Гидроэнергетика и теплоэнергетика, взаимосвязь, общие пути развития

ВВЕДЕНИЕ

Водяное колесо представляло собой энергетическую базу промышленного производства приблизительно в течение с IV по XVIII вв. Во второй половине XVIII в. гидроэнерге-тика утратила свое преобладающее значение, уступила его теплоэнергетике. Новый подъ-ем гидроэнергетики и ее переход на качественно новую ступень был сделан в конце XIX в. в связи с решением проблемы передачи энергии на большие расстояния.
Ограниченность потенциала водяного колеса, в первую очередь, сказалась в рудном деле и металлургии.
Для получения железа люди добывали руду, дробили ее в ступах, плавили в домнах, нагнетая в нее воздух, а полученное железо проковывали под молотами. Изначально это делалось за счет мышечной силы человека, но поскольку для привода не нужны были специальные знания, человек мог заменить себя более мощным двигателем - водяным ко-лесом. Это позволило повысить размеры агрегатов.
После этого мощность молота определялась только мощностью водяного потока. Но в горно-рудном деле помимо энергии необходимыми элементами производства были руда и горючее (дрова). Природа редко сосредотачивала все это в одном месте. Так как водная энергия не транспортировалась, доставка топлива и руды к месту источника водяной энергии становится элементом производства, в значительной мере определяющим себе-стоимость продукции. Поэтому энергетика водяного колеса начинала приходить в кон-фликт с вызванными ею же новыми производственными возможностями.
Остр кризис водяного колеса сказался в горно-рудном производстве. Если отсутствие в одном пункте леса и руды означало только удорожание продукции или экономическую нецелесообразность производства металла, то отсутствие энергии делало его производ-ство невозможным. Истощив запасы поверхностных руд, человек был вынужден все глубже проникать в недра земли. Вместе с этим возростало потребление энергии на отка-чивания воды из шахт. Становилось все сложнее найти счастливое совпадение в одном месте рудного месторождения и достаточно мощного водяного потока.
Основная ограниченность энергетики водяного колеса состояла в том, что для его работы нужны водные ресурсы с определенными параметрами (скорость потока воды, возмож-ность ее подъема при использовании плотин и т.п). Поэтому применение водяного колеса имело локальный характер. Так появилась потребность в новой энергетике. Но водяное колесо, потеряв в XVTII веке свое значение как основы энергетики, сравнительно мед-ленно уступало свои позиции. Так, к примеру, в России к 1917 году было установлено 46000 водяных колес. Их суммарная мощность достигала 40% всей установленной в госу-дарстве мощности.
Целью данной работы является изучение гидроэнергетики и теплоэнергетики, их взаимо-связи и путей развития.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, таких как:
 рассмотреть взаимосвязь гидроэнергетики и теплоэнергетики;
 проанализировать общие пути развития гидроэнергетики и теплоэнергетики.
Объектом исследования являются науки гидроэнергетика и теплоэнергетика. Предметом исследования – особенности их взаимодействия.
К основным методам исследования, использованным в работе, можно отнести метод сбо-ра данных и обобщения материалов, аналитический метод.


