Связь экологических проблем биосферы с ростом энергопотребления
ТЭС – это предприятия, вырабатывающие электроэнергию на базе химического топлива (уголь, нефть, природный газ). В РФ на ТЭС вырабатывается около 70% энергии страны. На производство электроэнергии в РФ расходуется менее четверти горючих ископаемых, остальное – на получение тепла. При выработке электроэнергии выделяется значительное количество теплоты, поэтому электростанции строят вблизи городов и предприятий, используя их в качестве производителя тепловой энергии (теплоэлектроцентраль – ТЭЦ), повышая этим их мощность на треть. На современных ТЭЦ КПД достигает 40 – 60%, дальнейшее увеличение практически невозможно. Средняя ТЭЦ потребляет в год около 8 млн. т угля. Перевозка топлива для ТЭЦ составляет 40% грузовых перевозок страны. При сжигании угля в атмосферу от одной только крупной ТЭЦ ежегодно попадает 10 млн. т углекислого газа, что способствует “парниковому эффекту”, 400 тыс. т золы, 300 тыс. т окислов серы, около 100 тыс. т окислов азота, в результате чего появляются кислотные дожди. При сжигании угля в воздух попадают соединения тяжелых металлов, радиоактивные вещества, которых от ТЭЦ в атмосферу попадает в 2 раза больше, чем от АЭС. Загрязнения от ТЭЦ ощущаются в радиусе до 20 км. Кроме того, загрязнением является нагрев воды при охлаждении агрегатов, а также шлаки (2 – 10 млн. т), которые вывозят в золоотвалы, занимающие площадь для одной ТЭЦ 2 – 5 км² и расположенные в 15 – 20 км от города. ТЭЦ, работающие на нефти или газе, гораздо экологичнее угольных.
Переход к атомной энергетике позволяет значительно снизить выбросы в атмосферу. На АЭС выбросы газов и жидкостей ниже допустимых пределов, годовой запас топлива порядка 10 куб. м, выбросы радиоактивных веществ меньше, чем от ТЭЦ. Экологическое воздействие АЭС – в тепловом загрязнении воды. Например, АЭС в Сосновом бору (Петербург) потребляет при охлаждении около 1 млн. куб. м морской воды в час. Особая проблема - радиоактивные отходы, которые после переработки имеют форму остеклованной массы 3 – 8 куб. м. Захоронение их происходит под строгим контролем.
29. Нетрадиционные источники энергии: использование энергии солнца, ветра, океана.
Существует ряд неисчерпаемых энергетических источников, но используются они в незначительных масштабах. Причина – отсутствие приемлемых решений для их реализации. Время их еще не пришло. Это солнечная энергия, тепловая энергия недр, энергия океанских приливов и волн, ветровая.
Суммарная мощность солнечной энергии колоссальна: за год на 1% площади пустыни Сахара падает количество солнечной энергии, которое превышает потребность в ней всего человечества. Но эта энергия непостоянна, зависит от погоды, времени года. В мире работают солнечные экспериментальные электростанции (СЭС, гелиоэлектростанции). Работают маяки и бакены на солнечной энергии. Наручные часы, калькуляторы давно работают на солнечной энергии, космические аппараты. Солнечная энергия завоевывает себе место под солнцем.
Запасы термальных вод на Земле громадны, но при современном состоянии технологии можно использовать только воды в районах вулканической активности, на глубине 1 – 2 км. Тюменское “подземное море” по размерам превышает Черное, температура 60 – 300 градусов. Принцип работы: прием пароводяной смеси из скважин, отделение пара в турбины, а вода – отход производства. Но минерализованы эти моря до 30%, поэтому сточные воды загрязняют ядами окружающую среду. Притом откачка воды из недр может вызвать землетрясения. Сточную воду нужно закачивать назад, в “подземное море”, на что при современном уровне технологии уйдет вся добытая энергия. Геотермальные станции небольшой мощности (ГеоТЭС) работают в США, Японии, РФ.
Энергия океанов и морей практически безгранична и вечна. Затраты на сооружение и работу приливных электростанций (ПЭС) определяются параметрами плотин. Энергия океанских волн огромна – волна высотой 3 м несет на 1 м берега энергию 90 кВт. 12 береговых энергетических установок в 50 миль могут полностью обеспечить Англию энергией. ПЭС оказывает минимальное влияние на среду. Однако удобных мест для строительства ПЭС мало. Экспериментальные ПЭС работают во многих странах.
Энергия ветра непостоянна, использование ее затруднено. Целесообразно использовать ее для автономных потребителей наряду с другим видом энергии. Экологического ущерба нет, малые станции широко используют в разных странах.
“Нетрадиционные источники” - это энергия будущего, надежда цивилизации. Хотя эти электростанции не вредят окружающей среде, но для их строительства нужен металл, другие материалы, энергия, для получения которых используют экологически “грязные” технологии.