• Как приготовить пирог зебра в духовке
• Почему болит сердце после алкоголя и что с этим делать
• Шпинат: чем полезен, с чем едят, как использовать в лечебных целях
• Чем полезен шпинат для организма
• Принцип действия оптических интерферометров
• Губернатор хакасии Маркиз Виктор Зимин
• Горизонтальная вертикаль губернатора гордеева
• Кто такой трутнев. Клан трутневых. Семейная жизнь Юрия Трутнева
• Рецидивирует или воспалилась киста бартолиновой железы: операция как вариант избавиться раз и навсегда
• График базальной температуры скачать бланк

Показана связь глобальных и локальных экологических проблем с энергетикой. Установлены глобальные критерии этих взаимосвязей - количество потребляемых ресурсов и выделяемых парниковых газов. Приведены количественные характеристики видов энергоносителей по этим важнейшим показателям.

Дана качественная и количественная оценка экологической эффективности различных источников энергии, в том числе альтернативных и возобновляемых. Показано, что с точки зрения решения глобальных экологических проблем наибольшие преимущества имеет атомная энергия.

Kлючевые слова: экологические проблемы, энергетика – угольная, газовая, нефтяная, солнечная, ветровая, ядерная, гидроэнергетика, качественная и количественная оценка экологической эффективности.

The article describes the interrelation between global and local environmental issues and energy production. The author defines global criteria for these relationships which are the amounts of resources consumed and greenhouse gases emission. He also gives quantitative characteristics of the energy materials types with respect to these key indicators.

The article presents qualitative and quantitative evaluation of the environmental efficiency of various types of energy sources including alternative and renewable ones. It is shown that the nuclear power has the greatest benefits in terms of solution of global environmental problems.

Keywords: environmental problems, power generation – coal, gas, oil, solar, wind, and nuclear, hydraulic power generation, qualitative and quantitative evaluation of environmental performance.

Экологически обусловленная угроза существованию человеческой цивилизации официально признана на самом высоком межгосударственном уровне; научно-технический прогресс создал опасность экологической катастрофы, и само понятие «развитие» поставлено под вопрос. Появилась насущная необходимость пересмотра шкалы человеческих ценностей.

Потребительское отношение к природе поставило ее на грань выживания. Доминирующие схемы производства и потребления ведут к экологическому опустошению, возрастающему риску для жизни и здоровья людей из-за снижения качества окружающей среды. Основы глобальной безопасности находятся под угрозой.

Как следует из доклада Комиссии ООН по проблемам окружающей среды (UNEP), прогноз развития человечества до 2032 г. неутешителен. Под воздействием человеческой деятельности на планете произойдут необратимые изменения. Будет так или иначе деформировано более 70 % земной поверхности, безвозвратно утеряно более 1/4 всех видов животного и растительного мира, невосполнимым дефицитом станут безопасный воздух, чистая питьевая вода, ненарушенные ландшафты, уменьшится способность природы восстанавливаться после антропогенного воздействия.

Именно высокое качество природной среды является главным богатством человечества и безусловной ценностной категорией, сущностью глобальных экологических интересов. По данным ВОЗ, уже сегодня 80 % всех болезней в мире возникает из-за потребления некачественной питьевой воды, а по оценкам МАГАТЭ, ежегодно 5 млн человек умирают от болезней, связанных с потреблением загрязненной и некачественной воды. Вода вполне может стать едва ли не главной причиной будущих вооруженных конфликтов, таких же, какие сейчас возникают из-за нефти.

Даже самая поверхностная статистика, связанная с экологическим состоянием территории России, дает неутешительные прогнозы: так, на сегодняшний день более трети городского населения РФ проживает на территориях, где не проводятся мониторинговые наблюдения за загрязнением атмосферы, а более половины – в городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферы.

Россия вместе со всей планетой переживает серьезные экологические проблемы – растет средняя температура воздуха, отступает вечная мерзлота, наблюдаются различные проявления нестабильности климатического характера. Проблема глобального потепления со все большей очевидностью сопровождается проблемами экологических последствий, вызванными усилением экстремальных погодных условий.

Экологические проблемы в зависимости от масштаба воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду принято разделять на глобальные и локальные. Глобальные экологические проблемы непосредственно связаны с локальными экологическими проблемами (рис. 1).

Для удовлетворения потребности в энергии существуют возобновляемые и невозобновляемые источники. Солнце, ветер, гидроэнергию, приливы и некоторые другие источники энергии называют возобновляемыми, так как их использование человеком практически не изменяет их запасы. Уголь, нефть, газ, торф, уран относят к невозобновляемым источникам энергии, и при переработке они теряются безвозвратно.

В то же время такая классификация довольно условна, например, использование урана в закрытом топливном цикле ближе скорее к возобновляемому типу.

Рис. 1. Взаимосвязь глобальных и локальных экологических проблем

Глобальные экологические проблемы тесно связаны прежде всего с экономическим положением в конкретных странах, основными показателями которого являются ВВП на душу населения, а также производство и потребление энергии (табл. 1).

Таблица 1

Основные энергетические характеристики стран мира –

главных потребителей первичной энергии

Страна	Население, млн чел. *	ВВП на душу населения по ППС, долл. США **	Мощность электростанций ГВт (э) **	Потребление электроэнергии
				Всего, млрд кВт·час *	На душу населения в год (кВт·час на 1 чел.)

* – на 2010 г., кроме потребления электроэнергии в Китае и Индии (на 2009 г.) [Россия… 2012].

** – на 2012 г., кроме мощности электростанций в Японии, Индии (на 2009 г.) и США (на 2010 г.) .

Из табл. 1 видно, что энергопотребление в развитых странах в 11–17 раз выше, чем в развивающихся (например, Китае и Индии).

Если все страны мира в ближайшие 15–20 лет выйдут на уровень потребления энергии США или хотя бы «экономной» Японии, то общее потребление энергии возрастет в соответствии с численностью населения, то есть практически в 15 раз. Готова ли мировая энергетика к такому «большому скачку»? Конечно же, нет. На планете просто нет столько органического топлива. Поэтому можно сделать следующий вывод: развитие энергетики должно идти в направлении использования новых мощных источников энергии без сжигания органического топлива.

Тенденция к использованию электрической энергии очевидна. Но это лишь промежуточная форма, то есть для того чтобы произвести энергию, нужно иметь первичный достаточно мощный источник.

Исчерпаемые энергоресурсы – нефть, уголь и газ наряду с ураном (ядерная энергетика) – в ближайшие десятилетия останутся основными источниками энергии (рис. 2), причем доля энергопроизводства, основанного на использовании углеводородного сырья, по-прежнему будет наибольшей. Тем не менее ограниченность запасов нефти и газа является очевидной. Перспектива их активного использования просматривается только лишь на несколько десятилетий. В течение этого времени использующие нефть и газ энергопроизводящие мощности должны быть заменены другими .

Рис. 2. Вклад различных видов энергоносителей в производство электроэнергии в мире

Главная проблема, интересующая человечество, – это обеспечение экологической безопасности. Понятие «экологическая безопасность» определено в законе «Об охране окружающей среды»: «Экологическая безопасность – состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий» [Федеральный… 2002].

Угрозы экологической безопасности:

Разрушение озонового слоя;

Изменение климата;

Трансграничное воздействие на окружающую среду;

Деградация экосистем;

Потеря биологического разнообразия;

Уменьшение лесного покрова;

Деградация сельскохозяйственных угодий;

Истощение и дефицит природных ресурсов;

Химическое, физическое, радиационное загрязнение окружающей среды.

Глобальные экологические проблемы тесно связаны с глобальными энергетическими проблемами (рис. 3).

Связь между глобальными экологическими и энергетическими проблемами особенно видна при сравнении двух показателей:

1) требуемой массы изымаемых ресурсов для получения единицы энергии;

2) глобального влияния на природу через выделение парниковых газов.

В табл. 2 приведены основные характеристики различных способов генерации электроэнергии по двум глобальным показателям: выбросам парниковых газов и мощности энерговыделения на единицу массы, свидетельствующих об эффективности использования внутренней энергии вещества, то есть ядерной и термоядерной энергии. На этом, собственно, основано и существование Солнечной системы, энергия в которой существует благодаря двум реакторам: ядерному (внутри Земли) и термоядерному (на Солнце).

Таблица 2

Глобальная эффективность различных способов генерации энергии

Решением проблемы обеспечения энергией могло бы стать полноценное овладение энергией термоядерного синтеза. Однако исследования последних лет показали, что на сегодняшнем уровне развития техники и технологий на пути полномасштабного использования термоядерной энергии существует ряд технических проблем, решением которых ученые занимаются последние 50 лет без каких-либо значительных успехов.

Таким образом, среди существующих альтернативных возможностей замены реально покрывать растущие потребности человечества в энергии на ближайшие несколько сотен лет позволят только современные технологии топливной и ядерной энергетики.

Наиболее интересны с точки зрения влияния на природу и здоровье человека угольная и ядерная энергетика, так как только эти два вида энергоносителей обладают запасами на достаточно длительный период. Так, по данным В. Г. Родионова , угля хватит на 420 лет, тогда как углеводородов уже к 2030 г. останется только 1/5 часть от имеющихся запасов, то есть они могут быть в основном исчерпаны в ближайшие 30 лет. В то же время запасов урана с учетом вовлечения изотопа 238 в быстрых реакторах хватит на тысячи лет.

