1.1. Понятие энергии, основные определения, содержание курса

Перед тем как дать основные определения и понятия, вспомним, что такое энергия вообще.

В современном мире от энергии зависит буквально все. С ее помощью движутся автомобили, поезда, самолеты, улетают в космос ракеты. С ее помощью можно пригото­вить пищу, обогреть жилище, слушать радио, смотреть те­левизор, работать на компьютере и т. д.

Некоторые люди думают, что энергией являются такие природные ресурсы, как нефть, природный газ, каменный уголь. Однако это не совсем правильно. Чтобы освобо­дить заключенную в этих полезных ископаемых энер­гию, их необходимо сжечь, преобразовать в другой вид энергии.

Энергия (от греческого energeia - действие, деятель­ность) - общая количественная мера движения и взаимо­действия всех видов материи. Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной формы в другую. Понятие энергии связывает вое­дино все явления природы. Проявляется как действие, движение, изменение. По-другому энергию можно пред­ставить как способность тела или системы тел совершить определенное количество работы.

Вы не раз видели, как подпрыгивает крышка чайника с кипящей водой, как несутся санки по склону горы, как морская волна поднимает и опускает дрейфующий плот, как парит в небе дельтаплан. Все это примеры работы, энергии в действии.

Каждый помнит из курса физики, что существует очень много видов энергии: механическая, кинетическая, потенци­альная, электромагнитная, ядерная, световая, тепловая и т. д.

Механическая энергия характеризует движение и вза­имодействие тел, является функцией скоростей и взаим­ного расположения тел.

Кинетическая энергия (энергия, проявляющаяся в дви­жении) определяется массами и скоростями рассматри­ваемых тел или частиц.

Потенциальная энергия (энергия положения, покоя) зависит от взаимного расположения (конфигурации) вза­имодействующих друг с другом тел или частиц. Потен­циальной энергией обладает любое тело на Земле.

Электромагнитная энергия определяется интенсивно­стью взаимодействия электрически заряженных частиц. Благодаря этому виду энергии мы имеем возможность передавать информацию на большие расстояния.

Ядерная (атомная) энергия - внутренняя энергия атомного ядра, выделяющаяся в процессе превращения атомных ядер одних химических элементов в ядра ато­мов других химических элементов. Открытие энергии, выделяемой при ядерной реакции, произвело революцию в мире энергетики.

Световая энергия - это видимая человеческим гла­зом часть спектра электромагнитного излучения, делаю­щая окружающий мир видимым.

Тепловая энергия - это количество теплоты, которое выделяется (поглощается) в результате химической ре­акции. Она определяется температурой вещества, завися­щей от скорости движения его частиц, и измеряется в джоулях (Дж). Для измерения количества теплоты ис­пользуют калории (кал), где 1 кал = 4,18 Дж.

В быту электроэнергия (используемая энергия = мощ­ность × время) измеряется в киловатт-часах (кВт·ч), где 1 кВт·ч = 3,6 МДж.

1 кВт·ч - это примерно то количество энергии, которое необходимо, чтобы разогнать 10-тонный грузовик с места до скорости 100 км/ч. Столько же энергии бесполезно расходует за сутки оставленная включенной в пустой комнате 40-ваттная лампа накаливания.

Теперь, когда мы вспомнили, что такое энергия, дадим основные понятия и определения, которые будут часто встречаться в нашем пособии.

Энергосбережение - это организационная, научная, практическая, информационная деятельность госу­дарственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топлив­но-энергетических ресурсов в процессе их добычи, пере­работки, транспортировки, хранения, производства, исполь­зования и утилизации.

Другое значение этого понятия: энергосбережение - это система мер, направленная на уменьшение потребле­ния энергии путем внедрения новых энергосберегающих технологий и рационального использования энергоресурсов.

Энергетика - область народного хозяйства, охватыва­ющая энергетические ресурсы, выработку, преобразова­ние, передачу и использование различных видов энер­гии.

Энергетические ресурсы (ЭР) - это материальные объек­ты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для прак­тического использования человеком.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) - это совокуп­ность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых в республике.

Первичная энергия - энергия, непосредственно извле­каемая в природе. Например, энергия, получаемая при сжигании органического топлива, выделяемая при ядер­ной реакции, энергия рек, ветра, солнца, морских волн и т. д.

Первичные энергетические ресурсы - носители пер­вичной энергии.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - энергоно­сители, получаемые в ходе любого технологического про­цесса в результате недоиспользования первичной энер­гии, или в виде побочного продукта основного производ­ства и не применяемые в этом технологическом процес­се. Примером утилизации энергетических потерь может служить использование тепловых «отходов» промышлен­ного производства для подогрева холодной воды, обогрева теплиц.

