Энергосбережение в народном хозяйстве

Министерство образования Республики Беларусь

БГУИР

Факультет заочного обучения

Кафедра: экологии

Контрольная работа № 1, 2

по дисциплине: "Основы экологии и энергосбережения"

Вариант 14

Выполнила студентка

Цявловская Н.В.

Содержание

1. Экологическое значение атмосферы. Использование атмосферного воздуха как природного ресурса в народном хозяйстве (производимая продукция)

. Потери электроэнергии при транспортировании

. Задача II (6)

. Задача VII (9)

Список использованной литературы

1. Экологическое значение атмосферы. Использование атмосферного воздуха как природного ресурса в народном хозяйстве (производимая продукция)

Условием появления и развития жизни на Земле является атмосфера - окружающая Землю газовая среда, воздушный бассейн. По объему и составу образующих газов атмосфера Земли резко отличается от газовых оболочек других планет Солнечной системы.

Земная атмосфера простирается на высоту 1,5-2 тыс. км над уровнем моря или суши, то есть составляет около 1/3 радиуса нашей планеты. Атмосферный воздух - это механическая смесь газов с взвешенными каплями воды, пыли, кристаллами льда и пр.

С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь. Изменение температуры в границах атмосферы на разных высотах поясняется неодинаковым поглощением солнечной энергии газами. Наиболее интенсивнее тепловые процессы происходят в тропосфере, причем атмосфера нагревается снизу, от поверхности океана и суши.

Следует отметить, что атмосфера имеет очень большое экологическое значение. Рассмотрим все функции атмосферы:

) Регулирование климата Земли.

2) Поглощение солнечной радиации.

) Пропускает тепловое излучение Солнца.

) Сохраняет тепло.

) Является средой распространения звука.

) Источник кислородного дыхания.

) Формирование влагооборота, связанного с образованием облаков и выпадением осадков.

) Формирующий фактор литосферы (выветривание).

) Метеориты или полностью сгорают в атмосфере или становятся менее габаритными. Другими словами фильтрует "космический мусор".

Климат и погода. Атмосфера регулирует важнейшие параметры климата - влажность, температуру, давление.

Скопление капелек влаги или кристаллов льда, т. е. образование облаков, возможно лишь при наличии в воздухе ядер конденсации - твердых частиц диаметром в сотые доли микрометра, или, проще говоря, тончайшей пыли. В абсолютно "стерильной" атмосфере дождь невозможен.

Вертикальные и горизонтальные перемещения теплых и холодных, сухих и увлажненных масс воздуха, местное распределение температур и осадков, т. е. формирование погоды, осуществляется за счет различий атмосферного давления и возникновения ветров.

Роль атмосферы в круговороте веществ. Циклы кислорода, углерода, азота, воды обязательно проходят атмосферную стадию. Воздушный бассейн выступает в роли гигантского резервуара, где все эти вещества накапливаются и, главное, распределяются по земному шару. Тем самым осуществляется регуляция скорости и интенсивности круговорота веществ в природе.

Атмосфера - часть жизненной среды. Для большинства обитателей суши, и человека в их числе, важны физические свойства атмосферы.

Пропускает тепловое излучение. Прозрачность, т. е. проницаемость, атмосферы для солнечных излучений - видимых, ультрафиолетовых, инфракрасных - исключительно важна для живых организмов. Количество и качество света определяют интенсивность фотосинтеза - единственного природного процесса фиксации солнечной энергии на Земле. Повышение уровня ультрафиолетового облучения может привести к ожогам и другим болезненным явлениям, понижение создает условия для массового размножения болезнетворных организмов. Установлено сложное влияние прозрачности на тепловой баланс Земли, о чем подробнее будет сказано ниже. Современные изменения прозрачности атмосферы в значительной мере определяются антропогенными влияниями, что уже привело к возникновению ряда серьезных проблем.

Весьма существенно для биосферы состояние газового баланса. Свыше 3/4 воздуха составляет азот, названный Лавуазье "безжизненным". Он входит в первооснову носителей жизни - белков и нуклеиновых кислот. Правда, в их синтезе атмосферный азот непосредственного участия не принимает, но является гигантским резервуаром первичного "сырья" как для деятельности азотфиксирующих микроорганизмов и водорослей, так и для промышленности азотных удобрений. Масштабы и особенно темпы роста промышленной фиксации азота уже вносят некоторые коррективы в представление о неисчерпаемости его запасов в атмосфере.

