Энергетика является важнейшей отраслью, без которой в современных условиях не представляется деятельность людей. Постоянное развитие электроэнергетики приводит к росту количества электростанций, которые оказывают непосредственное воздействие на окружающую среду.

Нет оснований полагать, что в скором будущем значительно изменятся темпы потребления электроэнергии. Поэтому очень важно найти ответы на ряд сопутствующих вопросов:

1. Какое влияние оказывают самые распространенные виды нынешней энергетики и будет ли изменяться в дальнейшем соотношение этих видов в суммарном энергетическом балансе
2. Возможно ли сократить негативное влияние современных метод выработки и потребления энергии
3. Какие максимальные возможности производства энергии их альтернативных источников, которые являются абсолютно экологически чистыми и неисчерпаемыми

Результат действия ТЭС

Каждый отдельный оказывает различное воздействие. По большей части, негативная энергетика вырабатывается от работы тепловых электрических станций. В ходе их функционирования атмосфера загрязняется небольшими элементами золы, поскольку преимущественная часть ТЭС применяет в качестве топлива измельченный уголь.

В целях борьбы с выбросами вредных частиц организовано массовое производство фильтров с КПД 95-99%. Однако это не помогает в полной мере решить проблему, поскольку на многих тепловых станциях, функционирующих на угле, фильтры пребывают в плохом состоянии, в результате чего их КПД сокращается до 80%.

Также воздействуют на окружающую среду, хотя еще несколько десятков лет назад считалось, что ГЭС не способны оказывать негативное влияние. С течением времени стало понятно, что в ходе возведения и последующей эксплуатации ГЭС наносится значительный вред.

Возведение любой гидроэлектростанции подразумевает создание искусственного водохранилища, существенную часть которого при этом занимает мелководье. Вода на мелководье сильно нагревается от солнца и в сочетании с наличием биогенных веществ создает условия для роста водорослей и прочих эвтрофикационных процессов. По этой причине возникает необходимость осуществления очистки воды, в ходе которой очень часто образовывается большая зона подтопления. Таким образом происходит переработка территории берегов и их постепенное обрушение, и подтопления способствуют заболачиванию территорий, расположенных в непосредственной близости к водохранилищам ГЭС.

Влияние АЭС

Осуществляют большое количество выбросов теплоты в водные источники, что значительно увеличивает динамику теплового загрязнения водоемов. Сложившаяся проблема при этом является разносторонней и весьма тяжелой.

На сегодняшний день ключевым источником вредной радиации служит горючее. Для обеспечения безопасности жизнедеятельности необходимо достаточно надежно изолировать горючее.

Для решения данной задачи в первую очередь топливо распределяется по специальным брикетам, благодаря материалу изготовления которых задерживается значительная доля продуктов деления радиоактивных веществ.

Кроме того, брикеты располагаются в тепловыделяющих отделениях, произведенных из сплава циркония. В случае утечки радиоактивных веществ они поступают в охлаждающий реактор, способный претерпевать большое давление. В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности для жизнедеятельности людей, атомные электростанции располагаются на определенном расстоянии от жилых массивов.

Возможные варианты решения проблем энергетики

Несомненно, в ближайшей перспективе энергетическая область будет планомерно развиваться и преобладающей останется . Существует большая вероятность повышения доли угля и прочих разновидностей топлива в производстве энергии.

Негативное влияние энергетики на жизнедеятельность требуется снижать? и для этой цели уже разработано несколько способов решения проблемы. Все способы базируются на модернизации технологий подготовки топлива и извлечения опасных отходов. В том числе, для снижения воздействия негативной энергетики предлагается:

1. Использовать усовершенствованное очистное оборудование. В данное время на большинстве ТЭС улавливаются твердые выбросы при помощи установки фильтров. При этом наиболее вредные загрязнители улавливаются в небольшом количестве.
2. Сократить поступление соединений серы в атмосферный воздух путем предварительной десульфурации наиболее часто используемых разновидностей топлива. Химические или физические методики позволят извлечь из топливных ресурсов свыше половины серы до начала их сжигания.
3. Реальная перспектива сокращения негативного воздействия энергетики и уменьшения выбросов связана с простой экономией. Это возможно осуществить за счет использования новых технологий, базирующихся на эксплуатации автоматизированного компьютерного оборудования.
4. Экономить электроэнергию в быту возможно путем улучшения изоляционных характеристик домов. Добиться высокой экономии энергии позволит смена электрических ламп с КПД не более 5% флуоресцентными.
5. Заметно повысить КПД топлива и снизить негативный эффект энергетики можно посредством использования топливных ресурсов вместо ТЭС на ТЭЦ. В такой ситуации объекты получения электроэнергии приближаются к местам ее использования и сокращаются потери, возникающие при направлении на большое расстояние. Вместе с электроэнергией на ТЭЦ активно эксплуатируется улавливаемое охлаждающими агентами тепло.

Использование вышеперечисленных способов в определенной мере позволит снизить последствия отрицательного воздействия энергетики. Постоянное развитие энергетической области требует комплексного подхода к решению проблемы и внедрения новых технологий.

Энергетический ресурс (или энергоресурс) - это носитель энергии, энергия которого используется или может быть использована при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, а также вид энергии (атомная, тепловая, электрическая, электромагнитная энергия или другой вид энергии).

Классификация энергоресурсов:

• 1. Первичные энергетические ресурсы - это энергия природного происхождения (природное топливо, энергия водных ресурсов, энергия солнца и ветра и др. виды)
• 2. Вторичные энергетические ресурсы - это энергия, образующаяся в результате переработки или преобразования различных видов топлива, а так же в результате производственных процессов (продукты нефтепереработки, отработанный пар, отходы тепла, сбереженная энергия и др. виды)
• 3. Топливные энергетические ресурсы - это энергия различных видов топлива (каменный и бурый уголь, нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова и др. виды)
• 4. Нетопливный энергетический ресурс - это энергия энергия, образующаяся без участия топлива (электрическая энергия, электромагнитная энергия, энергия солнца и др. виды)
• 5. Возобновляемый энергетический ресурс - это ресурс, запас которого непрерывно возобновляется природой (энергия солнца, энергия вод, энергия приливов, геотермальная энергия, тепловая энергия земли, воздуха, воды, биомасса и др. виды)
• 6. Невозобновляемый энергетический ресурс - это ресурс, запас которого принципиально исчерпаем (минеральное топливо, уран и др. виды)

Влияние энергетики на окружающую среду

Воздействие энергетики на окружающую среду весьма разнообразно и определяется в основном типом энергоустановок.

Рассмотрим основные особенности воздействия на окружающую среду электростанций традиционного типа:

1. Воздействие ТЭС на окружающую среду зависит от используемого топлива. При сжигании твердого топлива в атмосферу поступает летучая зола с частицами не до горевшего топлива,сернистый и черный ангидрида,оксиды азота,фтористые соединения.

При снижении жидкого топлива с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидрид, соединения ванадия, солей натрия и также вещества, удаляемые с поверхности котлов при очистке.

При сжигании природного газа основным загрязнителем атмосферы являются оксиды азота.

Выработка 1млн. кВт/ч электроэнергии на тепловых электростанциях спровождается выбросом 10т золы и 15т сернистого газа.

2. Для сооружения крупных ТЭС в среднем необходима площадь около 2,3 кмІ , не считая золоотвалов и водохранилищ охладителей, а с их учетом 3-4 кмІ . На этой территории изменяется рельеф местности, структура почвенного слоя и экологическое равновесия.

Крупные градирни существенно увлажняют микроклимат в районе станции, способствуют образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности, вызывают моросящие дожди, ав зимнее время иней и гололед. ТЭС сбрасывают в водоемы большое количество теплоты, повышают температуру воды и оказывают влияние на форму и среду водоемов.

• 3. Для ГЭС необходимо сооружать водохранилища, что приводит к затоплению огромных территорий. Структура теплового баланса прибрежных территорий водохранилищ и непосредственно водной поверхности, влияющая на температуру воздуха на побережье, различна по сезонам года и времени суток и зависит от площади поверхности, глубины водоема и характера воздушных течений в этой зоне. Поэтому вопросы экологического воздействия ГЭС на окружающую среду должна составлять важнейший аспект предпроектного анализа.
• 4. По вопросу воздействия АЭС на окружающую среду существуют различные мнения. Однако, не вызывает сомнения тот факт, что эксплуатация АЭС позволяет заметно снизить уровень загрязнений окружающей среды компонентами, характерными для работы тепловых станций (CO, SO2, NOx и т.п.).

