Экологические проблемы энергетики

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОЛОГИЯ

Одним из важнейших факторов, определяющих уровень экономического развития общества, является уровень использования и количество потребляемой энергии на душу насе­ления. Процессы превращения первичной энергии, имеющей место в обще­стве, связывают между собой экономические, социальные и экологические показатели. Социальный уровень жизни определяется количеством энергии, потребляемой человеком, а это значит, что для повышения качества жизни необ­ходимо вырабатывать больше энергии. Основным источником энергии в на­стоящее время является нефть, газ и уголь.

- Традиционные способы выработки тепло- и электроэнергии в котельных и на ТЭС из этих первичных источников энергии, использование топлива в топливопотребляющих технологических установках сопряжены с разносто­ронним локальным и глобальным воздействием на окружающую среду:

- выбросом в атмосферу вредных веществ;

- сбросом минерализованных и нагретых вод;.

-потреблением в значительных количествах кислорода и воды;

-изъятием больших площадей земли для захоронения отходов (шлака, золы) и др.

Это воздействие является причиной закисления почвы и воды, способст­вует возникновению парникового эффекта, обуславливающего повышение планетарной температуры, провоцирует другие необратимые процессы. Кроме того, органическое топливо - это невосполнимые источники энергии, а это значит, что темпы их возобновления во много раз ниже темпов их потребления.

В результате антропогенной деятельности человечества за последние 30-40 лет планетарная температура поднялась на 0,6-0,7 °С и является наи­более высокой за последние 600 лет. Поднялся средний уровень океанов по сравнению с прошлым столетием на 10-15 см. За это же время отступили все зарегистрированные горные ледники.

Научные оценки в основном совпадают в констатации усиления тенден­ции к потеплению климата. Средняя температура на планете к 2015 году может повыситься на 1,3 -1.5°С. Спектр пагубных тенденций может быть очень широким: от повышения мирового океана на 0,3-1,0 м до изменения кли­матических систем перераспределения осадков.

Современные технологии способны оказывать негативное воздействие не только на климат, но и на здоровье людей. Согласно докладу группы экс­пертов, опубликованных в 1997 г., воздействие продуктов сжигания только твердого топлива в период до 2020 г. может обернуться ежегодной смертью 700 тыс. человек. Сокращение же выбросов на 10-15 % спасло бы жизнь 8 млн. человек. Из сказанного следует вывод: обеспечивая повышение жиз­ненного уровня населения,, в каждом государстве необходимо стремиться к разработке таких предметов потребления и технологий их производства, ко­торые потребляли бы меньшее количество энергии, обеспечивая параметры их, выше параметров своих предшествующих аналогов, и тем самым уменьшая вредное воздействие на окружающую среду.

Осознание необходимости принятия конкретных мер по уменьшению воздействия на климат пришло к мировому сообществу уже давно, и в сере­дине 70-х годов XX в. начались активные работы в этом направлении: в 1978 г. Климатическую программу приняли в США; в 1979 г. на Всемирной климатической конференции в Женеве заложены основы Всемирной клима­тической программы; в 1988 г. Всемирной метеорологической организацией (ВМО) и Программой ООН по окружающей среде (UNEP) учреждена Меж­правительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК); 9 мая 1992 г. в Нью-Йорке в соответствии с резолюцией Генеральной Ассамблеи ООН об охране глобального климата в интересах нынешнего и будущего по­колений принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата.

Существует проблема и авиационной экологии. Самолет воздействует на атмосферу не только механически, направляя поток импульса воздуха вниз на Землю, но и энергетически, физически, химически и оптически. При сжигании топлива в атмосферу выделяется тепловая энергия, а вместе с ней образуется большое количество оксидов и кислот (азота, серы, углерода, хлора), происходит конденсация водяного пара в струйно-вихревом следе, легко наблюдаемом с Земли в виде белых шлейфов. Помимо перечисленных существует и проблема звукового удара.

Придавая важность необходимости изучения среды обитания человека, в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро состоялась конференция с участием первых лиц 156 государств, которые подписали так называемую Рамочную конвен­цию об изменении климата. Развитием ее является известный Киотский про­токол 1997 года. Это первый в истории человечества случай, когда практи­чески все мировое сообщество подключилось к решению такой сложной на­учной задачи, как охрана климата. Основным содержанием Киотского протокола является обязательство 35 стран мира по сокращению эмиссии пар­никовых газов, в первую очередь СО2, к концу 2012 г., по сравнению с базо­вым 1990 г., от 92 до 100 %. Согласно протоколу, промышленно развитые страны должны снизить такие выбросы на 5,2 %.

И хотя Киотский договор до сих пор не вошел в силу, поскольку он не ратифицирован большинством стран, тем не менее темпы роста эмиссии диоксида углерода в атмосферу резко замедлились еще 10-12 лет тому назад. Анализ перспективных структур мирового энергоба­ланса позволяет заключить, что пик этой эмиссии будет зафиксирован в те­чение ближайших 20-25 лет на уровне, не слишком отличающемся от со­временного. В настоящее время выбросы составляют около 7 млрд. т углеро­да в год, а ожидаемый пик по прогнозам составит примерно 9 млрд. т в год.

6.2. Парниковый эффект

Глобальное потепление является твердо установленным научным фак­том. За последние 20-25 лет зафиксированное потепление составило 0,35 °С. По прогнозам пик глобального потепления будет зафиксирован на уровне 1,5-2,0 °С выше современного примерно через 200 лет. В Беларуси с 1989 г. среднегодовая температура повысилась на 1,1°С.

Основной причиной глобальных процессов, изменение климата на нашей планете являются существующие технологии, оказывающие негативное воз­действие не только на климат, но и на здоровье людей, выбрасывая в атмо­сферу парниковые газы, которые обуславливают парниковый эффект.

Парниковый эффект - это свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и, тем самым, способствовать аккумуляции тепла Землей, средняя температура которой в настоящее время составляет около 15 °С. При данной температуре поверхность планеты и ат­мосфера находятся в тепловом равновесии.

До вмешательства человека в глобальные процессы Земли, изменения, происходящие на ее поверхности и в атмосфере, были связаны с содержани­ем в природе газов, которые и были названы «парниковыми». К таким газам относятся: диоксид углерода, метан, оксид азота и водяной пар. В настоящее время к ним добавились антропогенные хлорфторуглероды (ХФУ). Без газо­вого «одеяла», окутывающего Землю, температура на ее поверхности была бы ниже на 30... 40 °С, что обусловило бы проблематичность существова­ния живых организмов в таких условиях.

В результате техногенной деятельности человека изменяется общий баланс тепла, влаги и веществ в атмосфере Земли. Это касается прежде всего углекислого газа, содержание которого из десятилетия в десятилетие неуклонно растет. Углекислый газ создает 50 % парникового эффекта, на долю ХФУ приходится 15-20 % и на долю метана - 18 %.

В приложении к климатической Конвенции ООН названы технологиче­ские процессы, приводящие к эмиссии парниковых газов:

-в энергетике - сжигание топлива, энергетическая, обрабаты­вающая и строительная промышленности;

-при добыче и транспортировке топлива - твердое топливо, нефть и природный газ;

-промышленные технологии - горнодобывающая, химиче­ская, металлургическая, производство и использование галогенизированных углеродных соединений;

-в сельском хозяйстве - интенсивная ферментация, хранение и использование навоза, производство риса, управляемый пал, сжигание сельскохозяйственных отходов;

-отходы - хранение и сжигание отходов, обработка сточных вод.

Основным загрязнителем атмосферы является С02, образующийся при выработке электроэнергии в основном огневым способом, то есть путем сжигания добываемого органического топлива. Практически весь исполь­зуемый Европой газ применяется в огневых технологиях. Евросоюз с насе­лением 16 % от общего населения в мире является в настоящее время одним из загрязнителей мировой атмосферы (26 %). На США приходится 20 % ми­ровой эмиссии парниковых газов. Выброс парниковых газов при огневом энергопроизводстве составляет около 1,4 кг на 1 кВт∙ч. Производство же электроэнергии на основе безэмиссионных технологий связано с их высокой стоимостью.

Большинство энерготехнологий, основанных на возобновляемых источ­никах, требуют, как видно из приведенного рисунка, больших затрат, в том числе и материальных. А они, в свою очередь, обуславливают повышенные энергозатраты, а значит, сопряжены с дополнительной эмиссией тех же пар­никовых газов.

Прекращение ввода в эксплуатацию АЭС в большинстве стран мира в связи с аварией на Чернобыльской АЭС резко увеличило нарастание эмис­сии парниковых газов. А между тем, страны, производящие 19 % электро­энергии на АЭС, предотвращают эмиссию 540 млн. т С0₂ в год. Поэтому на конференции в Киото подчеркивалось, что только страны, имеющие ядерно-энергетические программы и поддерживающие их, располагают большими возможностями сокращения выброса парниковых газов. И в некоторых странах Европы пересматривают свое отношение к ядерной энергетике.