Кислород, составляет четвертую часть всех атомов живого вещества. Без кислорода невозможно дыхание и, следовательно, энергетика многоклеточных животных. Вместе с тем кислород - это продукт жизнедеятельности, выделяемый фотосинтезирующими организмами. Накопление в ходе взаимной эволюции атмосферы и биосферы всего 1% кислорода создало условия для бурного развития современных форм жизни. При этом образовался озоновый экран - защита от космических лучей высоких энергий. Сокращение кислорода в атмосфере повлекло бы за собой замедление процессов жизнедеятельности. Утеря кислорода вызвала бы неизбежную замену аэробных форм жизни анаэробными.

Углекислого газа в атмосфере Земли содержится всего 0,03%. Но сегодня это предмет большого внимания и немалых тревог. При увеличении доли углекислого газа всего до 0,1% животные испытывают затруднения в дыхании, свыше 4% углекислоты в воздухе означает аварийную ситуацию. Даже совсем ничтожные (на тысячные доли процента) изменения содержания углекислого газа в атмосфере меняют ее проницаемость для отраженных от земной поверхности тепловых лучей.

Жизнь на Земле без атмосферы невозможна. Но она невозможна и без воды, и без питательных веществ, и без многого другого. Без пищи человек может прожить недели, без воды - дни, без воздуха - минуты, без атмосферной защиты - секунды.

Столь разительные отличия обоснованы, в частности, разной способностью организма запасать те или иные вещества. В среднем человек потребляет в сутки свыше 500 л кислорода, пропуская через легкие свыше 10 тыс. л (около 12 кг) воздуха и 1,5-2 кг воды и пищи.

Еще одно существенное обстоятельство. В ходе эволюции у животных выработались многоступенчатые и достаточно надежные системы защиты от ядовитых и иных неблагоприятных для организма веществ естественного происхождения (недоброкачественной воды и пищи, пыли, дыма и т. п.). Поэтому и животный и человеческий организмы оказались полностью безоружными против того, чего нет в естественной среде их обитания,- против ядовитых газов без цвета, запаха и вкуса, которых немало в техногенных выбросах: оксида азота (II), свинца в выхлопах автомобилей, угарного газа (СО) и многих других соединений. В этих случаях наши дыхательные пути пропускают беспрепятственно и эликсир жизни, и смертельный яд, не имея средств различать их.

Из выше описанных функций выделяют 3 защитные экологические функции:

1. Терморегулирующие - предохраняет Землю от резких колебаний температуры, способствует перераспределению тепла у поверхности, участвует в формировании климата.

. Жизнеобеспечивающие - участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере благодаря наличию жизненно важных элементов (кислород, углерод, азот).

. Защитные - защищает живые организмы от губительных УФ, рентгеновских и космических лучей.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязнений на поверхности земли и т.д. Однако в современных условиях возможности природных систем атмосферы серьезно подорваны, и атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

Развитие гидросферы также в значительной мере зависел от атмосферы из-за того, что водный баланс и режим поверхностных и подземных бассейнов и акваторий формировались под влиянием режима осадков и испарений. Процессы гидросферы и атмосферы тесно связанные между собою. атмосфера азот электроэнергия экологический

Одной из главнейших составных атмосферы есть водный пар, который имеет большую пространственно-временную изменяемость и сосредоточенный преимущественно в тропосфере. Важной изменчивой составной атмосферы есть также углекислый газ, изменчивость содержания которого связанна с жизнедеятельностью растений, его растворимостью в морской воде и деятельностью человека (промышленные и транспортные выбросы). В последнее время все более большую роль в атмосфере сыграют аэрозольные пылеватые частицы - продукты человеческой деятельности, которые можно обнаружить не только в тропосфере, но и на больших высотах (но правда, в мизерных концентрациях). Физические процессы, которые происходят в тропосфере, оказывают большое влияние на климатические условия разных районов Земли.

Атмосфера имеет слоистую структуру. От поверхности Земли вверх это слои:

Тропосфера

Стратосфера

Мезосфера

Термосфера

Экзосфера

Границы между слоями не резкие и их высота зависит от широты и времени года. Слоистая структура - результат температурных изменений на разных высотах. Погода формируется в тропосфере. И верхняя граница тропосферы выше летом, чем зимой.

Тропосфера

Нижняя часть атмосферы, высота - 8-10 км у полюсов и 16-18 км - над экватором. Температура воздуха с высотой постепенно понижается - в среднем на 6°С на каждый километр высоты, что заметно проявляется не только в горных районах, но и на возвышенностях Беларуси.

Процессы, происходящие в тропосфере, имеют непосредственное и решающее значение для погоды и климата у земной поверхности. В тропосфере содержится до 80 % всей массы воздуха, основное количество атмосферных примесей и практически весь водяной пар. Именно в этой части атмосферы на высоте 10-12 км образуются облака, возникают грозы, дожди и другие физические процессы, формирующие погоду и определяющие климатические условия в разных областях нашей планеты.

Солнечные лучи легко проходят через тропосферу, а тепло, которое излучает нагретая солнечными лучами Земля, накапливается в тропосфере: такие газы, как углекислый газ, метан а также пары воды удерживают тепло. Такой механизм прогревания атмосферы от Земли, нагретой солнечной радиацией, называется парниковый эффект (greenhouse effect). Именно потому, что источником тепла для атмосферы является Земля, температура воздуха с высотой уменьшается

Стратосфера

Выше начинается стратосфера, которая простирается до высоты 50-55 км от поверхности океана или суши. Этот слой атмосферы значительно разрежен, количество кислорода и азота уменьшается, а водорода, гелия и других легких газов увеличивается. Образующийся здесь озоновый слой (экран) поглощает ультрафиолетовую радиацию и сильно влияет на тепловые условия поверхности Земли и физические процессы в тропосфере.

Водяного пара в стратосфере ничтожно мало. Однако на высотах 20-25 км наблюдаются иногда в высоких широтах очень тонкие, так называемые перламутровые облака. Днем они не видны, а ночью кажутся светящимися, так как освещаются солнцем, находящимся под горизонтом. Эти облака состоят из переохлажденных водяных капелек.

Мезосфера

Над стратосферой лежит слой мезосферы, примерно 55-80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развита турбулентность. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются еще особого рода облака, также освещаемые солнцем в ночные часы, так называемые серебристые. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов.

На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньше, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере вместе, до высоты 80 км, заключается больше чем 99,5% всей массы атмосферы. На вышележащие слои приходится ничтожное количество воздуха

Термосфера

Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы (80-800 км), в составе которой преобладают гелий и водород. В ней различаются две части: ионосфера, простирающаяся от мезосферы до высот порядка тысячи километров, и лежащая над нею внешняя часть - экзосфера, переходящая в земную корону.

Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. Ионосфера, как говорит, само название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха - содержание ионов здесь во много раз больше, чем в нижележащих слоях, несмотря на сильную общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы окиси азота и свободные электроны. От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха, в общем, в 1012 раз больше, чем у земной поверхности. Радиоволны испытывают в ионосфере поглощение, преломление и отражение. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются уже электронными слоями небольшой концентрации в нижней части ионосферы (на высотах 70-80 км). Средние и короткие волны отражаются вышележащими ионосферными слоями.

Экзосфера

Самая верхняя, сильно разреженная, часть атмосферы составляет экзосферу. В ней преобладают газы в атомарном состоянии, температура повышается до 2000°C. Газы экзосферы затем рассеиваются в межпланетном пространстве.

Скорости движения частиц газов, особенно легких, здесь очень велики, а вследствие чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах частицы могут облетать Землю по эллиптическим орбитам, не сталкиваясь между собою. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Для незаряженных частиц критической скоростью будет 11,2 км/сек. Такие особенно быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, "ускользать", рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния.

Ускользанию подвергаются преимущественно атомы водорода, который является господствующим газом в наиболее высоких слоях экзосферы.

Из наблюдений с помощью ракет и спутников создалось представление, что водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли так называемую земную корону, простирающуюся более чем до 20 000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно мала. На каждый кубический сантиметр здесь приходится в среднем всего около тысячи частиц. Но в межпланетном пространстве концентрация частиц (преимущественно протонов и электронов) по крайней мере в десять раз меньше.

Атмосферный воздух широко используется как природный ресурс в народном хозяйстве. Как природный объект он представляет собой природную смесь газов, находящуюся вне пределов жилых, производственных и других помещений. Критерием отграничения атмосферного воздуха (как природного объекта) от иного воздуха является природная (естественная), незыблемая связь первого с окружающей природной средой.

О значимости атмосферного воздуха как природного объекта можно судить исходя из той роли, которую он играет в развитии живой и неживой природы, жизни общества. Основная функция атмосферного воздуха состоит в том, что он служит незаменимым источником кислорода, необходимого для существования всего живого на земле. Он является источником химических соединений и элементов. Воздушная оболочка оказывает большое влияние на распределение солнечного тепла и света по земной поверхности.

Таким образом, атмосферный воздух имеет огромное экономическое значение. По своим природным свойствам воздух, его отдельные компоненты широко используются в процессе производства материальных благ, являясь, таким образом, ценнейшим природным ресурсом.

