не дала бы 40 л нефти или эквивалентного количества газа, поэтому обычные сланцы не могут рассматриваться в качестве потенциального энергетического ресурса до тех пор, пока не будут найдены новые или улучшены старые способы извлечения нефти из этих пород. Несомненный интерес представляют только те сланцы, которые при переработке 1 т сырья могут дать более 40 л нефти. Богатейшие месторождения таких сланцев, расположенные в Эстонской ССР, дают до 320 л нефтепродуктов на 1 т сырья.

Соединенные Штаты Америки располагают крупнейшими в мире запасами горючих сланцев. В межгорной впадине на территории штатов Колорадо, Вайоминг и Юта в течение эоценовой эпохи существовали три больших мелководных озера; в них формировалась осадочные серии, богатые органическим материалом, которые в настоящее время представляют собой горючие сланцы. Известные как горючие сланцы Грин-Ривер, они иногда могут давать до 240 л нефти на 1 т. Запасы, оцененные Геологической службой США, огромны. Учитывая только сланцы, способные производить более 40 л на 1 т, и предполагая, что может быть извлечена и переработана только половина всех сланцев, потенциальные ресурсы месторождения Грин-Ривер оцениваются в 0,75∙10 22 Дж. Большая часть этого потенциала расположена в бассейне Пайсинс (шт. Колорадо).

Многие годы производство нефти из сланцев успешно ведется в СССР (Эстонская ССР) и в Китае.

Эстонские горючие сланцы носят название «кукерситы». — Прим. перев.

В США также предпринимались попытки промышленной переработки сланцев Грин-Ривер, показавшие, что технически это возможно, однако пока еще не доказано, что полученные нефтепродукты экономически конкурентоспособны с нефтью и природным газом. Вопрос о промышленной эксплуатации сланцевых запасов бассейна Пайсинс исследовался рядом крупных компаний, но многие специалисты обеспокоены возможными побочными явлениями. Разработка должна вестись в широких масштабах, при этом объем тонких сажистых отходов производства будет во много раз больше объема исходных перерабатываемых сланцев. Следовательно, главная проблема заключается в том, как удалить эти отходы производства.

Кроме сланцев Грин-Ривер в недрах США содержится много других ресурсов горючих сланцев, однако все они или менее богаты, или не столь легко доступны. Согласно оценке Геологической службы США, потенциальные ресурсы горючих сланцев США с выходом 40 л нефти из осадочных пластов мощностью не менее 1,5 м и 50 %-ным извлечением могут достигать 7∙10 22 Дж. Большая часть этого потенциала находится в центральной и восточной частях страны. Разработка на такой громадной площади кажется невероятной, и в который уже раз мы убеждаемся в необходимости поисков новых более совершенных технологий.

В других частях света богатые ресурсы горючих сланцев исследованы недостаточно, однако уже найдены новые крупные месторождения, такие, например, как в Квинсленде (Австралия). Ресурсы горючих сланцев Ирати (юго-восточная Бразилия), вероятно, самые значительные за пределами Северной Америки и составляют, по-видимому, половину ресурсов горючих сланцев Грин-Ривер в США. На других континентах известны столь же обширные, как и в США, месторождения горючих сланцев, но более низкого качества. Их ресурсы не были точно оценены, однако, по мнению экспертов Геологической службы США, исходивших из 40-л выхода нефти из 1 т сырья и 50 %-ного извлечения, потенциальные ресурсы этих месторождений составляют 10 24 Дж.

Сравнение ресурсов горючих ископаемых

Нас не должен приводить в состояние благодушия тот факт, что ресурс, слагаемый всеми видами горючих ископаемых, в количественном выражении кажется очень большим. Во-первых, следует обратить внимание на то, что основная часть этого количества относится к потенциальным ресурсам, которые пока либо не обнаружены, либо относятся к ископаемым, которые нужно еще научиться использовать. Во-вторых, нефть и газ — два вида топлива, вызывающие наибольший интерес, — наименее обильны. А ведь именно их добыча и переработка обходятся наиболее дешево с точки зрения использования рабочей силы и охраны окружающей среды. Широкомасштабный переход на другие виды топлива неизбежно будет сопровождаться повышением цен и необходимостью решения ряда новых проблем, таких, например, как разрушение земель в связи с горными работами крупного масштаба и развитие новых и больших транспортных систем. Горючие ископаемые вносят свой отрицательный вклад в проблему охраны окружающей среды. При сжигании ископаемого топлива в атмосферу выбрасывается двуокись углерода. Состав атмосферы остался бы без изменения, если бы темп выброса двуокиси углерода был медленным, так как ее излишек в процессе фотосинтеза поглощался бы растениями или растворялся в океане, на дно которого она в конце концов осаждалась бы в виде карбоната кальция. Но сейчас мы сжигаем ископаемое топливо и вырабатываем двуокись углерода значительно быстрее, чем ее могут поглотить растения и океан. В результате этого уровень двуокиси углерода в атмосфере медленно возрастает. Взаимодействие двуокиси углерода и электромагнитного излучения может привести к ряду экологических проблем. Коротковолновое излучение в виде света, приходящего от Солнца, пронизывает атмосферу, не взаимодействуя с двуокисью углерода. Солнечные лучи нагревают сушу и море, и уже тепловая энергия излучается в пространство в виде длинноволновой радиации. Двуокись углерода замедляет прохождение длинноволновой радиации, что вызывает потепление атмосферы, а это в свою очередь ведет к медленному потеплению климата на Земле. Остается только гадать, как подобные изменения будут влиять на такие локальные факторы, как количество осадков и сельское хозяйство.

Исходя из вышесказанного, можно сделать одно совершенно очевидное заключение — необходимо все больше обращаться к источникам энергии, использование которых исключает разработку недр и сжигание горючих ископаемых.

Источник: Б. Скиннер. Хватит ли человечеству земных ресурсов? Перевод с английского канд. геол.-мин. наук Н. Н. Шатагина. Под редакцией д-ра эконом. наук А. С. Астахова. «Мир». Москва. 1989

Какая из горных пород используется для получения электроэнергии

• Главная
• Электричество из угля

Электричество из угля

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Древесный уголь используется людьми уже много тысяч лет назад: его находили при раскопках в поселениях пещерных людей. Вряд ли они изготавливали его сами, скорее собирали на пожарах или сохраняли остатки костров, но, видимо, знали о его свойствах и умели пользоваться [2].

Что такое уголь?Уголь — твёрдые горючие полезные ископаемые осадочного происхождения. В состав угля входят следующие основные компоненты: органическое вещество — продукт преобразования высших и низших растений с участием микроорганизмов планктона, минеральные примеси (условно не более 50%) и влага. С развитием угледобывающей промышленности все больше людей стало использовать каменный уголь: он дает больше тепла, горит дольше. При правильной закладке печи порция угля, засыпанного в котел с вечера, будет поддерживать стабильную температуру всю ночь[2].

Эра электрификации началась в XIX в. Для производства больших количеств электроэнергии требовалось дешевое и легкодоступное топливо. Этим требованиям удовлетворял каменный уголь.

Электричество создается генератором, который работает от пара, а пар из воды получают из тепла сжигаемого угля. Первая электростанция, построенная в конце XIX в. Томасом Алва Эдисоном работала на угле [1, 3]. По мере того как в мире строилось все больше и больше электростанций, зависимость от угля возрастала.

Сильно ли нужен совремённой энергетике уголь?

Угольная энергетика таких стран, например, как Китай, Индия и США занимает больше половины вырабатываемой электроэнергии в стране. Хотя при производстве энергии с использованием угля высок уровень выброса в атмосферу загрязняющих веществ, что наносит существенный вред окружающей среде [1, 3].

Для того чтобы оценить значение достижений в технологии сжигания угля в наше время, в работе рассматривается работа теплоэлектроцентрали на угольном топливе.

Изучение работы ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) и создание макета для получения электричества с помощью парового двигателя.

Рассмотреть процесс образования каменного угля, его виды и способы добычи; Узнать основные места добычи угля в России;

Показать структуру генерации электроэнергии по видам топлива в России и других странах мира.

Узнать принцип работы ТЭЦ. Подробно рассмотреть на примере Хабаровской ТЭЦ; Рассмотреть преимущества и недостатки ТЭЦ.

Создать собственный макет для получения электричества с помощью парового двигателя.

Содержание работы:

«. Носят эти ископаемые вещества

название антрацита (или угля) .

они вспыхивают и горят

подобно древесному углю. »

Каменный уголь был известен ещё в древнем мире. Первое упоминание о нём связывают с Аристотелем (IV в. до н. э.). Несколькими десятилетиями позже, его ученик Теофраст Эресский в «Трактате о камне» писал:«. Носят эти ископаемые вещества название антрацита (или угля) . они вспыхивают и горят подобно древесному углю. »

Что такое каменный уголь? Разложение погибших растений началось 300 млн. лет назад. Ил и песок покрывали их слоем за слоем, останки растений были сжаты весом воды и осадочных пород. Со временем они затвердели и превратились в каменный уголь [1, 5].

Почему этот камень горит? Основной химический элемент в угле, обладающий полезными свойствами, – углерод. В зависимости от условий образования, процессов и возраста пластов каждое месторождение каменного угля содержит свой определенный процент углерода. Уровень теплоотдачи связан напрямую с количеством окисляемого в процессе горения углерода. Чем выше теплота сгорания данной породы, тем она наиболее пригодна в качестве источника тепла и энергии [2, 3, 5].

Процесс образования угля

Весь процесс образования угля можно разделить на два основных этапа: формирование торфа и собственно процесс углефикации – преобразования торфа в уголь, рис.1. Торф формировался на обширных покрытых водой пространствах из растительных остатков разной степени разложения. Обязательное условие для формирования торфа, — отсутствие кислорода [1, 2].

Под толщей воды кислорода было мало, при разложении остатков выделялся сероводород, метан и углекислота, которые способствовали затвердению остатков. Образовывался торф. Но не все торфяники преобразовывались в уголь. Для процесса углефикации необходимо: высокое давление, высокая температура и большой промежуток времени. В зависимости от наличия этих условий и происходило или нет образование каменного угля. Сначала торф заносился осадочными породами, что увеличивало давление и повышало температуру внутри торфяного слоя [1, 2, 3].

Рис.1. Образование угля Рис.2.Отпечаток растений

В таких условиях образовывался бурый уголь – первая ступень углефикации. В некоторых областях происходило смещение пластов, в результате которых пласты бурого угля опускались (некоторые из обнаруженных месторождений находятся на глубине более 6000 метров).

Высокое давление, отсутствие кислорода и высокие температуры способствовали тому, что влаги и природных газов в буром угле становилось все меньше, углерода все больше. По мере вытеснения воды и газов, бурый уголь превращался в битуминозный, затем, при наличии высокой температуры, в антрацит [3, 5]. Возраст угля определяют по содержащимся остаткам растительности. Иногда отпечатки очень четкие, рис.2.

Виды угля

Уголь классифицируют в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. С повышение количества углерода повышается его теплотворная способность. Чем меньше влаги и летучих веществ (газов), тем лучше он переносит хранение и транспортировку [1, 2, 5].

Лигнит или бурый уголь — уголь первой стадии углефикации, рис.3а. Он отличается от бурого угля меньшим количеством воды (45%) в составе и большим выделением тепла. Структуру имеет волокнистую, цвет — от коричневого до черного, используется в энергетике (на теплоэлектростанциях) [2]. Суббитоминозный уголь – цвет черный, менее выраженная волокнистая структура, более высокая по сравнению с лигнитом теплотворность, меньшее содержание влаги (30%). При перевозке крошится, а на открытом воздухе выветривается. При сгорании выделяет 5-6кВт/кг. Используется как в энергетике, так и в ЖКХ для отопления [2]. Битуминозный уголь отличается самой высокой теплотворной способностью, не теряет своих качеств при транспортировке и хранении. Выделяет при горении 7-9 кВт/кг тепла [2, 3, 5]. Антрацит — уголь смоляно-черного цвета, рис.3б. Отличается самым высоким содержанием углеводорода. Его тяжело разжечь, но горит долго и без копоти, выделяет большое количество тепла (более 9 кВт/кг) [2, 3, 5].

Рис.3 Уголь: а – лигнит; б – антрацит

Способы добычи угля

Работа на угольных разрезах и под землёй – главные способы добычи ископаемого. Большая часть работ в России и в мире ведётся открытым способом. Это обусловлено финансовой выгодой и высокой скоростью добычи. Но залежи угля на небольшой глубине содержат примеси грязи и других пород. Более чистым и качественным считается уголь, добытый подземным способом. Подземный способ позволяет добыть большое количество ископаемого, но он имеет существенные недостатки: высокая стоимость и повышенная опасность для рабочих [1, 2, 3].

Открытый способ добычи. При помощи специального оборудования снимается верхний пласт земли, покрывающий месторождение (примерно 30 метров). Если верхний слой мягкий и небольшой, его снимают с помощью экскаватора. Толстый и плотный слой земли предварительно дробится. Угольные залежи отбивают и увозят для дальнейшей переработки [1, 3, 5].

Закрытый способ добычи. Главной задачей этого метода является транспортировка угля с больших глубин на поверхность. Для этого создаются проходы: штольня (горизонтальный) и шахта (наклонный либо вертикальный). В тоннелях специальными комбайнами рубятся пласты угля и грузятся на конвейер, поднимающий их на поверхность [1, 3, 5].

Основные места добычи угля в России

Самыми значимыми месторождениями угля в России являются: Кузнецкое (добыча коксующегося и каменного угля). Канско-Ачинское (добыча бурого угля). Тунгусский угольный бассейн (бурый и каменный уголь). Печорский угольный бассейн (добыча коксующегося угля). Иркутско — Черемховский угольный бассейн [2, 3, 5] и др.

Современная энергетика

За последнее десятилетие производство электроэнергии в мире выросло. Крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются Китай (4,7 трлн кВт-ч) и США (4,3 кВт-ч).

Сильно ли нужен совремённой энергетике, уголь?Китай – одна из немногих стран в мире, где подавляющая часть электроэнергии вырабатывается на угле, рис.4. Угольная энергетика стран Индии и США — это ПОЛОВИНА вырабатываемой электроэнергии. Хотя в России на 52% -это газовые электростанции, а вот на угле работают только около 14%[1, 2, 3, 5].

Рис.4 Структура генерации электроэнергии по видам топлива в странах мира: США; Европы, России, Бразилии, Индия, Китай

Принцип работы ТЭЦ. Хабаровская ТЭЦ.

ТЭС существуют с конца 19 века. Первая электростанция «Перл Стрит», построенная Томасом Алва Эдисоном, работала на угле, рис.5 [3, 6]. ТЭЦ является разновидностью тепловой электростанции (ТЭС).

ТЭЦ отличается тем, что на ней тепло отработанного пара передаётся в теплосеть, а на остальных ТЭС — в окружающую среду. За счёт этого коэффициент полезного действия (КПД) у ТЭЦ заметно выше.

Рис. 5. Электростанция Эдисона Рис. 6. Хабаровская ТЭЦ

Для того чтобы оценить значение достижений в технологии сжигания угля в наше время, рассмотрю работу тепловой электростанции на угольном топливе. В качестве примера возьму Хабаровскую ТЭЦ, рис.6.

Хабаровская ТЭЦ№1 является одной из самых крупных ТЭЦ Дальнего Востока, ее территория 520000 кв.км. Электрическая мощность станции 435000 кВт. Тепловая мощность станции 1200 Гкал/час.

Рис.7. Вагоноопрокидывающее устройство

Технологическая цепочка станции начинается с вагоноопрокидывающего устройства (рис.7 а, б) который способен перевернуть целый вагон с углем. Таких устройств на ТЭЦ два. Производительность каждого – 30 вагонов в час.

Уголь ссыпается в подземный распределитель (рис.8а) глубиной 13 метров, из которого по конвейерам (рис.8 б) транспортируется к котлам.

Рис.8 Подземный распределитель с конвейером

Рис.9 Молотковая дробилка

Уголь, подающийся к котлам, предварительно попадает в молотковую дробилку (рис.9), где огромные молоты, разбивают уголь до 15 мм.

Котлы, висящие на специальных металлических опорах (высотой 33 метра и весом 5000 тонн), обмурованные специальным теплоизоляционным материалом, состоят из: топки с горелками (рис.10а), системы водяных труб (рис.10б), барабана (рис.10в), пароперегревателя, паросборной камеры (рис.10г).

В трубы котла подается очищенная, химически обессоленная вода. Каждый котел оснащен тремя системами пылеприготовления (рис.11), состоящий из питателей сырого угля (1), шахтной молотковой мельницы (2) и трех горелочных устройств (3). Паропроизводительность котла 210 тонн пара в час. Всего на электростанции 15 котлов: 10-ть работают на угле.

Рис.10 Котел: а — выделенный элемент топки с горелками; б – выделенный элемент системы водяных труб; в – выделенный элемент барабан; г – выделенный элемент пароперегревателя и паросборной камеры

Продукты сгорания угольного топлива отводятся из котла устройством гидрозолоудаления (рис.12) в специальный золоотвал за пределы станции. Отходящие дымовые газы после мокрой очистки уносятся дымососами через дымовую трубу высотой 100 метров в атмосферу, рис.13.

Основным устройством для производства электрической энергии является турбоагрегат (рис.14) состоящий из турбины (1) и генератора электрической

энергии (2). Всего на станции установлено 7 турбоагрегатов.

Рис.11 Котел, оснащенный Рис.12. Устройство гидрозолоудаления

Пар из котла под давлением 140 ст. атм. и температурой 540 0 С подается через главный паропровод в турбину. Где проходит последовательно через цилиндры высокого, среднего и низкого давления. Здесь потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию механического вращения лопаток ротора турбины со скоростью 3000 оборотов в минуту, который жестко соединен с валом электрогенератора. Цилиндр турбины и ротор с лопатками выполнены из специально высокопрочной, высоколегированной и жаростойкой стали. Вес турбины мощностью 100000 кВт составляет 210 тонн, его длина 25 метров, а высота 10 метров.

Рис.13 Дымовая труба Рис.14. Турбоагрегат

Одна часть пара после турбины направляется в конденсатор (рис.15а), конденсатор отмечен красными стрелками), где превращается в воду и через специальные подогреватели поступает обратно в котел, рис.15б.

Рис.15 Циркуляция пара

Используемая для охлаждения пара вода подается брызгальный бассейн и в градирни, где охлаждается и возвращается обратно в конденсатор по замкнутому кругу, рис.16а,б. Другая часть отработанного пара для теплофикации города, холодная вода нагревается до 70 0 С летом и 120 0 С. Затем сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и по шести тепломагистралям поступает в город.

Рис.16 Циркуляция воды

Электрический генератор.Основными частями электрического генератора является статор – высоковольтная электрическая обмотка, в металлической оболочке, и, вращающийся со скоростью 3000 оборотов в минуту — ротор (рис.17). При вращении ротора в обмотке статора наводится напряжение 10500 В. Внутри корпуса генератора статор охлаждается водяными регистрами. Мощность самого крупного генератора на ТЭЦ составляет 100000 кВт.

Рис.17 Генератор: статор и ротор

Электрический ток с обмотки статора подается на повышающий трансформатор с помощью специальных закрытых токопроводов, далее электрическая энергия по линиям электропередач подается в город.

Преимущества и недостатки ТЭЦ

Современная электроэнергетика имеет немало проблем: при производстве энергии с использованием угля высок уровень выброса в атмосферу оксида азота NOx (NO+NO2), что наносит существенный вред окружающей среде. В России, как и в других высокоразвитых странах, принято ограничение по выбросам оксида азота NO₂ (0,2 мг/м 3 ). Проблема выбросов летучей золы и диоксида серы решается на тепловых электростанциях путем очистки дымовых газов. Работают ТЭЦ на невозобновляемых ресурсах.

