Auswirkungen der Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft auf die Umwelt. Der Einfluss von Energie auf die Ökologie Russlands

Energie ist der wichtigste Wirtschaftszweig, ohne den menschliches Handeln im Allgemeinen unmöglich ist. Jede Produktion erfordert Kosten, daher machen sich die Menschen seit langem Sorgen um die Suche nach ihren Quellen.

Die wichtigste Energiequelle auf der Erde ist. Doch Solarenergie lässt sich nur schwer in nutzbare Formen umwandeln, obwohl es in einigen Ländern mit vielen Sonnentagen im Jahr Solarkraftwerke gibt. Solche Stationen operieren auch im Weltraum; Auch für den Betrieb von Rechenmaschinen werden Solarbatterien eingesetzt, allerdings ist der Nutzungsanteil derzeit gering und die Herausforderung besteht darin, die Nutzung dieser Energie auszuweiten, da es sich um eine unerschöpfliche natürliche Ressource handelt.

Solarenergie bezieht sich auf nicht-traditionelle Arten der genutzten Energie. Zu den nicht-traditionellen zählen auch Geysire, Meeres-, Gezeiten- und Geothermieenergie. Die Menschheit muss diese Energiearten noch beherrschen, zumal es sich um unerschöpfliche Energieressourcen handelt.

Bei ihren Aktivitäten nutzt die Menschheit thermische und elektrische Energie, die entweder durch die Verbrennung verschiedener Brennstoffarten (Wärmekraftwerke – KWK) oder durch Nutzung der Energie von Flüssen (Wasserkraftwerke – WKW) oder Atomenergie aus dem Zerfall von Kernen gewonnen wird schwere Isotope (Kernkraftwerke - KKW).

Wärmekraftwerke (TPPs) nutzen natürliche und Begleitgas, verarbeitete Produkte (Heizöl und andere flüssige Brennstoffe), Kohle und Braunkohle, Torf (fester Brennstoff).

Bei der Verbrennung von Gas werden die geringsten schädlichen Schadstoffe freigesetzt, sodass gasförmiger Brennstoff als der umweltfreundlichste gilt.

Bei der Verbrennung flüssiger und fester Brennstoffe entstehen schädliche Gase (Schwefeldioxid und Stickoxide), die Bildung von Staubaerosolen ist möglich und es entsteht Asche. Wärmekraftwerke sind nach Kraftfahrzeugen der zweitgrößte Umweltverschmutzer. Die bei der Verbrennung flüssiger und insbesondere fester Brennstoffe anfallende Asche ist ein großer Energieabfall und muss zwingend entsorgt werden.

Aus Sicht der Luftverschmutzung sind Kernkraftwerke umweltfreundlicher als Wärmekraftwerke, aufgrund der Möglichkeit einer Strahlenbelastung der Umwelt jedoch die umweltgefährlichste Produktionsart.

Die Frage der Neutralisierung von Kernbrennstoffabfällen ist sehr akut und dieses Problem ist derzeit praktisch nicht gelöst, da die Verlagerung radioaktiver Abfälle in Endlagern keine umweltfreundliche Art ihrer Entsorgung und Neutralisierung von Abfällen darstellt, da ihre Wirkung nicht zerstört wird und Bei Störungen des Endlagers ist eine Kontamination der natürlichen Umwelt möglich.

Wasserkraftwerke verschmutzen die Umwelt praktisch nicht mit verschiedenen schädlichen Abfällen, aber während ihres Baus kommt es zu einer starken Zerstörung natürlicher Biogeozänosen, Überschwemmungen großer Gebiete, Veränderungen im Mikroklima der Region und Hindernisse für die Lebenstätigkeit vieler Organismen (z. B. können Fische ihre Laichplätze nicht erreichen, Tiere werden ihres gewohnten Lebensraums beraubt usw.). Die wirtschaftlichen und sozialen Kosten des Baus von Wasserkraftwerken sind nicht immer gerechtfertigt.

Eine erhebliche Umweltbelastung ist der Fluss elektromagnetischer Strahlung, der bei der Übertragung von Strom über große Entfernungen durch Hochspannungsleitungen entsteht. Diese Strahlungen haben große Auswirkungen schlechter Einfluss sowohl für Menschen als auch für Tiere.

Der normale Betrieb von Wärmekraftwerken, Kernkraftwerken und Wasserkraftwerken ist mit der Nutzung von Fahrzeugen verbunden, daher wird die natürliche Umwelt durch den Betrieb dieser Fahrzeuge verschmutzt. Die thermische Belastung durch verschiedene Energieunternehmen ist hoch. Diese Unternehmen tragen sowohl zur Lärm- als auch zur Vibrationsbelastung bei.

Eine kurze Betrachtung der Auswirkungen von Energie auf die natürliche Umwelt zeigt, dass Umweltschutzaktivitäten auch für diese Branche wichtig sind.

Überprüfung von Umweltschutzmaßnahmen im Energiesektor

Eine Reihe von Prozessen, die derzeit im Energiesektor eingesetzt werden, können unter dem Gesichtspunkt der korrekten Umsetzung nicht rational umgesetzt werden Umweltlösungen. Daher wird der Bau von Wasserkraftwerken immer mit der Entfremdung von Territorien, deren Überschwemmung und dem Absterben von Biogeozänosen einhergehen. Gleichzeitig ist es aber möglich, alle Maßnahmen zur gründlicheren Vorbereitung überschwemmter Gebiete und zur optimalen Nutzung der Ressourcen dieser Gebiete klar zu berücksichtigen.

Wie in anderen Branchen auch ist die integrierte Nutzung von Rohstoffen und Abfällen wichtig. So werden feste Abfälle (Asche) aus Wärmekraftwerken im Bauwesen verwendet Landwirtschaft. Eine wichtige Aufgabe ist die vollständige Erfassung der Abgase von Wärmekraftwerken, um durch die Nutzung von Stick- und Schwefeloxiden daraus Schwefel- und Stickstoffverbindungen für deren weitere Verwendung in anderen Wirtschaftszweigen zu gewinnen.

Die wichtigste Umweltmaßnahme im Energiebereich ist die Entwicklung anderer Energiearten, die nicht traditionell und aus Umweltsicht sicherer sind. Ein markantes Beispiel Eine solche Entwicklung von Energiequellen ist Islands Energiesektor, der auf der Nutzung thermischer Energie basiert heißes Wasser Geysire. Eine vielversprechende Methode zur Gewinnung thermischer Energie besteht darin, Brunnen zu bohren und heißes Wasser aus großen Tiefen an die Oberfläche zu bringen. Aufgrund der Komplexität der technischen Lösungen ist dies derzeit jedoch wirtschaftlich nicht realisierbar.

Zu Beginn der Zivilisation war die Windenergie weit verbreitet, aber aufgrund der Entwicklung der Energiegewinnung durch Kraftstoffverbrennung verlor dieser Wirtschaftszweig an Bedeutung, doch jetzt wird er aufgrund der komplizierten Umweltsituation auf dem Planeten wiederbelebt.

Leider gibt es keine Lösung für das Problem der Verringerung der Umweltverschmutzung durch elektromagnetische Strahlung – eine Vergrößerung des Abstands einer Person zu Stromleitungen verringert nicht die negativen Auswirkungen von Stromleitungen. Es ist notwendig, nach Möglichkeiten zu suchen, Elektrizität auf andere Weise zu übertragen oder das eine oder andere Objekt mit lokalen Methoden mit Energie zu versorgen.