При проектировании предприятий, сооружений и других объектов, а также при создании и совершенствовании технологических процессов и оборудования должны предусматриваться меры, обеспечивающие минимально необходимое потребление атмосферного воздуха для производственных нужд. Потребление воздуха для производственных нужд может быть ограничено, приостановлено или запрещено органами, осуществляющими государственный контроль за охраной атмосферного воздуха, в случае, когда это приводит к изменениям состояния атмосферного воздуха, оказывающим вредное воздействие на здоровье людей, растительный и животный мир.

Но на практике не устанавливается особых ограничений на забор воздуха для технологических нужд, атмосферный воздух как природный ресурс эксплуатируется весьма интенсивно. Например, современный реактивный лайнер при перелете из Европы в Америку за 8 часов полета потребляет столько кислорода, сколько за это же время могут выделить 25 тыс. га леса.

Воздух является необходимым элементом производственных процессов и иной хозяйственной деятельности человека:

-масса производств зависит от кислорода, и углекислоты добываемых из воздуха посредством его накачивания в газгольдеры и последующего охлаждения за счет скорости выпуска;

-без воздуха невозможны сварка, паяние, сталелитейные и кузнечные производства, фармацевтика, животноводство;

-из атмосферного азота производятся минеральные азотные удобрения, азотная кислота и ее соли;

-аргон и азот применяются в металлургии, химической и нефтехимической промышленности (для осуществления ряда технологических процессов);

-из атмосферного воздуха получают также кислород и водород;

-воздухом наполняются колеса автотранспорта, тормозные системы поездов и больших машин, пескоструйные и красящие аппараты, насосы и турбины;

-на воздухе работают ветровые генераторы энергии;

-на воздухе осуществляются процессы сушки одежды, продуктов, древесины и бумаги.

В итоге атмосферный воздух, как природный ресурс, используется в следующих формах:

-как природный резервуар для выбросов загрязняющих веществ;

-как сырье в процессе выделения и присвоения ресурсов (компонентов) атмосферного воздуха;

-как пространственно-территориальный базис (пространственной среды, например, для воздушного транспорта);

-в процессе общего природопользования, как природное условие для жизнеобеспечения.

Самостоятельной формой использования атмосферного воздуха можно считать осуществление деятельности, связанной с искусственным изменением природной среды (влияние на погоду, климат) и др.

. Потери электроэнергии при транспортировании

Произведенная на крупных источниках (ТЭС, котельные) энергия должна быть доставлена потребителям. Основные виды потребляемой энергии - электроэнергия и теплота.

Потребители электроэнергии имеются повсюду. Производиться же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливо- и гидроресурсов. Электроэнергию не удаётся консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

Качество электроэнергии, кроме силы потребляемой тока и подведенного напряжения, характеризуется еще двумя важными параметрами:

частота (должна быть 50 герц, отклонения даже на 0.1 Гц ухудшает работу многих приборов и аппаратов);

"косинус фи" - косинус угла между векторами напряжения и силы тока: этот параметр называется еще коэффициентом мощности, т.к. он равен отношению активной мощности к полной.

Таким образом, для контроля электроэнергии, отпускаемой потребителю, необходимо иметь следующие приборы: амперметр, вольтметр, частотомер, измеритель cos?, электросчетчик. Особенность электроэнергии как товара - непосредственное потребление произведенного, т.к. в электроснабжении пока нет аккумуляторов соответствующей мощности. Поэтому необходимо согласовывать выход энергии у производителя, расходование у потребителя, потери при транспортировке. Естественно, мероприятия по энергосбережению немыслимы без правильного учета потоков энергии. При ухудшении качества электроэнергии потребитель вправе требовать уменьшение ее цены. Электрическая энергия распределяется по линиям электропередач ЛЭП.

Линия электропередачи (ЛЭП) - электроустановка для передачи электрической энергии на расстояние, состоящая из проводников тока и вспомогательных устройств. ЛЭП является одним из основных звеньев электрических систем и вместе с электрическими подстанциями образуют электрические сети.

Линии электропередачи могут быть переменного или постоянного тока, воздушными или кабельными, различного электрического напряжения и конструктивного исполнения. Современные электропередачи сверх и ультравысокого напряжения представляют собой "электронные мосты" длиной тысячи - сотни километров, соединяющие мощные электростанции, где концентрированно производится электроэнергия, с крупными центрами энергопотребления.

Выбор номинального напряжения ЛЭП определяется передаваемой мощностью и расстоянием; различают ЛЭП низкого (до 1кВ), среднего (3…35 кВ), высокого (110…220 кВ), сверхвысокого (330…1000 кВ) и ультравысокого (более 1000 кВ) напряжения. Повсеместно используются главным образом трехфазные ЛЭП переменного тока. На рис.2.1 представлена схема основной электрической сети энергосистемы Республики Беларусь.