Уголь. Атмосферные выбросы от угольных станций стали причиной так называемых кислотных дождей, которые губят растительность, почву, водоемы и прежде всего здоровье людей. Чтобы оценить объемы выпадающих кислотных дождей, достаточно представить себе, что одна ТЭС мощностью 1000 МВт, работающая на угле с содержанием серы около 3,5 %, несмотря на применение средств очистки, выбрасывает в атмосферу примерно 140 тыс. т сернистого ангидрида в год, из которого образуется около 280 тыс. т серной кислоты. С поверхностей золоотвалов ветер поднимает золу, образуя пыльные бури, ежегодный объем золошлаковых отходов ТЭС СНГ в настоящее время превышает 120 млн т.

Перечень основных веществ, выбрасываемых в окружающую среду в результате работы угольных электростанций, а также основных экологических последствий представлен в табл. 3, потенциальное воздействие выбросов угольных станций на организм человека показано на рис. 3.

Таблица 3

Выбросы вредных веществ в результате сжигания угля и основные экологические последствия

Вещество	Основные экологические последствия
(диоксид серы)	Способствует формированию кислотных дождей и возникновению заболеваний дыхательных путей и сердечно-сосудис-тых заболеваний
(оксиды азота)	Способствуют формированию смога и возникновению заболеваний дыхательных путей
Твердые частицы	Способствуют формированию смога, дымки, возникновению заболеваний дыхательных путей и легких
CO 2 (углекислый газ)	Парниковый газ: поглощает инфракрасное излучение, происходит аккумуляция части тепла в атмосфере, что ведет к повышению температуры
Ртуть и пр. тяжелые металлы	Вызывают нарушения развития и неврологические нарушения у людей и животных. При попадании в воду образуется метилртуть – высокотоксичное химическое вещество, накапливающееся в рыбе, животных и людях
Зола-унос и золошлак	Вымывание этих веществ с мест хранения и захоронения в грунтовые воды и прорыв ряда крупных зольных захоронений стали острыми экологическими проблемами

В процессе сжигания угля происходит радиоактивное загрязнение окружающей среды, содержащиеся в нем радионуклиды (238 U, 210 Pb, 40 K, 210 Po, 226 Ra, 228 Ra, 230 Th и др.) выбрасываются в атмосферу и концентрируются в золе, выделение радиоактивных веществ на единицу полученной энергии на угольных ТЭС больше, чем на АЭС.

Рис. 3. Воздействие выбросов угольных станций на организм человека

Наиболее чистое органическое топливо – природный газ . Остановимся на таком источнике, как сланцевый газ .

Проведенные исследования выявили 5 основных экологических проблем добычи сланцевого газа:

1) загрязнение водоносных слоев высокотоксичными веществами и поверхностных водоемов сточными водами;

2) выбросы метана в атмосферу;

3) повышение радиоактивного фона в районах добычи;

4) увеличение вероятности землетрясений;

5) изъятие из оборота значительных земельных и водных ресурсов.

Основные экологические проблемы, возникающие при добыче и использовании нефти в качестве энергоресурса, связаны с:

Химическим загрязнением грунтовых вод при добыче, химическим и тепловым загрязнением вод поверхности, образованием нефтяной пленки;

Нарушением ареалов обитания фауны и произрастания флоры;

Загрязнением и деградацией почвенного покрова;

Значительным водозабором.

Атомная энергетика не потребляет кислорода, не выбрасывает в атмосферу и водоемы вредные химические вещества, она существенно экономит расходование органического топлива, запасы которого достаточно ограниченны. В частности, в пяти наиболее развитых странах мира ядерная энергетика позволяет сэкономить в год до 440 млн т угля (в России – 65,3 млн т), 350 млн т нефти (в России – 40,3 млн т), до 280 млрд м 3 газа (в России – 36,8 млрд м 3), предотвратить сжигание свыше 450 млн т кислорода (в России – 36 млн т), сохранить земельные пространства на территории в 70 тыс. га (в России – 11 тыс. га). Экологически чистым районом Европы называют Францию, где выработка электроэнергии на АЭС превышала 70 % от общей выработки.

Из всех видов ВИЭ только гидроэнергия в настоящий момент вносит заметный вклад во всемирное производство электроэнергии (17 %). В большинстве промышленно развитых стран незадействованным на сегодня остался лишь незначительный по объему гидроэнергетический потенциал, что связано прежде всего с необходимостью отчуждения значительных территорий при организации ГЭС. Основные экологические последствия гидроэнергетики :

Затопление сельскохозяйственных угодий и населенных пунктов;

Нарушение водного баланса, что ведет к изменению условий существования флоры и фауны;

Климатические последствия (изменение теплового баланса, увеличение количества осадков, скорости ветра, облачности и т. д.);

Заиливание водоема и эрозия берегов, ухудшение самоочищения проточных вод и уменьшение содержания кислорода, затрудняется свободное движение рыб;

Гидроэнергетические сооружения в потенциале несут в себе опасность крупных катастроф.

Ветроэнергетика также оказывает негативное воздействие на окружающую среду:

Отчуждение больших земельных площадей (так, например, для текущего уровня производства электроэнергии во Франции с применением энергии ветра потребуется порядка 20 тыс. км 2 земли – 4 % территории страны);

Ветровая энергетика является нерегулируемым источником энергии;

Шумовые воздействия (при использовании установки мощностью 2–3 МВт возникает необходимость отключения ее в ночное время);

Помехи для воздушного сообщения и для радио- и телевещания, нарушение путей миграции птиц (установка мощностью 2–3 МВт должна иметь диаметр ветряного колеса 100 м);

Локальные климатические изменения вследствие нарушения естественной циркуляции воздушных потоков;

Опасность для мигрирующих птиц и насекомых;

Изменение традиционных морских перевозок, неблагоприятное воздействие на морских животных (при размещении ветроустановок в водной среде);

Ландшафтная несовместимость, непривлекательность, визуальная дискомфортность.

Солнечные электростанции (СЭС) эффективны только для территорий с высоким уровнем инсоляции. В средней полосе европейской части России интенсивность солнечного излучения составляет 150 Вт/м 2 , что в 1000 раз меньше тепловых потоков в котлах ТЭС. При использовании СЭС возникает ряд экологических проблем:

Отчуждение больших земельных площадей, их возможная деградация (только для СЭС в 1 ГВт (эл.) в средней полосе европейской части России при 10 % КПД необходима минимальная площадь в 67 км 2);

Затемнение больших территорий солнечными концентраторами;

Большая материалоемкость (затраты времени и людских ресурсов в 500 раз больше, чем в традиционной энергетике);

Возможные утечки рабочих жидкостей, содержащих хлораты и нитриты;

Перегрев и возгорание систем, загрязнение продукции токсичными веществами при использовании солнечных систем в сельском хозяйстве;

Изменение теплового баланса, влажности, направления ветра в районе расположения станции;

Воздействие космических СЭС на климат;

Передача энергии на Землю в виде микроволнового излучения, опасного для живых организмов и человека.

Основные экологические последствия биоэнергетики :

Выбросы твердых частиц, канцерогенных и токсичных веществ, окиси углерода, биогаза, биоспирта;

Выброс тепла, изменение теплового баланса;

Обеднение почвенной органики, истощение и эрозия почв (для производства из навоза биогаза для выработки 1000 МВт электрической энергии требуются 80 млн свиней или 800 млн птиц на площади 80–100 км 2);

Взрывоопасность (биогазовая электроустановка должна контролироваться и содержаться в исправности в соответствии с инструкциями);

Большое количество отходов в виде побочных продуктов (промывочные воды, остатки перегонки).

Оценка экологической эффективности воздействия энергогенерации на окружающую среду, выполненная в данной работе на основе балльной оценки различных способов генерации электроэнергии, позволила провести сравнительный анализ экологической эффективности производства электроэнергии при использовании различных видов энергоресурсов по семи важнейшим показателям: объем выбросов парниковых газов, объем выбросов вредных веществ в атмосферу, объем сбросов в водные источники, образование отходов, отчуждение земельных ресурсов, выделение радиоактивных веществ в окружающую среду и риск для людей (табл. 4).

Таблица 4

Сравнительные показатели экологической эффективности

различных способов производства энергии

	Показатель	Баллы различных способов генерации энергии
		Уголь	нефть	Гидро- энергия	Солнце	Ветер	Ядерная энергия
	Количество выделяющихся парниковых газов				0,7Сброс вредных веществ в водные источники
	Образование отходов
	Отчуждение земельных ресурсов
	Выделение радиоактивных веществ в окружающую среду
	Риск для людей

Для комплексной оценки влияния на окружающую среду всех учитываемых факторов авторами был разработан суммарный комплексный показатель воздействия на окружающую среду. При его расчете семь важнейших экологических показателей оценены по 10-балльной системе: 10 баллов – наиболее вредное воздействие (по фактической величине) и 0 баллов – отсутствие воздействия.

Полученные расчетные значения суммарного комплексного показателя воздействия на окружающую среду приведены на рис. 4 и 5.

Проведенные расчеты показателей воздействия на окружающую среду показали, что по выбросам парниковых газов 1 место по уровню воздействия занимает уголь; газ и нефть по уровню воздействия примерно на 28 % ниже; гидроэнергия, солнечная, ветряная и ядерная энергия имеют очень незначительные показатели, то есть отмечается только сопутствующее выделение парниковых газов при генерации энергии.

Рис. 4. Сравнительные показатели экологической эффективности различных способов производства энергии

Рис. 5. Суммарный комплексный показатель вредного воздействия на окружающую среду и человека

При рассмотрении воздействия на окружающую среду по выбросам вредных веществ установлено, что наибольший выброс характерен для угля, вдвое ниже выбросы для нефти и газа, но примерно сопоставимый объем выбросов характерен при производстве и утилизации солнечных батарей. По отходам наблюдается аналогичная ситуация.

Воздействие на окружающую среду в части отчуждения земельных ресурсов в наибольшей степени характерно для гидро- и солнечной энергетики.

По выделению радиоактивных веществ в окружающую среду, казалось бы, должна лидировать ядерная энергетика, но в действительности получается, что в связи с высочайшим совершенством процессов в ней реальные выбросы радиоактивных веществ в окружающую среду в штатном режиме вдвое ниже, чем при сжигании угля.

Таким образом, основываясь на сравнении экологического воздействия различных видов энергогенерации, представленного на рис. 5, можно сделать вывод, что с точки зрения как глобальных, так и локальных экологических проблем ядерная энергетика по всем показателям выглядит предпочтительнее.

Литература

Макаров А. А. Научно-технологические прогнозы развития энергетики России // Академия энергетики. 2009. № 2 (28). С. 4–12.

Родионов В. Г. Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего. М. : ЭНАС, 2010.

Фортов В. Е., Макаров А. А. Направления инновационного развития энергетики мира и России // Успехи физических наук. 2009. Т. 179. № 12. С. 1337–1353.

Россия и страны мира: стат. сб. М. : Росстат, 2012.

BP Statistical Review of World Energy June 2012. N. p. : Pureprint Group Limited, 2012.

Grachev V. A., Lobkovsky V. A. Possible Environmental Impacts of Shale Gas Production in Europe Based on the International Practices of Fracking Technology Utilization // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2015. Vol. 12. No. 1. Pp. 253–261.

International Energy Agency. Energy Technology Perspectives. Paris: OECD/IEA, 2008.

Central Intelligence Agency. The World Factbook: [сайт]. URL: https://www.cia.gov/ library/publications/the-world-factbook/.

Введение
1. Проблемы энергетики
2. Экологические проблемы тепловой энергетики
3. Экологические проблемы гидроэнергетики
4. Экологические проблемы ядерной энергетики
5. Пути решения проблем современной энергетики
Заключение
Список использованной литературы

Введение

Антропогенный период является революционным в истории Земли. Человечество проявляет себя как величайшая геологическая сила по масштабам своей деятельности на нашей планете. А если вспом­нить о непродолжительности времени существования человека по сравнению с жизнью планеты, то значение его деятельности предстанет еще яснее.

Технические возможности человека изменять природную сре­ду стремительно возрастали, достигнув своей высшей точки в эпоху научно-технической революции. Ныне он способен осуществить та­кие проекты преобразования природной среды, о которых еще срав­нительно недавно не смел и мечтать. Рост могущества че­ловека ведет к увеличению отрицательных для природы и, в конеч­ном счете, опасных для существования человека последствий его де­ятельности, значение которых только сейчас начинает осознаваться.

Становление и развитие человеческого общества сопровожда­лось локальными и региональными экологическими кризисами ант­ропогенного происхождения. Можно сказать, что шаги человечества вперед по пути научно-технического прогресса неотступно сопро­вождали негативные моменты, резкое обострение которых приводило к экологическим кризисам.

Характерной особенностью нашего времени является интен­сификация и глобализация воздействия человека на окружающую его природную среду, что сопровождается небывалыми ранее интен­сификацией и глобализацией негативных последствий этого воздей­ствия. И если раньше человечество испытывало локальные и регио­нальные экологические кризисы, которые могли привести к гибели какой-либо цивилизации, но не препятствовали дальнейшему про­грессу человеческого рода в целом, то теперешняя экологическая ситуация чревата глобальным экологическим коллапсом. Поскольку современный человек разрушает механизмы целостного функционирования биосферы в планетарном масштабе. Кризисных точек как в проблемном, так и в пространственном смысле становится все больше, и они оказываются тесно связанными между собой. Именно это обстоятельство и позволяет говорить о наличии глобального экологического кризиса и уг­розе экологической катастрофы.

Существует образное выражение, что мы живем в эпоху трех «Э»: экономика, энергетика, экология. При этом экология как наука и образ мышления привлекает все более и более пристальное внимание человечества.

В настоящее время термин «экология» существенно трансформировался. Она стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на среду.

Становится все более ясным, что человек очень мало знает о среде, в которой он живет, особенно о механизмах, которые формируют и сохраняют среду. Раскрытие этих механизмов (закономерностей) — одна из важнейших задач современной экологии.

1. Проблемы энергетики

Энергетика — это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

Нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странах компенсируется ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важно получить ответы на следующие вопросы:

1. какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики, и как будет изменяться соотношение этих видов в энергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;
2. можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов получения и использования энергии;
3. каковы возможности производства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов:

1) органического топлива,

3) атомного ядра.

Энергия воды и атомная энергия используются человеком после превращения ее в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой, и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду.

2. Экологические проблемы тепловой энергетики

За счет сжигания топлива (включая уголь, дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится около 90% энергии. Доля тепловых источников уменьшается до 80-85% в производстве электроэнергии. При этом в промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта. Например, в США (данные на1995 г.) нефть в общем энергобалансе страны составляла 44%, а в получении электроэнергии — только 3%. Для угля характерна противоположная закономерность: при 22% в общем энергобалансе он является основным в получении электроэнергии (52%). В Китае доля угля в получении электроэнергии близка к 75%, в то же время в России преобладающим источником получения электроэнергии является природный газ (около 40%), а на долю угля приходится только 18% получаемой энергии, доля нефти не превышает 10%.

В мировом масштабе гидроресурсы обеспечивают получение около 5-6% электроэнергии, атомная энергетика, дает 17-18% электроэнергии. Причем в ряде стран она является преобладающей в энергетическом балансе (Франция — 74%, Бельгия -61%, Швеция — 45%).

Сжигание топлива — не только основной источник энергии, но и важнейший поставщик в среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Они, вместе с транспортом, поставляют в атмосферу основную долю техногенного углерода (в основном в виде СО2), около 50% двуокиси серы, 35% — окислов азота и около 35% пыли. Имеются данные, что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняют среду радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.

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 организмы в незначительных количествах. Это, однако, не исключает их отрицательного влияния через воду, почвы и другие звенья экосистем.

Вместе с тем влияние энергетики на среду и ее обитателей в большей мере зависит от вида используемых энергоносителей (топлива). Наиболее чистым топливом является природный газ, далее следует нефть (мазут), каменные угли, бурые угли, сланцы, торф.

Хотя в настоящее время значительная доля электроэнергии производится за счет относительно чистых видов топлива (газ, нефть), однако закономерной является тенденция уменьшения их доли. По имеющимся прогнозам, эти энергоносители потеряют свое ведущее значение уже в первой четверти XXI столетия.

Не исключена вероятность существенного увеличения в мировом энергобалансе использования угля. По имеющимся расчетам, запасы углей таковы, что они могут обеспечивать мировые потребности в энергии в течение 200-300 лет. Возможная добыча углей, с учетом разведанных и прогнозных запасов, оценивается более чем в 7 триллионов тони. Поэтому закономерно ожидать увеличения доли углей или продуктов их переработки (например, газа) в получении энергии, а, следовательно, и в загрязнении среды. Угли содержат от 0,2 до десятков процентов серы в основном в виде пирита, сульфата, закисного железа и гипса. Имеющиеся способы улавливания серы при сжигании топлива далеко не всегда используются из-за сложности и дороговизны. Поэтому значительное количество ее поступает и, по-видимому, будет поступать в ближайшей перспективе в окружающую среду. Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС — золой и шлаками. Хотя зола в основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу в виде выбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. тонн мелкодисперсных аэрозолей. Последние способны заметно изменить баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков; а, попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Выбросы ТЭС являются существенным источником такого сильного канцерогенного вещества, как бензопирен. С его действием связано увеличение онкологических заболеваний. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз.

Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование золы и ишаков. Для этого требуются значительные территории, которые долгое время не используются, а также являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности.

Имеются данные, что если бы вся сегодняшняя энергетика базировалась на угле, то выбросы СО, составляли бы 20 млрд. тонн в год (сейчас они близки к 6 млрд. т/год). Это тот предел, за которым прогнозируются такие изменения климата, которые обусловят катастрофические последствия для биосферы.

ТЭС — существенный источник подогретых вод, которые используются здесь как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы, обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие ему цепные природные реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов, превращение типично водных экосистем в болотные и т. п.).

3. Экологические проблемы гидроэнергетики

Одно из важнейших воздействий гидроэнергетики связано с отчуждением значительных площадей плодородных (пойменных) земель под водохранилища. В России, где за счет использования гидроресурсов производится не более 20% электрической энергии, при строительстве ГЭС затоплено не менее 6 млн. га земель. На их месте уничтожены естественные экосистемы. Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило, переходят в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные процессы обычно продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ. Таким образом, со строительством водохранилищ связано резкое нарушение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава гидробионтов.

Ухудшение качества воды в водохранилищах происходит по различным причинам. В них резко увеличивается количество органических веществ как за счет ушедших под воду экосистем (древесина, другие растительные остатки, гумус почв и т. п.), так и вследствие их накопления в результате замедленного водообмена. Это своего рода отстойники и аккумуляторы веществ, поступающих с водосборов.

