Міністерство  освіти і науки, МОЛОДІ І СПОРТУ України

Національний  університет “Львівська політехніка”

Кафедра екології і

охорони навколишнього середовища

Реферат

з дисципліни “Екологія ”

на тему:

“ Сучасні проблеми енергетики ” 
 
 

Виконала:

Ст. гр. ДК-12

Марців  Х. І.

Перевірив:

доц. каф. ЕОНС

Захарко Я. М.  
 
 
 

Львів-2011

Зміст

Вступ……………………………………………………………………………………...3

1. Значення, структура і місце галузі в Україні …………………………………..6
2. Сучасне розміщення електростанцій на території України..............................13
3. Використання нетрадиційних джерел енергії. Проблеми електроенергетики………………………………………………………………17
4. Екологічний вплив електроенергетики ……………………………………….19

Висновок………………………………………………………………………………...21

Список  використаної літератури………………………………………………….......23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вступ

             Україна належить до держав недостатньо забезпечених власними енергоресурсами. За цим показником вона відстає від країн Західної Європи, в тому числі й таких, як Німеччина і Франція. Окремими видами палива Україна зебезпечена лише на 20-30 % і тільки вугіллям - на 100 %. Водночас вона має найбільш енергомістку економіку. Енергомісткість національного доходу України у 4-6 разів вища, ніж США, Японії та країн Західної Європи. Споживання умовного палива на душу населення у нас становить приблизно 6,5 т, тоді як у перелічених країнах тільки 4,2 -–5,5 т. Основними видами енергоресурсів в Україні є кам’яне вугілля, нафта, газ, атомна і водна енергія.

             В цій роботі я й хотіла дослідити проблеми та перспективи розвитку електроенергетики, висвітлити шляхи вирішення глобальних проблем, що стоять перед розвитком галузі.

             Стан електроенергетики викликає серйозні занепокоєння і Міненерго працює в надзвичайному режимі, намагаючись стабілізувати фінансово-економічну ситуацію в галузі і знайти мінімально необхідні ресурси для забезпечення її нормальної роботи в зимовий період 2008-2009 років . Проблем в енергетиці вистачає.

             Сучасна електроенергетика має чимало проблем, вони зумовлені високою вартістю пального, негативним впливом на екологію тощо.

             Зміна рівня води, яка подекуди доходить до повного висушування, призводить до загибелі рослинності. Греблі перешкоджають міграції риб. Багатокаскадні ГЕС уже зараз перетворили річки на низку озер, де виникають болота. У цих річках гине риба, а навколо них змінюється мікроклімат, ще більше руйнуючи природні екосистеми.

             Щодо шкідливості ТЕС, то під час згоряння палива в теплових двигунах виділяються шкідливі речовини: закис вуглецю, сполуки азоту, сполуки свинцю, а також виділяється в атмосферу значна кількість теплоти. Крім того, застосування парових турбін на ТЕС потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара. Щорічно у світі спалюється 5 млрд. тонн вугілля і 3,2 млрд. тонн нафти, це супроводжується викидом в атмосферу 2-10'°Дж теплоти. Запаси органічного палива на Землі розподілені вкрай нерівномірно, і за теперішніх темпів споживання вугілля вистачить на 150—200 років, нафти - на 40—50 років, а газу приблизно на 60 років. Весь цикл робіт, пов'язаних з видобутком, перевезенням і спалюванням органічного палива (головним чином вугілля), а також утворенням відходів, супроводжується виділенням великої кількості хімічних забруднювачів. Видобуток вугілля пов'язаний із чималим засоленням водних резервуарів куди скидаються води із шахт. Крім цього, у воді, що відкачується, містяться ізотопи радію і радон. ТЕС, хоча й має сучасні системи очищення продуктів спалювання вугілля, викидає за один рік в атмосферу за різними оцінками від 10 до 120 тис. тонн оксидів сірки, 2—20 тис. тонн оксидів азоту, /700—1500 тонн попелу (без очищення — в 2т-3 рази більше) і виділяє 3—7 млн. тонн оксиду вуглецю. Крім того, утворюється понад-300 тис. тонн золи, яка містить близько 400-т токсичних металів (Арсену, кадмію, свинцю, ртуті). Можна відзначити, що ТЕС, яка працює на вугіллі, викидає в атмосферу більше радіоактивних речовин, ніж АЕС такої самої потужності. Це пов'язано з викидом різних радіоактивних елементів, що містяться у вугіллі у вигляді вкраплень (радій, торій, полоній та ін.).

