Экологическая цена энергии. 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра технологии важнейших  отраслей промышленности

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине: Основы энергосбережения

На тему: Экологическая цена энергии

 

 

 

 

Студент                                                                        

ФФБД, 1-й курс, ДФФ-2                                                             И. В. Борода

 

 

Проверила

ассистент кафедры 

технологий важнейших  отраслей промышленности              М. В. Михадюк                                                     

 

 

 

МИНСК 2013

Содержание

Введение…………………………………………………………………………3

Экологические проявления теплоэнергетики……………………………...4

Экологические проявления атомной энергетики………………………….7

Экологические проявления гидроэнергетики……………………………...8

Экологические проявления солнечной энергетики…………………...…10

Экологические проявления геотермальной энергетики………………...11

Заключение…………………………………………………………………….14

Список использованной литературы………………………………………15

 

Введение

Окружающая среда - основа жизни  человека, а ископаемые ресурсы и  вырабатываемая из них энергия являются основой современной цивилизации. Без энергетики у человечества нет  будущего. Однако современная энергетика наносит ощутимый вред окружающей среде, ухудшая условия жизни людей. Основа современной энергетики - различные  типы электростанций. Сегодня проблема влияния энергетики на природу становится особенно острой, так как загрязнение  окружающей среды, атмосферы и гидросферы с каждым годом всё увеличивается. Если учесть, что масштабы энергопотребления  постоянно увеличиваются, то и соответственно увеличивается отрицательное воздействие  энергетики на природу. Если в период становления энергетики в нашей  стране в первую очередь руководствовались  целесообразностью с точки зрения экономических затрат, то сегодня  всё чаще при возведении и эксплуатации объектов энергетики на первый план выдвигаются  вопросы их влияния на экологию.

 

Экологические проявления теплоэнергетики

Тепловые электростанции работают на относительно дешевом органическом топливе - угле и мазуте, это невосполнимые  природные ресурсы. Сегодня основными  энергетическими ресурсами в  мире являются уголь(40%), нефть (27%) и  газ (21%). По некоторым оценкам этих запасов хватит на 270, 50 и 70 лет соответственно и то при условии сохранения нынешних темпов потребления.

При сжигании топлива на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая зола, частички несгоревшего пылевидного топлива, серный и сернистый  ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При  зажигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы  сажи. В золе некоторых видов топлива  присутствует мышьяк, свободный диоксид  кальция, свободный диоксид кремния.

При переходе с твёрдого на газовое  топливо себестоимость вырабатываемой электроэнергии значительно возрастает, однако здесь есть и свои плюсы, при  использовании сжиженного газа не образуется золы, но такой переход не решает главную проблему - загрязнение атмосферы. Дело в том, что при сжигании газа, как и при сжигании мазута, в  атмосферу попадает окись серы, а  по количеству выбросов оксидов азота  при сжигании газ почти не уступает мазуту.

 Качественного топлива для ТЭС не хватает, и большинство станций вынуждено работать на топливе низкого качества, при сгорании такого топлива в атмосферу вместе с дымом попадает большое количество вредных веществ, кроме того, вредные вещества попадают в почву с золой. Продукты сгорания, попадая в атмосферу, вызывают выпадение кислотных дождей и усиливают парниковый эффект, что крайне неблагоприятно сказывается на общей экологической обстановке.

Ещё одна злободневная проблема, связанная  с угольными ТЭС - золоотвалы, мало того что для их обустройства требуются  значительные территории, они ещё  и являются очагами скопления  тяжёлых металлов и обладают повышенной радиоактивностью. Тяжёлые металлы  и радиация попадают в окружающую среду, либо воздушным путём, либо с  грунтовой водой. Кроме того, ТЭС  загрязняют водоёмы, сбрасывая в  них тёплую воду, в результате чего происходит цепная реакция, водоём зарастает  водорослями, в нём нарушается кислородный  баланс, что в свою очередь несёт  угрозу жизни всем его обитателям. Тепловые электростанции с охлаждающей  водой сбрасывают 4 -7 кДж теплоты, на 1 кВт/ч. вырабатываемой электроэнергии. Между тем, в соответствии с санитарными нормами сбросы тёплой воды с ТЭС не должны повышать температуру водоёма выше, чем на 3о в летнее время и на 5о зимой.