Рисунок 2.1 - Схема основной электрической сети энергосистемы Республики Беларусь

Перемещение любых материальных предметов из одного места в другое требует затрат энергоносителей. При их переиещении с помощью автотранспорта расходуется бензин или другие углеводороды, с помощью электродвигателей - электроэнергия и т.п. Электрическая же энергия является единственным видом продукции, которая для своего перемещения на сотни километров от электрических станций к потребителям расходует часть самой себя, не требуя для этого других ресурсов.

Для понимания уникальности процесса транспортировки электроэнергии целесообразно сравнить его с процессом транспортировки тепловой энергии. Часть тепловой энергии в процессе транспортировки так же теряется - уходит через тепловую изоляцию труб (изоляция не может быть идеальной). Эти потери являются технологическими (неизбежными), они не могут быть устранены полностью, хотя могут быть уменьшены улучшением изоляции труб, в том числе и с помощью их замены на трубы из более совершенных материалов, что требует больших капиталовложений. Вместе с тем такие потери не совершают полезной работы по транспортировке самой тепловой энергии по трубам: ее транспортировка осуществляется за счет расхода другой энергии (электрической), потребляемой двигателями насосных станций. Иногда трубы разрушаются, и горячая вода хлещет наружу. К этой части потерь термин "потери" применим в полной мере.

Потери при транспортировке электроэнергии имеют совсем другие свойства. Технологические (неизбежные) потери электроэнергии совершают полезную работу. А ситуаций, когда электроэнергия "хлещет наружу" из проводов, физически не может быть.

Фактические (отчетные) потери электроэнергии определяют как разность электроэнергии, поступившей в сеть, и электроэнергии, отпущенной из сети потребителям. Эти потери включают в себя составляющие различной природы: потери в элементах сети, имеющие чисто физический характер, расход электроэнергии на работу оборудования, установленного на подстанциях и обеспечивающего передачу электроэнергии, погрешности фиксации электроэнергии приборами ее учета и, наконец, хищения электроэнергии путем воздействия на счетчики, неуплату или неполную оплату показаний счетчиков и т. п. Применение ко всем этим составляющим, особенно к последней, термина "расход" представляется не вполне адекватным.

С позиций логики к технологическому расходу можно бесспорно отнести технические потери в элементах сети и расход электроэнергии на собственные нужды (СН) подстанций. Эти процессы сопровождаются физическим расходом энергии. Физическим расходом энергии являются и ее хищения, однако эту составляющую потерь нельзя отнести к технологическому расходу, так как хищения электроэнергии не являются особенностями технологического процесса передачи электроэнергии. Система учета электроэнергии состоит из измерительных трансформаторов тока (ТТ), напряжения (ТН) и собственно приборов учета. Эти устройства не могут быть идеальными и, как будет показано в дальнейшем, отрицательные погрешности измерительных устройств, приводящие к недоучету электроэнергии, являются объективным, физически объяснимым их свойством. И хотя погрешности приборов физически не изменяют количество энергии, а лишь неточно отражают его, они являются элементами технологического процесса. Поэтому недоучет электроэнергии, обусловленный погрешностями устройств системы учета, также относится к технологическим потерям.

Вместе с тем технологический расход может быть нерационально большим. При этом к его нерациональной части применение термина "потери" имеет определенную логику.

Разделение потерь на составляющие может проводиться по разным критериям: характеру потерь (постоянные, переменные), классам напряжения, группам элементов, производственным подразделениям и т. п. Для целей анализа и нормирования потерь целесообразно использовать укрупненную структуру потерь электроэнергии, в которой потери разделены на составляющие исходя из их физической природы и специфики методов определения их количественных значений. На основе такого подхода фактические потери могут быть разделены на четыре составляющие:

) технические потери электроэнергии, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в тепло в элементах сетей. Теоретически технические потери могут быть измерены при установке соответствующих приборов, фиксирующих поступление и отпуск электроэнергии на рассматриваемом объекте. Практически же оценить действительное их значение с приемлемой точностью с помощью средств измерения нельзя. Для отдельного элемента это объясняется сравнительно малым значением потерь, сопоставимым с погрешностью приборов учета. Например, измерение потерь в линии, фактические потери энергии в которой составляют 2 %, с помощью приборов, имеющих погрешность +0,5 %, может привести к результату от 1,5 до 2,5 %. Для объектов, имеющих большое количество точек поступления и отпуска электроэнергии (электрическая сеть), установка специальных приборов во всех точках и обеспечение синхронного снятия их показаний практически нереальна (особенно для определения потерь мощности). Во всех этих точках счетчики электроэнергии и так установлены, однако мы не можем сказать, что разность их показаний и есть действительное значение технических потерь. Это связано с территориальной разбросанностью многочисленных приборов и невозможностью обеспечения полного контроля правильности их показаний и отсутствия случаев воздействия на них других лиц. Разность показаний этих приборов представляет собой фактические потери, из которых следует выделить искомую составляющую. Поэтому можно утверждать, что измерить технические потери на реальном сетевом объекте нельзя. Их значение можно получить только расчетным путем на основе известных законов электротехники;