Eine wichtige (indirekte) Umweltschutzmaßnahme ist die Optimierung des Verbrauchs von elektrischer und thermischer Energie. Eine Person „wärmt oft die Straße“. Es ist notwendig, die Wärmedämmung zu verbessern, was zu Energieeinsparungen führt und gleichzeitig den Bedarf an Energieerzeugung verringert, was wiederum zur Verbesserung der Umweltsituation beiträgt.

Einführung

Die Energieerzeugung, die ein notwendiges Mittel für die Existenz und Entwicklung der Menschheit ist, hat Auswirkungen auf Umfeld und die menschliche Gesundheit. Einerseits sind Wärme und Strom so fest im menschlichen Leben und in der Produktion verankert, dass der Mensch sie nicht mehr wegdenken kann und wie selbstverständlich unerschöpfliche Ressourcen verbraucht. Andererseits rückt der wirtschaftliche Aspekt der Energie zunehmend in den Fokus der Menschen und fordert eine umweltfreundliche Energieerzeugung. Dies weist auf die Notwendigkeit hin, eine Reihe von Problemen zu lösen, darunter die Umverteilung von Mitteln zur Deckung der Bedürfnisse der Menschheit, die praktische Nutzung von Errungenschaften in der Volkswirtschaft, die Suche und Entwicklung neuer alternativer Technologien zur Erzeugung von Wärme und Strom usw .

Energieauswirkungen auf die Umwelt

Jeder der Energiesektoren (Wasserkraft, Wärmekraft und Kernkraft) hat seine eigenen spezifischen Auswirkungen auf die Umwelt.

Sh Wärmeenergietechnik.

Die Verbrennungsprodukte von Brennstoffen in Wärmekraftwerken sind die Hauptquelle der Umweltverschmutzung. Kraftwerke auf der ganzen Welt emittieren jährlich etwa 1 Milliarde Tonnen Asche und etwa 400 Millionen Tonnen Schwefeloxid. Durch die Kraftstoffverbrennung steigt die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre jährlich um 0,03 %. Zu den Emissionen gehört Schwefeldioxid, was sehr hoch ist starkes Gift. In Gebieten neben Wärmekraftwerken übersteigt die Konzentration giftiger Stoffe die Norm um das Fünffache. Ein weiteres gravierendes Umweltproblem ist die Einleitung von Abwasser in Gewässer. Mit dem Abwasser werden eine ganze Reihe von Schadstoffen (Erdölprodukte, Chloride, Sulfate etc.) eingeleitet.

Wärmekraftwerke verbrauchen große Mengen Sauerstoff. Mit der modernen Brennstoffbilanz ist der Sauerstoffverbrauch von Wärmekraftwerken etwa fünfmal höher als der Verbrauch der gesamten Erdbevölkerung zum Atmen. Mit Kohle betriebene Wärmekraftwerke sind eine Quelle von Radioaktivität und Kohlenasche enthält eine große Menge giftiger Metalle (Barium, Arsen, Mangan usw.).

Sh Wasserkraft.

Verursacht keine Umweltverschmutzung im üblichen Sinne. Allerdings bringen Staudämme und die damit geschaffenen Stauseen das ökologische Gleichgewicht der Gewässer durcheinander. Heute gibt es weltweit etwa 30.000 Stauseen. Im Reservoir selbst ablaufende Prozesse führen zur Transformation Flussgewässer in halbfließende Wassermassen. Der Einfluss von Stauseen auf das Klima erstreckt sich über 10-15 km.

In den an den Stausee angrenzenden Gebieten steigt der Grundwasserspiegel, was zu Staunässe, Bodenumwandlungen und Störungen des Lebensraums von Tieren und Pflanzen führt. Stauseen beeinflussen auch tektonische Prozesse und tragen zur Entstehung und Zunahme von Erdbeben bei. Durch den Betrieb von Stauseen kommt es zu Störungen der Wasserqualität, die sich auf die Nutzung aller Arten von Stauseen auswirken Wasservorräte. Die Lösung ist die Entwicklung des sogenannten. „kleine“ Wasserkraftwerke (erstmals in den USA). Der Bau von Kleinwasserkraftwerken erfolgt auf hohem technologischen Niveau, sie sind auf einen relativ geringen Wasserverbrauch ausgelegt. Kleine Wasserkraftwerke verändern die natürlichen Bedingungen nahezu nicht.

Ш Kernenergie.

Zur Energiegewinnung wird Uranerz benötigt und beim Betrieb fallen radioaktive Abfälle an. Das Problem des Einflusses von Kernkraftwerken auf angrenzende Gebiete sowie das Problem der Folgen von Unfällen in Kernkraftwerken sind von großer Relevanz. In Kernkraftwerken werden radioaktive Stoffe in fester, flüssiger und gasförmiger Form eingesetzt. Feststoffe sind abgebrannte Kernbrennstoffe.

Flüssigkeit ist Wasser, das einen Kernreaktor kühlt und Radionuklide enthält. Gasförmig – radioaktiv Inertgase(Krypton, Xenon).

Abfälle mit geringer Radioaktivität werden in Lagereinrichtungen auf dem Gelände des Kernkraftwerks entsorgt, Abfälle mit hoher Radioaktivität werden in speziellen Bestattungsstätten deponiert. Das Personal von Kernkraftwerken sowie die Bevölkerung der angrenzenden Gebiete sind radioaktiven Einwirkungen ausgesetzt.

1. Die Lösung des Problems der radioaktiven Umweltverschmutzung beim Betrieb von Kernkraftwerken besteht in der Schaffung geschlossener Wassernutzungssysteme mit mehreren Reinigungsstufen und der anschließenden Rückführung.

Reduzierung der Gas- und Aerosolemissionen.

Reduzierung der Menge an festen Abfällen, die auf Deponien entsorgt werden.

Schaffung des wirksamsten und barrierereichsten Schutzes.

Auch das Problem der thermischen Verschmutzung ist sehr relevant. Moderne Wärmekraftwerke und Kernkraftwerke haben einen Wirkungsgrad von 33-40 %, was bedeutet, dass etwa 60 % der Wärme durch das Wasser des Kühlsystems abgeführt werden. Die Umweltverträglichkeit eines Kernkraftwerks hängt eng mit der Stilllegung von Kernkraftwerken aufgrund von Unfällen und Modernisierungen zusammen.

Ministerium für Hochschulbildung und Wissenschaft der Russischen Föderation

Bundesamt für Bildung

Staatliche Technische Universität Irkutsk

Aufsatz

Disziplin: „Ökologie der sibirischen Energie“

Auswirkungen von Energieanlagen auf die natürliche Umwelt

Vollendet: Student Gr. EP-zu-10

Sadovnikov E.S.

Geprüft: Suslov K.V.

Irkutsk 2011

Einleitung 3

Grundkonzepte der Zuverlässigkeit und Umweltsicherheit von Energieanlagen 4

Energieprobleme 6

Hauptprobleme der thermischen Energie 7
Umweltprobleme der Wasserkraft 10

Einige Möglichkeiten zur Lösung der Probleme der modernen Energie 14

Fazit 16

Referenzen 17

1. Einleitung

Die Energieerzeugung, die ein notwendiges Mittel für die Existenz und Entwicklung der Menschheit ist, hat Auswirkungen auf die Natur und die menschliche Umwelt. Einerseits sind Wärme und Strom so fest im menschlichen Leben und in der Produktion verankert, dass der Mensch sie nicht mehr wegdenken kann und wie selbstverständlich unerschöpfliche Ressourcen verbraucht. Andererseits rückt der wirtschaftliche Aspekt der Energie zunehmend in den Fokus der Menschen und fordert eine umweltfreundliche Energieerzeugung. Dies weist auf die Notwendigkeit hin, eine Reihe von Problemen zu lösen, darunter die Umverteilung von Mitteln zur Deckung der Bedürfnisse der Menschheit, die praktische Nutzung von Errungenschaften in der Volkswirtschaft, die Suche und Entwicklung neuer alternativer Technologien zur Erzeugung von Wärme und Strom usw .

2. Grundkonzepte der Zuverlässigkeit und Umweltsicherheit von Energieanlagen

Eine Analyse der Aussichten für die Entwicklung der globalen Energie zeigt eine spürbare Verschiebung der Prioritätsprobleme hin zu einer umfassenden Bewertung mögliche Konsequenzen die Auswirkungen der wichtigsten Energiesektoren auf die Umwelt, das Leben und die Gesundheit der Bevölkerung.

Energieanlagen (Brennstoff- und Energiekomplex im Allgemeinen und Energieanlagen im Besonderen) gehören hinsichtlich des Einflussgrades auf die Umwelt zu den Anlagen, die die Biosphäre am stärksten beeinflussen.

Die Erhöhung des Drucks und der Volumina von Wasserreservoirs, die weitere Nutzung traditioneller Brennstoffe (Kohle, Öl, Gas), der Bau von Kernkraftwerken und anderen Unternehmen des Kernbrennstoffkreislaufs (NFC) stellen eine Reihe grundlegend wichtiger globaler Aufgaben bei der Bewertung dar Einfluss von Energie auf die Biosphäre der Erde. Wenn in früheren Perioden die Wahl der Methoden zur Gewinnung elektrischer und thermischer Energie, Möglichkeiten zur umfassenden Lösung von Energie-, Wasserwirtschafts-, Transportproblemen usw. und die Zuordnung der Hauptparameter von Objekten (Typ und Leistung der Station, Volumen der (z. B. Stausee usw.) vor allem unter dem Gesichtspunkt der Minimierung wirtschaftlicher Kosten durchgeführt wurden, rücken derzeit zunehmend Fragen nach der Abschätzung möglicher Folgen des Baus und Betriebs von Energieanlagen in den Vordergrund.

Dies gilt in erster Linie für die Kernenergie (Kernkraftwerke und andere Unternehmen des Kernbrennstoffkreislaufs), große Wasserkraftwerke, Energiekomplexe, Unternehmen, die mit der Produktion und dem Transport von Öl und Gas verbunden sind usw. Trends und Geschwindigkeiten der Energieentwicklung werden heute weitgehend vom Grad der Zuverlässigkeit und Sicherheit (einschließlich Umwelt) von Kraftwerken verschiedener Typen bestimmt. Die Aufmerksamkeit von Fachleuten und der Öffentlichkeit wurde auf diese Aspekte der Energieentwicklung gelenkt; es werden erhebliche materielle und intellektuelle Ressourcen investiert, aber das eigentliche Konzept der Zuverlässigkeit und Sicherheit potenziell gefährlicher technischer Anlagen bleibt weitgehend unterentwickelt.

Als einer der Aspekte sollte offenbar die Entwicklung der Energieerzeugung berücksichtigt werden moderne Bühne Entwicklung der Technosphäre im Allgemeinen (und der Energie im Besonderen) und bei der Entwicklung von Bewertungsmethoden und -mitteln zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit berücksichtigen Umweltsicherheit die potenziell gefährlichsten Technologien.

Eine der wichtigsten Richtungen zur Lösung des Problems ist die Annahme einer Reihe technischer und organisatorischer Lösungen, die auf den Konzepten der Risikotheorie basieren.

Energieanlagen stellen, wie viele Unternehmen in anderen Branchen auch, Quellen unvermeidlicher, potenzieller, bisher praktisch nicht quantifizierter Risiken für die Bevölkerung und die Umwelt dar. Unter der Zuverlässigkeit eines Objekts wird dessen Fähigkeit verstanden, seine Funktionen (in diesem Fall die Erzeugung elektrischer und thermischer Energie) unter gegebenen Betriebsbedingungen während seiner Lebensdauer zu erfüllen. Oder genauer gesagt: die Eigenschaft eines Objekts, im Laufe der Zeit innerhalb festgelegter Grenzen die Werte aller Parameter beizubehalten, die die Fähigkeit charakterisieren, die erforderlichen Funktionen in bestimmten Verwendungsarten und -bedingungen auszuführen.

Umweltsicherheit bedeutet, die möglichen negativen Folgen der Auswirkungen von Energieanlagen auf die natürliche Umwelt innerhalb regulierter Grenzen zu halten. Die Regulierung dieser negativen Folgen ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass es unmöglich ist, Umweltschäden vollständig zu beseitigen.

Die negativen Auswirkungen von Energie auf die Umwelt sollten auf ein Mindestmaß, beispielsweise ein sozialverträgliches Maß, begrenzt werden. Es müssen ökonomische Mechanismen wirken, die einen Kompromiss zwischen der Qualität des Lebensumfelds und den sozioökonomischen Lebensbedingungen der Bevölkerung realisieren. Das sozialverträgliche Risiko hängt von vielen Faktoren ab, insbesondere von den Eigenschaften der Energieanlage.

Aufgrund der spezifischen Natur der Technologie zur Nutzung von Wasserenergie verwandeln Wasserkraftanlagen natürliche Prozesse in ein sehr großes Langzeit. Beispielsweise kann ein Stausee eines Wasserkraftwerks (oder ein System von Stauseen im Falle einer Wasserkraftwerkskaskade) mehrere Dutzend oder Hunderte von Jahren bestehen, während an der Stelle eines natürlichen Wasserlaufs ein künstliches Objekt mit künstlicher Regulierung entsteht natürlicher Prozesse - ein natürlich-technisches System (NTS). In diesem Fall besteht die Aufgabe darin, ein PTS zu bilden, das eine zuverlässige und umweltverträgliche Bildung des Komplexes gewährleistet. Gleichzeitig kann die Beziehung zwischen den Hauptsubsystemen des PTS (vom Menschen verursachtes Objekt und natürliche Umwelt) je nach den gewählten Prioritäten – technisch, ökologisch, sozioökonomisch usw. – und dem Prinzip der Umweltsicherheit erheblich unterschiedlich sein formuliert beispielsweise als Aufrechterhaltung eines bestimmten stabilen Zustands des erstellten PTS.

Ein weiterer Grund ist die Formulierung des Problems der Abschätzung der möglichen Folgen für die Umwelt bei der Errichtung von Kernenergieanlagen. Unter Umweltsicherheit wird hier das Konzept verstanden, nach dem bei der Planung, dem Bau, dem Betrieb und der Stilllegung von Kernkraftwerken sowie anderen Anlagen des Kernbrennstoffkreislaufs der Erhalt regionaler Ökosysteme vorgesehen und sichergestellt wird. In diesem Fall sind einige Umweltschäden zulässig, deren Risiko ein bestimmtes (standardisiertes) Maß nicht überschreitet. Während des Normalbetriebs des Kernkraftwerks ist dieses Risiko minimal, während des Baus und der Stilllegung der Anlage sowie insbesondere in Notsituationen erhöht es sich. Es ist notwendig, die Auswirkungen aller Hauptfaktoren technogener Auswirkungen auf die Umwelt zu berücksichtigen: Strahlung, chemische Hitze (unter Berücksichtigung ihrer möglichen nichtlinearen Wechselwirkung). Man sollte auch die verschiedenen Größenordnungen möglicher Folgen im Auge behalten: lokal (Wärmepunkt der Einleitung erhitzten Wassers in Stauseen und Wasserläufe), regional (Freisetzung von Radionukliden), global (Ausbreitung langlebiger Radionuklide durch Biosphärenkanäle). Wenn ein großes Kühlreservoir geschaffen wird, sollte, wie im Fall einer Wasserkraftanlage, die Aufgabe gestellt werden, ein komplexes PTS (unter Berücksichtigung der genannten Besonderheiten des Kernkraftwerks) umweltschonend zu betreiben.

Bei der Formulierung des Konzepts der Umweltsicherheit von Wärmekraftwerken sollten ähnliche Aspekte berücksichtigt werden: Berücksichtigung der thermischen und chemischen Auswirkungen auf die Umwelt, des Einflusses von Kühlbecken usw. Darüber hinaus entstehen bei großen Wärmekraftwerken, die feste Brennstoffe (Kohle, Schiefer) verwenden, Probleme beim zuverlässigen und sicheren Betrieb von Aschedeponien – komplexen und kritischen unterirdischen Wasserbauwerken. Und hier gilt es, die Aufgabe des sicheren Betriebs des PTS „Wärmekraftwerk – Umwelt“ zu stellen.

3. Energieprobleme

Die moderne Periode der menschlichen Entwicklung wird manchmal durch drei „Es“ charakterisiert: Energie, Ökonomie, Ökologie. Energie nimmt in dieser Serie einen besonderen Platz ein. Sie ist sowohl für die Wirtschaft als auch für die Umwelt von entscheidender Bedeutung. Das wirtschaftliche Potenzial von Staaten und das Wohlergehen der Menschen hängen entscheidend davon ab. Es hat auch die stärksten Auswirkungen auf die Umwelt, die Ökosysteme und die Biosphäre insgesamt. Die drängendsten Umweltprobleme (Klimawandel, Säureniederschlag, allgemeine Umweltverschmutzung und andere) stehen in direktem oder indirektem Zusammenhang mit der Erzeugung oder Nutzung von Energie. Energie hat nicht nur bei chemischen, sondern auch bei anderen Arten der Verschmutzung Vorrang: thermische, Aerosol-, elektromagnetische und radioaktive Verschmutzung. Daher ist es keine Übertreibung zu sagen, dass die Möglichkeit, große Umweltprobleme zu lösen, von der Lösung von Energieproblemen abhängt. Energie ist ein Produktionszweig, der sich in beispiellosem Tempo entwickelt. Wenn sich die Bevölkerung unter den Bedingungen der modernen Bevölkerungsexplosion in 40-50 Jahren verdoppelt, dann geschieht dies bei der Energieerzeugung und dem Energieverbrauch alle 12-15 Jahre. Bei einem solchen Verhältnis zwischen den Wachstumsraten von Bevölkerung und Energie steigt die Energieverfügbarkeit nicht nur insgesamt, sondern auch pro Kopf exponentiell an.

Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass sich die Energieerzeugungs- und -verbrauchsraten in naher Zukunft erheblich ändern werden (ein Teil ihrer Verlangsamung in den Industrieländern wird durch die Erhöhung der Energieverfügbarkeit in Ländern der Dritten Welt ausgeglichen), daher ist es wichtig, dies zu erreichen Antworten auf folgende Fragen:

Welchen Einfluss haben die wichtigsten Arten moderner Energie (Wärme, Wasser, Kernenergie) auf die Biosphäre und ihre einzelnen Elemente und wie wird sich das Verhältnis dieser Arten in der Energiebilanz kurz- und langfristig ändern?

Ist es möglich, die negativen Auswirkungen moderner (traditioneller) Methoden der Energiegewinnung und -nutzung auf die Umwelt zu reduzieren?

Welche Möglichkeiten der Energieerzeugung gibt es mit alternativen (nicht-traditionellen) Ressourcen wie Sonnenenergie, Windenergie, Thermalwasser und anderen unerschöpflichen und umweltfreundlichen Quellen?

Derzeit wird der Energiebedarf hauptsächlich durch drei Arten von Energieressourcen gedeckt: organischer Brennstoff, Wasser und der Atomkern. Wasserenergie und Atomenergie werden vom Menschen genutzt, nachdem sie in elektrische Energie umgewandelt wurden. Gleichzeitig wird ein erheblicher Teil der in organischen Brennstoffen enthaltenen Energie in Form von Wärme genutzt und nur ein Teil davon in Strom umgewandelt. Allerdings ist in beiden Fällen die Energiefreisetzung aus organischem Brennstoff mit seiner Verbrennung und damit der Freisetzung von Verbrennungsprodukten in die Umwelt verbunden. Machen wir uns mit den wichtigsten Umweltauswirkungen moderner Methoden der Energiegewinnung und -nutzung vertraut.

Energie ist eine der Quellen negativer Auswirkungen auf die Umwelt und den Menschen. Es wirkt sich auf die Atmosphäre (Sauerstoffverbrauch, Emissionen von Gasen, Feuchtigkeit und festen Partikeln), die Hydrosphäre (Wasserverbrauch, Schaffung künstlicher Stauseen, Einleitungen von verschmutztem und erhitztem Wasser, flüssige Abfälle) und die Lithosphäre (Verbrauch fossiler Brennstoffe, Landschaftsveränderungen) aus , Emissionen giftiger Stoffe).

Der weltweite Treibstoffverbrauch ist in fast 200 Jahren seit Beginn des Industriezeitalters um das 30-fache gestiegen und erreichte 1994 13,07 Gt SKE. t/Jahr

Ein solcher Anstieg des Energieverbrauchs erfolgte spontan und unabhängig vom menschlichen Willen. Dies löste nicht nur bei der breiten Öffentlichkeit keine Beunruhigung aus, sondern wurde auch als günstiger Faktor für die Entwicklung der Menschheit angesehen.

Die allgemein anerkannte Klassifizierung unterteilt Primärenergiequellen in kommerzielle und nichtkommerzielle.

Kommerzielle Energiequellen umfassen feste (Stein- und Braunkohle, Torf, Ölschiefer, Ölsande), flüssige (Öl- und Gaskondensate), gasförmige ( Erdgas) Brennstoffe und Strom, die durch Kern-, Wasser-, Wind-, Geothermie-, Solar- und Gezeitenkraftwerke erzeugt werden).

ZU gemeinnützig umfassen alle anderen Energiequellen (Brennholz, landwirtschaftliche und industrielle Abfälle, die Muskelkraft von Zugtieren und den Menschen selbst).

Der gesamte globale Energiesektor basiert überwiegend auf kommerziellen Energieressourcen (über 90 % des gesamten Energieverbrauchs im Jahr 1995).

Eine solche Betonung ist charakteristisch für die lange industrielle Phase der gesellschaftlichen Entwicklung in der Vergangenheit und wird zweifellos auch in den kommenden Jahrzehnten anhalten.

Allerdings im nächsten Viertel des 20. Jahrhunderts. Im globalen Energiesektor kam es zu erheblichen Veränderungen, die vor allem mit dem Übergang von weitreichenden Entwicklungswegen, von Energieeuphorie zu einer Energiepolitik, die auf der Steigerung der Effizienz der Energienutzung und deren umfassenden Einsparungen basiert, verbunden sind. Der Grund für diese Veränderungen waren die Energiekrisen von 1973 und 1979, die Stabilisierung der Reserven fossiler Brennstoffe und der Anstieg der Produktionskosten sowie der Wunsch, die Abhängigkeit der Wirtschaft von der politischen Instabilität in der Welt aufgrund des Exports zu verringern der Energieressourcen. Hinzu kommt das wachsende Bewusstsein der Regierungen zivilisierter Länder für die potenzielle Gefahr weitreichender Folgen der Energieentwicklung und die Besorgnis über die zunehmende Verschlechterung der Lebensbedingungen aufgrund der Umweltbelastung auf lokaler Ebene ( saurer Regen, Luft- und Wasserverschmutzung, thermische Verschmutzung

In der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts lag die Kohle deutlich an der Spitze der kommerziellen Energiequellen (mehr als 60 % bis 1950). Allerdings steigt die Ölproduktion stark an, was mit der Entdeckung neuer Felder und den enormen Verbrauchervorteilen dieser Art fossiler Brennstoffe verbunden ist.