В водохранилищах резко усиливается прогревание вод, 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 синезеленых (цианей). По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости 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 транзитноаккумулятивные. 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. Имеются данные, что в результате заиления равнинные водохранилища теряют свою ценность как энергетические объекты через 50-100 лет после их строительства. Например, подсчитано, что большая Асуанская плотина, построенная на Ниле в 60-е годы, будет наполовину заилена уже к 2025 году. Несмотря на относительную дешевизну энергии, получаемой за счет гидроресурсов, доля их в энергетическом балансе постепенно уменьшается. Это связано как с исчерпанием наиболее дешевых ресурсов, так и с большой территориальной емкостью равнинных водохранилищ. Считается, что в перспективе мировое производство энергии на ГЭС не будет превышать 5% от общей.

Водохранилища оказывают заметное влияние на атмосферные процессы. Например, в засушливых (аридных) 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. В ряде случаев в зоне водохранилищ приходится менять направление сельского хозяйства. Например, в южных частях мира некоторые теплолюбивые культуры (бахчевые) не успевают вызревать, повышается заболеваемость растений, ухудшается качество продукции.

Издержки гидростроительства для среды заметно меньше в горных районах, где водохранилища обычно невелики по площади. Однако в сейсмоопасных горных районах водохранилища могут провоцировать землетрясения. Увеличивается вероятность оползневых явлений и вероятность катастроф в результате возможного разрушения плотин. Так, в1960 г. в Индии (штат Гунжарат) в результате прорыва плотины вода унесла 15 тысяч жизней людей.

4. Экологические проблемы ядерной энергетики

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что0,5 кгядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля.

До середины 80-х годов человечество в ядерной энергетике видело один из выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет (с середины 60-х до середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала превалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС.

Некоторые параметры воздействия АЭС и ТЭС на среду представлены в таблице.

Таблица 4.1

Сравнение АЭС и ТЭС по расходу топлива и воздействию на среду.

Мощность электростанций по 1000 мВт, работа в течение года.

При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности.

К маю 1986г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших более 17% электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности не более чем на 0,02%. До Чернобыльской катастрофы не в только в мире, но и в России никакая отрасль производства не имела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС. За 30 лет до трагедии при авариях, и то по нерадиационным причинам, погибло 17 человек. После1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. Хотя вероятность их на современных АЭС и невелика, но и она не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана относится случившаяся на четвертом блоке Чернобыльской АЭС.

По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для сравнения отметим, что бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только740 градиоактивного вещества.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС 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, или 80000 км2. В результате аварии погиб 31 человек и более 200 человек получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. 115 тыс. человек было эвакуировано из наиболее опасной (30-километровой) зоны сразу после аварии. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и т. п. Последствия аварии будут сказываться на жизни еще нескольких поколений.

После аварии на Чернобыльской АЭС отдельные страны приняли решение о полном запрете на строительство АЭС. В их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, кроме того, объявила о намерении демонтировать все действующие реакторы (их 12), хотя они и давали около 45% всей электроэнергии страны. Резко замедлились темпы развития данного вида энергетики в других странах. Приняты меры по усилению защиты от аварий существующих, строящихся и планируемых к строительству АЭС. Вместе с тем человечество осознает, что без атомной энергетики на современном этапе развития не обойтись. Строительство и ввод в строй новых АЭС постепенно увеличивается. В настоящее время в мире действует более 500 атомных реакторов. Около 100 реакторов находится в стадии строительства.

В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5-1,5% ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы выделяет около 60 т радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронения довольно сложна и дорогостояща. Отработанное топливо обычно перегружается в бассейны выдержки, где за несколько лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500-600 шурфах. Последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций.

Неизбежный результат работы АЭС — тепловое загрязнение. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км3 подогретых вод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3-3,5 км3.

Следствием больших потерь тепла на АЭС является их более низкий коэффициент полезного действия по сравнению с ТЭС. На последних он равен 35%, а на АЭС — только 30-31 %.

В целом можно назвать следующие воздействия АЭС на среду:

• разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе);
• изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100-120 ми высотой, равной 40-этажному зданию;
• изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;
• не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях.

5. Пути решения проблем современной энергетики

Несомненно, что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличения доли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В этой связи рассмотрим некоторые пути и способы их использования, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива и улавливания вредных отходов. В их числе можно назвать следующие:

1. Использование и совершенствование очистных устройств. В настоящее время на многих ТЭС улавливаются в основном твердые выбросы с помощью различного вида фильтров. Наиболее агрессивный загрязнитель — сернистый ангидрид на многих ТЭС не улавливается или улавливается в ограниченном количестве. В то же время имеются ТЭС (США, Япония), на которых производится практически полная очистка от данного загрязнителя, а также от окислов азота и других вредных полютантов. Для этого используются специальные десульфурационные (для улавливания диоксида и триоксида серы) и денитрификационные (для улавливания окислов азота) установки. Наиболее широко улавливание окислов серы и азота осуществляется посредством пропускания дымовых газов через раствор аммиака. Конечными продуктами такого процесса являются аммиачная селитра, используемая как минеральное удобрение, или раствор сульфита натрия (сырье для химической промышленности). Такими установками улавливается до 96% окислов серы и более 80% оксидов азота. Существуют и другие методы очистки от названных газов.

2. Уменьшение поступления соединений серы в атмосферу посредством предварительного обессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива (нефть, газ, горючие сланцы) химическими или физическими методами. Этими методами удается извлечь из топлива от 50 до 70% серы до момента его сжигания.

3. Большие и реальные возможности уменьшения или стабилизации поступления загрязнений в среду связаны с экономией электроэнергии. Особенно велики такие возможности за счет снижения энергоемкости получаемых изделий. Например, в США на единицу получаемой продукции расходовалось в среднем в 2 раза меньше энергии, чем в бывшем СССР. В Японии такой расход был меньшим в три раза. Не менее реальна экономия энергии за счет уменьшения металлоемкости продукции, повышения ее качества и увеличения продолжительности жизни изделий. Перспективно энергосбережение за счет перехода на наукоемкие технологии, связанные с использованием компьютерных и других слаботочных устройств.

4. Не менее значимы возможности экономии энергии в быту и на производстве за счет совершенствования изоляционных свойств зданий. Реальную экономию энергии дает замена ламп накаливания с КПД около 5% флуоресцентными, КПД которых в несколько раз выше.

Крайне расточительно использование электрической энергии для получения тепла. Важно иметь в виду, что получение электрической энергии на ТЭС связано с потерей примерно 60-65% тепловой энергии, а на АЭС — не менее 70% энергии. Энергия теряется также при передаче ее по проводам на расстояние. Поэтому прямое сжигание топлива для получения тепла, особенно газа, намного рациональнее, чем через превращение его в электричество, а затем вновь в тепло.

5. Заметно повышается также КПД топлива при его использовании вместо ТЭС на ТЭЦ. В последнем случае объекты получения энергии приближаются к местам ее потребления и тем самым уменьшаются потери, связанные с передачей на расстояние. Наряду с электроэнергией на ТЭЦ используется тепло, которое улавливается охлаждающими агентами. При этом заметно сокращается вероятность теплового загрязнения водной среды. Наиболее экономично получение энергии на небольших установках типа ТЭЦ (иогенирование) непосредственно в зданиях. В этом случае потери тепловой и электрической энергии снижаются до минимума. Такие способы в отдельных странах находят все большее применение.

Существуют также различные альтернативные источники получения энергии. Основные современные источники получения энергии (особенно ископаемое топливо) можно рассматривать в качестве средства решения энергетических проблем на ближайшую перспективу. Это связано с их исчерпанием и неизбежным загрязнением среды. В этой связи важно познакомиться с возможностями использования новых источников энергии, которые позволили бы заменить существующие. К таким источникам относится энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и других источников которые можно использовать следующим образом:

• солнце как источник тепловой энергии
• солнце как источник электрической энергии
• использование солнечной энергии через фотосинтез и биомассу
• ветер как источник энергии
• возможности использования нетрадиционных гидроресурсов
• энергетические ресурсы морских, океанических и термальных вод
• термоядерная энергия.

Заключение

Рассмотрим в таблице различные альтернативные источники энергии, их состояние, экологичность, перспективы развития для решения энергетических проблем, отражающихся на экологии.

Источник энергии	Состояние и экологичность	Перспективы использования
уголь	твердое
	химическое загрязнение атмосферы условно принятое за 1	потенциальные запасы 10125 млрд. т, перспективен не менее чем на 100 лет
нефть	жидкое
	химическое загрязнение атмосферы 0,6 условных единиц	потенциальный запас 270-290 млрд. т, перспективен не менее чем на 30 лет
газ	газообразное
	химическое загрязнение атмосферы 0,2 условных единиц	потенциальный запас 270 млрд. т, перспективен на 30-50 лет
сланцы	твердое
	значительное количество отходов и трудно устраняемые выбросы	запасы более 38400 млрд. т, малоперспективен из-за загрязнений
торф	твердое
	высокая зольность и экологические нарушения в местах добычи	запасы значительны: 150 млрд. т, малоперспективен из-за высокой зольности и экологических нарушений в местах выработки
гидроэнергия	жидкое
	нарушение экологического баланса	запасы 890 млн. т нефтяного эквивалента
геотермальная	жидкое
энергия	химическое загрязнение	неисчерпаемы, перспективен
солнечная энергия		практически неисчерпаем, перспективен
энергия приливов	жидкое
	тепловое загрязнение	практически неисчерпаем
энергия атомного распада	твердое	запасы физически неисчерпаемы, экологически опасен

В заключение можно сделать вывод, что современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем.

Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые). С этих позиций современные методы получения энергии можно рассматривать как своего рода переходные. Вопрос заключается в том, какова продолжительность этого переходного периода и какие имеются возможности для его сокращения.

Список использованной литературы

1. Аттали Ж. На пороге нового тысячелетия: Пер. с англ. — М.: Международные отношения, 1993.
2. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб.пособие. — 3-е изд. – М., 1999.
3. Горелов А.А. Экология: Учеб. пособие. — М.: Центр, 1998.
4. Ерофеев Б.В. Экологическое право: Учебник для вузов. — М.: Юриспруденция, 1999.
5. Ерофеев Б.В. Экологическое право России: Учебник. — М.: Юристъ, 1996.
6. Лавров С.Б. Глобальные проблемы современности: часть 1. — СПб., 1993.
7. Лавров С.Б. Глобальные проблемы современности: часть 2. — СПб., 1995.

Энергетический кризис возникает в те моменты, когда спрос на энергоносители поднялся выше их предложение. Причины такого кризиса лежат в области политики, логистики и физического дефицита энергоносителей.

Потребление энергии это обязательное условие для существования человеческого общества. Наличие энергии, доступной для потребления - это основное условие для удовлетворения человеческих потребностей, роста продолжительности жизни, улучшения ее условий.

Однако энергетика стратегическим образом негативно влияет на окружающую среду и человека, т. е. на экологию. Энергетика изменяет атмосферу (растет потребление кислорода, выбросы влаги, газа, твердых частей). Энергетика сбивает с ритма гидросферу Земли (возрастает потребление воды, создаются искусственные водохранилища, сбрасываются нагретые и загрязненные воды, отходы). Литосфера также сильно страдает (иссякание ископаемого топлива, смена ландшафта, наполнение земли токсичными отходами).

Однако, не взирая на отмеченные выше факторы, рост потребления энергии продолжался и его продолжение не вызывало сильной тревоги в обществе. Подобное положение дел продержалось до середины семидесятых годов. Именно тогда в руках ученых оказалось множество данных, которые свидетельствовали об очень сильном давлении антропогенеза на климат. Были сделаны выводы - это давление таит в себе угрозы глобальных катастроф при росте энергопотребления. С тех самых пор данная научная проблема стала привлекать в себе наверное самое пристальное внимание.

Считается, что именно энергетика стала одной из основных причин такого изменения. Под нею, при этом, мы понимаем любую область жизнедеятельности человека, связанная с потреблением, и производством энергии. Большая часть энергетики обеспечивается потреблением энергии, которая освобождается во время сжигания ископаемого топлива (угля. Газа, нефти) а это приводит к выбросу в атмосферу земли большого количества загрязняющих веществ.

Даже такой упрощенный подход несет вред мировой экономике. Он может нанести сокрушительный удар по экономике стран, не достигших достаточного для окончания индустриальной стадии развития уровня поглощения энергии. В число таких стран входит и Российская Федерация. Все, в действительности обстоит намного сложнее. Кроме парникового эффекта, который возник в том числе и из-за энергетики, на климат нашей планеты оказывают влияние естественные причины. С

Среди них: солнечная активность, вулканическая, изменение параметров орбиты Земли, колебания в системе океан-атмосфера. А здесь все аспекты еще не изучены и на половину, и корректного анализа проблемы можно добиться только с учетом всех факторов. При этом нужно внести некоторую ясность в вопрос о том, как поведет себя общемировое энергопотребление в будущем, и правда ли человечеству необходимо будет установить жесткие ограничения для себя в потреблении энергии, для того, чтобы избежать катастрофических последствий глобального потепления.

Мир современной энергетики является основополагающим условием для развития разнообразных отраслей промышленности. Промышленно развитые страны отличаются стремительными темпами развития энергетики, которые опережают темпы развития отраслевой промышленности.

В свою очередь, энергетика является серьезным источником неблагоприятного воздействия на человека и окружающую среду. Это влияние сказывается на атмосфере, за счет высокого потребления кислорода, выбросов газов, твердых частиц и влаги.

Гидросфера из-за потребления воды на нужды энергетики, создания искусственных водохранилищ, сбросов жидких отходов, нагретых и загрязненных вод. Существенно изменяется и литосфера по причине чрезмерного потребления ископаемых топливных ресурсов, изменения ландшафтов, выброса токсичных веществ.

Влияние на водные ресурсы

Современные технологии отличаются, как преимуществами, так и недостатками. К примеру, количество произведенной электроэнергии зависит от водных ресурсов, которые могут истощаться во время засухи.

Это играет огромную роль для энергетического комплекса страны. Энергетика и экология – сомнительное сочетание, когда речь идет о строительстве плотин, переселении жителей, заилении водохранилищ, пересыхании русел рек, затоплении огромных территорий, значительной затратности проектов.

Изменение уровня воды в реках приводит к полной гибели растительности, плотины становятся серьезным препятствием для миграции рыб, ГЭС многокаскадного типа уже превратили реки в озера, перерастающие в болота. Россия получает при использовании гидроресурсов не более 20% энергии, а при строительстве только одной ГЭС затапливается более 6 миллионов гектар. Таким образом, энергетика влияет на экологию , и это неравноценный по потерям для природы обмен.

Истощение, загрязнение

Что касается влияния энергии ТЭС на экологию, то можно отметить, как главный фактор, выделение вредных веществ в виде закиси углерода, соединений азота, свинца и значительного количества тепла. 5 миллиардов тонн угля ежегодно сжигается и более трех миллионов тонн нефти, что сопровождается гигантским выбросом в атмосферу Земли тепла.

Нынешние темпы потребления угля приведут к неминуемому истощению ископаемого через 150 – 200 лет, нефти - через 40 – 50 лет, газа, предположительно, - через 60. Полный спектр работ по добыче, транспортировке и сжигании данного вида топлива сопровождается процессами, ощутимо влияющими на загрязнение окружающей среды.

Связано с добычей угля и засолением водных ресурсов. Помимо этого, откаченная вода содержит радон и изотопы радия. А атмосфера загрязняется продуктами сжигания угля в виде оксидов серы – 120 тысяч тонн, окислов азота – 20 тысяч тонн, пепла 1500 тонн, оксида углерода – 7 миллионов тонн.

Кроме того, происходит при горении образование более 300 тысяч тонн золы, включающей в себя 400 тонн токсичных металлов в виде ртути, мышьяка, свинца и кадмия. Работу ТЭС можно сопоставить, по выбросам в атмосферу радиоактивных веществ, с работой АЭС аналогичной мощности.

Ежегодные выбросы оксидов углерода способствуют повышению температуры на Земле, что может привести к вполне предсказуемым климатическим изменениям.

Влияние энергетики на экологию , когда речь идет о нефти и газе, достигло катастрофических и глобальных масштабов. Ученые утверждают, что выбросы от сжигания нефти и угля ежегодно влияют на состояние здоровья людей примерно так же, как авария на Чернобыльской АЭС. Этот «тихий Чернобыль», обладает последствиями, результаты которого пока невидимы, но они целенаправленно и постоянно уничтожают экологию.

Как получить энергию без вреда для экологии

Солнце – неисчерпаемый источник тепла. Среди существующих традиционных видов альтернативной энергетики (энергия волн, земли, ветра, приливов, геотермальная энергия, а также энергия из газа от мусорных свалок и навоза на фермах) основным видом является энергия Солнца.

Человеческий мир, постоянно находящийся в поисках энергии, только недавно обратил внимание на источник энергетического изобилия. Использование энергии Солнца для нужд промышленности на данном этапе обходится дорого.

Но тенденция снижения цен за последние годы существенно снизилась и за последние пять лет стала в два раза ниже первоначальной. Изменение и усовершенствование технологий уже завтра может сделать солнечную энергию доступной и неограниченной.

Альтернативная энергетика и экология: факты

• Возобновляемые источники энергии в Шотландии приходятся на треть всего объема вырабатываемой энергии.
• К 2027 году Евросоюзом планируется довести долю альтернативной энергетики до 20%.
• Альтернативная энергетика способствует созданию рабочих мест.
• Использование отходов жизнедеятельности крупного рогатого скота в целях переработки в биогаз даст возможность обеспечить электроэнергией жителей планеты и сократить выбросы парниковых газов.
• Альтернативная энергетика - более привлекательная отрасль для инвесторов, которые отдают ей предпочтение перед другими видами топлива.

Эти и многие другие факты могут обеспечить наши энергетические потребности без ущерба для экологии, что оздоровит нашу природу и население планеты.

1.5.1. Экологический аспект производства и передачи электроэнергии

Выработка электроэнергии сопряжена с отрицательными воздействиями на окружающую среду. Энергетические объекты по степени влияния принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на окружающую среду планеты. Объекты электроэнергетики, прежде всего ТЭС, воздействуют на атмосферный воздух выбросами загрязняющих веществ, на природные воды - сбросами в водные объекты загрязненных сточных вод, используют значительное количество водных и земельных ресурсов, загрязняют окружающие территории золошлаковыми отходами. Масштабы этого воздействия в России более детально охарактеризованы в 11.8. Что касается передачи электроэнергии по линиям электропередач, то по сравнению с перевозкой разных видов топлива и их перекачкой по системам трубопроводов она экологически безопасна.

На современном этапе проблема взаимодействия энергетических объектов и окружающей среды приобрела новые черты, оказывая влияние на огромные территории, реки и озера, атмосферу и гидросферу Земли. Более значительные объемы энергопотребления в обозримом будущем предопределяют дальнейшее расширение области воздействия на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах.

С ростом единичных мощностей блоков, электрических станций и энергетических систем, удельных и суммарных уровней энергопотребления возникла задача ограничения загрязняющих выбросов в воздушный и водный бассейны, а также более полного использования их естественной рассеивающей способности. Ранее при выборе способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта, установления основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) руководствовались в первую очередь минимизацией экономических затрат. В настоящее время на первый план выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики на окружающую среду.

Принято выделять три уровня экологических ограничений:

• локальный - нормативы абсолютных и удельных экологических показателей работы энергопредприятия;
• региональный -ограничения на трансграничные потоки выбросов SO 2 и NO x энергопредприятий, расположенных на европейской территории России;
• глобальный уровень - ограничения на валовый выброс парниковых газов (СО 2).

Отнесение выбросов парниковых газов к разряду экологических проблем всегда было дискуссионным, поскольку CO 2 не является загрязнителем окружающей среды. Существуют его естественная и антропогенная эмиссии. Влияние антропогенной эмиссии на глобальное потепление, да и сам факт глобального потепления, вызывал многочисленные споры. В 2005–2006 гг. работы Межправительственной группы экспертов по изменению климата убедительно доказали факт глобального потепления и его зависимость от антропогенной эмиссии СО 2.

Реализация «Рамочной Конвенции ООН об изменении климата» и Киотского протокола к ней (эта проблематика рассмотрена в 11.8) привели к формированию в ряде стран систем управления ограничениями эмиссии CO2, основанных на сочетании государственных решений по размерам ограничений и сокращений, и рынков сокращений CO2. Можно говорить о том, что в мире формируется глобальная система управления процессом сокращения антропогенной эмиссии парниковых газов.

Борьба с глобальными изменениями климата всё в большей мере влияет на экономическую политику стран. Эта борьба становится одной из важнейших социальных целей экономической политики, определяя её эволюцию в сторону инновационной экономики и уход от сырьевой ориентации.

Поэтому проблематика ограничения выбросов парниковых газов оформилась в самостоятельную предметную область, очень тесно связанную с экологической политикой, но всё же отличающуюся от неё глобальностью подхода, комплексностью и разнообразием инструментария для решения проблем. Этот инструментарий включает в себя применение специальных моделей для глобального моделирования вариантов развития экономико-энергетического комплекса на долгосрочный период. Наиболее известные из них – это модельный комплекс MARKAL и его усовершенствованная версия TIMES, разработанные под эгидой Международного энергетического агентства (МЭА) и применяющиеся во многих странах мира. Инструментарий ограничения и сокращения выбросов парниковых газов включает в себя комплекс мер по повышению энергоэффективности экономики, применению наилучших существующих и появляющихся технологий производства и потребления энергии, введение платы за выбросы парниковых газов и рыночных механизмов торговли сокращением выбросов СО 2 .

В отличие от проблематики парниковых газов, традиционные экологические проблемы имеют преимущественно локальный и региональный характер.

Создание в электроэнергетической отрасли новых генерирующих компаний, перспективы интеграции отечественных и зарубежных рынков электроэнергии определяют актуальность разработки новой экологической политики в области электроэнергетики. Ее основная цель - создание условий и разработка системы мер, обеспечивающих надежное и экологически безопасное производство, транспорт и распределение энергии при соблюдении норм и требований природоохранного законодательства.

При разработке экологической политики в электроэнергетике необходимо учитывать неизбежный переход национального законодательства к принципу использования наилучших существующих технологий и введению технических нормативов допустимых выбросов и сбросов веществ в окружающую среду.

Приоритетные направления по использованию наилучших существующих технологий в электроэнергетике (кроме атомной) определены концепцией технической политики РАО «ЕЭС России». В указанном документе приведены наиболее прогрессивные технические решения и охарактеризованы наилучшие существующие технологии, которые должны применяться при проектировании, эксплуатации, реконструкции и строительстве энергопредприятий.

Следует учитывать, что реализация перспективных технологий в электроэнергетике, включая использование парогазовых технологий и технологии циркулирующего кипящего слоя на ТЭС, в ряде случаев (в промышленных центрах и других местах с повышенной антропогенной нагрузкой на окружающую среду, а также вблизи особо охраняемых природных территорий) далеко не всегда согласуется с требованием обеспечить жесткие нормативы качества окружающей среды. В этом случае необходимо внедрение специальных природоохранных мер.

1.5.2. Особенности экологических проблем ТЭС и ГЭС, пути их решения.

К экологическим проблемам тепловых электрических станций , использующих для выработки электрической и тепловой энергии ископаемое топливо, относятся выбросы оксидов азота, двуокиси серы, твердых частиц, а также выбросы СО2 в атмосферу, сбросы загрязняющих веществ в водоемы, наличие большого количества отходов золошлаковых материалов и низкий уровень их полезного использования.

Оксиды серы и оксиды азота представляют серьезную экологическую проблему. При увеличениях концентрации этих загрязняющих веществ возрастает число заболеваний дыхательных путей, в первую очередь среди людей старшего поколения. Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту (степень их опасности зависит от размеров: пыль и более крупные аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли или частицы могут проникать в самые дальние участки легких. Степень вредного воздействия пропорциональна концентрации загрязняющих веществ).

Также, в результате реакции между водой и оксидами серы (SO2) и азота (NOх) образуются кислотные дожди (выделяющиеся двуокись серы и окислы азота в атмосфере земли трансформируются в кислотообразующие частицы, которые вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, выпадающие в качестве кислотных дождей). Кислотные дожди создают угрозу существования биосферы и самого человека, являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев и растительности, ускоряют разрушение зданий и памятников культуры, трубопроводов, понижают плодородие почв.

Твердые частицы - золы уноса тепловых электростанций в атмосферу (в объеме более 3 млн. тонн в год) также оказывают негативное воздействие на органы дыхания человека и животных, лесные угодья, водные объекты.

Зола и шлаки - золошлаковые отходы угольных ТЭС, размещаемые в золоотвалах, которые уже сейчас занимают более 22 тыс. га земельных площадей. Удаление и утилизация золошлаковых отходов - одна из основных экологических проблем угольных ТЭС. Существующая в настоящее время практика использования гидрозолоудаления с последующим хранением золошлаковых отходов не соответствует перспективным требованиям и не позволяет эффективно использовать золошлаковые материалы в строительной индустрии, приводя к увеличению накопления золошлаков в отвалах на 25-30 млн. тонн в год.

Сбросы загрязняющих веществ в водоемы не должны превышать ассимилирующую способность водных объектов (способность принять определенную массу веществ в единицу времени без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования), используемых для питьевого и хозяйственного водоснабжения, в рыбохозяйственных и других целях.

Выбросы СО2: на долю электроэнергетики России приходится около четверти парниковых газов, выбрасываемых промышленными стационарными источниками. В условиях постоянного внимания со стороны международных и российских организаций вопросам изменения климата, в электроэнергетической отрасли должны жестко контролироваться уровни собственной эмиссия СО2.

Экологические проблемы ТЭС, использующих в качестве топлива уголь, выражены гораздо более сильно, чем для газовых электростанций. Об этом свидетельствуют данные, приведенные в таблице 1.5.1.

Таблица 1.5.1

Выбросы загрязняющих веществ на ТЭС при выработке 1 МВт.ч (при сжигании угля и газа)

	Выбросы загрязняющих веществ, кг/МВт.ч

Поэтому основное внимание при разработке природоохранных технологий уделяется ТЭС, использующих уголь.

Как показано в п. 1.4, в целом ряде подотраслей и видов производства имеет место отставание технического уровня российской электроэнергетики от мировых образцов. Без внедрения нового и модернизации существующего природоохранного оборудования на действующих российских ТЭС при номинальной их загрузке нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) могут быть превышены уже к 2015 году: по зольным твердым частицам - на 50% ТЭС, по оксидам азота - на 44% ТЭС, по оксиду серы - на 25% ТЭС.

Перечень решений экологических проблем на действующих ТЭС включает в себя технологические методы подавления оксидов азота и внедрение систем азотоочистки, специальные сероочистные установки, высокоэффективные золоуловители, передовые технологии обработки воды и утилизации золошлаков. В целом для ТЭС следует использовать дифференцированный подход - в зависимости от вида топлива, мощности и срока эксплуатации оборудования:

• котельные установки с пониженными параметрами (9 МПа/510 °С и 2,9 МПа/420 °С) и сданные в эксплуатацию еще в 50-е гг. прошлого века должны быть демонтированы, как только появится возможность обеспечить потребителей тепловой и электрической энергией из других источников;
• на котлах, которые еще длительное время будут работать на твердом и газомазутном топливе, провести набор мероприятий для снижения выбросов NO x в атмосферу (табл. 1.5.2). Эти мероприятия в большинстве случаев могут быть реализованы ремонтными компаниями за счет некоторого увеличения стоимости и сроков проведения капитального ремонта;

на этой же группе оборудования (пылеугольные котлы на параметры пара 13,8 МПа со сроком остаточной эксплуатации более 10 лет) необходимо реализовать малозатратные мероприятия по повышению эффективности золоулавливания и (в случае сжигания высокосернистых углей) упрощенные схемы сероочистки.

Таблица 1.5.2

Способы снижения выбросов NO x для действующих котлов с длительным сроком их последующей эксплуатации

Название метода	Эффективность, %		Ограничение применимости	Примечание
Модернизация топочного процесса
Малотоксичные горелки		Все виды топлива	Стабильность факела и полнота сгорания топлива	Ступенчатый ввод воздуха или топлива на горизонтальном участке факела требует определенного расстояния до противоположного экрана
Рециркуляция дымовых газов		Бòльшая цифра - для газа, меньшая - для высокореакционных углей. Не годится для АШ, Т и СС	Стабильность факела, на барабанных котлах - рост температуры перегрева	Подача газов рециркуляции - через горелки. При сжигании угля - через пылесистему (вместе с первичным воздухом).
Двухступенчатое сжигание		Все виды топлива		При сжигании серосодержащего топлива, особенно в котлах СКД, появляется опасность высокотемпературной коррозии топочных экранов
Концентрическое сжигание		Бурые угли и каменные угли с высоким выходом летучих		При реконструкции тангенциальных топок можно ограничиться заменой горелок. Одновременно снижается шлакование и коррозия топочных экранов
Трехступенчатое сжигание с восстановлением NO x (Reburning)		Все виды топлива (для АШ и Т необходимо 10-15 % газа по теплу)	Появление СО и рост горючих в уносе	Больший эффект достигается при использовании газа для создания восстановительной зоны (10-15 % по теплу).

Для улучшения экологической обстановки на действующих ТЭС, с учетом возможного увеличения доли твердого топлива в структуре их топливного баланса:

• на высокоэкономичных блоках 300-800 МВт на канско-ачинских углях для снижения образования оксидов азота целесообразно использовать оправдавший себя на многих действующих котлах (П-67, БКЗ-500-140) принцип низкотемпературного сжигания;
• при использовании на блоках 300-500 МВт каменных углей Кузнецкого бассейна для уменьшения образования NO x , необходимо применять малотоксичные горелки и ступенчатое сжигание топлива. При сочетании этих мероприятий возможно обеспечить концентрацию NO x менее 350 мг/м3 и удовлетворить нормы на вновь вводимое оборудование ТЭС;
• при сжигании малореакционных топлив (уголь АШ и кузнецкий тощий) в котлах с жидким шлакоудалением, при наличии на электростанциях природного газа целесообразно организовывать трехступенчатое сжигание с восстановлением NO x в верхней части топки (ребенинг-процесс).

Там, где не удается с помощью технологических методов снизить концентрацию NO x до требуемого уровня, должны применяться системы азотоочистки. Перспективу промышленного применения имеют две азотоочистные технологии: селективного некаталитического восстановления и селективного каталитического восстановления оксидов азота.

Для снижения образования оксидов серы следует использовать мокрые известковые и аммиачно-сульфатные или упрощенные мокро-сухие технологии. Первые две целесообразны при приведенной сернистости топлива около 0,15 % кг/МДж, когда необходимо связывание более 90-95 % SO 2 , а упрощенная мокросухая технология (уменьшение выбросов SO 2 на 50-70 %) - при сжигании мало- и среднесернистых топлив.

Обеспечить требуемую эффективность золоулавливания (концентрация твердых частиц (золы) в дымовых газах после очистки - 50 мг/м 3) и отпуск золы потребителю на действующих ТЭС можно с помощью многопольных горизонтальных электрофильтров.

Электрофильтры со стандартным (непрерывным) режимом электропитания целесообразно применять для улавливания золы канско-ачинских и донецких углей, а с прерывистым и импульсным питанием - для улавливания золы экибастузских и кузнецких углей. Электрофильтры реконструируются так, чтобы их можно было разместить на имеющихся фундаментах. Применение микросекундного питания при улавливании золы кузнецких углей позволяет разместить аппараты в один ярус.

В результате планомерного внедрения природоохранных мероприятий на действующих котлах, которые еще останутся в эксплуатации до 2015 г., должны быть достигнуты концентрации вредных веществ, приведенные в табл. 1.5.3.

Таблица 1.5.3

Прогнозируемые достижимые максимальные концентрации вредных выбросов для действующего оборудования к 2015 г.

Выбросы (в пересчете на О 2 = 15 %)	Концентрация, мг/м 3 при О 2 = 6 %
Твердые частицы		Все виды углей
Оксиды серы		Уголь и мазут
Оксиды азота при установке котлов		Природный газ
		Бурые угли
		Каменные угли
		Тощие угли и АШ
Оксиды азота при установке ГТУ		Природный газ

*) Минимальная цифра - для для котлов тепловой мощностью более 500 МВт, максимальная -менее 100 МВт.

Решение экологических проблем ТЭС для действующего парка электростанций существенно отличается от мер, применяемых для вновь сооружаемых электростанций.

В табл. 1.5.4 содержатся прогнозируемые экологические показатели для вновь сооружаемых угольных блоков ТЭС России до 2030 г. Для их достижения необходимо совершенствовать известные в настоящее время газоочистные технологии и создавать новые, более эффективные. Прогноз использования этих технологий до 2030 г. приведен в табл. 1.5.5.

Таблица 1.5.4

Достижимые экологические показатели для вновь сооружаемых угольных блоков ТЭС России

Показатель
Степень улавливания SO 2 , %
Концентрация оксидов азота (О 2 = 6 %), мг/м 3
Твердые частицы, мг/м 3		20¸30; ограничение по содержанию частиц размером менее 10 мкм (РМ-10)	5¸10; ограничение по содержанию частиц размером менее 2,5 мкм (РМ 2,5)
Степень улавливания ртути (тяжелых металлов), %
Использование золошлаковых отходов, %

Вновь строящиеся угольные энергоблоки необходимо оснащать полным набором природоохранного оборудования, включая установки для очистки дымовых газов от твердых частиц, оксидов серы (SO 2) и оксидов азота (NO x).

В качестве золоуловителей на новых котлах должны использоваться многопольные электрофильтры, которые способны обеспечить сегодняшние нормы по допустимым выбросам в атмосферу (массовые концентрации золы в дымовых газах после очистки 30- 50 мг/м 3).

Дополнительный эффект при сжигании кузнецких и экибастузских углей может быть получен при снижении температуры и кондиционировании дымовых газов.

Для использования сложного оборудования в стесненных условиях может применяться двухзонный электрофильтр. Перспективными для использования в энергетике являются комбинированные золоулавливающие аппараты (электрофильтр плюс рукавный фильтр, электрофильтр плюс водяной аппарат для улавливания в том числе и мелких частиц).

Для успешного решения проблемы утилизации золошлаковых материалов и нанесения минимального экологического ущерба окружающей среде при разработке систем золошлакоудаления для новых угольных ТЭС должны быть заложены конструктивные решения, направленные на раздельное удаление золы и шлака. Необходимо предусмотреть возможность 100%-го сбора и отгрузки сухой золы (в том числе - по группам фракций), а также максимальную механизацию и автоматизацию всех технологических процессов.

Обязательным элементом новых угольных энергоблоков, как уже отмечалось ранее, должны стать установки сероочистки дымовых газов . В настоящее время на зарубежных ТЭС наиболее распространены мокрые известняковые сероочистки, снижающие выбросы SO 2 в среднем на 95 %. На новых российских энергоблоках при сжигании высокосернистых углей для обеспечения принятых и перспективных норм по допустимым выбросам SO 2 необходимо будет использовать такие же схемы или уже внедренную на Дорогобужской ТЭЦ аммиачно-сульфатную технологию сероочистки.

При сжигании средне- и малосернистых топлив (к которым относится большинство угольных месторождений в России, включая угли Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов) достаточно эффективной является менее капиталоемкая упрощенная мокросухая технология сероочистки. В настоящее время исследуются новые технологии сероочисток с более эффективными сорбентами, позволяющими решать проблемы удаления вредных веществ комплексно (в том числе - и тяжелых металлов).

Снижение выбросов оксидов азота при сооружении ПГУ, так и при установке мощных пылеугольных котлов осуществляется за счет следующих технологических решений. Нормативные выбросы NO x при сжигании природного газа в ГТУ могут быть обеспечены путем использования «сухих» камер сгорания последнего поколения. Вероятно, для энергоблоков с ПГУ не потребуется установка азотоочистки выбрасываемых в атмосферу дымовых газов. Сложнее обстоит дело с пылеугольными котлами мощных энергоблоков. Разработанные и проверенные в промышленности технологические методы позволяют в настоящее время уложиться в отечественные нормы по допустимым выбросам NO x только при сжигании бурых углей, а также каменных углей марок Д и Г. Для других каменных углей, и особенно для антрацитов, задача может быть решена только в результате установки за котлом каталитического реактора и восстановления образовавшихся оксидов азота путем подачи в газовый тракт аминосодержащих реагентов (аммиачной воды или мочевины).

В перспективе, учитывая необходимость приближения отечественных норм к европейским (где концентрация NO x в дымовых газах за угольным котлом не должна превышать 200 мг/м 3 при 6 % O 2), придется, очевидно, применить на новых пылеугольных котлах не только комплекс технологических методов (малотоксичные горелки, различные варианты двух- и трехступенчатого сжигания), но и системы азотоочистки дымовых газов от NO x . Не исключено, что в ближайшие годы появятся новые технологии очистки дымовых газов от NO x . Например, при установке на новом блоке мокроизвестняковой системы сероочистки, значительное (до 90 %) снижение выбросов NO x можно будет обеспечить путем вдувания элементарного фосфора P 4 в газоход перед скруббером при температуре 121-280 °С.

В области технологий улавливания субмикронных твердых частиц введение вышеназванных требований означает необходимость добавления к сухим электрофильтрам новых аппаратов, позволяющих более эффективно (при приемлемых затратах) улавливать субмикронные частицы: рукавных фильтров, гибридных аппаратов, состоящих из ступени электроочистки и ступени фильтрации, и даже мокрых электрофильтров. Применение перечисленных новых технологий помимо субмикронных твердых частиц позволяет улавливать еще и ртуть, а также ее соединения. Все это необходимо будет учитывать при выборе газоочистного оборудования, поскольку в промышленно развитых странах уже в настоящее время уделяется большое внимание уменьшению выбросов ртути с дымовыми газами ТЭС.

Таблица 1.5.5.

Перспективные технологии по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от ТЭС

Наименова­ние загряз­няю­щих веществ	До2010г.
Технология, ее эффективность
Оксиды азота	Технологические методы
	для котлов на угле - 30÷50 %; для ПГУ на природном газе - 50 мг/м 3	для котлов на угле - 40÷60 %; для ПГУ - 20÷30 мг/м 3	для котлов на угле - 50÷70 %; для ПГУ - 10÷15 мг/м 3
	СНКВ - 30÷50 %	СНКВ-М - 50÷80 %	СКВ - 90÷95 %
	СКВ - 70÷80 %	СКВ - 80÷90 %
Оксиды серы	Малосернистые топлива
	Использование мокрых золоуловителей η = 30÷60 %; упрощенная мокросухая технология - η = = 50÷60 %	Мокрая известняковая (известковая) технология η = 80÷90 %	Мокрая известняковая (известковая) технология η = 90÷95 %
	Сернистые топлива
	Мокрые (известняковая, аммиачно-сульфатная, сульфатно-магниевая) технологии
	η SO2 = 90÷95 %	η SO2 = 95÷98 %
	Мокросухая технология с циркулирующей инертной массой η SO2 = 90 %	Мокросухая технология с ЦКС η SO2 = 92÷95 %	Аммиачно-циклическая технология η SO2 = 99 %
			Мокрые технологии с новыми эффективными сорбентами η SO2 = 99 %
Зольные частицы	Электрофильтры η = 98 %; Модернизированные мокрые золоуловители η > 95 %	Электрофильтры η = 98÷99 %; Рукавные фильтры η = 98÷99 %; Комбинированные сухие аппараты (электрофильтр + тканевый фильтр) η = 99,0 %	Электрофильтры η > 99,5 %; Мокрые электрофильтры η > 99,5 %; Сухие гибридные аппараты η > 99,5 %; Комплексная очистка в мокрых ЭФ с импульсным электропитанием
Ртуть (тяжелые металлы)		Ввод сорбентов (активированный уголь и др.) перед электрофильтром; η = 50÷60 %	Ввод галогеносодержащих сорбентов в газовый тракт + сероочистка; η = 90÷95 %
	Повышение экономичности энергоблоков, в т.ч. при комбинированной выработке электроэнергии и тепла	Пилотные проекты с выводом СО 2 из цикла энергоустановок и последующего его захоронения	Крупные демонстрационные установки с различными технологиями вывода из цикла и захоронения СО 2:

Основной проблемой действующих ГЭС отрасли является обязательность одновременного выполнения следующих требований:

Безусловное обеспечение выработки объемов электроэнергии, заданных диспетчерским графиком;

Соблюдение приоритетов питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, судоходства, рыбного хозяйства на участках рек и водохранилищ, имеющих важное значение для сохранения и воспроизводства рыбных ресурсов, выполнение режима наполнения и сработки водохранилищ, недопущение эрозии береговой линии водохранилищ и сброса в них масел.

При этом на строящихся ГЭС необходимо своевременное решение проблем лесосводки, затопления земель, перекрытия путей миграции рыб, переселение населения из зоны затопления и др.

Применительно к объектам гидроэнергетики природоохранные меры включают в себя:

• выбор створов новых ГЭС с учетом экологического благополучия региона с обеспечением приоритета сохранения биоразнообразия и охраны особо охраняемых природных территорий при проектировании и размещении новых ГЭС;
• обеспечение полной и своевременной компенсации ущерба водным биологическим ресурсам;
• проведение мелиоративных работ и обвалование мелководных зон водохранилищ для комплексного (сельскохозяйственного и рыбохозяйственного) их использования;
• строительство компенсационных рыбохозяйственных объектов, рыбопропускных и защитных сооружений, разработка мероприятий для сохранения рыбных запасов, мест размножения и нагула, внедрение технических устройств для сохранения путей миграции рыб в целях уменьшения негативного воздействия гидроузлов на ихтиофауну;
• разработка и внедрение селективных водозаборов ГЭС, позволяющих регулировать температурный режим воды в нижнем бьефе, путем ее забора с различных глубин водохранилища и уменьшения тем самым влияния на микроклимат;
• реконструкция систем водоотведения с целью полного прекращения сбросов в водные объекты неочищенных хозбытовых стоков;
• применение современных материалов в различных элементах гидросилового и гидромеханического оборудования, возведение каскадов ГЭС и малых ГЭС из блок-модулей заводского изготовления с использованием наплавной технологии;
• использование рабочих колес, исключающих протечки экологически опасных жидкостей в проточную часть;
• применение самосмазывающихся материалов в узлах трения механизмов кинематики (без использования масел);
• организация обеспечения комфортным жильем населения, переселяемого из зон затопления.

1.5.3. Проблема эмиссии парниковых газов

Весьма острая экологическая проблема для энергетиков, связанная с использованием органического топлива, - выбросы в атмосферу основного парникового газа - CO 2 . В ЕС уже сейчас введены платежи за повышенные выбросы СО 2 на тепловых электростанциях.

Эффективным, в т.ч. и с точки зрения уменьшения выбросов CO 2 , является совершенствование процессов производства энергии на ТЭС на основе:

• внедрения угольных энергоблоков на сверхкритические (к.п.д.=41 %) и суперкритические (к.п.д.=46 %) параметры пара;
• внедрения парогазовых установок (к.п.д.=55-60 %);
• применения котлов с циркулирующим кипящим слоем при сжигании низкосортных топлив;
• применения топлив с повышенной теплотворностью и природного газа;
• использования технологий сжигания топлива, использующих кислород.

Процесс секвестрации углекислоты, образующейся при сжигании органического топлива, состоит из трех основных звеньев: улавливания, транспортировки и захоронения.

Процесс улавливания углекислоты может быть организован либо после сжигания топлива (улавливание из дымовых газов), либо до его сжигания (удаление СО 2 в процессе газификации топлива).

При улавливании углекислоты могут применяться различные физические или химические методы: криогенное отделение, мембранная сепарация, физическая адсорбция или химическая абсорбция. В перспективе возможно промышленное применение нетрадиционных методы снижения эмиссии СО 2: сжигание топлива в химическом цикле, сухая регенеративная адсорбция и др.

Важным перспективным направлением снижения эмиссии CO 2 является его захоронение в земных полостях методами:

• использования пористых структур;
• использования резервуаров в солях;
• закачки в действующие нефтяные пласты.

Наилучших результатов при новом строительстве можно ожидать от энергоблоков ПГУ с газификацией угля. Технологически такие установки допускают получение избыточного водорода для использования его в технологических процессах или в качестве топлива для топливных элементов (аналогичные ПГУ мощностью до 500 МВт (но без сепарации и вывода CO 2) уже эксплуатируются на электростанциях, обслуживающих нефтеперерабатывающие заводы. Сырьем для них служат тяжелые нефтяные остатки, а их продукция - электрическая энергия, тепло в виде пара и водород, который используется в процессах нефтепереработки).

• Задержка месячных после женале
• Что такое кровотечение отмены и как его избежать Причины отсутствия кровотечения отмены
• Конспект игрового занятия в подготовительной группе по аппликации по мотивам сказки А
• Тип проекта: творческий, групповой, краткосрочный
• Сценарий весеннего утренника "Волшебница Весна"" материал (подготовительная группа) на тему
• Коваль Ю - Приключения Васи Куролесова (радиоспектакль) Юрий коваль приключения васи
• Николай свечинлучи смерти
• Бабай всея руси Бабай всея руси читать онлайн
• На сретение православные нидерландов молились о мире в украине
• Химическое оружие Зоман относится к

• Как приготовить пирог зебра в духовке
• Почему болит сердце после алкоголя и что с этим делать
• Шпинат: чем полезен, с чем едят, как использовать в лечебных целях
• Чем полезен шпинат для организма
• Принцип действия оптических интерферометров
• Губернатор хакасии Маркиз Виктор Зимин
• Горизонтальная вертикаль губернатора гордеева
• Кто такой трутнев. Клан трутневых. Семейная жизнь Юрия Трутнева
• Рецидивирует или воспалилась киста бартолиновой железы: операция как вариант избавиться раз и навсегда
• График базальной температуры скачать бланк