) расход электроэнергии на СН подстанций, необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала. Этот расход регистрируется счетчиками, установленными на трансформаторах СН подстанций;

) потери электроэнергии, обусловленные погрешностями ее измерения (недоучет электроэнергии, метрологические потери). Эти потери получают расчетным путем на основе данных о метрологических характеристиках и режимах работы приборов, используемых для измерения энергии (ТТ, ТН и самих электросчетчиков). В расчет метрологических потерь включают все приборы учета отпуска электроэнергии из сети, в том числе и приборы учета расхода электроэнергии на СН подстанций;

) коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплате электроэнергии бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Коммерческие потери не имеют самостоятельного математического описания и, как следствие, не могут быть рассчитаны автономно. Их значение определяют как разницу между фактическими потерями и суммой первых трех составляющих.

Три первые составляющие укрупненной структуры потерь обусловлены технологическими потребностями процесса передачи электроэнергии по сетям и инструментального учета ее поступления и отпуска. Сумма этих составляющих хорошо описывается термином технологические потери. Четвертая составляющая - коммерческие потери - представляет собой воздействие "человеческого фактора" и включает в себя все проявления такого воздействия: сознательные хищения электроэнергии некоторыми абонентами с помощью изменения показаний счетчиков, потребление энергии помимо счетчиков, неуплату или неполную оплату показаний счетчиков, определение поступления и отпуска электроэнергии по некоторым точкам учета расчетным путем (при несовпадении границ балансовой принадлежности сетей и мест установки приборов учета) и т. п.

Структура потерь, в которой укрупненные составляющие потерь сгруппированы по различным критериям, приведена на рис. 2.2.

Каждая составляющая потерь имеет свою более детальную структуру.

Нагрузочные потери включают в себя потери:

-в проводах линий передачи;

-силовых трансформаторах и автотрансформаторах;

-токоограничивающих реакторах;

-заградителях высокочастотной связи;

-трансформаторах тока;

-соединительных проводах и шинах распределительных устройств (РУ) подстанций.

Последние две составляющие в силу отсутствия практики их поэлементных расчетов и незначительной величины обычно определяют на основе удельных потерь, рассчитанных для средних условий, и включают в состав условно-постоянных потерь.

Рисунок 2.2 - Структура фактических потерь электроэнергии

Электроэнергия - чистый и дорогой продукт, транспорт которого отработан достаточно совершенно; потери электроэнергии на ЛЭП сопоставлены с затратами, уменьшающие их. Потери активной и реактивной энергии на ЛЭП переменного тока составляют порядка 10%, постоянного тока - несколько меньше, и уменьшение потерь связано с перерасходом дорогих материалов и установкой сложного оборудования. Потребление энергии подразумевает преобразование у потребителя получение энергии в форму, требующуюся потребителю, или для создания определенных условий, продукта, действия (механическая энергия, химические преобразования, температурной уровень и т.д.). Электрическая энергия потребляется практически в момент ее выработки. Основные потребители - электродвигатели, нагреватели, аппараты химического производства, осветители. Чаще используется переменный трехфазный ток. При заданном напряжении для получения одной и той же мощности требуется тем большая сила тока, чем меньше cos? (угол между векторами тока и напряжения).

Увеличение силы тока приводит к потерям энергии на нагрев в соединяющих электрогенераторы и приемники линиях электропередачи и к дополнительной нагрузке генераторов, т.е. перерасход топлива на ТЭС. Поэтому используются специальные устройства между генераторами и приемниками - так называемые синхронные компенсаторы (это батареи конденсаторов или вращающаяся электромашина) - для компенсации сдвига фаз и увеличения cos? до 1. Для предприятий, потребляющих электроэнергию, должно быть cos? >0,9. Если используется двигатель, установленная мощность которого больше требуемой, cos? уменьшается, т.к. бесполезно "прокачивается" по обмоткам двигателя реактивная мощность, идущая на перемагничивание обмоток, не производящая механической работы (на что тратится активная мощность). Поэтому правильный подбор электродвигателей, особенно по мощности - важный фактор энергосбережения. При использовании электроэнергии для нагрева и ведения химических процессов следует уменьшать непроизвольные тепловые потоки и образования разного вида отходов.