             Для кількісної оцінки дії радіації вводиться поняття «колективна доза», тобто добуток значення дози на кількість населення, що зазнало впливу радіації (він виражається у людино-зівертах). Виявилося, що на початку 90-х років минулого століття щорічна колективна доза опромінення населення України за рахунок теплової енергетики становила 767 люд/зв і за рахунок атомної— 188 люд/зв.

              У наш час в атмосферу щорічно викидається 20—30 млрд. тонн оксиду вуглецю. Прогнози свідчать, що при збереженні таких темпів у майбутньому до середини століття середня температура на Землі може підвищитися на декілька градусів, що призведе до непередбачених глобальних кліматичних змін. Порівнюючи екологічну дію різних енергоджерел, необхідно врахувати їх вплив на здоров'я людини. Високий ризик для працівників у випадку використання вугілля пов'язаний із його видобутком у шахтах і транспортуванням і з екологічним впливом продуктів його спалювання. Останні дві причини стосуються нафти й газу та впливають на все населення. Встановлено, що глобальний вплив викидів від спалювання вугілля й нафти на здоров'я людей діє приблизно так само, як аварія типу Чорнобильської, що повторюється раз на рік. Це - «тихий Чорнобиль», наслідки якого безпосередньо невидимі, але постійно впливають на екологію. Концентрація токсичних домішок у хімічних відходах стабільна, і врешті решт усі вони перейдуть у екосферу, на відміну від радіоактивних відходів АЕС, що розпадаються. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Значення, структура і місце галузі в Україні

             Електроенергетика – основа розвитку економіки, вона є складовою частиною паливно-енергетичного комплексу України.

             У господарському комплексі України електроенергетика відіграє дуже важливу роль. Близько половини всього первинного палива (вугілля, нафта, газ, уран), що його має чи одержує з інших держав Україна, а також енергія окремих річок використовується для виробництва електроенергії та тепло-енергії.         Електроенергетика – одна з найдавніших галузей народного господарства України. Вона забезпечує всебічний науково-технічний прогрес у всіх без винятку виробництвах, поліпшує умови праці і побуту.

             Розвиток електроенергетики, будівництво потужних електростанцій сприяють створенню нових промислових вузлів. Окремі галузі промисловості територіально наближені до джерел дешевої електроенергії.

             Електроенергію в Україні виробляють теплові (ТЕС) , гідравлічні (ГЕС) , гідроакумулятивні (ГАЕС) та атомні (АЕС) станції. У перспективі набуде поширення використання екологічно чистої енергії Сонця і вітру. Потужність електростанцій України - 54,0 млн. кВт.

            Електроенергетика тісно пов’язана з промисловістю (Рис 1).  

Рис 1. Складові ПЕК України. 

           Україна виробляє близько 3000 млрд. кВт/год. електроенергії на рік.

            Електроенергетика України – багатогалузеве господарство. До її складу входять, крім теплових і гідравлічних станцій, АЕС, електромережне господарство (у ньому зайнято близько 60 : всього промислово-виробничого персоналу галузі – вдвічі більше, ніж, наприклад, на теплових станціях).

             В Україні розташовані такі потужні теплові державні районні електростанції, як Вуглегірська, Запорізька, Криворізька – 2, Готвальдська (Харківська обл.), Ладижинська (Вінницька обл.), Придніпровська (Дніпропетровська обл.), Трипільська (Київська обл.) та ін.