Wärmekraftwerke und die Umwelt

Wärmekraftwerke erzeugen elektrische (bis zu 75 % der weltweiten Stromerzeugung) und thermische Energie, während die gesamte Materialmasse des Brennstoffs in Abfall umgewandelt wird, der in Form von gasförmigen und festen Verbrennungsprodukten in die Umwelt gelangt (Abb. 2) . Dieser Abfall beträgt ein Vielfaches (das Fünffache bei der Verbrennung von Gas und das Vierfache bei der Verbrennung von Anthrazit) der Masse des verwendeten Brennstoffs.

Reis. 2. Auswirkungen thermischer Kraftwerke auf die Umwelt:

Kessel; 2 - Schornstein; 3 - Turbine; 4 - Generator; 5 - Umspannwerk; 6 - Kondensator; 7 - Kondensatpumpe; 8 - Förderpumpe; 9 - Stromleitung; 10 - Stromverbraucher.

Die in die Umwelt freigesetzten Verbrennungsprodukte werden durch die Art und Qualität des Brennstoffs sowie die Art seiner Verbrennung bestimmt. Derzeit werden etwa 70 % der gesamten Stromproduktion thermischer Kraftwerke durch Brennwertkraftwerke bereitgestellt.

Alle thermischen Energieträger der Welt emittieren jährlich mehr als 200 Millionen Tonnen Kohlenmonoxid, mehr als 50 Millionen Tonnen verschiedene Kohlenwasserstoffe, fast 150 Millionen Tonnen Schwefeldioxid, mehr als 50 Millionen Tonnen Stickoxide und 250 Millionen Tonnen feine Aerosole die Erdatmosphäre. Niemand bezweifelt, dass solche „Aktivitäten“ der thermischen Energie einen wesentlichen Beitrag zum Ungleichgewicht der in der Biosphäre etablierten Kreislaufprozesse leisten, das in immer deutlicher wird letzten Jahren. Ein Ungleichgewicht ist nicht nur bei Schadstoffen (Schwefel und Stickoxide), sondern auch bei Kohlendioxid zu beobachten. Dieses Ungleichgewicht mit dem zunehmenden Umfang der auf fossilen Brennstoffen basierenden Stromerzeugung könnte, wie viele heute glauben, langfristig zu erheblichen Umweltfolgen für den gesamten Planeten führen.

Der Prozess der Stromerzeugung in Wärmekraftwerken geht auch mit dem Auftreten verschiedener umweltschädlicher Abfälle einher, die mit der Wasseraufbereitung, der Konservierung und Reinigung von Geräten, dem hydraulischen Transport von Asche- und Schlackenabfällen usw. verbunden sind. Bei der Einleitung in Gewässer wirken sich diese Abwässer nachteilig auf deren Flora und Fauna aus. Durch die Schaffung geschlossener Wasserversorgungssysteme wird dieser Einfluss reduziert oder eliminiert.

Eine große Menge Wasser wird von Wärmekraftwerken in verschiedenen Wärmetauschervorrichtungen zur Kondensation von Abdampf, Wasser, Öl, Gas und Luftkühlung verwendet. Zu diesem Zweck wird Wasser aus einer beliebigen Oberflächenquelle entnommen und im Direktflussverfahren nach der Verwendung in den angegebenen Geräten wieder in dieselben Quellen zurückgeführt. Dieses Wasser bringt große Mengen Wärme in das genutzte Gewässer ein und führt zu einer sogenannten thermischen Belastung. Diese Art der Verschmutzung beeinflusst die biologischen und chemischen Prozesse, die die Lebensaktivität pflanzlicher und tierischer Organismen in natürlichen Stauseen bestimmen, und führt oft zu deren Tod, starker Verdunstung von Wasser von den Oberflächen von Stauseen, Veränderungen der hydrologischen Eigenschaften des Abflusses, erhöhte Löslichkeit von Gesteinen in den Böden von Stauseen, Verschlechterung ihrer hygienischen Bedingungen. Bedingungen und Veränderungen des Mikroklimas in bestimmten Gebieten.

Die Hauptquellen der thermischen Verschmutzung von Gewässern sind Turbinenkondensatoren. Davon wird etwa die Hälfte bis zwei Drittel der gesamten bei der Verbrennung organischer Brennstoffe anfallenden Wärmemenge abgeführt, was 35–40 % der Energie des eingesetzten Brennstoffs entspricht.

Es wird angenommen, dass für die Dampfkondensation jede Turbine des Typs K-300-240 bis zu 10 m 3 / s Wasser benötigt und für die Turbine K-800-240 bereits 22 m 3 / s, und das alles in dieser Menge Wasser verlässt den Kondensator mit einer Temperatur von mindestens 30 °C.

Die Aggressivität und schädlichen Auswirkungen von warmem und heißem Wasser auf die Natur werden durch die gleichzeitige Vergiftung durch Einleitungen kontaminierter Abwässer aus anderen Quellen erheblich verstärkt.

Es ist jedoch zu beachten, dass sich beim Einsatz eines Keine Erhöhung der Temperatur in den Kühlreservoirs von Wärmekraftwerken unter bestimmten Voraussetzungen als volkswirtschaftlich sinnvoll erweisen kann. Es ist zum Beispiel bekannt, dass in mittlere Spur In Russland können solche Stauseen mit wärmeliebenden pflanzenfressenden Fischen bevölkert werden, die jährlich 25–30 c/ha an Nährstoffen liefern. Erhitztes Wasser kann auch zum Beheizen von Gewächshäusern usw. verwendet werden. Die Nutzung von Abwärme ermöglicht in diesem Fall die Schaffung sogenannter energiebiologischer Komplexe, an deren Entwicklung und Verbesserung verschiedenste Wissenschaftler arbeiten.

Neben der thermischen Verschmutzung von Gewässern wird auch eine ähnliche Verschmutzung des Luftbeckens beobachtet. Nur etwa 30 % der potenziellen Brennstoffenergie werden heute in Wärmekraftwerken in Strom umgewandelt und 70 % davon werden an die Umwelt abgegeben, wovon 10 % aus heißen Gasen stammen, die über Schornsteine austreten.

Atomkraftwerke und Umwelt

Kernenergie (5,9 % des weltweiten kommerziellen Energieverbrauchs) nach dem Zeitraum schnelles Wachstum In den 70er und frühen 80er Jahren erlebte es eine schwere Krise, die durch eine Zunahme sozialer Widersprüche, ökologischen und politischen Widerstand in vielen Ländern, technische Schwierigkeiten bei der Erfüllung der gestiegenen Sicherheitsanforderungen von Kernkraftwerken und das Problem der Entsorgung radioaktiver Abfälle verursacht wurde , Kostenüberschreitungen beim Bau und ein starker Anstieg der Kosten für die Stromerzeugung in einem Kernkraftwerk. Dennoch hat die Kernenergie eine gute Zukunft, und der Weg zum Erfolg liegt offenbar in der Umsetzung neuer physikalischer Prinzipien. Im letzten Jahrzehnt ist die Zahl der weltweit betriebenen Reaktoren und ihre installierte Kapazität äußerst langsam gewachsen (am 1. Januar 1996 betrug ihre Zahl 437 mit einer Kapazität von 344 GW gegenüber 426 und 318 GW am 1. Januar 1996). 1990). Es gibt eine Vielzahl von Ländern auf der Welt, deren Energiesektor größtenteils auf Kernenergie basiert (Litauen, Frankreich, Belgien, Schweden, Bulgarien, Slowakei, Ungarn haben einen Anteil am „nuklearen“ Stromverbrauch von über 40 %).