. Задача II (6)

Рассчитать массу выбросов вредных веществ в воздух, поступающих от автотранспорта, и количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ и обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды на участке автотрассы.

Таблица 3.1

Вариант данных для расчетаПротяженность участка l1, мВременной интервал, мин62000 240

1. Определяем количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 240 мин. С помощью пропорции рассчитаем количество транспорта. Рассчитываем общий путь (L, км), пройденный количеством автомобилей каждого типа за час, по формуле

L = Ni ? l,

где Ni - количество автомобилей каждого типа;

i - обозначение типа авто транспорта

i = 1 для легковых автомобилей;

i = 2 для грузовых автомобилей;

i = 3 для автобусов;

i = 4 для дизельных грузовых автомобилей;

l - длина участка, км (по условию равна 2 км).

Данные расчетов по каждому типу автотранспорта заносим в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Тип автотранспортаВсего за 240 мин, ед.За час, Ni, ед.Общий путь за 1 ч, L, км1. Легковые автомобили315678915782. Грузовой автомобиль369183. Автобус246124. Дизельный грузовой автомобиль1236

Рассчитываем количество топлива (Qi, л), сжигаемого двигателями автомашин, по формуле:

Qi = Li · Yi,

где Li - общий путь каждого вида автотранспорта за 1 час;

Yi - удельный расход топлива [стр. 12, 3];

Q1 = 1578 · 0,12 = 189,36 л;

Q2 = 18 · 0,31 = 5,58 л;

Q3 = 12 · 0,42 = 5,04 л;

Q4 = 6 · 0,33 = 1,98 л.

Полученный результат заносим в табл. 3.3.

Таблица 3.3 Количество сожженного топлива каждым видом транспортного средства

Тип автотранспортаLi, кмQi, л 1. Легковой автомобиль1578189,36 2. Грузовой автомобиль185,58 3. Автобус125,044. Дизельный грузовой автомобиль61,98Всего ? Q201,96

Определяем общее количество сожженного топлива каждого вида (? Q) при условии использования вида топлива каждым типом автотранспорта в соотношении Nб/Nд= 70/30= За час, Ni*0,7/ За час, Ni*0,3 (N - количество автомобилей с бензиновым (б) или дизельным (д) двигателем).

Результаты заносим в табл. 3.4.

Таблица 3.4 Количество сожженного бензина и дизельного топлива

Тип автотранспортаТип двигателя, Nб / NдБензин, лДизтопливо, л1. Легковой автомобиль552/237189,36*0,7=132,6189,36*0,3=56,82. Грузовой автомобиль9/05,58-3. Автобус0/6-5,044. Дизельный грузовой автомобиль0/3-1,98Всего ? Qi138,1863,82

Рассчитываем количество каждого из выделившихся вредных веществ по каждому виду топлива.

Эмпирические коэффициенты, определяющие выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего возьмем из методички [стр. 12, 3]. Результаты заносим в табл. 3.5.

Таблица 3.5 Количество каждого из выделившихся вредных веществ по каждому виду топлива

Вид топлива? Qi, лКоличество выделившихся вредных веществ, лСОУглеводороды (С5Н12)??2Бензин138,18138,18*0,6=82,9138,18*0,1=13,8138,18*0,4=55,3Диз. топливо63,8263,82*0,1=6,463,82*0,03=1,9163,82*0,04=2,6Всего (V)89,315,757,9

Рассчитываем массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле

где М - молярная масса вещества;

V - количество выделившихся вредных веществ, л.

М(СО) = 12 + 16 = 28;

М(С5Н12) = 5 · 12+1 · 12 = 72;

М(NО2) = 14 + 16 · 2 = 46.

Применим данные к формуле:

m(CO)= 89,3*28/22,4=111,6 г

m(С5Н12)= 15,7*72/22,4=50,5 г

m(NО2)= 57,9*46/22,4=118,9 г

2. Рассчитываем количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ и для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды. Результаты заносим в табл. 3.6.

Таблица 3.6 Масса выделившихся вредных веществ в атмосферу из-за работы автотранспорта

Вид веществаМасса, гКоличество воздуха, м³ПДК мг/м³СО111,6111,6*1000/5=223205Углеводороды50,550,5*1000/100=505100NО2118,913988240,085

Вывод: в процессе решения задачи были рассчитаны: масса выбросов вредных веществ в воздух, поступающих от автотранспорта и количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся вредных веществ. Итоговые значения находятся в табл. 3.6.

