Потери энергии при ее производстве и потреблении

На всех стадиях производства и преобразования первичных источников энергии, транспортировки и конечного использования их энергетического потенциала допускается значительные потери энергии.

Рисунок 1.: 1 – уровень производства ТЭР; 2 – объем энергоресурсов после начальной переработки ТЭР; 3-объем энергоресурсов у конечного потребителя; 4 – теоретически необходимая энергия.

Рисунок 1 иллюстрирует слагаемые потерь энергии (Э) в условиях традиционного производства и потребления энергетических ресурсов в рамках больших систем (например, в народном хозяйстве страны).

Точка 1 соответствует уровню производства первичных ТЭР в данном году. Отрезок между т. 1 и 2 характеризует потери энергии, связанные с начальной переработкой первичных энергоресурсов, например, с обогащением, облагораживание, концентрацией первичного органического топлива. Отрезок между т. 2 и 3 характеризует потери энергии на стадии ее преобразования, например, связанные с производством электроэнергии, тепла, а также транспортировкой энергии. Точка 3 иллюстрирует ту часть первичных энергоресурсов, которая подводится к конечному потребителю. Отрезок между т. 3 и 4 определяет потери энергии на стадии конечного ее использования. Отрезок ординаты между т. 4 и осью абсцисс характеризует уровень теоретически необходимых затрат энергии на обеспечение различных нужд человека. Это полезное энергопотребление, ради которого и были произведены затраты энергии определяемые отрезком ординаты между т. 1 и т. 4. Суммарные затраты энергии, соответствующие ординате между т. 1 и 3 по укрупненным оценкам составляют примерно1/3 общего объема первичной энергии. Это значит, что на каждую единицу энергии, подведенную, к конечному потребителю теряется до 0,5 единицы энергии. Существенный вклад здесь вносят конденсационные электростанции.

Еще большие потери энергии допускаются при конечном ее использовании в сфере материального производства и использования различных видов продукта и энергоемких услуг. Здесь на каждую единицу энергии, подведенной к конечному потребителю, теряется примерно до 0,75 – 0,95 единиц энергии.

Подсчитано, что для нормальной жизнедеятельности одного человека в год перерабатывается до 20 т Различного природного сырья. При этом только 5 – 10% исходных ресурсов переходит в готовую полезную продукцию, а остальное в виде отходов попадает в ОС. В итоге на всех последовательных этапах добычи, переработки, преобразования, транспортировки и распределения энергии первичных источников и на всех ступенях использования энергии в материальном производстве, сфере услуг, вместе взятых, теряется в среднем около 90% энергии от первоначального уровня. В расчете на конечный продукт этому отвечает интегральный коэффициент полезного использования (КПИ) ТЭР, примерно равен 10 %.

Особенно велики потери, например, в весьма энергоемкой теплотехнологическом комплексе страны, где на реализацию всего многообразия теплотехнологических процессов, от низкотемпературного нагрева воды до высокотемпературной плавки металла, непосредственно расходуется около 2/3 органического топлива, более 1/3 вырабатываемой электрической и более 1/2 топливной энергии.

Так, при обработке стали в электротермических печах итоговый КПИ энергии первичного источника в расчете на конечный результат процесса исчисляется единицами процентов.

Велики потери энергии при добыче и переработке первичного источника, при преобразовании его энергии в электрическую, при транспортировке и распределении энергии по потребителям и использовании ее в печи. Аналогичный уровень КПИ характерен и для электроплавки стали с последующей разливкой и охлаждением до  ОС.

Теплотехнологическая система производства стальных изделий имеет КПИ энергии первичного источника в расчете на конечную продукцию (сортовой прокат) на уровне 5 – 7,5%.

Производству литейного чугуна отвечает КПИ энергии первичного источника около 10%. Таков же уровень КПИ совокупности ряда теплотехнических систем машиностроительного предприятия, производящего детали трактора. Многостадийная технология производства стального проката на предприятии с поенным металлургическим циклом имеет КПИ первичной энергии в пределах 7,5 – 15%.

Примеры из других областей энергоиспользования также свидетельствуют об относительно низких значениях ЕПИ, как, например, электроосвещение, автотранспорт, электротранспорт. Весьма значительны потери энергии на предприятиях ТЭКа.

Угольная промышленность России, является одной из базовых отраслей народного хозяйства (для нужд энергетики поставляет продукции на 48,6 %) и других производств, при этом сама теряет значительное количество топлива, тепловой и электроэнергии. Технология угольного производства характеризуется высоким выходом вторичных тепловых энергетических ресурсов. Много тепла теряется с отходящими газами котельных, ТЭЦ, сушильных установок обогатительных фабрик, охлаждающих водой шахтных компрессорных установок.

Например, у большинства шахтных котельных установок  отходящих газов достигает 160 – 220. Значительные потери тепла несут вентиляционные установки, которые в зимнее время года выбрасывают в атмосферу отработанный шахтный воздух с Угольная отрасль одна из энергоемких отраслей.