Kernkraftwerke geben bei gleichen Parametern deutlich mehr Wärme in Gewässer ab als Wärmekraftwerke, was die Intensität der thermischen Belastung von Gewässern erhöht. Man geht davon aus, dass der Kühlwasserverbrauch in Kernkraftwerken etwa dreimal höher ist als in modernen Wärmekraftwerken. Der höhere Wirkungsgrad von Kernkraftwerken mit schnellen Neutronenreaktoren (40–42 %) im Vergleich zu Kernkraftwerken mit thermischen Neutronen (32–34 %) ermöglicht jedoch eine Reduzierung der Wärmeabgabe an die Umwelt um etwa ein Drittel im Vergleich zur Wärmeabgabe von Kernkraftwerken mit wassergekühlte Reaktoren. Reaktoren.

Das Problem der Strahlensicherheit beim Betrieb von Kernkraftwerken ist vielfältig und recht komplex. Die Hauptquelle gefährlicher Strahlung ist Kernbrennstoff. Die Isolierung von der Umgebung muss ausreichend zuverlässig sein. Zu diesem Zweck wird Kernbrennstoff zunächst zu Briketts geformt, deren Matrixmaterial einen Großteil der Spaltprodukte radioaktiver Stoffe zurückhält. Die Briketts wiederum werden in Brennelemente (Brennstäbe) eingelegt, die in Form hermetisch verschlossener Rohre aus einer Zirkoniumlegierung bestehen. Kommt es jedoch aufgrund von dort aufgetretenen Fehlfunktionen auch nur zu einem geringfügigen Austritt von Spaltprodukten aus den Brennelementen (was an sich unwahrscheinlich ist), gelangen diese in den Kühlreaktor, der in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.

Der Reaktor hält enormen Drücken stand. Aber das ist noch nicht alles: Der Reaktor ist von einer mächtigen Stahlbetonhülle umgeben, die den stärksten Hurrikanen und Erdbeben, die jemals aufgezeichnet wurden, und sogar einem direkten Treffer durch ein abgestürztes Flugzeug standhalten kann.

Schließlich wird zur vollständigen Sicherheit der umliegenden Bevölkerung ein Distanzschutz durchgeführt, d.h. Das Kernkraftwerk liegt in einiger Entfernung von Wohngebieten.

Eine weitere Strahlengefahrquelle sind verschiedene radioaktive Abfälle, die beim Betrieb von Reaktoren zwangsläufig anfallen. Es gibt drei Arten von Abfällen: gasförmig, flüssig und fest.

Die Belastung der Atmosphäre durch gasförmige (flüchtige) radioaktive Abfälle durch das Lüftungsrohr ist vernachlässigbar. Im schlimmsten Fall werden einige % nicht überschritten. zulässiges Maß, festgelegt durch unsere Gesetzgebung und die Internationale Kommission für Strahlenschutz, deren Anforderungen viel niedriger sind. Dies wird durch den Einsatz eines hocheffizienten Gasreinigungssystems erreicht, das in jedem Kernkraftwerk vorhanden ist.

Unter dem Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung der Reinheit der Atmosphäre erwiesen sich Kernkraftwerke daher als unvergleichlich günstiger als Wärmekraftwerke.

Mit schwach radioaktiven Stoffen kontaminiertes Wasser wird dekontaminiert und wiederverwendet und nur ein kleiner Teil wird in die häusliche Kanalisation eingeleitet, während die Belastung dadurch nicht überschritten wird Höchstwerte, geeignet für Trinkwasser.

Das Problem der Reinigung und Lagerung hochradioaktiver flüssiger und fester Abfälle ist etwas schwieriger zu lösen. Die Schwierigkeit besteht darin, dass solche radioaktiven Abfälle nicht künstlich neutralisiert werden können. Der natürliche radioaktive Zerfall, der bei einigen von ihnen Hunderte von Jahren dauert, ist bislang die einzige Möglichkeit, ihre Radioaktivität zu beseitigen.

Daher müssen hochaktive flüssige Abfälle speziell für diesen Zweck in speziell dafür vorgesehenen Kammern sicher vergraben werden. Zuvor wird der Abfall einer „Aushärtung“ durch Erhitzen und Verdampfen unterzogen, wodurch sein Volumen deutlich (hundertfach) reduziert werden kann.

Zu den festen Abfällen aus Kernkraftwerken zählen Teile demontierter Geräte, Werkzeuge, gebrauchte Filter zur Luftreinigung, Spezialkleidung, Müll usw.

Dieser Abfall wird nach dem Verbrennen und Verdichten zur Größenreduzierung in Metallbehälter gefüllt und auch in unterirdischen Kammern (Gräben) vergraben.

Der wichtigste radioaktive Abfall aus Kernkraftwerken sind abgebrannte Brennstäbe, die Uran und Spaltprodukte, hauptsächlich Plutonium, enthalten, das über Hunderte von Jahren gefährlich bleibt. Sie unterliegen auch der Bestattung in speziellen unterirdischen Kammern. Um die Ausbreitung radioaktiver Abfälle bei einer möglichen Zerstörung unterirdischer Kammern zu verhindern, werden die Abfälle zunächst in eine feste glasartige Masse umgewandelt. Es entstehen auch spezielle Anlagen zur Verarbeitung radioaktiver Abfälle.

Einige Länder, insbesondere England und teilweise die USA, vergraben Abfälle in speziellen Behältern, die auf den Grund der Meere und Ozeane abgesenkt werden. Diese Art der Abfallentsorgung birgt ein enormes Gefahrenpotenzial der Strahlenbelastung der Meere im Falle der Zerstörung von Behältern durch Korrosion.

Um die Strahlungsgefahr von Kernkraftwerken vollständig auszuschließen, sind deren Kernreaktoren mit einem nahezu ausfallsicheren Notfallschutz ausgestattet; Backup-Kühlsysteme, die ausgelöst werden, wenn die Temperatur plötzlich ansteigt; Geräte mit Fragmenten radioaktiver Substanzen; Reservetanks für den Fall der Freisetzung radioaktiver Gase. All dies führt bei entsprechender Zuverlässigkeit der Ausrüstung und ihres Betriebs dazu, dass Kernkraftwerke praktisch keine umweltschädlichen Auswirkungen haben (Management..., 2007).

Dennoch besteht weiterhin die potenzielle Gefahr der Freisetzung erheblicher Mengen radioaktiver Produkte in die Atmosphäre. Es kann tatsächlich vorkommen, dass die Dichtheit der Schutzbarrieren, die auf dem Weg der möglichen Ausbreitung radioaktiver Stoffe errichtet werden, im Notfall verletzt wird.

Die Strahlungssicherheit eines Kernkraftwerks für die Umwelt wird in diesem Fall durch die Zuverlässigkeit der angegebenen Schutzbarrieren sowie die Effizienz der technologischen Kreisläufe bestimmt, die die anschließende Absorption und Entfernung radioaktiver Substanzen bewirken, die durch die angegebenen Barrieren eindringen .