В Англии обсуждается план удвоения мощностей АЭС, а Франция про­должает лидировать в наращивании АЭС.

Считается возможным увеличение производства электроэнергии с ны­нешних 2 300 млрд.кВт • ч в год (18 % мирового энергопроизводства 444 атомными энергоблоками) до 12 ООО млрд кВт • ч в первой половине XXI века и до 50 ООО млрд кВт • ч - во второй половине.

Среди стран мира самым крупным загрязнителем окружающей среды яв­ляются США, эмиссия диоксида серы у которых составляет около 7,7 млн. т, т. е. более 20 % от суммарной общемировой эмиссии С0₂. В Китае выбросы в атмосферу этого вредного соединения составляют 7,6 млн. т, а в России -6,2 млн. т.

По относительным показателям эмиссии С0₂ (выбросы в тоннах на 1 МВт установленной электрической мощности ТЭС) крупнейшим загряз­нителем воздуха можно считать Россию (87 т/МВт), затем следует Индия и Великобритания (по 65 т/МВт), Китай (61 т/МВт). В Германии и Японии этот показатель составляет всего 7 т/МВт².

Одним из самых загрязненных городов-столиц государств является Пе­кин с его 12-милионным населением. Основной причиной его загрязнения являются промышленные предприятия, густо разбросанные по городу. Во многом способствует загрязнению Пекина и отопление домов углем.

За последние 5 лет по «экологическим» причинам в Китае было закрыто 73 тыс. предприятий. К 2001 году более 90 % из 238 тыс. производств, кото­рым были предъявлены претензии со стороны государства, выполнили не­обходимые мероприятия и теперь соответствуют государственным экологи­ческим стандартам. В результате, за годы бурного экономического роста за­грязнение окружающей среды удалось сократить на 10 % по сравнению с1995 годом. В течение ближайших 5 лет, Китай намерен снижать количество вредных выбросов на 10 % ежегодно. Достигаться это будет путем внедре­ния новых технологий и экологически чистых процессов производства. Наиболее высокие уровни выброса С0₂ имеют электростанции, работающие на угле. Выбросы С0₂ зависят от уровня содержания углерода в топливе (наивысшего - для угля, низшего - для природного газа).

Киотским протоколом (1997 г.) закреплены количественные обязательст­ва как развитых стран, так и стран с переходной экономикой по ограниче­нию и снижению поступления парниковых газов (прежде всего С0₂) в атмо­сферу. Но этот протокол начнет действовать только после его ратификации в тех странах, которые дают 55 % всех выбросов С0₂. Отсюда следует, что если Россия и США этого не сделают, то протокол так и не станет действен­ным документом, хотя он подписан 84 государствами, а по состоянию на се­редину 2001 г. его ратифицировали 29 развивающихся стран и Франция -единственная из стран «восьмерки».

Подтверждением несостоятельности Протокола Киото стала 6-я конфе­ренция стран, подписавших Рамочную конвенцию ООН по проблеме изме­нения климата (13-24 ноября 2000 года). Семь тысяч участников представ­ляли 182 правительства, 323 межправительственные и неправительственные организации и 443 органа средств массовой информации^[5].

Предполагается, что к 2020 г. мировое потребление электроэнергии вы­растет на 60 % по сравнению с 1967 г. При этом в развивающихся странах прирост потребления энергии составит 121 %. Вероятно, более быстрым, чем ожидалось ранее, окажется рост эмиссии С0₂: на 40 % - с 1990 по 2010 гг. и на 72 % - с 1990 до 2020 гг.

Основным источником загрязнения окружающей среды является автотранспорт. Он использует 96 % всех производимых нефтепродуктов и выбрасывает затем в атмосферу тысячи тонн оксида углеводорода, оксида азота и других вредных веществ. Всего в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания содержится около 100 вредных для здоровья человека соединений. В среднем каждый автомобиль в год выбрасывает около 1т вредных веществ. Кроме того, эти вещества вместе с выбра­сываемыми в атмосферу вредными веществами промышленных предпри­ятий и при горении древесины содержат частицы размером менее 25,5 мик­рон, которые проникают в легкие и другие ткани, вызывая воспаление и формирование тромбов, которые оказывают крайне неблагоприятное воз­действие на работу сердца, провоцируя развитие сердечных приступов: ин­фаркта и повышения давления. Наряду с этим, автомобиль – один из самых крупных источников шума и вибрации.

