Вплив розвитку електроенергетики на довкілля. Вплив енергетики на екологію Росії

Енергетика є найважливішою галуззю господарства, без якої неможлива діяльність людини загалом. Будь-яке виробництво вимагає витрат, тому людина здавна стурбована пошуками її джерел.

Головним джерелом енергії Землі є . Але сонячну енергію важко перетворити на форми, зручні для використання, хоча електростанції (геліостанції) існують у деяких країнах із великою кількістю сонячних днів на рік. Такі станції діють у космосі; застосовують сонячні батареї і для роботи лічильних машин, проте частка використання в даний час мала, і стоїть завдання розширення використання цієї енергії, оскільки вона є невичерпним природним ресурсом.

Сонячна енергія відноситься до нетрадиційних видів енергії, що використовується. До нетрадиційних відносять також гейзерів, морських і приливно-відливну і геотермальну енергії. Ці види енергії людству ще належить освоїти, тим більше, що вони є невичерпними енергетичними ресурсами.

Людство у своїй діяльності використовує теплову та електричну енергії, отримані або за рахунок спалювання різних видів палива (теплоелектроцентралі – ТЕЦ), або за рахунок використання енергії річок (гідроелектростанції – ГЕС), або атомної енергії розпаду ядер важких ізотопів (атомні електростанції – АЕС).

Теплоелектростанції (ТЕС) як паливо застосовують природний і попутний газ, продукти переробки (мазут та інше рідке паливо), кам'яне та буре вугілля, торф (тверде паливо).

При згорянні газу виділяється найменша кількість шкідливих забруднювачів, тому газоподібне паливо вважається найбільш екологічно чистим.

Згоряння рідкого та твердого видів палива супроводжується утворенням шкідливих газів (діоксиду сірки та оксидів азоту), можливе утворення пилових аерозолів, виходить зола. ТЕС є другим після автотранспорту забруднювачем. Зола, що виходить після спалювання рідкого та особливо твердого палива, є багатотоннажним відходом енергетики та потребує обов'язкової утилізації.

АЕС з точки зору забруднення атмосфери є більш екологічними, ніж ТЕС, але через можливість радіаційного зараження середовища - найнебезпечніший в екологічному відношенні вид виробництва.

Дуже гостро стоїть питання із знешкодженням відходів атомного палива і ця проблема в даний час практично не вирішена, оскільки поховання радіоактивних відходів у могильниках не є екологічно грамотним способом їх утилізації та знешкодження відходів, оскільки їхня дія не знищується, а при порушенні могильника можливе зараження природною. середовища.

ГЕС практично не забруднюють довкілля різними шкідливими відходами, але при їх будівництві відбувається сильне руйнування природних біогеоценозів, затоплення великих територій, зміна мікроклімату регіону, створюються перешкоди для здійснення життєдіяльності багатьох організмів (наприклад, риби не можуть досягти місць свого нересту. проживання і т. д.). Економічні та соціальні витрати на будівництво ГЕС далеко не завжди виявляються виправданими.

Значним екологічним забрудненням є потік електромагнітних випромінювань, що виникають під час передачі електроенергії великі відстані високовольтними лініями електропередач. Ці випромінювання надають велике негативний впливі на людину, і на тваринах.

Нормальне функціонування ТЕС, АЕС, ГЕС пов'язані з використанням транспортних засобівтому природне середовище забруднюється і за рахунок роботи цих коштів. Велике теплове забруднення різними підприємствами енергетики. Вносять свій внесок ці підприємства і шумові, і вібраційні забруднення.

Короткий розгляд впливу енергетики на навколишнє середовище показує, що і для цієї галузі важлива природоохоронна діяльність.

Огляд природоохоронних заходів в енергетиці

Цілий ряд процесів, що застосовуються в енергетиці, на сучасному етапі не може бути раціонально реалізований з точки зору правильних екологічних рішень. Так, будівництво ГЕС завжди супроводжуватиметься відторгненням територій, їх затопленням, загибеллю біогеоценозів. Але при цьому є можливість чіткого обліку всіх заходів щодо більш ретельної підготовки затоплюваних територій та оптимального використання ресурсів цих територій.

Як і в інших галузях промисловості, важливим є комплексне використання сировини та відходів. Так, тверді відходи (золи) ТЕС знаходять застосування у будівництві та сільському господарстві. Важлива задача повного уловлювання відхідних газів ТЕС з метою утилізації оксидів азоту та сірки для отримання з них сполук сірки та азоту для подальшого їх застосування в інших галузях господарства.

Найважливішими природоохоронними діями в галузі енергетики є освоєння інших видів енергії, які є нетрадиційними та безпечнішими з екологічної точки зору. Яскравим прикладомтакого освоєння джерел енергії є енергетика Ісландії, заснована на застосуванні теплової енергії гарячої водигейзерів. Перспективним є спосіб видобутку теплової енергії за рахунок буріння свердловин та виведення на поверхню гарячих вод з більших глибин. Але нині це економічно недосяжно через складнощі технічних рішень.

На зорі цивілізації широко використовувалася енергія вітру, але у зв'язку з розвитком енергетики за рахунок спалювання палива ця галузь втратила своє значення, але тепер її знову відроджують через ускладнення екологічної обстановки на Планеті.

На жаль, не покат вирішення проблеми зменшення забруднень середовища електромагнітними випромінюваннями- Збільшення відстані знаходження людини від ліній електропередач не знижує негативного впливу ЛЕП. Необхідно шукати шляхи перенесення електроенергії іншими способами або забезпечувати енергією той чи інший об'єкт локалізованими методами.

Важливим (опосередкованим) природоохоронним заходом є оптимізація витрати електричної та теплової енергії. Людина часто «гріє вулицю». Необхідно вдосконалювати теплоізоляцію, що призведе до економії енергії, а разом з цим зменшить необхідність вироблення енергії, що сприятиме поліпшенню екологічної ситуації.