1. Взаимосвязь гидроэнергетики и теплоэнергетики

Благодаря конструктивным особенностям энергоэффективных зданий их жильцы на се-годняшний день экономят до 70% на оплате коммунальных услуг. Современные техноло-гии, которые используются при строительстве подобных зданий, позволяют очень сильно снизить потребление электроэнергии, поскольку хозяева могут сами регулировать микро-климат в помещении, автоматически поддерживать влажность воздуха, его оптимальную температуру и чистоту.
В особенности актуальным становится вопрос о строительстве энергоэффективного жи-лья на фоне постоянных увеличений стоимости на электроэнергию и энергоносители. Решение проблемы в такой ситуации кроется в использовании современных строитель-ных материалов, которые обладают очень высоким коэффициентом сопротивления теп-ловой передаче. Также при строительстве энергоэффективных зданий используют но-вейшее модернизированное оборудование, которое дополнительно помогает сэкономить электроэнергию.
В Европе еще в конце 1970 года начали развиваться правила для уменьшения теплопотерь через элементы ограждающих конструкций здания и воздухопроницаемость. Для решения вопросов, которые связаны с улучшением теплоизоляции и экономией энергии зданий начали разрабатываться специальные директивы, которые предназначены для стандарти-зации в государствах ЕС строительных норм по увеличению энергоэффективности зда-ний. Основная мотивация разработки директив заключается в улучшении эффективности использования энергетических природных ресурсов. Государства-члены Евросоюза должны принимать в своих государствах требуемые национальные стандарты и законы с целью воплощения в жизнь данных общеевропейских директив.
Первая Директива в данной области 93/76/ЕС [1] была принята 13 сентября 1993 года с целью снижения выбросов двуокиси углерода и других парниковых газов с помощью эффективного использования энергии и реализации государствами-членами ЕС опреде-ленных программ.
В феврале 2000 года Европейский Парламент и Совет принял решение об утверждении более долговременной (с 1998 по 2002 гг.) программы содействия энергетической эффек-тивности при помощи стимулирования мероприятий:
1. по энергетической эффективности зданий;
2. поощрения инвестиций в промышленности и в энергосбережение общественными и частными потребителями;
3. создания условий повышения эффективности энергопотребления в области конечного потребления
Данная программа должна была быть открыта для участия в ней центрально- и восточно-европейских государств.
Другая директива 92/42/ЕС [2] от 21 мая 1992 года о требованиях к эффективности новых генераторов приготовления горячей воды, которые работают на сжигании газообразного или жидкого топлива, дополняет Директиву 93/76/ЕС. К таким генераторам относят кот-лы с постоянной выходной мощностью от 4 до 400 кВт. Предусматривается, что генера-торы горячей воды с выходной мощностью менее 37 кВт могут быть установлены в пре-делах зданий.
На основе Директивы 89/106/ЕС [3], а также Директивы [2], в декабре 2002 года Европей-ским Парламентом была утверждена Директива 2002/91/ЕС [4] об «энергетическом пред-ставлении» зданий (on energy performance of buildings) (имеется в виду уровень энергоис-пользования здания), которая получила обозначение EPBD.
Цель данной Директивы заключается в содействии улучшению энергетического пред-ставления зданий (energy реrformance), с учетом местных и внешних климатических усло-вий, а также требований в отношении рентабельности и климата в помещениях. Дирек-тива EPBD устанавливает требования к:
1. Общей схеме методологии расчета энергетического комплексного представления здания;
2. Применения наименьших требований в отношении энергетического представле-ния для новых зданий;
3. Применения наименьших требований в отношении энергетического представле-ния существующих больших зданий, которые подлежат значительной реконструкции;
4. Энергетической сертификации зданий;
5. Регулярной проверки систем кондиционирования воздуха и генераторов теплоты в домах, а также оценки отопительного оборудования, срок эксплуатации которого более пятнадцати лет.
Предусматривалось, что детальное исполнение данных принципов будет осуществляться каждым из каждой из стран на региональном или национальном уровнях с учетом кон-кретного случая.
С введением EPBD энергетическая сертификация зданий была распространена на все государства-члены Евросоюза, а с 2009 года она стала обязательна. Первым европейским государством, которая внедрила энергетические сертификаты, является Дания, где они появились в начале 1997 года.
Принятие EPBD представляет собой вторую попытку внедрения энергетической серти-фикации, тем не менее, она все же сохранила два нерешенных вопроса: как измерять и как определить энергетическую эффективность зданий. Она также ввела новое понятие «энергетическое представление здания» (energy реrformance of building) - это расчетное или фактическое потребленное число энергии, которое предназначено для разных нужд, которые связаны с обычным использованием здания, которое включает в себя нагрев го-рячей воды, отопление, вентиляцию, охлаждение и освещение. Это число должно быть выражено одним или несколькими численными