Основными факторами загрязнения среды здесь выступают радиоационные показатели: активированные пылевидные частицы, попадающие через вентиляционные каналы за пределами станции. Радиация о охлаждающей воды, проникающая радиация через корпус реактора, тепловые воздействия на воду охлаждения и, конечно же, захоронение отходов.

На долю ТЭС в России приходится 16 % общего объёма загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий и транспорта.

Начиная с 1996 г. ЭК согласуют свою деятельность с "Экологической программой развития электроэнергетики до 2005 г." В основе этого основополагающего документа лежит задача постепенного сокращения выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в окружающую природную среду даже при условии восстановления к 2010 г. масштабов производства электрической и тепловой энергии до уровня 1990 г. В ходе разработки этой программы принимались во внимание также обязательства России, взятые ею на себя при подписании международных конвенций по уменьшению трансграничного переноса диоксида серы и стабилизации к 2010 г. эмиссии диоксида углерода на уровне 1990 г.

С экологической точки зрения ТЭС, играющие доминирующую роль в производстве электроэнергии (более 60 %), представляют собой объекты, длительно воздействующие на атмосферу выбросами продуктов сгорания топлива.

В 1997 г. сохранилась положительная тенденция уменьшения выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от ТЭС за счёт благоприятного с экологической точки зрения топливного баланса (доля природного газа в котором увеличилась с 61,5 до 62,9 % за счёт вытеснения твердого и жидкого топлива), а также проведения на ТЭС реконструктивных и технологических мероприятий, направленных на подавление образования оксидов азота и повышение эффективности золоулавливающих установок.

Как показывают приведенные ниже данные, за 1990–1997 гг. имело место существенное снижение эмиссии основных загрязнений атмосферы за счёт работы ТЭС:

Твердых частиц – на 49,1 %;

Оксидов азота – на 33,1 %;

Диоксида серы – на 43,2 %.

Заметим, однако, что за тот же период производство электроэнергии и теплоты на ТЭС снизилось на 34,2 %.

В перспективе намечается дальнейшее снижение вредных выбросов ТЭС в атмосферу, что должно обеспечить их снижение за 1990-2005 гг. до следующих уровней:

Твердых частиц – на 31,4 %;

Оксидов азота – на 12,8 %;

Диоксида серы – на 11 %.

Заметим, что наряду с мероприятиями по уменьшению вредных выбросов на ТЭС большие резервы имеются также в области энергосбережения, потенциал которого оценивается в 400 млн. т условного топлива.

ТЭС уничтожают невосполнимые запасы органического топлива, при сжигании которого образуются: шлак, пепел, сернистый ангидрид, углекислый газ, которые непосредственно загрязняют окружающую среду и влияют на потепление климата земли.

Как было ранее указано, ТЭС производится основная часть вырабатываемой электрической энергии, поэтому усовершенствованию технологических процессов сжигания топлива на ТЭС уделяется особое внимание с целью снижения отрицательного их воздействия на окружающую среду.

Воздействие ТЭС на ОС зависит и от используемого топлива. Виды топлива: твёрдое (угль, горючие сланцы), жидкое (мазут, дизельное и газотурбинное топливо) и газообразное (природный газ).

В ТЭС использующих уголь, а это топливо с высоким содержанием сернистых соединений, образующийся сернистый газ в конечном итоге превращается при взаимодействии с парами воды воздуха в стойкую серную кислоту, которая представляет угрозу здоровью человека, водоемам, и вызывает активную коррозию металлических сооружении в близлежащих районах.

Защита атмосферы от основного источника загрязнения ТЭС – сернистого ангидрида – осуществляется, прежде всего, путём его рассеивания в более высоких слоях воздушного бассейна. Для этого сооружаются дымовые трубы высотой 180, 250 и даже 320 м. Более радикальное средство сокращения выбросов сернистого ангидрида – выделение серы из топлива до его сжигания. В настоящее время существуют в основном два способа предварительной обработки топлива для снижения содержания серы, которые могут быть рекомендованы к промышленному использованию. Первый способ – химическая адсорбция, второй – каталитическое окисление. Оба способа позволяют улавливать до 90 % сернистого ангидрида.

При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с частицами не догоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, окислы азота, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных составляющих и более вредные примеси. Так, в золе Донецкого угля в незначительных количествах содержится мышьяк, а в золе Экибастузского – свободная двуокись кремния, в золе сланцев и углей Канско-Ачинского бассейна – свободная окись кальция.

При сжигании жидкого топлива (мазута) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают: сернистый и серный ангидриды, окислы азота, газообразные и твердые продукты неполного сгорания топлива, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологической позиции жидкое топливо является более «гигиеничным» по сравнению с твёрдым топливом. Отпадает проблема отвалов золы, которые занимают значительные территории, и не только исключают их из полезного использования, но и являются источником постоянных загрязнении атмосферы в районе станции из-за уносов части золы с ветрами. Кроме того, в продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола. Однако доля использования жидкого топлива в энергетике за последние годы существенно снижается. Это связано с использованием жидкого топлива в других областях народного хозяйства: на транспорте, в химической промышленности, в том числе в производстве пластмасс, смазочных материалов, предметов бытовой химии и т.д.

При сжигании природного газа существенным загрязнителем атмосферы являются окислы азота. Однако при этом выброс окислов азота в среднем на 20 % ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не только свойствами самого топлива, но и особенностями процессов его сжигания. Таким образом, природный газ сегодня – наиболее экологически чистый вид энергетического топлива. Применение газообразного топлива на ТЭС, особенно в случае их работы в теплофикационном режиме в пределах крупных городов, в последнее время возрастает. Однако природный газ – ценное технологическое сырье для многих отраслей химической промышленности. На поставках природного газа полностью основывается, например, производство азотных удобрений в стране.

Однако снабжение газом энергетических установок связано с трудностью складирования газообразного топлива. Ведь надёжность топливоснабжения станции полностью зависит от расходных характеристик питающего станцию газопровода. Расходные характеристики газопровода имеют сезонные, месячные, недельные и часовые неравномерности потребления. Как и в энергосистемах, где имеются ярко выраженные «провалы» и «пики» электропотребления, колебания наблюдаются и в газоснабжающей системе. Причем «пики» и «провалы» в графике электро- и газоснабжающих систем совпадают во времени, что отрицательно сказывается на топливоснабжении, т.е. в то время, когда резко возрастает потребность в электроэнергии и необходимо пустить дополнительные пиковые, например газотурбинные энергоустановки (ГТУ), в газовой магистрали отсутствуют требуемые расходы газа. При отсутствии газа в магистрали можно используют дублирующий вид топлива – жидкое топливо. Использование твёрдого топлива, в качестве дублирующего, не целесообразно из-за иной конструкции котловых агрегатов и специальной системы топливоподготовки и т.д.

Создание запасов газа может быть осуществлено с помощью подземных хранилищ газа (ПХГ), для которых обычно используют объем шахтных выработок или иные естественные подземные ёмкости. Однако таким образом запасы газа для электростанций создать нельзя, поскольку необходимы соответствующие геологические условия в районе энергоустановки, что не всегда возможно. И, кроме того, есть значительные ограничения по величине и скорости подачи газа из хранилищ, что определяется техническими и экономическими обстоятельствами. Другой подход в создании ПХГ - это резервирование газообразного топлива с использованием технологии сжижения. Сущность резервирования газа с использованием сжижения заключается в следующем. Периодически в магистрали имеется избыток газа в момент "провала" графика нагрузки электропотребления. Природный газ забирается из магистрали через систему осушки и очистки и подается на холодильную установку системы сжижения. После сжижения топливо (при отрицательной температуре около –150 °С и атмосферном давлении) подается в хранилище сжиженного природного газа (ХСПГ). В случае, когда располагаемый расход топлива в магистрали снизился ниже требуемого уровня или отсутствует вообще, для нужд топливоснабжения энергоустановки используется система резервирования. При этом сжиженный природный газ подогревается, переходя снова в газообразное состояние, и направляется на сжигание в энергоустановку. Поскольку для регазификации необходимо тепло, используются потоки сбросного тепла энергоустановки. Тепловая «централизация» этих потоков в процессе регазификации позволяет снизить тепловые сбросы энергоустановки в окружающую среду.

