Экологические проблемы в энергетике

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра технологий важнейших отраслей промышленности

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: «Экологические проблемы в энергетике»

 

 

 

 

Студент

УЭФ, 2-й курс, ДЭТ                                                                       Н.П. Демиденко

 

 

Проверила                                                                                            С.В. Некраха

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………...3

1 Экологические  проблемы тепловой энергетики……………………………...4

2 Экологические  проблемы гидроэнергетики…………………………………6

3 Экологические  проблемы ядерной энергетики……………………………….7

4 Проблемы  энергосбережения и экологии  Беларуси………………………….9

Заключение……………………………………………………………………….11

Список использованных источников…………………………………………...12

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Энергетика  – это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет.

Нет основания  ожидать, что темпы производства и потребления энергии в

ближайшей перспективе  существенно изменятся, поэтому  важно получить ответы на следующие  вопросы: «Какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энергетики и как будет

изменяться  соотношение этих видов в энергетическом балансе в

ближайшей и отдаленной перспективе?»; «Можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду современных

(традиционных) методов получения и использования энергии?»

 

1 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОВОЙ  ЭНЕРГЕТИКИ

Сжигание  органического топлива для получения  электрической энергии и/или тепла, и в особенности электроэнергетика  с её огромными централизованными  электростанциями, является одной из основ функционирования современного общества и европейской экономики. С другой стороны, топливосжигающие установки расходуют большое количество органического топлива различных видов и других природных ресурсов, преобразуя их в полезную энергию. Функционирование этих предприятий приводит к образованию разнообразных отходов и поступлению большого количества загрязняющих веществ во все природные среды.

Органические  виды топлива в настоящее время  являются самым распространенным источником энергии. Однако их сжигание приводит к воздействиям на окружающую среду  в целом, которые в некоторых  случаях оказываются весьма значительными. Процесс сжигания ведет к поступлению  различных веществ в воздух, воду и почву, причем выбросы в атмосферу  считаются одной из глобальных экологических проблем [1].

С начала индустриализации энергетический баланс Земли изменяется в результате растущих выбросов антропогенных парниковых газов, в основном двуокиси углерода (СО2) и галогенпроизводных соединений HFC, PFC и SF6. В результате накопления этих газов в атмосфере на протяжении последних двухсот лет возросла доля инфракрасного излучения, задерживаемого атмосферой. В то же время наблюдается значительное повышение средней мировой температуры и концентрации CO2 в атмосфере.

Имеются данные, что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняют среду  радиоактивными веществами, чем АЭС  такой же мощности.

В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их

соединений. При пересчете на смертельные  дозы в годовых выбросах ТЭС 

мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его  соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5 млн. доз. Летальный  эффект этих

загрязнителей не проявляется только потому, что  они попадают в организмы в  незначительных количествах. Это, однако, не исключает их отрицательного

влияния через  воду, почвы и другие звенья экосистем [2].

Вместе  с тем влияние энергетики на среду  и ее обитателей в большей мере зависит от вида используемых энергоносителей (топлива). Наиболее чистым топливом является природный газ, далее следует  нефть (мазут), каменные угли, бурые  угли, сланцы, торф.

Хотя  в настоящее время значительная доля электроэнергии производится за счет относительно чистых видов топлива (газ, нефть), однако закономерной

является  тенденция уменьшения их доли. По имеющимся  прогнозам, эти 

энергоносители  потеряют свое ведущее значение уже  в первой четверти XXI

столетия. Здесь  уместно вспомнить высказывание Д. И. Менделеева о 

недопустимости  использования нефти как топлива: «нефть не топливо - топить можно и  ассигнациями» [6].

Не исключена  вероятность существенного увеличения в мировом 

энергобалансе использования угля. По имеющимся расчетам, запасы углей

таковы, что  они могут обеспечивать мировые  потребности в энергии в течение 200-300 лет. Возможная добыча углей, с  учетом разведанных и прогнозных

запасов, оценивается  более чем в 7 триллионов тонн. При  этом более 1/3

мировых запасов  углей находится на территории России. Поэтому закономерно ожидать  увеличения доли углей или продуктов  их переработки (например, газа) в получении  энергии, а следовательно, и в загрязнении среды. Угли содержат от 0,2 до десятков процентов серы в основном в виде пирита, сульфата, закисного железа и гипса. Для уменьшения концентрации серы в продуктах сгорания топлив возможны два пути: уменьшение содержания серы в топливе до его сжигания и очистка дымовых газов от окислов серы. Имеющиеся способы улавливания серы при сжигании топлива далеко не всегда используются из-за сложности и дороговизны. Поэтому значительное количество ее поступает и, по-видимому, будет поступать в ближайшей перспективе в окружающую среду.

Серьезные экологические проблемы связаны  с твердыми отходами ТЭС - золой и  шлаками. Хотя зола в основной массе  улавливается различными фильтрами, все  же в атмосферу в виде выбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. т. мелкодисперсных аэрозолей. Последние способны заметно изменять баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков; а попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Выбросы ТЭС являются существенным источником такого сильного

канцерогенного  вещества, как бензопирен. С его действием связано увеличение онкологических заболеваний. В выбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз, которым раньше болели шахтеры. Сейчас случаи заболевания силикозом регистрируются у детей, проживающих вблизи угольных ТЭС.

Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование  золы и шлаков. Для этого требуются  значительные территории, которые долгое время не используются, а также  являются очагами накопления тяжелых  металлов и повышенной радиоактивности.

Крупные ТЭС являются и значительным источником загрязненных вод(охлаждающие и сточные воды), сбрасываемых в реки, озера и морскую среду.

 

2 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Одно  из важнейших воздействий гидроэнергетики  связано с отчуждением значительных площадей плодородных (пойменных) земель под водохранилища.

Значительные  площади земель вблизи водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило, переходят  в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные процессы обычно продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ. Таким образом, со строительством водохранилищ связано резкое нарушение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава гидробионтов.

Ухудшение качества воды в водохранилищах происходит по различным причинам. В них резко  увеличивается количество органических веществ как за счет ушедших под  воду экосистем (древесина, другие растительные остатки, гумус почв и т. п.), так  и вследствие их накопления в результате замедленного водообмена. Это своего рода отстойники и аккумуляторы веществ, поступающих с водосборов.

В водохранилищах резко усиливается прогревание  вод, что интенсифицирует потерю ими кислорода и другие процессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Последнее, совместно с накоплением  биогенных веществ, создает условия  для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том числе  и ядовитых синезеленых (цианей). По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости вод, резко снижается их способность к самоочищению.

Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболеваемость рыбного стада, особенно поражение  гельминтами. Снижаются вкусовые качества обитателей водной среды, нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т. п.

Водохранилища оказывают заметное влияние на атмосферные  процессы. Например, в засушливых (аридных) районах, испарение с поверхности  водохранилищ превышает испарение  с равновеликой поверхности суши в десятки раз.

Несмотря  на относительную дешевизну энергии, получаемой за счет гидроресурсов, доля их в энергетическом балансе постепенно уменьшается. Это связано как  с исчерпанием наиболее дешевых  ресурсов, так и с большой территориальной  емкостью равнинных водохранилищ. Считается, что в перспективе мировое  производство энергии на ГЭС не будет  превышать 5% от общей [5] .

3 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Ядерная энергетика до недавнего времени  рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так  и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также  возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи  с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет  получать столько же энергии, сколько  сжигание 1000 тонн каменного угля. До середины 80-х годов человечество в ядерной энергетике видело один из выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет (с середины 60-х до середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала превалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности.[4]

К маю 1986г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших более 17% электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности  не более чем на 0,02%. До Чернобыльской  катастрофы в нашей стране никакая  отрасль производства не имела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС. За 30 лет до трагедии при  авариях, и то по нерадиационным причинам, погибло 17 человек. После 1986 г. главную  экологическую опасность АЭС  стали связывать с возможностью аварий. Хотя вероятность их на современных  АЭС и невелика, но она и не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана относится случившаяся на четвертом блоке Чернобыльской АЭС. По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т).

В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20 государств. Вследствие аварии погиб 31 человек и более 200 человек  получили дозу радиации, приведшую  к лучевой болезни. 115 тыс. человек  было эвакуировано из наиболее опасной (30-километровой) зоны сразу после  аварии. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в  результате перемещения радиоактивных  веществ ветром, при пожарах, с  транспортом и т. п. Последствия  аварии будут сказываться на жизни  нескольких поколений.

После аварии на Чернобыльской АЭС отдельные  страны приняли решение о полном запрете на строительство АЭС. В  их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, кроме того, объявила о намерении  демонтировать все действующие  реакторы (их 12), хотя они и давали около 45% всей электроэнергии страны. Резко  замедлились темпы развития данного  вида энергетики в других странах. Приняты  меры по усилению защиты от аварий существующих, строящихся и планируемых к строительству  АЭС. Вместе с тем человечество осознает, что без атомной энергетики на современном этапе развития не обойтись. Строительство и ввод в строй  новых АЭС постепенно увеличивается. В настоящее время в мире действует  более 500 атомных реакторов. Около 100 реакторов находится в стадии строительства [5].

В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5-1,5% ядерного топлива. Ядерный реактор  мощностью 1000 МВт за год работы выделяет около 60 т радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология Захоронения довольно сложна и дорогостояща. Отработанное топливо  обычно перегружается в бассейны выдержки, где за несколько лет  существенно снижается радиоактивность  и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500-600 шурфов. Последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций.