Гидроэнергетика. Перспективы развития в Республике Беларусь

Биосфера – основная жизнь живых организмов.

Планета Земля является уникальным явлением в Солнечной системе. В тонком слое, который окружает нашу планету, непрерывно взаимодействуют воздух, почва и живые организмы разного уровня организации. Этот слой, населенный живыми организмами, взаимодействующими с воздухом (атмосферой), водой (гидросферой) и земной корой (литосферой), называется биосферой.

Представление о биосфере как об особой земной коре, охваченной жизнью, было впервые введено в естественные науки в 1875г. известным геологом профессором Венского университета Э.Зюссом.

Биосфера является верхней оболочкой земной коры. Средняя толщина земной коры составляет около 60 км. Она также состоит из собственного ряда концентрических оболочек, физико-химические свойства которых и процессы, непрерывно в них протекающие, в значительной степени определяют ее природу.

Биосфера одно из многочисленных оболочек нашей планеты, которая по своему строению, составу, физическим условиям среды целиком входит в область жизни. Границы жизни в биосфере являются непостоянными, и жизненные формы с различной скоростью проникают в ранее несвойственные им области.

Выделяют верхнюю и нижнюю границы жизни. Верхняя граница обусловливается интенсивным потоком лучистой энергии Солнца и космического пространства, присутствие которой исключает жизнь.

Жизнь проникает в атмосферу и существует в ней главным образом в виде мельчайших бактерий, вирусов, спор, летающих форм более высокоорганизованных животных. Самая верхняя граница жизни, где она представлена бактериями и их спорами, определяется высокой проникновения пыли с земной поверхности, на частичках которой и обитают бактерии. Пылевая атмосфера связана в основном с сушей и распространяется на высоту около 5 км. от земной поверхности.

Верхняя граница жизни расположена не выше 5-6 км над твердой оболочкой, хотя зафиксированы разовые поднятия спор микроорганизмов и грибов на высоту 9-13 км. Дальше всех проникает в стратосферу человек, и область его проникновения с каждым годом все увеличивается, что неизбежно приводит к расширению ареала обитания разного рода сопутствующих ему живых организмов более низкого уровня организации.

В настоящее время считают, что жизнь, проявляющаяся в биосфере, достигает своего предела – озонового слоя – только в исключительных случаях. В основном не только стратосфера, но и верхние слои тропосферы практически безжизненны. Кроме того, нет ни одного живого организма, который бы постоянно обитал в атмосфере. Лишь тонкий слой атмосферы, составляющий менее 100 м над твердой оболочкой Земли, можно считать наполненным жизненными формами.

Также, как и верхняя, четко определена и нижняя граница жизни. Теоретически она должна соответствовать той высокой температуре, при которой не может существовать, размножаться ни один живой организм. Эта температура характерна для глубин 3-3,5 км, а кое-где она наблюдается на глубине 2,5 км.

Нижняя граница биосферы в самом крайнем пределе -2,5-3 км на суше и 5,0-6,0 км в области океана.

Организовывается и эволюционировать биосфера начала с появлением первых живых организмов простейшей структуры, хотя некоторые наиболее радикальные палеоэкологии считают, что процесс формирования биосферы в планетарном масштабе начался с момента образования самой планеты Земля.

Государственное управление энергосбережением.

Энергосбережение — комплекс мер по реализации правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.

В современном мире необходимым условием сохранения жизни и развития цивилизации стало обеспечение человечества достаточным количеством энергии и топлива. Проблема ограниченных запасов природных топливно-энергетических ресурсов, к которым относятся невозобновляемые источники энергии (торф, уголь, нефть, природный газ), заставила мировое сообщество всерьез обратиться к разработке программ по энергосбережению. На данный момент энергосбережение стало основным и самым эффективным способом развития современной мировой энергетики.

В Белоруссии начало формирования государственной политики в вопросах энергосберегающих технологий ведется с 1993 года. Закон Республики Беларусь «Об энергосбережении» был принят и вступил в силу в июне 1998г. Им регулируются отношения, возникающие в процессе деятельности юридических и физических лиц в сфере энергосбережения, в целях повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, и определяются правовые основы этих отношений. Закон устанавливает энергосбережение в качестве приоритета государственной политики в решении энергетической проблемы в Республике Беларусь.

В настоящее время энергосберегающие технологии являются одним из ключевых направлений развития энергетической политики Белоруссии. Необходимыми мерами по обеспечению экономии энергии являются: ликвидация технологической отсталости промышленности, оснащение предприятий новым энергосберегающим оборудованием, модернизация сферы ЖКХ, внедрение энергосберегающих технологий, привлечение в энергосбережение должного объема инвестиций, работа с населением, борьба с бесхозяйственностью в использовании энергетических ресурсов.