В целом взаимодействие ТЭС с окружающей средой характеризуется помимо выбросов золы с продуктами сгорания еще и тепловыми сбросами.

Системы охлаждения конденсаторов ТЭС существенно увлажняют микроклимат в районе станции, способствуют образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности, вызывают моросящие дожди, а в зимнее время - иней и гололед. С охлаждающей водой ТЭС сбрасывает в близлежащие водоемы большое количество тепла, повышающее температуру воды. Влияние подогрева на флору и фауну водоемов различно в зависимости от степени подогрева. Незначительный подогрев воды при её ускоренной циркуляции благоприятно сказывается на очистке водоёмов, поэтому сточные воды должны предварительно охлаждаться и подвергаться очистке. Уменьшение отрицательного влияния сброса тепла в водные бассейны может быть достигнуто за счёт организации водохранилищ-охладителей. В среднем на 1 кВт установленной мощности ТЭС необходимо 58 м2 поверхности водохранилища.

Для уменьшения безвозвратных потерь воды используют воздушно-конденсационные установки (вку), в которых охлаждение конденсата происходит в специальных теплообменниках конверторного действия за счёт теплообмена с воздушной, а не водной средой (препятствие для широкого использования ВКУ – это их высокая стоимость).

Атомные станции (АЭС) потенциально опасны как с точки зрения утилизации продуктов распада радиоактивного топлива, захоронение которых не обеспечивает полной защиты от экологической катастрофы, так и от крупных аварий (например, авария на Чернобыльской АЭС в 1984 году).

Одна из важнейших особенностей ядерной энергетики – отсутствие зависимости работы АЭС от расстояний до мест добычи ядерного топлива, что снимает проблему расположения станций в зонах запасов топлива и позволяет приблизить АЭС к потребителю (для средней по мощности атомной станции в течение года требуется около 100–150 тонн ядерного топлива). Это объясняется прежде всего тем, что количество энергии, высвобождающейся при использовании 1 кг горючего в ядерных реакторах, более чем в 106 раз дольше, чем при химических реакциях сжигания 1 кг наиболее калорийного органического топлива.

Эксплуатация атомных станций позволяет заметно снизить уровень загрязнения окружающей среды компонентами, характерными для работы тепловых станций – С0 2 , S0 2 , МО х, пылевидными частицами и т. д. Основными факторами загрязнения среды выступают радиационные показатели. Это радиация от охлаждающей воды, активированные пылевидные частицы, находящиеся в сфере воздействия излучения и попадающие через вентиляционные каналы за пределы станции. Кроме того, это проникающая радиация через корпус реактора и тепловое воздействие на воду системы охлаждения конденсационной части станции. Несомненно, что воздействие перечисленных факторов на среду определяется многими показателями, в том числе такими, как конструкция реактора, тип оборудования контроля и вентиляции, системы очистки отходов и их транспортировки.

Наибольшую опасность АЭС представляют аварии и неконтролируемое распространение радиации.

При эксплуатации АЭС существует также проблема теплового загрязнения. В расчете на единицу производимой энергии АЭС сбрасывает в окружающую среду больше тепла, чем ТЭС при аналогичных условиях. Расход охлаждаемой воды, в зависимости от мощности, составляет от 70–180 , что соответствует стокам таких рек, как Хопер или Южный Буг.

Гидравлические электростанции. При создании водохранилищ для ГЭС затопляются большие площади лесов, сельскохозяйственных угодий, памятников культуры, а в некоторых случаях требуется переселение целых населённых пунктов. В экстремальных ситуациях (при прорыве плотин) может быть нанесён значительный ущерб экономике регионов, существует также опасность затопления городов. С поверхности водохранилищ испаряется повышенное количество влаги, которое непосредственно сказывается на изменении климата регионов и земли в целом.

Рассмотрим проблемы экологического взаимодействия гидротехнических комплексов на окружающею среду.

Гидроэнергетические станции часто относят к энергоустановкам, использующим возобновляемые источники энергии. Однако по сравнению с другими видами природных ресурсов преобразование энергии воды в электрическую энергию приводит к значительным воздействиям на окружающую среду. Для гидростанций необходимо сооружать значительные водохранилища, что приводит к затоплению прилегающей территории. Чем более равнинный рельеф в районе сооружения ГЭС, тем большие территории попадают в зону затопления.

Влияние водохранилищ на локальные климатические условия носит двойственный характер - охлаждающего и отепляющего воздействия.

Одним из важных факторов, определяющих последствия воздействия водохранилищ на окружающую среду, является площадь поверхности водохранилища. Около 88% общего числа водохранилищ в нашей стране сооружены в равнинных условиях, используемые на ГЭС напоры достигают 15–25 м, а площадь зеркала акваторий - иногда и нескольких тысяч квадратных километров.

Существенным фактором воздействия на окружающую среду является засоление и ощелачивание плодородных земель в районах орошения в случае недостаточного дренажа, что приводит к потерям полезных земель.

Малоизученным последствием строительства плотин ГЭС является, по мнению некоторых геологов и сейсмологов, так называемая "наведенная сейсмичность" в зоне расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ. По существующей гипотезе, дополнительные напряжения, создаваемые весом воды в акватории и непосредственно самой плотиной, способны нарушить равновесное состояние земной коры в этом районе. При наличии в нем ранее неизвестных геологических разломов освободившееся напряжение значительно превышает размеры "возмущающей" нагрузки от массы воды и гидросооружений. Так, например, в декабре 1967 года в Индии была полностью разрушена плотина Коупа высотой 103 м. Причиной катастрофы явилось землетрясение, эпицентр которого располагался непосредственно под телом плотины.

Комплексный подход к определению оптимального использования ГЭС в энергосистемах приводит к выводу о целесообразности внедрения нового типа гидростанций – гидроаккумулирующих электростанции (ТАЭС). Этот перспективный тип гидроэнергетических установок предназначен, прежде всего, для выравнивания неравномерности графика электропотребления и облегчения режимов эксплуатации электростанции других типов. В ночное время и в периоды выходных дней при снижении электропотребления промышленного сектора ГАЭС работают в насосном режиме на электроэнергии, вырабатываемой другими электростанциями. При этом аккумулируются гидроэнергетические ресурсы, так как вода из нижнего барьера водохранилища электростанции перекачивается в верхний. В период резкого роста электропотребления ГАЭС переходит в генераторный режим работы и реализует «накопленные» ресурсы. Использование ГАЭС ведет к экономии топлива в энергосистеме. При этом снижается проблема покрытия пиков графика нагрузки. Это особенно важно, так как с ростом единичных мощностей агрегатов ТЭС и АЭС резко ухудшились их маневренные характеристики. Поскольку использование ГАЭС позволяет в конечном итоге осуществить снижение потребления органического топлива в энергосистеме, то эти энергоустановки с полным основанием можно рассматривать как одни из возможных методов улучшения экологических характеристик энергооборудования.

Общее вредное влияние энергетических объектов:

Энергетические объекты являются источниками излучения электромагнитных полей, которые оказывают отрицательное влияние на здоровье людей (нормируемая напряжённость электромагнитного поля составляет 20кВ/м в течение 10 минут за сутки), создают помехи для телерадиовещания. Так, например, под ЛЭП 500кВ напряжённость поля составляет 10кВ/м, под ЛЭП 750кВ – 15кВ/м.

Энергоустановки являются также источниками шума.

Изъятие из пользования природных ресурсов, земли и воды.

Мероприятия по снижению отрицательного влияния энергосистем на окружающую среду:

· Для ТЭС – усовершенствование процессов сжигания топлива, очистку продуктов сжигания и увеличение высоты труб при их выбросе в атмосферу.

· Для ГЭС – снижения строительства на реках с высоким уровнем «подпора», создание рыбоохранных сооружений, уменьшение «зеркал» поверхности водохранилищ.

· Для АЭС – совершенствование конструкций энергоблоков, методов и объектов захоронения ядерных отходов.

· Использование альтернативных, экологически чистых и безопасных, способов получения лучения электрической энергии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат на тему:

«Влияние энергетики на окружающую среду»

Введение

1. Тепловые электростанции

3. Атомные электростанции

4. Альтернативная энергетика

Введение

Электрическая энергия - важнейший, универсальный, самый эффективный технически и экономически вид энергии. Другое его преимущество - экологическая безопасность использования и передачи электроэнергии по линиям электропередач по сравнению с перевозкой топлив, перекачкой их по системам трубопроводов. Электричество способствует развитию природосберегающих технологий во всех отраслях производства. Однако выработка электроэнергии на многочисленных ТЭС, ГЭС, АЭС сопряжена со значительными отрицательными воздействиями на окружающую среду. Энергетические объекты вообще по степени влияния принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу промышленных объектов.