             Зростаюча роль в електроенергетиці належить централізованому виробництву тепла, яким опалюються 25 міст республіки. Найбільша теплоелектроцентраль – Київська ТЕЦ – 5, Одеська, Калуська, Краматорська та багато ін. Вона відіграє значну роль у постачанні містам, промисловим центрах пари, гарячої води. Теплові електростанції спалюють паливо, нагрівають воду, перетворюючи її в пару, яка подається під тиском на газові турбіни. Як паливо використовується низькосортне вугілля, торф, мазут, газ. Теплові електростанції ТЕС поділяються на: конденсаційні та теплоелектроцентралі (ТЕЦ). На перших відпрацьована водяна пара конденсується і вода надходить у котел. Такі станції виробляють тільки електроенергію, якою забезпечують великий район країни. Тому їх називають ДРЕС. ТЕЦ виробляють одночасно електричну і теплову енергію, яку спрямовують по трубах для обігрівання житлових будинків, підприємств. ДРЕС, як правило, мають значну потужність і розміщуються у районах видобутку палива, поблизу річок, що дають воду для охолодження. Це економічно вигідно, оскільки перевозити паливо у декілька разів дорожче, ніж передавати електроенергію. Великі теплові електростанції на Донбасі, у Придніпров’ї, у західних областях, а також поблизу Харкова, Києва, Вінниці.

             Проблеми теплових електростанцій пов’язані з тим, що вони є великими забруднювачами атмосфери. При спалюванні низькосортного вугілля з домішками сірки; утворюється сірчистий газ, який, сполучаючись з водяною парою в повітрі, спричиняє кислотні дощі. Вугілля, до того ж, не повністю згорає. Це зумовлено використанням застарілих технологій спалювання палива. Тому важливим для ТЕС є їх модернізація, налагодження очистки викидів у атмосферу, а також використання у господарстві золи і шлаку, які нагромаджуються на цих ТЕС.

             Гідроенергетика посідає відносно незначне місце і електроенергетиці України – близько 9 % потужностей і 4 % виробництва енергії.

            У розвитку й розміщенні електроенергетики України визначальними є такі принципи:

- концентрація  виробництва електроенергії внаслідок  будівництва великих електростанцій, що використовують дешеве паливо  і гідроенергоресурси;

- комбінування  виробництва електроенергії і  тепла з метою теплопостачання  міст;

електроенергії. При правильному проектуванні ГЕС  дають найдешевшу енергію.    Однак, якщо вони споруджені на рівнинних річках , і водосховища затоплюють великі площі, то втрати від затоплення родючих земель і поселень можуть значно перевищувати вартість виробленої енергії. Для більшості ГЕС на Дніпрі характерна саме така ситуація. Це стосується Київської, Канівської, Кременчуцької, Дніпродержинської та Каховської ГЕС, які разом мають меншу потужність ніж Бурштинська ДРЕС. Тільки Дніпрогрес-2 з усього каскаду, має найменше водосховище , що затопило пороги, зробивши ріку судноплавною.

             До великих ГЕС можна віднести також Дністровську і Теребле-Ріцьку. Всі гідроелектростанції використовуються, в основному, як пікові, тобто включаються у роботу в період найбільшого споживання енергії, а на ніч можуть відключатися. Щоб краще використати гідроенергію поблизу ГЕС будують інколи ГАЕС (гідроакумуляційні електростанції). Суть цього комплексу полягає в тому, що в період малих навантажень на енергосистему, електроенергію ГЕС затрачається на роботу насосів, що перекачують воду на певну висоту у спеціальне водосховище. Під час найбільших навантажень води випускається і крутить додаткові турбіни ГАЕС. Такий комплекс діє на Київський ГАЕС.

            У перспективі повинно зрости число ГАЕС, а також невеликих ГЕС на середніх і малих річках. Це дасть можливість повніше використати наявні гідроресурси. Мало використовується енергія Сонця, вітру, надр землі. Сонячна електростанція діє тільки в Криму, а вітрові - у Криму та на Львівщині. Потужність їх поки що незначна.