. Задача VII (9)

Произведите экономическую оценку, и анализ возможности получения дополнительной прибыли для энергосистемы.

Таблица 4.1

Вариант данных для расчетаМощность электроэнергии, Wэ, млн кВт·чМощность теплоэнергии Wm, ГкалВыбросы, тыс. тГодовой норматив выбросов, тыс. т918,90411211,80223,135

Себестоимость тепло- и электроэнергии примем равной

Ст = 32 р./Гкал;

Сэ =0,4 р./кВт·ч.

Цена отпускаемой тепло- и электроэнергии составляет

Цт = 70 р./Гкал;

Цэ = 1 р./кВт·ч.

1. Рассчитываем превышение выбросов по отношению к годовому нормативу: 23,135/11,802 = 1,960, т.е. выбросы предприятия в 1,960 раза меньше нормативных.

2. Зная, что вредные выбросы вдвое ниже плановых величин, предприятие помимо основной прибыли получает еще 30 % дополнительной прибыли [4, с.12], то с помощью пропорции рассчитаем и получим 29,4 % дополнительных дотаций от основной прибыли. Теперь можно высчитать основную прибыль предприятия.

3. Рассчитаем прибыль от производства тепловой энергии по формуле

Прибыль = Цена - Себестоимость.

Зная, что себестоимость всей вырабатываемой тепловой энергии равна

Собщ = Wт · Cт =4112 Гкал · 32 р. = 131584 р.,

а цена всей вырабатываемой тепловой энергии равна

Цт.общ. = Wт ·Цт = 4112 Гкал · 70 р = 287840 р

Найдем прибыль от производства тепловой энергии:

Пт = Цт - Собщ = 287840 - 131584 = 156256 р.

. Аналогично рассчитаем прибыль от производства электрической энергии.

Себестоимость всей вырабатываемой электрической энергии равна:

Сэ.общ = Wт · Ст = 18900000 кВт·ч · 0,4 = 75600000 р.

Цена всей вырабатываемой электрической энергии равна:

Цэ.общ = Wэ · Цэ = 18900000 кВт·ч · 1 р./кВт ч. = 18900000 р.

Прибыль от производства электрической энергии:

Пэ = Цэ - Сэ.общ = 18900000 - 75600000 = 11340000 р.

Прибыль от реализации тепло энергии и прибыль от реализации электроэнергии в совокупности - это основная прибыль предприятия:

Посн = Пт + Пэ = 156256 + 11340000 = 11496256 р.

Рассчитываем возможность получения дополнительной прибыли (в нашем случае - 29,4 % от основной прибыли предприятия):

Пдоп = 0,294 · 11496256 = 3379899 р.

Общая прибыль предприятия составляет:

Побщ = 11496256 + 3379899= 14876155 р.

Вывод: в процессе выполнения данной задачи производилась экономическая оценка, и анализ возможности получения дополнительной прибыли для энергосистемы. В результате выяснилось, что дополнительная прибыль составляет 30% от основной прибыли предприятия Пдоп =3379899 р. Сложив прибыль основную и дополнительную, получаем общую прибыль предприятия 14876155 р.

Список использованной литературы

.Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов / Ю.С. Железко. - М.: ЭНАС, 2009. - 456 с.: ил.

2.Кирвель И.И Запыленность и загрязнение атмосферы в результате работы автотранспорта: метод. пособие для практич. занятий / И.И. Кирвель [и др. ] - Минск: БГУИР, 2009.

3.Кирвель И.И Основы экологии и энергосбережения: - метод. пособие для подготовки к контрольной работе и практ. занятиям для студ. всех спец. БГУИР заоч. формы обуч. /сост. И.И. Кирвель [и др.] - Минск БГУИР, 2010. - 40 с.

.Кирвель, И.И. Энергосбережение в процессах теплообмена: метод. пособие для практич. занятий / И.И. Кирвель, М.М. Бражников, Е.Н. Зацепин - Минск: БГУИР.

5.Кирвель И.И Энергосбережение: конспект лекций / И.И. Кирвель - Минск: БГУИР, 2007.

6.Свидерская О.В. Основы энергосбережения: Курс лекций/Свидерская О.В.-3-е издание - Мн.:Академия управления при Президенте Республики Беларусь, 2004. - 296 с.

7.Шимова О.С. Основы экологии и экономика природопользования: Учеб. / О.С. Шимова, Н.К. Соколовский. 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: БГЭУ, 2002. - 367 с.

.Энциклопедия космоса: http://starbolls.narod.ru/