Автомобиль, являющийся символом современной цивилизации, принес не только благо для людей, но и неблагоприятное воздействие на окружающую среду Ныне в мире эксплуатируется около 600 млн автомобилей, которые еже­годно потребляют свыше 1 млрд. т моторных топлив, в том числе более 600 млн. т автомобильных бензинов. К концу 2010 года прогнозируется увеличение числа автомобилей до 1 млрд. Экологическая нагрузка на окру­жающую среду и человека от такого количества автомобилей окажется очень ощутимой. И поэтому во многих странах ведется большая работа не только над снижением расхода топлива на 100 км пробега, но и по исполь­зованию для автомобилей вместо бензина в качестве топлива альтернатив­ных источников энергии, в том числе газа, водорода, электроэнергии и энергии солнца.

Вместе с разрабатываемыми в мире мерами по замене жидкого топлива из нефтепродуктов, используемого ныне в автомобилях, на альтернативные виды топлива из растительного сырья, снижению удельных норм расхода топлива на 100 км пробега, во многих странах проводится большая работа по переводу автомобилей на газ в качестве моторного топлива. И если вда­ваться в историю вопроса, то первый в мире двигатель внутреннего сгора­ния работал на газе. С изобретением бензина он вытеснил газ на полторы сотни лет. Но человечество за это время пришло к мысли о пагубности для себя технологии сжигания моторного топлива из нефтепродуктов и превра­щения его в газ, в результате чего происходит колоссальное загрязнение ок­ружающей среды, и начало возвращаться к использованию газа в качестве моторного топлива. В настоящее время в мире на метане работает порядка 1 млн. автомобилей, число которых стремительно растет и в скором времени обещает достигнуть 6,5 млн. В городах США, Канады и Западной Европы планируют в самые сжатые сроки полностью перевести муниципальный транспорт на газ. В США к 2040г поставлена задача перевода автотранспорта на альтернативные виды топлива. 36 регионов России заключили договоры с «Газпромом», в которых предусмотрен специальный пункт о переводе автотранспорта на га­зомоторное топливо. Активно работают в этом направлении и страны Азии: Южная Корея, Китай, Пакистан, Индия.

В Беларуси в настоящее время насчитывается не более 20 тыс. газоболонных автомобилей, что составляет немногим более 0,05 % от их общего коли­чества (3800 тыс.), хотя поставки газа стабильны и цены более постоянны. При этом следует заметить, что 1 л бензина по своей теплотворной способности практически равен 1 м³ газа.

Вместе с тем загрузка 24 автозаправочных компрессорных станций, рас­положенных в 17 городах на основных транспортных направлениях респуб­лики, не превышает 25 %. Причин этому несколько: отсутствие у предпри­ятий денег на переоборудование транспорта, непонимание отдельными ру­ководителями преимуществ газомоторного топлива и др. А ведь материаль­ные затраты на топливо при эксплуатации автомобиля на бензине составля­ют 25-30 % от себестоимости перевозок, а с использованием сжиженного природного газа - не более 10-15 %.

Кроме экономической выгоды, работа автомобилей на природном газе сокращает выброс наиболее вредных компонентов в 1,5-5 раз по сравнению с бензином и в 10 раз по сравнению с дизельным то­пливом. Но транспортные организации не заинтересованы в использовании более дешевого топлива, поскольку затраты на него входят в себестоимость транспортных услуг, которые затем в виде тарифа ложатся в себестоимость продукции заказчика транспорта, и в конечном итоге, в розничную цену, по которой отпускается продукция потребителям.

Переоборудование легкового транспорта типа ГАЗ-3110 окупается через 30 тыс. км пробега, грузового, как ГАЗ-3307 и ГАЗ-3302 - через 21,6 тыс. км, а для ЗИЛ-138А еще меньше. При условии, что в среднем за рабочий день автомобиль преодолевает расстояние в 100 км, установка на него, каза­лось бы, дорогостоящей аппаратуры полностью окупается через год для лег­ковых автомобилей и через 6-6,5 месяцев - для грузовых.

Ссылка отдельных руководителей на утяжеление автомобиля после пе­реоборудования его на газомоторное топливо является несостоятельной, по­скольку коэффициент использования грузоподъемности автотранспорта со­ставляет 0,5-0,6.

