Perspectivas para criação de novos complexos de equipamentos AC. ÀS 3

Para trás para a frente

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A apresentação é um material adicional às aulas sobre desenvolvimento energético. A indústria energética de qualquer país é a base para o desenvolvimento das forças produtivas, a criação da base material e técnica da sociedade. A apresentação reflete os problemas e perspectivas de todos os tipos de energia, promissores (novos) tipos de energia, utilizando a experiência da pedagogia museológica, trabalho de pesquisa independente de estudantes (trabalho com a revista Japan Today), trabalho criativo de estudantes (pôsteres). A apresentação pode ser utilizada nas aulas de geografia do 9º e 10º ano, nas atividades extracurriculares (aulas optativas, optativas), na realização da Semana de Geografia “22 de abril - Dia da Terra”, nas aulas de ecologia e biologia “Problemas globais da humanidade. Problema de matéria-prima e energia”.

No meu trabalho utilizei o método de aprendizagem baseada em problemas, que consistia em criar situações-problema para os alunos e resolvê-las no processo de atividades conjuntas de alunos e professores. Ao mesmo tempo, foi levada em consideração a máxima independência dos alunos e sob a orientação geral de um professor que dirige as atividades dos alunos.

A aprendizagem baseada em problemas permite não apenas formar nos alunos o sistema necessário de conhecimentos, competências e habilidades, para atingir um alto nível de desenvolvimento dos alunos, mas, o mais importante, permite formar um estilo especial de atividade mental, atividade de pesquisa e independência dos alunos. Ao trabalhar com esta apresentação, os alunos mostram uma direção atual - a atividade de pesquisa dos alunos.

A indústria reúne um grupo de indústrias que atuam na extração e transporte de combustíveis, geração de energia e seu repasse ao consumidor.

Os recursos naturais utilizados para gerar energia são recursos combustíveis, recursos hídricos, energia nuclear, bem como formas alternativas de energia. A localização da maioria das indústrias depende do desenvolvimento da eletricidade. Nosso país possui enormes reservas de combustíveis e recursos energéticos. A Rússia foi, é e será uma das principais potências energéticas do mundo. E não só porque o subsolo do país contém 12% das reservas mundiais de carvão, 13% do petróleo e 36% das reservas mundiais de gás natural, suficientes para satisfazer plenamente as suas próprias necessidades e para exportar para os países vizinhos. A Rússia tornou-se uma das principais potências energéticas do mundo, principalmente devido à criação de um potencial produtivo, científico, técnico e humano único do complexo de combustíveis e energia.

Problema de matéria-prima

Recursos minerais- a fonte primária, a base inicial da civilização humana em quase todas as fases do seu desenvolvimento:

– Minerais combustíveis;
– Minérios minerais;
- Minerais não metálicos.

O consumo de energia atual está crescendo exponencialmente. Mesmo se tivermos em conta que a taxa de crescimento do consumo de electricidade diminuirá um pouco devido à melhoria das tecnologias de poupança de energia, as reservas de matérias-primas eléctricas durarão no máximo 100 anos. No entanto, a situação é agravada pela discrepância entre a estrutura dos stocks e o consumo de matérias-primas orgânicas. Assim, 80% das reservas de combustíveis fósseis são carvão e apenas 20% são petróleo e gás, enquanto 8/10 do consumo de energia moderno é petróleo e gás.

Consequentemente, o prazo é ainda mais estreito. Porém, só hoje a humanidade está se livrando de ideias ideológicas que são praticamente infinitas. Os recursos minerais são limitados e praticamente insubstituíveis.

Problema energético.

Hoje, a energia do mundo é baseada em fontes de energia:

– Minerais combustíveis;
– Fósseis orgânicos combustíveis;
- A energia dos rios. Tipos de energia não tradicionais;
- A energia do átomo.

Com o atual ritmo de aumento do custo dos recursos combustíveis da Terra, o problema da utilização de fontes de energia renováveis ​​​​torna-se cada vez mais relevante e caracteriza a independência energética e económica do Estado.

Vantagens e desvantagens do TPP.

Vantagens do TPP:

1. O custo da energia elétrica nas hidrelétricas é muito baixo;
2. Os geradores HPP podem ser ligados e desligados com rapidez suficiente, dependendo do consumo de energia;
3. Sem poluição do ar.

Desvantagens do TPP:

1. A construção de uma central hidroeléctrica pode ser mais demorada e mais cara do que outras fontes de energia;
2. Os reservatórios podem cobrir grandes áreas;
3. As barragens podem prejudicar a pesca, bloqueando o caminho para os locais de desova.

Vantagens e desvantagens da HPP.

Vantagens da HPP:
– Construído de forma rápida e barata;
– Trabalhar em modo constante;
– Colocado em quase todos os lugares;
– A predominância de centrais térmicas no sector energético da Federação Russa.

Desvantagens da HPP:

– Consumir grande quantidade de combustível;
– Requer uma longa parada durante reparos;
– Muito calor se perde na atmosfera, muitos gases sólidos e nocivos são emitidos para a atmosfera;
– Principais poluentes ambientais.

