Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Экологические проблемы энергетики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Экологические проблемы энергетики

Студентка

ФФБД, 1-й курс, ДФР Г.В. Королёва

Проверила

ассистент С.В. Некраха

МИНСК 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Тепловая энергетика 5

2 Гидроэнергетика 6

3 Ядерная энергетика 7

4 Пути решения проблем энергетики 10

Заключение 12

Список использованной литературы 13

Введение

Энергетика-это область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии, путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;
передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка мазута на тепловую электростанцию;
преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;
передача вторичной энергии потребителям, например по линиям электропередачи.

Первой подсистемой энергетики является электроэнергетика. Электроэнергетика — это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям по линии электропередачи. Центральными её элементами являются электростанции, которые принято классифицировать по виду используемой первичной энергии и виду применяемых для этого преобразователей.

Второй подсистемой является тепловая энергетика. В этой отрасли производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС), использующих для этого химическую энергию органического топлива. Они делятся на :

Паротурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью паротурбинной установки;
Газотурбинные электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью газотурбинной установки;
Парогазовые электростанции, на которых энергия преобразуется с помощью парогазовой установки.

Теплоэнергетика в мировом масштабе преобладает среди традиционных видов :на базе нефти вырабатывается 39 % всей электроэнергии мира, на базе угля — 27 %, газа — 24 %, то есть всего 90 % от общей выработки всех электростанций мира. Энергетика таких стран мира, как Польша и ЮАР практически полностью основана на использовании угля, а Нидерландов — газа. Очень велика доля теплоэнергетики в Китае, Австралии, Мексике.

Следующей подсистемой следует гидроэнергетика. В этой отрасли электроэнергия производится на Гидроэлектростанциях (ГЭС), использующих для этого энергию водного потока.

ГЭС преобладает в ряде стран — в Норвегии и Бразилии вся выработка электроэнергии происходит на них. Список стран, в которых доля выработки ГЭС превышает 70 %, включает несколько десятков.

Что касается ядерной энергетики, то она также входит в состав подсистем энергетики. Отрасль, в которой электроэнергия производится на атомных электростанциях (АЭС), использующих для этого энергию управляемой цепной ядерной реакции, чаще всего урана и плутония.

По доле АЭС в выработке электроэнергии первенствует Франция, около 80 %. Преобладает она также в Бельгии, Республике Корея и некоторых других странах. Мировыми лидерами по производству электроэнергии на АЭС являются США, Франция и Япония.

В настоящее время в связи с развитием техники, с ростом населения и их потребностей, увеличивается потребление ресурсов, а в частности электроэнергии. Раньше люди не задумывались о последствиях, например, сжигания топлива или вырубки леса, однако столкнувшись с угрозой, например, исчезновения видов животных, с проблемой загрязнения рек, люди поняли, что надо что-то менять. И в следующих главах я бы хотела поговорить об экологических проблемах, которые возникают в подсистеме.

1 Тепловая энергетика

Примерно 89-90% всей энергии производиться за счёт сжигания топлива. Однако при этом в окружающую среду попадает огромное количество загрязняющих веществ. Примером может служить «парниковый эффект» или кислотные дожди. ТЭС вместе с транспортом выбрасывают в атмосферу углекислый газ (СО2) , а также примерно 45-50% двуокиси серы, 30-35% - окислов азота. Кроме этого в выбросах ТЭС содержатся опасные для жизни металлы, такие как алюминий, железо, однако они попадают в организм в малых дозах, поэтому не вызывают летальный исход, но это не отменяет их влияние на природу.

Как мы знаем, влияние энергетики зависит от вида используемого топлива. Наиболее безопасными считаются природный газ, нефть (мазут), каменные

угли, бурые угли, сланцы, торф. Однако их доля с каждым годом сокращается.

Так же мы можем отметить возрастающую роль угля. Его запасов хватит в среднем на 200-300 лет. Потому возрастёт и доля продуктов его переработки, а следствием чего станет ещё большее загрязнение окружающей среды.

Что касается отходов ТЭС в твёрдом виде, то к ним мы можем отнести золу и шлаки. Попадая в атмосферу, они способны изменить уровень солнечной радиации у поверхности земли, а также попадая в органы дыхания человека

и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Отходы ТЭС являются источником такого вещества, как бензопирен. Данное вещество воздействуя на организм, приводит к онкологическим заболеваниям. Также в состав отходов входят окислы

кремния и алюминия. Эти абразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз.

Огромную проблему представляет складирование золы. Для этого необходимы значительные территории, которые долгое время не используются и на которых происходит накопление тяжёлых металлов.

ТЭС является источник подогретых вод, которые используются здесь

как охлаждающий агент. Эти воды попадают в реки и другие водоемы,

что приводит к загрязнение.

2 Гидроэнергетика

Первая проблема, которую вызывает гидроэнергетика, это отчуждение огромных территорий плодородных земель. Например, в Республике Беларусь площадь всех водохранилищ составляет примерно 822 км². Также значительные площади земель, которые находятся вблизи водохранилищ, чаще всего затапливаются и переходят в разряд заболоченных( на них также нельзя заниматься земледелием). Ещё одним следствием гидроэнергетики являются абразионные процессы, которые обычно продолжаются десятилетиями и имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов,

загрязнение вод, заиление водохранилищ. В следствие этого нарушается гидрологического режима рек, ухудшается качество воды водохранилищ. Также в водохранилищах со временем усиливается прогревание вод, что приводит к большим потерям ими кислорода и другие процессы, которые обусловлены тепловым загрязнением, которое в свою очередь создает

условия для зарастания водоемов и быстрого развития водорослей. Если к этим проблемам прибавить медленную обновляемость вод, то это приведёт к резкому снижению их способности к самоочищению. Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей. Нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т. д.

Также нельзя забывать, что здесь, в водохранилищах, аккумулируются тяжелые металлы, радиоактивные элементы и ядохимикаты с длительным периодом полураспада. Это приводит к тому, что после ликвидации водохранилищ, земли, занимаемые данными водохранилищами, больше нельзя использовать. Ещё одним неотъемлемым фактом загрязнения и заиления водохранилищ является потеря ценности данных объектов через полстолетия после их возведения.

Энергия, получаемая от ГЭС, является дешёвой, однако, не смотря на этот факт, доля её в энергетическом балансе постепенно уменьшается. Существует предположение, что в будущем её доля не будет превышать 5%.

Водохранилища оказывают влияние и на атмосферные процессы. Например, в засушливых районах, испарение с поверхности водохранилищ превышает испарение с равновеликой поверхности суши в десятки раз. Увеличение уровня испарения приводит к понижению температуры воздуха, увеличению туманных явлений. Различие в температурах обусловливает формирование местных ветров(бризов).

3 Ядерная энергетика

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Причинами этого может быть большие запаси ядерного топлива, а также щадящее воздействие на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, которое не требует прикрепление к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами:0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля.

До 1986 года общество видела только одни достоинства в использовании атомной энергии, увеличилась мировая доля энергии, получаемой на АЭС, до 18%. В те времена главными проблемами были захоронение отработанного топлива и ликвидация самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Если АЭС работает нормально, то выбросы радиоактивных веществ будет минимальными. Однако, как мы знаем из истории, катастрофа на Чернобыльской АЭС изменила представления людей о ядерной энергетики. После этого главной проблемой АЭС стала угроза новых аварий. Но для нашей страны данная авария не прошла мимо. Результаты катастрофы мы ощущаем и по сей день. Это проявляется в том, что огромные территории не пригодны для использования, также существует 30-км. зона отчуждения, где на сегодняшний день никто не проживает, на въезде в данную зону расположены посты, которые не пропускают без специального разрешения. Но не только наша страна ощутила на себе всю силу данной катастрофы. Суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для сравнения отметим, что бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только 740 г радиоактивного вещества.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20 государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн. га, или 80000 км2. В результате 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. д.

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 и в других странах. Приняты меры по усилению защиты от аварий, 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. Что касается Республики Беларусь, то мы не отказываемся от использования атомной энергии, а наоборот приветствуем. В ближайшем будущем, а именно в 2018 году, будет введён первый реактор, а второй не позднее 2020. Данную АЭС планируется возвести в 18 километрах от посёлка Островец, Гродненского района. Основной партнёр Белоруссии в проекте по строительству АЭС — российская компания «Атомстройэкспорт», в качестве субпоставщиков будут выступать белорусские производственные организации. Однако в обществе даётся неоднозначная характеристика данному проекту. Очень многие люди помнят катастрофу на ЧАЭС, и у них возникает опасения по поводу данного проекта. Также происходит огромное множество споров о месте строительства данной АЭС: многие учёные говорят, что она строиться в наиболее сейсмоактивной зоне и по розе ветров все выбросы будут лететь в сторону Минска, т.е многие учёные видят угрозу стране. Но есть люди, которые за строительство данной АЭС, так как они видят в ней спасительный круг в отношения с Российской Федерацией. Как мы знаем, у нас очень мало источников электроэнергии и нам приходятся закупать почти всю энергию у России. Построив данную АЭС мы сможем производить около 4-5% энергии, что приведёт к экономии денег.

А теперь мы немного коснёмся технологии 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 шурфах. Последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась

возможность атомных реакций.

Неизбежный результат работы АЭС - тепловое загрязнение. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2,1-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км3 подогретых вод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3-3,5 км3.

Следствием больших потерь тепла на АЭС является их более низкий

коэффициент полезного действия по сравнению с ТЭС. На последних он равен 35%, а на АЭС - только 30-31 %.

Обобщив всё выше сказанное получим основные воздействия АЭС на окружающую среду. К ним мы можем отнести:

разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов и т. д.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе);
изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100-120 м и высотой, равной 40-этажному зданию;
изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;
не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях.

4 Пути решения проблем энергетики

А теперь посмотрим, какие же пути решения мы сможем найти.

Во-первых, это совершенствование технологий и техники, например использование более совершенных и мощных очистных сооружений.

Во-вторых, уменьшение количества выбрасываемой в атмосферу серы путём предварительного обессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива (нефть, газ, горючие сланцы) химическими или физическими методами.

В-третьих, заставить население экономить электроэнергию.

В-пятых, усовершенствовать технологию изоляции.

В-шестых, использование и разработка новых альтернативных источниках энергии. К таким источникам относится энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и других источников.

Давайте рассмотрим каждый из них. Первым является энергия солнца.

Это практически неисчерпаемый источник энергии. Ее можно использовать

прямо (посредством улавливания техническими устройствами) или

косвенно через продукты фотосинтеза, круговорот воды, движение

воздушных масс и другие процессы, которые обусловливаются солнечными явлениями.

Использование солнечного тепла - наиболее простой и дешевый путь

решения отдельных энергетических проблем.

Наиболее распространено улавливание солнечной энергии посредством

различного вида коллекторов. В простейшем виде это темного цвета

поверхности для улавливания тепла и приспособления для его накопления и

удержания. Оба блока могут представлять единое целое. Коллекторы помещаются в прозрачную камеру, которая действует по принципу парника. Имеются также устройства для уменьшения рассеивания энергии (хорошая изоляция) и ее отведения, например, потоками воздуха или воды.

Еще более просты нагревательные системы пассивного типа. Циркуляция теплоносителей здесь осуществляется в результате конвекционных токов: нагретый воздух или вода поднимаются вверх, а их место занимают более охлажденные теплоносители. Примером такой системы может служить помещение с обширными окнами, обращенными к солнцу, и хорошими изоляционными свойствами материалов, способными длительно удерживать тепло. Для уменьшения перегрева днем и теплоотдачи ночью используются шторы, жалюзи, козырьки и другие защитные приспособления. В данном случае проблема наиболее рационального использования солнечной энергии решается через правильное проектирование зданий. Некоторое удорожание строительства перекрывается эффектом использования дешевой и идеально чистой энергии.

В настоящий момент данный источник энергии не так часто используется, однако многие страны берут данный метод на вооружение.

Второй источник- это ветер. Ветер являются наиболее древними источниками энергии. Он же использовался для получения электрической

энергии.

Интерес к использованию ветра для получения электроэнергии оживился в последние годы. К настоящему времени испытаны ветродвигатели различной мощности, вплоть до гигантских. Сделаны выводы, что в районах с интенсивным движением воздуха ветроустановки вполне могут обеспечивать энергией местные потребности. Оправдано использование ветротурбин для обслуживания отдельных объектов (жилых домов, неэнергоемких производств и т. п.). Вместе с тем стало очевидным, что гигантские ветроустановки пока не оправдывают себя вследствие дороговизны сооружений, сильных вибраций, шумов, быстрого выхода из строя. Более экономичны комплексы из небольших ветротурбин, объединяемых в одну систему.

Заключение

В заключении мне бы хотелось сказать, что современная энергетика сталкивается со множеством проблем, в том числе и с экологическими. Современные технологии и техника не позволяют решить данные проблемы в полном объёме, поэтому приходится находить новые альтернативные источники энергии, а также прибегать к жёстким мерам, таким как экономия электроэнергии, повышение стоимости энергии и т.д. Энергетика Республики Беларусь также сталкивается с огромных количеством проблем. Однако наши учёные смогли найти ряд решений, которые в настоящий момент помогают справляться с отрицательными последствиями катастрофы на ЧАЭС. Мы даже делимся разработками с такими странами как Германия, Япония и другими странами. Самой развитой подсистемой энергетики в Республики Беларусь является ТЭС. Также мы получаем энергию и от ГЭС. В скором времени построят Белорусскую АЭС, которая тоже будет производить энергию. Как я уже говорила, в настоящее время в нашей стране не хватает сил и ресурсов решить все проблемы, однако мы можем постараться минимизировать влияние вредных веществ.

Список использованной литературы

Лосюк Ю.А. Нетрадиционные источники энергии: учебное пособие / Лосюк Ю.А. Минск, УП "Технопринт", 2005
Справочник по наилучшим доступным техническим методам в теплоэлектроэнергетике. - М., 2008г.
Акимова Т. А., Кузьмин А.П. «Экология. Природа-Человек-Техника». - М., 2001г.
Экология и жизнь (научно-популярный журнал). Осень-лето 3 (15) 2000
Самойлов М.В. Основы энергосбережения: учебное пособие / Самойлов М.В. Минск, БГЭУ, 2003

Экологические проблемы энергетики 📙 Реферат → 🆔 308539