Мировой опыт показывает, что наиболее приемлемым и реально ощути­мым шагом к уменьшению вредных выбросов в атмосферу от автомобилей может стать глобальный переход автомобильной техники на природный газ. Он экологичен, дешев, безопасен в эксплуатации.

К настоящему времени во многих странах производителями автомобилей проводятся испытания различных типов электромобилей с запасом кода 60-300 км и максимальной скоростью до 80 км/ч. Ведущие в мире автомобилестроительные компании США, Японии и других стран проводят испытания или работают над созданием электромобилей со скоростью до 120-140 км/ч и пробегом не менее 225 км. Тяговым электродвигателем тако­го солнцемобиля является батарея аккумуляторов, заряжаемых на гелиостанциях (гелиозаправочных станциях).

В последние годы все большее распространение в мире получают электровелосипеды и электромопеды под общим назва­нием «легкие транспортные средства», использующие также солнечную энергию в виде аккумуляторных батарей или солнечных панелей¹.

Из всех загрязняющих веществ в Республике Беларусь 70 % приходится на так называемые трансграничные переносы и 30 % - на собственные, из которых львиную долю составляют передвижные источники загрязнения, в основном ав­томобили, число которых в настоящее время составляет около 4 млн. единиц. Особенно большое количество выбросов в атмосферу от автомобилей происходит в момент неус­тойчивой работы двигателей (во время торможения и начала движения).

Основным нейтрализатором этих вредных выбросов в атмосферу явля­ются леса, занимающие 37 % территории Республики Беларусь, и болота, которые в 7 раз эффективнее, чем лес, поглощают углекислый газ. В горо­дах основным очистителем воздуха являются тополиные насаждения: один тополь очищает воздух так, как делают это 4 сосны или 7 елей, или 3 липы. Для поддержания нормальной экологической обстановки в городах необхо­димо иметь на каждого жителя 16 м² зеленых насаждений общего пользова­ния - парков, скверов, бульваров, лесопарков. В некоторых городах, напри­мер в Витебске, этот показатель составляет 12 м².

6.3. Экологические проблемы ядерной энергетики

Компактность ядерного топлива в сравнении с обычным и про­стота физических и технических принципов действия реакторов деления позволяли рассчитывать на экономическую выгоду АЭС, а опыт реактора военного на­значения и первых АЭС указал на их безопасность, достигаемую достаточно простыми инженерными мерами и высокой квалификацией персонала.

Однако эта уверенность была поколеблена большими авариями на АЭС в 70-е и 80-е годы и особенно Чернобыльской АЭС, что подчеркнуло вероят­ную природу проблемы безопасности. Поэтому некоторые страны или отказались от атомной энергии, или объявили мораторий на строительство но­вых АЭС (Австрия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Швеция). Перестали строить АЭС США, Канада, Англия, Германия.

После Чернобыля Россия тоже заморозила реализацию практически всех своих «атомных» проектов. В 2000 г. действующие АЭС Российской Фе­дерации выработали 130,7 млрд кВт • ч электроэнергии - значительно боль­ше, чем в 1990 г. Темп роста выработки электроэнергии на АЭС в 3 раза выше, чем на тепловых станциях.

Выдержав «атомную паузу», в России решено достроить последний энер­гоблок на Калининской АЭС, расконсервировать незаконченное строительство всех 10 АЭС, начатое в годы советской власти. В ближайшие 20 лет эти объек­ты должны быть введены в эксплуатацию. И роль атомной энергетики в этой стране будет возрастать, в ближайшие 5 лет Россия поставит в Индию 2 атомных реактора мощностью по 1 тыс. МВт каждый.

Принятые меры по совершенствованию конструкции и эксплуатации АЭС позволили снизить вероятность тяжелых аварий и продолжать экс­плуатацию и строительство АЭС традиционных типов. Реально общая мощ­ность всех АЭС в мире поставляет 352 ГВт.

В настоящее время строительство АЭС продолжают топливодефицитные Япония и Южная Корея, а также многие развивающиеся страны. К концу 2010 г. в Японии планируется построить от 16 до 25 АЭС. В настоящее вре­мя суммарная электрическая мощность всех энергоблоков АЭС Японии со­ставляет около 45 ООО МВт^[6]. Продолжают ранее начатое строительство и ус­тановку новых реакторов в Аргентине, Бразилии, Чехии, Украине, Иране, Словакии.