Вступ

Виробництво енергії, що є необхідним засобом для існування та розвитку людства, впливає на довкіллята здоров'я людини. З одного боку в побут та виробничу діяльністьлюдини настільки твердо увійшла тепло-і електроенергія, що людина навіть і не мислить свого існування без неї і споживає само собою зрозумілі невичерпні ресурси. З іншого боку, людина все більше і більше свою увагу загострює на економічному аспекті енергетики та потребує екологічно чистих енергетичних виробництв. Це говорить про необхідність вирішення комплексу питань, серед яких перерозподіл коштів на покриття потреб людства, практичне використання у народному господарстві досягнень, пошук та розробка нових альтернативних технологій для вироблення тепло- та електроенергії тощо.

Енергетичний вплив на довкілля

Кожна з галузей енергетики (гідроенергетика, теплоенергетика та атомна енергетика) має свій специфічний вплив на навколишнє середовище.

Теплоенергетика.

Продукти згоряння палива на ТЕС є основним джерелом забруднення довкілля. Енергетичні установки всього світу щорічно викидають близько 1 млрд. тонн золи та близько 400 млн. тонн оксиду сірки. Внаслідок спалювання палива концентрація вуглекислого газу в атмосфері щорічно збільшується на 0,03%. До складу викидів входить сірчистий газ, який є дуже сильною отрутою. У місцях, що прилягають до ТЕС, концентрація токсичних речовин перевищує норму у 5 разів. Так само серйозною екологічною проблемою є скидання стічних вод у водоймища. Зі стічними водами скидається цілий комплекс забруднюючих речовин (нафтопродукти, хлориди, сульфати тощо).

ТЕС споживають дуже багато кисню. При сучасному паливному балансі споживання кисню ТЕСами приблизно 5 разів перевищує його споживання всім населенням Землі для дихання. ТЕС, що працюють на розі є джерелом радіоактивності, а вугільна зола містить велику кількість токсичних металів (барій, миш'як, марганець та ін.).

Г Гідроенергетика.

Не викликає забруднення довкілля у звичайному розумінні. Однак греблі і водосховища, що створюються при них, порушують екологічний баланс водойм. Сьогодні у світі налічується близько 30 000 водосховищ. Процеси, що відбуваються у самому водосховищі, призводять до трансформації річкових воду напівпроточні водні маси. Вплив водосховищ на клімат розповсюджується на 10-15 км.

На прилеглих до водосховища територіях підвищується рівень ґрунтових вод, що призводить до заболочування, трансформації ґрунтів, порушення проживання тварин та рослин. Водосховища впливають також на тектонічні процеси, сприяючи виникненню та збільшенню частоти землетрусів. Внаслідок експлуатації водоймищ порушується якість води, а це впливає на використання всіх видів водних ресурсів. Рішенням є розвиток т.зв. "малих" ГЕС (вперше в США). Зведення малих ГЕС відбувається на високому технологічному рівні, вони розраховані на порівняно невелику витрату води. Малі ГЕС майже змінюють природних умов.

Ядерна енергетика.

Для вироблення енергії необхідна уранова руда, а процесі роботи утворюються радіоактивні відходи. Дуже актуальною є проблема впливу АЕС на прилеглі території, а також проблема наслідків аварій на АЕС. Радіоактивні матеріали, що використовуються на АЕС мають тверду, рідку та газоподібну форму. Тверді – це відпрацьоване ядерне паливо.

Рідкі - це вода, що охолоджує ядерний реактор, в якій знаходяться радіонукліди. Газоподібні – радіоактивні інертні гази(Криптон, ксенон).

Відходи низької радіоактивності утилізуються на сховищах біля АЕС, а відходи високої радіоактивності поміщаються у спеціальні могильники. Радіоактивний вплив зазнає персонал АЕС, а також населення територій, прилеглих до них.

1. Вирішення проблеми радіоактивного забруднення навколишнього середовища при експлуатації АЕС зводиться до створення замкнутих систем водокористування з багаторазовими етапами очищення та наступним його поверненням.

Зниження газо-аерозольних викидів.

Зниження обсягу твердих відходів, що надходять на поховання.

Створення максимально ефективного та багатобар'єрного захисту.

Також дуже актуальною є проблема теплового забруднення. Сучасні ТЕС та АЕС мають ККД 33-40%, це означає, що близько 60% тепла відводиться водою системи охолодження. Екологічна прийнятність АЕС тісно пов'язана з виведенням АЕС з експлуатації у зв'язку з аварією та модернізацією.

Міністерство вищої освіти та науки РФ

Федеральне агентство з освіти

Іркутський Державний Технічний Університет

Реферат

За дисципліною: «Екологія енергетики Сибіру»

Вплив об'єктів енергетики на природне середовище

Виконав:студент гр. ЕП-зу-10

Садовніков Є.С.

Перевірив:Суслов К.В.

Іркутськ 2011 р.

    Вступ 3

    Основні концепції надійності та екологічної безпеки об'єктів енергетики.

    Проблеми енергетики 6

    1. Основні проблеми теплової енергетики 7

      Екологічні проблеми гідроенергетики 10

    Деякі шляхи вирішення проблем сучасної енергетики 14

    Висновок 16

    Список литературы 17

1.Вступ

Виробництво енергії, що є необхідним засобом для існування та розвитку людства, впливає на природу та навколишнє середовище. З одного боку в побут і виробничу діяльність людини настільки твердо увійшла тепло-і електроенергія, що людина навіть і не мислить свого існування без неї і споживає зрозумілі невичерпні ресурси. З іншого боку, людина все більше і більше свою увагу загострює на економічному аспекті енергетики та потребує екологічно чистих енергетичних виробництв. Це говорить про необхідність вирішення комплексу питань, серед яких перерозподіл коштів на покриття потреб людства, практичне використання у народному господарстві досягнень, пошук та розробка нових альтернативних технологій для вироблення тепло- та електроенергії тощо.