In Abb. Abbildung 3 zeigt ein allgemeines Diagramm der Auswirkungen von Kernkraftwerken auf die Umwelt.

Einige diskutierte Strahlenschutzfragen betreffen nur Kernkraftwerke, die mit thermischen Neutronen betrieben werden. Für Kernkraftwerke mit schnellen Neutronen gibt es solche zusätzliche Probleme Gewährleistung der Strahlensicherheit, insbesondere im Zusammenhang mit der Notwendigkeit der Entsorgung von Abfallprodukten wie Americium und Curium.

Reis. 3. Auswirkungen von Kernkraftwerken auf die Umwelt:

/ -- Reaktor; 2 -- Dampfgenerator; 3 -- Turbine; 4 -- Generator; 5 - Umspannwerk; 6 -- Kondensator; 7 – Kondensatpumpe; 8 -- regenerativer Warmwasserbereiter; 9 -- Förderpumpe; 10,12 -- Umwälzpumpen; 11 -- Kühlturm; 13 -- Stromleitung; 14 -- Stromverbraucher.

Wasserkraft und Umwelt

Auch die Wasserkraft (ca. 6,7 %), die sich dynamisch entwickelt, durchlebt eine schwierige Zeit. Eines der gravierendsten Probleme sind Landüberschwemmungen beim Bau von Wasserkraftwerken. In entwickelten Ländern, in denen ein erheblicher Teil des Wasserkraftpotenzials bereits erschlossen ist (in Nordamerika – mehr als 60 %, in Europa – mehr als 40 %), gibt es praktisch keine geeigneten Orte für den Bau von Wasserkraftwerken.

Die Planung und der Bau großer Wasserkraftwerke erfolgt hauptsächlich in Entwicklungsländern, die größten Programme werden in Brasilien und China umgesetzt. Allerdings wird die Nutzung des verbleibenden relativ großen Wasserkraftpotenzials in Entwicklungsländern durch einen akuten Mangel an Investitionskapital aufgrund der steigenden Auslandsverschuldung und der Umweltprobleme der Wasserkraft begrenzt. Offensichtlich ist in Zukunft kaum mit einer spürbaren Zunahme der Rolle der Wasserkraft in der globalen Energiebilanz zu rechnen, obwohl es für eine Reihe von Ländern, vor allem Entwicklungsländer, die Wasserkraft ist, die der Wirtschaft einen erheblichen Aufschwung verleihen kann.

Der technologische Prozess zur Erzeugung von Wasserkraft ist umweltfreundlich. Bei in guter Kondition Die Ausrüstung von Wasserkraftwerken gibt keine schädlichen Emissionen an die Umwelt ab. Aber die Schaffung großer Wasserkraftreservoirs an Tieflandflüssen (Russland ist das einzige Land der Welt, in dem an solchen Flüssen in großem Umfang leistungsstarke Wasserkraftwerke gebaut wurden) bringt fast immer eine Reihe von Veränderungen mit sich natürliche Bedingungen und Gegenstände der Volkswirtschaft des betroffenen Gebiets.

Die positive Bedeutung von Stauseen als Durchflussregulierer erstreckt sich auf Gebiete, die viel größer sind als diejenigen, auf denen sie liegen. Somit manifestiert sich der energetische Effekt der Durchflussregulierung nicht nur in den Energiesystemen, in denen ein bestimmtes Wasserkraftwerk betrieben wird, sondern bei ausreichend hoher Leistung und in deren Verbänden. Die Bewässerung von Land und der Schutz fruchtbarer Böden vor Überschwemmungen, durchgeführt mit Hilfe von Wasserkraftreservoirs, erstrecken sich über Gebiete, die die überschwemmten Gebiete teilweise deutlich übersteigen.

Die mit Hilfe des Wolgograder Stausees durchgeführte Landbewässerung erstreckt sich über ein weites Gebiet der Transwolga-Region und des kaspischen Tieflandes. Allerdings führen häufig natürliche unkontrollierte Prozesse in Stauseen zu ungünstigen Folgen, die teilweise recht weitreichender Natur sind.

Es gibt direkte und indirekte Auswirkungen von Stauseen auf die Umwelt. Direkte Auswirkungäußert sich vor allem in dauerhaften und vorübergehenden Überschwemmungen und Überschwemmungen von Grundstücken. Großer Teil Diese Flächen werden als hochproduktive Agrar- und Waldflächen eingestuft. Somit beträgt der Anteil der von den Stauseen der Wasserkraftwerkskaskade Wolga-Kama überfluteten landwirtschaftlichen Flächen 48 % des gesamten überfluteten Gebiets, und einige von ihnen liegen in der Überschwemmungszone, die sich durch eine hohe Fruchtbarkeit auszeichnet. Etwa 38 % der überschwemmten Gebiete waren Wälder und Sträucher. In Wüsten- und Halbwüstengebieten sind drei Viertel aller überschwemmten Gebiete Weideland.

Indirekte Auswirkungen Reservoirs auf die Umwelt wurden nicht so vollständig untersucht wie direkte, aber einige Formen ihrer Manifestation sind schon jetzt offensichtlich. Dies ist beispielsweise beim Klimawandel der Fall, der sich im Einflussbereich des Stausees in einer Erhöhung der Luftfeuchtigkeit und der Bildung relativ häufiger Nebel, einer Abnahme der Bewölkung tagsüber über der Wasserfläche usw. äußert Abnahme des durchschnittlichen Jahresniederschlags dort, eine Änderung der Windrichtung und -geschwindigkeit, eine Abnahme der Amplitude der Lufttemperaturschwankungen im Laufe des Tages und des Jahres.

Die Erfahrungen mit dem Betrieb inländischer Stauseen zeigen auch, dass die Niederschlagsmenge in der Küstenzone deutlich zunimmt und die durchschnittliche jährliche Lufttemperatur im Bereich großer südlicher Stauseen leicht abnimmt. Es werden auch Veränderungen bei anderen meteorologischen Indikatoren beobachtet. Der Klimawandel führt zusammen mit Überschwemmungen und Uferumgestaltungen manchmal zu einer Verschlechterung des Zustands der Küstenholzvegetation und sogar zu deren Absterben.

Zu den indirekten Auswirkungen von Stauseen sollte auch die Entstehung von Gebieten gehören, die für eine wirtschaftliche Nutzung weniger geeignet sind (z. B. Inseln im Oberlauf, trockene Überschwemmungsgebiete im Unterlauf usw.). Es ist auch unmöglich, die Auswirkungen der Schaffung von Stauseen auf die Fischerei zu übersehen. Hierbei sind zwei Umstände zu beachten. Einerseits verhindert der Bau eines Staudamms den Durchgang von Fischen zu Laichplätzen, andererseits widersprechen die Anforderungen der Fischerei an das Strömungsregime völlig den Aufgaben der Strömungsregulierung, d.h. der Zweck, für den das Reservoir geschaffen wird.

Natürlich wäre es falsch zu sagen, dass alle direkten und indirekten Auswirkungen von Wasserkraftspeichern auf die Umwelt (und davon gibt es viel mehr als hier betrachtet) nur eine negative Seite haben. Normalerweise haben jeder von ihnen und die Gesamtheit einen Komplex sowohl aus Negativ als auch positive Eigenschaften. Andere Primärstromquellen (Sonne, Wind, Geothermie) befinden sich erst auf dem Weg zur industriellen Entwicklung und ihr Gesamtbeitrag zur globalen Energiebilanz wird derzeit in Bruchteilen eines Prozents gemessen. Diese Situation hat wirtschaftliche Gründe. Mit dem technologischen Fortschritt, dem Aufkommen neuer technologischer Entwicklungen und dem Übergang zur Massenproduktion von Geräten sinken die Stromkosten jedoch und nähern sich dem für traditionelle Energie charakteristischen Niveau (Management..., 2007).

VORLESUNG. Thema: Umweltprobleme der Energie

1. Energiequellen.

2. Umweltprobleme der traditionellen Energie.

3. Alternative Energiequellen.

4. Energieeinsparung.

Energiequellen

Die Grundlage für die Entwicklung der Zivilisation ist Energie. Von seinem Zustand hängen das Tempo des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts, die Intensivierung der Produktion und der Lebensstandard der Menschen ab.

Die zur Energieerzeugung verwendeten Energiequellen werden unterteilt in verlängerbar Und nicht erneuerbar .

ZU nicht erneuerbar Zu den Energiequellen zählen fossile Brennstoffe: Kohle, Öl, Gas, Torf, Ölschiefer und Kernspaltungsenergie aus Uran und Thorium.

Verlängerbar Energiequellen: Solarenergie, Windenergie, Geothermie, Flusswasserkraft, verschiedene Typen Meeresenergie (Meereswellen, Gezeiten, Wassertemperaturunterschiede usw.).

Erneuerbare Energiequellen sind unerschöpflich und ihre Nutzung stört den Wärmehaushalt der Erde nicht.

Die Nutzung nicht erneuerbarer Energiequellen führt zu einem Anstieg der Temperatur auf der Erde, einer Erschöpfung dieser Ressourcen und einer Umweltverschmutzung.

Umweltprobleme der traditionellen Energie

Der wichtigste Weg zur Energiegewinnung ist heute die Verbrennung von Kohle, Öl (Heizöl), Erdgas und Ölschiefer in thermischen Kraftwerken (TPP). Ungefähr 70 % des Stroms werden in Wärmekraftwerken erzeugt. Blockheizkraftwerke (KWK) Neben elektrischer Energie erzeugen sie Wärmeenergie in Form von erhitztem Wasser und Dampf.

Global hydraulische Stationen(Wasserkraftwerke) liefern etwa 7 % des Stroms.

Atomkraftwerke(Kernkraftwerke) erzeugen etwa 20 % des Stroms und sind in einer Reihe von Ländern vorherrschend (Frankreich ~ 74 %, Belgien ~ 61 %, Schweden ~ 45 %).

Auswirkungen thermischer Energie auf die Umwelt

Die Auswirkungen thermischer Energie auf die Umwelt hängen von der Art des verwendeten Brennstoffs ab. Der sauberste Brennstoff ist Erdgas, gefolgt von Erdöl (Heizöl). Kohle, Braunkohle, Schiefer.

Durch den Betrieb von Wärmekraftwerken aufgrund unzureichender Rauchgasreinigung und der Verbrennung minderwertiger Brennstoffe kommt es zu verschiedenen gasförmige Schadstoffe: Die wichtigsten sind: Kohlenmonoxid(CO), Kohlendioxid (CO 2), Stickoxide (NO, NO 2), Kohlenwasserstoffe (C m H n). und auch hoch giftige Substanz Benzopyren Auch kohlebefeuerte Wärmekraftwerke sind eine Quelle von Schwefeldioxid (SO 2 )-Emissionen. Der Eintrag von Schadstoffen in die Atmosphäre verursacht viele Umweltprobleme(Treibhauseffekt, Smog, saurer Regen, Schädigung der Ozonschicht usw.).

Bei der Verbrennung von Kohle entstehen auch Asche und Schlacke, die zur Lagerung dienen Es werden riesige Landflächen benötigt. Asche und Schlacke enthalten teilweise neben ungiftigen Bestandteilen auch Schwermetalle, radioaktive Elemente, die vom Wind getragen werden und sich in der Umgebung ansammeln.

Große Wassermengen werden in Wärmekraftwerken für Kühlaggregate aufgewendet.

TPP ist die Quelle Wärmebelastung. Das zur Kühlung der Einheiten verwendete Wasser wird in Kühltürmen und Kühlteichen gekühlt und oft nicht ausreichend gekühlt, sondern in Gewässer eingeleitet, was zu deren thermischer Verschmutzung führt. Emissionen große Menge Hitze und Kohlendioxid tragen zum Anstieg der Temperaturen auf der Erde bei.

Während des Kohlebergbaus werden erhebliche Landflächen für die Lagerung von Abraumgestein reserviert. Abfallgesteinshalden erzeugen Staub, entzünden sich oft spontan und sind Emissionsquellen ihrer Verbrennungsprodukte in die Atmosphäre.

Auswirkungen der Kernenergie auf die Umwelt

Bis vor Kurzem galt die Kernenergie als die vielversprechendste.

Das erste Kernkraftwerk wurde 1954 in Obninsk bei Moskau in Betrieb genommen. Seine Leistung betrug 5000 kW. Mitte der 80er Jahre gab es weltweit mehr als 400 Kernkraftwerke. Die Hauptvorteile der Kernenergie im Vergleich zur Wärmeenergie sind der geringere Brennstoffverbrauch und das Fehlen ständiger Emissionen von Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre.

In den 30 Jahren des Bestehens von Kernkraftwerken auf der Welt ereigneten sich drei schwere Unfälle: 1957 – in Großbritannien; 1979 in den USA und insbesondere 1986 in Kernkraftwerk Tschernobyl(die größte Katastrophe der Welt).

Während des Unfalls von Tschernobyl wurden etwa 450 Arten von Radionukliden in die Atmosphäre freigesetzt. Die häufigsten Radionuklide: kurzlebiges Jod – 131 und langlebiges – Strontium-90, Cäsium-131, absorbiert von lebenden Organismen. Das künstliche Element Plutonium, das in Kernkraftwerksreaktoren entsteht, ist der giftigste vom Menschen geschaffene Stoff.

Nach der Katastrophe von Tschernobyl begann man, die Hauptgefahr von Kernkraftwerken in Verbindung zu bringen Möglichkeit von Unfällen. Einige Länder haben beschlossen, den Bau von Kernkraftwerken komplett zu verbieten. Dazu gehören Brasilien, Schweden, Italien, Mexiko.

Brennstoff- und Energiekomplex des Kernkraftwerks umfasst die Gewinnung von Uranerz, die Abtrennung von Uran daraus (Anreicherung), die Herstellung von Kernbrennstoff, die Energieerzeugung in Kernkraftwerken, die Verarbeitung, den Transport und die Entsorgung radioaktiver Abfälle.

Radioaktiver Müll entstehen in allen Phasen des Brennstoff- und Energiekreislaufs und erfordern spezielle Methoden zu ihrer Handhabung. Der gefährlichste Brennstoff ist der im Reaktor verbrauchte Brennstoff. Bei der Verbrennung von Kernbrennstoff verbrennen nur 0,5–1,5 %; der Rest ist radioaktiver Abfall. Ein Teil davon wird verarbeitet, der Großteil jedoch entsorgt. Die Bestattungstechnik ist sehr komplex und teuer.

Kernkraftwerk ist die Quelle Wärmebelastung. Pro Leistungseinheit geben Kernkraftwerke 2–2,5-mal mehr Wärme an die Atmosphäre ab als Wärmekraftwerke. Auch die Menge an erhitztem Wasser in Kernkraftwerken ist viel größer.

Die Lebensdauer eines Kernkraftwerks beträgt etwa 30 Jahre. Es sind erhebliche Kosten erforderlich für die Stilllegung von Kernkraftwerken. Die Hauptlösung für dieses Problem besteht darin, über ihnen einen Sarkophag zu errichten und ihn für lange Zeit zu erhalten.

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