Во Франции первый ядерный реактор был сооружен в 1958 году, а в на­стоящее время эксплуатируется 58 ядерных энергоблоков, суммарная мощ­ность которых достигла 63 ГВт. На них производится 76 % всей вырабаты­ваемой во Франции электроэнергии. Все ядерные реакторы имеют заплани­рованный срок службы на менее 40 лет. Атомная энергетика Франции обес­печила стране около 100 000 рабочих мест, а при проведении планово-предупредительных работ на АЭС привлекаются еще примерно 100 ООО спе­циалистов из других отраслей.

Всего в мире по состоянию на 1 января 2001 года эксплуатировалось 436 ядерных энергоблоков на 247 АЭС, которые вырабатывали 17 % электроэнер­гии в мире. В некоторых странах АЭС составляют основу национальной энер­гетики. Это обусловливает тот факт, что ядерная энергетика обладает техниче­ским и топливно-ресурсным потенциалом для внесения значительного вклада в ограничение выбросов, загрязняющих атмосферу, при выработке электроэнер­гии и энергообеспечении производства и быта людей. К примеру, выброс ССЬ в атмосферу колеблется для европейских стран - от 78 т/Гвт • ч во Франции, где 78 %электроэнергии производится на АЭС, и до 868 т/Гвт • ч в Дании, где нет АЭС. В Бельгии АЭС вырабатывают 58 % электроэнергии, в Швеции - 46, в Швейцарии, Германии, Японии -- около 34 %. В настоящее время АЭС пре­дотвращают выброс 2,3 млрд. т углекислого газа ежегодно, то есть 150 ядерных энергоблоков, которые сейчас работают в Западной Европе, позволяют предот­вратить выброс углекислого газа в атмосферу от 200 млн. автомобилей, кото­рыми пользуются в Европе. Это обусловливает необходимость преодоления предубежденности общества против строительства АЭС, которые дают значи­тельно меньше загрязнения окружающей среды, чем сжигание нефти и газа.

Прогнозируемое Министерством экономики РБ потребление электро- и теплоэнергии в Беларуси к 2015 г. составит 55 млрд кВт • ч и 99 млн Гкал с учетом снижения энергоемкости ВВП на 27 % за счет энергосбережения. Исходя из экономической целесообразности, в настоящее время потребность республики в электроэнергии удовлетворяется на 95 % за счет выработки на собственных электростанциях (в основном на импортном газе). Если учесть, что импорт электроэнергии, по оценкам специалистов из России, к 2015 г. будет снижен до 5 млрд.кВт • ч в год, то 50 млрд. кВт - ч должны по­крываться за счет собственного производства. Изношенность энергетиче­ского оборудования такова, что из 8 млн. кВт - ч имеющихся в настоящее время мощностей к 2015 г. в работоспособном состоянии может оказаться 3 млн. кВт • ч, а для удовлетворения потребности в электроэнергии в этот пе­риод потребуется дополнительно около 6 млн. кВт • ч.

В перспективе за счет всех местных видов топлива и возобновляемых ис­точников энергии с учетом выбывающих запасов нефти, попутного газа и торфа и увеличением использования возобновляемых источников их объем в топливном балансе может составить 5-6 млн т у. т. в год.

-Кроме проблемы ограниченности природных ресурсов имеется и ряд других негативных последствий использова­ния органического топлива на окружающую среду. Так, извлечение нефти и природного газа ведет к оседанию поч­вы. Нефть и газ, скопившиеся в пористых породах под по­верхностью Земли, служат своеобразной "подушкой", под­держивающей лежащую сверху породу. Когда эта подушка извлекается, земная поверхность в районе залегания неф­ти и газа опускается на глубину до 10 метров. Кроме того, извлечение из земных недр полезных ископаемых ведет к перераспределениям гравитационного напряжения в земной коре, которые иногда заканчиваются землетрясениями.

Сжигание топлива;— не только основной источник энер­гии, но и важнейший поставщиков в окружающую среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции вместе с транспортом поставляют в атмосферу основную долю тех­ногенного углерода (в основном в виде СО), около 50 % диоксида серы, 35 %.оксидов, азота и около 35 % пыли.

Экологические проблемы тепловой энергетики. В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюми­ния и его соединений свыше 100 млн. доз, железа - 400 млн. доз, магния - 1,5 млн. доз. Летальный эффект этих загряз­нителей не проявляется только потому, что они попадают в живые организмы в незначительных количествах, что, однако, не исключает их отрицательного влияния через воду, почву и другие звенья экологических систем.

Тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы окружающей среды, в том числе на человека, другие живые организмы и их сообщества.

Влияние энергетики на окружающую среду сильно за­висит от вида используемого топлива. Наиболее «чистым» топливом является природный газ, дающий, при его сжигании наименьшее количество загрязняющих атмосферу веществ, Далее следует нефть (мазут), каменные угли, бу­рые угли, сланцы, торф.

При сжигании топли­ва образуется много побочных веществ. При сжигании угля образуется значительное количество золы и шлака. Боль­шую часть золы можно уловить, но не всю. Все отходящие газы, потенциально вредны, даже пары воды и диоксид угле­рода СО2. Эти газы поглощают инфракрасное излучение зем­ной поверхности и часть его вновь отражают на Земли, соз­давая так называемый "парниковый эффект", Если уровень концентрации CО2 в атмосфере Земли будет увеличиваться, могут произойти глобальные климатические изменения.

При сжигании топлива образуется теплота, часть которой выбрасывается в атмосферу, приводя к тепловому за­грязнению атмосферы, что в конечном итоге, влечет по­вышение температуры водного и воздушного бассейнов, таянию ледников. Весь этот про­цесс накопления теплоты может привести к ощутимому повышению температуры на Земле, если использование энергии будет расти такими же темпами, как сейчас. Повышение температуры может вы­звать глубокие изменения климата на всей Земле.

Таким же катастрофическим может быть эффект от по­ступления в атмосферу большого количества твердых час­тиц. В табл. 6.1 приводятся количественные данные о раз­личных веществах, образующихся при работе типовой ТЭС мощностью 1000 МВт на органическом топливе.

Таблица 6.1. Данные о выбросе различных веществ при работе ТЭС, работающей на органическом топливе

Загрязняющее веществ/).'	Количество за гад
SOx, т NxОх, т СО2 т СО, т Твердые частицы,т Радиоактивность*, Бк Дымовые газы, ГДж Теплота от конденсата, ГДж	1 100 1 350   4 050

Радиоактивность дают, главным образом, изотопы радия 235Ra и 238Ra. Приводятся данные для угля. Для нефти этот показатель в 50 раз меньше.

Экологические проблемы гидроэнергетики. Одно из важ­нейших воздействий гидроэнергетики связано с отчужде­нием значительных площадей плодородных (пойменных) земель под водохранилища, на месте которых уничтожа­ются естественные экологические системы. Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают подто­пление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли; как правило, переходят в категорию заболоченных.

Со строительством водохранилищ связано резкое нарушение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава населяющих их живых орга­низмов.

Кроме того, в водохранилищах по разным причинам происходит ухудшение качества воды. В них резко увеличи­вается количество органических веществ как за счет ушедших под воду экосистем (древесина, другие растительные осадки, гумус почв и т.п.), так и в следствие их накопле­ния в результате замедленного водообмена Это своего рода отстойники и аккумуляторы веществ, поступающих с во­досбросов.

В водохранилищах резко усиливается прогревание воды, что интенсифицирует потерю ими кислорода и другие про­цессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Последнее, совместно с накоплением биогенных веществ, создает ус­ловия для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том числе и ядовитых. По этим причинам, а также вследствие медленной восстанавливаемости вод резко снижается их способность к са­моочищению. Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболеваемость рыбного стада, особенно поражение гельминтами. Снижаются вку­совые качества обитателей водной среды.

Нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кор­мовых угодий, нерестилищ и т.п.

В конечном счете перекрытые водохранилищами реч­ные системы из транзитных превращаются в транзитно-аккумулятивные. Кроме биогенных веществ, здесь, аккуму­лируются тяжелые металлы, радиоактивные элементы и многие ядохимикаты с длительным периодом жизни. Про­дукты аккумуляции делают проблематичным возможность использования территорий, занимаемых водохранилища­ми, после их ликвидации. Водохранилища оказывают заметное влияние на атмо­сферные процессы. Например, в засушливых районах ис­парение с поверхности водохранилищ превышает испаре­ние с равновеликой поверхности суши в десятки раз. С по­вышенным испарением связано понижение температуры воздуха, увеличение туманных явлений. Различие тепловых балансов водохранилищ и прилегающей суши обусловли­вает формирование местных ветров типа бризов. Эти, а также другие явления имеют следствием смену экосистем (не все­гда положительную), изменение погоды.