Na estrutura de geração de energia elétrica no mundo, o primeiro lugar pertence às usinas termelétricas (UTEs) - sua participação é de 62%.
Uma alternativa aos combustíveis fósseis e uma fonte de energia renovável é a energia hidrelétrica. Usina Hidrelétrica (UHE)- uma usina que utiliza a energia de um fluxo de água como fonte de energia. As usinas hidrelétricas geralmente são construídas em rios por meio da construção de barragens e reservatórios. A energia hidrelétrica é a geração de eletricidade por meio do uso de recursos hídricos renováveis ​​de rios, marés e geotérmicos. Esta utilização de recursos hídricos renováveis ​​envolve a gestão de cheias, o reforço dos leitos dos rios, a transferência de recursos hídricos para zonas que sofrem com a seca e a conservação dos fluxos de águas subterrâneas.
No entanto, mesmo aqui a fonte de energia é bastante limitada. Isso se deve ao fato de os grandes rios, via de regra, estarem distantes dos centros industriais ou suas capacidades estarem quase totalmente utilizadas. Assim, a energia hidrelétrica, que atualmente fornece cerca de 10% da produção mundial de energia, não será capaz de aumentar significativamente esse número.

Problemas e perspectivas das usinas nucleares

Na Rússia, a participação da energia nuclear chega a 12%. As reservas de urânio extraído na Rússia têm um potencial elétrico de 15 trilhões. kWh, isto é tudo o que todas as nossas centrais eléctricas podem produzir em 35 anos. Hoje, apenas a energia nuclear
capaz de enfraquecer drasticamente e em pouco tempo o fenômeno do efeito estufa. O problema actual é a segurança das centrais nucleares. O ano 2000 foi o início da transição para abordagens fundamentalmente novas de padronização e garantia da segurança radiológica das usinas nucleares.
Ao longo de 40 anos de desenvolvimento da energia nuclear no mundo, cerca de 400 unidades de energia foram construídas em 26 países ao redor do mundo. As principais vantagens da energia nuclear são a elevada rentabilidade final e a ausência de emissões de produtos de combustão para a atmosfera, as principais desvantagens são o perigo potencial de contaminação radioativa do meio ambiente por produtos de fissão do combustível nuclear durante um acidente e o problema de processamento utilizado Combustível nuclear.

Não convencional (energia alternativa)

1. Energia solar. Este uso radiação solar para obter energia de qualquer forma. A energia solar utiliza uma fonte de energia renovável e pode tornar-se amiga do ambiente no futuro.

Vantagens da energia solar:

– Disponibilidade pública e inesgotabilidade da fonte;
– Teoricamente, total segurança para o meio ambiente.

Desvantagens da energia solar:

– O fluxo de energia solar na superfície da Terra é altamente dependente da latitude e do clima;
- A central solar não funciona à noite e não funciona com eficiência suficiente no crepúsculo da manhã e da noite;
As células fotovoltaicas contêm substâncias venenosas como chumbo, cádmio, gálio, arsénico, etc., e a sua produção consome muitas outras substâncias perigosas.

2. Energia eólica. Trata-se de uma indústria energética especializada no aproveitamento da energia eólica - a energia cinética das massas de ar na atmosfera. Como a energia eólica é consequência da atividade solar, ela é classificada como uma energia renovável.

Perspectivas para a energia eólica.

A energia eólica é uma indústria em expansão, pois no final de 2007 a capacidade total instalada de todas as turbinas eólicas era de 94,1 gigawatts, um aumento de cinco vezes desde 2000. Os parques eólicos em todo o mundo produziram cerca de 200 mil milhões de kWh em 2007, o que representa cerca de 1,3% do consumo mundial de electricidade. Parque eólico costeiro Middelgrunden, perto de Copenhague, Dinamarca. Na época da construção, era o maior do mundo.

Oportunidades para a implementação da energia eólica na Rússia. Na Rússia, as possibilidades da energia eólica até o momento permanecem praticamente não realizadas. Uma atitude conservadora em relação ao desenvolvimento futuro do complexo de combustíveis e energia praticamente dificulta a introdução efetiva da energia eólica, especialmente nas regiões do Norte da Rússia, bem como na zona de estepe do Sul Distrito Federal, e em particular na região de Volgogrado.

3. Energia termonuclear. O sol é um reator termonuclear natural. Ainda mais interessante, embora seja uma perspectiva relativamente distante, é a utilização da energia de fusão nuclear. Reatores de fusão, segundo cálculos, consumirá menos combustível por unidade de energia, e tanto esse combustível em si (deutério, lítio, hélio-3) quanto os produtos de sua síntese são não radioativos e, portanto, ambientalmente seguros.

Perspectivas para a energia termonuclear. Esta área da energia tem um enorme potencial, actualmente, no âmbito do projecto “ITER”, que envolve Europa, China, Rússia, EUA, Coreia do Sul e Japão, a França está a construir o maior reactor termonuclear, o objectivo de que é levar a CNF (Fusão Termonuclear Controlada) a um novo nível. A construção está prevista para ser concluída em 2010.

4. Biocombustível, biogás. O biocombustível é um combustível proveniente de matérias-primas biológicas, obtido, via de regra, a partir do processamento de talos de cana-de-açúcar ou sementes de colza, milho, soja. É feita uma distinção entre biocombustíveis líquidos (para motores de combustão interna, por exemplo, etanol, metanol, biodiesel) e gasosos (biogás, hidrogénio).

Tipos de biocombustíveis:

– Biometanol
– Bioetanol
– Biobutanol
- Éter dimetil
– Biodiesel
– Biogás
– Hidrogênio

Atualmente, os mais desenvolvidos são o biodiesel e o hidrogênio.

5. Energia geotérmica. Escondidas sob as ilhas vulcânicas do Japão estão enormes quantidades de energia geotérmica, que pode ser aproveitada pela extração de água quente e vapor. Benefício: emite cerca de 20 vezes menos dióxido de carbono na produção de eletricidade, o que reduz o seu impacto no meio ambiente global.