2.Основні концепції надійності та екологічної безпеки об'єктів енергетики

Аналіз перспектив розвитку світової енергетики свідчить про помітне усунення пріоритетних проблем у бік всебічної оцінки можливих наслідківвпливу основних галузей енергетики на довкілля, життя та здоров'я населення.

Енергетичні об'єкти (паливно-енергетичний комплекс взагалі і об'єкти енергетики зокрема) за ступенем впливу на навколишнє середовище належать до найбільш інтенсивно впливають на біосферу.

Збільшення напорів та обсягів водосховищ гідровузлів, продовження використання традиційних видів палива (вугілля, нафта, газ), будівництво АЕС та інших підприємств ядерного паливного циклу (ЯТЦ) висувають низку принципово важливих завданьглобального характеру щодо оцінки впливу енергетики на біосферу Землі. Якщо в попередні періоди вибір способів отримання електричної та теплової енергії, шляхів комплексного вирішення проблем енергетики, водного господарства, транспорту та ін. витрат, то нині першому плані дедалі більше висуваються питання оцінки можливих наслідків зведення та експлуатації об'єктів енергетики.

Це, перш за все, відноситься до ядерної енергетики (АЕС та інші підприємства ЯТЦ), великих гідровузлів, енергокомплексів, підприємств, пов'язаних із видобутком та транспортом нафти та газу тощо. Тенденції та темпи розвитку енергетики зараз значною мірою визначаються рівнем надійності та безпеки (у тому числі екологічної) електростанцій різного типу. До цих аспектів розвитку енергетики привернуто увагу фахівців та широкого загалу, вкладаються значні матеріальні та інтелектуальні ресурси, проте сама концепція надійності та безпеки потенційно небезпечних інженерних об'єктів залишається багато в чому мало розробленою.

Розвиток енергетичного виробництва, мабуть, слід розглядати як один із аспектів сучасного етапурозвитку техносфери взагалі (та енергетики зокрема) та враховувати при розробці методів оцінки та засобів забезпечення надійності та екологічної безпекинайбільш потенційно небезпечні технології.

Один із найважливіших напрямів вирішення проблеми – прийняття комплексу технічних та організаційних рішень на основі концепцій теорії ризику.

Об'єкти енергетики, як і багато підприємств інших галузей промисловості, представляють джерела неминучого, потенційного, до теперішнього часу практично не врахованого ризику для населення і навколишнього середовища. Під надійністю об'єкта розуміється його здатність виконувати свої функції (у разі – вироблення електро- і теплової енергії) в заданих умовах експлуатації протягом терміну служби. Або найбільш докладно: властивість об'єкта зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції заданих режимах та умовах застосування.

Під екологічною безпекою розуміється збереження в межах можливих негативних наслідків впливу об'єктів енергетики на природне середовище. Регламентація цих негативних наслідків пов'язана з тим, що не можна досягти повного виключення екологічних збитків.

Негативні наслідки впливу енергетики на довкілля слід обмежувати деяким мінімальним рівнем, наприклад, соціально-прийнятним допустимим рівнем. Повинні працювати економічні механізми, що реалізують компроміс між якістю довкілля та соціально-економічними умовами життя населення. Соціально-прийнятний ризик залежить багатьох чинників, зокрема, від особливостей об'єкта енергетики.

У силу специфіки технології використання водної енергії гідроенергетичні об'єкти перетворять природні процеси на вельми тривалі терміни. Наприклад, водосховище ГЕС (або система водосховищ у разі каскаду ГЕС) може існувати десятки та сотні років, при цьому на місці природного водотоку виникає техногенний об'єкт із штучним регулюванням природних процесів – природно-технічна система (ПТС). В даному випадку завдання зводиться до формування такої ПТС, яка б забезпечувала надійне та екологічно безпечне формування комплексу. При цьому співвідношення між основними підсистемами ПТС (техногенним об'єктом та природним середовищем) може бути суттєво різним залежно від обраних пріоритетів – технічних, екологічних, соціально-економічних та ін., а принцип екологічної безпеки може формулюватися, наприклад, як підтримання деякого сталого стану створюваної ПтС.

Інший виявляється постановка завдання оцінки можливих наслідків довкілля під час створення об'єктів ядерної енергетики. Тут під екологічною безпекою розуміється концепція, згідно з якою під час проектування, будівництва, експлуатації та зняття з експлуатації АЕС, а також інших об'єктів ЯТЦ передбачається та забезпечується збереження регіональних екосистем. При цьому допускається деяка екологічна шкода, ризик якої не перевищує певного (нормованого) рівня. Цей ризик мінімальний у період штатної експлуатації АЕС, зростає під час зведення об'єкта та зняття його з експлуатації та, особливо – в аварійних ситуаціях. Необхідно враховувати вплив на довкілля всіх основних факторів техногенного впливу: радіаційного, хімічного теплового (з урахуванням їх можливої ​​нелінійної взаємодії). Слід мати на увазі і різні масштаби можливих наслідків: локальний (теплова пляма скидання підігрітих вод у водойми та водотоки), регіональний (викид радіонуклідів), глобальний (розсіювання радіонуклідів, що довго живуть, по біосферних каналах). Якщо ж створюється велике водосховище-охолоджувач, то, як у разі гідроенергетичного об'єкта, має ставитися завдання щодо екологічно безпечного функціонування складної ПТС (з урахуванням зазначеної специфіки АЕС).