Экологические проблемы ядерной энергетики. До недав­него времени ядерная энергетика рассматривалась как наи­более перспективная. Это связано как с относительно боль­шими запасами ядерного топлива, так и со щадащим их воздействием на окружающую среду, К преимуществам АЭС относится также возможность их строительства, не привя­зываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транс­портировка не требует существенных затрат в связи с ма­лыми объемами (0,5 кг ядерного топлива позволяет полу­чать столько же энергии, сколько дает сжигание 1000 тонн каменного угля).

До недавнего времени основные экологические пробле­мы АЭС связывались с захоронением отработанного топ­лива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков их эксплуатации.

При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в окружающую среду незначительны. В среднем они в 2—4 раза меньше, чем от ТЭС такой же мощности, работающей на угле.

После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС ста­ли связывать с возможностью аварий на них. К наиболее крупным авариям такого плана относится авария, случив­шаяся на Чернобыльской АЭС. По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе ЧАЭС составил от 3,5 % (63 кг) до 28 % (50 т) (для сравнения: бомба, сброшенная на Хиросиму, дала 740 г радиоактивного вещества).

В результате аварии на ЧАЭС радиоактивному загрязне­нию подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охва­тившая более 20 государств. В пределах бывшего СССР по­страдало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн. га.

Кроме страшных последствий аварийных ситуаций на
АЭС можно назвать следующие их воздействия на окру­жающую среду:,

-разрушение экосистем и их элементов (почв, грун­тов водоносных структур и т.п.) в местах добычи руд, особенно при открытом способе добычи; -изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для АЭС мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800~900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100-120 и высотой, равной 40-этажному зданию;

- изъятие значительных объемов воды из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие естественные источники, в них наблюда­ется потеря кислорода, увеличивается вероятность цвете­ния, возрастают явления теплового стресса у водных обитателей

- не исключено попадание радиоактивного загрязне­ния в атмосферный воздух, воду, почву в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях.

Таким образом, традиционные способы выработки теп­ла и электроэнергии в котельных и на ТЭС из этих первич­ных источников энергии, использование топлива в топливопотребляющих технологических установках сопряжены с:
-разносторонним локальным и глобальным воздействием на
окружающую среду;

- выбросом в атмосферу вредных веществ;

- сбросом минерализованных и нагретых вод;

-потреблением в значительных количествах кислорода
и нагретых вод;

- изъятием больших площадей земли для- захоронения
отходов (шлака, золы) и др;

Это воздействие является причиной закисления почвы и воды, способствует возникновению парникового эффекта, обусловливающего повышение планетарной температуры, провоцирует другие необратимые процессы, кроме того, органическое топливо - это невосполнимые источники энергии, а это значит, что темпы их возобновления во мно­го раз ниже темпов их потребления.

В результате антропогенной деятельности человечества за последние 30—40 лет планетарная температура подня­лась на 0,6-0,7°С и является наиболее высокой за послед­ние 600 лет. Поднялся средний уровень моря по сравнению с прошлым столетием на 10—15 см. За это же время отсту­пили все зарегистрированные горные ледники.

Современные технологии способны оказывать негатив­ное воздействие не только на климат, но и на здоровье людей. Согласно докладу группы экспертов, опубликован­ных в 1997 г., воздействие продуктов сжигания только твер­дого топлива в период до 2020 г. может обернуться ежегод­ной смертью 700 тыс. человек. Сокращение же выбросов на 10—15 % спасло бы жизнь 8 млн. человек. Из сказанного следует вывод: обеспечивая повышение жизненного уров­ня населения, в каждом государстве необходимо стремиться к разработке таких предметов потребления и технологий их производства, которые потребляли бы меньшее количество энергии, обеспечивая их параметры выше параметров сво­их предшествующих аналогов, и тем самым уменьшая вред­ное воздействие на окружающую среду.

В июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро состоя­лась конференция с участием первых лиц 156 государств, которые подписали так называемую Рамочную конвенцию об изменении климата. Развитием ее является известный Киотский протокол 1997 г. Это первый в истории человече­ства случай, когда практически все мировое сообщество подключилось к решению такой сложной научной задачи, как охрана климата. Основным содержанием Киотского протокола является обязательство более чем 140 стран мира по сокращению эмиссии парниковых газов, в первую оче­редь С02, к концу 2012 г. от 92 до 100 %, по сравнению с базовым 1990 г. Согласно протоколу промышленно разви­тые страны должны снизить такие выбросы на 5,2 %.

Содержание

Предисловие ……………………………………………………………………… 3

Введение……………………………………………………………………………4

Дата добавления: 2015-06-27