ПАЛИВНО-ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОМПЛЕКС
52.1. Сутність, значення та галузева структура
Паливно-енергетичний комплекс (ПЕК) - складна міжгалузева система видобутку і виробництва палива й енергії (електроенергії і тепла), їх транспортування, розподілу і використання. До його складу входять паливна промисловість (нафтова, газова, вугільна, сланцева, торф'яна) та електроенергетика, а також тісно пов'язані з ними обслуговуючі підприємства. Характерно наявність розвиненої виробничої інфраструктури у вигляді магістральних високовольтних ліній і трубопроводів (для транспортування сирої нафти, нафтопродуктів і природного газу), що утворюють єдині мережі.
Від розвитку ПЕК багато в чому залежать динаміка, масштаби і техніко-економічні показники суспільного виробництва, перш за все, промисловості. У той же час наближення до джерел палива і енергії одна з вимог територіальної організації промисловості. Наявні паливно-енергетичні ресурси виступають основою формування різних ТВК, в тому числі промислових комплексів, визначаючи їх спеціалізацію на енергоємних виробництвах.
Основними первинними джерелами енергії в сучасному світі є нафта, вугілля, природний газ, гідроенергія; швидко зростає значення атомної енергії. Частка інших джерел (дрова, торф, енергія Сонця, вітру, геотермальна енергія і т.д.) в загальному енергоспоживанні становить лише кілька відсотків.
52.2. Паливно-енергетичний баланс, його структура і зміни
Паливно-енергетичний баланс-співвідношення видобутку різних видів палива і виробленої енергії (прибуток) і їх використання в господарстві (витрати). Особливості його структури залежать від запасів паливно-енергетичних ресурсів, їх калорійності, інтерфейсу, витрат на видобуток, які змінюються з розвитком техніки. Паливні ресурси - частина паливно-енергетичних ресурсів, використовуваних тільки в якості палива. Найважливішими паливними ресурсами є вугілля, нафта і газ, уран, торф. Найбільш економічні нафту і газ, так як їх видобутку, транспортування трубопроводами обходиться дешево. Ресурси енергетичні - сонячна енергія, космічна енергія, енергія морських припливів і відливів, геотермальна енергія, гравітаційна енергія, енергія тиску, атмосферну електрику, земний магнетизм, біопаливо, нафта, природний газ, вугілля, горючі сланці, торф, атомна і ядерна енергія. Запаси енергії річок і водойм, що лежать вище рівня моря, називають гідроресурсів.
Загальний обсяг паливно-енергетичного балансу світу (сумарне річне виробництво первинних енергоресурсів дорівнює сумарному споживанню енергії) в 80-х роках, - 9 млрд т умовного палива. Для порівняння різних видів палива його переводять в умовне, теплота згоряння 1 кг якого дорівнює 7 тис. До кал, а тепловий коефіцієнт - одиниці. Для цього дані окремих видів палива множать на відповідний тепловий коефіцієнт. На вугілля припадає близько 30%, на нафту - 43, на газ - 17 на гідроенергію - 7, на ядерну енергію - 2,5%. Питоме споживання енергії на душу населення в середньому в світі трохи перевищує 2 т умовного палива на рік. В індустріально розвинених країнах цей показник значно вищий (США - 12, Німеччина - 6), в країнах, що розвиваються, набагато нижче (0,3-1,0 т). Розміщення енергоносіїв помітно відрізняється від розміщення споживання енергії: з одного боку, країни зі збитковими джерелами енергії, які експортують нафту, газ чи вугілля, з іншого - країни, які залежать від імпорту енергоносіїв. До них відносяться перш за все багато країн Західної Європи, Японія і значною мірою США.
52.3. Значення окремих видів палива і електроенергії
Найважливішими паливними ресурсами є вугілля, нафта і газ, уран, торф. Вугілля широко використовується в народному господарстві як енергетичне і технологічне паливо. Як енергетичне паливо вугілля є паливом для різних галузей промисловості, виробництва електроенергії, роботи транспорту, для опалення осель. Вугілля як технологічне паливо на відміну від енергетичного застосовують у вигляді коксу. Кокс виробляють, нагріваючи вугілля без доступу повітря. Він використовується в чорній і кольоровій металургії, в хімічній промисловості для виробництва азотних добрив, пластмас, спиртів, вибухових речовин.
Сира нафта не використовується. З неї при переробці добувають різні види палива та хімічні продукти (рідке паливо, мастильні, електроізоляційні матеріали, розчинники, бітум і т.д.). Основну частку нафтопродуктів становить паливо для карбюраторних (авіаційні і автомобільні бензини), реактивних (авіаційний гас), дизельних (дизельне паливо) двигунів, котельне паливо (мазут), бітуми. На базі продуктів нафтопереробки виробляють нафтохімічні продукти (синтетичний каучук, продукти органічного синтезу, гумоазбестові вироби і т.п.).
Газ - дешевий вид палива. Його використовують в промисловості і для побутових потреб населення. Він також є дуже цінним хімічним сировиною. На відміну від інших видів палива, менше забруднює атмосферу. Промислові скупчення газів бувають трьох типів: газові поклади (вільне володіння газ в порах гірських порід) "газоконденсатні (газ, збагачений парою рідких вуглеводів) і попутний газ (розчинений у нафті).
Уран одержують з уранових руд. Він використовується для роботи атомних електростанцій.
Торф використовується в основному в паливно-енергетичних цілях, а також в сільському господарстві, медицині, для виготовлення деяких будівельних матеріалів.
Електроенергія - матеріальна основа науково-технічного прогресу, зростання продуктивності праці в усіх галузях виробництва, важлива передумова ефективного розміщення продуктивних сил.
Електроенергія широко використовується в промисловості. Значна її кількість витрачається в галузях важкої промисловості - машинобудуванні, хімічній, металургійній, де поширені енергоємні виробництва. У них електроенергія є не тільки рушійною силою, а й необхідна в деяких технологічних процесах. Значна кількість електроенергії споживається в комунальному господарстві та побуті. Електроенергію використовують також електрифіковані залізниці.
52.4. Паливна промисловість. Значення і структура
Паливна промисловість - комплекс галузей гірничодобувної промисловості отримання І переробки різних видів паливно-енергетичної сировини. Він включає нафтову, газову, вугільну, торф'яну, сланцеву і уранову.
Паливна промисловість відіграє важливу роль у розвитку продуктивних сил, є основною ланкою паливно-енергетичного комплексу. Мінеральне паливо - основне джерело енергії в сучасному господарстві, а одночасно - важливе технологічне паливо і сировину для металургії, нафтохімічної, хіміко-фармацевтичної та інших галузей народного господарства.
Нафтова промисловість охоплює нафтовидобувну і нафтопереробну галузі. Нафтовидобувна промисловість об'єднує підприємства по розвідці і видобутку нафти і попутного нафтового газу, зберігання і транспортування нафти. Нафтопереробна промисловість - галузь обробної промисловості, яка виробляє з сирої нафти нафтопродукти, які використовуються як паливо, мастильні та електроізоляційні матеріали, розчинники, дорожнє покриття, нафтохімічну сировину.
Газова промисловість здійснює видобуток, транспортування, зберігання і переробку природного газу.
Вугільна промисловість - це підприємства з видобутку, збагачення та брикетування кам'яного та бурого вугілля.
Торф'яна промисловість - галузь паливної промисловості, підприємства якої видобувають і переробляють торф.
Сланцева промисловість здійснює видобуток і переробку горючих сланців.
Уранодобувна промисловість здійснює видобуток уранових руд і виробництво уранових концентратів.
52.5. Особливості розвитку і розміщення вугільної, нафтової, газової промисловості
Вугільна промисловість розвивається на базі вугільних ресурсів. Вугільні ресурси диференціюються за різними ознаками, серед яких перш за все виділяють глибину залягання, ступінь метаморфізму і характер географічного поширення. Техніко-економічні показники видобутку вугілля, як нафти і газу, багато в чому залежать від глибини розробки. Роль вугільного басейну в територіальному поділі праці залежить від кількості і якості ресурсів, рівня їх готовності до промислової експлуатації, розмірів видобутку, особливостей транспортно-географічного положення та ін. Вугільні басейни місцевого значення мають локальний характер, обмежуючись рамками окремих районів. Освоєння вугільних ресурсів у районах, доступних для відкритого видобутку, створює сприятливі передумови для потужних енергетичних баз як основи промислових комплексів, що спеціалізуються на енергоємних виробництвах. З розвитком вугільної промисловості пов'язані чорна металургія, електроенергетика, коксохімія та інші галузі господарства.
Нафтовидобувна промисловість орієнтується на нафтові родовища суші і континентального шельфу. Нафтопереробна промисловість розміщується поблизу нафтопромислів, в портах ввезення сирої нафти або на трасах магістральних нафтопроводів.
Газова промисловість розвивається на базі газових родовищ.
Для розвитку вугільної, нафтової і газової промисловості необхідне обладнання, його виробляють різні галузі машинобудування (важке машинобудування виробляє гірничошахтне обладнання для вугільних шахт, окремі галузі випускають обладнання для нафтовидобувної, нафтопереробної і газової промисловості). На основі районів видобутку паливних ресурсів виникають населені пункти. Розвиток паливної промисловості вимагає певної кількості трудових ресурсів.
52.6. Електроенергетика. Значення і структура. Основні типи електростанцій та принципи їх розміщення
Електроенергетика галузь промисловості, забезпечує електрифікацію господарства та побутові потреби на основі раціонального виробництва і розподілу електроенергії. Вона є складовою паливно-енергетичного комплексу. Електроенергетика - це виробництво різних видів електроенергії, її транспортування, теплові мережі, котельні та інші об'єкти.
Одна зі специфічних особливостей електроенергетики полягає в тому, що її продукція не може накопичуватися для подальшого використання: виробництво електроенергії в кожен момент часу має відповідати розмірам її споживання.
Електроенергетика впливає на територіальну організацію продуктивних сил, перш за все промисловості.
Передача електроенергії на значні відстані сприяє освоєнню енергетичних ресурсів. Розвиток електронного транспорту розширює територіальні рамки промисловості.
На основі масового використання в технологічних процесах електроенергії і тепла (пар, гаряча вода) виникають енергоємні (алюміній, магній, феросплави) і тепломісткий (глинозему, хімічні волокна) виробництва. Потужні ГЕС притягують до себе підприємства, що спеціалізуються на електрометалургії і електрохімії.
Електроенергетика має величезне райвно-освітніх значення.
Всі електростанції діляться на теплові та гідравлічні. Серед теплових розрізняють конденсаційні і теплоелектроцентралі. По виду використання енергії є електростанції, що працюють на традиційному паливі (вугілля, мазут, природний газ, торф, сланці), атомні і геотермальні. Гідравлічне обладнання представлено гідроелектростанціями (ГЕС), гідроакумулятівніми електростанціями (ГАЕС) і приливними електростанціями (ВЕЗ).
Теплові електростанції розміщуються відносно вільно і здатні виробляти електроенергію без сезонних коливань.
Конденсаційні ТЕС тяжіють одночасно до джерел палива і місць споживання електроенергії, вони досить поширені. Чим більше КЕС, то далі вона може передавати електроенергію. Отже, зі збільшенням потужності конденсаційних електростанцій посилюється вплив ПЕК фактора. Орієнтація на паливні бази найбільш ефективна при наявності ресурсів дешевого і нетранспортабельного палива. Паливний варіант розміщення характерний і для КЕС, що працюють на мазуті. Такого типу електростанції пов'язані з районами і центрами нафтопереробної промисловості. КЕС, які використовують висококалорійне паливо, витримує перевезення, тяжіють до місць споживання електроенергії.
Багато ТЕС одночасно з електричною виробляє теплову енергію. Такі електростанції називаються теплоелектроцентралями (ТЕЦ). Воду, нагріту в процесі вироблення електроенергії, використовують для опалення теплиць, приміщень і на потреби виробництва. Але передачі тепла обмежена відстанню 20 км, тому ТЕЦ будують поблизу великих промислових підприємств, а також у великих містах.