6. A energia das ondas, vazantes e fluxos. No Japão, a fonte de energia mais importante são as turbinas de ondas, que convertem o movimento vertical das ondas do mar em pressão do ar que gira as turbinas dos geradores elétricos. Na costa do Japão, foi instalado um grande número de bóias que aproveitam a energia das vazantes e das vazantes. É assim que a energia oceânica é utilizada para garantir a segurança do transporte marítimo.

O enorme potencial da energia solar poderia, teoricamente, fornecer todas as necessidades energéticas do mundo. Mas a eficiência de conversão de calor em eletricidade é de apenas 10%. Isso limita as possibilidades da energia solar. Dificuldades fundamentais também surgem ao analisar as possibilidades de criação de geradores de alta potência utilizando energia eólica, fluxos e refluxos, energia geotérmica, biogás, combustível vegetal, etc. Tudo isto leva à conclusão de que as possibilidades dos recursos energéticos considerados “reprodutíveis” e relativamente ecológicos são limitadas, pelo menos num futuro relativamente próximo. Embora o efeito de seu uso na resolução de problemas individuais de fornecimento de energia já possa ser bastante impressionante.

É claro que há otimismo quanto às possibilidades da energia termonuclear e de outras formas eficientes de obtenção de energia, intensamente estudadas pela ciência, mas na escala atual de produção de energia. Com o desenvolvimento prático destas possíveis fontes, serão necessárias várias décadas devido à elevada intensidade de capital e à correspondente inércia na implementação dos projetos.

Trabalho de pesquisa dos alunos:

1. Relatório especial "Energia Verde" para o futuro: “O Japão é o líder mundial na produção de eletricidade solar. 90% da energia solar produzida no Japão é gerada por painéis solares em residências comuns. O governo japonês estabeleceu uma meta em 2010 para receber aproximadamente 4,8 milhões de quilowatts de energia de painéis solares. Geração de eletricidade por biomassa no Japão. O gás metano é emitido a partir de resíduos de cozinha. Esse gás aciona um motor que gera eletricidade e também é criado condições fávoraveis para proteger o ambiente.

O desenvolvimento da energia mundial no início do século XXI. será determinado pelo impacto complexo de muitos factores económicos, naturais, científicos, técnicos e políticos. Uma estimativa do crescimento a longo prazo do consumo de energia, com base no ritmo assumido de desenvolvimento da indústria energética mundial, leva à conclusão de que o aumento médio anual até 2030-2050 provavelmente será de 2-3%. Nele será muito maior. Dado o crescimento populacional previsto para 8,5 mil milhões até 2025, dos quais 80% viverão em países em desenvolvimento, pode-se esperar que estes países desempenhem um papel decisivo no consumo mundial de energia. Isso causará um aumento acentuado em sua produção. Um aumento na produção de eletricidade implicará grave poluição ambiental. O papel no fornecimento de energia aumentará no futuro, dadas as vastas reservas desta matéria-prima, bem como o respeito pelo ambiente deste tipo de combustível.

A transição do petróleo para o gás é a terceira revolução energética (a primeira é a transição da madeira para o carvão, a segunda é do carvão para o petróleo). O petróleo tornou-se agora o último recurso no balanço energético do mundo. Os preços do petróleo determinarão o ritmo da reestruturação do equilíbrio energético global. Acredita-se que o consumo no mundo aumentará até 2030 para quase 8 bilhões de toneladas, uma vez que é muito caro converter todas as usinas termelétricas a carvão em petróleo ou gás.

Na Conferência Internacional sobre o Uso de Recursos Energéticos ( , 1989) conseguiu-se solução eficaz problemas, o que aumentou o número de apoiantes do seu desenvolvimento em muitos.

Pelo contrário, em (província de Ontário) foi declarada uma moratória sobre a construção de novas centrais nucleares. As centrais nucleares na Europa Oriental são motivo de grande preocupação, embora as centrais nucleares que operam na Eslováquia estejam entre as melhores do mundo em termos de desempenho. Os problemas da utilização não residual do urânio natural como combustível descartável, bem como do processamento e destruição de resíduos radioativos estão sendo resolvidos.

Atitudes diferentes em muitos países relativamente à utilização dos recursos hidroeléctricos. Apenas a China está a planear grandes centrais hidroeléctricas. Até o ano 2000, 60 grandes usinas hidrelétricas com capacidade total de 70 GW estarão sendo projetadas nos rios da China.

A direção mais promissora na produção de energia envolve o uso da energia solar (conversão fotovoltaica) e do gradiente de temperatura do oceano para gerar eletricidade, energia eólica, energia geotérmica, energia pedras e, energia, células de combustível, transformação de madeira em líquidos, resíduos urbanos, aplicações de biogás a partir de resíduos industriais e agrícolas. Os países desenvolvidos lideram o desenvolvimento destas tecnologias, principalmente o Japão, o Canadá e a Dinamarca. Além disso, há desenvolvimentos sobre como aumentar a utilização de recursos hídricos, construir estações de pequena capacidade em estações de tratamento de água, canais de irrigação, utilizando novo design UHE com baixa pressão de água.

Os principais problemas no desenvolvimento da indústria de energia elétrica na Rússia estão relacionados com: o atraso técnico e a depreciação dos fundos da indústria, a imperfeição do mecanismo econômico de gestão do setor energético, incluindo a política de preços e de investimento, e o crescimento de não- pagamentos por parte dos consumidores de energia. No contexto da crise económica, mantém-se a elevada intensidade energética da produção.