            Основний обсяг виробництва електроенергії дають дніпровські станції. Це – Дніпрогес, Кременчуцька, Каховська, Дніпродзержинська, Канівська і Київська. Серед інших потужних електростанцій можна назвати Дністровську ГЕС-ГАЕС, Теребле-Ріцьку (Закарпатська обл.) та ін. Гідроелектростанції є одним з найефективніших джерел електроенергії. Переваги ГЕС полягають у тому , що вони виробляють електроенергію , яка у 5-6 разів дешевша , ніж на ДРЕС , а персоналу , що їх обслуговує , в 15-20 разів менше , ніж на АЕС. Коефіцієнт корисної дії ГЕС становить понад 80%. Однак розміщення їх повністю залежить від природних умов , а виробництво електроенергії має сезонний характер. Будівництво ГЕС на рівнинних ріках України завдає значних матеріальних збитків, оскільки потребує затоплення великих територій, що використовують під водосховища. Найважливіша тенденція в розвитку електроенергетики - об’єднання електростанцій в енергосистемах , які здійснюють виробництво , транспортування і розподіл електроенергії між споживачами.

             В Україні працює кілька потужних атомних електростанцій – Чорнобильська, Запорізька, Рівненська, Південноукраїнська, Хмельницька. Планувалося спорудження Харківської, Чигиринської, Кримської, Одеської. Після Чорнобильської катастрофи існують сумніви щодо подальшого розвитку галузі. Вона призвела до радіоактивного забруднення 23% території Білорусії, 5,2% території України, 0,6% території Росії. Ще й тепер об’єкт “Укриття” (зруйнований блок ЧАЕС ) криє суттєву небезпеку : в ньому залишилося 180 т вигорілого ядерного палива, яке містить такі радіоактивні речовини, як цезій-137, стронцій-90, ізотопи плутонію, радіоактивність яких понад 20 млн. кюрі. Однак, очевидно, що атомна енергетика в Україні буде надалі розвиватися. Це пов’язано з дефіцитом палива , особливо у правобережній частині країни.

            З’ясувалося, що майже всі вони споруджувалися без належного геологічного і гідрогеологічного обгрунтування, врахування сейсмічності території, тому під тиском громадськості припинено будівництво Кримської та Чигиринської АЕС. Перспективи дальшого розвитку атомної енергетики у зв’язку з вичерпанням екологічних місткостей практично відсутні. В 1998р. атомні електростанції виробили 44% електроенергії від загального її виробництва в Україні. Зростання питомої ваги виробництва електроенергії на АЕС пояснюється , перш за все, стабільністю їх роботи і зменшенням виробництва внаслідок дефіциту палива тепловими електростанціями. Однак, дальший розвиток в Україні атомної енергетики проблематичний, бо в зонах радіоактивного забруднення від діючих АЕС може опинитись майже половина території держави з населенням 25 млн. чоловік.

             Проблеми галузі полягає у тому, що в Україні необхідно перейти на використання ядерних реакторів з високим ступенем надійності, а також пристосованих до роботи на низькозбагаченому урані. Важливо налагодити роботу підприємст, які завершуватимуть переробку уранових руд у готове паливо для АЕС. Поки що воно імпортується з Росії, куди надходить руда з українських родовищ. Невирішеними залишаються поховання і утилізація відходів АЕС. Вони зберігають радіоактивність впродовж сотень років, а тому потребують спеціальних сховищ, які поглинають радіацію. Найкращі умови для їх поховання існують у відпрацьованих соляних шахтах, де є стала температура, добра вентиляція. У нашій країні таких сховищ поки що немає.

             Центральні відомства колишнього СРСР тривалий час вважали Україну за територіальну базу для ймовірного спорудження нових атомних електростанцій. Їхніми науково-дослідними і проектними інститутами в республіці “виявлено” і попередньо затверджено десятки “перспективних майданчиків” для будівництва АЕС. При визначенні цих майданчиків не враховувалися ні рівень економічного розвитку регіонів, ні територіальна концентрація виробництва, ні густота населення, ні якість земель, ні наявність паливо-енергетичних баз.

             Всі великі електростанції України об’єднані в районні енергосистеми, що утворюють єдину державну енергосистему. Функціонують Донбаська, Дніпропетровська, Харківська, Київська, Вінницька, Львівська, Одеська, Кримська районні енергосистеми. Державна об’єднана енергосистема України пов’язана з енергосистемами сусідніх з Україною держав та енергосистемою “Мир”. Через високовольтні лінії передачі пролягли мости з України у Поволзький район Російської Федерації, у Словаччину, Угорщину, Румунію. В 90-х роках освоєно трансукраїнські лінії електропередачі напругою 750 кВт “Донбас - Західна Україна - Альбертіша”.

