Энергия – это количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Это способность к совершению работы. При этом мерилом качества энергии может служить объем выполненной полезной работы. В процессе совершения работы энергия переходит из одного вида в другой.  

Основными видами энергии, речь о которых идет при рассмотрении энергетического хозяйства современного общества, являются: электрическая, тепловая, механическая, магнитная, атомная (внутриядерная).  

С точки зрения обеспечения возможности функционирования современных технических систем наиболее совершенным видом энергии считается электрическая. Это обусловлено возможностью ее получения из различных источников, легкостью транспортировки с относительно небольшими потерями, способностью трансформации электроэнергии в теплоту, свет или механическую энергию, возможностью создания  автоматизированных электроэнергетических систем.  

Топливо – вещество, которое может быть использовано в хозяйственной деятельности для получения тепловой энергии, выделяющейся при его сгорании.  

Топливо по происхождению подразделяют на природное (уголь, нефть, газ, торф, древесина и др.) и искусственное (кокс, брикеты, моторное топливо, генераторный газ и др.). По агрегатному состоянию различают твердое, жидкое и газообразное топливо, а по назначению – на энергетическое, технологическое и бытовое. Кроме того, топливо характеризую ряд показателей. Рассмотрим некоторые из них.  

Теплота сгорания топлива — это количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива. Часто теплоту сгорания называют также теплотворной способностью топлива.  

На практике теплота сгорания чаще всего определяется экспериментальным путем. Для топлива известного химического состава можно приближенно определить теоретически по формулам, таким, например, как известная формула Менделеева.  

Высшая теплота сгорания топлива – это максимальное количество теплоты, которое можно получить в результате химической реакции горения топлива.  

Низшая теплота сгорания топлива отличается от высшей на то количество тепла, которое затрачиваетcя на испарение воды, содержащейся в топливе, а также образующейся в результате химической реакции горения топлива.  

Если мы сжигаем абсолютно сухой уголь, который по химическому составу представляет собой углерод, то значения низшей и высшей теплоты сгорания будут совпадать.  

Однако, если мы будем сжигать сухой природный газ, состоящий, в основном из метана, то вода образуется в результате химической реакции.  

   

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О.  

   

На испарение этой воды требуется определенное количество теплоты и высшая теплота сгорания не будет равна низшей.  

Поскольку теплота, затраченная на испарение влаги чаще всего удаляется из энергетических установок в виде паров с дымовыми газами, то она редко полезно используется на практике. Поэтому в теплотехнических расчетах теплоты, получаемой при сжигании топлива используется низшая теплотворная способность топлива.  

Условное топливо. Для сопоставления энергетической ценности различных видов топлива и его суммарного учета введено понятие условного топлива. В качестве единицы условного топлива принимается топливо, которое имеет низшую теплоту сгорания, равную 7000 ккал/кг (29,33 МДж/кг).  

Введение понятия условного топлива позволяет, например, сопоставить энергетические затраты двух различных регионов страны, не уточняя какое количество тех или иных конкретных видов топлива сжигается в этих регионах.  

Этот способ применим и для перевода тепловой и электрической энергии в условное топливо. Так как 1 Гкал равна 1000 тыс. ккал, а 1 т у.т. имеет теплотворную способность 7000 тыс. ккал, то 1 Гкал эквивалентна 0,143 т у.т. Экономию энергии также удобно представлять в тоннах условного топлива (т.у.т.).  

Зная теплотворную способность любого вида топлива, можно определить его эквивалент в условном топливе.  

1 т.у.т. эквивалентна:  

1,2–1,8 тонн каменного угля  

1,8–3,2 тонны бурого угля  

0,7 – 0,75 тонны мазута  

0,8 – 0,9 куб.м. природного газа.  

Разброс цифр связан с тем, что различные марки угля, мазута и других топлив имеют различную низшую теплоту сгорания.  