Atualmente, mais de 18% das usinas esgotaram completamente o recurso estimado de capacidade instalada. O processo de economia de energia é muito lento. O governo está tentando resolver o problema de diferentes partes: ao mesmo tempo, a indústria está sendo corporatizada (51% das ações permanecem com o Estado), os investimentos estrangeiros estão sendo atraídos e um programa começou a ser implementado para reduzir a intensidade energética da produção.

As principais tarefas para o desenvolvimento do setor energético russo podem ser apontadas: 1) redução da intensidade energética da produção; 2) preservação do sistema energético unificado da Rússia; 3) aumento do fator de potência do sistema de potência; 4) transição completaàs relações de mercado, à libertação dos preços da energia, à plena transição para os preços mundiais, à possível recusa de compensação; 5) pronta renovação da frota do sistema energético; 6) trazer os parâmetros ambientais do sistema energético ao nível dos padrões mundiais.

A indústria enfrenta atualmente uma série de desafios. Importante é problema ecológico. Nesta fase, na Rússia, a emissão de substâncias nocivas para o ambiente por unidade de produção excede a do Ocidente em 6 a 10 vezes.

O amplo desenvolvimento da produção, a acumulação acelerada de enormes capacidades levaram ao facto de o factor ambiental por muito tempo levado em conta muito pouco ou nada. As usinas termelétricas a carvão mais prejudiciais ao meio ambiente, perto delas o nível radioativo é várias vezes maior do que o nível de radiação nas imediações da usina nuclear. A utilização do gás nas centrais térmicas é muito mais eficiente do que o óleo combustível ou o carvão; ao queimar 1 tonelada de combustível padrão, 1,7 toneladas de carbono são formadas em comparação com 2,7 toneladas ao queimar óleo combustível ou carvão. Os parâmetros ambientais estabelecidos anteriormente não proporcionam total limpeza ambiental, de acordo com eles foi construída a maior parte das usinas.

Novos padrões de limpeza ambiental estão incluídos em um documento especial programa estadual"Energia limpa". Tendo em conta as exigências deste programa, vários projetos já foram elaborados e dezenas estão em desenvolvimento. Assim, existe um projeto de Berezovskaya GRES-2 com unidades de 800 MW e filtros de mangas para retenção de poeira, um projeto de uma usina termelétrica com usinas de ciclo combinado com capacidade de 300 MW, um projeto de Rostovskaya GRES, que inclui muitas soluções técnicas fundamentalmente novas. Consideraremos separadamente os problemas do desenvolvimento da energia nuclear.

A indústria e a energia nucleares são consideradas na Estratégia Energética (2005-2020) como a parte mais importante do sector energético do país, uma vez que a energia nuclear tem potencial para qualidades necessárias para a substituição gradual de uma parte significativa da energia tradicional por combustíveis fósseis, e também possui uma base de produção e construção desenvolvida e capacidades suficientes para a produção de combustível nuclear. Ao mesmo tempo, a principal atenção é dada à garantia da segurança nuclear e, acima de tudo, à segurança das centrais nucleares durante o seu funcionamento. Além disso, é necessário tomar medidas para o interesse no desenvolvimento da indústria do público, especialmente da população que vive perto da usina nuclear.

Para garantir o ritmo planeado de desenvolvimento da energia nuclear após 2020, para manter e desenvolver o potencial de exportação, já é necessário intensificar os trabalhos de exploração destinados a preparar uma base de reserva de matéria-prima de urânio natural.

A opção máxima para o crescimento da geração de eletricidade em usinas nucleares atende tanto aos requisitos de desenvolvimento econômico favorável quanto à estrutura economicamente ótima prevista de produção de eletricidade, levando em consideração a geografia do seu consumo. Ao mesmo tempo, as regiões europeias e do Extremo Oriente do país, bem como as regiões do norte com combustível importado de longo alcance, são a área economicamente prioritária para a localização de centrais nucleares. Podem surgir níveis mais baixos de produção de energia nas centrais nucleares se houver objecções públicas à escala indicada de desenvolvimento das centrais nucleares, o que exigirá um aumento correspondente na produção de carvão e na capacidade das centrais eléctricas alimentadas a carvão, incluindo em regiões onde a energia nuclear as plantas têm uma prioridade económica.

As principais tarefas da variante máxima: construção de novas centrais nucleares com aumento da capacidade instalada das centrais nucleares para 32 GW em 2010 e para 52,6 GW em 2020; extensão da vida útil atribuída às unidades de energia existentes até 40-50 anos de operação, a fim de maximizar a liberação de gás e petróleo; economia de custos através do uso de reservas operacionais e de projeto.

Nesta opção, em particular, está prevista a conclusão da construção de unidades de energia nuclear de 5 GW em 2000-2010 (duas unidades - na central nuclear de Rostov e uma cada - nas estações Kalinin, Kursk e Balakovo) e nova construção de 5,8 Unidades de energia nuclear GW (uma unidade cada) nas centrais nucleares de Novovoronezh, Beloyarsk, Kalinin, Balakovo, Bashkir e Kursk). Em 2011 - 2020 está prevista a construção de quatro unidades na central nuclear de Leningrado, quatro unidades na central nuclear do Cáucaso do Norte, três unidades na central nuclear de Bashkir, duas unidades cada no Ural do Sul, Extremo Oriente, Primorskaya, Kursk NPP-2 e Smolensk NPP-2, nas centrais nucleares de Arkhangelsk e Khabarovsk e uma unidade nas centrais nucleares de Novovoronezh, Smolensk e Kola - 2.