Отметим преимущества ТЭЦ: 1. Используемое топливо достаточно дешево. 2.Требуют меньших капиталовложений по сравнению с другими электростанциями. 3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива.

В России многие тепловые станции Урала и Европейской части России переведены на газ.Для ТЭЦ переход с угля на газ способствует резкому сокращению объемов выбросов углекислого газа в атмосферу. А вот основной вид топлива в Сибири и на Дальнем Востоке — уголь.

Практическая часть проекта:

В практической части работы я изготовлю (макет) для получения электричества с помощью парового двигателя, рис.19. Для изготовления макета необходимо: паровой котел (1 шт.), пароотводящая трубка (1 шт.), двигатель (1 шт.) и генератор (1 шт.).

За счёт сжигания топлива (рис. 18) вода в котле превращается в пар с высокой температурой и давлением, и направляется в двигатель (рис. 19). Вращение с двигателя передается на генератор, который создаёт электрический ток. Ток по линиям электропередач направляется к домам.

Рис. 18Котел Рис.19 Макет для получения электричества

Выводы:

В своей работе я рассмотрел процесс образования каменного угля, его виды и способы добычи. Узнал, что разложение погибших растений началось 300 млн. лет назад. Со временем они затвердели и превратились в каменный уголь. Привел классификацию угля в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. Узнал основные места добычи угля в России;

Показал структуру генерации электроэнергии по видам топлива в России и других странах мира. Привел страны — лидеры по добыче угля для производства электроэнергии. Узнал что, например, угольная энергетика стран Китая, Индии и США — это больше половины вырабатываемой электроэнергии. А вот в России: 52% электроэнергии вырабатывается за счет сжигания газа и только 14 % за счет сжигания угля.

Узнал принцип работы ТЭЦ, они устроены довольно просто. Уголь сгорает, нагревает котел с водой, превращая воду в пар. Пар вращает турбину, а турбина генератор, вырабатывающий электрический ток. Подробно рассмотрел работу теплоэлектроцентрали на примере Хабаровской ТЭЦ. Отмеил преимущества и недостатки ТЭЦ.

В практической части создал собственный макет для получения электричества с помощью парового двигателя.

В практической части создал собственный макет для получения электричества с помощью парового двигателя.

Список литературы:

Уголь. Добыча, использование, польза и вред/

Пьюп Д издательство: Росмэн/ Серия: детская энциклопедия/2016 г;

Угольная промышленность и энергетическая безопасность стран мира / Климов С.Л/ Изд-во Моск. гос. гор. ун-та/2002 г.- 672 c;

[электронный ресурс] https://www.syl.ru/article/292247/kamennyiy-ugol-obrazovanie-v-nedrah-zemli-istochniki-i-protsess-obrazovaniya-kamennogo-uglya;

[электронный ресурс] http://fb.ru/article/325380/ugol-dobyicha-v-rossii-i-v-mire-mesta-i-sposobyi-dobyichi-uglya;

[электронный ресурс] http://teplowood.ru/ugol-buryj-kamennyj-drevesnyj;

[электронный ресурс] https://energoworld.ru/blog/pervaya-elektrostantsiya-v-ssha/.

Миллионы лет назадСолнце трепетней сиялоИ его лучистый взглядЗелень ласково встречала.Под тяжёлые дожди,В сладко-дремлющих болотах,Папоротники, хвощиЕли солнце, пили воду.И энергии потокЛился, лился, лился…Что же стало с ним потом? –Он под землю погрузился.

Миллионы лет прошлиИ теперь теплом старинным,Извлечённым из земли,Топят печи и камины.Плавят сталь и льют чугун,Греют воду для котельных,В проводах передаютЖизнь невиданных растений.Подземельная обительСолнечный хранит костёр.И в неё, как небожитель,Погружается шахтёр.

«Как родился уголь»С. Аксёненко. 1992 г

 
Похожие публикации:
1. Чем характеризуются автоматы с тепловыми расцепителями
2. Какой ноутбук купить в мае 2022 года
3. Что такое давление каким прибором оно измеряется
4. Что такое тп в строительстве