Атомні електростанції (АЕС) використовують уран, 1 кг якого виділяє стільки ж тепла, скільки дає спалювання 2,5 тис. Т вугілля. Будують АЕС там, де немає достатнього енергетичної бази і паливо дороге, а потрібно багато електроенергії. Атомні електростанції виробляють не тільки електричну, а й теплову енергію, що використовується у виробничих і комунально-побутові потреби. Наприклад, АЕС в Білібіно (Росія) повинна забезпечити теплом поселення гірників.
Гідроелектростанції (ГЕС) виробляють дешеву електроенергію на базі поновлюваних ресурсів енергії - гідроресурсів. Однак будівництво їх значно дорожче, ніж теплових, прив'язане до певних районів та ділянок річок, спричиняє значні втрати земель на рівнинах, завдає шкоди рибному господарству. Вироблення енергії на ГЕС залежить від кліматичних умов і змінюється по сезонах. ГЕС доцільно будувати в гірських районах, на річках з великим падінням і витратою води.
З ростом нерівномірності добового споживання електроенергії важливу роль відіграють гілроакумулятівні електростанції
(ГАЕС). Вони покривають пікові навантаження. Вночі ГАЕС, працюючи як насос і закінчуючи воду в робочі басейни, споживають електричну енергію. Робота ГАЕС базується на циклічному переміщенні постійного обсягу води між двома басейнами, які перебувають на різних рівнях. ГАЕС будують поблизу великих міст.
На базі нетрадиційних джерел енергії розвиваються геотермальні, приливні, сонячні, вітрові електростанції. Геотермальні електростанції, принцип дії яких - освоєння глибинного тепла земних надр, принципово нагадують ТЕЦ, але використовують енергію підземних вод. Приливні електростанції використовують енергію припливів і відливів і розміщуються в районах їх поширення. На основі використання енергії Сонця функціонують сонячні опріснювачі і сонячний термоустаткування. Енергія вітру використовується для роботи вітрових електростанцій.
52.7. Розвиток електроенергетики та екологічні проблеми
Різні типи електростанцій по-різному впливають на навколишнє середовище. Розрізняють такі фактори впливу електростанцій на навколишнє середовище: 1) забруднення продуктами згоряння; 2) теплове забруднення; 3) радіоактивне забруднення; 4) екологічний вплив акваторії; 5) електромагнітний вплив; 6) вилучення з використання територій.
Найбільш поширеними електростанціями є теплові. Вони впливають на навколишнє середовище і на стан біосфери в цілому. Шкідливі - конденсаційні електростанції, що працюють на низькосортному паливі. Стічні води ТЕС і стоки з їх території, забруднені відходами технологічних циклів енергообладнання і містять ванадій, нікель, фтор, феноли і нафтопродукти, потрапляючи у водойми, можуть впливати на якість води, водні організми. Зміна хімічного складу води внаслідок збільшення концентрації тих чи інших речовин призводить до порушення умов проживання у водоймах. Небезпечно потепління водойм. У зоні підігріву води знижується її прозорість, збільшується швидкість розкладання окислювальних речовин. Швидкість фотосинтезу в такій воді знижується.
З згорянням твердого палива в атмосферу потрапляють летюча зола з частками палива, сірчистий і сірчаний ангідрид, оксиди азоту, деяка кількість фтористих сполук, а також газоподібні продукти неповного згоряння палива.
Ряд обмежень і технічних вимог існує з вибору майданчика під будівництво ТЕЦ. Якщо величина забруднення в зоні будівництва досягла значних розмірів, то будівництво ТЕЦ належить припинити.
Виробництво електроенергії на ГЕС не призводить до забруднення навколишнього середовища, однак греблі ГЕС порушують екологічний баланс водойм, перешкоджають вільній міграції риби, впливають на рівень грунтових вод, викликають геологічні зміни.
В процесі функціонування АЕС трапляються радіоактивні викиди та відходи, потепління вод.
Подальший розвиток електроенергетики вимагає проведення природоохоронних заходів, спрямованих на зменшення шкідливих викидів ТЕС, АЕС, теплового забруднення вод.