Земли вблизи водохранилищ, непосредственно  примыкающих к тепловым электростанциям, подвергаются постоянному потоплению из-за повышения уровня грунтовых  вод, в результате происходит заболачивание  значительных территорий. Под действием  воды при формировании береговой  линии разрушаются значительные участки почвы, происходит абразия. Абразионные циклы длятся десятилетиями, при этом происходит переработка  большой массы почвогрунтов, заиливание дна водохранилища и загрязнение  воды.

Загрязняют окружающую среду и  сточные производственные воды ТЭС, содержащие нефтепродукты. Эти воды станция сбрасывает после химических промывок оборудования, поверхностей нагрева паровых котлов и систем гидрозолоудаления.

Объёмы производственных сточных  вод с содержанием нефтепродуктов не зависят от мощности ТЭС и типа установленного оборудования, однако на станциях, где используется жидкое топливо, объёмы сбросов производственных вод несколько выше. Их количество также зависит от качества монтажа  оборудования электростанции и условий  его эксплуатации.

Усовершенствование конструкции  оборудования тепловых электростанций, неукоснительное соблюдение норм его  эксплуатации позволяют снизить  до минимума количество нефтепродуктов, поступающих в сточные воды, а  применение ловушек и отстойников  практически исключает их попадание  во внешнюю среду, но только при условии  полной технической исправности  этих очистных сооружений.

Примеси, содержащиеся в выбросах тепловых электростанций, попадая в  биосферу в районе расположения станции, вступив во взаимодействие с окружающей средой, претерпевают различные изменения. Вымываемые атмосферными осадками, они  попадают в почву и водоёмы. Помимо основных компонентов, образующихся при  сжигании органического топлива, в  выбросах ТЭС содержатся пылевые  частицы, имеющие различный состав, оксиды азота и серы, оксиды металлов, фтористые соединения и газообразные продукты неполного сгорания топлива. Попадая в атмосферу, они наносят  большой вред не только основным компонентам  биосферы, но и предприятиям, другим городским объектам, транспорту и  местному населению. Наличие оксида серы в частицах пыли обусловлено  присутствием в топливе минеральных  примесей, оксид азота образуется из-за частичного окисления азота в высокотемпературном пламени.

Наиболее высокую биологическую  активность имеет диоксид азота, он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. Огромное негативное влияние на здоровье человека оказывают  тяжёлые металлы. В больших количествах, проникая в организм, в течение  короткого периода времени они  способны вызвать острые отравления. При долговременном воздействии  в малых дозах такие вещества, как мышьяк, хром и никель могут  проявлять свои канцерогенные качества. Если перевести количество вредных  выбросов в год на ТЭС мощностью 1 млн. кВт на смертельные дозы, то получается такая картина: железо - 400 млн. доз, алюминий и его соединения - более 100 млн. доз, магний -1,5 млн. доз. В  выбросах ТЭС, работающих на угольном топливе, присутствуют окислы алюминия и кремния. Эти абразивные вещества способны разрушать ткань лёгких, в результате чего развивается такая  болезнь, как силикоз, раньше этим заболеванием страдали в основном шахтёры. Сейчас силикоз довольно часто определяют у детей, проживающих в непосредственной близости от угольных теплоэлектростанций. В районах расположения ТЭС, наряду с возрастанием доли углекислого  газа, уменьшается доля кислорода  в атмосфере, так как большое  количество кислорода расходуется  при сжигании топлива.

Окись серы, попадающая с выбросами  в атмосферу, наносит большой  ущерб животному и растительному  миру, она разрушает хлорофилл, имеющийся  в растениях, повреждает листья и  хвою. Окись углерода, попадая в  организм человека и животных, соединяется  с гемоглобином крови, в результате чего в организме возникает недостаток кислорода, и, как следствие, происходят различные нарушения нервной  системы.

Оксид азота снижает прозрачность атмосферы и способствует образованию  смога. Имеющийся в составе золы пентаксид ванадия отличается высокой  токсичностью, при попадании в  дыхательные пути человека и животных, он вызывает сильное раздражение, нарушает деятельность нервной системы, кровообращение и обмен веществ. Своеобразный канцероген бензапирен может вызывать онкологические болезни.

Учитывая всю опасность продуктов  сгорания, выбрасываемых теплоэлектростанциями, их проектирование и строительство  ведётся с максимальным соблюдением  экологических требований, целью  которых является недопущение выбросов вредных веществ, превышающих предельно  допустимые концентрации. Предельно  допустимыми концентрациями принято  считать концентрации вредных веществ, не оказывающих на организм человека прямого или косвенного негативного воздействия, не снижающих его трудоспособность, не влияющих на самочувствие и настроение. Косвенное воздействие определяется по влиянию загрязняющих веществ на зелёные насаждения и микроклимат.

Распространение вредных выбросов ТЭС зависит от нескольких факторов: рельефа местности, температуры  окружающей среды, скорости ветра, облачности, интенсивности осадков. Ускоряет распространение  и увеличивает площадь загрязнения  вредными веществами такое явление, как туман. Вредные вещества при  взаимодействии с туманом образуют устойчивое сильнозагрязнённое мелкодисперсное  облако - смог, имеющий наибольшую плотность у поверхности земли [1].

 

Экологические проявления атомной энергетики

Любая работающая АЭС оказывает  мощное влияние на окружающую среду  по трем направлениям: газообразные (в  том числе радиоактивные) выбросы  в атмосферу, выбросы большого количества тепла и неизбежное распространение  вокруг АЭС какого-то количества жидких радиоактивных отходов.

В процессе работы реактора АЭС суммарная  активность делящихся материалов возрастает в миллионы раз. Так, при полной загрузке реактора ВВЭР суммарная активность топлива, с обогащением 3% по урану-235, составляет 6×10¹¹ Бк (16 Ки). Через год  эксплуатации радиоактивность продуктов, образовавшихся в процессе деления  ядер, составит 4×10¹⁹ Бк (10⁹ Ки). При производстве 1 ГВт/год электроэнергии в реакторе АЭС образуется 10¹⁹ Бк (300 млн Ки) продуктов деления. При штатной эксплуатации ядерной установки, выброс радионуклидов в окружающую среду не должен превышать некоторых пределов, установленных законодательством страны.

С точки зрения радиоактивного загрязнения  среды работающими в штатном  режиме АЭС, первостепенный интерес  представляют газоаэрозольные выбросы, как наименее контролируемые после  их возникновения. В реакторе любой  АЭС из уранового топлива образуются посредством деления атомов около 300 различных радионуклидов, из которых  более 30 могут попасть в атмосферу. Среди них: иод-129 (период полураспада 16 млн лет), углерод-14 (5730 лет), цезий-137 (30 лет), тритий (12,3 года), криптон (10,6 лет), иод-131 (8 суток), ксенон-133 (5,27 суток), иод-133 (5,27 суток), иод-133 (20,9 часа), аргон-41 (1.82 часа), криптон-87 (78 мин), ксенон-138 (17 мин), азот-16 (7,35 сек).

Наработка криптона-85 реактором на несколько порядков выше, чем всех остальных радионуклидов. Возникшие  газы через микротрещины ТВЭЛов (в  реакторе ВВЭР-1000 находится 48 тыс ТВЭЛов), а также в процессе извлечения ТВЭЛов в ходе их периодической замены, попадают в теплоноситель.

По статистике один из 5000 ТВЭЛов имеет  какие-то серьезные повреждения  оболочки, облегчающие попадание  продуктов деления в теплоноситель. Эксплуатационным регламентом российских АЭС допускается наличие до 1% ТВЭЛов с поврежденной защитной оболочкой.

Суммарная величина лицензионных (разрешенных  и запланированных) выбросов от всех существующих АЭС в мире на протяжении всего срока их эксплуатации, превышает  общую величину чернобыльского взрыва.

Большая часть радиоактивности  газоаэрозольных выбросов генерируется короткоживущими радионуклидами и  без ущерба для окружающей среды  распадается за несколько часов  или дней. Кроме обычных газообразных выбросов время от времени АЭС  выбрасывает в атмосферу небольшое  количество радионуклидов — продуктов  коррозии реактора и первого контура, а также осколков деления ядер урана — хром-51, магний-54, кобальт-60, ниобий-95, рутений-106, церий-144и др. Они  прослеживаются на несколько десятков километров вокруг любой АЭС [2].

Экологические проявления гидроэнергетики

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. Так, Волга практически на всем протяжении (от истоков до Волгограда) превращена в непрерывную систему водохранилищ.

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. Волга во многом потеряла свое значение как нерестилище для  осетровых Каспия после строительства  на ней каскада ГЭС.

В конечном счете перекрытые водохранилищами  речные системы из транзитных превращаются в транзитноаккумулятивные. Кроме  биогенных веществ, здесь аккумулируются тяжелые металлы, радиоактивные  элементы и многие ядохимикаты с  длительным периодом жизни. Продукты аккумуляции  делают проблематичным возможность  использования территорий, занимаемых водохранилищами, после их ликвидации. Имеются данные, что в результате заиления равнинные водохранилища  теряют свою ценность как энергетические объекты через 50-100 лет после их строительства. Например, подсчитано, что большая Асуанская плотина, построенная на Ниле в 60-е годы, будет  наполовину заилена уже к 2025 году. 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 [3].

Согласно водноэнергетическому кадастру 1960 г. Потенциальная мощность рек Беларуси, подсчитанная на основании данных об их падении и водоносности, составляет 855 МВт или 7,5 млрд кВт*ч в год. Технически возможные к использованию гидроэнергоресурсы оцениваются в 3 млрд кВт*ч в год.

В Беларуси технически возможно и  экономически целесообразно восстановить и соорудить новые ГЭС общей  электрической мощностью 100-120 МВТ, что  эквивалентно ежегодной выработке  электроэнергии 300-360 млн кВт*ч или ежегодной экономии 100 тыс. т у.т.

Кроме того можно использовать гидроэнергетический  потенциал существующих на малых  реках водохранилищ неэнергетического  назначения путем пристройки к ним ГЭС общей установленной мощностью 6 тыс. кВт с годовой выработкой электроэнергии 21 млн кВт*ч.

В современных условиях Беларуси использование  энергеии течения рек представляется перспективным путем решения проблемы уменьшения зависимости энергетики республики от импорта топлива, что также будет способствовать улучшению экологической обстановки [4 с. 41-43].

 

Экологические проявления солнечной энергетики

При производстве фотоэлементов уровень  загрязнений не превышает допустимого  уровня для предприятий микроэлектронной промышленности. Современные фотоэлементы имеют срок службы 30—50 лет. Применение кадмия, связанного в соединениях, при производстве некоторых типов фотоэлементов с целью повышения эффективности преобразования, ставит сложный вопрос их утилизации, который тоже не имеет пока приемлемого с экологической точки зрения решения, хотя такие элементы имеют незначительное распространение, и соединениям кадмия при современном производстве уже найдена достойная замена.

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения  земель, что приводит к сильным  изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

В Республике Беларусь целесообразны  три варианта использования солнечной  энергии:

    • пассивное использование солнечной энергии методом строительства домов «солнечной архитектуры». Однако в настоящее время игнорируются даже принципы пассивного солнечного отопления. Единственное здание в Беларуси, построенное с использованием этого принципа – немецкий Международный Образовательный центр (IBB) в Минске;
    • использование солнечной энергии для целей горячего водоснабжения и отопления с помощью солнечных коллекторов;
    • использование солнечной энергии для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических установок.

Однако в целом в ближайшее  время на значительное увеличение доли солнечной энергетики в Беларуси рассчитывать не приходится. Но специалисты  убеждены, что к 2060 году доля энергии  Солнца на мировом энергетическом рынке  превысит 50% [4, с. 33-37].

Экологические проявления геотермальной энергетики

Основное воздействие  на окружающую среду геотермальные электростанции оказывают в период разработки месторождения, строительства паропроводов и здания станций, но оно обычно ограничено районом месторождения.

Потенциальными последствиями  геотермальных разработок являются оседание почвы и сейсмические эффекты. Оседание возможно всюду, где нижележащие  слои перестают поддерживать верхние  слои почвы и выражается в снижении дебитов термальных источников и  гейзеров и даже полном их исчезновении. Высокая сейсмическая активность является одним из признаков близости геотермальных  месторождений, и этот признак используется при поисках ресурсов. Однако интенсивность  землетрясений в зоне термальных явлений, вызванных вулканической  деятельностью, обычно значительно  меньше интенсивности землетрясений, вызванных крупными смещениями земной коры по разломам. Поэтому нет оснований  считать, что разработка геотермальных  ресурсов увеличивает сейсмическую активность.

На ГеоТЭС не происходит сжигания топлива, поэтому объем  отравляющих газов, выбрасываемых  в атмосферу, значительно меньше, чем на ТЭС, и они имеют другой химический состав по сравнению с  газообразными отходами станций  на органическом топливе. Пар, добываемый из геотермальных скважин, в основном является водяным. Газовые примеси  на 80 % состоят из двуокиси углерода и содержат небольшую долю метана, водорода, азота, аммиака и сероводорода. Наиболее вредным является сероводород (0,0225 %). В геотермальных водах  содержатся в растворенном виде такие  газы, как SO 2, N 2, NH 3, H 2S, CH 4, H 2. Потребность  ГеоТЭС в охлаждающей воде (на 1 кВт·ч  электроэнергии) в 4-5 раз выше, чем  ТЭС, из-за более низкого КПД. Сброс  отработанной воды и конденсата для  охлаждения в водоемы может вызвать  их тепловое загрязнение, а также  повышение концентрации солей, в  том числе хлористого натрия, аммиака, кремнезема, и таких элементов, как  бор, мышьяк, ртуть, рубидий, цезий, калий, фтор, натрий, бром, иод, хотя и в небольших количествах.

С ростом глубин скважин  возможно увеличение этих поступлений.

Одно из неблагоприятных  проявлений ГеоТЭС – загрязнение  поверхностных и грунтовых вод  в случае выброса растворов высокой  концентрации при бурении скважин.

Сброс отработанных термальных вод может вызвать заболачивание  отдельных участков почвы в условиях влажного климата, а в засушливых районах – засоление. Опасен прорыв трубопроводов, в результате которого на землю могут поступить большие количества рассолов.

ГеоТЭС, имея КПД в 2-3 раза меньше, чем АЭС и ТЭС, дают в 2-3 раза больше тепловых выбросов в атмосферу. В качестве простого пути сокращения воздействий на окружающую среду  следует рекомендовать создание круговой циркуляции теплоносителя  на ГеоТЭС по системе «скважина –  теплосъемные агрегаты – скважина – пласт». Это позволит избежать поступления термальных вод на поверхность  земли, в грунтовые воды и поверхностные  водоемы, обеспечить сохранение пластового давления, исключить оседание грунта и любую возможность сейсмических проявлений.

Следует отметить следующие  неблагоприятные экологические воздействия геотермальной энергетики на эколгию:

    • отчуждение земель;
    • изменение уровня грунтовых вод, оседание почвы, заболачивание;
    • подвижки земной коры, повышение сейсмической активности;
    • выбросы газов (метан, водород, азот, аммиак, сероводород);
    • выброс тепла в атмосферу или в поверхностные воды;
    • отравленных вод и конденсата, загрязненных в небольших количествах аммиаком, ртутью, кремнеземом;
    • загрязнение подземных вод и водоносных слоев, засоление почв;
    • выбросы больших количеств рассолов при разрыве трубопроводов [5].

 

 

Заключение

Таким образом, изучив особенности  функционирования различных источников энергии, необходимой для нормального  существования экономики и обеспечения  жизнедеятельности населения, стоит  отметить, что при выборе источника энергии важно определиться с приоритетами: экономичность или экологичность. В материальном плане затратное развитие альтернативной энергетики приведет к меньшему загрязнению окружающей среды. Данный вид энергетики основывается на использовании неисчерпаемых источников. Однако стоит признать, что фактор цены по-прежнему играет одну из главных ролей, и поэтому имеет смысл приложить усилия к поиску возможностей уменьшить негативное влияние на природу уже используемых видов энергетики.

Стоит отметить, что в  Беларуси, пусть и малыми темпами, развивается альтернативная энергетика, что может в будущем привести к снижению выделяемых в атмосферу  веществ, пагубно влияющих на состояние  окружающей среды, которые являются отходами ТЭС – наиболее распространенного  вида электростанций в нашей стране.

 

Список использованной литературы

  1. http://www.saveplanet.su/articles_114.html Дата доступа 26.02.2013
  2. Бекман, И.Н. Ядерная индустрия. Курс лекций / Предотвращение загрязнения окружающес среды выбросами АЭС. — Москва: Химичесский факультет МГУ. — С. 2—4. — 26 с.Агеев, В.А.
  3. http://www.naturetooday.ru/naturs-1355-2.html Дата доступа 26.02.2013
  4. Самойлов, М.В. Основы энергосбережения: Учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В Паневчик, А.Н. Ковалев. – Мн.: БГЭУ, 2002. – 198 стр.
  5. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / 18.4. Возможные экологические проявления геотермальной энергетики –http://bricet.com.ua/ageev/52.html Дата доступа 26.02.2013

 


Экологическая цена энергии. 2 📙 Реферат → 🆔 308037

Экологическая цена энергии. 2 📙 Реферат → 🆔 308037

Экологическая цена энергии. 2