05.08.202031.12.2018

Электроэнергия и экология реферат – Реферат на тему Экология и энергетика

• by alexxlab
• Комментариев к записи Электроэнергия и экология реферат – Реферат на тему Экология и энергетика нет
• Советы абитуриенту

Реферат

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Электромеханический факультет

Кафедра «Электрические

системы и сети»

по курсу «Введение в энергетику и электротехнику»

Тема «Экология энергетики».

Реферат подготовил

студент группы 1023/1 /Шкутова М.А./

Реферат проверил

Профессор /Галанов В.И./

Введение

Существует образное выражение, что мы живем в эпоху трех «Э»: экономика, энергетика, экология. Не зря говорят: «Энергетика – хлеб промышленности». Чем более развиты промышленность и техника, тем больше энергии нужно для них. Существует даже понятие – «опережающее развитие энергетики». Это значит, что ни одно промышленное предприятие, ни один новый город или просто дом нельзя построить до того, как будет определён или создан заново источник энергии, которую они станут потреблять. Вот почему по количеству добываемой и используемой энергии довольно точно можно судить о технической и экономической мощи, а проще говоря – о богатстве любого государства.

Экология как наука и образ мышления привлекает все более и более пристальное внимание человечества.

Экологию рассматривают как науку и учебную дисциплину, которая призвана изучать взаимоотношения организмов и среды во всем их разнообразии. При этом под средой понимается не только мир неживой природы, а и воздействие одних организмов или их сообществ на другие организмы и сообщества.

Термин «экология» был введен в употребление немецким естествоиспытателем Э. Геккелем в 1866 году и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос – дом, жилище; логос – учение, наука).

Энергетика – это область хозяйства, охватывающая выработку преобразования, передачу и использование разных видов энергии. В нашем мире ни шагу нельзя ступить без использования электроэнергии. Электричество очень важно для нормального существования человечества, и потребности человека в электроэнергии постоянно возрастают, поэтому энергетика является объектом самого пристального общественного внимания; проблемы обеспечения ее безопасности и экологичности волнуют в настоящее время широкие слои нашего общества.

Наряду с положительном эффектом (производством электроэнергии) электростанции могут оказывать отрицательное воздействие на окружающую человека природную среду. Это воздействие различно по характеру и степени в зависимости от типа электростанции.

Структуру производства электроэнергии на настоящий момент можно увидеть на диаграмме:

Распределение объемов производства электроэнергии электростанциями различных типов

Основные концепции надежности и экологической безопасности объектов энергетики.

Анализ перспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещении приоритетных проблем в сторону всесторонней оценки возможных последствий влияния основных отраслей энергетики на окружающую среду, жизнь и здоровье населения.

Энергетические объекты (топливно-энергетический комплекс вообще и объекты энергетики в частности) по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу.

Увеличение напоров и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использования традиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство АЭС и других предприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ) выдвигают ряд принципиально важных задач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Если в предыдущие периоды выбор способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта и др. и назначение основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) проводились в первую очередь на основе минимизации экономических затрат, то в настоящее время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики.

Это, прежде всего, относится к ядерной энергетике (АЭС и другие предприятия ЯТЦ), крупным гидроузлам, энергокомплексам, предприятиям, связанным с добычей и транспортом нефти и газа и т.п. Тенденции и темпы развития энергетики сейчас в значительной степени определяются уровнем надежности и безопасности (в том числе экологической) электростанций разного типа. К этим аспектам развития энергетики привлечено внимание специалистов и широкой общественности, вкладываются значительные материальные и интеллектуальные ресурсы, однако, сама концепция надежности и безопасности потенциально опасных инженерных объектов остается во многом мало разработанной.

Развитие энергетического производства, по-видимому, следует рассматривать как один из аспектов современного этапа развития техносферы вообще (и энергетики в частности) и учитывать при разработке методов оценки и средств обеспечения надежности и экологической безопасности наиболее потенциально опасных технологий.

Одно из важнейших направлений решения проблемы – принятие комплекса технических и организационных решений на основе концепций теории риска. Объекты энергетики, как и многие предприятия других отраслей промышленности, представляют источники неизбежного, потенциального, до настоящего времени практически количественно не учитываемого риска для населения и окружающей среды. Под надежностью объекта понимается его способность выполнять свои функции (в данном случае – выработка электро- и тепловой энергии) в заданных условиях эксплуатации в течение срока службы. Или наиболее подробно: свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Под экологической безопасностью понимается сохранение в регламентируемых пределах возможных отрицательных последствий воздействия объектов энергетики на природную среду. Регламентация этих негативных последствий связана с тем, что нельзя добиться полного исключения экологического ущерба.

Отрицательные последствия воздействия энергетики на окружающую среду следует ограничивать некоторым минимальным уровнем, например, социально-приемлемым допустимым уровнем. Должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения. Социально-приемлемый риск зависит от многих факторов, в частности, от особенностей объекта энергетики.

Постановка задачи оценки возможных последствий для окружающей среды при создании объектов ядерной энергетики. Здесь под экологической безопасностью понимается концепция, согласно которой при проектировании, строительстве, эксплуатации и снятии с эксплуатации АЭС, а также других объектов ЯТЦ предусматривается и обеспечивается сохранение региональных экосистем. При этом допускается некоторый экологический ущерб, риск которого не превосходит определенного (нормируемого) уровня. Этот риск минимален в период штатной эксплуатации АЭС, возрастает при возведении объекта и снятии его с эксплуатации и, особенно – в аварийных ситуациях.

Необходимо учитывать влияние на окружающую среду всех основных факторов техногенного воздействия: радиационного, химического теплового (с учетом их возможного нелинейного взаимодействия). Следует иметь в виду и различные масштабы возможных последствий: локальный (тепловое пятно сброса подогретых вод в водоемы и водотоки), региональный (выброс радионуклидов), глобальный (рассеяние долгоживущих радионуклидов по биосферным каналам).

Если же создается крупное водохранилище-охладитель, то, как в случае гидроэнергетического объекта, должна ставиться задача об экологически безопасном функционировании сложной ПТС (с учетом отмеченной специфики АЭС).

Аналогичный круг вопросов следует рассматривать при формулировании концепции экологической безопасности объектов теплоэнергетики: учет теплового и химического воздействия на окружающую среду, влияние водоемов-охладителей и т.п.

studfiles.net

Реферат – Нетрадиционные источники энергии и их влияние на окружающую среду

Реферат по биологии и экологии

по теме:

«Нетрадиционные источники энергии и их влияние на окружающую среду».

Москва 2002 год.

Использование любого вида энергии и производство электроэнергии сопровождается образованием многих загрязнителей воды и воздуха. Перечень таких загрязнителей удивительно длинен, а их количества чрезвычайно огромны. Вполне естественно возникает вопрос, всегда ли использование энергии и производство электроэнергии должно сопровождаться разрушением окружающей среды. И если правда, что любой вид человеческой деятельности неизбежно оказывает вредное воздействие на природу, то степень этого вреда различна. Мы не можем не влиять на среду, в которой живем, поскольку для поддержания жизненных процессов как таковых необходимо поглощать и использовать энергию.

Человек, безусловно, оказывает влияние на окружающую его среду, однако в природе существуют естественные уравновешивающие механизмы, которые поддерживают среду и обитающие в ней сообщества в состоянии равновесия, когда все изменения происходят достаточно медленно. Тем не менее во многих случаях хозяйственная деятельность человека нарушает равновесие, создаваемое этими механизмами, что приводит к быстрым изменениям условий окружающей среды, с которыми ни человек, ни природа не могут успешно справиться. Традиционное производство энергии, дающее огромные количества загрязнителей воды и воздуха, — один из видов такой деятельности человека.

В моей работе я хочу рассмотреть получение электроэнергии за счет природных источников, таких, как падающая вода, ветер и энергия Солнца.

Эти способы получения электроэнергии представляются более мягкими в смысле воздействия на окружающую среду, чем сжигание ископаемого топлива или расщепления ядерного урана. Кроме того, все перечисленные выше источники энергии возобновляемы, т. е. практически они доступны всегда и везде.

Удивительно, что всего двести лет назад человечество помимо энергии самого человека и животных располагало только тремя видами энергии. И источником этих всех трех видов энергии было Солнце. Энергия ветра вращала крылья ветряных мельниц, на которых мололи зерно или ткали. Для того чтобы можно было воспользоваться энергией воды, необходимо, чтобы вода бежала вниз к морю от вышерасположенного истока, где река наполняется за счет выпадающих дождей.

За последнее десятилетие интерес к этим источникам энергии постоянно возрастает, поскольку во многих отношениях они неограниченны. По мере того как поставки топлива становятся менее надежными и более дорогостоящими, эти источники становятся все более привлекательными и более экономичными. Повышение цен на нефть и газ послужило главной причиной того, что мы вновь обратили свое внимание на воду, ветер и Солнце.

Солнечная энергия.

Солнечная энергия – это кинетическая энергия излучения (в основном света), образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Поскольку её запасы практически неистощимы (астрономы подсчитали, что Солнце будет «гореть» еще несколько миллионов лет), ее относят к возобновляемым энергоресурсам. В естественных экосистемах лишь небольшая часть солнечной энергии поглощается хлорофиллом, содержащимся в листьях растений, и используется для фотосинтеза, т. е. образования органического вещества из углекислого газа и воды. Таким образом, она улавливается и запасается в виде потенциальной энергии органических веществ. За счет их разложения удовлетворяются энергетические потребности всех остальных компонентов экосистем.

Посчитано, что примерно такого же процента солнечной энергии вполне достаточно для обеспечения нужд транспорта, промышленности и нашего быта не только сейчас, но и в обозримом будущем. Более того, вне зависимости от того, будем мы ее использовать или нет, на энергетическом балансе Земли и состоянии биосферы это никак не отразится.

Однако солнечная энергия падает на всю поверхность Земли, нигде не достигая особой интенсивности. Потому ее нужно уловить на сравнительно большой площади, сконцентрировать и превратить в такую форму, которую можно использовать для промышленных, бытовых и транспортных нужд. Кроме того надо уметь запасать солнечную энергию, чтобы поддерживать энергоснабжение и ночью, и пасмурные дни. Перечисленные трудности и затраты, необходимые для преодоления, привели к мнению о непрактичности этого энергоресурса по крайней мере сегодня. Однако во многих случаях проблема преувеличивается. Главное – использовать солнечную энергию так, чтобы ее стоимость была минимальна или вообще равнялась нулю. По мере совершенствования технологий и дорожания традиционных энергоресурсов эта энергия будет находить все новые области применения.

Световое излучение можно улавливать непосредственно, когда оно достигает Земли. Это называется прямым использованием солнечной энергии. Кроме того, она обеспечивает круговорот воды, циркуляцию воздуха и накопление органического вещества в биосфере. Значит, обращаясь к этим энергоресурсам, мы по сути дела занимаемся непрямым использованием солнечной энергии.

Центральные солнечные электростанции.

Энергетическая башня. Древняя легенда повествует, что Архимед спас свой родной город Сиракузы с помощью солнечной энергии. Приказав тысяче солдат повернуть свои щиты к солнцу и выстроив их в линию в форме параболы, Архимед сфокусировал отраженные солнечные лучи на парусах кораблей вторгшегося флота и сжег их. Это и есть принцип действия энергетической башни: лучи солнца концентрируются в одном пункте соответственно расположенными зеркалами. Эти зеркала (гелиостаты) поворачиваются на протяжении дня, чтобы следовать за солнцем в его небесном пути. Они отражают солнечные лучи и фокусируют их на энергетической башне, где огромная концентрация энергии заставляет воду кипеть и превращаться в пар. Пар по трубам поступает в турбину на Землю, вращает ее и вырабатывает электричество.

На Крымском побережье Азовского моря построена солнечная электростанция (СЭС — 5) Мощность этой электростанции – 5000 квт.

СЭС–5 предназначена главным образом для проведения экспериментов, направленных на отработку и усовершенствование систем и режимов эксплуатации крупных СЭС башенного типа с целью разработки новой надежной, эффективной технологии. Вместе с тем, СЭС-5 вырабатывает электроэнергию и выдает ее в Крымскую энергосистему.

Ученые считают, что мощные солнечные электростанции по своей экономичности смогут стать в один ряд с современными тепловыми и атомными электростанциями.

Солнечные пруды. Солнечные пруды – еще более дешевый способ улавливать солнечную энергию. Искусственный водоем частично заполняется рассолом (очень соленой водой), поверх которого находится пресная вода. Плотность рассола гораздо выше, поэтому он остается на дне и с верхним слоем почти не смешивается. Солнечные лучи без помех проходят через пресную воду, но поглощаются рассолом, превращаясь при этом в тепло. Верхний слой действует как изоляция, не позволяя нижнему остывать. Иными словами, в солнечных прудах используется тот же принцип, что и в парниках, только земля и стекло заменены соответственно рассолом и пресной водой. Горячий раствор соли может циркулировать по трубам, отапливая помещения, или использоваться для выработки электричества; им нагревают жидкости с низкой точкой кипения, которые, испаряясь, приводит в движение турбогенераторы низкого давления. Поскольку солнечный пруд представляет собой высокоэффективный теплоаккумулятор, с его помощью можно получать энергию непрерывно.

К недостаткам всех перечисленных установок преобразования солнечной энергии относится то, что для них нужны большие площади, причем относительно недалеко (в пределах 80 км) от потребителя. Иначе потери при передаче электроэнергии будут недопустимо высоки. Правда, со временем могут появиться сверхпроводящие линии электропередач, которые решат проблему, однако в ближайшем будущем строительство энергобашен и солнечных прудов ограничивается недостатком вблизи крупных городов достаточно обширных свободных территорий. С другой стороны, солнечные батареи можно размещать на крышах зданий.

Перспективы солнечной энергетики.

Использование солнечной энергии может быть полезно в нескольких отношениях. Во-первых, при замене ею ископаемого топлива уменьшается загрязнение воздуха и воды. Во-вторых, замена ископаемого топлива означает сокращение импорта топлива, особенно нефти. В-третьих, заменяя атомное топливо, мы снижаем угрозу распространения атомного оружия. Наконец, солнечные источники могут обеспечить нам некоторую защиту, уменьшая нашу зависимость от бесперебойного снабжения топливом.

Энергия воды.

Гидроэнергия.

Поскольку солнечное излучение – движущая сила круговорота воды в природе, энергия воды, или гидроэнергия, также относится к преобразованной энергии Солнца. Вода, которую еще в древности использовали для совершения механической работы, до сих пор остается хорошим источником энергии – теперь уже электрической – для нашей промышленной цивилизации. Энергия падающей воды, вращающей водяное колесо, служила непосредственно для размола зерна, распиливания древесины и производства тканей. Однако мельницы и лесопилки на наших реках стали исчезать, когда в восьмидесятых годах позапрошлого века началось производство электроэнергии у водопадов.

Производство электроэнергии на гидростанциях обычного типа.

Вода из водохранилища поступает вниз через длинный прямой канал, называемый напорным трубопроводом, и направляется на горизонтально вращающиеся лопасти турбины. Вертикальный вал турбины соединен с блоком генератора. На типичной станции используется много турбинно-генераторных агрегатов. Коэффициент полезного действия нередко составляет около 60-70%, т. е. 60-70% энергии падающей воды преобразуется в электрическую энергию.

Сооружение гидростанций обходится дорого, и они требуют эксплутационных расходов, но зато работают на бесплатном «топливе», которому не грозит никакая инфляция. Первоисточником энергии служит солнце, испаряющее воду из океанов, озер и рек. Водяной пар конденсируется в виде дождя, выпадающего в возвышенных местностях и стекающего вниз в моря. Гидростанции встают на пути этого стока и перехватывают энергию движущейся воды – энергию, которая иначе была

бы израсходована на перенос отложений к морю.

Региональное распределение гидроэнергетических ресурсов.

Регион.	Потенциальная мощность, тыс. Мвт	Доля всех ресурсов мира, %	Освоенная мощность, тыс. Мвт
Северная Америка	313	11	59
Южная Америка	577	20	5
Западная Европа	158	6	47
Африка	780	27	2
Средний Восток	21	1	–
Юго-Восточная Азия	455	16	2
Дальний Восток	42	1	19
Австралия	45	2	2
Россия, Китай и др.	466	16	16

Однако гидроэнергетика не безвредна для окружающей среды. Когда течение реки замедляется, как это обычно и бывает при попадании ее вод в водохранилище, взвешенный осадок начинает опускаться на дно. Ниже водохранилища чистая вода, попавшая в реку, гораздо быстрее размывает речные берега, как бы восстанавливая тот объем осадков, который был утрачен в водохранилище. Усиление эрозии берегов ниже по течению от водохранилища – обычное явление.

Дно водохранилища покрывается осадками, принесенными из регионов, расположенных выше по течению. Этот слой осадков периодически выступает на поверхность или затопляется вновь, когда уровень водохранилища поднимается и падает в результате притока или сброса воды. Постепенно осадков накапливается столько, что если их регулярно не вычерпывать, то они начинают занимать часть полезного объема водохранилища. Это означает, что водохранилище, сооруженное для хранения запасов воды или контроля за наводнениями, постепенно утрачивает свою эффективность, если не очищать его от накапливающихся твердых осадков.

Накопление слишком большого количества осадков в водохранилище можно частично предотвратить. Эрозия и перенос осадков представляют собой естественные и непрерывные процессы, однако сельскохозяйственные работы, прокладка дорог строительство домов и вырубка лесов – все это ускоряет эрозионные процессы, обнажая почву. Тщательный контроль за состоянием почвы способствует уменьшению количества обломочного материала, уносимого потоками, и тем самым предотвращает быстрое накопление осадка в водохранилищах.

Невидимые до поры груды осадков, которые становятся видимыми лишь во время низкого стояния воды в водохранилище, — не единственная причина, по которой многие выступают против строительства плотин. Существует и другая, более важная причина: после заполнения водохранилища под водой оказываются ценные земли, которые утрачиваются навсегда. Исчезают также ценные животные и растения, причем это не только сухопутные виды; рыбы, населяющие перегороженную плотиной реку, тоже могут исчезнуть, поскольку плотина преграждает путь к местам нереста.

Существует и иные аспекты, связанные со строительством водохранилищ. В определенные периоды времени в году качество воды в водохранилище и качество воды, выпускаемой из него, может быть на редкость низким. В течение лета и осени нижние слои воды в водохранилище могут стать очень бедными кислородом. Недостаток кислорода обусловлен сочетанием двух процессов. Во-первых, неполным перемешиванием воды в водохранилище в течение лета и ранней осени. Во-вторых, бактериальным разложением отмерших растений в донных слоях водохранилища, что требует большого количества кислорода. Если эта бедная кислородом вода выпускается из водохранилища, то наносится ущерб рыбе и другим водным организмам ниже по течению.

Чтобы создать преимущество более высокой водной поверхности или более равномерного стока, фактически нет необходимости строить плотину на свободно текущей реке. Частично отводя воду верхнего течения, можно создать искусственное озеро и в стороне от реки. Такое озеро обладает преимуществом как высоты напора, так и постоянно доступного водного резерва.

Энергия приливов.

В приливах и отливах, сменяющих друг друга дважды в день, также заключена огромная энергия.

Приливы – это результат гравитационного притяжения больших масс воды океанов со стороны Луны и, в меньшей степени, Солнца. При вращении Земли часть воды океана поднимается и некоторое время удерживается в этом положении гравитационным притяжением. Когда «горб» подъема воды достигает суши, как это должно происходить вследствие вращения Земли, наступает прилив. Дальнейшее вращение Земли ослабляет воздействие Луны на эту часть океана, и прилив спадает. Приливы и отливы повторяются дважды в сутки, хотя их точное время изменяется в зависимости от сезона и положения Луны

Средняя высота прилива составляет всего лишь 0,5 м, за исключением тех случаев, когда водные массы перемещаются в относительно узких пределах. В таких случаях возникает волна, высота которой может в 10-20 раз превышать нормальную высоту приливного подъема. Каждый год наиболее высокие приливы случаются тогда, когда Луна и Солнце находятся почти на одной линии, так что суммарное гравитационное воздействие увеличивает объем перемещаемой океанской воды.

Работа приливной электростанции.

На реке построена плотина для задержки вод высокого прилива. Когда приливные воды отступают, задержанная плотиной вода выпускается в океан через грушевидные турбины под плотиной и вырабатывается электроэнергия. Однако можно вырабатывать электроэнергию как при отливе, так и при приливе.

Приливная волна задерживается позади плотины в результате открытия ряда донных затворов, что позволяет ей двигаться вверх по реке в направлении истока. Затворы закрывают тогда, когда прилив достигает наивысшего уровня, а затем, по мере отлива, воде, запертой за плотиной, позволяют стекать к морю через турбины. При низком уровне воды, т. е. при отливе, большая часть этой воды спускается. Когда приливные воды снова наступают, они оказываются перед закрытыми затворами, и уровень воды со стороны моря превышает ее уровень на стороне плотины, обращенной к суше. После того как будет достигнут достаточный напор, воде позволяют течь вверх по реке, проходя через турбины, и снова вырабатывать электричество. Таким образом, энергия вырабатывается за счет отлива, и за счет прилива.

На некоторых станциях применяется замечательная технология. В последней фазе прилива разница в уровнях воды в резервуаре за плотиной и в океане может составлять каких-нибудь два метра. В это время электроэнергия из какого-либо другого источника может быть использована для перекачивания океанской воды (с помощью турбин) в приливной бассейн. Вода накачивается на высоту лишь нескольких десятков сантиметров, поэтому не требуется много энергии. Когда приливная волна отступила, эта дополнительная вода падает с высоты 6 – 10 м, вырабатывая гораздо больше электроэнергии, чем ее было затрачено. Та же идея реализуется при отливе, но только в этом случае вода откачивается из приливного бассейна в океан. При этом уровень воды в бассейне падает ниже уровня воды в океане и поступающая приливная вода проходит большую дистанцию.

Из-за огромной стоимости этих сооружений правительства не расположены, вкладывать средства в приливную энергию. Такие станции стоят в 2,5 раза больше оценочной стоимости речной гидростанции с такой же средней выработкой энергии прежде всего из-за дополнительной стоимости защитных перемычек впереди и позади объекта. Но как только первоначальные инвестиции сделаны, выработка энергии уже не требует никакого топлива. Необходимо только техническое обслуживание системы, и поэтому стоимость энергии остается низкой.

Места, где приливы могли бы быть использованы для выработки электроэнергии, имеются во всем мире.

Приливные ресурсы в некоторых регионах.

Регион	Средняя разница между уровнями прилива и отлива, м	Средняя возможная выработка электроэнергии, Мвт
Северн, Англия	9.8	1680
Мон-Сен-Мишель, Франция	8,4	9700
Белое море, Россия	5,7	14400
Мезень (эстуарий), Россия	6,6	1370
Пассамакводди, США, Канада	5,5	1800
Кобскук, США	5,5	722
Аннаполис, Канада	6,4	765
Майнас-Кобеквист, Канада	10,7	19900
Камберленд, Канада	10,1	1680
Петиткодиак, Канада	10,7	794

Помимо стоимости сооружения станции, у приливной энергии есть и другие отрицательные стороны. Если приливная станция находится далеко от ближайшего крупного центра использования энергии, потребуются длинные и дорогие линии электропередачи. С другой стороны, такая передача на большие расстояния становится все более обычной по мере создания новых и более эффективных линий.

И наконец, следует упомянуть еще одну отрицательную черту приливной энергии – то, что ее выработка непостоянна. Это легко понять, если на минуту задуматься о ее природе. При обычной эксплуатации приливной энергии электричество вырабатывается только в начале отлива, т. е. тогда, когда уровень воды, запасенной в бассейне, в достаточной мере превышает ее уровень в море. По мере снижения уровня воды в бассейне выработка электроэнергии уменьшается и около нижней точки отлива падает до нуля, поскольку разность уровней исчезает. Если приливная станция оборудована реверсивными турбинами, то энергия может вырабатываться и за счет наступающего прилива, но только после того, как уровень прилива превысит в достаточной мере уровень воды позади плотины. Когда прилив достигает максимальной высоты, выработка энергии снова приближается к нулю. Таким образом, кривая выработки энергии снова приближается и падает дважды с сутки в соответствии с двумя приливными циклами.

Эта циклическая выработка энергии вряд ли будет соответствовать суточным потребностям в ней. Пиковая потребность и пиковая выработка могут иногда совпадать, так как часы обоих приливов сдвигаются по мере смены времен года, но чаще всего такого совпадения не будет. Поэтому поступление энергии в сеть должно каким-то образом регулироваться. Это означает, что выработка энергии другими, центральными, станциями должна обычно снижаться, когда темп приливной выработки достигает максимума, и возрастать, когда он падает. Фактически энергия от приливной электростанции достаточно регулярно замещает энергию, вырабатываемую с помощью других средств. Если замещается энергия, вырабатываемая станцией на угольном топливе, то экономится уголь.

Биологические и физические последствия постройки приливных электростанций.

Физические последствия. Когда мы смотрим на приливы с их устрашающей энергией, нам следует подумать о воздействии на окружающую среду приливных бассейнов. Сосредоточимся на физических изменениях, которые могут произойти с морской стороны приливной электростанции

Амплитуда прилива может увеличиваться всего лишь на 30 см, но даже такое небольшое изменение чревато серьезными последствиями. Поступающие приливные воды могут подняться на 15 см, а это способно привести к вторжению морской воды в прибрежные колодцы и создать угрозу для строений, расположенных вблизи верхней отметки прилива. Возможно ускорение береговой эрозии, а низинные участки, включая дороги, будут затопляться, когда штормы и увеличившиеся приливы объединят усилия. Береговая полоса будет практически непригодна для использования из-за более высоких приливов. Оценки площади береговой полосы, которая может быть потеряна из-за приливного затопления, колеблются от 17 до 40 квадратных километров. Конечно, местные потери зависят от крутизны склона и характера берега. Отлив, который может оказаться ниже на 15 см, способен затруднить доступ к лодкам и к воде с причалов. Увеличенная высота прилива может вызвать поступление более соленой воды в устья рек и этим изменить соотношение обитающих там водных организмов.

С увеличением амплитуды приливов возникнут усиленные приливные течения, на 5-10% более быстрые, что может привести к размыванию и переносу песчаных отмелей и к заполнению песком существующих судоходных русел, а в результате – к необходимости составления новых навигационных кар. Но в этом случае суда вскоре начнут застревать, по мере того как проходы будут изменяться из-за перемещения песка. Более быстрые течения затруднят обособление нефтяных пятен, но вместе с тем они же будут быстрее разгонять нефть.

Биологические последствия. Постройка крупной приливной электростанции может привести не только к местным биологическим последствиям. В бассейне позади приливной станции будет оказывать воздействие на важное биологическое пространство вдоль побережья океана. Эта полоса, называемая приливной зоной простирается от точки наивысшего прилива (или брызг от приливных волн) до нижней точки, обнажающейся при отливе. (Обе эти границы несколько смещаются со сменой времен года.)

В этой зоне биологические сообщества состоят, во-первых, из организмов, проводящих здесь свое время или большую часть его часть. На песчаных берегах обитают роющие сообщества, такие, как крабы, креветки, черви и некоторые двустворчатые моллюски, а на скалистых – организмы, прикрепленные к скалам (мидии, устрицы, морские желуди, крупные водоросли). В воде приливной зоны имеется еще один набор организмов — фитопланктон. Это диатомовые водоросли, перидинеи; они приносятся и уносятся с водой приливов.

Приливная энергия способна изменить относительный баланс между видами, составляющими сообщества приливной зоны. Нам совсем не ясно, как личиночные стадии морских видов смогут переносить проход через турбину. Больше того, возможно, что такие вредные организмы, как перидинеи, вызывающие «красный прилив» (такие приливы приводят к гибели рыбы и иногда делающих мясо моллюсков ядовитым для людей), окажутся в благоприятном положении, а размножение желательных видов, таких, как крабы или устрицы, может пострадать. Кроме того, мы не знаем неверное, что ускорится в результате постройки станций – эрозия или отложение осадочных материалов.

Появление приливной электростанции может не только повлиять на местные сообщества, но и причинить вред мигрирующим видам. Проход через турбины электростанции вряд ли принесет этим видам пользу. Для перекрытия входа могут быть использованы сетки, но годность лестничных рыбоходов в качестве обходного пути все еще остается под вопросом. Перелетные птицы, кормящиеся на соленых маршах, такие, как песочники и ржанки, вероятно, будут находить меньше пищи в приливном бассейна позади электростанции из-за гибели организмов при проходе через турбину. Всё это локальные последствия, но область их влияния может оказать более обширной.

Отдаленные биологические последствия при использовании приливной энергии будут обусловлены усилением приливных течений в результате увеличения амплитуды приливов. Более мощные приливные течения будут нарушать температурную стратификацию воды, перемешивая слои с разной температурой. Нижележащие холодные слои наиболее богаты питательными веществами, которые постепенно оседают на дно. Поэтому с более холодной водой в поверхностные слои будет поступать больше питательных веществ. Летняя температура воздуха и воды может понизиться в среднем на 1 градус, и вероятным следствием этого будет усиление туманов и морских ветров, а биологическая продуктивность, по-видимому, увеличится. Обилие водорослей и зоопланктона, скорее всего, возрастет, так же как и численность питающихся ими организмов, но мы недостаточно осведомлены, чтобы знать, каким конкретно видам это пойдет на пользу, а каким – во вред. Биологические неясности, связанные со строительством станций на приливной энергии, пока действительно очень велики.

Энергия ветра.

В поисках альтернативных источников энергии во многих странах немалое влияние уделяют ветроэнергетике. Ветер служил человечеству на протяжении тысячелетий, обеспечивая энергию для парусных судов, для размола зерна и перекачивания воды. В настоящее время главное место занимает выработка электроэнергии. Уже сегодня в Дании ветроэнергетика покрывает около 2% потребностей страны в электроэнергии. В США на нескольких станциях работает около 17 тысяч ветроагрегатов общей мощностью до 1500 МВт. Ветроэнергетические устройства выпускаются не только в США и Дании, но и Великобритании, Канаде, Японии и некоторых других странах.

Для того чтобы строительство ветроэлектростанции оказалось экономически оправданным, необходимо, чтобы среднегодовая скорость ветра в данном районе составляла не менее 6 метров в секунду. В нашей стране ветряки можно строить на побережьях черного, Балтийского и Каспийского морей, в Нижнем Поволжье или на юге Западной Сибири, в Центральном Черноземном районе. Но самой большой ветропотенциал имеют побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов, в том числе Ямал, Таймыр, Камчатка, Чукотка и близлежащие острова. В нынешнюю эпоху высоких цен на топливо можно думать, что ветродвигатели окажутся конкурентоспособными по стоимости и смогут участвовать в удовлетворении энергетических нужд страны.

Конструкция ветродвигателей.

Ветродвигатель вырабатывает энергию, когда ветер давит на его лопасти. Чем длиннее лопасть, тем больше ветровой энергии она может перехватить. Точно также, чем больше скорость ветра, тем больше его давление на лопасти и тем больше количество перехватываемой энергии.

Выход энергии не находится в линейной зависимости от длины лопасти и от скорости ветра: он растет пропорционально квадрату длины лопасти и кубу скорости ветра.

Обратим внимание на то, что при скорости ветра 33 километра в час удлинение лопасти в 4 раза (с15 до 60 м) увеличивает выработку энергии в 16 раз. Заметим также, что при длине лопасти 30 м ветер со скоростью 50 километров в час обеспечивает выработку электроэнергии, в 26 раз большую, чем ветер со скоростью 17 километров в час. Именно поэтому инженеры склоняются в пользу крупных ветродвигателей и стремятся перехватить ветер на большой высоте.

Большинство крупных ветродвигателей, сооружаемых сейчас или уже действующих, рассчитано на работу при скоростях ветра 17 – 58 километров в час. Ветер со скоростью меньше 17 километров в час дает мало полезной энергии, а при скоростях более 58 километров в час возможно повреждение двигателя.

Скорость ветра, км в час.
Тихая погода; дым поднимается прямо вверх	2-5
Ветер ощущается лицом; листья шуршат	6-11
Листья и мелкие ветки двигаются непрерывно	12-20
Ветер поднимает пыль, гонит обрывки бумаги; небольшие ветви качаются	21-29
Небольшие деревья раскачиваются; волны на воде имеют гребни	30-39
Крупные ветви двигаются; трудно пользоваться зонтом	40-50
Большие деревья раскачиваются ветром; трудно двигаться против ветра	51-61
Ветер обламывает мелкие ветви с деревьев	62-74
Начинается повреждение строений	75-87
Ветер валит отдельные деревья; возможно сильное повреждение строений	88-101
На суше такие скорости ветра редки; происходят многочисленные повреждения строений	102-115
Ураганные явления	116-212

Ветродвигатели не следует рассчитывать на перехват штормовых ветров. Даже если такой ветер обеспечивает получение намного больше энергии, чем слабые ветры, он производит столь сильное давление на лопасти, что вся машина может быть разрушена. Кроме того, продолжительность времени, когда дуют штормовые ветры, настолько мала, что вклад штормовых ветров в суммарную выработку энергии ничтожен, и это делает подобный риск бессмысленным. Чтобы устранить проблему штормовых ветров, лопасти ветродвигателей изгибают так, чтобы они были слегка повернуты в одну сторону для уменьшения напора ветра; благодаря этому полные удары сильных порывов не повреждают пропеллер. Эта старая практика известна как «оперение». Чтобы предотвратить поломку лопастей, применяют также новые материалы, способные противостоять большим нагрузкам.

Другие проблемы в конструкции ветродвигателей обусловлены просто природой системы, необходимой для перехватки энергии ветра. Двигатели обычно устанавливают на высоких башнях, чтобы лопасти были открыты более сильным ветрам, дующим на большой высоте. Ближе к поверхности дома, деревья, небольшие холмы и т. п. Сдерживают и ослабляют ветер. Поэтому нужны высокие мачты. Однако тяжелое оборудование – пропеллер, коробка передач и генератор – должно размещаться на верхушке мачты, и это требует прочной конструкции.

Еще одну проблему использования энергии от ветродвигателя создает природа самого ветра. Скорость ветра варьирует в широких пределах – от легкого дуновения до мощных порывов; в связи с этим меняется и число оборотов генератора в секунду. Для устранения этого переменный ток, вырабатываемый при вращении оси, выпрямляют, т. е. преобразуют в постоянный, идущий в одном направлении. При больших размерах ветродвигателя этот постоянный ток поступает в электронный преобразователь, который производит стабильный переменный ток, пригодный для подачи в энергетическую систему. Небольшие ветродвигатели вроде тех, что используют на изолированных фермах или на морских островах, подает выпрямленный ток в большие аккумуляторный батареи вместо преобразователя. Аккумуляторные батареи совершенно необходимы для запасания электроэнергии на периоды, когда ветер слишком слаб для выработки какой-либо энергии.

Более трудна проблема регулирования всей системы электростанций. Также как на приливных станций, здесь бывают периоды, когда генераторы вырабатывают мало энергии или совсем ее не производят. В такое время необходимо где-то увеличить выработку тока обычной электростанцией, чтобы покрыть потребность в нем.

Проблемы окружающей среды.

Вызывает ли ветровая энергетика загрязнение воздуха? Нет. Требует ли она воды для охлаждения и не вызывает ли теплового загрязнения? Нет. Потребляет ли она топливо? Нет. Но она производит шум, требует земельной площади и материалов для конструкций. Она также оказывает визуальное воздействие, но опоры линий дальней электропередачи имеют высоту, близкую к высоте самого ветродвигателя из числа ныне разрабатываемых, а градирни бывают еще выше.

Имеется еще один вид воздействия ветровой энергетики. Большие ветродвигатели вращаются со скоростью около 30 оборотов в секунду. Это близко к частоте синхронизации телевидения. Поэтому крупные ветродвигатели могут мешать приему передач на расстоянии до 1,6 км. При использовании лопастей из стекловолокна, которые оказались дешевле металлических, расстояние помех уменьшается примерно вдвое. Но так дело обстоит лишь с большими ветродвигателями, и можно ожидать, что это не будет проблемой для меньших двигателей.

Лопасти ветродвигателей могут убить птиц, но трудно предсказать, в каких масштабах это будет происходить.

Несомненно, какой-то ущерб окружающей среде может наноситься также добычей руды, изготовлением аккумуляторных батарей и гораздо большим количеством проводов и линий передачи, необходимых для сбора электроэнергии от многочисленных ее источников. Но в целом, если мы учтем все затраты на охрану среды, они окажутся очень малыми.

Итак, обзор различных альтернативных источников энергии показывает, что на пороге широкомасштабного промышленного внедрения находятся ветротурбины и солнечные батареи. Если добавить к этому энергосбережение, есть надежда на решение встающих энергетических проблем; таким образом, строительство новых атомных и тепловых электростанций вовсе не обязательно. Однако их придется еще какое-то время сохранить в качестве резервных для стабильного энергообеспечения. Что же касается отдаленного будущего, то в первую очередь следует разрабатывать системы запасания энергии, вырабатываемой солнечными и ветровыми станциями.

С точки зрения окружающей среды и устойчивого развития эти альтернативные источники электричества вполне надежны. К сожалению, они никак не решают проблему сокращения запасов сырой нефти, которая по-прежнему необходима для транспорта.

Пассивные солнечные нагревательные системы весьма рентабельны, и имеет смысл включать их в проекты всех новых зданий. Однако, пока еще существующие и используемые здания не изменятся, потребление традиционных энергоресурсов не снизится; в лучшем случае замедлится его рост. Действительно сократить их использование могло бы повсеместное улучшение теплоизоляции зданий и установка в низ «задним числом» солнечных систем отопления и водонагрева. В таком случае появится возможность перебросить часть мазута, потребляемого в бытовых целях, на нужды транспорта. Однако в самом благоприятном случае проблемы будущего дефицита сырой нефти, необходимой для производства, автомобильного горючего.

Поэтому нужно сосредоточить основное внимание на транспортном секторе.

Что Вы можете сделать?

Хорошо информированные и активные граждане могут многое сделать для поддержки и развития более сбалансированной и экологически устойчивой политики. Кроме того, необходимо писать в соответствующие органы, требуя, чтобы они поддержали следующие мероприятия:

— финансирование в первую очередь не ядерной энергетики, а исследований и технических разработок в области использования солнечной энергии для получения водорода, дешевого производства солнечных батарей и легких, недорогих аккумуляторов с высокой емкостью;

— перераспределение ассигнований идущих на прокладку автострад (только стимулирующих потребление топлива), на строительство рельсовых электротранспортных систем;

— возобновление экономического стимулирования энергосбережения и использования солнечных нагревательных систем; вкладывая деньги в эти перспективные направления, мы в конечном счете добьемся большей экономической и политической безопасности, чем тратя средства на охрану танкеров с нефтью.

Заметьте, что ни одно из этих мероприятий не требует дополнительных расходов; речь идет только о смене приоритетов, которая могла бы привести нас к устойчивому обществу.

Изучайте и применяйте на практике любые средства, позволяющие экономить в Вашем собственном доме (разумеется, не приводящие к дискомфорту), улучшая его теплоизоляцию и внедряя, где это только возможно, солнечные системы отопления и горячего водоснабжения.

Наконец, чтобы защитить себя в будущем нефтяных кризисов, постарайтесь поселиться в таком месте, где пользоваться автомобилем необязательно.

Я выбрала эту тему, так как она кажется, на мой взгляд, очень интересной. Я считаю, что за альтернативными источниками энергии стоит будущее. А уже сейчас мы должны думать, какую планету мы оставим своим потомкам. Я не думаю, чтобы людям на Земле было все равно в какой среде будут расти их дети и внуки. Так объединим же усилия для борьбы за чистую планету, за чистый воздух, за чистую воду!

План реферата.

1. Введение.

2. Альтернативные источники энергии:

1. солнечная энергия;

2. энергия воды:

а) гидроэнергия;

б) энергия приливов;

3. энергия ветра;

3. Что мы можем сделать?

Список используемой литературы:

1.П. Ревелль, Ч. Ревелль «Энергетические проблемы человечества», издательство «Мир»,1995

2. П. Ревелль, Ч. Ревелль «Загрязнение воды и воздуха», издательство «Мир», 1995

3. Б. Небел «Наука об окружающей среде», издательство «Мир», 1993г

4. «Крымская солнечная электростанция», Внешторгиздат

5.Журнал «Наука и жизнь», издательство «Правда», 1989г.

www.ronl.ru

Экология и энергетика

Май 25, 2013 / Николай Одегов, Специалист по экологии

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

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

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

Влияние на водные ресурсы

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

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

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

Истощение, загрязнение

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

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

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

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

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

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

Как получить энергию без вреда для экологии

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

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

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

Альтернативная энергетика и экология: факты

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

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

zeleneet.com

Реферат – Энергетика и экология

Контрольная работа по курсу «Природопользование»

Академия труда и социальных отношений

Финансовый факультет

Специальность «Бухгалтерский учет и аудит»

Основные концепции надежности и экологической безопасностиобъектов энергетики.

Анализперспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещенииприоритетных проблем в сторону всесторонней оценки возможных последствийвлияния основных отраслей энергетики на окружающую среду, жизнь и здоровьенаселения.

Энергетическиеобъекты (топливно-энергетический комплекс вообще и объекты энергетики вчастности) по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболееинтенсивно воздействующих на биосферу.

Увеличениенапоров и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использованиятрадиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство АЭС и другихпредприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ) выдвигают ряд принципиально важныхзадач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли.Если в предыдущие периоды выбор способов получения электрической и тепловойэнергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства,транспорта и др. и назначение основных параметров объектов (тип и мощностьстанции, объем водохранилища и др.) проводились в первую очередь на основеминимизации экономических затрат, то в настоящее время на первый план все болеевыдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатацииобъектов энергетики.

Это,прежде всего, относится к ядерной энергетике (АЭС и другие предприятия ЯТЦ),крупным гидроузлам, энергокомплексам, предприятиям, связанным с добычей итранспортом нефти и газа и т.п. Тенденции и темпы развития энергетики сейчас взначительной степени определяются уровнем надежности и безопасности (в томчисле экологической) электростанций разного типа. К этим аспектам развитияэнергетики привлечено внимание специалистов и широкой общественности,вкладываются значительные материальные и интеллектуальные ресурсы, однако самаконцепция надежности и безопасности потенциально опасных инженерных объектовостается во многом мало разработанной.

Развитиеэнергетического производства, по-видимому, следует рассматривать как один изаспектов современного этапа развития техносферы вообще (и энергетики вчастности) и учитывать при разработке методов оценки и средств обеспечениянадежности и экологической безопасности наиболее потенциально опасныхтехнологий.

Одноиз важнейших направлений решения проблемы – принятие комплекса технических иорганизационных решений на основе концепций теории риска.

Объектыэнергетики, как и многие предприятия других отраслей промышленности,представляют источники неизбежного, потенциального, до настоящего временипрактически количественно не учитываемого риска для населения и окружающейсреды. Под надежностью объекта понимается его способность выполнять своифункции (в данном случае – выработка электро- и тепловой энергии) в заданныхусловиях эксплуатации в течение срока службы. Или наиболее подробно: свойствообъекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров,характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах иусловиях применения.

Подэкологической безопасностью понимается сохранение в регламентируемых пределахвозможных отрицательных последствий воздействия объектов энергетики наприродную среду. Регламентация этих негативных последствий связана с тем, чтонельзя добиться полного исключения экологического ущерба.

Отрицательныепоследствия воздействия энергетики на окружающую среду следует ограничиватьнекоторым минимальным уровнем, например, социально-приемлемым допустимымуровнем. Должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс междукачеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения.Социально-приемлемый риск зависит от многих факторов, в частности, отособенностей объекта энергетики.

Всилу специфики технологии использования водной энергии гидроэнергетическиеобъекты преобразуют природные процессы на весьма длительные сроки. Например,водохранилище ГЭС (или система водохранилищ в случае каскада ГЭС) можетсуществовать десятки и сотни лет, при этом на месте естественного водотокавозникает техногенный объект с искусственным регулированием природных процессов- природно-техническая система (ПТС). В данном случае задача сводится кформированию такой ПТС, которая обеспечивала бы надежное и экологическибезопасное формирование комплекса. При этом соотношение между основнымиподсистемами ПТС (техногенным объектом и природной средой) может бытьсущественно различным в зависимости от выбранных приоритетов – технических,экологических, социально-экономических и др., а принцип экологическойбезопасности может формулироваться, например, как поддержание некоторогоустойчивого состояния создаваемой ПТС.

Другойоказывается постановка задачи оценки возможных последствий для окружающей средыпри создании объектов ядерной энергетики. Здесь под экологической безопасностьюпонимается концепция, согласно которой при проектировании, строительстве,эксплуатации и снятии с эксплуатации АЭС, а также других объектов ЯТЦпредусматривается и обеспечивается сохранение региональных экосистем. При этомдопускается некоторый экологический ущерб, риск которого не превосходитопределенного (нормируемого) уровня. Этот риск минимален в период штатнойэксплуатации АЭС, возрастает при возведении объекта и снятии его с эксплуатациии, особенно – в аварийных ситуациях. Необходимо учитывать влияние на окружающуюсреду всех основных факторов техногенного воздействия: радиационного,химического теплового (с учетом их возможного нелинейного взаимодействия).Следует иметь в виду и различные масштабы возможных последствий: локальный(тепловое пятно сброса подогретых вод в водоемы и водотоки), региональный(выброс радионуклидов), глобальный (рассеяние долгоживущих радионуклидов побиосферным каналам). Если же создается крупное водохранилище-охладитель, то,как в случае гидроэнергетического объекта, должна ставиться задача обэкологически безопасном функционировании сложной ПТС (с учетом отмеченнойспецифики АЭС).

Аналогичныйкруг вопросов следует рассматривать при формулировании концепции экологическойбезопасности объектов теплоэнергетики: учет теплового и химического воздействияна окружающую среду, влияние водоемов-охладителей и т.п. Кроме того, длякрупных ТЭС на твердом топливе (уголь, сланцы) возникают проблемы надежной ибезопасной эксплуатации золоотвалов – сложных и ответственных грунтовыхгидросооружений. И здесь надо ставить задачу о безопасном функционировании ПТС«ТЭС – окружающая среда».

Какоевлияние оказывает на характер вредных выбросов в атмосферу вид топлива,используемый на тепловых электростанциях.

Вкачестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты,природный газ и реже древесину и торф. Основными компонентами горючихматериалов являются углерод, водород и кислород, в меньших количествахсодержится сера и азот, присутствуют также следы металлов и их соединений (чащевсего оксиды и сульфиды).

Втепло энергетике источником массированных атмосферных выбросов икрупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия иустановки паросилового хозяйства, т.е. любые предприятия, работа которыхсвязана с сжиганием топлива. В состав отходящих дымовых газов входят диоксидуглерода, диоксид и триоксид серы и ряд других компонентов, поступление которыхв воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентамбиосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту инаселению городов.

Нарядус газообразными выбросами теплоэнергетика является «производителем» огромныхмасс твердых отходов; к ним относятся хвосты углеобогащения, золы и шлаки.

Отходыуглеобогатительных фабрик содержат 55-60% SiO², 22-26% Al²O³, 5-12% Fe²O³, 0,5-1% CaO,4-4,5% K²O и Na²O и до 5% С. Они поступают в отвалы, которые пылят, «дымят» и резкоухудшают состояние атмосферы и прилегающих территорий.

Жизньна земле возникла в условия восстановительной атмосферы и только значительнопозже, спустя примерно 2 млрд. лет, биота постепенно преобразовалавосстановительную атмосферу в окислительную. При этом биота предварительновывела из атмосферы различные вещества, в частности углекислый газ, образовавогромные залежи известняков и других углеродосодержащих соединений.

Сейчаснаша техногенная цивилизация сформировала мощный поток восстановительных газов,в первую очередь вследствие сжигания ископаемого топлива в целях полученияэнергии. За 20 лет, с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелейнефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн.куб.м газа.

Выбросыв атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).

Топливо Выбросы Углеводороды СО NOx SO² Частицы Уголь 400 2000 27000 110000 3000 Нефть 470 700 25000 37000 1200 Природный газ 34 – 20000 20,4 500

Основнуючасть выброса занимает углекислый газ – порядка 1 млн.т в пересчете на углерод1 Мт. Со сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 торганики, 82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов и почти 500 твзвешенных частиц. Зола электростанций часто содержит повышенные концентрациитяжелых, редко земельных и радиоактивных веществ. Для электростанции работающейна угле требуется 3,6 млн.т угля, 150 куб.м воды и около 30 млрд. куб.м воздухаежегодно. В приведенных цифрах не учтены нарушения окружающей среды, связанныес добычей и транспортировкой угля.

Еслиучесть, что подобная электростанция активно работает несколько десятилетий, тоее воздействие вполне можно сравнить с действием вулкана. Но если последнийобычно выбрасывает продукты вулканизма в больших количества разово, тоэлектростанция делает это постоянно. За весь голоцен (10-12 тыс. лет)вулканическая деятельность не смогла сколько-нибудь заметно повлиять на составатмосферы, а хозяйственная деятельность человека за какие-то 100-200 летобусловила такие изменения, причем в основном за счет сжигания ископаемоготоплива и выбросов парниковых газов разрушенными и деформированнымиэкосистемами.

Коэффициентполезного действия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%,большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия тем или инымспособом используется и превращается, в конечном счете, в тепловую, т.е. помимохимического в биосферу поступает тепловое загрязнение.

Загрязнениеи отходы энергетических объектов в виде газовой, жидкой и твердой фазыраспределяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой –региональные и локальные. Так же обстоит дело и в других отраслях хозяйства, новсе же энергетика и сжигание ископаемого топлива остаются источником основныхглобальных загрязнителей. Они поступают в атмосферу, и за счет их накопленияизменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в том числепарниковых газов. В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практическиотсутствовали – хлорфторуглероды. Это глобальные загрязнители имеющие высокийпарниковый эффект и в то же время участвующие в разрушении озонового экранастратосферы.

Влияние водохранилищ и гидроэлектростанций на природнуюсреду.

Обострениеэкологической ситуации, как в мире, так и в нашей стране, к началу 90-х годовпослужило поводом для возобновления дискуссий по проблемам экологии вгидроэнергетике, отличающейся большой агрессивностью. В нашей стране принципыприоритета охраны окружающей среды были признаны на Всесоюзномнаучно-техническом совещании «Будущее гидроэнергетики. Основные направлениясоздания гидроэлектростанций нового поколения» (1991 г.).

Наиболеерезко прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами,затопления земель, качества воды. Сохранения флоры и фауны.

Из-забольшой площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС России(Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская) ущерб наносимый природезначителен. Наиболее значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанцийна экосистему водосброса является создание водохранилищ и затопление земель.Это вызывает изменение видового состава, численности биомассы растений,животных, формирование новых биоценозов.

Эффективнымспособом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС вкаскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркалаводохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей и уменьшениерегулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы,обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат в основе всех современныхразработок.

Ещеодна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества воднойсреды. Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессамипроизводства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточнымиводами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязненийхозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ присоздании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.

Вводохранилищах задерживается большая часть питательных веществ, приносимыхреками. В теплую погоду водоросли способны массами размножаться в поверхностныхслоях обогащенного питательными веществами, или эвтрофного, водохранилища. Входе фотосинтеза водоросли потребляют питательные вещества из водохранилища ипроизводят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воденеприятный запах и вкус, покрывают толстым слоем дно и препятствуют отдыхулюдей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, «цветение»водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах стран СНГ делает их водунепригодной ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.

Впервые годы после заполнения водохранилища в нем появляется много разложившейсярастительности, а «новый» грунт может резко снизить уровень кислородав воде. Гниение органических веществ может привести к выделению огромногоколичества парниковых газов — метана и двуокиси углерода.

Водохранилищачасто «созревают» десятилетиями или дольше, а в тропиках этот процессдлится столетиями — пока разложится большая часть всей органики.

Очистказатопляемой зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку онатрудна и дорога, очистку проводят лишь частично.

Самыйизвестный пример масштабного затопления леса — плотина Брокопондо в Суринаме(Ю. Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса — 1% территории страны.Разложение органического вещества в этом мелководном бассейне лишило его воду кислородаи вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующегокоррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища в1964 году носили маски. А стоимость ущерба, нанесенного турбин закисленнойводой, составила более 7 процентов общей стоимости проекта.

Вто же время опят эксплуатации водохранилищ показал, что вследствие увеличениявремени пребывания воды в водоеме общий эффект самоочищения в них в большинствеслучаев выше, чем в реках. Водохранилища существенно сглаживают амплитудуколебания показателей качества воды. Резко снижают их пиковые значения.

Есливопрос о положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество водыдо сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков,бесспорно. Большие объемы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищахпобуждают к строительству предприятий без должной очистки стоков, чтопревращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.

Кромезагрязнения объективным показателем качества является состояние обитающих вводе живых организмов. Наиболее тесно связаны с водными массами планктонныеорганизмы. При транзите через зарегулированный поток с каскадами водохранилищпланктонные сообщества (ценозы) претерпевают сложные изменения, обусловленные поочереднымпопаданием планктонных организмов то в озерные условия (верхний бьеф), то вречные (нижний бьеф). В условиях верхнего бьефа формируется планктобиоценозозерного типа, а в условиях нижнего – речного. Эти плактоценозы отличаютсяобъемами продуцируемого органического вещества, плотностью и биомассойорганизмов, видовым составом и другими показателями. Как правило, организмысообществ озерного типа не приспособлены к жизни в реке. В речных условияхтечение даже средней силы оказывает губительное влияние на озерные видыорганизмов. На структуру и динамику планктона влияют и сами гидротехническиесооружения, т.к. при преодолении гидроагрегатов планктон подвергаетсяразрушению.

Ивсе же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающуюфункцию ГЭС. Так выработка каждого млрд.кВт*ч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭСприводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел/год.

Атомные электростанции и экологические проблемы,возникающие при их эксплуатации.

Сконца 1960-х годов начинается бум ядерной энергетики. В это время возникло, покрайней мере, две иллюзии, связанных с ядерной энергетикой. Считалось, чтоэнергетические ядерные реакторы достаточно безопасны, а системы слежения иконтроля, защитные экраны и обученный персонал гарантируют их безаварийнуюработу, а также считалось, что ядерная энергетика является «экологическичистой», т.к. обеспечивает снижение выброса парниковых газов при замещенииэнергетических установок, работающих на ископаемом топливе.

Иллюзияо безопасности ядерной энергетики была разрушена после нескольких большихаварий в Великобритании, США и СССР, апофеозом которых стала катастрофа начернобыльской АЭС. Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии наядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери приаварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемоетопливо. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, чтонаселение ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды,растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия.При этом в отношении чернобыльского выброса многое остается неизвестным, и рискздоровью населения от аварийных выбросов этой АЭС существенно занижен, т.к. вбольшинстве стран СНГ отсутствует хорошая медицинская статистика. Рядомисследователей США было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдалсязначительный рост общего числа смертей среди населения, высокая младенческаясмертность, а также пониженная рождаемость, связанные не исключено с высокойконцентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США.

Зачетыре летних месяца возросло количество смертей от пневмонии, разных видовинфекционных заболеваний, СПИДа по сравнению со средним числом смертей за этотпериод в 1983-85 годах. Все это с высокой статистически достовернойвероятностью связано с поражением иммунной системы чернобыльскими выбросами.

Такойже точной статистики нет и для большинства других стран, исключая Германию. Наюге Германии, где чернобыльские выпадения были особенно интенсивными,младенческая смертность возросла на 35%.

Однакоопасность ядерной энергетики лежит не только в сфере аварий и катастроф. Дажебез них около 250 радиоактивных изотопов попадают в окружающую среду врезультате работы ядерных реакторов. Эти радиоактивные частицы вместе с водой,пылью, пищей и воздухом попадают в организмы людей, животных, вызывая раковыезаболевания, дефекты при рождении, снижение уровня иммунной системы иувеличивают общую заболеваемость населения, проживающего вокруг ядерныхустановок.

Департаментобщественного здравоохранения штата Массачусетс с 1990 года установил, что улюдей, живущих и работающих в двадцатимильной зоне АЭС «Пилигрим», около городаПлимут, в 4 раза выше заболеваемость лейкемией, чем ожидалось. Статистическизаметное увеличение случаев заболеваний лейкемией и раком обнаружено вокрестностях АЭС «Троян» в городе Портленд, штат Орегон. Заболеваемостьлейкемией детей в поселке около британского ядерного центра в Селлафилде в 10раз выше, чем в среднем по стране, и, несомненно, связана с его работой. Этостало известно в 1990 году, а недавно официально подтверждено Британскимкомитетом по радиологии.

Дажекогда АЭС работает нормально, она обязательно выбрасывает изрядное количестворадиоактивных изотопов инертных газов. Также как радиоактивный йодконцентрируется в щитовидной железе, вызывая ее поражение, радиоизотопыинертных газов, в 70-е годы считавшиеся абсолютно безвредными для всего живого,накапливаются в некоторых клеточных структурах растений хлоропластах,митохондриях и клеточных мембранах. После установления этого факта, остаетсяслово «инертные» всегда употреблять в кавычках, поскольку, конечно же, ониоказывают серьезное влияние на процессы жизнедеятельности растений.

Радиоизотопы«инертных» газов вызывают и такой феномен как столбы ионизированного воздуха(свечки) над АЭС. Эти образования могут наблюдаться с помощью обыкновенныхрадиолокаторов на расстоянии в сотни километров от любой АЭС. Кто сможет утверждать,что все это никак не сказывается на состоянии и качестве окружающей среды, намиграционных путях птиц и летучих мышей, на поведении насекомых?

Однимиз основных выбрасываемых инертных газов является криптон-85 бета-излучатель.Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы. Количествокриптона-85 в атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % вгод. Уже сейчас количество криптона-85 в атмосфере в миллионы раз (!) выше, чемдо начала атомной эры. Этот газ в атмосфере ведет себя как тепличный газ, вносятем самым вклад в антропогенное изменение климата Земли.

Нельзяне упомянуть и проблему другого бета-излучателя, образующегося при всякойнормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода. Доказано, что онлегко связывается с протоплазмой живых клеток и тысячекратно накапливается впищевых цепочках. Кроме того, надо добавить загрязнение тритием грунтовых водпрактически вокруг всех АЭС. Ничего хорошего от замещения части молекул воды вживых организмах тритием ждать не приходиться. Когда тритий распадается (периодполураспада 12,3 года), он превращается в гелий и испускает сильноебета-излучение. Эта трансмутация особенно опасна для живых организмов, так какможет поражать генетический аппарат клеток.

Ещеодин радиоактивный газ, не улавливаемый никакими фильтрами и в большихколичествах производимый всякой АЭС, углерод-14. Есть основания предполагать,что накопление углерода-14 в атмосфере ведет к резкому замедлению ростадеревьев. Такое необъяснимое замедление роста деревьев, по заключению рядалесоводов, наблюдается, чуть ли не повсеместно на Земле. Сейчас в составеатмосферы количество углерода-14 увеличено на 25% по сравнению с до атомнойэрой.

Ноглавная опасность от работающих АЭС — загрязнение биосферы плутонием. На Землебыло не более 50 кг этого сверхтоксичного элемента до начала его производствачеловеком в 1941 году. Сейчас глобальное загрязнение плутонием принимаеткатастрофические размеры: атомные реакторы мира произвели уже много сотен тоннплутония – количество более чем достаточное для смертельного отравления всехживущих на планете людей. Плутоний крайне летуч: стоит пронести образец черезкомнату, как допустимое содержание плутония в воздухе будет превышено. У негонизкая температура плавления – всего 640 градусов по Цельсию. Он способен ксамовозгоранию при наличии кислорода.

Обычно,когда говорят о радиационном загрязнении, имеют в виду гамма-излучение, легкоулавливаемое счетчиками Гейгера и дозиметрами на их основе. В то же время естьнемало бета-излучателей (углерод-14, криптон-85, стронций-90, йод-129 и 130).Существующими массовыми приборами они измеряются недостаточно надежно. Ещетруднее быстро и достоверно определять содержание плутония, поэтому еслидозиметр не щелкает, это еще не означает радиационной безопасности, это говоритлишь о том, что нет опасного уровня гамма-радиации.

Наконец,важнейшей причиной экологической опасности ядерной энергетики и ядернойпромышленности в целом является проблема радиоактивных отходов, которая так и остаетсянерешенной. На 424 гражданских ядерных энергетических реакторах, работающих вовсем мире, ежегодно образуется большое количество низко-, средне- ивысокорадиоактивных отходов. К этой проблеме отходов прямо примыкает проблемавывода выработавших свой ресурс реакторов.

Радиоактивноезагрязнение сопровождает все звенья сложного хозяйства ядерной энергетики:добычу и переработку урана, работу АЭС, хранение и регенерацию топлива. Этоделает атомную энергетику экологически безнадежно грязной. С каждым десятилетиемоткрываются все новые опасности, связанные с работой АЭС. Есть все основаниясчитать, что и далее будут выявляться новые данные об опасностях, исходящих отАЭС.

Список литературы

 «Надежностьи экологическая безопасность гидроэнергетических установок» Львов Л.В.; ФедоровМ.П.; Шульман С.Г. Санкт-Петербург 1999г.

«Экологияи охрана биосферы при химическом загрязнении» Лозановская И.Н.; Орлов Д.С.;Садовникова Л.К. Москва 1998г.

«Экологическиепроблемы. Что происходит, кто виноват и что делать?» под редакциейДанилова-Данильяна В.И. Москва 1997г.

Статья«Ядерная мифология конца 20 века» А.В.Яблоков «Новый мир» 1995г.

Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта study.online.ks.ua/

www.ronl.ru

Экологические проблемы энергетики

В современном мире все больше возрастает потребность людей использовать энергетические ресурсы. На данный момент эксплуатируются следующие виды источников энергетической индустрии:

• органическое топливо – каменный уголь, газ;
• вода;
• атомное ядро.

Атомная энергия и энергия воды превращается в электроэнергию, подается населению для жизнеобеспечения населенных пунктов. Высвобождение энергии происходит за счет процесса горения. В данном случае в атмосферу выделяются продукты горения, что ухудшает экологию местности.

Как влияет энергетика на экологию?

В целом энергетическая отрасль влияет на экономику позитивно. Что касается окружающей среды, то энергетика на нее влияет негативно:

• способствует климатическим изменениям;
• происходит изменение гидрологического режима рек;
• загрязнение вод Мирового океана химическими веществами;
• влияет на появление кислотных дождей;
• атмосфера загрязняется газами, пылью, вредными выбросами;
• образуется парниковый эффект;
• происходит радиоактивное и химическое загрязнение литосферы;
• исчерпываются невозобновимые природные ресурсы.

Среди других проблем энергетики существенной является небезопасность оборудования различного рода электростанций, будь то тепловая или атомная. Использование, к примеру, атомных реакторов ставит под угрозу существование всего человечества. Так авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году – это был лишь небольшой пример того, как энергетика губительна для всего живого в округе. Вполне вероятен более печальный сценарий при взрыве любой АЭС. Стоит подчеркнуть, что не всегда своевременно происходит замена старого оборудования на новое. Также возникает проблема утилизации радиоактивных отходов, поскольку их нужно изолировать и надежно хранить, что требует огромнейших финансовых растрат.

Вывод

Пожалуй, справедливо будет заметить, что от внимательности, компетентности и мастерства работников ТЭС, АЭС, ГЭС зависят не только человеческие жизни людей, проживающих вблизи объекта энергетической сферы, но и всех людей на планете, состояния окружающей среды в целом. Необходимо заниматься развитием альтернативных источников энергии, использование которых будет более безопасным, чем используемые ныне электростанции. Также требуется проводить информационное оповещение населения, чтобы убедить людей пользоваться электроприборами в экономном режиме, что позволит существенно экономить энергоресурсы. В связи с этим решение энергетических проблем повлияет на решение основных экологических проблем планеты.

ecoportal.info

Реферат – Энергетика и экология

Контрольная работа по курсу «Природопользование»

Академия труда и социальных отношений

Финансовый факультет

Специальность «Бухгалтерский учет и аудит»

Основные концепции надежности и экологической безопасности объектов энергетики.

Анализ перспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещении приоритетных проблем в сторону всесторонней оценки возможных последствий влияния основных отраслей энергетики на окружающую среду, жизнь и здоровье населения.

Энергетические объекты (топливно-энергетический комплекс вообще и объекты энергетики в частности) по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу.

Увеличение напоров и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использования традиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство АЭС и других предприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ) выдвигают ряд принципиально важных задач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Если в предыдущие периоды выбор способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта и др. и назначение основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) проводились в первую очередь на основе минимизации экономических затрат, то в настоящее время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики.

Это, прежде всего, относится к ядерной энергетике (АЭС и другие предприятия ЯТЦ), крупным гидроузлам, энергокомплексам, предприятиям, связанным с добычей и транспортом нефти и газа и т.п. Тенденции и темпы развития энергетики сейчас в значительной степени определяются уровнем надежности и безопасности (в том числе экологической) электростанций разного типа. К этим аспектам развития энергетики привлечено внимание специалистов и широкой общественности, вкладываются значительные материальные и интеллектуальные ресурсы, однако сама концепция надежности и безопасности потенциально опасных инженерных объектов остается во многом мало разработанной.

Развитие энергетического производства, по-видимому, следует рассматривать как один из аспектов современного этапа развития техносферы вообще (и энергетики в частности) и учитывать при разработке методов оценки и средств обеспечения надежности и экологической безопасности наиболее потенциально опасных технологий.

Одно из важнейших направлений решения проблемы – принятие комплекса технических и организационных решений на основе концепций теории риска.

Объекты энергетики, как и многие предприятия других отраслей промышленности, представляют источники неизбежного, потенциального, до настоящего времени практически количественно не учитываемого риска для населения и окружающей среды. Под надежностью объекта понимается его способность выполнять свои функции (в данном случае – выработка электро- и тепловой энергии) в заданных условиях эксплуатации в течение срока службы. Или наиболее подробно: свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Под экологической безопасностью понимается сохранение в регламентируемых пределах возможных отрицательных последствий воздействия объектов энергетики на природную среду. Регламентация этих негативных последствий связана с тем, что нельзя добиться полного исключения экологического ущерба.

Отрицательные последствия воздействия энергетики на окружающую среду следует ограничивать некоторым минимальным уровнем, например, социально-приемлемым допустимым уровнем. Должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения. Социально-приемлемый риск зависит от многих факторов, в частности, от особенностей объекта энергетики.

В силу специфики технологии использования водной энергии гидроэнергетические объекты преобразуют природные процессы на весьма длительные сроки. Например, водохранилище ГЭС (или система водохранилищ в случае каскада ГЭС) может существовать десятки и сотни лет, при этом на месте естественного водотока возникает техногенный объект с искусственным регулированием природных процессов — природно-техническая система (ПТС). В данном случае задача сводится к формированию такой ПТС, которая обеспечивала бы надежное и экологически безопасное формирование комплекса. При этом соотношение между основными подсистемами ПТС (техногенным объектом и природной средой) может быть существенно различным в зависимости от выбранных приоритетов – технических, экологических, социально-экономических и др., а принцип экологической безопасности может формулироваться, например, как поддержание некоторого устойчивого состояния создаваемой ПТС.

Другой оказывается постановка задачи оценки возможных последствий для окружающей среды при создании объектов ядерной энергетики. Здесь под экологической безопасностью понимается концепция, согласно которой при проектировании, строительстве, эксплуатации и снятии с эксплуатации АЭС, а также других объектов ЯТЦ предусматривается и обеспечивается сохранение региональных экосистем. При этом допускается некоторый экологический ущерб, риск которого не превосходит определенного (нормируемого) уровня. Этот риск минимален в период штатной эксплуатации АЭС, возрастает при возведении объекта и снятии его с эксплуатации и, особенно – в аварийных ситуациях. Необходимо учитывать влияние на окружающую среду всех основных факторов техногенного воздействия: радиационного, химического теплового (с учетом их возможного нелинейного взаимодействия). Следует иметь в виду и различные масштабы возможных последствий: локальный (тепловое пятно сброса подогретых вод в водоемы и водотоки), региональный (выброс радионуклидов), глобальный (рассеяние долгоживущих радионуклидов по биосферным каналам). Если же создается крупное водохранилище-охладитель, то, как в случае гидроэнергетического объекта, должна ставиться задача об экологически безопасном функционировании сложной ПТС (с учетом отмеченной специфики АЭС).

Аналогичный круг вопросов следует рассматривать при формулировании концепции экологической безопасности объектов теплоэнергетики: учет теплового и химического воздействия на окружающую среду, влияние водоемов-охладителей и т.п. Кроме того, для крупных ТЭС на твердом топливе (уголь, сланцы) возникают проблемы надежной и безопасной эксплуатации золоотвалов – сложных и ответственных грунтовых гидросооружений. И здесь надо ставить задачу о безопасном функционировании ПТС «ТЭС – окружающая среда».

Какое влияние оказывает на характер вредных выбросов в атмосферу вид топлива, используемый на тепловых электростанциях.

В качестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и реже древесину и торф. Основными компонентами горючих материалов являются углерод, водород и кислород, в меньших количествах содержится сера и азот, присутствуют также следы металлов и их соединений (чаще всего оксиды и сульфиды).

В тепло энергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, т.е. любые предприятия, работа которых связана с сжиганием топлива. В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид серы и ряд других компонентов, поступление которых в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов.

Наряду с газообразными выбросами теплоэнергетика является «производителем» огромных масс твердых отходов; к ним относятся хвосты углеобогащения, золы и шлаки.

Отходы углеобогатительных фабрик содержат 55-60% SiO², 22-26% Al²O³, 5-12% Fe²O³, 0,5-1% CaO, 4-4,5% K²O и Na²O и до 5% С. Они поступают в отвалы, которые пылят, «дымят» и резко ухудшают состояние атмосферы и прилегающих территорий.

Жизнь на земле возникла в условия восстановительной атмосферы и только значительно позже, спустя примерно 2 млрд. лет, биота постепенно преобразовала восстановительную атмосферу в окислительную. При этом биота предварительно вывела из атмосферы различные вещества, в частности углекислый газ, образовав огромные залежи известняков и других углеродосодержащих соединений.

Сейчас наша техногенная цивилизация сформировала мощный поток восстановительных газов, в первую очередь вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии. За 20 лет, с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн.куб.м газа.

Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).

Топливо	Выбросы
Углеводороды	СО	NOx	SO²	Частицы
Уголь	400	2000	27000	110000	3000
Нефть	470	700	25000	37000	1200
Природный газ	34	–	20000	20,4	500

Основную часть выброса занимает углекислый газ – порядка 1 млн.т в пересчете на углерод 1 Мт. Со сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 т органики, 82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов и почти 500 т взвешенных частиц. Зола электростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редко земельных и радиоактивных веществ. Для электростанции работающей на угле требуется 3,6 млн.т угля, 150 куб.м воды и около 30 млрд. куб.м воздуха ежегодно. В приведенных цифрах не учтены нарушения окружающей среды, связанные с добычей и транспортировкой угля.

Если учесть, что подобная электростанция активно работает несколько десятилетий, то ее воздействие вполне можно сравнить с действием вулкана. Но если последний обычно выбрасывает продукты вулканизма в больших количества разово, то электростанция делает это постоянно. За весь голоцен (10-12 тыс. лет) вулканическая деятельность не смогла сколько-нибудь заметно повлиять на состав атмосферы, а хозяйственная деятельность человека за какие-то 100-200 лет обусловила такие изменения, причем в основном за счет сжигания ископаемого топлива и выбросов парниковых газов разрушенными и деформированными экосистемами.

Коэффициент полезного действия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%, большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия тем или иным способом используется и превращается, в конечном счете, в тепловую, т.е. помимо химического в биосферу поступает тепловое загрязнение.

Загрязнение и отходы энергетических объектов в виде газовой, жидкой и твердой фазы распределяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой – региональные и локальные. Так же обстоит дело и в других отраслях хозяйства, но все же энергетика и сжигание ископаемого топлива остаются источником основных глобальных загрязнителей. Они поступают в атмосферу, и за счет их накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в том числе парниковых газов. В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практически отсутствовали – хлорфторуглероды. Это глобальные загрязнители имеющие высокий парниковый эффект и в то же время участвующие в разрушении озонового экрана стратосферы.

Влияние водохранилищ и гидроэлектростанций на природную среду.

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, отличающейся большой агрессивностью. В нашей стране принципы приоритета охраны окружающей среды были признаны на Всесоюзном научно-техническом совещании «Будущее гидроэнергетики. Основные направления создания гидроэлектростанций нового поколения» (1991 г.).

Наиболее резко прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами, затопления земель, качества воды. Сохранения флоры и фауны.

Из-за большой площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС России (Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская) ущерб наносимый природе значителен. Наиболее значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанций на экосистему водосброса является создание водохранилищ и затопление земель. Это вызывает изменение видового состава, численности биомассы растений, животных, формирование новых биоценозов.

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 и уменьшение регулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат в основе всех современных разработок.

Еще одна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды. Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами производства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточными водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений хозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ при создании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.

В водохранилищах задерживается большая часть питательных веществ, приносимых реками. В теплую погоду водоросли способны массами размножаться в поверхностных слоях обогащенного питательными веществами, или эвтрофного, водохранилища. В ходе фотосинтеза водоросли потребляют питательные вещества из водохранилища и производят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воде неприятный запах и вкус, покрывают толстым слоем дно и препятствуют отдыху людей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, «цветение» водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах стран СНГ делает их воду непригодной ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.

В первые годы после заполнения водохранилища в нем появляется много разложившейся растительности, а «новый» грунт может резко снизить уровень кислорода в воде. Гниение органических веществ может привести к выделению огромного количества парниковых газов — метана и двуокиси углерода.

Водохранилища часто «созревают» десятилетиями или дольше, а в тропиках этот процесс длится столетиями — пока разложится большая часть всей органики.

Очистка затопляемой зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку она трудна и дорога, очистку проводят лишь частично.

Самый известный пример масштабного затопления леса — плотина Брокопондо в Суринаме (Ю. Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса — 1% территории страны. Разложение органического вещества в этом мелководном бассейне лишило его воду кислорода и вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующего коррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища в 1964 году носили маски. А стоимость ущерба, нанесенного турбин закисленной водой, составила более 7 процентов общей стоимости проекта.

В то же время опят эксплуатации водохранилищ показал, что вследствие увеличения времени пребывания воды в водоеме общий эффект самоочищения в них в большинстве случаев выше, чем в реках. Водохранилища существенно сглаживают амплитуду колебания показателей качества воды. Резко снижают их пиковые значения.

Если вопрос о положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество воды до сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно. Большие объемы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к строительству предприятий без должной очистки стоков, что превращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.

Кроме загрязнения объективным показателем качества является состояние обитающих в воде живых организмов. Наиболее тесно связаны с водными массами планктонные организмы. При транзите через зарегулированный поток с каскадами водохранилищ планктонные сообщества (ценозы) претерпевают сложные изменения, обусловленные поочередным попаданием планктонных организмов то в озерные условия (верхний бьеф), то в речные (нижний бьеф). В условиях верхнего бьефа формируется планктобиоценоз озерного типа, а в условиях нижнего – речного. Эти плактоценозы отличаются объемами продуцируемого органического вещества, плотностью и биомассой организмов, видовым составом и другими показателями. Как правило, организмы сообществ озерного типа не приспособлены к жизни в реке. В речных условиях течение даже средней силы оказывает губительное влияние на озерные виды организмов. На структуру и динамику планктона влияют и сами гидротехнические сооружения, т.к. при преодолении гидроагрегатов планктон подвергается разрушению.

И все же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого млрд.кВт*ч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел/год.

Атомные электростанции и экологические проблемы, возникающие при их эксплуатации.

С конца 1960-х годов начинается бум ядерной энергетики. В это время возникло, по крайней мере, две иллюзии, связанных с ядерной энергетикой. Считалось, что энергетические ядерные реакторы достаточно безопасны, а системы слежения и контроля, защитные экраны и обученный персонал гарантируют их безаварийную работу, а также считалось, что ядерная энергетика является «экологически чистой», т.к. обеспечивает снижение выброса парниковых газов при замещении энергетических установок, работающих на ископаемом топливе.

Иллюзия о безопасности ядерной энергетики была разрушена после нескольких больших аварий в Великобритании, США и СССР, апофеозом которых стала катастрофа на чернобыльской АЭС. Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии на ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери при аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое топливо. 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. При этом в отношении чернобыльского выброса многое остается неизвестным, и риск здоровью населения от аварийных выбросов этой АЭС существенно занижен, т.к. в большинстве стран СНГ отсутствует хорошая медицинская статистика. Рядом исследователей США было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдался значительный рост общего числа смертей среди населения, высокая младенческая смертность, а также пониженная рождаемость, связанные не исключено с высокой концентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США.

За четыре летних месяца возросло количество смертей от пневмонии, разных видов инфекционных заболеваний, СПИДа по сравнению со средним числом смертей за этот период в 1983-85 годах. Все это с высокой статистически достоверной вероятностью связано с поражением иммунной системы чернобыльскими выбросами.

Такой же точной статистики нет и для большинства других стран, исключая Германию. На юге Германии, где чернобыльские выпадения были особенно интенсивными, младенческая смертность возросла на 35%.

Однако опасность ядерной энергетики лежит не только в сфере аварий и катастроф. Даже без них около 250 радиоактивных изотопов попадают в окружающую среду в результате работы ядерных реакторов. Эти радиоактивные частицы вместе с водой, пылью, пищей и воздухом попадают в организмы людей, животных, вызывая раковые заболевания, дефекты при рождении, снижение уровня иммунной системы и увеличивают общую заболеваемость населения, проживающего вокруг ядерных установок.

Департамент общественного здравоохранения штата Массачусетс с 1990 года установил, что у людей, живущих и работающих в двадцатимильной зоне АЭС «Пилигрим», около города Плимут, в 4 раза выше заболеваемость лейкемией, чем ожидалось. Статистически заметное увеличение случаев заболеваний лейкемией и раком обнаружено в окрестностях АЭС «Троян» в городе Портленд, штат Орегон. Заболеваемость лейкемией детей в поселке около британского ядерного центра в Селлафилде в 10 раз выше, чем в среднем по стране, и, несомненно, связана с его работой. Это стало известно в 1990 году, а недавно официально подтверждено Британским комитетом по радиологии.

Даже когда АЭС работает нормально, она обязательно выбрасывает изрядное количество радиоактивных изотопов инертных газов. 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. После установления этого факта, остается слово «инертные» всегда употреблять в кавычках, поскольку, конечно же, они оказывают серьезное влияние на процессы жизнедеятельности растений.

Радиоизотопы «инертных» газов вызывают и такой феномен как столбы ионизированного воздуха (свечки) над АЭС. Эти образования могут наблюдаться с помощью обыкновенных радиолокаторов на расстоянии в сотни километров от любой АЭС. Кто сможет утверждать, что все это никак не сказывается на состоянии и качестве окружающей среды, на миграционных путях птиц и летучих мышей, на поведении насекомых?

Одним из основных выбрасываемых инертных газов является криптон-85 бета-излучатель. Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы. Количество криптона-85 в атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год. Уже сейчас количество криптона-85 в атмосфере в миллионы раз (!) выше, чем до начала атомной эры. Этот газ в атмосфере ведет себя как тепличный газ, внося тем самым вклад в антропогенное изменение климата Земли.

Нельзя не упомянуть и проблему другого бета-излучателя, образующегося при всякой нормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода. Доказано, что он легко связывается с протоплазмой живых клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепочках. Кроме того, надо добавить загрязнение тритием грунтовых вод практически вокруг всех АЭС. Ничего хорошего от замещения части молекул воды в живых организмах тритием ждать не приходиться. Когда тритий распадается (период полураспада 12,3 года), он превращается в гелий и испускает сильное бета-излучение. Эта трансмутация особенно опасна для живых организмов, так как может поражать генетический аппарат клеток.

Еще один радиоактивный газ, не улавливаемый никакими фильтрами и в больших количествах производимый всякой АЭС, углерод-14. Есть основания предполагать, что накопление углерода-14 в атмосфере ведет к резкому замедлению роста деревьев. Такое необъяснимое замедление роста деревьев, по заключению ряда лесоводов, наблюдается, чуть ли не повсеместно на Земле. Сейчас в составе атмосферы количество углерода-14 увеличено на 25% по сравнению с до атомной эрой.

Но главная опасность от работающих АЭС — загрязнение биосферы плутонием. На Земле было не более 50 кг этого сверхтоксичного элемента до начала его производства человеком в 1941 году. Сейчас глобальное загрязнение плутонием принимает катастрофические размеры: атомные реакторы мира произвели уже много сотен тонн плутония – количество более чем достаточное для смертельного отравления всех живущих на планете людей. Плутоний крайне летуч: стоит пронести образец через комнату, как допустимое содержание плутония в воздухе будет превышено. У него низкая температура плавления – всего 640 градусов по Цельсию. Он способен к самовозгоранию при наличии кислорода.

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 (углерод-14, криптон-85, стронций-90, йод-129 и 130). Существующими массовыми приборами они измеряются недостаточно надежно. Еще труднее быстро и достоверно определять содержание плутония, поэтому если дозиметр не щелкает, это еще не означает радиационной безопасности, это говорит лишь о том, что нет опасного уровня гамма-радиации.

Наконец, важнейшей причиной экологической опасности ядерной энергетики и ядерной промышленности в целом является проблема радиоактивных отходов, которая так и остается нерешенной. На 424 гражданских ядерных энергетических реакторах, работающих во всем мире, ежегодно образуется большое количество низко-, средне- и высокорадиоактивных отходов. К этой проблеме отходов прямо примыкает проблема вывода выработавших свой ресурс реакторов.

Радиоактивное загрязнение сопровождает все звенья сложного хозяйства ядерной энергетики: добычу и переработку урана, работу АЭС, хранение и регенерацию топлива. Это делает атомную энергетику экологически безнадежно грязной. С каждым десятилетием открываются все новые опасности, связанные с работой АЭС. Есть все основания считать, что и далее будут выявляться новые данные об опасностях, исходящих от АЭС.

Список литературы

«Надежность и экологическая безопасность гидроэнергетических установок» Львов Л.В.; Федоров М.П.; Шульман С.Г. Санкт-Петербург 1999г.

«Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении» Лозановская И.Н.; Орлов Д.С.; Садовникова Л.К. Москва 1998г.

«Экологические проблемы. Что происходит, кто виноват и что делать?» под редакцией Данилова-Данильяна В.И. Москва 1997г.

Статья «Ядерная мифология конца 20 века» А.В.Яблоков «Новый мир» 1995г.

www.ronl.ru

Энергетика и экология

Энергетика и экология

Контрольная работа по курсу «Природопользование»

Академия труда и социальных отношений

Финансовый факультет

Специальность «Бухгалтерский учет и аудит»

Основные концепции надежности и экологической безопасности объектов энергетики.

Анализ перспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещении приоритетных проблем в сторону всесторонней оценки возможных последствий влияния основных отраслей энергетики на окружающую среду, жизнь и здоровье населения.

Энергетические объекты (топливно-энергетический комплекс вообще и объекты энергетики в частности) по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу.

Увеличение напоров и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использования традиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство АЭС и других предприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ) выдвигают ряд принципиально важных задач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Если в предыдущие периоды выбор способов получения электрической и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного хозяйства, транспорта и др. и назначение основных параметров объектов (тип и мощность станции, объем водохранилища и др.) проводились в первую очередь на основе минимизации экономических затрат, то в настоящее время на первый план все более выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики.

Это, прежде всего, относится к ядерной энергетике (АЭС и другие предприятия ЯТЦ), крупным гидроузлам, энергокомплексам, предприятиям, связанным с добычей и транспортом нефти и газа и т.п. Тенденции и темпы развития энергетики сейчас в значительной степени определяются уровнем надежности и безопасности (в том числе экологической) электростанций разного типа. К этим аспектам развития энергетики привлечено внимание специалистов и широкой общественности, вкладываются значительные материальные и интеллектуальные ресурсы, однако сама концепция надежности и безопасности потенциально опасных инженерных объектов остается во многом мало разработанной.

Развитие энергетического производства, по-видимому, следует рассматривать как один из аспектов современного этапа развития техносферы вообще (и энергетики в частности) и учитывать при разработке методов оценки и средств обеспечения надежности и экологической безопасности наиболее потенциально опасных технологий.

Одно из важнейших направлений решения проблемы – принятие комплекса технических и организационных решений на основе концепций теории риска.

Объекты энергетики, как и многие предприятия других отраслей промышленности, представляют источники неизбежного, потенциального, до настоящего времени практически количественно не учитываемого риска для населения и окружающей среды. Под надежностью объекта понимается его способность выполнять свои функции (в данном случае – выработка электро- и тепловой энергии) в заданных условиях эксплуатации в течение срока службы. Или наиболее подробно: свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Под экологической безопасностью понимается сохранение в регламентируемых пределах возможных отрицательных последствий воздействия объектов энергетики на природную среду. Регламентация этих негативных последствий связана с тем, что нельзя добиться полного исключения экологического ущерба.

Отрицательные последствия воздействия энергетики на окружающую среду следует ограничивать некоторым минимальным уровнем, например, социально-приемлемым допустимым уровнем. Должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения. Социально-приемлемый риск зависит от многих факторов, в частности, от особенностей объекта энергетики.

В силу специфики технологии использования водной энергии гидроэнергетические объекты преобразуют природные процессы на весьма длительные сроки. Например, водохранилище ГЭС (или система водохранилищ в случае каскада ГЭС) может существовать десятки и сотни лет, при этом на месте естественного водотока возникает техногенный объект с искусственным регулированием природных процессов – природно-техническая система (ПТС). В данном случае задача сводится к формированию такой ПТС, которая обеспечивала бы надежное и экологически безопасное формирование комплекса. При этом соотношение между основными подсистемами ПТС (техногенным объектом и природной средой) может быть существенно различным в зависимости от выбранных приоритетов – технических, экологических, социально-экономических и др., а принцип экологической безопасности может формулироваться, например, как поддержание некоторого устойчивого состояния создаваемой ПТС.

Другой оказывается постановка задачи оценки возможных последствий для окружающей среды при создании объектов ядерной энергетики. Здесь под экологической безопасностью понимается концепция, согласно которой при проектировании, строительстве, эксплуатации и снятии с эксплуатации АЭС, а также других объектов ЯТЦ предусматривается и обеспечивается сохранение региональных экосистем. При этом допускается некоторый экологический ущерб, риск которого не превосходит определенного (нормируемого) уровня. Этот риск минимален в период штатной эксплуатации АЭС, возрастает при возведении объекта и снятии его с эксплуатации и, особенно – в аварийных ситуациях. Необходимо учитывать влияние на окружающую среду всех основных факторов техногенного воздействия: радиационного, химического теплового (с учетом их возможного нелинейного взаимодействия). Следует иметь в виду и различные масштабы возможных последствий: локальный (тепловое пятно сброса подогретых вод в водоемы и водотоки), региональный (выброс радионуклидов), глобальный (рассеяние долгоживущих радионуклидов по биосферным каналам). Если же создается крупное водохранилище-охладитель, то, как в случае гидроэнергетического объекта, должна ставиться задача об экологически безопасном функционировании сложной ПТС (с учетом отмеченной специфики АЭС).

Аналогичный круг вопросов следует рассматривать при формулировании концепции экологической безопасности объектов теплоэнергетики: учет теплового и химического воздействия на окружающую среду, влияние водоемов-охладителей и т.п. Кроме того, для крупных ТЭС на твердом топливе (уголь, сланцы) возникают проблемы надежной и безопасной эксплуатации золоотвалов – сложных и ответственных грунтовых гидросооружений. И здесь надо ставить задачу о безопасном функционировании ПТС «ТЭС – окружающая среда».

Какое влияние оказывает на характер вредных выбросов в атмосферу вид топлива, используемый на тепловых электростанциях.

В качестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и реже древесину и торф. Основными компонентами горючих материалов являются углерод, водород и кислород, в меньших количествах содержится сера и азот, присутствуют также следы металлов и их соединений (чаще всего оксиды и сульфиды).

В тепло энергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, т.е. любые предприятия, работа которых связана с сжиганием топлива. В состав отходящих дымовых газов входят диоксид углерода, диоксид и триоксид серы и ряд других компонентов, поступление которых в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов.

Наряду с газообразными выбросами теплоэнергетика является «производителем» огромных масс твердых отходов; к ним относятся хвосты углеобогащения, золы и шлаки.

Отходы углеобогатительных фабрик содержат 55-60% SiO², 22-26% Al²O³, 5-12% Fe²O³, 0,5-1% CaO, 4-4,5% K²O и Na²O и до 5% С. Они поступают в отвалы, которые пылят, «дымят» и резко ухудшают состояние атмосферы и прилегающих территорий.

Жизнь на земле возникла в условия восстановительной атмосферы и только значительно позже, спустя примерно 2 млрд. лет, биота постепенно преобразовала восстановительную атмосферу в окислительную. При этом биота предварительно вывела из атмосферы различные вещества, в частности углекислый газ, образовав огромные залежи известняков и других углеродосодержащих соединений.

Сейчас наша техногенная цивилизация сформировала мощный поток восстановительных газов, в первую очередь вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии. За 20 лет, с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн.куб.м газа.

Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год (в тоннах).

Топливо	Выбросы
	Углеводороды	СО	NOx	SO²	Частицы
Уголь	400	2000	27000	110000	3000
Нефть	470	700	25000	37000	1200
Природный газ	34	–	20000	20,4	500

Основную часть выброса занимает углекислый газ – порядка 1 млн.т в пересчете на углерод 1 Мт. Со сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 т органики, 82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов и почти 500 т взвешенных частиц. Зола электростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редко земельных и радиоактивных веществ. Для электростанции работающей на угле требуется 3,6 млн.т угля, 150 куб.м воды и около 30 млрд. куб.м воздуха ежегодно. В приведенных цифрах не учтены нарушения окружающей среды, связанные с добычей и транспортировкой угля.

Если учесть, что подобная электростанция активно работает несколько десятилетий, то ее воздействие вполне можно сравнить с действием вулкана. Но если последний обычно выбрасывает продукты вулканизма в больших количества разово, то электростанция делает это постоянно. За весь голоцен (10-12 тыс. лет) вулканическая деятельность не смогла сколько-нибудь заметно повлиять на состав атмосферы, а хозяйственная деятельность человека за какие-то 100-200 лет обусловила такие изменения, причем в основном за счет сжигания ископаемого топлива и выбросов парниковых газов разрушенными и деформированными экосистемами.

Коэффициент полезного действия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%, большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия тем или иным способом используется и превращается, в конечном счете, в тепловую, т.е. помимо химического в биосферу поступает тепловое загрязнение.

Загрязнение и отходы энергетических объектов в виде газовой, жидкой и твердой фазы распределяются на два потока: один вызывает глобальные изменения, а другой – региональные и локальные. Так же обстоит дело и в других отраслях хозяйства, но все же энергетика и сжигание ископаемого топлива остаются источником основных глобальных загрязнителей. Они поступают в атмосферу, и за счет их накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в том числе парниковых газов. В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практически отсутствовали – хлорфторуглероды. Это глобальные загрязнители имеющие высокий парниковый эффект и в то же время участвующие в разрушении озонового экрана стратосферы.

Влияние водохранилищ и гидроэлектростанций на природную среду.

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, отличающейся большой агрессивностью. В нашей стране принципы приоритета охраны окружающей среды были признаны на Всесоюзном научно-техническом совещании «Будущее гидроэнергетики. Основные направления создания гидроэлектростанций нового поколения» (1991 г.).

Наиболее резко прозвучали вопросы создания высоконапорных ГЭС с крупными водохранилищами, затопления земель, качества воды. Сохранения флоры и фауны.

Из-за большой площади зеркал водохранилищ наиболее крупных ГЭС России (Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская) ущерб наносимый природе значителен. Наиболее значимым фактором воздействия крупных гидроэлектростанций на экосистему водосброса является создание водохранилищ и затопление земель. Это вызывает изменение видового состава, численности биомассы растений, животных, формирование новых биоценозов.

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 и уменьшение регулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат в основе всех современных разработок.

Еще одна экологическая проблема гидроэнергетики связана с оценкой качества водной среды. Имеющее место загрязнение воды вызвано не технологическими процессами производства электроэнергии на ГЭС (объемы загрязнений, поступающие со сточными водами ГЭС, составляют ничтожно малую долю в общей массе загрязнений хозяйственного комплекса), а низкое качество санитарно-технических работ при создании водохранилищ и сброс неочищенных стоков в водные объекты.

В водохранилищах задерживается большая часть питательных веществ, приносимых реками. В теплую погоду водоросли способны массами размножаться в поверхностных слоях обогащенного питательными веществами, или эвтрофного, водохранилища. В ходе фотосинтеза водоросли потребляют питательные вещества из водохранилища и производят большое количество кислорода. Отмершие водоросли придают воде неприятный запах и вкус, покрывают толстым слоем дно и препятствуют отдыху людей на берегах водохранилищ. Массовое размножение, “цветение” водорослей в неглубоких заболоченных водохранилищах стран СНГ делает их воду непригодной ни для промышленного использования, ни для хозяйственных нужд.

В первые годы после заполнения водохранилища в нем появляется много разложившейся растительности, а “новый” грунт может резко снизить уровень кислорода в воде. Гниение органических веществ может привести к выделению огромного количества парниковых газов – метана и двуокиси углерода.

Водохранилища часто “созревают” десятилетиями или дольше, а в тропиках этот процесс длится столетиями – пока разложится большая часть всей органики.

Очистка затопляемой зоны от растительности смягчила бы проблему, но поскольку она трудна и дорога, очистку проводят лишь частично.

Самый известный пример масштабного затопления леса – плотина Брокопондо в Суринаме (Ю. Америка), затопившая 1500 кв. км тропического леса – 1% территории страны. Разложение органического вещества в этом мелководном бассейне лишило его воду кислорода и вызвало мощное выделение сероводорода, зловонного газа, способствующего коррозии. Работники дамбы еще 2 года спустя после заполнения водохранилища в 1964 году носили маски. А стоимость ущерба, нанесенного турбин закисленной водой, составила более 7 процентов общей стоимости проекта.

В то же время опят эксплуатации водохранилищ показал, что вследствие увеличения времени пребывания воды в водоеме общий эффект самоочищения в них в большинстве случаев выше, чем в реках. Водохранилища существенно сглаживают амплитуду колебания показателей качества воды. Резко снижают их пиковые значения.

Если вопрос о положительном или отрицательном влиянии водохранилищ на качество воды до сих пор остается спорным, то негативное влияние неочищенных стоков, бесспорно. Большие объемы воды и высокий эффект самоочищения в водохранилищах побуждают к строительству предприятий без должной очистки стоков, что превращает водохранилища в огромные отстойники сточных вод.

Кроме загрязнения объективным показателем качества является состояние обитающих в воде живых организмов. Наиболее тесно связаны с водными массами планктонные организмы. При транзите через зарегулированный поток с каскадами водохранилищ планктонные сообщества (ценозы) претерпевают сложные изменения, обусловленные поочередным попаданием планктонных организмов то в озерные условия (верхний бьеф), то в речные (нижний бьеф). В условиях верхнего бьефа формируется планктобиоценоз озерного типа, а в условиях нижнего – речного. Эти плактоценозы отличаются объемами продуцируемого органического вещества, плотностью и биомассой организмов, видовым составом и другими показателями. Как правило, организмы сообществ озерного типа не приспособлены к жизни в реке. В речных условиях течение даже средней силы оказывает губительное влияние на озерные виды организмов. На структуру и динамику планктона влияют и сами гидротехнические сооружения, т.к. при преодолении гидроагрегатов планктон подвергается разрушению.

И все же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого млрд.кВт*ч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел/год.

coolreferat.com

---