На современном этапе проблема взаимодействия энергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя влияние на огромные территории, большинство рек и озёр, громадные объёмы атмосферы и гидросферы Земли. Ещё более значительные масштабы энергопотребления в обозримом будущем предопределяют дальнейшее интенсивное увеличение разнообразных воздействий на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах.

С ростом единичных мощностей блоков, электрических станций и энергетических систем, удельных и суммарных уровней энергопотребления возникла задача ограничения загрязняющих выбросов в воздушный и водный бассейны, а также более полного использования их естественной рассеивающей способности.

Диаграмма №1. Производство электроэнергии в мире за 1995 г. по типам электростанций, %

Ранее при выборе способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта, назначении основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) руководствовались в первую очередь минимизацией экономических затрат. В настоящее же время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики.

1. Тепловые электростанции

Как видно из диаграммы №1, большая доля электроэнергии (63,2%) в мире вырабатывается на ТЭС. Поэтому вредные выбросы этого типа электростанций в атмосферу обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязнений в ней. Так, на их долю приходится примерно 25% всех вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий.Нужно отметить, что за 20 лет с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн. м3 газа.

Таблица №1. Годовые выбросы ТЭС на органическом топливе мощностью 1000 МВт, Тыс. т.

Кроме основных компонентов, образующихся в результате сжигания органического топлива (углекислого газа и воды), выбросы ТЭС содержат пылевые частицы различного состава, оксиды серы, оксиды азота, фтористые соединения, оксиды металлов, газообразные продукты неполного сгорания топлива.Их поступление в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов. Наличие пылевых частиц, оксидов серы обусловлено содержанием в топливе минеральных примесей, а наличие оксидов азота - частичным окислением азота воздуха в высокотемпературном пламени. До 50% вредных веществ приходится на диоксид серы, примерно 30% - на оксида азота, до 25% - на летучую золу.

Данные по годовым выбросам ТЭС в атмосферу для разных топлив представлены в таблице №1. Приведённые данные относятся к установившимся режимам работы оборудования. Работа же ТЭС на нерасчётных (переходных) режимах связана не только с понижением экономичности котлоагрегатов, турбоагрегатов, электрогенераторов, но и с ухудшением эффективности всех устройств, снижающих негативные воздействия электростанций.

Гидросфера

Рис. 1. Влияния ТЭС на окружающую среду

Газообразные выбросы главным образом включают соединения углерода, серы, азота, а также аэрозоли и канцерогенные вещества.

Окислы углерода (CO и CO2) практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования практически не ограничено. Свойства CO и CO2, как и других газов, по отношению к солнечному излучению характеризуются избирательностью в небольших участках спектра. Так, для CO2 при нормальных условиях характерны три полосы селективного поглощения излучения в диапазонах длин волн: 2,4 - 3,0; 4,0 - 4,8; 12,5 - 16,5 мкм. С ростом температуры ширина полос увеличивается, а поглощательная способность уменьшается, т.к. уменьшается плотность газа.

Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид - SO2 . Он составляет примерно 99% выбросов сернистых соединений (остальное количество приходится на SO3). Его удельная масса - 2,93 кг/м3, температура кипения - 195?C. Продолжительность пребывания SO2 в атмосфере сравнительно невелика. Он принимает участие в каталитических, фотохимических и других реакциях, в результате которых окисляется и выпадает в сульфаты. В присутствии значительных количеств аммиака NH3 и некоторых других веществ время жизни SO2 исчисляется несколькими часами. В сравнительно чистом воздухе оно достигает 15 - 20 суток. В присутствии кислорода SO2 окисляется до SO3 и вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту. Согласно некоторым исследованиям, конечные продукты реакций с участием SO2 распределяются следующим образом: в виде осадков выпадает на поверхность литосферы 43% и на поверхность гидросферы 13%. Накопление серосодержащих соединений происходит в основном в мировом океане. Воздействие этих продуктов на людей, животных и растения, а также на различные вещества разнообразно и зависит от концентрации и от различных факторов окружающей среды.

В процессах горения азот образует с кислородом ряд соединений: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 и N2O5, свойства которых существенно различаются. Закись азота N2O образуется при восстановлении высших окислов и не реагирует с атмосферным воздухом. Окись азота NO - бесцветный слаборастворимый газ. Как показано Я.Б. Зельдовичем, реакция образования окиси азота имеет термическую природу:

O2 + N2 = NO2 + N - 196 кДж/моль,

N + O2 = NO + O + 16 кДж/моль,

N2+O2=2NO - 90 кДж/моль.

В присутствии воздуха NO окисляется до NO2. Двуокись азота NO2 состоит из молекул двух видов - NO2 и N2O4:

2NO2 = N2O4 + 57 кДж/моль.

В присутствии влаги NO2 легко вступает в реакцию, образуя азотную кислоту:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO.

Азотистый ангидрид N2O3 разлагается при атмосферном давлении:

и образуется в присутствии кислорода:

4NO + O2 = 2N2O3 + 88 кДж/моль.

Азотный ангидрид N2O3 - сильный окислитель. Взаимодействуя с водой, образует серную кислоту. Ввиду скоротечности реакций образования

окислов азота и их взаимодействий друг с другом и компонентами атмосферы, а также из-за излучения учесть точное количество каждого из окислов невозможно. Поэтому суммарное количество NOx приводят к NO2. Но для оценок токсического воздействия необходимо учитывать, что соединения азота, выбрасываемые в атмосферу, имеют различную активность и продолжительность существования: NO2 - около 100 часов, N2O - 4,5 года.

Аэрозоли подразделяются на первичные - непосредственно выбрасываемые, и вторичные - образующиеся при превращениях в атмосфере. Время существования аэрозолей в атмосфере колеблется в широких пределах - от минут до месяцев, в зависимости от многих факторов. Крупные аэрозоли в атмосфере на высоте до 1 км существуют 2-3 суток, в тропосфере - 5-10 суток, в стратосфере - до нескольких месяцев. Подобно аэрозолям ведут себя иканцерогенные вещества, выбрасываемые или образующиеся в атмосфере. Однако точных данных о поведении этих веществ в воздухе практически нет.

Одним из факторов взаимодействия ТЭС с водной средой является потребление воды системами технического водоснабжения, в т.ч. безвозвратное потребление воды. Основная часть расхода воды в этих системах идёт на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют около 7% общего расхода воды. В тоже время именно они являются основными источниками примесного загрязнения. Например, при промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов серийных блоков ТЭС мощностью 300 МВт образуется до 10000 м3 разбавленных растворов соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония.

Кроме того, сточные воды ТЭС содержат ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты. На крупных электростанциях расход воды, загрязнённой нефтепродуктами (масла и мазут), доходит до 10-15 м3/ч при среднем содержании нефтепродуктов 1-30 мг/кг (после очистки). При сбросе их в водоёмы они оказывают пагубное влияние на качество воды, водные организмы.

Представляет опасность и так называемое тепловое загрязнение водоёмов, вызывающее многообразные нарушения их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром, а отработанный пар охлаждается водой. Поэтому от электростанций в водоёмы непрерывно поступает поток воды с температурой на 8-12?C превышающей температуру воды в водоёме. Крупные ТЭС сбрасывают до 90 м?/с нагретой воды. По подсчётам немецких и швейцарских учёных, возможности рек Швейцарии и верхнего течения Рейна по нагреву сбросной теплотой электростанций уже исчерпаны. Нагрев воды в любом месте реки не должен превышать больше чем на 3?C максимальную температуру воды реки, которая принята равной 28?C. Из этих условий мощность электростанций ФРГ, сооружаемых на Рейне, Инне, Везере и Эльбе, ограничивается значением 35000 МВт. Тепловое загрязнение может привести к печальным последствиям. По прогнозам Н.М. Сваткова изменение характеристик окружающей среды (повышение температуры воздуха и изменение уровня мирового океана) в ближайшие 100-200 лет может вызвать качественную перестройку окружающей среды (стаивание ледников, подъём уровня мирового океана на 65 метров и затопление обширных участков суши).

