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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Sources de chaleur potentielle faible. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Les ressources énergétiques secondaires (SER) sont des déchets thermiques provenant de la production technologique des entreprises industrielles, municipales, domestiques, résidentielles et autres. Les eaux géothermiques à écoulement automatique peuvent également être incluses dans la catégorie des ressources en eau et en énergie ; des sources minérales chaudes dont la chaleur n'est pas utilisée en thermalisme ; gaz associé torché pendant la production pétrolière ; huile chaude extraite, etc. Les questions d'économie de carburant grâce à l'utilisation de sources d'énergie renouvelables sont devenues un problème urgent ces dernières années et constituent une tâche nationale. Les consommateurs industriels utilisent actuellement plus de 60 % de tout le carburant produit et environ 70 % de toute l’électricité produite. L'efficacité de l'utilisation de l'énergie dans les processus technologiques est encore faible et ne s'élève qu'à 35 à 40 %. Jusqu'en 1991, la situation de l'utilisation des ressources en eau et en énergie dans l'industrie s'est améliorée, mais les économies réelles de carburant réalisées grâce à la chaleur de l'eau et des ressources en eau par rapport aux économies possibles sont de 30 à 32 %, y compris dans l'industrie du raffinage du pétrole et de la pétrochimie - 40%, la métallurgie ferreuse - 40% , la chimie - 25%. L'une des directions efficaces pour utiliser la chaleur du VER était la production de froid pour les entreprises dont les processus technologiques l'exigeaient à différentes températures de refroidissement. Il convient de noter que la plupart des entreprises des industries chimiques, pétrochimiques et autres sont des industries à forte intensité de froid et se caractérisent en même temps par la présence d'une assez grande quantité de ressources énergétiques inutilisées sous forme de vapeur, d'eau chaude, de rejets de torche. , gaz chauds, etc. Mais au moment de décider de l'utilisation rationnelle et efficace des sources d'énergie renouvelables, il ne faut pas oublier qu'en plus de la production de froid, des processus de transformation de la chaleur d'une température basse à une température plus élevée et vice versa peuvent également être réalisés. Une source de chaleur de faible qualité généralement disponible est l'air atmosphérique, qui est largement utilisé pour les petites installations de pompes à chaleur - HPU (appartement, maison). Cependant, les basses températures de l'air, la faible capacité calorifique et le coefficient de transfert thermique ne permettent pas d'atteindre des indicateurs d'efficacité énergétique acceptables pour les grandes installations, notamment les stations HP, dont les évaporateurs nécessitent des flux de chaleur importants. Les grands réservoirs antigel sont précieux comme sources de chaleur pour la HPP. Il s'agit par exemple de la mer Noire, de la mer Caspienne au centre et au sud et du lac Issyk-Kul. Sur la côte de la mer Noire, dans le Caucase et en Crimée, les centrales hydroélectriques fonctionnent à l'eau de mer dont la température en hiver dans ces zones ne descend pas en dessous de 8°C. L'utilisation toute l'année de la chaleur de l'eau de mer (avec une température en été de 20 à 25°C) pour les pompes d'alimentation en eau chaude, qui constituent une charge importante dans les villes et stations balnéaires du sud, est particulièrement efficace. Pendant les périodes de transition et hivernales de l'année, l'eau froide des réservoirs, l'air extérieur dont la température est supérieure à 0°C ainsi que les roches (terre) peuvent être utilisés dans l'HPI. La source de chaleur de faible qualité peut être constituée d'eaux géothermiques faiblement minéralisées, d'énergie solaire stockée à l'aide de centrales solaires et d'accumulateurs de chaleur. Cependant, les principales sources de chaleur pour les grandes centrales hydroélectriques doivent être considérées comme des sources artificielles : les