Ещё одним направлением, призванным в будущем заменить традиционные виды топлива, является переход на энергосберегающие технологии в рамках использования возобновляемых источников энергии, к которым относятся: твердая биомасса и животные продукты, промышленные отходы, гидроэнергия, геотермальная энергия, солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов морских волн и океана. Это даёт не только значительное уменьшение расходов на энергетические затраты, но и имеет большие экологические плюсы.

Энергосберегающие технологии позволяют относительно простыми методами госрегулирования значительно снизить нагрузку на государственный бюджет, сдержать рост тарифов, повысить конкурентоспособность экономики, увеличить предложения на рынке труда.

На современном этапе можно выделить три основных направления энергосбережения:

· полезное использование (утилизация) энергетических потерь;

· модернизация оборудования с целью уменьшения потерь энергии;

· интенсивное энергосбережение.

Выполнение функций государственного регулирования и контроля, координация работ и управления структурными преобразованиями в отраслях теплоэнергетического комплекса требует детального знания проблем отрасли и комплексного подхода к их решению не толь ко в отраслях, но и в целом по теплоэнергетическому комплексу (ТЭК). Для решения перечисленных задач необходимо эффективно действующий государственный орган для комплексного решения вопросов между отраслями ТЭК и независимые государственные организации (комиссии) по контролю над ценами и тарифами.

Гидроэнергетика. Перспективы развития в Республике Беларусь.

Упоминание об использовании энергии воды на водяных мельницах для помола зерна и дутья воздуха при выплавке металла относится к концу второго века до нашей эры. В Европе гидроэнергия широко применялась в 10-13 веках. Так в 11 веке в Англии и Франции одна мельница приходилась на 250 человек. В это время сфера применения мельниц расширилась. Они стали использоваться в сукновальном производстве, при варке пива, распилке леса и в других отраслях. В 18 веке во всех странах Европы, включая Россию, технологический уклад был основан на использовании водяных колос.

В настоящее время использование энергии воды по-прежнему остается актуальным, а основным направлением является производство электрической энергии.

Источником гидроэнергии является преобразованная энергия Солнца в виде запасенной потенциальной энергии воды, которая затем преобразуется в механическую работу и электроэнергию.

Потенциал гидроресурсов определяется объемным расходом потока Q(м³/с) и высотой падения потока или напором H(м). Максимальная мощность Р(Вт), развиваемая потоком падающей воды без учета потерь напора,

P₀=pqHQ

Где р – плотность, кг/м³; q—ускорение свободного падения, м/с².

Поддержание постоянного напора Н осуществляется с помощью плотины, которая образует водохранилище, служащее аккумулятором гидроэнергии. В связи с этим при строительстве ГЭС предъявляются определенные требования к рельефу местности, который должен позволить организовать водохранилище и создать требуемый напор за счет плотины.

Для преобразования энергии воды в механическую работу используют гидротурбины. Различают активные и реактивные гидротурбины.

В активной турбине кинетическая энергия потока преобразуется в механическую. Дополнительные устройства, обеспечивающие работу турбины – водовод и сопло. Из сопла выходит струя, обладающая кинетической энергией, которая направляется на лопасти турбины, находящейся в воздухе. Сила, действующая со стороны струи на лопасти, приводит во вращение колесо турбины, с валом которого непосредственно или через привод сопряжен электрогенератор. КПД реальных турбин колеблется от 50 до 90%. В гидротурбинах малой мощности КПД ниже.

В реактивной гидротурбине рабочее колесо полностью погружено в поток, который постоянно воздействует на лопасти турбины. Вода поступает в рабочее колесо радиально. Зазор между колесом и камерой – переменный. После взаимодействия потока с колесом он разворачивается на 90˚. Переменный зазор и поворот потока повышают эффектность турбины. Данный тип турбин распространен в меньшей степени из-за больших перепадов давления.

В Беларуси более 20 тыс. рек и 11 тыс. озёр. Однако не все из них могут использоваться для получения энергии. В настоящее время в энергосистеме Беларуси эксплуатируется немногим более десяти малых ГЭС со среднегодовой выработкой электроэнергии 33 млн. кВт час, что составляет 0,1% от общего потребления электроэнергии в стране. Основной гидроэнергетический потенциал РБ сосредоточен на трех реках: Западной Двине, Немане и Днепре. Возможности использования для сооружения ГЭС на реках Сож и Припять ограничены зоной загрязненной радионуклидами.

Один из недостатков гидроэлектростанций – невозможность обеспечения гарантированной выработки электроэнергии, потому что они являются сезонными энергоагрегатами. Снежный покров, ледовые явления, летнее мелководье и пересыхание рек, могут вообще приостановить их работу.