Аналогічне коло питань слід розглядати при формулюванні концепції екологічної безпеки об'єктів теплоенергетики: облік теплового та хімічного впливу на довкілля, вплив водойм-охолоджувачів тощо. Крім того, для великих ТЕС на твердому паливі (вугілля, сланці) виникають проблеми надійної та безпечної експлуатації золовідвалів – складних та відповідальних ґрунтових гідроспоруд. І тут треба ставити завдання щодо безпечного функціонування ПТС «ТЕС – навколишнє середовище».

3. Проблеми енергетики

Сучасний період розвитку людства іноді характеризують через три «Е»: енергетика, економіка, екологія. Енергетика у цьому ряду займає особливе місце. Вона є визначальною і для економіки, і для екології. Від неї вирішальною мірою залежить економічний потенціал держав і добробут людей. Вона ж надає найбільш сильний вплив на довкілля, екосистеми та біосферу загалом. Найгостріші екологічні проблеми (зміна клімату, кислотні опади, загальне забруднення середовища та інші) безпосередньо чи опосередковано пов'язані з виробництвом, або з використанням енергії. Енергетиці належить першість у хімічному, а й у інших видах забруднення: тепловому, аерозольному, електромагнітному, радіоактивному. Тому не буде перебільшенням сказати, що від вирішення енергетичних проблем залежить можливість вирішення основних екологічних проблем. Енергетика - це галузь виробництва, яка розвивається небачено швидкими темпами. Якщо чисельність населення в умовах сучасного демографічного вибуху подвоюється за 40-50 років, то у виробництві та споживанні енергії це відбувається через кожні 12-15 років. При такому співвідношенні темпів зростання населення та енергетики, енергоозброєність лавиноподібно збільшується у сумарному вираженні, а й у розрахунку душу населення.

Немає підстав очікувати, що темпи виробництва та споживання енергії у найближчій перспективі суттєво зміняться (деяке уповільнення їх у промислово розвинених країнах компенсується зростанням енергоозброєності країн третього світу), тому важливо отримати відповіді на такі питання:

Який вплив на біосферу та окремі її елементи надають основні види сучасної (теплової, водної, атомної) енергетики та як змінюватиметься співвідношення цих видів в енергетичному балансі у найближчій та віддаленій перспективі;

Чи можна зменшити негативний вплив на середовище сучасних (традиційних) методів отримання та використання енергії;

Якими є можливості виробництва енергії за рахунок альтернативних (нетрадиційних) ресурсів, таких як енергія сонця, вітру, термальних вод та інших джерел, що належать до невичерпних та екологічно чистих.

В даний час енергетичні потреби забезпечуються в основному за рахунок трьох видів енергоресурсів: органічного палива, води та атомного ядра. Енергія води та атомна енергія використовуються людиною після перетворення її на електричну енергію. У той же час значна кількість енергії, укладеної в органічному паливі, використовується у вигляді теплової і лише частина її перетворюється на електричну. Однак і в тому і в іншому випадку вивільнення енергії з органічного палива пов'язане з спалюванням, а, отже, і з надходженням продуктів горіння в навколишнє середовище. Ознайомимося з основними екологічними наслідками сучасних способів одержання та використання енергії.

Енергетика - одне з джерел несприятливого впливу на навколишнє середовище та людину. Вона впливає на атмосферу (споживання кисню, викиди газів, вологи та твердих частинок), гідросферу (споживання води, створення штучних водоймищ, скидання забруднених та нагрітих вод, рідких відходів) та на літосферу (споживання копалин, зміна ландшафту, викиди токсичних речовин) .

Глобальне споживання палива зросло в 30 разів майже за 200 років, що пройшли з часу початку індустріальної епохи, і досягло 1994 р. 13,07 Гт у. т/рік.

Подібне зростання споживання енергії відбувалося спонтанно, незалежно від волі людини. Це не викликало тривоги у широкої громадськості, а й розглядалося як сприятливий чинник розвитку людства.

Загальноприйнята класифікація поділяє джерела первинної енергії на комерційні та некомерційні.

Комерційні джерела енергіївключають тверді (кам'яне і буре вугілля, торф, горючі сланці, бітумінозні піски), рідкі (нафта і газовий конденсат), газоподібні ( природний газ) види палива та електроенергію, вироблену на ядерних, гідравлічних, вітрових, геотермальних, сонячних та приливних електростанціях).

До некомерційнимвідносять всі інші джерела енергії (дрова, сільськогосподарські та промислові відходи, м'язова сила робочої худоби та власне людини).

Світова енергетика загалом заснована переважно на комерційних енергоресурсах (понад 90 % загального споживання енергії 1995 р.).

Подібний акцент характерний для тривалої індустріальної фази розвитку суспільства в минулому і, поза сумнівом, збережеться і в найближчі десятиліття.

Однак у наступну чверть XX ст. відбулися значні зміни у світовій енергетиці, пов'язані насамперед із переходом від екстенсивних шляхів її розвитку, від енергетичної ейфорії до енергетичної політики, заснованої на підвищенні ефективності використання енергії та всілякої її економії. Приводом для цих змін стали енергетичні кризи 1973 та 1979 рр., стабілізація запасів викопного палива та подорожчання його видобутку, бажання зменшити зумовлену експортом енергоресурсів залежність економіки від політичної нестабільності у світі. До цього варто додати дедалі більшого усвідомлення урядами цивілізованих країн потенційної небезпеки великомасштабних наслідків розвитку енергетики та занепокоєння з приводу деградації умов життя, що зростає, у зв'язку з екологічним пресом на локальному рівні. кислотні дощі, забруднення повітря та води, теплове забруднення

Протягом першої половини минулого століття вугілля з явною перевагою тримало першість серед джерел комерційної енергії (понад 60 % до 1950 р.). Проте різко збільшується видобуток нафти, що з відкриттям нових родовищ і з колосальними споживчими перевагами цього виду викопного палива.