déchets thermiques. La croissance rapide de la consommation d'énergie entraîne à la fois l'épuisement des ressources naturelles et la pollution thermique de la biosphère. Par exemple, les centrales thermiques, y compris les centrales nucléaires, rejettent 50 à 55 % de l'énergie du combustible avec de l'eau de refroidissement. Parfois, le facteur décisif dans le choix d'un site pour la construction de centrales thermiques (NPP) est la présence de réservoirs naturels capables d'absorber la chaleur perdue sans trop de dommages. Les entreprises industrielles consomment d'énormes quantités d'eau pour refroidir les machines et les fluides de travail dans divers processus technologiques. Le volume d'eau recyclée et réutilisée dans l'industrie en 1966 dans notre pays était de km3/an, et en 1980 il était de 132 km3/an, soit 61 % de l'eau utilisée par l'ensemble de l'industrie. Ces « rivières thermales » ont une température de 20 à 40°C toute l'année, ce qui rend pratiquement impossible l'utilisation directe de la chaleur, et sont refroidies dans des tours de refroidissement ou d'autres refroidisseurs par évaporation, libérant une partie de l'eau avec la chaleur dans l'eau. atmosphère. Lors du remplacement des tours de refroidissement par des évaporateurs HPU, le degré de refroidissement de l'eau (différence de température) tout en maintenant son débit doit rester en moyenne autour de 10°C. La concentration des flux de chaleur dans les systèmes d'alimentation en eau de circulation peut être évaluée à l'aide de l'exemple de l'une des plus grandes usines automobiles. Le volume total d'eau recyclée est d'environ 75 mille m3/h, organisés en blocs d'eau de (10-12) mille m3/h. L'eau est fournie pour le refroidissement à une température de 30 à 40°C toute l'année et refroidie à 15-20°C. Au total, la centrale rejette 1300 XNUMX MW de chaleur dans l’atmosphère. Les raffineries de pétrole et les usines chimiques sont également de puissantes sources de ressources énergétiques secondaires (SER). En fonction de leur type, les VER sont divisés en trois groupes principaux :
Les sources de chaleur SER peuvent être utilisées dans les convertisseurs de chaleur à ammoniac (AHT) et dans les unités de pompe à chaleur. Dans les installations de pompes à chaleur, la chaleur à basse température (20-60°C) peut être utilisée, pour l'APT - chaleur à potentiel faible et moyen au niveau de 80-160°C, ainsi que la chaleur à potentiel élevé (160- 400°C). L'utilisation de la chaleur contenue dans l'eau de traitement est une tâche particulièrement urgente. Si nous supposons grossièrement que dans le volume total (à l'échelle nationale) de l'approvisionnement en eau en circulation, seulement 75 % de l'eau est soumise au refroidissement, c'est-à-dire environ 120 km3 par an (au niveau de 1985), et que la différence de température est de 10°C, alors le rejet organisé de chaleur de faible qualité par l'industrie est supérieur à 5 milliards de GJ par an. L'eau consommée autrefois par les entreprises industrielles (environ 40 % du volume total) est finalement drainée vers des réservoirs naturels. Avec les exigences modernes en matière de protection de l'environnement, les eaux usées industrielles et municipales doivent subir un système de traitement complexe dans les stations d'épuration ou dans les stations d'aération (dans les grandes villes) avant d'être rejetées dans les plans d'eau. A Moscou, par exemple, plusieurs stations d'aération rejettent plus de 5 millions de m3/jour dans la rivière Moscou. eau purifiée à une température de 16-22° ; En plus de l'eau, un flux de chaleur de 3 à 4 millions de kW entre également. Des stations d'aération fonctionnent à Saint-Pétersbourg, à Samara et dans d'autres villes. Plusieurs millions de mètres cubes d'eau sont déversés dans les rivières, les baies et les réservoirs avec de la chaleur, qui peut être utilisée dans les centrales hydroélectriques et convertir la chaleur de faible qualité en chaleur à température plus élevée, ce qui peut satisfaire une certaine partie des besoins et réduire le carburant. consommation.
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