Возобновляемые энергетические ресурсы - энергоре­сурсы, восстановление которых постоянно осуществляет­ся в природе. Например, энергетические ресурсы рек, мо­рей, океанов, водохранилищ и промышленных водостоков, энергия ветра, солнца, редуцируемого природного газа, био­массы (включая древесные отходы), сточных вод и твер­дых бытовых отходов.

Невозобновляемые энергетические ресурсы - ресурсы, которые ранее были накоплены, в природе и в новых гео­логических условиях практически не образуются. Напри­мер, уголь, нефть, природный газ и т. д.

Рациональное использование ТЭР - достижение мак­симальной эффективности использования топливно-энер­гетических ресурсов при существующем уровне разви­тия техники и технологий, соблюдении законодательства.

Показатель энергоэффективности - научно обосно­ванная абсолютная или удельная величина потребления топливно-энергетических ресурсов (с учетом их норма­тивных потерь) на производство единицы продукции (ра­бот, услуг) любого назначения, установленная норматив­ными документами.

Пользователи ТЭР - субъекты хозяйствования неза­висимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридичес­ких лиц или предпринимателей без образования юриди­ческого лица, а также другие лица, которые в соответ­ствии с законодательством Республики Беларусь имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие топливно-энергетические ресурсы.

Производители ТЭР - субъекты хозяйствования неза­висимо от форм собственности, зарегистрированные на территории Республики Беларусь в качестве юридичес­ких лиц, для которых любой из видов топливно-энергети­ческих ресурсов, используемых в республике, является товарной продукцией.

Различные виды энергетических ресурсов обладают разным качеством, которое характеризуется теплотой сгорания топлива. Для удобства сопостав­ления различных видов энергоресурсов и возможности расчетов расход всех видов топлива сравнивается с рас­ходом так называемого условного топлива.

За условное топливо принято такое топливо, при сго­рании 1 кг которого выделяется 29,3 МДж, или 7000 ккал энергии. В таблице 1.1 приведены значения низшей теп­лоты сгорания для ряда энергетических ресурсов в срав­нении с условным топливом.

В определениях упоминалось о рациональном и эффективном использовании энергоресурсов. Что это значит? Стремясь к улучшению жизненных ус­ловий и снижению воздействия на окружающую среду, необходимо найти методы и технологии, которые позво­лили бы эффективно использовать энергию, а следователь­но, и энергоресурсы. Мы должны как можно более полно использовать энергию на полезную работу. Наши потреб­ности в энергии должны удовлетворяться при минималь­ных бесполезных затратах. В качестве простых примеров можно привести следующие: устранение утечек теплого воздуха из квартиры, использование энергоэффективных лампочек, сокращение использования горячей воды и т. д.

Таблица 1.1

Виды топлива	Низшая теплота сгорания
	МДж/кг	ккал/кг
Условное топливо	29,3	7000
Дрова сухие	18,8	4500
Уголь	25,1	6000
Нефть	41,9	10 000
Газ пропан	46,1	11 000
Водород (Н2)	120,6	28 800

А зачем вообще нужно экономить энергию? Ведь цены на энергоносители относительно невысокие. Попробуем дать ответ на этот вопрос, проанализировав цепочку от получения энергии до ее потребления. Например, для выработки электроэнергии сперва необходимо извлечь из земных недр такие природные ископаемые, как газ, нефть, уголь, уран и т. д., затем с помощью транспорта доста­вить на электростанцию, путем сжигания, ядерной или химической реакции преобразовать в электричество, пос­ле чего только можно будет переправить по линиям элек­тропередачи огромные мощности электроэнергии потре­бителям. Все эти стадии требуют также больших энерге­тических затрат.

Из этого наглядного примера видно, насколько трудо­емок процесс получения электроэнергии как готового продукта. Кроме огромных материальных затрат при выработке энергии параллельно уже сегодня возникает целый ряд других проблем: исчерпывание полезных ис­копаемых; нарушение экологической обстановки на на­шей планете вследствие выбросов в атмосферу огромного количества вредных веществ и газов; глобальное потеп­ление и многое другое. И для того, чтобы избежать топ­ливно-энергетического и экологического кризиса, необхо­димо уже сегодня всерьез подойти к изучению энергосбе­режения.

В этом пособии будут рассмотрены следующие вопросы:

1) традиционная энергетика;

2) топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь, перспективы его развития;

3) энергосберегающие технологии в промышленности;

4. энергосбережение на транспорте, в строительстве и сельском хозяйстве;

5. управление энергосбережением и энергосбережение на предприятиях;

6) энергопотребление и энергосбережение в быту;

7) энергосбережение как природоохранная деятельность;

8) возобновляемые и нетрадиционные источники энергии.