Теплові електростанції та навколишнє середовище

ТЕС виробляють електричну (до 75% загального вироблення електроенергії світу) та теплову енергію, при цьому вся матеріальна маса палива перетворюється на відходи, що надходять у навколишнє середовище у вигляді газоподібних та твердих продуктів згоряння (рис. 2). Ці відходи в кілька разів (при спалюванні газу 5, а при спалюванні антрациту в 4 рази) перевищують масу використаного палива.

Мал. 2. Вплив ТЕС на довкілля:

Котел; 2 – димова труба; 3 – турбіна; 4 – генератор; 5 – підстанція; 6 – конденсатор; 7 – конденсатний насос; 8 – поживний насос; 9 – лінія електропередачі; 10 – споживачі електроенергії.

Продукти згоряння, що викидаються в навколишнє середовище, визначаються видом і якістю палива, а також методом його спалювання. Нині близько 70% загального виробництва електроенергії ТЕС забезпечується конденсаційними електростанціями.

Вся теплова енергетика світу щорічно викидає в атмосферу Землі понад 200 млн. т оксиду вуглецю, понад 50 млн. т різних вуглеводнів, майже 150 млн. діоксиду сірки, понад 50 млн. т оксиду азоту, 250 млн. т дрібнодисперсних е. Ні в кого не викликає сумніву, що подібна "діяльність" теплової енергетики робить істотний внесок у порушення балансу кругових процесів, що встановилися в біосфері, яке все виразніше стало виявлятися в останні роки. Порушення балансу відзначається не тільки шкідливим речовинам (оксиди сірки та азоту), а й по вуглекислому газу. Цей дисбаланс зі збільшенням масштабів виробництва електроенергії на базі органічного палива може, як тепер багато хто вважає, у віддаленій перспективі призвести до значних екологічних наслідків для всієї планети.

Процесу виробництва електроенергії на ТЕС супроводжує також поява різних забруднюючих стоків, пов'язаних із процесом водопідготовки, консервацією та промиванням обладнання, гідротранспортом золошлакових відходів тощо. Ці стоки при скиданнях у водоймища згубно впливають на їхню флору та фауну. Внаслідок створення замкнутих систем водопостачання цей вплив знижується або усувається.

Велика кількість води використовується ТЕС у різних теплообмінних пристроях для конденсації пари, що відпрацювала, водо-, масло-, газо- і повітроохолодження. Для цього вода забирається з будь-якого поверхневого джерела і при прямоточній схемі після використання у зазначених пристроях повертається назад у ті ж джерела. Ця вода вносить у використовуване водоймище велику кількість теплоти і створює так зване теплове забруднення його. Такого роду забруднення впливає на біологічні та хімічні процеси, що визначають життєдіяльність рослинних і тварин організмів, що населяють природні водойми, і нерідко призводить до їх загибелі, інтенсивного випаровування води з поверхонь водойм, зміни гідрологічних характеристик стоку, підвищення розчинності порід у ложах водойм. стану та до зміни мікроклімату в окремих районах.

Основними джерелами теплового забруднення водойм є конденсатори турбін. З них відводиться приблизно від половини до двох третин усієї кількості теплоти, одержуваної від згоряння органічного палива, що еквівалентно 35-40% енергії палива, що використовується.

Вважається, що для конденсації пари на кожну турбіну типу К-300-240 потрібно до 10 м3/с води, а для турбіни К-800-240 - вже 22 м3/с, і вся ця кількість води залишає конденсатор з температурою щонайменше 30°С.

Агресивність та шкідливий вплив на природу теплої та гарячої води значно посилюються одночасним її отруєнням скиданням забруднених стоків з інших джерел.

Слід, однак, відзначити, що при використанні оборотної системи водопостачання підвищення температури у водосховищах-охолоджувачах ТЕС у певних умовах може виявитися народного господарстваекономічно цілком виправданим. Відомо, наприклад, що в середній смузіРосії такі водосховища можна заселяти теплолюбними рослиноїдними рибами, що забезпечують поживну продукцію 25-30 ц/га на рік. Підігріта вода може використовуватися також для обігріву теплиць тощо. Використання відходів теплоти дозволяє в цьому випадку створювати так звані енергобіологічні комплекси, над розвитком та вдосконаленням яких працює широке коло вчених.

Разом із тепловим забрудненням водойм спостерігається аналогічне забруднення та повітряного басейну. Тільки приблизно 30% потенційної енергії палива перетворюється сьогодні на ТЕС на електроенергію, а 70% її розсіюється у навколишньому середовищі, з них 10% припадає на гарячі гази, що викидаються через димові труби.

Атомні електростанціїта довкілля

Атомна енергетика (5,9% світового споживання комерційної енергії) після періоду швидкого зростанняу 70-ті роки і на початку 80-х зазнає найжорстокіша криза, чому сплеск соціальних протиріч, екологічна та політична опозиція в багатьох країнах, технічні труднощі забезпечення збільшених вимог безпеки АЕС та проблема поховання радіоактивних відходів, перевитрата витрат на будівництво та сильне зростання собівартості електроенергії , Виготовленої на АЕС. Проте атомна енергетика має хороше майбутнє, причому, мабуть, шлях до успіху лежить на шляху до реалізації нових фізичних принципів. В останнє десятиліття кількість працюючих у світі реакторів та їх встановлена ​​потужність зростають надзвичайно повільно (на 1 січня 1996 р. число їх склало 437 при потужності 344 ГВт проти 426 та 318 ГВт на 1 січня 1990 р.). У світі є велика кількість країн, енергетика яких значною мірою ґрунтується на атомній енергії (Литва, Франція, Бельгія, Швеція, Болгарія, Словаччина, Угорщина мають частку "атомного" електроспоживання понад 40%).