            Загалом електроенергетика включає ще деякі типи альтернативних електростанцій. Саме вони будуть давати екологічну електрику.

            Останнім часом зусилля вчених і практиків галузі спрямовані на пошук альтернативних екологічно чистих енергоджерел. Потреби електроенергії Кримського півострова , Одеської та Херсонської областей можна задовольнити , використавши постійні потужні вітри на узбережжі Чорного моря. Вітровий потенціал півдня України близький до аналогічного в Каліфорнії , де споруджено найбільші в США вітрові енергоустановки (ВЕУ) (рис 2).

Рис 2. Вітрові енергоустановки України

             Існує ряд інших типів електростанцій, які використовують дешеву енергію морів та океанів та енергію підземного тепла. До невичерпних джерел енергії , крім вітрової , належать сонячна , хвильова , припливно-відпливна.

            Звичайно для кожної електростанції існують недоліки.

             Наприклад, недоліки вітрових електростанцій в тому, що вони роблять постійні шум і вібрацію.

              Відомо, що для одержання електричного струму використовують різні джерела енергії, вони бувають відновлювальні і невідновлювальні. (рис 3)

Рис 3. Принципи і фактори розміщення електроенергетики України

            Розміщення електроенергетики залежить від двох факторів:

- наявності  паливно-енергетичних ресурсів;

- наявності  споживачів електроенергії.

          У 2008 році електростанціями України було вироблено 183,0 млрд. кВт/год. електроенергії. На теплові електростанції припадало в цей рік близько 52% виробництва електроенергії , атомні -- понад 43% , на гідроелектростанції – 4,8 %, і лише 0,1 % - на електростанції, які використовують нетрадиційні джерела енергії (діаграма 1).

             З роками електроенергії в Україні потрібно все більше і більше, але енергетичні ресурси – природний газ, вугілля, нафта – обмежені, атомні електростанції недосконалі, а їх робота загрожує всьому живому в Україні.

            У перспективі приріст електроенергії може бути досягнутий за рахунок введення парогазових установок (ПГУ) , які завдяки своєму високому ККД могли б конкурувати з АЕС. Але для них необхідний природний газ, а його, як відомо, Україна імпортує. Крім ПГУ , реальним джерелом забезпечення України енергоресурсами може бути нарощування енергетичних потужностей, орієнтованих на тверде паливо власного виробництва . Донбас є найбільш реальною паливною базою для подальшого тепло та енергопостачання України.

            Нині майже третина електроенергії виробляється в районах споживання і понад 2/3 споживається в районах її виробництва. Поки що місце будівництва ДРЕС вибирають на основі порівняння економічних показників транспортування палива та електроенергії з урахуванням екологічної обстановки. Технічний прогрес може різко змінити географію електростанцій. Якщо вчені виробляють високоефективні методи транспортування електроенергії на великі відстані , то будівництво ДРЕС здійснюватиметься здебільшого в східних районах України. Вихід є у використанні нетрадиційних, або просто забутих видів енергії.

2. Сучасне розміщення електростанцій на території України

            На території України більше тридцяти електростанцій різного типу. В основному вони розміщені поблизу енергоресурсів.

            За видом використовуваних ресурсів електроенергетика має таку структуру:

Мінеральні Водні Альтернативні

Вітрові

Теплові Припливні 

Гідравлічні Геотермальні

Атомні 

Біологічні 

Геліотермальні 

Воденеві  

Рис 4. Найпотужніший електроенергетичний район України в Донбасі

              Найпотужніший електроенергетичний район України знаходиться в Донбасі (рис 4).

              Тут знаходяться Старобенівська, Курахівська, Слов’янська теплоелектростанції. Потужні ТЕС знаходяться також у Придніпров’ї, у Харківській, Київській, Вінницькій областях, у містах Запоріжжі, Одесі, Маріуполі, Миколаєві, Львові. Більшість цих електростанцій поряд з електроенергією виробляють і тепло, за його рахунок здійснюється опалення міст. З роботою цих ТЕС пов’язане значне забруднення навколишнього середовища.