Ao mesmo tempo, em 2010-2020. Está previsto o descomissionamento de 12 unidades de energia de primeira geração nas centrais nucleares de Bilibino, Kola, Kursk, Leningrado e Novovoronezh.

As principais tarefas da variante mínima são a construção de novas unidades, aumentando a capacidade da central nuclear para 32 GW em 2010 e até 35 GW em 2020 e prolongando a vida útil atribuída às unidades de energia existentes em 10 anos.

As usinas termelétricas continuarão sendo a base da indústria de energia elétrica russa durante todo o período considerado, cuja participação na estrutura da capacidade instalada da indústria será de 68% até 2010 e de 67-70% até 2020 (69 % em 2000). Eles garantirão a geração de 69% e 67-71% de toda a eletricidade do país, respectivamente (2000 - 67%).

Dada a difícil situação nas indústrias produtoras de combustíveis e o elevado crescimento esperado na produção de electricidade em centrais térmicas (quase 40-80% até 2020), o fornecimento de combustível às centrais eléctricas no próximo período tornar-se-á um dos problemas mais difíceis em o setor energético.

A demanda total por combustíveis fósseis para as usinas russas aumentará de 273 milhões de t.f.e. em 2000 para 310-350 milhões de tec em 2010 e até 320-400 milhões de tec em 2020. O aumento relativamente baixo da procura de combustíveis até 2020 em comparação com a produção de electricidade está associado à substituição quase completa, durante este período, do equipamento antieconómico existente por novo equipamento altamente eficiente, o que requer a implementação de entradas de capacidade quase limitadas de capacidade de produção. Na variante alta no período 2011-2015. para substituir equipamentos antigos e responder ao aumento da procura, propõe-se a introdução de 15 milhões de kW por ano e no período 2016-2020. até 20 milhões de kWh por ano. Qualquer atraso nos insumos levará a uma diminuição da eficiência na utilização do combustível e, consequentemente, a um aumento do seu consumo nas centrais, em comparação com os níveis especificados na Estratégia.

A necessidade de uma mudança radical nas condições de fornecimento de combustível às centrais térmicas nas regiões europeias do país e o endurecimento dos requisitos ambientais levam a mudanças significativas na estrutura de energia das UTEs por tipos de centrais e tipos de combustível utilizados em estas áreas. A direção principal deverá ser o reequipamento técnico e a reconstrução das existentes, bem como a construção de novas centrais térmicas. Ao mesmo tempo, será dada prioridade às centrais eléctricas a carvão de ciclo combinado e amigas do ambiente, que são competitivas na maior parte do território da Rússia e garantem um aumento na eficiência da produção de energia. A transição das turbinas a vapor para centrais térmicas de ciclo combinado a gás e, posteriormente, a carvão, garantirá um aumento gradual da eficiência das instalações até 55%, e no futuro até 60%, o que reduzirá significativamente o aumento na demanda de combustível das usinas termelétricas.

Para o desenvolvimento do Sistema Energético Unificado da Rússia, a Estratégia Energética prevê:

• 1) criação de uma forte ligação eléctrica entre as partes oriental e europeia da UES da Rússia, através da construção de linhas de transmissão de energia com tensões de 500 e 1150 kV. O papel destes laços é especialmente importante no contexto da necessidade de reorientar as regiões europeias para a utilização do carvão, permitindo reduzir significativamente a importação de carvão oriental para centrais térmicas;
• 2) fortalecimento das ligações de trânsito intersistemas entre o IPS (sistema unificado de energia) do Médio Volga - o IPS do Centro - o IPS do Norte do Cáucaso, o que permite aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia à região do Norte do Cáucaso, bem como o IPS dos Urais - o IPS do Médio Volga - o IPS do Centro e o IPS dos Urais - o IPS do Noroeste para emissão de energia excedente na Usina do Distrito Estadual de Tyumen;
• 3) reforço das ligações de base entre os UPS do Noroeste e do Centro;
• 4) desenvolvimento da comunicação eléctrica entre o IPS da Sibéria e o IPS do Leste, que permite assegurar o funcionamento paralelo de todas as interligações energéticas do país e garantir um abastecimento energético fiável às regiões deficientes do Extremo Oriente.

Energia alternativa. Apesar de a Rússia, em termos do grau de utilização das chamadas energias não tradicionais e renováveis, ainda estar entre os sextos dez países do mundo, o desenvolvimento nesta direção tem grande importância especialmente tendo em conta o tamanho do país. O potencial de recursos de fontes de energia não tradicionais e renováveis ​​é de cerca de 5 mil milhões de toneladas de combustível padrão por ano, e o potencial económico na sua forma mais geral atinge pelo menos 270 milhões de toneladas de combustível padrão (Fig. 2).

Até agora, todas as tentativas de utilizar fontes de energia não tradicionais e renováveis ​​na Rússia são experimentais e semi-experimentais ou, na melhor das hipóteses, tais fontes desempenham o papel de produtores de energia locais, estritamente locais. Este último também se aplica à utilização da energia eólica. Isto acontece porque a Rússia ainda não enfrenta uma escassez de fontes de energia tradicionais e as suas reservas de combustível orgânico e de combustível nuclear ainda são bastante grandes. No entanto, ainda hoje, em regiões remotas ou de difícil acesso da Rússia, onde não há necessidade de construir uma grande central eléctrica, e muitas vezes não há ninguém para a manter, as fontes “não tradicionais” de electricidade são a melhor solução. para o problema.