Нужно сказать, что воздействия ТЭС на окружающую среду значительно отличаются по видам топлива (таблица 1). Одним из факторов воздействия ТЭС на угле являются выбросы систем складирования, транспортировки, пылеприготовления и золоудаления. При транспортировке и складировании возможно не только пылевое загрязнение, но и выделение продуктов окисления топлива.

Наиболее «чистое» топливо для тепловых электростанций - газ, как природный, так и получаемый при переработке нефти или в процессе метанового брожения органических веществ. Наиболее «грязное» топливо - горючие сланцы, торф, бурый уголь. При их сжигании образуется больше всего пылевых частиц и оксидов серы.

Для соединений серы существуют два подхода к решению проблемы минимизации выбросов в атмосферу при сжигании органических топлив:

1) очистка от соединений серы продуктов сгорания топлива (сероочистка дымовых газов);

2) удаление серы из топлива до его сжигания.

К настоящему времени по обоим направлениям достигнуты определённые результаты. В числе достоинств первого подхода следует назвать его безусловную эффективность - удаляется до 90-95% серы - возможность применения практически вне зависимости от вида топлива. К недостаткам следует отнести большие капиталовложения. Энергетические потери для ТЭС, связанные с сероочисткой, ориентировочно составляют 3-7%. Основным преимуществом второго пути является то, что очистка осуществляется независимо от режимов работы ТЭС, в то время как установки по сероочистке дымовых газов резко ухудшают экономические показатели электростанций за счёт того, что большую часть времени вынуждены работать в нерасчётном режиме. Установки же по сероочистке топлив можно всегда использовать в номинальном режиме, складируя очищенное топливо.

Проблема снижения выбросов окислов азота ТЭС серьёзно рассматривается с конца 60-х годов. В настоящее время по этому вопросу уже накоплен определённый опыт. Можно назвать следующие методы:

1) уменьшение коэффициента избытка воздуха (так можно добиться снижения содержания окислов азота на 25-30%, уменьшив коэффициент избытка воздуха (?) с 1,15 - 1,20 до 1,03);

2) улавливание окислов с последующей переработкой в товарные продукты;

3) разрушение окислов до нетоксичных составляющих.

Для уменьшения концентрации вредных соединений в приземном слое воздуха котельные ТЭС оборудуют высокими, до 100-200 и более метров, дымовыми трубами. Но это приводит также к увеличению площади их рассеивания. В результате крупными промышленными центрами образуются загрязнённые области протяженностью в десятки, а при устойчивом ветре - в сотни километров.

2. Гидравлические электростанции

экологический электроэнергия атмосфера топливо

Несомненно, по сравнению с электростанциями, работающими на органическом топливе, более чистыми с экологической точки зрения являются электростанции, использующие гидроресурсы: отсутствуют выбросы в атмосферу золы, оксидов серы и азота. Это важно, поскольку ГЭС довольно распространены и находятся на втором месте после ТЭС по выработке электроэнергии (диаграмма №1).Обострение экологической ситуации, как в мире, так и в нашей стране, к началу 90-х годов послужило поводом для возобновления дискуссий по проблемам экологии в гидроэнергетике. В нашей стране приоритет охраны окружающей среды был признан на Всесоюзном научно-техническом совещании «Будущее гидроэнергетики. Основные направления создания гидроэлектростанций нового поколения» (1991 год). Наиболее резко прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами, затопления земель, качества воды, сохранения флоры и фауны.

Действительно, работа данного типа электростанций также сопряжена со значительными отрицательными изменениями в окружающей среде, которые связаны с созданием плотин и водохранилищ. Многие изменения приходят к равновесию с окружающей средой через длительное время, что затрудняет прогноз возможного влияния на окружающую среду новых электростанций.

Рис.2 Влияния ГЭС на окружающую среду

Создание ГЭС связано с затоплением земельных ресурсов. Всего в настоящее время в мире затоплено более 350 тыс. км?. В это число входят земельные площади, пригодные для сельскохозяйственного использования. Перед затоплением земель не всегда проводится лесоочистка, поэтому оставшийся лес медленно разлагается, образуя фенолы, тем самым, загрязняя водохранилище. Кроме того, в прибрежной полосе водохранилища меняется уровень грунтовых вод, что приводит к заболачиванию местности и исключает использование этой местности в качестве сельскохозяйственных угодий.

Большие амплитуды колебаний уровней воды на некоторых водохранилищах неблагоприятно сказываются на воспроизводстве рыбы; плотины преграждают путь (на нерест) проходным рыбам; на некоторых водохранилищах развиваются процессы эвтрофирования, в основном обусловленные сбросом в реки и водоёмы сточных вод, содержащих большое количество биогенных элементов. Биологическая продуктивность водохранилищ увеличивается при попадании в них с речной водой биогенных элементов (азота, фосфора, калия). Вследствие этого в водоёмах усиленно развиваются сине-зеленые водоросли, происходит т.н. цветение воды. На окисление обильно отмирающих водорослей расходуется большое количество растворённого в воде кислорода, в анаэробных условиях из их белка выделяется ядовитый сероводород, и вода становится мёртвой. Этот процесс развивается сначала в придонных слоях воды, затем постепенно захватывает большие водные массы - происходит эвтрофирование водоёма. Такая вода непригодна для водоснабжения, в ней резко снижается рыбная продуктивность. Интенсивность развития процесса эвтрофирования зависит от степени проточности водоёма и от его глубины. Как правило, самоочищение воды в озёрах и водохранилищах происходит медленнее, чем в реках, поэтому по мере роста числа водохранилищ на реке её самоочищающая способность уменьшается.

Для ГЭС характерно изменение гидрологического режима рек - происходит изменение и перераспределение стока, изменение уровневого режима, изменение режимов течений, волнового, термического и ледового. Скорости течения воды могут уменьшаться в десятки раз, а в отдельных зонах водохранилища могут возникать полностью застойные участки. Специфичны изменения термического режима водных масс водохранилища, который отличается как от речного, так и от озёрного. Изменение ледового режима выражается в сдвиге сроков ледостава, увеличении толщины ледяного покрова водохранилища на 15-20%, в то время как у водосливов образуются полыньи. Изменяется тепловой режим в нижнем бьефе: осенью поступает более тёплая вода, нагретая в водохранилище за лето, а весной - холоднее на 2-4?C в результате охлаждения в зимние месяцы. Эти отклонения от естественных условий распространяются на сотни километров от плотины электростанции.

Изменение гидрологического режима и затопление территорий вызывает изменение гидрохимического режима водных масс. В верхнем бьефе массы воды насыщаются органическими веществами, поступающими с речным стоком и вымываемыми из затопленных почв, а в нижнем - обедняются, т.к. минеральные вещества из-за малых скоростей течения осаждаются на дно. Так, в результате регулирования стока Волги поступление минеральных веществ в Каспийское море сократилось почти в три раза. Резко изменились условия стока Дона в Азовское море, что вызвало изменение водообмена Азовского и Чёрного морей и изменение солевого состава Азовского моря.

Как в верхнем, так и в нижнем бьефе изменяется газовый состав и газообмен воды. В результате изменения русловых режимов в водохранилищах образуются наносы.

Создание водохранилищ может вызвать землетрясения даже в асейсмичных районах из-за просачивания воды в границы разломов. Подтверждением этому служат землетрясения в долинах рек Миссисипи, Чайры (Индия) др.

Урон, наносимый ГЭС, во многом можно уменьшить или компенсировать. Эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей, низконапорные гидроузлы, обеспечивающие минимальное затопление земель, лежат в основе всех современных разработок. Затопление земель также компенсируется культивацией почв в других районах и повышением рыбной продуктивности водохранилищ. Ведь с каждого гектара акватории можно получать больше животного белка, чем с сельскохозяйственных угодий. Для достижения этого служат рыбные заводы. Также следует уменьшать площадь затопляемой земли на единицу создаваемой мощности. Для облегчения прохода рыбы через сооружения гидроузла изучают поведение рыб у гидротехнических сооружений, их отношение к потоку и температуре воды, к рельефу дна и освещённости; создают рыбопропускные шлюзы - с помощью специальных приспособлений её привлекают в рыбонакопитель, а затем из предплотинных участков реки переводят в водохранилище. Радикальным же способом предупреждения эвтрофирования водоёмов является прекращение сброса сточных вод.

3. Атомные электростанции

Иллюзия о безопасности атомной энергетики была разрушена после нескольких больших аварий в Великобритании, США и СССР, апофеозом которых стала катастрофа на чернобыльской АЭС. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия. Всё это обострило понимание того, что мирный атом требует особого подхода.

Однако опасность атомной энергетики лежит не только в сфере аварий и катастроф. Даже когда АЭС работает нормально, она обязательно выбрасывает изрядное количество радиоактивных изотопов (углерод-14, криптон-85, стронций-90, йод-129 и 131). Нужно отметить, что состав радиоактивных отходов и их активность зависят от типа и конструкции реактора, от вида ядерного горючего и теплоносителя. Так, в выбросах водоохлаждаемых реакторов превалируют радиоизотопы криптона и ксенона, в графитогазовых реакторах - радиоизотопы криптона, ксенона, йода и цезия, в натриевых быстрых реакторах - инертные газы, йод и цезий.

Атмосфера

Рис. 3. Влияния АЭС на окружающую среду

Обычно, когда говорят о радиационном загрязнении, имеют в виду гамма-излучение, легко улавливаемое счетчиками Гейгера и дозиметрами на их основе. В то же время есть немало бета-излучателей, которые плохо обнаруживаются существующими массовыми приборами. Также как радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе, вызывая ее поражение, радиоизотопы инертных газов, в 70-е годы считавшиеся абсолютно безвредными для всего живого, накапливаются в некоторых клеточных структурах растений (хлоропластах, митохондриях и клеточных мембранах). Одним из основных выбрасываемых инертных газов является криптон-85. Количество криптона-85 в атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год. Еще один радиоактивный изотоп, не улавливаемый никакими фильтрами и в больших количествах производимый всякой АЭС - углерод-14. Есть основания предполагать, что накопление углерода-14 в атмосфере (в виде CO2) ведет к резкому замедлению роста деревьев. Сейчас в составе атмосферы количество углерода-14 увеличено на 25% по сравнению с доатомной эрой.

Важной особенностью возможного воздействия АЭС на окружающую среду является необходимость демонтажа и захоронения элементов оборудования, обладающих радиоактивностью, по окончании срока службы или по другим причинам. До настоящего времени такие операции производились лишь на нескольких экспериментальных установках.

При нормальной работе в окружающую среду попадают лишь немногие ядра газообразных и летучих элементов типа криптона, ксенона, йода. Расчёты показывают, что даже при увеличении мощностей атомной энергетики в 40 раз её вклад в глобальное радиоактивное загрязнение составит не более 1% от уровня естественной радиации на планете.

На электростанциях с кипящими реакторами (одноконтурными) большая часть радиоактивных летучих веществ выделяется из теплоносителя в конденсаторах турбин, откуда вместе с газами радиолиза воды выбрасываются эжекторами в виде парогазовой смеси в специальные камеры, боксы или газгольдеры выдержки для первичной обработки или сжигания. Остальная часть газообразных изотопов выделяется при дезактивации растворов в баках выдержки.

На электростанциях с реакторами, охлаждаемыми водой под давлением, газообразные радиоактивные отходы выделяются в баках выдержки.

Газообразные и аэрозольные отходы из монтажных пространств, боксов парогенераторов и насосов, защитных кожухов оборудования, ёмкостей с жидкими отходами выводятся с помощью вентиляционных систем с соблюдением нормативов по выбросу радиоактивных веществ. Воздушные потоки из вентиляторов очищаются от большей части аэрозолей на тканевых, волокнистых, зерновых и керамических фильтрах. Перед выбросом в вентиляционную трубу воздух проходит через газовые отстойники, в которых происходит распад короткоживущих изотопов (азота, аргона, хлора и др.).

Помимо выбросов, связанных радиационным загрязнением, для АЭС, как и для ТЭС, характерны выбросы теплоты, влияющие на окружающую среду. Примером может служить атомная электростанция «Вепко Сарри». Её первый блок был пущен в декабре 1972 г., а второй - в марте 1973 г. При этом температура воды у поверхности реки вблизи электростанции в 1973г. была на?4?C выше температуры в 1971г. и максимум температур наблюдался на месяц позже. Выделение тепла происходит также в атмосферу, для чего на АЭС используются т.н. градирни. Они выделяют 10-400 МДж/(м?·ч) энергии в атмосферу. Широкое применение мощных градирен выдвигает рад новых проблем. Расход охлаждающей воды для типового блока АЭС мощностью 1100 МВт с испарительными градирнями составляет 120 тыс. т/ч (при температуре окружающей воды 14?C). При нормальном солесодержании подпиточной воды за год выделяется около 13,5 тыс. т солей, выпадающих на поверхность окружающей территории. До настоящего времени нет достоверных данных о влиянии на окружающую среду этих факторов.

На АЭС предусматриваются меры для полного исключения сброса сточных вод, загрязнённых радиоактивными веществами. В водоёмы разрешается отводить строго определённое количество очищенной воды с концентрацией радионуклидов, не превышающей уровень для питьевой воды. Действительно, систематические наблюдения за воздействием АЭС на водную среду при нормальной эксплуатации не обнаруживают существенных изменений естественного радиоактивного фона. Прочие отходы хранятся в ёмкостях в жидком виде или предварительно переводятся в твёрдое состояние, что повышает безопасность хранения.

4. Альтернативная энергетика

Всё большее обсуждение получают электростанции, использующие возобновляемые источники энергии - приливные, геотермальные, солнечные, космические солнечные, ветровые и некоторые другие. Разрабатываются их новые проекты, сооружаются опытные и первые промышленные установки. Это вызвано как экономическими, так и экологическими факторами. На «альтернативные» электростанции возлагают большие надежды с точки зрения снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду. Европейский союз, например, планирует увеличить в ближайшие несколько лет долю вырабатываемой такими электростанциями энергии.

Распространению «альтернативных» электростанций препятствуют разнообразные технические и технологические сложности. Не лишены эти электростанции и экологических недостатков. Так, ветровые электростанции являются источниками т.н. шумового загрязнения, солнечные электростанции достаточных мощностей занимают большие площади, что портит ландшафт и изымает из земли из сельскохозяйственного оборота. Действие космических солнечных электростанций (в проекте) связано с передачей энергии на Землю посредством высококонцентрированного пучка микроволнового излучения. Его возможное действие не изучено и характеризуется как предположительно негативное. Отдельно стоят геотермальные электростанции

Их влияние на атмосферу характеризуется возможными выбросами мышьяка, ртути, соединения серы, бора, силикатов, аммиака и других веществ, растворённых в подземных водах. В атмосферу выбрасываются также водяные пары, что связано с изменением влажности воздуха, выделением тепла, шумовыми эффектами. Воздействие геоТЭС на гидросферу проявляется в нарушении балансов подземных вод, круговорота веществ, связанного с подземными водами. Воздействие на литосферу связано с изменением геологии пластов, загрязнением и эрозией почвы. Возможны изменения сейсмичности районов интенсивного использования геотермальных источников.

Развитие энергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу, на гидросферу, на литосферу. В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты. Выходом для общества из этой ситуации должны стать: внедрение новых технологий (по очистке, рециркуляции выбросов; по переработке и хранению радиоактивных отходов и др.), распространение альтернативной энергетики и использование возобновляемых источников энергии.

В целом предпринятый всесторонний анализ проблемы влияния электростанций на окружающую среду позволил выявить основные воздействия, проанализировать их и наметить направления их минимизации и устранения.

Нужно заметить, что использование альтернативной энергетики предпочтительнее, т.к. «альтернативные» электростанции всё-таки более экологичны, чем традиционные.

Список использованной литературы

Скалкин Ф.В. и др. Энергетика и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 1981.

Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. - М.: Высш. шк., 1987.

Стадницкий Г.В. Экология: учебник для ВУЗов. - СПб: Химиздат, 2001.

С.И.Розанов. Общая экология. СПб.: Издательство «Лань», 2003.

Алисов Н.В., Хорев Б.С. Экономическая и социальная география мира. М.: Гардарики, 2001.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Общая характеристика теплоэнергетики и её выбросов. Воздействие предприятий на атмосферу при использовании твердого, жидкого топлива. Экологические технологии сжигания топлива. Влияние на атмосферу использования природного газа. Охрана окружающей среды.

контрольная работа , добавлен 06.11.2008


Классификация, принцип действия АЭС. Выбросы радиоактивных веществ в атмосферу. Влияние радионуклиидов на окружающую среду. Нормирование выбросов радиоактивных газов в атмосферу. Ограничение абсолютных выбросов. Промышленные системы газоочистки.

курсовая работа , добавлен 26.02.2013


Описание сферы деятельности предприятия. Расчет количества выплат за выбросы из автотранспорта предприятия. Оценка объемов выбросов и утилизации твердых отходов предприятия. Затраты на утилизацию и обезвреживание. Выплаты за выбросы в окружающую среду.

курсовая работа , добавлен 05.10.2009


Актуальность очистки выбросов тепловых электростанций в атмосферу. Токсичные вещества в топливе и дымовых газах. Преобразование вредных выбросов ТЭС в атмосферном воздухе. Типы и характеристики золоуловителей. Переработка сернистых топлив перед сжиганием.

курсовая работа , добавлен 05.01.2014


Отрицательное влияние тепловых двигателей, выбросы вредных веществ в атмосферу, производство автомобилей. Авиация и ракетоносители, применение газотурбинных двигательных установок. Загрязнение окружающей среды судами. Способы очистки газовых выбросов.

реферат , добавлен 30.11.2010


Оценка воздействия ОАО "РУСАЛ-Красноярск" на окружающую среду. Характеристика выбросов предприятия. Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу. Расчет капитальных затрат на природоохранные мероприятия (по внедрению полого скруббера).

курсовая работа , добавлен 08.12.2011


Воздействие нефтеперерабатывающих предприятий на окружающую среду. Правовые основы и законодательство в области нефтепереработки. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и водоемы.

дипломная работа , добавлен 12.08.2010


Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу предприятием, их влияние на человека и окружающую природную среду. Учёт, обследование и расчеты по инвентаризации выбросов автотранспорта, цеха механической и деревообработки, литейного производства.

курсовая работа , добавлен 29.09.2011


Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий металлургии, угольной, машиностроительной, газовой и химической промышленности, энергетики. Негативное влияние целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Процессы самоочищения атмосферы.

курсовая работа , добавлен 29.11.2010


Влияние объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду. Вредные выбросы в воздух и водоемы. Шум и вибрация при движении поездов. Расчет выбросов в атмосферу двигателями внутреннего сгорания путевой техники. Мероприятия по снижению шума.

Чистая окружающая среда является ограниченным ресурсом наряду с трудом, капиталом и знаниями. Топливно-энергетический комплекс занимает ведущее место по степени воздействия на окружающую природную среду среди объектов техногенного воздействия. Специфика объектов ТЭК как источника загрязнения окружающей среды характеризуется высокой пожаро- и взрывоопасностью добываемых и транспортируемых продуктов, значительной удаленностью потребителей от производителей, а, следовательно, большой протяженностью систем транспорта энергоресурсов, изменчивостью природного ландшафта, климатических, геокриологических и др. условий, в которых строятся и эксплуатируются объекты комплекса. Энергетические предприятия оказывают значительное влияние и на климат планеты, поскольку выбрасываемые ими в атмосферу вещества способствуют деградации озонового слоя Земли и нарастанию парникового эффекта: 70% парниковых газов поступают в атмосферу с выбросами предприятий ТЭК.

Исследованием проблем топливно-энергетического комплекса России и его взаимодействием с окружающей средой занимаются многие отечественные и зарубежные специалисты. Основной целью этих исследований является выработка направлений снижения отрицательного воздействия ТЭК на окружающую среду при прогнозировании его развития.

Функционирование ТЭК сопровождается образованием различных типов отходов, которые проявляются в виде выбросов в атмосферу, сбросов загрязненных сточных вод и жидких отходов, образованием твердых отходов. Оказывая значительное воздействие на окружающую среду, ТЭК является также источником техногенной опасности возникновения аварий и чрезвычайных ситуаций в результате значительного износа основных фондов, что обусловливает загрязнение природной среды по всем перечисленным направлениям.

Рассмотрим три основных направления воздействия ТЭК на объекты окружающей среды:

ВОЗДУХ → Выбросы в атмосферу

ВОДА → Сброс загрязненных сточных вод

ЗЕМЛЯ → Твердые отходы

Анализ воздействия основных секторов ТЭК по каждому направлению показывает, что за период 2005-2015 г. наблюдалась устойчивая тенденция сокращения выбросов загрязняющих веществ отраслями ТЭК и промышленностью в целом, при росте доли ТЭК в общих выбросах промышленности. Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников промышленности уменьшились почти в 2 раза, по ТЭК – в 1,8 раза, доля отраслей ТЭК возросла с 44,8% до 48,8%. По объемам сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы отмечается аналогичная тенденция: снижение объемов сброса загрязненных вод на 43% и увеличение доли ТЭК в структуре выбросов промышленности с 22% до – 24%. Начавшийся рост промышленного производства в 2015 г. происходил в условиях сокращения валового выброса вредных веществ в атмосферу от стационарных источников: в целом по Российской Федерации на 0,7% (до 18,5 млн. т) по сравнению с 2014 г.

Крупными источниками загрязнения окружающей среды являются нефтегазовые месторождения и магистральные газопроводы, где основными загрязняющими компонентами являются нефть и ее пары, сточные воды, а также продукты сгорания.

Рассмотрим воздействие отраслей ТЭК на основные сферы окружающей среды.

1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

· Электроэнергетика

По суммарным выбросам загрязняющих веществ в атмосферу «лидирует» электроэнергетика, ее доля в суммарных выбросах стационарными источниками промышленности за рассматриваемый период превысила 25% и достигла в 2015 г. 26,8%. В 2015 г. выбросы ЗВ составили 3,9 млн. т, что ниже уровня 2014 г. на 56 тыс. Сохранение устойчивой тенденции сокращения выбросов обусловлено увеличением до 64% доли природного газа в структуре ТЭБ; повышением экологической культуры эксплуатации тепловых станций - внедрение эффективных золоулавливающих установок; введением в действие ГОСТа (Р50831-95), устанавливающего нормативы удельных выбросов для вновь вводимых котельных установок на уровне мировых стандартов.

Нефтедобывающая промышленность макроэкономический анализ: методы и результаты.

Объемы выбросов ЗВ в атмосферу сократились за 2005-2015 гг. в 1.8 раза, однако доля отрасли в выбросах промышленности в 2015 г. превысила уровень 2005 г. и составляла 9% от выбросов стационарными объектами промышленности. Основными ЗВ в нефтедобывающей промышленности являются углеводороды – 48%, оксид углерода – 44% и твердые вещества – 4,4%. Рост доли нефтедобычи в выбросах промышленности обусловлен в значительной степени сжиганием в факелах добываемого попутного газа. В настоящее время в целом по отрасли в факелах сжигается около 20% всего добываемого попутного газа, на отдельных месторождениях ОАО «Томскнефть», «ВНК», ОАО «НК «Юкос» этот показатель достигает 70%, что связано с незначительным объемом ресурсов попутного газа на отдельных месторождениях, а также их удаленностью от потребителей.

Эффективным решением проблемы утилизации попутного газа является его использование на малогабаритных газогенераторных электростанциях, что позволит обеспечить потребности промыслов в электроэнергии и снизить эмиссию парниковых газов. Для улучшения экологической ситуации в нефтедобыче требуется ремонт и замена устаревшего оборудования добывающих предприятий, внутрипромысловых трубопроводов, использование труб с повышенными антикоррозийными свойствами. Решение этой проблемы, на наш взгляд, требует разработки и принятия соответствующей законодательной базы, а также федеральной Программы утилизации попутного нефтяного газа на объектах ТЭК.

В нефтепереработке состав основных ЗВ тот же, что и в нефтедобыче, их общее количество сократилось к 2015 г. почти в 2 раза до 748 тыс. т. Доля отрасли составляет 5% от выбросов промышленности.

· Газовая промышленность

Объемы выбросов ЗВ в атмосферный воздух от стационарных источников за 2005-2015 гг. сократились более чем в 3 раза. Доля отрасли в общем объеме выбросов промышленности также сократилась на 1% и составила в 2015 г. 3%. Следует отметить, что несмотря на незначительное уменьшение уровня добычи природного газа в 2015 г. (составил 590 млрд. м 3) и проводимую работу по снижению загрязнения атмосферного воздуха, выбросы ЗВ по газовой промышленности увеличились на 6,5% и составили более 456,3 тыс. т. Основной причиной являются аварии на магистральных газопроводах, происходящие вследствие старения оборудования. В 2015 г. в отрасли произошло 26 аварий. Наблюдается увеличение углеродов до 70,6% в общем объеме выбросов ЗВ, что обусловлено преимущественно ростом выбросов метана до 9%, который является одним из «парниковых газов». Эмиссия метана и углекислого газа в газовой отрасли происходит на всех стадиях технологического процесса. Доминирующее влияние оказывает газотранспортная система, на долю которой приходится 70% всех выбросов.

Согласно расчетам специалистов ОАО "Газпром" потери метана в газовой промышленности России колеблются от 1,03 до 1,54% и в среднем составляют примерно 1,3% от объема добычи природного газа . Доля потерь газа из распределительных газопроводов ОАО "Газпром" составляет 25 - 29% от суммарной эмиссии метана по отрасли в целом (в США в 2005 – 2015 гг. она составляла 24-43%), потери природного газа в атмосферу для различных подземных хранилищ газа находятся в интервале 0,7 - 3% от активного объема хранимого газа .

В настоящее время в газовой промышленности реализуется международный ―Проект снижения выбросов парниковых газов при производстве и потреблении метана в России, а также специальная программа работ по снижению потерь на период до 2005 г. Прогнозируется, что реализация предусмотренных мер позволит снизить потери природного газа на 3 млрд. м 3 .

· Угольная промышленность

В рамках реструктуризации угольной промышленности, проводимой с 2011 г., ликвидируются нерентабельные производства, ведется реконструкция и техническое перевооружение ряда перспективных шахт в Кузбассе, в республике Коми, на Дальнем Востоке и в Ростовской области. В результате выбросы в атмосферу вредных веществ за макроэкономическийанализ: методы и результаты: рассматриваемый период снизились в 2,4 раза, при росте доли отрасли в выбросах промышленности с 0,8% до 3,8%. В 2014-2015 г. общий объем выбросов ЗВ в атмосферный воздух увеличился на 2% и составил более 614 тыс. т, что было обусловлено ростом добычи угля на 7,7%, а также значительным увеличением сжигания метана в отвалах. Ресурсы метана в шахтных забоях возросли до 400 млн. м 3 , в этой связи увеличилось количество взрывоопасных ситуаций и реальных аварий на угольных шахтах, в 2015 г. горело около 60 отвалов.

Общие ресурсы метана в Кузбассе по оценкам экспертов составляют 10-13 трлн. м 3 (газовыделение углей составляет 20-25 м 3 на 1 т угля), промышленные запасы метана Печорского угольного бассейна достигают 2 трлн. м3. Использование метана угольных пластов в энергетике позволит снизить затраты на теплоснабжение и улучшить экологическую ситуацию за счет отказа от сжигания угля. Уголь содержит наибольшее количество серы по сравнению с другими энергоносителями - 0,2-7%, в нефти и мазуте ее содержание почти в 2 раза меньше – 0,5-4,0%, дизельное топливо содержит 0,3-0,9%, а в природном газе сера практически отсутствует .

2. Сброс загрязненных сточных вод.

· Электроэнергетика

Электроэнергетика потребляет около 70% общего объема воды, используемой промышленностью. Отрасль является лидером по суммарным выбросам загрязняющих сточных вод в поверхностные водоемы, ее доля в 1999 г. была на уровне 2005 г. и составляла 15,4%. Объем сброса загрязненных сточных вод 2005-2015 гг. сократился в 1,8 раза, в т.ч. за 2015 г. - на 31%, несмотря на увеличение выработки электроэнергии и потребления свежей воды на 500,3 млн. м 3 . Снижение выбросов обусловлено в значительной степени повышением экологической культуры эксплуатации тепловых станций, а также увеличением доли природного газа в структуре ТЭБ.

· Угольная промышленность

Сброс сточных вод за рассматриваемый 9 –летний период сократился почти в 1,5 раза и составил 396 млн. м3, что на 12% меньше уровня 2014 г. Доля отрасли в общем объеме сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы промышленностью возросла с 4,5% в 1991г. до 6,1% в 2015г.

· Нефтеперерабатывающая промышленность

Доля отрасли в объеме сброса загрязненных сточных вод промышленностью в 2013-2015 гг. оставалась на уровне 2005 г. и составляла 2,6%. За рассматриваемый период произошло снижение сброса почти в 2 раза. В 1999 г. отраслью сброшено в поверхностные воды на 11% меньше загрязненных сточных вод (164,4 млн. м 3) в сравнении с уровнем предыдущего года, что достигнуто в результате увеличения объемов использования очищенных стоков.

· Газовая промышленность

Отрасль потребляет и сбрасывает в поверхностные воды незначительное количество загрязненных сточных вод, ее доля составляет около 0,05% от объемов сброса промышленностью в целом. К 2015 г. объем загрязненных сточных вод уменьшился в 1,5 раза по сравнению с 2005 г. и составил 3,15 млн. м 3 . При этом общий объем водопотребления сократился в 2 раза.

· Нефтедобывающая промышленность

В отрасли за анализируемый период произошло сокращение сброса загрязненных сточных вод в 5,5 раза, в т.ч. за 2014-2015 гг. почти в 5 раз. При этом доля отрасли сократилась с 0,2% в 2015 г. до 0,07% к 2005 г. За 2015 г. на 18% снизилось общее количество использования воды в результате проведения политики водосбережения при поддержании пластового давления (снижение закачки свежей воды), мероприятий по оптимизации схемы водного хозяйства, увеличения повторно-последовательного использования воды. Загрязнение поверхностных вод и питьевых источников происходит также вследствие разливов нефти и нефтепродуктов, что в значительной степени макроэкономический анализ: методы и результаты обусловлено старением трубопроводов, повышенной обводненностью нефтяных пластов, наличием сероводородных примесей. В 1999 г. общее количество порывов на межпромысловых и внутрипромысловых трубопроводах достигло 53,8 тыс. случаев.

3. Твердые отходы

Угольная промышленность является "лидером" среди отраслей ТЭК России по выбросу в атмосферу твердых веществ. Значительные выбросы угольной пыли происходят при транспорте угля и составляют 15 кг/т у.т. На угольных разрезах Кузбасса ежегодно в атмосферу поступает более 238 тыс. т пылевидных частиц.

В электроэнергетике основная часть твердых отходов связана с золошлаковыми отходами, в 2015 г. их количество составило 2,4 млн. т., при общем количестве порядка 40 млн. т, на основе данных ).

На предприятиях нефтедобывающей промышленности в 2015 г. образовалось 604 тыс. т твердых отходов, в нефтепереработке – 696,8 тыс. т, что на 19% больше уровня 2014 г., из которых 37,1% - нефтяные шламы.

В добыче газа за 2015 г. объем твердых отходов составил 143 тыс. т, часть которых обезврежена, передана другим предприятиям и размещена в местах постоянного хранения.

Аварийные и чрезвычайные ситуации

Одной из основных проблем ТЭК является загрязнение ОС в результате аварийных и чрезвычайных ситуаций. По данным Госгортехнадзора за 2011-2013 гг. на нефтегазовых месторождениях Западной Сибири происходило до 40 тыс. аварий в год со значительным разливом нефти и ее попаданием в водоемы и заболоченные территории. В 2015 г. общее количество порывов на нефтепроводах составило 19 тыс. случаев, в т. ч. по причине коррозии 96,4%, что обусловлено в значительной мере высокой степенью изношенности трубопроводов: старением труб, их внутренней коррозией, увеличением общего срока службы нефтепромыслов, значительной обводненностью нефти, агрессивностью перекачиваемой среды, включая наличие примесей, содержащих сероводород.

На магистральных газопроводах в 2015 г. произошло 26 аварий, в результате которых объем эмиссии природного газа достиг 100 млн. м 3 . Основная причина - старение газопроводов и отсутствие средств на капитальный ремонт.

4. Парниковые газы

В последнее время большое значение имеет проблема эмиссии парниковых газов. Наибольшую значимость эта проблема приобрела в связи с подписанием Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК) и Киотского протокола. Страны-участники Киотского протокола на Третьей конференции сторон РКИК (Киото, 1-10 декабря 2013 г.) установили ограничения и квоты на выбросы по 6 видам парниковых газов: двуокиси углерода (СО 2 или карбон диоксида), метана, закиси азота, гидро- и перфторуглеродов и гексафторида серы, среди которых ведущее место занимает СО2. Основной объем выбросов углекислого газа приходится на энергетическую сферу, в его выбросах по России доля сжигания ископаемого топлива составляет 98,6%. Аналогичная структура характерна и для мирового сообщества в целом.