             В Україні на Дніпрі і Дністрі збудовано великі гідроелектростанції (ГЕС) Найбільші з них: Дніпрогес, Каховська, Дніпродзержинська, Київська, Канівська, Дністровська. На гідроенергетику припадає близько 10 % потужностей і 48 % виробництва електроенергії.

             Найкращі умови для будівництва ГЕС мають гірські річки, або річки з високими берегами. Таких умов на рівнинних річках України майже немає. Тому перед греблями всіх гідроелектростанцій виникли штучні моря. Саме це знижує економічну й екологічну доцільність ГЕС Дніпровського каскаду (Рис 5).

Рис 5. Система подачі води

          В останні десятиліття швидкими темпами розвивається атомна енергетика. Як правило атомні електростанції будуються в районах із дефіцитом паливних ресурсів. На території України працюють п’ять атомних електростанцій. Вони виробляють 43 % електроенергії країни.

             Вітчизняні енергетики–атомники довгий час також доводили , що електроенергія, яка виробляється на АЕС, дешевша тієї, яку виробляють ТЕС, і що АЕС, мовляв, менше забруднюють природне середовище, ніж ТЕС.

             Противники АЕС (а їх кількість значно зросла після аварії на Чорнобильській АЕС і розсекречування матеріалів, пов’язаних з діяльністю колишнього МІНАТОМЕНЕРГО) стверджують, що цей метод одержання енергії повинен бути якомога швидше заборонений з огляду на ту шкоду й потенціал смертельну небезпеку для біосфери, яку він несе.

             Доведено, що “дешевизна” атомної енергетики (яка, за даними колишнього Мінатоменерго, було в СРСР втроє дешевшою, ніж у розвинених країнах Заходу) – це була свідома фальсифікація . Справа в тому, що проектувальники вітчизняних АЕС не включили у вартість “атомного” кіловата такі витрати, як переробка й поховання радіактивних відходів, що, за оцінками фахівців становить понад 75 % вартості всього паливного циклу АЕС. Не було враховано також вартості демонтажу АЕС, а між тим кожна АЕС через 25-30 років роботи має бути зупинена, розібрана або похована, оскільки радіоактивність її агрегатів й обладнання перевищить усі допустимі норми . А вартість демонтажу АЕС, за оцінками західних спеціалістів, дорівнює вартості її будівництва. Не були приховані й інші витрати, пов’язані з експлуатацією АЕС, зокрема, з вимогами безпеки її роботи (на АЕС, що функціонують в розвинених країнах, ці вимоги набагато серйозніші, ніж на наших). Все це попадає, що вартість “атомного” кіловата насправді виявляється в троє дорожчою від “газового” і в двоє – від “вугільного”. Як пишуть німецькі експерти в цій галузі “атомна” енергія дешевша лише там, де безпека стоїть на другому місті, й доти, поки людство мириться з тим, що його сьогоднішнє марнотратне ставлення до електроенергії загрожує майбутнім поколінням пекельним радіоактивним жахом”.

            В Україні атомна енергетика почала розвиватися з 70-х років. Протягом 1980-1990 рр. Темпи виробництва електроенергії на атомних електростанціях зросли більше, ніж у чотири рази. Зараз у загальному обсязі виробництва електроенергії частка атомних електростанцій становить 35,5%. Це досить низький показник як для розвинутих країн. Питома витрата умовного палива на відпущену 1 кВт/ год. Електроенергії на електростанціях загального типу становить у середньому 346 грамів. Україна має великі запаси уранових руд, проте не проводить підготовки радіоактивного палива для електростанцій. Паливо для атомних електростанцій доводиться купувати за кордоном.

             Одна з головних причин розвитку атомної енергетики полягає в тому, що використовується висока енергомісткість ядерного палива порівняно з іншими енергоресурсами. АЕС, на відміну від ТЕС, пропонує екологічно найчистішу електроенергію. Проте необхідно пам’ятати про ту грізну силу, що міститься в атомному ядрі, про жахливі наслідки. До яких може призвести атом, якщо вийде з-під контролю людини. Це переконливо показала катастрофа, що відбулась 26 квітня 1986 року на Чорнобильській АЕС.