Os níveis planejados de desenvolvimento e reequipamento técnico dos ramos do setor energético do país são impossíveis sem um correspondente aumento da produção nos ramos da energia (nuclear, elétrica, petróleo e gás, petroquímica, mineração, etc.) engenharia , metalurgia e indústria química Rússia, bem como o complexo de construção. O seu necessário desenvolvimento é tarefa de toda a política económica do Estado.

Introdução

O setor de energia elétrica é um ramo complexo da economia, que inclui o ramo de produção de energia elétrica e sua transmissão ao consumidor. A indústria de energia elétrica é a indústria básica mais importante da Rússia. Toda a economia nacional do país, bem como o nível de desenvolvimento do progresso científico e tecnológico do país, depende do nível do seu desenvolvimento.

Uma característica específica do setor de energia elétrica é que sua produção não pode ser acumulada para posterior utilização, portanto, o consumo corresponde à produção de energia elétrica tanto em tamanho (levando em conta as perdas) quanto em tempo.

Já é impossível imaginar a vida sem energia elétrica. A indústria da energia eléctrica invadiu todas as esferas da actividade humana: indústria e agricultura, ciência e espaço, o nosso modo de vida. Sua propriedade específica é a capacidade de se transformar em quase todos os outros tipos de energia (combustível, mecânica, sonora, luminosa, etc.)

Na indústria, a eletricidade é utilizada tanto para acionar diversos mecanismos, quanto diretamente em processos tecnológicos. O funcionamento dos meios de comunicação modernos baseia-se no uso de eletricidade.

A eletricidade na vida cotidiana é a parte principal para garantir uma vida confortável às pessoas.

A eletricidade desempenha um papel importante na indústria dos transportes. O transporte elétrico não polui o meio ambiente.

1. A importância da indústria de energia elétrica na economia da Federação Russa

O desenvolvimento estável da economia é impossível sem um sector energético em constante desenvolvimento. A indústria de energia elétrica é a base do funcionamento da economia e do suporte à vida. O funcionamento fiável e eficiente do sector da energia eléctrica, o abastecimento ininterrupto dos consumidores é a base para o desenvolvimento progressivo da economia do país e um factor integrante para garantir condições de vida civilizadas a todos os seus cidadãos. A indústria de energia elétrica é um elemento do complexo de combustíveis e energia. O complexo de combustíveis e energia da Rússia é um poderoso sistema econômico e produtivo. Tem uma influência decisiva no estado e nas perspectivas de desenvolvimento economia nacional, fornecendo 1/5 do produto interno bruto, 1/3 do volume da produção industrial e da receita do orçamento consolidado da Rússia, cerca de metade do orçamento federal, exportações e receitas cambiais.

No desenvolvimento da indústria de energia elétrica, grande importância é atribuída à correta localização da indústria de energia elétrica. A condição mais importante a colocação racional de usinas de energia é um relato abrangente da necessidade de eletricidade em todas as indústrias economia nacional país e as necessidades da população, bem como de cada região económica no futuro.

Um dos princípios para colocar o setor de energia elétrica em estágio atual O desenvolvimento da economia de mercado consiste na construção predominantemente de pequenas centrais térmicas, na introdução de novos tipos de combustíveis e no desenvolvimento de uma rede de transmissão de energia de alta tensão a longa distância.

Uma característica essencial do desenvolvimento e localização da indústria de energia elétrica é a construção generalizada de usinas combinadas de calor e energia (CHP) para aquecimento de diversas indústrias e serviços públicos. As usinas de cogeração estão localizadas em pontos de consumo de vapor ou água quente, uma vez que a transferência de calor através de tubulações só é economicamente viável em curtas distâncias.

Uma direção importante no desenvolvimento da indústria de energia elétrica é a construção de usinas hidrelétricas. Peculiaridade desenvolvimento moderno indústria de energia elétrica - a construção de sistemas de energia elétrica, sua integração e a criação do Sistema Único de Energia (UES) do país.

2. Características das maiores usinas térmicas e nucleares

Usinas termelétricas (UTE). Existem cerca de 700 usinas termelétricas de grande e médio porte na Rússia. Eles produzem até 70% da eletricidade. As usinas termelétricas usam combustíveis fósseis - carvão, petróleo, gás, óleo combustível, xisto, turfa. As usinas termelétricas estão voltadas para o consumidor e ao mesmo tempo estão localizadas em fontes de recursos combustíveis. Orientadas para o consumidor são usinas de energia que utilizam combustível de alto teor calórico, cujo transporte é economicamente rentável. As usinas que operam com óleo combustível estão localizadas principalmente nos centros da indústria de refino de petróleo. As grandes usinas termelétricas são Berezovskaya GRES-1 e GRES-2, operando com carvão da bacia de Kansk-Achinsk, Surgutskaya GRES-1 e GRES-2, Urengoyskaya GRES - a gás.

Vantagens das usinas termelétricas: localização relativamente livre associada à ampla distribuição de recursos de combustível na Rússia; a capacidade de gerar eletricidade sem flutuações sazonais (ao contrário das usinas hidrelétricas). As desvantagens incluem: uso de recursos combustíveis não renováveis; baixa eficiencia; impacto extremamente adverso no meio ambiente (as usinas termelétricas em todo o mundo emitem anualmente na atmosfera 200-250 milhões de toneladas de cinzas e cerca de 60 milhões de toneladas de dióxido de enxofre; além disso, absorvem uma enorme quantidade de oxigênio).

Central nuclear(NPP). As usinas nucleares usam combustível transportável. As centrais nucleares são orientadas para consumidores localizados em áreas com um equilíbrio tenso de combustível e energia ou em locais onde os recursos de combustíveis minerais identificados são limitados. Além disso, a indústria da energia nuclear é um dos sectores de intensidade científica excepcionalmente elevada.

A participação das usinas nucleares na geração total de eletricidade na Rússia ainda é de 12%, nos EUA - 20%, Grã-Bretanha - 18,9%, Alemanha - 34%, Bélgica - 65%, França - mais de 76%.

Agora existem nove centrais nucleares na Rússia com uma capacidade total de 20,2 milhões de kW: centrais nucleares de Leningrado na região Noroeste, centrais nucleares de Kursk e Novovoronezh na região central de Chernobyl, centrais nucleares de Smolensk e Kalinin na região económica central, centrais nucleares de Balakovo no Volga região, central nuclear de Kola no Norte e central nuclear de Beloyarskaya nos Urais. Central nuclear, Extremo Oriente - central nuclear de Bilibino.

Vantagens das usinas nucleares: podem ser construídas em qualquer área; o fator de utilização da capacidade instalada é de 80%; em condições normais de operação, são menos prejudiciais ao meio ambiente do que outros tipos de usinas; não absorve oxigênio. Desvantagens das usinas nucleares: dificuldades em enterrar resíduos radioativos (contêineres com proteção poderosa e sistema de refrigeração o sepultamento é realizado no solo em grandes profundidades em estratos geologicamente estáveis); consequências catastróficas de acidentes nas nossas centrais nucleares devido a um sistema de protecção imperfeito; poluição térmica de reservatórios utilizados por usinas nucleares. Do ponto de vista económico, a energia nuclear é específica. Possui pelo menos duas características fundamentais. A primeira característica está relacionada com o grande papel dos investimentos de capital, que constituem a principal contribuição para o custo da electricidade. Daí decorre a necessidade de levar em consideração de maneira especialmente cuidadosa e razoável o papel do investimento de capital. A segunda é determinada pelas especificidades do uso do combustível nuclear, que difere significativamente daquele inerente ao combustível químico convencional. Infelizmente, ainda não existe consenso sobre como estas características devem ser tidas em conta nos cálculos económicos. Usando o exemplo da indústria de energia nuclear russa, pode-se analisar as características acima do ponto de vista da recursos modernos produção de eletricidade.

Embora problemas econômicos No entanto, o optimismo nas previsões do seu desenvolvimento que existiu até meados da década de 1980 foi determinado principalmente por ideias sobre a moderada intensidade de capital das centrais nucleares, muitas vezes ditadas por considerações políticas.

Sabe-se que os investimentos específicos de capital em usinas nucleares são muito maiores do que em usinas convencionais, especialmente para usinas nucleares com reatores rápidos. Isto se deve principalmente à complexidade do esquema tecnológico da NPP: são utilizados sistemas de 2 e até 3 circuitos para remoção de calor do reator.

Um sistema especial de resfriamento de emergência garantido está sendo criado.

Existem elevados requisitos para materiais de design (pureza nuclear).

A produção dos equipamentos e a sua instalação são realizadas sob condições particularmente rigorosas e cuidadosamente controladas (tecnologia de reatores).

Além disso, a eficiência térmica nas centrais nucleares com reatores térmicos atualmente usados ​​​​na Rússia, é visivelmente menor do que nas usinas termelétricas convencionais.

Outra questão importante é que os elementos combustíveis dentro do reator contêm constantemente uma quantidade significativa de combustível nuclear necessário para criar uma massa crítica. Em algumas publicações, por exemplo, de acordo com os dados de Batov, Yu.I. Koryakin, 1969, propõe-se incluir o custo da primeira carga de combustível nuclear nos investimentos de capital. Se seguirmos esta lógica, então os investimentos de capital devem incluir não apenas o combustível localizado no próprio reator, mas também o utilizado no ciclo externo do combustível. Para reatores que utilizam um ciclo fechado com regeneração de combustível, como reatores rápidos, a quantidade total de combustível “congelado” desta forma pode ser 2 a 3 vezes ou até mais que a massa crítica. Tudo isto aumentará significativamente a já significativa componente de investimentos de capital e, consequentemente, piorará os indicadores económicos calculados das centrais nucleares.

Esta abordagem não pode ser considerada correta. Com efeito, em qualquer produção, alguns elementos do equipamento estão em constante funcionamento, enquanto outros meios materiais de serviço são regularmente substituídos por novos. Porém, se este período não for muito longo, o seu custo não é incluído nos investimentos de capital. Esses custos são considerados normais e correntes. No caso das barras de combustível, isso é evidenciado pelo período de utilização, que não ultrapassa vários meses.

Outra questão importante é o preço do combustível nuclear. Se falamos apenas de urânio, então seu custo é determinado pelos custos de mineração, extração do minério, enriquecimento isotópico (se necessário).

Se o combustível for o plutônio, usado para reatores rápidos, então, no caso geral, dois modos devem ser distinguidos: fechado, quando há plutônio suficiente para atender às necessidades de desenvolvimento de energia, e conversão, quando não é suficiente e 235 Junto com ele é usado U. Para o caso do ciclo de conversão O preço do plutônio deve ser determinado a partir de uma comparação com o preço conhecido de 235 U. Qualquer reator rápido pode usar tanto plutônio quanto urânio combustível. Assim, numa comparação económica, pode ser excluída a influência do efeito do tipo de combustível na componente de capital do custo da eletricidade. Basta equacionar apenas os custos diretos do combustível (componentes do combustível) em ambos os casos. Segundo especialistas, o preço do plutônio excede o preço do 235 U em cerca de 30%. Para o plutônio, esta circunstância é importante, uma vez que o plutônio produzido como subproduto traz uma grande renda.

A energia é a base para fornecer condições necessárias a vida e o desenvolvimento da humanidade, o nível de seu bem-estar material e econômico, bem como a relação da sociedade com ambiente. A fonte de energia mais conveniente e ecológica é a eletricidade. É a base para acelerar o progresso científico e tecnológico, o desenvolvimento de indústrias intensivas em conhecimento e a informatização da sociedade. Assim, para o período até 2035, espera-se um aumento da eletrificação da economia mundial e do consumo de eletricidade. Para considerar a previsão do setor de energia elétrica, destacamos os fatores que podem provocar alteração na produção e no consumo de energia elétrica:

a taxa de crescimento económico;

crescimento populacional;

Melhorar a eficiência do uso de energia e a economia de energia;

· envelhecimento do pessoal qualificado na indústria de energia elétrica dos países desenvolvidos;

· atenção crescente à segurança ambiental, incluindo uma política para reduzir as emissões de CO 2.

Considere a previsão geral da produção de eletricidade.

Vemos que o maior aumento na produção está previsto para 2015 - 18%. Taxas médias de crescimento de 2008 a 2035 representam 13%.

Considere a estrutura dos tipos de produção de eletricidade no período de previsão:

O diagrama mostra que com o crescimento da produção de eletricidade, a estrutura de suas fontes permanece praticamente inalterada. A principal participação na estrutura de geração de eletricidade é a produzida em usinas termelétricas a carvão (cerca de 39%). A eletricidade baseada no gás natural está consistentemente em segundo lugar: uma média de 23%. Também não são esperadas alterações nas participações da energia nuclear e hidrelétrica, que ocupam 14% e 16% respectivamente na estrutura. No período de previsão, espera-se um ligeiro aumento na quota de electricidade baseada em FER de 3% para 7%, com uma quota de 7% esperada até 2020, e está planeado um desenvolvimento estável no futuro.

A previsão mostra algum aumento no consumo de carvão para geração de eletricidade. Um tal cenário é possível: o crescimento económico da China e da Índia motiva-os a desenvolver os seus próprios depósitos e a desenvolver electricidade e produção através da extracção barata de carvão. A capacidade instalada de produção de carvão nestes países quase duplicará entre 2008 e 2035. O desenvolvimento da indústria exigirá investimentos significativos na indústria extractiva e nas infra-estruturas (incluindo transportes), de modo que durante o período de desenvolvimento da indústria, na nossa opinião, não se pode esperar um rápido crescimento económico destes países.

A geração de energia nuclear foi de 2.600 TWh em 2008 e deverá aumentar para 4.900 TWh até 2035. Atualmente, não só a produção de eletricidade nas centrais nucleares está a crescer, mas também o seu fator de capacidade: de 65% em 1990 para 80% atualmente, o que indica um aumento na eficiência da energia nuclear. Considerando o aumento das capacidades das centrais nucleares, pode-se notar que os países ativamente envolvidos no desenvolvimento da energia nuclear são a China, a Índia e a Rússia. De 2008 a 2035, as capacidades de usinas nucleares da China aumentarão quase 13 vezes (de 9 GW para 106 GW), da Índia - quase 7 vezes (de 4,1 para 28 GW). O aumento das capacidades de usinas nucleares na Rússia durante o período de previsão está planejado em 122% (de 23,2 GW em 2008 para 51,5 GW em 2035).

As FER são outra área importante de produção de eletricidade. A produção de electricidade baseada em FER é actualmente uma das áreas de crescimento mais rápido da indústria de energia eléctrica. Um sério obstáculo à construção de tais capacidades de geração é o alto custo dos projetos e a natureza oscilatória do trabalho, mas isso não impede os países de desenvolverem este setor da indústria de energia elétrica: a taxa de crescimento da eletricidade produzida com base em energias renováveis fontes no período de previsão está planejado em 3,1% ao ano. Dos 4.600 TWh de eletricidade gerada a partir de fontes renováveis ​​até 2035, 55% serão produzidos por energia hídrica e 27% por energia eólica. Nos últimos dez anos, a importância da energia eólica cresceu tremendamente: a capacidade instalada dos parques eólicos aumentou de 18 GW em 2001 para 121 GW em 2009. Obviamente, a tendência de aumento da capacidade eólica continuará no futuro. Os governos de muitos países do mundo já anunciaram medidas destinadas ao desenvolvimento de energias renováveis. A União Europeia prevê que em 2020 as FER representem 20% de todos os volumes de produção; a meta dos EUA é que 10-20% da produção seja proveniente de energia renovável, enquanto a China espera receber deles 100 GW de energia até 2020.

Mesmo no contexto da crise e da redução da actividade de muitas indústrias, a produção do sector da energia eléctrica manteve-se praticamente no mesmo nível, tendo mesmo aumentado em alguns países. A indústria energética é seção importante O complexo de combustíveis e energia de qualquer país e de todo o mundo e, portanto, até 2035, espera-se um aumento no volume de eletricidade produzida. Dadas as tendências descritas, podemos também esperar um aumento dos preços da eletricidade.