Атомні електростанції здійснюють значно більші скидання теплоти у водні басейни, ніж ТЕС, за однакових параметрів, що підвищує інтенсивність теплового забруднення водойм. Вважається, що споживання води, що охолоджує, на АЕС приблизно в 3 рази більше, ніж на сучасних ТЕС. Однак вищий ККД АЕС з реакторами на швидких нейтронах (40-42%), ніж у АЕС на теплових нейтронах (32-34%), дозволяє приблизно на одну третину скоротити скидання теплоти в навколишнє середовище порівняно зі скиданням теплоти АЕС з водоохолоджуваними реакторами.

Проблема радіаційної безпеки експлуатації АЕС є багатоплановою та досить складною. Головним джерелом виникнення небезпечної радіації є ядерне пальне. Ізоляція його від навколишнього середовища має бути досить надійною. З цією метою спочатку ядерне паливо формується в брикети, матеріал матриці яких утримує більшу частину продуктів поділу радіоактивних речовин. Брикети, у свою чергу, розміщуються в тепловиділяючих елементах (Твел), виконаних у вигляді герметично запаяних трубок з цирконієвого сплаву. Якщо все ж таки відбудеться хоча б незначний витік продуктів поділу з твелів внаслідок несправностей, що виникли в них (що саме по собі малоймовірно), то вони потраплять в охолодний реактор реагент, що циркулює по замкнутому контуру.

Реактор здатний витримувати величезний тиск. Але і це не все: реактор оточує потужна залізобетонна оболонка, здатна витримати найсильніші урагани і землетруси, що коли-небудь відзначалися, і навіть пряме попадання літака, що потерпів аварію.

Нарешті, на повну безпеку населення навколишнього району здійснюється захист відстанню, тобто. АЕС розміщується на деякій відстані від житлових масивів.

Іншим джерелом радіаційної небезпеки є різні радіоактивні відходи, які неминуче виникають під час експлуатації реакторів. Розрізняють три види відходів: газоподібні, рідкі та тверді.

Забруднення атмосфери газоподібними (летучими) радіоактивними відходами через вентиляційну трубу мізерно. У гіршому випадку воно не перевищує кількох% гранично допустимого рівня, встановленого нашим законодавством та Міжнародною комісією з радіологічного захисту, вимоги якої є значно нижчими. Це досягається шляхом використання високоефективної системи очищення газів, що є на кожній АЕС.

Таким чином, з точки зору збереження чистоти атмосфери АЕС виявилися незрівнянно сприятливішими за ТЕС.

Вода, забруднена низькоактивними радіоактивними речовинами, дезактивується та використовується повторно, і лише незначна кількість її зливається у побутову каналізаційну систему, при цьому забруднення від неї не перевищує максимальних рівнів, допустимі для питної води.

Дещо складніше вирішується проблема з очищенням та зберіганням високоактивних рідких та твердих відходів. Проблема тут полягає в тому, що такі радіоактивні відходи не можуть бути штучно нейтралізовані. Природний радіоактивний розпад, який для деяких із них триває сотні років, є поки що єдиним засобом усунення їхньої радіоактивності.

Внаслідок цього високоактивні рідкі відходи мають бути надійно поховані спеціально для цього у пристосованих камерах. Попередньо відходи піддають "затвердінню" шляхом нагрівання та випарювання, що дозволяє значно (у сотні разів) зменшити їх обсяг.

Твердими відходами АЕС є деталі демонтованого обладнання, інструмент, що відпрацювали фільтри для очищення повітря, спецодяг, сміття і т.д.

Ці відходи після спалювання та пресування для зменшення габаритів поміщаються в металеві контейнери і також зберігаються у підземних камерах (траншеях).

Основними радіоактивними відходами АЕС є відпрацьовані твели, які містять уран і продукти поділу, переважно плутоній, що залишається небезпечним протягом сотень років. Вони також підлягають похованню у спеціальних підземних камерах. Щоб запобігти розтіканню радіоактивних відходів при можливих руйнуваннях підземних камер, відходи попередньо перетворюють на тверду склоподібну масу. Створюються також спеціальні установки для переробки р/р відходів.

Деякі країни, зокрема Англія та частково США, виробляють поховання відходів у спеціальних контейнерах, що опускаються на дно морів та океанів. Такий спосіб захоронення відходів таїть у собі величезну потенційну небезпеку радіаційного забруднення морів у разі руйнування контейнерів під впливом корозії.

Щоб повністю усунути радіаційну небезпеку АЕС, їх ядерні реакторизабезпечують практично безвідмовним аварійним захистом; резервними системами охолодження, які спрацьовують при раптовому підвищенні температури; пристроями, що утримують уламки радіоактивних речовин; запасними резервуарами у разі викиду радіоактивних газів. Все це за належного рівня надійності обладнання та його експлуатації призводить до того, що атомні електростанції практично не надають забруднюючого впливу на навколишнє середовище (Менеджмент …, 2007).

Однак потенційна небезпекавикиду в атмосферу значної кількості радіоактивних продуктів все ж таки є. Вона реально може виникнути при аварійному порушенні герметичності захисних бар'єрів, які зводяться на шляху можливого розповсюдження радіоактивних речовин.

Радіаційна безпека АЕС для довкілля у разі визначається надійністю зазначених захисних бар'єрів, і навіть ефективністю роботи технологічних схем, здійснюють подальше поглинання і видалення радіоактивних речовин, проникають через зазначені бар'єри.

На рис. 3 зображено загальну схему впливу АЕС на навколишнє середовище.

Розглянуті деякі питання радіаційної безпеки стосуються лише АЕС, які працюють на теплових нейтронах. Для АЕС на швидких нейтронах виникають додаткові проблемизабезпечення радіаційної безпеки, пов'язані, зокрема, з необхідністю поховання таких напрацьованих як америцій та кюрій.