Другой универсальной мерой потребления топлива и энергии, является нефтяной эквивалент. Это понятие чаще встречается в зарубежной литературе. Различные марки нефти имеют различный химический состав, а следовательно и различную теплотворную способность, что во многом определяет их цену на мировых рынках энергоносителей. В среднем, 1 тонна нефти имеет теплотворную способность 11000 тыс. ккал, и она эквивалентна 1,57 тонн условного топлива (т.у.т.). Зная эту цифру легко выразить любое количество другого топлива в нефтяном эквиваленте. Например 1000 куб. м. природного газа с низшей теплотворной способностью 8400 тыс. ккал эквивалентна 0,76 т в нефтяном эквиваленте.  

При использовании в понятия условного топлива для оценки полученной тепловой и электрической энергии мы не учитываем того обстоятельства, что коэффициент полезного действия энергетических установок всегда меньше 100%, т.е. при преобразовании топлива в тепловую и электрическую энергию мы теряем существенную часть получаемой при его сжигании теплоты. Кроме того, при добыче топлива, его транспортировке потребителю, его подготовке или переработке мы должны также использовать энергию.  

Учесть эти обстоятельства при анализе энергопотребления позволяет введение другой единицы – 1 тонны первичного условного топлива.  

Что дает эта единица измерения? Представим себе, что мы рассматриваем энергопотребление конкретного промышленного предприятия. Нам известно количество использованной электрической энергии, тепловой энергии в виде пара и горячей воды, поступающих на предприятие от внешних источников тепло и электроснабжения, а также количество различных видов топлива, сжигаемых в котельных и печах непосредственно на предприятии.  

Путем перевода всех составляющих энергопотребления предприятия в первичное условное топливо, мы можем определить фактические затраты топлива для обеспечения работы предприятия. Мы можем сопоставить фактические энергетические затраты предприятий имеющих различные источники энергоснабжения и различную структуры потребления энергии.  

Коэффициенты пересчета различных видов топлива и энергии в первичное условное топливо можно найти в справочных материалах.  

В настоящее время под термином «топливо» зачастую понимают все вещества, служащие источником энергии (например, ядерное топливо). В этом случае больше подходит понятие «энергоноситель».  

Энергоноситель – вещество в различных агрегатных состояниях (твердое, жидкое или газообразное) либо иные формы материи (плазма, поле, излучение и т.п.), запасенная энергия которых может быть использована. Природный энергоноситель – энергоноситель, образовавшийся в результате природных процессов. К природным теплоносителям относят, например, воду гидросферы (при использовании энергии рек, морей и океанов), горячую воду и пар геотермальных источников, воздух атмосферы (при использовании энергии ветра), биомассу, органическое топливо (нефть, газ, уголь). Произведенный энергоноситель – энергоноситель, полученный как продукт производственного процесса технологического процесса. К произведенным энергоносителям относятся, например, сжатый воздух, водяной пар различных параметров, полученный в котельных установках и ли других парогенераторах, горячая вода, ацетилен, продукты переработки органического топлива и биомассы.  

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) – совокупность  природных и произведенных энергоносителей, запасенная энергия которых при существующем развитии техники и технологий доступна для использования в хозяйственной деятельности.  

По возобновляемости энергетические ресурсы разделяют на возобновляемые и невозобновляемые. Невозобновляемые – это естественно образовавшиеся  и накопившиеся в недрах планеты запасы веществ, способные при определенных условиях высвобождать заключенную в них энергию; но образование этих веществ и накопление в них энергии происходит значительно медленнее, чем их потребление. К ним относятся нефть, природный газ, каменный и бурый угли, сланцы, торф, а также продукты их переработки. К этой группе энергоресурсов относятся радиоактивные вещества, находящиеся в недрах нашей планеты. Возобновляемые – это те энергетические ресурсы, в которых происходит постоянное восстановление энергии. Источниками возобновляемой энергии являются солнечное излучение, энергия рек, приливов и отливов, энергия ветра и биомассы.