Лекции по экологии

• Итак, перед человечеством встают две глобальные проблемы: энергосбережение и поиск альтернативных органическому топливу источников энергии.
• 1) Энергосбережение. При многообразии представлений об энергетике будущего развивается идея об экономии ископаемого топлива с учетом его неизбежного удорожания. По мнению специалистов, энергосбережение – это очень нужное направление, но проблему обеспечения населения энергией в целом не решит. Отметим, что именно с энергетикой связаны основные экологические проблемы современности!

 

Показатели энергоемкости ВНП в странах мира

 

Страна	Энергоемкость (т нефт. экв./100 долл. ВНП)
Япония  Германия  Франция  Норвегия  Англия  Канада  США  Россия	0,17  0,21  0,21  0,22  0,20  0,36  0,28  0,61

• 2) Поиск альтернативных источников энергии (АИЭ). Наиболее реальный выход из создавшегося положения видится в поиске альтернативных органическому топливу источников энергии (АИЭ). Анализ перспектив развития АИЭ выделяет две группы: возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и ядерное топливо.

4

 

Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электроэнергию(или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

 

Когда заходит речь об альтернативных источниках энергии, возникает необходимость учета следующих моментов:

 

• каковы ресурсы и мощности данного вида источника энергии;
• каковы себестоимость выработанной энергии и капитальные вложения на осуществление проекта использования альтернативного источника энергии в сравнении с традиционными;
• каковы материальные затраты для реализации технологии преобразования данной формы энергии в универсальный энергоноситель – электричество;
• какова экологическая безопасность - «экологическая  чистота» источника.

Прогнозы

 

• По прогнозу Мирового энергетического конгресса. в 2020 году на долю альтернативных преобразователей энергии (АПЭ) придется 5,8 % общего энергопотребления. При этом в развитых странах (США, Великобритании и др.) планируется довести долю АПЭ до 20 % (20 % энергобаланса США - это примерно все сегодняшнее энергопотребление в России). В странах Европы планируется к 2020 г. обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70 % жилищного фонда. Сегодня в мире действует 233 геотермальные электростанции (ГеоТЭС) суммарной мощностью 5136 мВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 мВт. Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимают США (более 40 % действующих мощностей в мире). Там работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 МВт, энергия поступает в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФАП) достиг в мире 300 МВт в год, из них 40 % приходится на долю США. В настоящее время в мире работает более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных (тепловых) коллекторов в США составляет 10, а в Японии - 8 млн. м2. В США и в Японии работает более 5 млн. тепловых насосов. За последние 15 лет в мире построено свыше 100 тыс. ветроустановок суммарной мощностью 70000 мВт (10 % энергобаланса США). В большинстве стран приняты законы, создающие льготные условия как для производителей, так и для потребителей альтернативной энергии, что является определяющим фактором успешного внедрения.  
  

Перспективы развития АИЭ в России

 

• По всем видам АИЭ Россия находится на одном из последних мест в мире. В нашей стране отсутствует правовая база для внедрения АИЭ, нет никаких стимулов для развития этого направления (хотя много говорится об этом). В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции Минтопэнерго АИЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль.

Экономические показатели электростанций разных типов

 

Типы

электростанций

 

 

 

Удельные капвложения, долл./кВт

 

 

Себестоимость, ц/кВт*ч.

 

 

Отчуждение

земельных угодий, м2/кВт

 

 

 

Геотермальные

 

 

Перегретая вода- бинарный цикл (1500С)

 

 

до 850

 

 

5,1

 

 

18,2

 

 

горячие породы -геоциркуляционные процессы (2500С)

 

 

до 950

 

 

6,8

 

 

20,0

 

 

природный газ (2500С)

 

 

300

 

 

2,1

 

 

15

 

 

Топливные

 

 

уголь (20 долл./т)

 

 

800

 

 

2,9

 

 

16,2

 

 

мазут

(30 долл./баррель)

 

 

1450

 

 

6,3

 

 

12,2

 

 

сланцы, битумы

 

 

1100

 

 

5,8

 

 

16,2

 

 

биомасса

 

 

-

 

 

9,8

 

 

2630 (!)

 

 

Атомные

 

 

на тепловых нейтронах

 

 

1250

 

 

3,4

 

 

8,1

 

 

на быстрых нейтронах

 

 

1500

 

 

4,4

 

 

8,1

 

 

Солнечные

 

 

на фотоэлементах

 

 

2000

 

 

11,5

 

 

80,1

 

 

термодинамические

 

 

2650

 

 

9,3

 

 

80,1

 

 

Ветровые

 

 

1850

 

 

4,7—7,0

 

 

324 (!)

 

 

Гидравлические

 

 

ГЭС

 

 

2000

 

 

1,1

 

 

100

 

 

приливные

 

 

2500

 

 

20

 

 

0

 

Изменения в атмосфере

под воздействием примесей

антропогенного происхождения

 

1. Парниковый эффект

2. Кислотные  дожди

3. «Озоновые дыры»

4. Пониженная видимость 

5. Смог

 

ДАЛЕЕ

Органическое топливо

Спектры излучения солнца

Спектры излучения и поглощения

Вклад некоторых газов в «парниковый» эффект

 

	Газ Концентрация (частиц на миллион) доиндустриальная эпоха (1860 г.)	В настоя-щее время	Относительная эффектив-ность Вклад в «парнико-вый»     эффект»	Доля	Фреоны (Этот список постоянно растет; уже известно около 30 «парнико-вых» газов
СО2	274	350	1	65%
метан	0,8	1,7	27	20%
NО2	0,28	0,31	165	5%
фреоны (фтор-хлорсоедине-ния) –  (*)	-	0,001	20000	?*

 

Доля парниковых газов в «парниковом эффекте», в %

Выброс СО2    в мире  (2005 г.)

Изменение концентрации углекислого газа  в атмосфере Земли

Эффекты глобального потепления наиболее заметно проявляются на полюсах. 
Льды тают. Это происходит быстро, очень быстро.       

 

о. Гренландия 40 лет назад

 

Летом в 2005 году

 

Летом в 1995 году

 

20%  всего льда находится на  о. Гренландия,  если он полностью  растает, то уровень воды в  океане повысится на 5 метров, что  повлечет за собой прибрежное  затопление по всему миру.

      Величина полярной шапки уменьшилась  на 40% всего за 40 лет.

Фреоны

21

 

Классификация источников

 

Тип источников	Преобразует в энергию
Ветряные	Движение воздушных масс
Геотермальные	Тепло планеты
Солнечные	Электромагнитное излучение солнца
Гидроэнергетические	Движение воды в реках или морях
Биотопливные	Теплоту сгорания возобновляемого  топлива

В связи с проблемой экологической катастрофы важное место отводится поиску альтернативных источников энергии.

 

 

     Существует великое множество самых разных способов получения энергии без выделения в атмосферу парниковых газов. Наиболее известными из них можно назвать:

• Энергия солнца
• Энергия ветра
• Геотермальная энергия
• Энергия рек
• Энергия Мирового океана
• Энергия приливов
• Энергия водорода

Преимущество:

• Колоссальное количество энергии

 

Недостаток:

• Слабая плотность солнечной энергии

 

Энергия Солнца

Достоинства солнечной энергии

 

• Общедоступность и неисчерпаемость источника.
• Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить характеристику земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

 

Солнечная электростанция  

 

      Главным недостатком солнечных электростанций  являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь.

       

           Так, для размещения солнечной электростанции  мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 га, а для АЭС мощностью 1000 МВт — всего 50 га.

 

 

        В китайской провинции Ганьсу будет построена самая большая в мире солнечная электростанция, передает телеканал CCTV. Площадь комплекса, заказчиком которого выступает город Дуньхуан, составит более 30 тысяч квадратных метров. Проектная мощность станции - 100 мегаватт. 
 
На сооружение станции выделяется более 750 миллионов долларов. Станция должна быть сдана через пять лет после начала работ. (начало строительства – 2007 год)

 

1