Мал. 3. Вплив АЕС на довкілля:

/ - Реактор; 2 - Парогенератор; 3 - турбіна; 4 - генератор; 5 - Підстанція; 6 - конденсатор; 7 - конденсатний насос; 8 - Регенеративний водопідігрівач; 9 - Поживний насос; 10,12 - циркуляційні насоси; 11 - градирня; 13 - Лінія електропередачі; 14 - споживачі електроенергії.

Гідроелектростанції та навколишнє середовище

Гідроенергетика (близько 6,7%), що динамічно розвивалася, також переживає важкий період. Одна з найбільш серйозних проблем пов'язана із затопленням земель під час будівництва ГЕС. У розвинених країнах, де значну частину гідроенергетичного потенціалу вже освоєно (у Північній Америці - понад 60%, у Європі - понад 40%), практично немає придатних для будівництва ГЕС місць.

Проектування та будівництво великих ГЕС ведеться переважно в країнах, що розвиваються, а найбільші програми реалізуються в Бразилії та Китаї. Однак використання досить великого гідроенергетичного потенціалу, що залишився, в країнах, що розвиваються, обмежується гострою нестачею інвестиційного капіталу у зв'язку зі зростанням зовнішнього боргу і екологічними проблемами гідроенергетики. Мабуть, важко очікувати в майбутньому помітного збільшення ролі гідроенергії у світовому енергобалансі, хоча для цілого ряду країн, що передусім розвиваються, саме гідроенергетика може дати суттєвий імпульс економіці.

Технологічний процес виробництва гідроенергії екологічно нешкідливий. При нормальному станіобладнання ГЕС відсутні будь-які шкідливі викиди у довкілля. Але створення великих водосховищ ГЕС на рівнинних річках (Росія - єдина країна світу, де здійснено масове будівництво потужних ГЕС на таких річках) практично завжди тягне за собою низку змін у природних умовта об'єктах народного господарства території, що зачіпається.

Позитивне значення водосховищ як регуляторів стоку поширюється на території значно більше ніж ті, на яких воно розташовується. Так, енергетичний ефект регулювання стоку проявляється у тих енергосистемах, у яких працює дана ГЕС, але за досить високої її потужності та їх об'єднаннях. Зрошення земель та захист родючих угідь від повеней, що здійснюються за допомогою водосховищ ГЕС, охоплюють площі, що у ряді випадків значно перевищують площі затоплень.

Зрошення земель, здійснюване з допомогою Волгоградського водосховища, охоплює величезну територію Заволжя та Прикаспійської низовини. Однак нерідко природні некеровані процеси, що відбуваються у водосховищах, призводять до несприятливих наслідків, іноді досить широкого плану.

Розрізняють прямий і опосередкований вплив водосховищ на навколишню природу. Прямий впливпроявляється насамперед у постійному та тимчасовому затопленні та підтопленні земель. Більша частинацих земель належить до високопродуктивних с/г та лісових угідь. Так, частка с/г земель, затоплених водосховищами Волзько-Камського каскаду ГЕС, становить 48% всієї затопленої території, причому деякі з них розташовані в заплавній зоні, що відрізняється високою родючістю. Близько 38% затоплених земель склали ліси та чагарники. У пустельній та напівпустельній зонах три чверті всіх затоплених земель припадає на пасовища.

Непрямі вплививодосховищ на навколишнє середовище вивчені не так повно, як прямі, але деякі форми їхнього прояву очевидні і зараз. Така ситуація, наприклад, зі зміною клімату, що виявляється в зоні впливу водосховища у підвищенні вологості повітря та утворенні досить частих туманів, зменшенні хмарності в денний часнад акваторією та зменшення там середньорічних сум опадів, зміну напрямку та швидкості вітру, зменшення амплітуди коливання температури повітря протягом доби та року.

Досвід експлуатації вітчизняних водосховищ показує також, що кількість опадів у прибережній зоніпомітно збільшується, а середньорічна температура повітря у зоні великих південних водосховищ дещо знижується. Спостерігаються зміни та інших метеорологічних показників. Зміна клімату разом із підтопленням та переформуванням берегів іноді веде до погіршення стану прибережної деревної рослинності та навіть її загибелі.

До непрямих впливів водосховищ слід віднести також появу територій, які стають менш придатними для використання в господарських цілях (наприклад, острови у верхньому б'єфі, засуджені заплави в нижньому б'єфі та ін.). Не можна також не відзначити впливу створення водосховищ на рибне господарство. Тут слід зазначити дві обставини. З одного боку, спорудження греблі ГЕС перешкоджає проходу риби до місць нерестовищ, з другого, вимоги рибного господарства до режиму стоку повністю суперечать завданням регулювання стоку, тобто. тієї мети, на яку і створюється водосховище.

Звичайно, було б неправильно стверджувати, що всі прямі та опосередковані впливи водосховищ ГЕС на навколишнє середовище (а їх набагато більше, ніж тут розглянуто) мають лише негативний бік. Зазвичай кожне з них і сукупність мають комплекс як негативних, так і позитивних властивостей. Інші джерела первинної електрики (сонячна, вітрова, геотермальна енергія) перебуваючи лише на шляху до промислового освоєння, і нині їхній сумарний внесок у світовий енергобаланс вимірюється частками %. Такий стан викликається причинами економічного характеру. Однак у міру технічного прогресу, поява нових технологічних розробок та переходу до масового виробництва обладнання собівартість електроенергії знижується, наближаючись до рівня, характерного для традиційної енергетики (Менеджмент …, 2007).

лекція. Тема: Екологічні проблеми енергетики

1. Джерела енергії.

2. Екологічні проблеми традиційної енергетики.

3. Альтернативні джерела енергії.

4. Енергозбереження.

Джерела енергії

Основою розвитку цивілізації є енергетика. Від її стану залежать темпи науково-технічного прогресу, інтенсифікації виробництва та рівень життя людей.

Джерела енергії, що використовуються для виробництва енергії, поділяють на відновлювані і не відновлювані .

До не відновлюваним джерелам енергії відносять викопне паливо: вугілля, нафту, газ, торф, горючі сланці та ядерну енергію поділу урану та торію.

Відновлюваніджерела енергії: енергія сонця, вітру, геотермальна енергія, гідроенергія річок, різні видиокеанічної енергії (морських хвиль, припливів та відливів, різниці температур води та ін).

Відновлювані джерела невичерпні та їх використання не порушує теплового балансу Землі.

Використання не відновлюваних джерел енергії призводить до підвищення температури Землі, виснаження цих ресурсів, забруднення довкілля.

Екологічні проблеми традиційної енергетики

Основним способом отримання енергії на сьогодні є спалювання вугілля, нафти (мазуту), природного газу, горючих сланців на теплових станціях (ТЕС). Приблизно 70% електроенергії виробляється на ТЕС. Теплоелектроцентралі (ТЕЦ)крім електричної електроенергії виробляють теплову енергію як підігрітої води та пари.

У світовому масштабі гідравлічні станції(ГЕС) забезпечують одержання близько 7% електроенергії.

Атомні електростанції(АЕС) виробляють близько 20% електроенергії, причому в ряді країн вона переважає (Франція ~ 74%, Бельгія ~ 61%, Швеція ~ 45%).

Вплив теплової енергетики на довкілля

Вплив теплової енергетики на довкілля залежить від виду палива, що використовується. Найбільш чистим паливом є природний газ, далі йдуть нафта (мазут), кам'яне вугілля, буре вугілля, сланці.



В результаті роботи ТЕС у зв'язку з недостатнім очищенням топкових газів і спалюванням низькосортного палива, в атмосферу надходять різні газоподібні забруднювачі: основні з них: чадний газ(З), вуглекислий газ (З 2), оксиди азоту (NO, NO 2), вуглеводні (C m H n). а також високо токсична речовинабензапірен. ТЕС, що працюють на вугіллі, є джерелом викидів діоксиду сірки (SO 2). Надходження забруднювачів в атмосферу викликає масу екологічних проблем(Парниковий ефект, смоги, кислотні дощі, порушення озонового шару та ін.).

При спалюванні вугілля утворюються також зола і шлаки, для складування яких потрібні величезні територіїземель. Зола та шлак у деяких випадках містять у своєму складі, крім нетоксичних складових, важкі метали, радіоактивні елементи , які розносяться вітром та накопичуються на прилеглій території.

Великі обсяги водивитрачаються на ТЕС на охолодження агрегатів.

ТЕС є джерелом теплового забруднення. Вода, що використовується для охолодження агрегатів, проходить охолодження в градирнях, ставках-охолоджувачах і часто недостатньо охолоджена, скидається у водні об'єкти, обумовлюючи їхнє теплове забруднення. Викиди великої кількостітепла та вуглекислого газу сприяють підвищенню температури на Землі.

Значні території земель відводяться у видобутку вугілля для складування порожньої породи. Відвали порожніх порід припадають пилом, часто самозаймаються і є джерелом викидів в атмосферу продуктів їх горіння.

Вплив ядерної енергетики на довкілля

Ядерна енергетика донедавна розглядалася як найперспективніша.

Перша АЕС була введена в експлуатацію в Обнінську під Москвою у 1954 році. Потужність її становила 5000 квт. У 80-х у світі налічувалося понад 400 АЕС. Основними перевагами атомної енергетики порівняно з тепловою є менший обсяг споживаного палива та відсутність постійних викидів в атмосферу продуктів згоряння.

За 30 років існування АЕС у світі сталося три великі аварії: у 1957 р. – у Великій Британії; у 1979 р. у США і особливо у 1986 р. на Чорнобильської АЕС(Найбільша катастрофа у світі).

Під час аварії у Чорнобилі до атмосфери надійшло близько 450 типів радіонуклідів. Найбільш поширені радіонукліди: короткоживучі йод – 131 і довгоживучі – стронцій-90, цезій-131, які засвоюються живими організмами. Штучний елемент плутоній, який утворюється в реакторах АЕС, є найбільш токсичною речовиною, створеною людиною.

Після Чорнобильської катастрофи головну небезпеку АЕС почали пов'язувати з можливістю аварій. Окремі країни ухвалили рішення про повну заборону на будівництво АЕС. У тому числі Бразилія, Швеція, Італія, Мексика.

Паливно-енергетичний комплекс АЕСвключає видобуток уранової руди, виділення з неї урану (збагачення), виробництво ядерного палива, виробництво енергії на АЕС, обробку, транспортування та захоронення радіоактивних відходів.

Радіоактивні відходиутворюються на всіх стадіях паливно-енергетичного циклу та вимагають спеціальних методів поводження з ними. Найбільш небезпечним є відпрацьоване у реакторі паливо. У процесі вигоряння ядерного палива вигоряє лише 0,5 – 1,5%, решту складають радіоактивні відходи. Частина їх піддається переробці, а основна маса – похованню. Технологія поховання дуже складна тадорога.

АЕС є джерелом теплового забруднення. На одиницю продукції, що випускається, на АЕС в атмосферу викидається в 2 – 2,5 рази більше тепла, ніж на ТЕС. Обсяг підігрітих вод на АЕС також значно більший.

Термін експлуатації АЕС складає близько 30 років. Значні витрати потрібні для виведення АЕС з експлуатації. Основне вирішення цього питання полягає у влаштуванні саркофага над ними та подальшого обслуговування його протягом тривалого часу.



 

Можливо, буде корисно почитати: