Влияние электроэнергетики на окружающую среду: Влияние на окружающую среду / Электроэнергия / ЕНЕРГОПОСТАЧАЛЬНИК

Содержание

Влияние электричества на окружающую среду

Влияние электричества на окружающую среду – это один важных вопросов в энергетике. В данном случае речь идет о негативных последствиях электроэнергетических предприятий на окружающую среду, в частности на живых существ. В данной статье рассмотрим основные негативные факторы влияния электричества на окружающую среду, а также меры, направленные на их устранение или минимизацию их негативного воздействия на окружающую среду.

Одна из наиболее значимых проблем в энергетике – это поражение электрическим током птиц. Это связано с тем, что пути перемещения птиц, как правило, пролегают в местах пересечения с высоковольтными линиями электропередач. С каждым годом проблема гибели птиц на ЛЭП становится все актуальней. Счет птиц, которые погибают в результате поражения электрическим током высоковольтных линий электропередач, идет уже на сотни тысяч.

Кроме того, гибель птиц, в большинстве случае приводит к возникновению аварийных ситуаций, а также повреждений линий электропередач. Недоотпуск электрической энергии, обесточивание потребителей, повреждение оборудования – все это приносит значительные убытки энергоснабжающим компаниям. Поэтому решение проблемы гибели птиц на ЛЭП особенно актуально.

Следует также отметить, что аналогичную опасность для птиц представляют не только линии электропередач, но и открытые распределительные устройства подстанций.

Среди мер, которые позволяют наиболее эффективно решить данную проблему, можно выделить:
— оснащение опор, траверс и изоляторов специальными птицезащитными устройствами, которые препятствуют посадке птиц;
— установка специальных защитных кожухов, ограждений на линейных вводах в подстанцию, над выводами силовых трансформаторов и других элементах оборудования распределительных устройств открытого типа, а также на линиях электропередач;
— использование изолированных проводников.

Трансформаторная подстанция

Еще один фактор – это негативное воздействие электричества на человека. Множество исследований показывает, что магнитное поле, которое присутствует в непосредственной близости к высоковольтным линиям электропередач, оказывает негативное влияние на различные органы и системы организма человека. Существует такое понятие, как охранная зона линий электропередач. Данное понятие подразумевает зону вдоль воздушной линии электропередач, по обе ее стороны, в виде земельного и воздушного участка на определенном расстоянии. Например, охранная зона линии электропередач напряжением 110 кВ составляет 20 м; линии 330 кВ – 30 м.

Человек, находясь в пределах охранной зоны линий электропередач, подвергается негативному воздействию электромагнитных полей, поэтому в пределах данной зоны запрещается строительство жилых зданий и различных сооружений. Рекомендуется свести к минимуму нахождение человека вблизи высоковольтных линий электропередач. Данная проблема особенно актуальна для работников, которые осуществляют обслуживание высоковольтных подстанций.

Если на территории распределительного устройства подстанции напряженность электрического поля превышает допустимые нормы, то пребывание обслуживающего персонала на его территории ограничивается. Кроме того, для защиты человека от негативного воздействия электромагнитного поля при выполнении работ в зоне влияния электрического поля, применяются специальные защитные комплекты (экранирующие устройства).

Среди негативных факторов влияния электричества на окружающую среду можно также выделить возникновение пожаров по причине замыканий в электроустановках или на линиях электропередач. Например, при повреждении линии электропередач и падении провода произошло возгорание лесополосы, расположенной в непосредственной близости к линии электропередач. В данном случае основными мерами, предотвращающими возникновение пожаров из-за повреждения линий электропередач, является своевременная расчистка в охранной зоне ЛЭП от порослей, кустарников, сухих деревьев.

Помимо факторов непосредственного влияния электричества на окружающую среду, можно отметить также нанесение вреда экологии в результате возникновения аварийных ситуаций, которые сопровождаются загрязнением окружающей среды вредными веществами, применяемыми в электроустановках.

Одним из наиболее характерных примеров можно привести повреждение силового масляного трансформатора на открытом распределительном устройстве подстанции, которое сопровождается попаданием трансформаторного масла на почву. При отсутствии или повреждении системы маслосборника возможно попадание большого количества масла в почву. Например, в трансформаторе типа ТДТН-40000/110 находится около 20 тонн трансформаторного масла. В данном случае основной мерой предотвращения подобных ситуаций является своевременное проведение диагностики и ремонта силового трансформатора и его защит, а также наличие и работоспособность системы маслосборника.

Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Введение.
Энергия
– проблемы роста потребления

    Энергетический
кризис

явление, возникающее, когда спрос на энергоносители значительно выше
их предложения. Его причины могут находиться в области логистики,
политики или физического дефицита.

   
Потребление
энергии является обязательным условием существования человечества.
Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо
для удовлетворения потребностей человека, увеличения
продол­жительности и улучшения условий его жизни.
   
История
цивилизации – история изобретения все новых и новых методов
преобразования энергии, освоения ее новых источников и в конечном
итоге увеличения энергопотребления.
   
Первый
скачок в росте энергопотребления произошел, когда человек научился
добывать огонь и использовать его для приготовления пищи и обогрева
своих жилищ. Источниками энергии в этот период служили дрова и
мускульная сила человека. Следующий важный этап связан с изобретением
колеса, созданием разнообразных орудий труда, развитием кузнечного
производства. К XV
веку средневековый человек, используя рабочий скот, энергию воды и
ветра, дрова и небольшое количество угля, уже потреблял
приблизительно в 10 раз больше, чем первобытный человек. Особенно
заметное увеличение мирового потребления энергии произошло за
последние 200 лет, прошедшие с начала индустриальной эпохи, –
оно возросло в 30 раз и достигло в 1998 г. 13.7 Гигатонн
условного топлива в год. Человек индустриального общества потребляет
в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек.
   
В
современном мире энергетика является основой развития базовых
отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного
производства. Во всех промышленно развитых странах темпы
развития энергетики опережали темпы развития других отраслей.
   
В
то же время энергетика – один из источников неблагоприятного
воздействия на окружающую среду и человека. Она влияет на
атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, влаги и твердых
частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных
водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких
отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив,
изменение ландшафта, выбросы токсичных веществ).
   
Несмотря
на отмеченные факторы отрицательного воздействия энергетики на
окружающую среду, рост потребления энергии не вызывал особой тревоги
у широкой общественности. Так продолжалось до середины 70-х годов,
когда в руках специалистов оказались многочисленные данные,
свидетельствующие о сильном антропогенном давлении на климатическую
систему, что таит угрозу глобальной катастрофы при неконтролируемом
росте энергопотребления. С тех пор ни одна другая научная проблема не
привлекает такого пристального внимания, как проблема настоящих,
а в особенности предстоящих изменений климата.
   
Считается,
что одной из главных причин этого изменения является энергетика.
Под энергетикой при этом понимается любая область человеческой
деятельности, связанная с производством и потреблением энергии.
Значительная часть энергетики обеспечивается потреблением
энергии, освобождающейся при сжигании органического ископаемого
топлива (нефти, угля и газа), что, в свою очередь, приводит к
выбросу в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ.
   
Такой
упрощенный подход уже наносит реальный вред мировой экономике и может
нанести смертельный удар по экономике тех стран, которые еще не
достигли необходимого для завершения индустриальной стадии развития
уровня потребления энергии, в том числе России. В
действительности все обстоит гораздо сложнее. Помимо парникового
эффекта, ответственность за который, частично лежит на
энергетике, на климат планеты оказывает влияние ряд естественных
причин, к числу важнейших из которых относятся солнечная активность,
вулканическая деятельность, параметры орбиты Земли, автоколебания в
системе атмосфера-океан. Корректный анализ проблемы возможен лишь с
учетом всех факторов, при этом, разумеется, необходимо внести
ясность в вопрос, как будет вести себя мировое энергопотребление в
ближайшем будущем, действительно ли человечеству следует установить
жесткие самоограничения в потреблении энергии с тем, чтобы избежать
катастрофы глобального потепления.

Современные тенденции развития энергетики

 Рис. 5.37. Мировое потребление коммерческой энергии Е и
численность населения Р во второй половине XX столетия

   
Общепринятая классификация
подразделяет источники первичной энергии на коммерческие
и некоммерческие.

    Коммерческие
источники
энергии включают в
себя твердые (каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы,
битуминозные пески), жидкие (нефть и газовый конденсат), газообразные
(природный газ) виды топлива и первичное электричество
(электроэнергия, произведенная на ядерных, гидро-, ветровых,
геотермальных, солнечных, приливных и волновых станциях).
   
К
некоммерческим
относят все остальные источники энергии (дрова,
сельскохозяйственные и промышленные отходы,
мускульная сила рабочего скота и собственно человека).
   
Мировая
энергетика в целом на протяжении всей индустриальной фазы
развития общества основана преимущественно на коммерческих
энергоресурсах (около 90% общего потребления энергии). Хотя следует
отметить, что существует целая группа стран (экваториальная зона
Африки, Юго-Восточная Азия), многочисленное население которых
поддерживает свое существование почти исключительно за счет
некоммерческих источников энергии.
   
Различного
рода прогнозы потребления энергии, базирующиеся на данных за
последние 50-60 лет предполагают, что примерно до 2025 г. ожидается
сохранение современного умеренного темпа роста мирового потребления
энергии – около 1.5% в год и проявившая себя в последние 20 лет
стабилизация мирового душевого потребления на уровне 2.3-2.4 т
усл.топл./(чел.-год). После 2030 г. по
прогнозу начнется медленное снижение среднемирового уровня
душевого потребления энергии к 2100 г. При этом общее потребление
энергии обнаруживает явную тенденцию к стабилизации после 2050
г. и даже слабого уменьшения к концу века.
   
Одним из
важнейших факторов, учитывавшихся при разработке прогноза,
является обеспеченность ресурсами мировой энергетики, базирующейся на
сжигании ископаемого органического топлива.
   
В рамках
рассматриваемого прогноза, безусловно, относящегося к категории
умеренных по абсолютным цифрам потребления энергии, исчерпание
разведанных извлекаемых запасов нефти и газа наступит не ранее 2050
г., а с учетом дополнительных извлекаемых ресурсов – после 2100
г. Если принять во внимание, что разведанные извлекаемые запасы угля
значительно превосходят запасы нефти и газа, вместе взятые, то
можно утверждать, что развитие мировой энергетики по данному сценарию
обеспечено в ресурсном отношении более чем на столетие.
   
Вместе с
тем, результаты прогнозов дают значительный разброс, что хорошо видно
из подборки некоторых опубликованных данных прогнозов на 2000 г.

Таблица
5.7. Некоторые недавние прогнозы энергопотребления на 2000 г.

скобках – год публикации) и его действительное значение.

Прогностический
центр

Потребление
первичной энергии,
Гт
усл.топл./год

Институт
атомной энергии (1987)

21.2

Международный
институт прикладного системного
анализа (IIASA)
(1981)

20.0

Международное
агентство по атомной энергии

(МАГАТЭ)
(1981)

18.7

Окриджская
национальная лаборатория (ORNL)
(1985)

18.3

Международная
комиссия по изменению климата
(IPCC)
(1992)

15. 9

Лаборатория
глобальных проблем энергетики

ИБРАЭ
РАН–МЭИ (1990)

14.5
Действительное
энергопотребление
14.3

   
Уменьшение
энергопотребления по отношению к прогнозируемому связаны, прежде
всего, с переходом от экстенсивных путей ее развития, от
энергетической эйфории к энергетической политике, основанной на
повышении эффективности использования энергии и всемерной ее
экономии.
   
Поводом для этих изменений
стали энергетические кризисы 1973 и 1979 годов, стабилизация
запасов ископаемых топлив и удорожание их добычи, желание уменьшить
обусловленную экспортом энергоресурсов зависимость экономики от
политической нестабильности в мире.

Табл.5.8. Стоимость электроэнергии от различных источников в США в
2000 г. (долл. /кВт.ч).

Источник электроэнергии Стоимость
АЭС

0.14–0.15

ТЭС (уголь)

0.07–0.09

ГЭС (большие)

0.04

ГЭС (малые)

0.10–0.12

ТЭС (газовые)

0.04–0.06

ТЭС (биомасса)

0.07–0.10

ТЭС (геотермальные)

0.04

ВЭС (ветроустановки)

0.06–0.10

ГТЭС (гелиоустановки)

0.10–0.20

   
Вместе с тем, говоря о
потреблении энергии, следует отметить, что в
постиндустриальном обществе должна быть решена еще одна
основополагающая задача – стабилизация
численности населения.
   
Современное
общество, не решившее эту проблему или, по крайней мере, не
предпринимающее усилий для ее решения, не может считаться ни
развитым, ни цивилизованным, поскольку совершенно очевидно, что
бесконтрольный рост населения ставит непосредственную угрозу
существования человека как биологического вида.
   
Итак,
потребление энергии на душу населения в
мире обнаруживает явную тенденцию к стабилизации. Следует отметить,
что этот процесс начался еще около 25 лет тому назад, т.е. задолго до
нынешних спекуляций на глобальном изменении климата. Такое
явление в мирное время наблюдается впервые с начала индустриальной
эпохи и связано с массовым переходом стран мира в новую,
постиндустриальную стадию развития, в которой потребление
энергии на душу населения остается постоянным. Указанный факт
имеет весьма важное значение, поскольку в результате и величина
общего потребления энергии в мире растет гораздо более медленными
темпами. Можно утверждать, что серьезное замедление темпов роста
энергопотребления оказалось полной неожиданностью для многих
прогнозистов.

Кризис топливных ресурсов

    В
начале 70-х годов страницы газет запестрели заголовками:
«Энергетический кризис!», «Надолго ли хватит
органического топлива?», «Конец нефтяного века!»,
«Энергетический хаос». Этой теме до сих пор большое
внимание уделяют все средства массовой информации – печать,
радио, телевидение. Основания для такой тревоги есть, ибо
человечество вступило в сложный и достаточно долгий период мощного
развития своей энергетической базы. Поэтому следуете просто
расходовать известные сегодня запасы топлива, но расширяя масштабы
современной энергетики, отыскивать новые источники энергии и
развивать новые способы её преобразования.
    Прогнозов
о развитии энергетики сейчас очень много. Тем не менее, несмотря на
улучшившуюся методику прогнозирования, специалисты, занимающиеся
прогнозами, не застрахованы от просчетов, и не имеют достаточных
оснований говорить о большой точности своих прогнозов для такого
временного интервала, каким являются 40-50 лет.
    Человек
всегда будет стремиться обладать как можно большим количеством
энергии, обеспечивающим движение вперед. Не всегда наука и техника
дадут ему возможность получать энергию во всевозрастающих объемах.
Но, как показывает историческое развитие, обязательно будут
появляться новые открытия и изобретения, которые помогут человечеству
сделать очередной качественный скачок и пойти к новым достижениям ещё
более быстрыми шагами.
    Тем
не менее, пока проблема истощения энергетических ресурсов остается.
Ресурсы, которыми обладает Земля, делятся на возобновляемые
и
невозобновляемые.
К первым относятся солнечная энергия, тепло Земли, приливы океанов,
леса. Они не прекратят существования, пока будут Солнце и Земля.
Невозобновляемые ресурсы не восполняются природой или восполняются
очень медленно, гораздо медленнее, чем их расходуют люди. Скорость
образования новых горючих ископаемых в недрах Земли определить
довольно трудно. В связи с этим оценки специалистов различаются более
чем в 50 раз. Если даже принять самое большое это число, то все равно
скорость накопления топлива в недрах Земли в тысячу раз меньше
скорости его потребления. Поэтому такие ресурсы и называют
невозобновляемыми. Оценка запасов и потребления основных из них
приведена в табл.5.44. В таблице приведены потенциальные ресурсы.
Поэтому при существующих сегодня методах добычи из них можно извлечь
только около половины. Другая половина остается в недрах. Именно
поэтому, часто утверждают, что запасов хватит на 120-160 лет. Большую
тревогу вызывает намечающееся
истощение нефти и газа, которого (по имеющимся оценкам) может
хватить всего на 40-60 лет.
    С
углем свои проблемы. Во-первых, его транспортировка – дело
весьма трудоемкое. Так в России, основные запасы угля сосредоточены
на востоке, а основное потребление – в европейской части.
Во-вторых, широкое использование угля связано с серьезным
загрязнением атмосферы, засорением поверхности земли и ухудшением
почвы.
    В
разных странах все перечисленные проблемы выглядят различно, но
решение их почти везде было одно – внедрение атомной
энергетики. Запасы уранового сырья тоже ограничены. Однако если
говорить о современных тепловых реакторах усовершенствованного типа,
то для них, вследствие достаточно большой их эффективности, можно
считать запасы урана практически безграничными.
    Так
почему же люди заговорили об энергетическом кризисе, если запасов
только органического топлива хватит на сотни лет, а в резерве ещё
ядерное?
    Весь
вопрос в том, сколько оно стоит. И именно с этой стороны нужно
рассматривать сейчас энергетическую проблему. в недрах земли ещё
много, но их добыча Нефти, газа стоит все дороже и дороже, так как
эту энергию приходится добывать из более бедных и глубоко залегающих
пластов, из небогатых месторождений, открытых в необжитых,
труднодоступных районах. Гораздо больше приходится и придется
вкладывать средств для того, чтобы свести к минимуму экологические
последствия использования органического топлива.

    Атомная
энергия внедряется сейчас не потому, что она обеспечена топливом на
столетия и тысячелетия, а, скорее из-за экономии и сохранения на
будущее нефти и газа, а также из-за возможности уменьшения
экологической нагрузки на биосферу.

    Существует
распространенное мнение, что стоимость электроэнергии АЭС значительно
ниже стоимости энергии, вырабатываемой на угольных, а в перспективе –
и газовых электростанциях. Но если подробно рассмотреть весь цикл
атомной энергетики (от добычи сырья до утилизации РАО, включая
расходы на строительство самой АЭС), то эксплуатация АЭС и
обеспечение ее безопасной работы оказываются дороже, чем
строительство и работа станции такой же мощности на традиционных
источниках энергии (табл.5.8 на примере экономики США).
    Поэтому
в последнее время все больший акцент делается на энергосберегающих
технологиях и возобновляемых источниках
– таких как солнце, ветер, водная стихия. Например, в
Европейском союзе поставлена цель к 2010-2012 гг. получать 22%
электроэнергии с помощью новых источников. В Германии, например, уже
в 2001 г. энергия, производимая от возобновимых источников, была
равносильна работе
8 атомных реакторов, или 3.5% всей электроэнергии.
    Многие
считают, что будущее принадлежит дарам Солнца. Однако, оказывается и
здесь все не так просто. Пока стоимость получения электроэнергии с
применением современных солнечных фотоэлектрических элементов в 100
раз выше, чем на обычных электростанциях. Однако специалисты,
занимающиеся фотоэлементами, полны оптимизма, и считают, что им
удастся существенно снизить их стоимость.

    Точки
зрения специалистов на перспективы использования возобновляемых
источников энергии очень различаются. Комитет по науке и технике в
Англии, проанализировав перспективы освоения таких источников
энергии, пришел к выводу, что их использование на базе современных
технологий пока минимум в два-четыре раза дороже строительства АЭС.
Другие специалисты в различных прогнозах этим источникам энергии уже
в недалеком будущем. По-видимому, источники возобновляемой энергии
будут применяться в отдельных районах мира, благоприятных для их
эффективного и экономичного использования, но в крайне ограниченных
масштабах. Основную долю энергетических потребностей человечества
должны обеспечить уголь и атомная энергетика. Правда, пока нет
настолько дешевого источника, который позволил бы развивать
энергетику такими быстрыми темпами, как бы этого хотелось.
    Сейчас
и на предстоящие десятилетия наиболее экологичным источником
энергии
представляются ядерные, а затем, возможно, и термоядерные
редакторы. С их помощью человек и будет двигаться по ступеням
технического прогресса. Будет двигаться до тех пор, пока не откроет и
не освоит какой-либо другой, более удобный источник энергии.
    На
рис.5.38 приведен график роста мощности АЭС в мире и производства
электроэнергии за 1971-2006 гг., и прогнозы развития на 2020-30 гг.
Помимо упомянутых выше, несколько развивающихся стран, таких, как
Индонезия, Египет, Иордания и Вьетнам, заявили о возможности создания
АЭС и сделали первые шаги в этом направлении.

Рис.5.38.
(наверху)
Рост мощности АЭС и производства электроэнергии за 1971-2006 гг.
по данным МАГАТЭ и прогнозы мощности АЭС в Мире на 2020-2030 гг.
(внизу)

Экологический кризис энергетики

    Основные
формы влияния энергетики на окружающую среду состоят в следующем.

  1. Основной объем энергии
    человечество пока получает за счет использования невозобновимых
    ресурсов.
  2. Загрязнение атмосферы:
    тепловой эффект, выделение в атмосферу газов и пыли.
  3. 3. Загрязнение гидросферы:
    тепловое загрязнение водоемов, выбросы загрязняющих веществ.
  4. Загрязнение литосферы при
    транспортировке энергоносителей и захоронении отходов, при
    производстве энергии.
  5. Загрязнение радиоактивными и
    токсичными отходами окружающей среды.
  6. Изменение
    гидрологического режима рек гидроэлектростанциями и как следствие
    загрязнение на территории водотока.
  7. Создание электромагнитных
    полей вокруг линий электропередач.

    Согласовать
постоянный рост энергопотребления с ростом отрицательных последствий
энергетики, учитывая, что в ближайшее время человечество ощутит
ограниченность ископаемого топлива, можно, по-видимому, двумя
способами

  1. Экономия энергии.
    Степень влияния прогресса на экономию энергии можно
    продемонстрировать на примере паровых машин. Как известно, КПД
    паровых машин 100 лет назад составлял 3-5%, а сейчас достигает 40%.
    Развитие мировой экономики после энергетического кризиса 70 годов
    также показало, что на этом пути у человечества есть значительные
    резервы. Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий
    обеспечило значительное сокращение потребления топлива и материалов в
    развитых странах.
  2. Развитие
    экологически более чистых видов производства энергии.
    Решить
    проблему, вероятно, способно развитие альтернативных видов
    энергетики, особенно базирующихся на использовании возобновляемых
    источников. Однако пути реализации данного направления
    пока не очевидны.
    Пока возобновимые источники дают не более 20 %
    общемирового потребления энергии. Основной вклад в эти 20% дают
    использование биомассы и гидроэнергетика.

Экологические проблемы традиционной энергетики

    Основная
часть электроэнергии производится в настоящее время на тепловых
электростанциях (ТЭС). Далее обычно идут гидроэлектростанции (ГЭС) и
атомные электростанции (АЭС).

    1) Тепловые
электростанции
   
В
большинстве стран мира доля электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС
больше 50%. В качестве топлива на ТЭС обычно используются уголь,
мазут, газ, сланцы. Ископаемое топливо относится к невозобновимым
ресурсам. Согласно многим оценкам угля на планете хватит на 100-300
лет, нефти на 40-80 лет, природного газа на 50-120 лет.
    Коэффициент
полезного действия ТЭС составляет в среднем 36-39%. Наряду с топливом
ТЭС потребляет значительное количество воды. Типичная ТЭС мощностью 2
млн. кВт ежесуточно потребляет 18 000 т
угля, 2500 т
мазута, 150 000 м3
воды. На охлаждение отработанного пара на ТЭС используются ежесуточно
7 млн. м3
воды, что приводит к тепловому загрязнению водоема-охладителя.
    Для
ТЭС характерно высокое радиационное и токсичное загрязнение
окружающей среды. Это обусловлено тем, что обычный уголь, его зола
содержат микропримеси урана и ряда токсичных элементов
в значительно больших концентрациях, чем земная кора.
    При
строительстве крупных ТЭС или их комплексов загрязнение еще более
значительно. При этом могут возникать новые эффекты, например,
обусловленные превышением скорости сжигания кислорода над скоростью
его образования за счет фотосинтеза земных растений на данной
территории, или вызванные увеличением концентрации углекислого газа в
приземном слое.

    Из
ископаемых источников топлива наиболее перспективным является уголь
(его запасы огромны по сравнению с запасами нефти и газа). Основные
мировые запасы угля сосредоточены в России, Китае и США. При этом
основное количество энергии в настоящее время вырабатывается на ТЭС
за счет использования нефтепродуктов. Таким образом, структура
запасов ископаемого топлива не соответствует структуре его
современного потребления при производстве энергии. В перспективе –
переход на новую структуру потребления ископаемого топлива (угля)
вызовет значительные экологические проблемы, материальные затраты и
изменения во всей промышленности. Ряд стран уже начал структурную
перестройку энергетики.

Рис.5.39. Дивногорская ГЭС.

    2) Гидроэлектростанции
   
Основные
достоинства ГЭС – низкая себестоимость вырабатываемой
электроэнергии, быстрая окупаемость (себестоимость примерно в 4 раза
ниже, а окупаемость в 3-4 раза быстрее, чем на ТЭС), высокая
маневренность, что очень важно в периоды пиковых нагрузок,
возможность аккумуляции энергии.

    Но
даже при полном использовании потенциала всех рек Земли можно
обеспечить не более четверти современных потребностей человечества. В
России используется менее 20 % гидроэнергетического потенциала.
В развитых странах эффективность использования гидроресурсов в 2-3
раза выше, т.е. здесь у России есть определенные резервы. Однако
сооружение ГЭС (особенно на равнинных реках) приводит ко многим
экологическим проблемам. Водохранилища, необходимые для обеспечения
равномерной работы ГЭС, вызывают изменения климата на прилегающих
территориях на расстояниях до сотен километров, являются
естественными накопителями загрязнений.
   
В водохранилищах развиваются сине-зеленые
водоросли, ускоряются процессы эфтрофикации, что приводит к ухудшению
качества воды, нарушает функционирование экосистем. При строительстве
водохранилищ нарушаются естественные нерестилища, происходит
затопление плодородных земель, изменяется уровень подземных вод.
    Более перспективным является сооружение ГЭС на
горных реках. Это обусловлено более высоким гидроэнергетическим
потенциалом горных рек по сравнению с равнинными реками. При
сооружении водохранилищ в горных районах не изымаются из
землепользования большие площади плодородных земель.

Рис.5.40. Балаковская АЭС.

    3) Атомные
электростанции
   
АЭС
не вырабатывают углекислого газа, объем других загрязнений атмосферы
по сравнению с ТЭС также мал. Количество радиоактивных веществ,
образующихся в период эксплуатации АЭС, сравнительно невелико. В
течение длительного времени АЭС представлялись как наиболее
экологически чистый вид электростанций и как перспективная замена
ТЭС, оказывающих влияние на глобальное потепление. Однако процесс
безопасной эксплуатации АЭС еще не решен. С другой стороны, замена
основной массы ТЭС на АЭС для устранения их вклада в загрязнение
атмосферы в масштабе планеты не осуществима из-за огромных
экономических затрат.
    Чернобыльская
катастрофа привела к коренному изменению отношения населения к АЭС в
регионах размещения станций или возможного их строительства. Поэтому
перспектива развития атомной энергетики в ближайшие годы неясна.
Среди основных проблем использования АЭС можно выделить следующие.

    1.
Безопасность реакторов.
Все современные типы реакторов ставят человечество под угрозу риска
глобальной аварии, подобной Чернобыльской. Такая авария может
произойти по вине конструкторов, из-за ошибки оператора или в
результате террористического акта.
Принцип внутренней самозащищенности активной зоны реактора в
случае развития аварии по худшему сценарию с расплавлением активной
зоны должен быть непреложным требованием при проектировании
реакторов. Ядерная технология сложна. Потребовались годы анализа и
накопленного опыта, чтобы просто осознать возможность возникновения
некоторых типов аварий.
    Неопределенности
в отношении безопасности никогда не будут полностью разрешены
заранее. Большое их количество будет обнаружено только во время
эксплуатации новых реакторов.

    3.
Снижение эмиссии диоксида углерода. Считается, что вытеснение
тепловых электростанций атомными поможет решить проблему снижения
выбросов диоксида углерода, одного из главных парниковых газов,
способствующих потеплению климата на планете. Однако, на самом деле,
электростанции с комбинированным циклом на природном газе не только
намного экономичнее, чем АЭС, но и при одних и тех же затратах
достигается значительно большее снижение выбросов диоксида углерода,
чем при использовании атомной энергии с учетом всего топливного цикла
(потребление энергии при добыче и обогащении урана, изготовлении
ядерного топлива и других затрат на «входе» и «выходе»).
    4.
Снятие с эксплуатации реакторов на АЭС. К 2010 г. половина из
работающих в мире АЭС имела возраст 25 лет и более. После этого
предполагается процедура снятия с эксплуатации реакторов. По данным
Всемирной ядерной ассоциации (WNA), более 130 промышленных ядерных
установок уже выведены из эксплуатации, либо ожидают этой процедуры.
И во всех случаях возникает проблема утилизации радиоактивных
отходов, которые надо надежно изолировать и хранить длительный срок в
специальных хранилищах. Многие эксперты считают, что эти расходы
могут сравняться с расходами на строительство АЭС.
    5.
Опасность использования АЭС для распространения
ядерного оружия.

Каждый реактор производит ежегодно плутоний в количестве, достаточном
для создания нескольких атомных бомб. В отработавшем ядерном топливе
(ОЯТ), которое регулярно выгружается из реакторов, содержится не
только плутоний,
но и целый набор опасных радиационных элементов. Поэтому МАГАТЭ
старается держать под контролем весь цикл обращения с отработавшим
ядерным топливом во всех странах, где работают АЭС.
    Примитивную
атомную бомбу можно сделать из отработавшего ядерного топлива любой
АЭС. Если для создания бомбы необходимы сложное производство,
специальное оборудование и подготовленные специалисты, то для
создания так называемых грязных ядерных взрывных устройств –
все намного проще, и здесь опасность очень велика. При использовании
такой «самоделки» ядерного взрыва, конечно, не будет, но
будет сильное радиоактивное заражение. Такие устройства террористы и
экстремисты могут изготовить самостоятельно, приобретя на ядерном
черном рынке необходимые расщепляющие материалы. Такой рынок, как это
ни прискорбно, существует, и атомная промышленность является
потенциальным поставщиком таких материалов.

Эколого-экономическая характеристика основных возобновимых и
альтернативных источников энергии

    Считается,
что возобновимые источники энергии (ветровые, солнечные,
геотермальные, волновые и др.), модульные станции на природном газе с
использованием топливных элементов, утилизация сбросного тепла и
отработанного пара, как и многое другое,– реальные пути защиты
от изменения климата без создания новых угроз для ныне живущих и
будущих поколений. Рассмотрим эти вопросы более подробно.

    1) Прямое
использование солнечной энергии
   
Мощность солнечной радиации, поглощенной
атмосферой и земной поверхностью, составляют 105 ТВт (1017
Вт). Эта величина кажется огромной по сравнению с современным мировым
энергопотреблением, равным 10 ТВт. Поэтому ее считают наиболее
перспективным видом нетрадиционной (альтернативной) энергетики.

    К
основным методам преобразования солнечной энергии относятся, прежде
всего, методы прямого использования солнечной энергии –
фотоэлектрическое преобразование
и термодинамический цикл,
а также биоконверсия.
    Фотоэлектрический
метод

преобразования солнечной энергии основан на особенностях
взаимодействия полупроводниковых материалов со световым излучением. В
фотоэлектрическом преобразователе свободные носители образуются в
результате поглощения светового кванта полупроводником, разделение
зарядов производится под действием электрического поля, возникающего
внутри полупроводника.
Теоретически КПД преобразователя может
достигать 28%.
    Низкая
плотность солнечного излучения является одним из препятствий его
широкого использования. Для устранения этого недостатка при
конструировании фотоэлектрических преобразователей используются
различного рода концентраторы
излучения. Главные преимущества фотоэлектрических установок
заключается в том, что они не имеют движущихся частей, их конструкция
очень проста, производство – тех­нологично. К их
недостаткам можно отнести разрушение полупроводникового материала от
времени, зависимость эффективности работы системы от ее запыленности,
необходимость разработки сложных методов очистки батарей от
загрязнения. Все это ограничивает срок службы фотоэлектрических
преобразователей.
    Гибридные
станции, состоящие из фотоэлектрических преобразователей и дизельных
генераторов, уже широко используются для электроснабжения на
территориях, где нет распределительных электрических сетей. Например,
система такого типа обеспечивает электроэнергией жителей Кокосового
острова, расположенного в Торресовом проливе.

Рис.5.41. Схема термодинамического преобразователя солнечной
энергии: а – схема с теплообменником, б – схема без теплообменника.

   Энергию
получают из солнечной энергии методом термодинамического
преобразования
практически
так же как из других источников. Однако такие особенности солнечного
излучения как низкая мощность, суточная и сезонная изменчивость,
зависимость от погодных условий, накладывают определенные ограничения
на конструкцию термодинамических преобразователей.
    Обычный
термодинамический преобразователь солнечной энергии содержит
(рис.5.41) систему улавливания солнечной радиации, которая
предназначена частично скомпенсировать низкую плотность солнечного
излучения; приемную систему, которая преобразует солнечную энергию в
энергию теплоносителя; систему переноса теплоносителя от приемника к
аккумулятору или к теплообменнику; тепловой аккумулятор, который
обеспечивает смягчение зависимости от суточной изменчивости и
погодных условий; теплообменники, образующие нагревательный и
охладительный источники тепловой машины.
   
Для среднетемпературного аккумулирования (от 100
до 5500С) используются гидраты оксидов щелочноземельных
металлов. Высокотемпературное аккумулирование (температура выше
5500С) осуществляется с помощью обратимых
экзо-эндотермических реакций.
    В
настоящее время идеи термодинамического преобразования реализуются в
схемах двух типов: гелиостаты башенного типа и станции с
распределенным приемником энергии.
    На
гелиостанции башенного типа энергия от каждого гелиостата передается
оптическим способом. Управление гелиостатами осуществляет ЭВМ. До 80%
стоимости станции составляет стоимость гелиостатов. Система сбора и
передачи энергии в установках башенного типа оказывается очень
дорогой. Поэтому такие установки не получили широкого
распространения. В Мексике, США, работают установки такого типа
мощностью 10 Мвт.
    Станции
с распределенными приемниками солнечной энергии оказались более
перспективными. Концентраторы параболического типа, вращающиеся
вокруг оси, передают энергию трубчатым приемникам, находящимся на
фокальной линии. В качестве теплоносителя обычно используется масло.
Нерешенной проблемой в гелиостанциях является вопрос о длительном
хранении электроэнергии. Правда следует отметить, что этот вопрос не
решен не только в солнечной энергетике, но и вообще в энергетике.

Рис. 5.42. Динамика суммарных установленных мощностей солнечных
модулей по регионам мира за 2000-2009 гг.

   Более
широкому внедрению солнечной энергетики пока препятствует более
высокая стоимость производства на солнечных электростанциях по
сравнению с традиционными источниками энергии. Солнечная энергетика
имеет особенности, которые существенно затрудняют ее широкое
использование. Это, прежде всего низкая плотность потока энергии и ее
непостоянство, т.к. интенсивность солнечного излучения зависит от
времени года, суток и метеоусловий. Тем не менее, в
настоящее время, наблюдается тенденция значительного роста, как
вводимых мощностей, так и инвестиций в данную отрасль по всему миру.
В 2008-2009 гг. новые инвестиции превысили половину всех инвестиций в
общее производство энергии. В 2010 г. впервые прирост мощностей,
основанных на возобновляемых источниках энергии, превысил ввод в
действие мощностей традиционных. По показателям имеющихся мощностей и
инвестиций по многим параметрам лидируют Китай, США, Германия, Индия
и Бразилия. На фоне этого российская цель – 1.5 % к 2010 г. и
4.5 % ВИЭ в производстве электроэнергии к 2020 г. – выглядит
очень скромно.
    Кроме
того, использование энергии солнца предполагает обязательное наличие
накопителей электроэнергии достаточной емкости. Как правило, это
обычные аккумуляторы. Поэтому, если рассматривать солнечную
энергетику полного цикла (с учетом производства
датчиков-преобразователей солнечной энергии и, особенно,
аккумуляторных батарей), то суммарное влияние такой энергетики на
загрязнение окружающего пространства оказывается не таким уж и
незначительным.

    2) Биоконверсия
солнечной энергии


   
Биомасса, как источник энергии, используется с
древнейших времен. В процессе фотосинтеза солнечная энергия
запасается в виде химической энергии в зеленой массе растений.
Запасенная в биомассе энергия может быть использована в виде пищи
человеком или животными или для получения энергии в быту и
производстве. В настоящее время до 15% энергии в мире производится из
биомассы.

    Самый
древний, и еще широко применяемый, способ получения энергии из
биомассы заключается в ее сжигании. В сельской местности до 85%
энергии получают этим способом. Как топливо, биомасса имеет ряд
преимуществ перед ископаемым топливом. Прежде всего – это
возобновимый источник энергии.
При сжигании биомассы выделяется в 10-20 раз меньше серы и в 3-5 раз
меньше золы, чем при сжигании угля. Количество углекислого газа,
выделившегося при сжигании биомассы, равно количеству
углекислого газа, затраченного в процессе фотосинтеза.
    Энергию
биомассы можно получать из специальных сельскохозяйственных культур.
Например, в субтропическом поясе России предлагается выращивать
карликовые породы быстрорастущего вида папайи. С одного
гектара за 6 месяцев
на опытных участках получают более 5 т
биомассы по сухому весу, которую можно использовать для получения
биогаза. К перспективным видам относятся быстрорастущие деревья,
растения, богатые углеводами, которые применяются для получения
этилового спирта
(например, сахарный тростник). В США разработан способ производства
спирта из кукурузы, в Италии ведутся работы над разработкой способа
рентабельного производства спирта из сорго. Около 200 автобусов в
Стокгольме уже работают на спирте.

Рис.5.43. Водорослевая плантация в тепличном комплексе.

    Широко
распространенный способ получения энергии из биомассы заключается в
получении биогаза путем анаэробного перебраживания. Такой газ
содержит около 70% метана. Биометаногенез был открыт еще в 1776 году
Вольтой, который обнаружил содержание метана в болотном
газе. Биогаз позволяет использовать
газовые турбины, являющиеся самыми современными средствами
теплоэнергетики. Для производства биогаза используются органические
отходы сельского хозяйства и промышленности. Это направление является
одним из перспективных
и многообещающих
способов решения проблемы энергообеспечения сельских районов.
Например, из 300 т
сухого вещества навоза, превращенного в биогаз, выход энергии
составляет около 30 т
нефтяного эквивалента.
    Биомассу
для последующего получения биогаза, можно выращивать в водной среде,
культивируя водоросли и микроводоросли. Во многих научных
лабораториях, например в Лаборатории возобновляемых источников
энергии МГУ им. М. В. Ломоносова, сейчас занимаются разработкой
технологий выращивания микроводорослей для биоконверсии солнечной
энергии.

    3) Волновая
энергетика
    Волновая
электростанция

установка, расположенная в водной среде, целью которой является
получение электричества из кинетической энергии волн.
    В последнее время пристальное
внимание ученых и конструкторов привлекает использование
различных видов энергии Мирового океана. Построены первые приливные
электростанции. Разрабатываются методы использования тепловой
энергии океана, связанной, например, со значительной разницей
температур поверхностного и глубинного слоев океана, достигающей в
тропических областях 20°С и более. В
настоящее время накоплен значительный объем инструментальных
измерений ветрового волнения в Мировом океане. На основе этих данных
волновая климатология определяет районы с наиболее интенсивным и
постоянным волнением.

Рис.5.44. Конвертеры волновой энергии первой в мире волновой
электростанции Pelamis P-750 (Португалия).

  
Первая заявка на патент волновой электростанции
была подана в Париже в 1799 г. Уже в 1890 г. была предпринята первая
попытка практического использования энергии волн, хотя первая
волновая электростанция мощностью 2,25 МВт вошла в коммерческую
эксплуатацию только в 2008 г. в районе Агусадора (Португалия) на
расстоянии 5 км от берега (рис.5.44). Проект электростанции
принадлежит шотландской компании Pelamis Wave Power, которая в
2005 г. заключила контракт с португальской энергетической компанией
Enersis на строительство волновой электростанции. Стоимость
контракта составила 8 млн. евро. В 2009 г. волновая электростанция
была введена в эксплуатацию на Оркнейских островах. В Великобритании
строится волновая электростанция мощностью в 20 МВт. Строят такие
электростанции и некоторые другие прибрежные государства.

    В большинстве проектов волновых
электростанций предполагается использовать двухступенчатую схему
преобразования. На первом этапе осуществляется передача энергии от
волны к телу-поглотителю и решается задача концентрирования волновой
энергии. На втором этапе поглощенная энергия преобразуется в вид,
удобный для потребления. Существует три основных типа проектов по
извлечению волновой энергии. В первом используется метод повышения
концентрации волновой энергии и превращения ее в потенциальную
энергию воды. Во втором – тело с
несколькими степенями свободы находится у поверхности воды.
Волновые силы, действующие на тело, передают ему часть волновой
энергии. Основным недостатком такого проекта является уязвимость
тела, находящегося под действием волн. В третьем типе проектов,
система, поглощающая энергию, находится под водой. Передача
волновой энергии происходит под действием волнового давления или
скорости.
    В
ряде волновых установок для повышения эффективности плотность
волновой энергии искусственно повышается. Изменяя рельеф дна в
прибрежной зоне, можно сконцентрировать морские волны по­добно
линзе, фокусирующей световые волны.
Если сфокусировать волны с
побережья длиной в несколько километров на фронте в 500 м,
то высота волны может достигнуть 30 м.
Попадая в специальные сооружения, вода поднимается на высоту в 100 м.
Энергия поднятой воды может быть использована для работы
гидроэлектростанции, распо­ложенной на уровне океана. Волновая
электростанция подобного типа используется для обеспечения
электроэнергией острова Маврикий, не имеющего традиционных источников
энергии.
    Ряд устройств по преобразованию
волновой энергии использует различные свойства волновых движений:
периодические изменения уровня водной поверхности, волнового давления
или волновой скорос­ти. Процент использования волновой энергии
достигает 40 %. Электроэнергия
передается на берег по кабелю. В Японии создан промышленный образец
такой системы, имеющей 9 турбин общей мощностью
в 2 МВт.
    Сила, с которой волны
воздействуют на сооружения в береговой зоне, достигает нескольких
тонн на квадратный метр. Это силовое воздействие тоже может быть
использовано для преобразования волновой энергии.
    Волновая энергетика не
использует ископаемое топливо, стоимость которого непрерывно растет,
а запасы ограничены. Перед волновой энергетикой не стоит в
острой форме проблема воздействия на окружающую среду. Однако в
настоящее время производство 1 кВт
электроэнергии на волновых электростанциях в 5-10
раз выше, чем на АЭС или ТЭС. Кроме того, если значительная часть
акватории будет покрыта волновыми преобразователями, это может
привести к неприятным экологическим последствиям, так как волны
играют важную роль в газообмене атмосферы и океана, в очистке
поверхности моря и приводного слоя воздушного потока от загрязнения.

    Поэтому
волновую энергетику следует рассматривать только как
дополнительный к традиционным источник энергии, который может иметь
значение только в некоторых районах мира.

    4) Приливные
электростанции

   
В
прибрежной зоне приливные волны проявляются в периодическом
подъеме и опускании уровня. В узостях приливы часто проявляются в
виде мощных течений. В некоторых местах высота прилива достигает
значительной величины – 12-20 м.
Энергия приливных волн огромна.

Рис.5.45. Приливная электростанция «Аннапорлис» (Канада).

   
Человек уже давно начал
использовать энергию приливов. Так, приливные мельницы использовались
в 15 веке в Англии, были широко распространены на северо-восточном
побережье Канады в 17 веке.
   
Для концентрации водного напора на станции
плотина отделяет часть акватории. В теле плотины размещаются
гидрогенераторы, водопропускные сооружения, здание станции. Величина
напора зависит от колебаний уровня по обе стороны плотины. Колебания
во внешнем бассейне определяются местным приливом, колебания во
внутреннем бассейне определяются расходами воды при работе станции.
Приливные станции относятся к низконапорным гидротехническим
сооружениям, в которых водяной напор не более 15-20 м.

   
Первая в мире приливная
гидроэлектростанция мощностью 320
МВт была запущена в 1966 г. устье реки Ранс (Франция). Первая
приливная электростанция в нашей стране, имеющая два гидроагрегата по
400 кВт каждый, была построена в Кислой губе на Баренцевом
море в 1968 г. Несколько приливных станций проектируется и уже
построено в заливе Фанди, который характеризуется самыми высокими
приливами в мире. Опыт строительства и эксплуатации подобных станций
показал, что они экономически оправданы, и издержки их эксплуатации
гораздо ниже, чем при эксплуатации обычных ГЭС. Наиболее развитым в
мире рынком электроэнергии, выработанной посредством волн и приливов,
является Шотландия, где установлены самые большие приливные турбины.

Рис.5.46. Кислогубская ПЭС (СССР), вид с моря, 1968 год.

   
Использование энергии приливов
ограничивается, в основном, высокой стоимостью сооружения. Кроме
того, как оказалось, приливные станции характеризуются отрицательным
влиянием на окружающую среду. Сооружение плотины приведет к
увеличению амплитуды прилива. Даже небольшое повышение амплитуды
прилива вызовет значительное изменение распределение грунтовых вод в
береговой зоне, увеличит зону затопления, нарушит циркуляцию водных
масс, изменит ледовый режим в части бассейна за плотиной и т.д.
    Сооружение
плотины должно вызвать и важные биологические последствия. В бассейне
за плотиной работа станции будет оказывать воздействие на литораль
(зона между наивысшей точкой затопления во время прилива и нижней,
обнажающейся при отливе). Плотина может оказать вредное воздействие
не только на местные сообщества, но и на мигрирующие виды. Например,
по оценкам биологов строительство плотины в Пенжинской губе Охотского
моря нанесет
непоправимый вред популяции
охотоморской сельди. При строительстве плотин в зоне умеренного
климата возможно образование зоны сероводородного заражения, подобной
тем, которые наблюдаются в заливах и бухтах, имеющих естественные
пороги. Фиорды Скандинавского полуострова, имеющие естественный
порог, представляют собой классический пример такого естественного
сероводородного заражения.

    5) Градиент-температурная
энергетика
   
Данный
способ получения энергии основан на разности температур. Не слишком
распространен. Посредством него можно получать достаточно большое
количество энергии при небольшой ее себестоимости. Наибольшее число
градиент-температурных электростанций располагается на морском
побережье и для работы использует морскую воду. Почти 70% солнечной
энергии поглощает мировой океан. Перепад же температур между водами
на глубине в сотни метров и водами на поверхности океана –
огромный источник энергии, который оценивается в 20-40 тыс. ТВт, из
них можно использовать только 4 ТВт.
    Недостатки:
выделение большого числа углекислоты, нагрев и снижение давления
глубинных вод, и остывание поверхностных вод. Данные процессы
негативно влияют на климат, флору и фауну региона.
    В
настоящее время разрабатывается новая концепция таких энергетических
установок, которая даёт основания ожидать от теплоэнергетического
модуля эффективной работы не только в наиболее прогретой части
тропического океана, но и по всей акватории, где средний градиент
температуры составляет примерно 17ºС. Ожидается, что КПД будет
отличным от нуля даже при разности температур, стремящейся к нулю. По
предварительным расчётам расходы на строительство такой
гидроэлектростанции вполне соотносятся с расходами на традиционную
ГЭС.

Рис. 5.47. Ветровые электростанции.

    6) Ветровая энергетика

    Человечество
давно использует энергию ветра. Парусные суда – основной вид
транспорта, который в течении столетий обеспечивал связь людей
различных континентов, представляют наиболее яркий пример
использования ветровой энергии.

    Другой,
хорошо известный пример эффективного использования ветровой энергии,
– ветряные мельницы. Ветряки широко использовались для откачки
воды из колодцев. В конце прошлого века наступил новый этап
использования ветровых установок – они начали применяться для
выработки электроэнергии. В тридцатые годы нашего века миллионы
ветровых электрогенераторов мощностью около 1 кВт использовались в
сельской местности Европы, Америки, Азии. По мере развития
центрального электроснабжения распространение ветровых
электрогенераторов резко упало. С ростом стоимости ископаемого
топлива и осознания экологических последствий его применения надежды
многих исследователей опять стали связываться с ветровой энергетикой.

    Действительно
ветровой потенциал огромен – около 2000 ТВт составляет мощность
ветрового потока в атмосфере. Использование даже небольшой части этой
мощности привело бы к решению энергетических проблем человечества.
    Ветровая
энергетика не потребляет ископаемое топливо, не использует воду для
охлаждения и не вызывает теплового загрязнения водоемов, не
загрязняет атмосферу. И, тем не менее, ветровые электрогенераторы
имеют широкий спектр отрицательных экологических последствий,
выявленных только после того, как в 1970 годы начался период
возрождения ветровой энергетики.
    Главные
недостатки ветровой энергетики – низкая энергетическая
плотность, сильная изменчивость в зависимости от погодных условий,
ярко выраженная
географическая неравномерность распределения ветровой энергии. Обычно
рабочий диапазон скоростей ветра крупных ветровых установок
составляет от 5 до 15 м/с.
При скорости ветра меньшей 5 м/с
эффективность работы установки падает, при скоростях ветра больших
15 м/с
велика вероятность поломки конструкции, прежде всего лопастей.
Размещение генераторов на больших высотах (там, где больше скорость)
выдвигает повышенные требования к прочности конструкции высотных
мачт, которые должны обеспечивать
удержание
при мощной ветровой нагрузке ротора, коробки передач и генератора.
Разработка и создание более надежных конструкций значительно
удорожает стоимость ветровых установок, хотя себестоимость ветровой
электроэнергии примерно в 1.5-2 раза ниже себестоимости
электроэнергии, полученной
в фотоэлектрических преобразователях.
    Еще
одной важной проблемой использования ветровых генераторов являются
сильные вибрации их несущих частей, которые передаются в грунт.
Значительная часть звуковой энергии приходится на инфразвуковой
диапазон, для которого характерно отрицательное воздействие на
организм человека и многих животных.

    Так
как скорость вращения лопастей ветровых генераторов близка к частоте
синхронизации телевидения ряда стран, то работа ветровых генераторов
нарушает прием телепередач в радиусе 1-2 км от генератора.
Ветровые генераторы являются также источниками радиопомех. Вращение
лопастей ветровых генераторов губит птиц. Так как обычно ветровые
установки располагаются в больших количествах в районах сильных
ветров (хребты, морское побережье), то они могут приводить к
нарушению миграции перелетных птиц. Модуляция ветрового потока
лопастями создает некоторое подобие регулярных структур в воздухе,
которые мешают ориентации насекомых. В Бельгии установили, что это
приводит к нарушению устойчивости экосистем полей, расположенных в
зоне ветровых установок, в частности наблюдается падение урожайности.
    Наконец,
ветровая энергетика требует больших площадей для размещения
установок. Поэтому системы ветровых установок стараются размещать в
безлюдной местности, что в свою очередь удорожает стоимость передачи
энергии.
    В
настоящее время в мире начался период перехода от исследовательских
работ в области ветровой энергетики к их широкому внедрению. Темпы
развития ветровой энергетики в таких странах как США, Бельгия,
Великобритания, Норвегия, имеющих высокий ветроэнергетический
потенциал, остаются очень высокими.

7) Геотермальная
энергетика

Геотермальная
энергия – это энергия, внутренних областей Земли, запасенная в
горячей воде или водяном паре. В 1966 г. на Камчатке в долине реки
Паужетка была пущена первая в СССР геотермальная тепловая станция
мощностью 1,1 МВт. В отдаленных районах стоимость энергии, получаемой
на геотермальных станциях, оказывается ниже стоимости энергии,
получаемой из привозного топлива. Геотермальные станции успешно
функционирует в ряде стран – Италии, Исландии, США. Первая в
мире геотермальная электростанция была построена в 1904 г. в Италии.
Геотермальная энергия в Исландии начала использоваться в 1944 г.
Однако интерес и использование геотермальной энергии резко выросли в
60-70 годы.

Рис.5.48.
Схемы получения энергии за счет геотермальных ресурсов: А
— использование сухого пара, Б — использование горячей воды, В —
использование горячей воды путем нагревания рабочей жидкости.

    В
США в Калифорнии в начале 90 годов действовало около 30 станций общей
мощностью 2400 МВт. Пар для этих станций извлекался с глубин от 300
до 3000 м. В этом штате США за 30 лет мощность геотермальных станций
возросла почти в 200 раз. Таковы темпы развития геотермальной
энергетики. Наиболее доступна геотермальная энергетика в зонах
повышенной вулканической деятельности и землетрясений. Такая
привязка к определенным районам является одним из недостатков
геотермальной энергетики. Гейзеры – это хорошо известная форма
поступления на поверхность Земли горячей воды и пара. По оценке
Геологического управления США разведанные источники геотермальной
энергии могли бы дать 5-6% современного потребления электроэнергии в
стране. Оценка перспективных источников дает величину примерно в 10
раз большую. Однако эксплуатация некоторых этих источников пока
нерентабельна. Наряду с этими ресурсами, которые могут быть
использованы для выработки электроэнергии, в еще большем количестве
имеется вода с температурой 90-1500С, которая пригодна как
источник тепла для обогрева. В перспективе для извлечения энергии из
недр Земли можно использовать не только запасы горячей воды и пара,
но и тепло сухих горных пород (такие области сухих горных пород с
температурой около 3000С встречаются значительно чаще, чем
водоносные горячие породы), а также энергию магматических очагов,
которые в некоторых районах расположены на глубинах в несколько
километров.

    Наиболее
оптимальная форма – сухой пар. Прямое использование смеси пара
и воды невозможно, т.к. геотермальная вода содержит обычно большое
количество солей, вызывающих коррозию, и капли воды в паре могут
повредить турбину. Наиболее частая форма поступления энергии –
просто в виде горячей воды, прежде всего для получения тепла. Эта
вода может быть использована также для получения пара рабочей
жидкости, имеющей более низкую температуру кипения, чем вода. Так как
геотермальный пар и вода имеют сравнительно низкую температуру и
давление, КПД геотермальных станций не превышает 20%, что значительно
ниже атомных (30%) и тепловых работающих на ископаемом топливе (40%).
    Использование
геотермальной энергии имеет и отрицательные экологические
последствия. Строительство геотермальных станций нарушает «работу»
гейзеров. Для конденсации пара на геотермальных станциях используется
большое количество охлаждающей воды, поэтому геотермальные станции
являются источниками теплового загрязнения. При одинаковой мощности с
ТЭС или АЭС геотермальная электростанция потребляет для охлаждения
значительно большее количество воды, т.к. ее КПД ниже. Сброс сильно
минерализованной геотермальной воды в поверхностные водоемы может
привести к нарушению их экосистем. В геотермальных вода в больших
количествах содержится сероводород и радон, который вызывает
радиоактивные загрязнения окружающей среды.


Влияние электроэнергетики на окружающую среду Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 620.9+628.5

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

И.Б. Черных

Павлодарский государственный университет HI им. С. Торайгырова

lili К,оршаган о рта г а электроэнергетикапыц ец KcpcKini аитропо?епд\к

¡III шыгу тегЫ’щ acepi кэрсепилген.

1111 Влияние электроэнергетики на окружающую среду рассматривается

||§§| как важнейший физический фактор антропогенного происхождения.

ШШ&.

Шж Influence of electric power on the environment is considered as the most

lift impertanI physical factor of anthropogenic origen.

Антропогенное изменение окружающей среды идет одновременно по многим направлениям и темпы его ускоряются соответственно росту темпов развития общества, что неразрывно связано с развитием электроэнергетики.

Нами исследовано влияние электрической энергии на окружающую среду. Это воздействие значительно и многосторонее. Остановимся на некоторых из них.

Тепловые загрязнения. Известно, что любая энергия в процессе ее преобразования в конечном счете превращается в тепловую и ведет к тепловому загрязнению окружающей среды. Электричество является одним из мощнейших источников энергии на земном шаре, а следовательно, и одним из сильнейших источников теплового загрязнения.

Все жизненно важные процессы в природе и сама природа сформировались в результате воздействия естественной и прежде всего космической энергетики, Дополнительные тепловые выбросы от электроэнергетики нарушают существующий баланс сдвигая существующее равновесие в природе. Много говорится о потеплении климата и опричинах его проявления. Электроэнергетика является одним из мощных факторов вызывающих потепления климата и действие ее не ограничивается земным шаром, а простирается далеко в космос.

)юмромапштиыс излучения существующие в природе способствовали формированию земной природы. тек фомагиитные поля с длинами волн от 5000 м до 1 м (частоты от <i0 к I ц до 300 ГГц) являются радиоволнами, которые, в свою очередь, дс-|я к-я на длинные (от 5000 м до 500 м), средние (от 500 м до 50 м), короткие (о I 50 м до 10 м), ульфокороткис (от 10 м до 1 м), децимефовые (or 1 м до К) см), сантиметровые (от Юсмдо 1 см)и миллиметровые (or 1 см до 1 мм).

Зго деление в значительной степени условно.

Дел шметровые, сантиметровые и миллимефовые волны называют сверх-высокочасготными (СВЧ).

Большое влияние на распределение естественной напряженности магнитного поля Земли оказывают линии электропередач особенно высокого и сверхвысокого напряжения.

Э го г вопрос малоизучен. Отмечено правда, что в сильном электромагнитном поле живая протоплазма развивается более интенсивно. Возможно, что это эффект акселерации, начавшейся с 1920 годов, отчасти связан с повышением электромагнитного поля.

Не следует забывать о влиянии этих полей на человека и все живое, как на неотъемлемую часть природы.

В поле индукции человек находится в периодически сменяющих друг друга электрических и магнитных полях. Облучение в этой зоне характеризуется напряженности электрического (Е) и магнитного (Н) полей, между которыми нет определенной зависимости.

Биологический эффект воздействия электромагнитных полей на человека зависит от диапозона частот, интенсивности и продолжительности облучения, характера излучения (непрерывное, модулированное) и режима облучения (постоянное, периодическое и кратковременное).

Нами была проведена работа по изучению воздействия линий электропередач высокого напряжения на окружающую среду.

Напряженность измерялась прибором типа ПВ-1М, изготовленным СКВ Всесоюзного научно- исследовательского института охраны труда (Санкт-Петербург). Положение прибора фиксировалось деревянной штангой на

высоте 1,8 и 0,1 м от поверхности земли. Измерения напряженности электрического поля проводились под линией 500 кВ (в габаритах ЛЭП), а также на разных расстояниях от оси ЛЭП. Максимальное значение напряженности электрического поля составили па уровне 1,8 м — 8,4 кВ/м, па уровне 0,1 м — 15 кВ/м.

Максимальное значение напряженности электрического поля наблюдается в точках пространства, расположенных в близи поверхности над крайней фазой линии электропередачи.

По мере увеличении расстояния от габаритов ЛЭП напряженность поля плавно снижается.

Как показали результаты исследований влияние ЛЭП сверхвысоких напряжений на окружающую среду велико.

Громадное отрицательное влияние па окружающую среду и природу в целом оказывают электростанции работающих на сжигании топлива, так как при этом расходуется громадное количество кислорода. Приборы пока не фиксируют значительного снижения его концентрации в атмосфере, некоторые оптимисты уверены, что этого снижения нет, так как его количество восполняется зелеными растениями. Однако, известно, что количество лесов (фабрик, кислорода) катастрофически уменьшается, а следовательно, количество вырабатываемого в процессе фотосинтеза кислорода также снижается. Снижение концентрации кислорода ведет к затруднению образования озона, а это еще одна из причин образования озоновых «дыр», а увеличение содержания углекислого газа (С02) в атмосфере ведет к созданию парникового эффекта.

Велико отрицательное влияние дымогазовых выбросов из труб тепловых электростанций и образуемых ими золоотвалов, так как в них находятся окислы практически всех элементов таблицы Менделеева, из которых некоторые ядовиты, а многие просто вредные.

Таким образом, бурно развивающаяася электроэнергетика, восполняя энергетический голод, оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду и природу в целом, производя тепловое, электромагнитное и углекислотное, зольное и дымо-газовое загрязнение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гирусов Э.В. Основы общей экологии.- Изд. Российского университета дружбы народов, 1998.

2. Воздушные линии электропередачи. Международная конференция по боль-

№3, 2003 г.

181

шим электрическим системам (СИГОЭ-74). / Под ред. Бургсдорфа.- М.: Энергия, 1977 — С. 138.

3. Охрана труда для газоэлектросварщиков, электриков и механиков: Учебное пособие — Ростов-на-Дону, 2001.

4. Сидпеев ЮТ. Учебное пособие для профессиональных лицеев, училищ и колледжей.-С. 192.

Статья на тему:» ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ»

Тимофеева Ю. А.

ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Производство энергии, являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду. С одной стороны в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет само собой разумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С одной стороны, человек все больше и больше свое внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требует экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новых альтернативных технологий для выработки тепло — и электроэнергии и т.д.

Энергетика является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используется человеком после превращения ее в электрическую энергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой, и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождение энергии из органического топлива связано с его сжиганием, а, следовательно, и с поступлением продуктов горения в окружающую среду.

За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится около 90% энергии. Доля тепловых источников уменьшается до 80-85% в производстве электроэнергии. При этом в промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта. В России преобладающим источником получения электроэнергии является природный газ (около 40%),а на долю угля приходится только 18% получаемой энергии, доля нефти не превышает 10%. В мировом масштабе гидроресурсы обеспечивают получение около 5-6% электроэнергии (в России 20,5%),атомная энергетика дает 17-18% электроэнергии. В России ее доля близка к 12%. Сжигание топлива, не только основной источник энергии, но и важнейший поставщик в среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Они, вместе с транспортом, поставляют в атмосферу основную долю техногенного углерода (в основном в виде СО), около 50% двуокиси серы,35%-окислов азота и около 35% пыли. 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.

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 21 столетия. 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. Имеющиеся способы улавливания серы при сжигании топлива далеко не всегда используется 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 бензо(а)пирен. 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.

ТЭС — существенный источник подогретых вод, которые используются здесь как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы, обуславливая их тепловое загрязнение и сопутствующие цепные природные реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов, превращение типично водных экосистем в болотные и т.п.).

Несомненно, что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличения доли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В этой связи рассмотрим некоторые пути и способы их использования, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива и улавливания вредных отходов. В их числе можно назвать следующие:

  1. 1.Использование и совершенствование очистных устройств. В настоящее время во многих ТЭС улавливаются в основном твердые выбросы с помощью различного вида фильтров. Наиболее агрессивный загрязнитель-сернистый ангидрид на многих ТЭС не улавливается или улавливается в ограниченном количестве. Наиболее широко улавливание окислов серы и азота осуществляется посредством пропускания дымовых газов через раствор аммиака.

Конечными продуктами такого процесса являются аммиачная селитра, используемая как минеральное удобрение, или раствор сульфита натрия (сырьё для химической промышленности). Такими установками улавливается до 96% окислов серы и долее 80% оксидов азота. Существуют и другие методы очистки от названных газов.

  1. 2.Уменьшение поступления соединений серы в атмосферу посредством предварительного обессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива (нефть, газ, горючие сланцы) химическими или физическими методами. Этими методами удается извлечь из топлива от 50 до 70% серы до момента его сжигания.

  2. 3.Большие и реальные возможности уменьшения или стабилизации поступления загрязнений в среду связаны с экономией электроэнергии. Особенно велики такие возможности для России за счет снижения энергоемкости получаемых изделий. Перспективно энергосбережение за счет перехода на наукоемкие технологии, связанные с использованием компьютерных и других устройств.

  3. 4.Не менее значимы возможности экономии энергии в быту и на производстве за счет совершенствования изоляционных свойств зданий. Реальную экономию энергии дает замена ламп накаливания с КПД около 5% флуоресцентными, КПД которых в несколько раз выше.

Энергия теряется также при передаче ее по проводам на расстояние. Поэтому прямое сжигание топлива для получения тепла, особенно газа, немного рациональнее, чем через превращение его в электричество, а затем вновь в тепло.

В заключение можно сделать вывод, что современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человеку не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем. Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые).

Публикации

  1. « Загрязнение и защита воздушного бассейна от негативного антропогенного воздействия»,

  2. «Влияние энергетики на окружающую среду»

  3. « Сущность организации воспитательного процесса в учреждениях среднего профессионального образования».

Влияние энергетических сооружений на окружающую среду и основные мероприятия по ее охране

Любая деятельность человека, требующая производства энергии и превращения ее в формы, пригодные для конечного использования, оказывает сопутствующие воздействия, которые при достижении определенного уровня наносят ущерб окружающей среде. Воздействия такого рода возникают как на тепловых электростанциях, преобразующих энергию различных видов органического топлива в электрическую, так и на гидравлических электростанциях, у которых в отличие от тепловых нет никаких вредных выбросов в атмосферу.
Степень загрязнения тепловыми электростанциями окружающей среды зависит от типа и мощности ТЭС. Выбросы диоксида серы, оксида азота, оксида углерода, а также золы имеют место на всех ТЭС, разница заключается только в объеме этих выбросов. В окружающую среду с подогретой водой и горячими газами рассеивается более 60 % исходной энергии топлива. Это является характерным показателем используемых в настоящее время термодинамических циклов. Указанные потери теплоты не могут быть радикально снижены при дальнейшем совершенствовании существующей технологии паротурбинных электростанций, если не принимать во внимание комбинированное производство теплоты и электроэнергии, доля которого в общем производстве энергии ограничена. Необходимо учитывать, что выработанная энергия в процессе ее передачи и потребления также в значительной мере превращается в теплоту и рассеивается в окружающую среду — природные водоемы и атмосферу.

При подборе места сооружения ТЭС нужно уделять особое внимание выбору площадей для золоотвалов, имеющих внушительные размеры. Так, для первой очереди Рязанской ГРЭС отвал шлаков занял площадь более 150 га.
Если раньше гидроэлектростанции считались чистыми и безвредными предприятиями по выработке электроэнергии, то в последнее время их подвергают критике из-за затопления обширных территорий.

Замедление течения рек из-за сооружения плотин ГЭС ведет к загрязнению воды, появлению вредных сине-зеленых водорослей, которые способствуют размножению бактерий, несущих эпидемии. Искусственно созданные водохранилища преимущественно низконапорных электростанций занимают большие площади, что вызывает размыв и переформирование берегов, нарушение режима рыбного хозяйства, изменения микроклимата, приводящие иногда к природному дискомфорту (туманы, повышенная влажность и т.д.).
Как показала авария на Чернобыльской АЭС, атомные электростанции могут оказать крайне вредное влияние на биосферу. За рубежом нередки весьма пессимистические высказывания в отношении безопасности работы АЭС и хранения ядерных отходов. Ряд ученых считают, что развитие ядерной энергетики создает потенциальную опасность для жизни всего человечества.

Передача электроэнергии на расстояние связана с сооружением ЛЭП и отводом под них значительных полос земли. Создаваемые ЛЭП электромагнитные поля вызывают помехи в системах связи, неблагоприятно влияют на человека и все живые организмы. В настоящее время это влияние еще плохо изучено; проблема приобретет особую остроту при переходе Единой энергетической системы на напряжение 500…750 кВ и использовании сверхвысоких напряжений 1150, 1500 и 3000 кВ.
Ведущиеся в настоящее время работы по компенсации электромагнитных полей от высоковольтных ЛЭП (в частности, путем расщепления фаз и создания в этих фазах сдвига максимумов) позволяют делать обнадеживающие прогнозы.

В интересах нынешнего и будущих поколений в России принимаются необходимые меры для охраны и научно обоснованного рационального использования земли и ее недр, водных ресурсов, растительного и животного мира, для сохранения в чистоте воз- духа и воды, обеспечения воспроизводства природных богатств и улучшения окружающей среды.
В настоящее время поставлены задачи по совершенствованию технологических процессов в целях сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду и улучшения очистки отходящих газов от вредных примесей, увеличения выпуска высокоэффективных газопылеулавливающих аппаратов, водоочистного оборудования, а также приборов и автоматических станций контроля за состоянием окружающей среды.

При использовании природных ресурсов необходимо соблюдать следующие основные правила:
мероприятия по охране природы выполнять на научной основе;

местные интересы подчинять общенародным, а интересы текущего момента — интересам будущего;
немедленно проводить в жизнь регламентирующие указания по использованию природных ресурсов.

К мероприятиям по борьбе с загрязнением атмосферы электростанциями, транспортом и промышленными предприятиями относятся:
увеличение высоты труб на электростанциях и металлургических комбинатах для обеспечения норм выбросов сернистых отходов и рассеяния оксидов азота;

применение ротоклонов, электрофильтров и механических золоуловителей, обеспечивающих улавливание до 99,5 % вредных примесей;
удаление оксидов серы из дымовых газов; улучшение сжигания топлива; удаление серы из топлива; переход на малосернистое топливо;

переход в городах на централизованное теплоснабжение, чтобы избежать загрязнения воздуха от мелких котельных;
переход в больших городах на электрификацию процессов в коммунальном хозяйстве и в быту, включая отопление;

внедрение безотходных технологий в промышленности и на транспорте;
строгое соблюдение санитарных норм для всех источников, загрязняющих атмосферу.

Основными мероприятиями по борьбе с загрязнением воды являются:
внедрение оборотных систем водоснабжения; создание надежных очистных сооружений; внедрение новых безотходных технологий; разработка и применение новых санитарных норм. Охрана почвы и ландшафта является важным звеном комплексной проблемы охраны окружающей среды. Предприятия, организации и учреждения, разрабатывающие месторождения полезных ископаемых открытым или подземным способом, производящие геолого-разведочные, строительные или иные работы на предоставленных во временное пользование сельскохозяйственных землях или лесных угодьях, обязаны за свой счет приводить эти земельные участки в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном или рыбном хозяйстве.

В связи с этим необходимо производить рекультивацию земель, в целях борьбы с эрозией почвы сажать лесозащитные полосы. Для уменьшения расхода плодородной земли под полосы отчуждения следует шире использовать кабельные линии, вести разработку сверхпроводящих и криогенных ЛЭП.
Открытые распределительные устройства, занимающие большие территории в городах, в будущем будут выполняться закрытыми и размещаться под землей.

Для уменьшения загрязнений окрестностей ТЭС твердыми отходами предпринимают меры к поставке на электростанции топлива с меньшим содержанием породы, а также всемерно увеличивают масштабы использования золы и шлака для строительства.

Тема 3. Воздействие энергетики на окружающую среду. Воздействие ТЭС

Быстрый рост мирового потребления энергоресурсов приводит к увеличению воздействия топливно-энергетического комплекса на окружающую среду. Это воздействие чрезвычайно разнообразно, оно проявляется на всех стадиях производственного цикла: при добыче, переработке и транспортировке первичных энергоресурсов; при производстве, передаче и потреблении тепловой и электрической энергии.

Например, добыча угля приводит к изменению ландшафта, к образованию карьеров и шахт; переработка и транспортировка угля ведут к рассеиванию твердых частиц в атмосферу, к оседанию их на поверхности воды и почвы. Сжигание любых видов органических топлив приводит к выбросу в атмосферу оксидов углерода, азота и серы, различных углеводородов (в том числе канцерогенных), сажи, соединений свинца и многих других твердых, жидких и газообразных веществ. Передача электроэнергии сопровождается образованием мощных электромагнитных полей, особенно вблизи высоковольтных линий электропередачи. Работа большинства энергетических установок (тепловых и атомных электростанций, котельных, двигателей внутреннего сгорания и т.д.) неизбежно связана с потерями энергии и тепловым загрязнением окружающей среды. Строительство энергообъектов, а особенно гидроэлектростанций, приводит к изъятию из пользования больших площадей земли.

Воздействие ТЭС
В настоящее время основная часть вырабатываемой электрической энергии производится тепловыми электростанциями (ТЭС), поэтому именно ТЭС представляет собой основной объект для изучения отрицательного влияния на биосферу. По оценкам, ТЭС потребляют около 1/3 добываемого в мире топлива. В России на долю ТЭС приходится около 68 % установленной мощности.

В среднем для сооружения ТЭС необходима площадь 2–3 км2; а с учетом золоотвалов, подъездных дорог эта площадь возрастает до 3–4 км2, на 1 кВт мощности ТЭС в среднем необходимо 5–8 км2 поверхности водохранилища. На этой территории изменяется рельеф местности, структура почвы. Крупные градирни существенно увлажняют микроклимат в районе ТЭС, способствуют образованию туманов, моросящих дождей, а в зимнее время – инея.

Основные загрязняющие вещества, образующиеся при работе ТЭС и выбрасываемые в воздух – это двуокись углерода, токсичные газы (окислы азота, окислы серы, фтористые соединения, углеводороды), твердые частицы. В выбросах также содержатся канцерогенные вещества и тяжелые металлы. Различные загрязняющие вещества сбрасываются также и со сточными водами. Воздействие тепловой электростанции на окружающую среду и, в частности, на атмосферный воздух, зависит от вида используемого топлива.

Кроме того, ТЭС оказывают вредное тепловое воздействие на окружающую среду. Большое количество теплоты сбрасывается в водоемы с охлаждающей водой, что повышает температуру воды, влияет на изменение флоры и фауны в этих водоемах. Также часть энергии уходит в атмосферу с уходящими газами из-за неполного сгорания топлива (химический и механический недожег), потерями теплоты через обшивку конструктивных элементов и т. д. Количество энергии, выделяемой станцией в окружающую среду, определяется коэффициентом полезного действия станции (КПД). У паротурбинных ТЭС КПД не превышает 38–41 %. Несколько больший КПД (около 60 %) у современных парогазовых установок.

Влияние энергетики на окружающую среду

Энергетика является важнейшей отраслью хозяйства, без которой невозможна деятельность человека вообще. Любое производство требует затрат энергии, поэтому человек издавна озабочен поисками ее источников.

Главным источником энергии на Земле является Солнце. Но солнечную энергию трудно преобразовать в формы, удобные для использования, хотя электростанции (гелиостанции) существуют в некоторых странах с большим количеством солнечных дней в году. Такие станции действуют и в космосе; применяют солнечные батарейки и для работы счетных машин, однако доля использования солнечной энергии в настоящее время мала, и стоит задача расширения использования этой энергии, так как она является неисчерпаемым природным ресурсом.

Солнечная энергия относится к нетрадиционным видам используемой энергии. К нетрадиционным источникам энергии относят также энергию ветра, гейзеров, морских и океанических течений, приливно-отливную и геотермальную энергии. Эти виды энергии человечеству еще предстоит освоить, тем более что они являются неисчерпаемыми энергетическими ресурсами.

Человечество в своей деятельности использует тепловую и электрическую энергии, полученные или за счет сжигания разных видов топлива (теплоэлектроцентрали — ТЭЦ), или за счет использования энергии движения воды рек (гидроэлектростанции — ГЭС), или атомной энергии распада ядер атомов тяжелых изотопов (атомные электростанции — АЭС).

Теплоэлектростанции (ТЭС) в качестве топлива применяют природный и попутный газ, продукты переработки нефти (мазут и другое жидкое топливо), каменный и бурый угли, сланцы горючие, торф (твердое топливо).

При сгорании газа выделяется наименьшее количество вредных загрязнителей, поэтому газообразное топливо считается наиболее экологически чистым.

Сгорание жидкого и твердого видов топлива сопровождается образованием вредных газов (диоксида серы и оксидов азота), возможно образование пылевых аэрозолей, получается зола. ТЭС являются вторым после автотранспорта загрязнителем атмосферы. Зола, получающаяся после сжигания жидкого и особенно твердого топлива, является многотоннажным отходом энергетики и требует обязательной утилизации.

АЭС с точки зрения загрязнения атмосферы являются более экологичными, чем ТЭС, но из-за возможности радиационного заражения среды — самый опасный в экологическом отношении вид производства.

Очень остро стоит вопрос с обезвреживанием отходов атомного топлива и эта проблема в настоящее время практически не решена, так как захоронение радиоактивных отходов в могильниках не является экологически грамотным способом их утилизации и обезвреживания отходов, поскольку их действие не уничтожается, а при нарушении могильника возможно заражение природной среды.

ГЭС практически не загрязняют среду обитания различными вредными отходами, но при их строительстве происходит сильное разрушение природных биогеоценозов, затопление больших территорий, изменение микроклимата региона, создаются препятствия для осуществления жизнедеятельности многих организмов (например, рыбы не могут достичь мест своего нереста, звери лишаются привычных мест обитания и т. д.). Экономические и социальные затраты на строительство ГЭС далеко не всегда оказываются оправданы.

Значительным экологическим загрязнением является поток электромагнитных излучений, возникающих при передаче электроэнергии на большие расстояния высоковольтными линиями электропередач. Эти излучения оказывают большое отрицательное влияние и на человека, и на животных.

Нормальное функционирование ТЭС, АЭС, ГЭС связано с использованием транспортных средств, поэтому природная среда загрязняется и за счет работы этих средств. Велико тепловое загрязнение различными предприятиями энергетики. Вносят свой вклад эти предприятия и в шумовые, и в вибрационные загрязнения.

Краткое рассмотрение влияния энергетики на окружающую природную среду показывает, что и для этой отрасли важна природоохранная деятельность.

Обзор природоохранных мероприятий в энергетике

Целый ряд процессов, применяемых в энергетике, на современном этапе не может быть рационально реализован с точки зрения правильных экологических решений. Так, строительство ГЭС всегда будет сопровождаться отторжением территорий, их затоплением, гибелью биогеоценозов. Но при этом есть возможность четкого учета всех мероприятий по более тщательной подготовке затопляемых территорий и оптимальному использованию ресурсов этих территорий.

Как и в других отраслях промышленности, важным является комплексное использование сырья и отходов. Так, твердые отходы (золы) ТЭС находят применение в строительстве и сельском хозяйстве. Важна задача полного улавливания отходящих газов ТЭС с целью утилизации оксидов азота и серы для получения из них соединений серы и азота для дальнейшего их применения в других отраслях хозяйства.

Важнейшими природоохранными действиями в области энергетики является освоение других видов энергии, являющихся нетрадиционными и более безопасными с экологической точки зрения. Ярким примером такого освоения источников энергии является энергетика Исландии, основанная на применении тепловой энергии горячей воды гейзеров. Перспективным является способ добычи тепловой энергии за счет бурения скважин и вывода на поверхность горячих вод с больших глубин Земли. Но в настоящее время это экономически недостижимо из-за сложностей технических решений.

На заре цивилизации широко использовалась энергия ветра, но в связи с развитием энергетики за счет сжигания топлива эта отрасль утратила свое значение, но теперь ее возрождают вновь из-за усложнения экологической обстановки на Планете.

К сожалению, не покат решения проблемы уменьшения загрязнений среды электромагнитными излучениями — увеличение расстояния нахождения человека от линий электропередач не снижает отрицательного воздействия ЛЭП. Необходимо искать пути переноса электроэнергии другими способами либо обеспечивать энергией тот или иной объект локализованными методами.

Важным (опосредованным) природоохранным мероприятием является оптимизация расхода электрической и тепловой энергии. Человек часто «греет улицу». Необходимо совершенствовать теплоизоляцию, что приведет к экономии энергии, а вместе с этим уменьшит необходимость выработки энергии, что в свою очередь будет способствовать улучшению экологической ситуации.

5 Воздействие на окружающую среду возобновляемой генерации электроэнергии | Электроэнергия из возобновляемых источников: состояние, перспективы и препятствия

Берри, Дж. Э., М. Р. Холланд, П. Р. Уоткисс, Р. Бойд и В. Стивенсон. 1998. Производство электроэнергии и окружающая среда — перспектива Великобритании. Брюссель: Европейская комиссия. Июнь.

Бертани Р. и И. Тейн. 2002. Геотермальная электростанция Обследование выбросов CO 2 . Новости IGA 49: 1-3.

БЛМ (У.С. Бюро землеустройства). 2008. BLM инициирует экологический анализ развития солнечной энергетики. Пресс-релиз, 29 мая 2008 г., Вашингтон, округ Колумбия,

Блумфилд, К.К., Дж. Мур, Р. Neilson, Jr. 2003. Геотермальная энергия снижает выбросы парниковых газов. Бюллетень Совета по геотермальным исследованиям (март / апрель): 77-79.

Carbon Trust. 2008. Энергия жизненного цикла и выбросы морских энергетических устройств. Доступно на http://carbontrust.co.uk.

CEC (Энергетическая комиссия Калифорнии).2007. Процесс получения геотермальных разрешений. Сакраменто, Калифорния,

Chataignere, A., and D. Le Boulch. 2003. Системы ветряных турбин (ВТ). Заключительный отчет. ECLIPSE (Экологические и экологические перечни жизненного цикла для нынешних и будущих энергетических систем в Европе). Брюссель: Европейская комиссия. Ноябрь.

Denholm, P.L. 2004. Экологический и политический анализ технологий использования возобновляемых источников энергии. Кандидат наук. диссертация. Университет Висконсина, Мэдисон, Висконсин,

Денхольм, П., и Г. Кульчински. 2003. Чистый энергетический баланс и выбросы парниковых газов из системы хранения возобновляемой энергии. Номер отчета ECW 223-1. Мэдисон, Висконсин: Энергетический центр Висконсина. Июнь.

ДиПиппо, Р. 2007. Геотермальные электростанции: принципы, применение, тематические исследования и воздействие на окружающую среду. Выпуск 2. Оксфорд, Великобритания: Баттерворт-Хайнеманн.

DOE (Министерство энергетики США). 2006. Энергетические потребности в водных ресурсах: отчет Конгрессу о взаимозависимости энергии и воды.Вашингтон, округ Колумбия, декабрь.

DOE. 2007. Оценка потребностей в пресной воде для удовлетворения будущих потребностей в производстве термоэлектрической энергии: обновление 2007 года. DOE / NETL-400/207/1304. Вашингтон, округ Колумбия, 24 сентября,

Донес, Р., Т. Хек, М.Ф. Эмменеггер и Н. Юнгблут. 2005. Кадастры жизненного цикла ядерных и газовых энергетических систем и примеры анализа неопределенностей. Международный журнал оценки жизненного цикла 10: 10-23.

Дзегелевски, Б., Т. Бик, У. Алькалави, С.Мубако, Н. Эйдем и С. Блум. 2006. Ориентиры водопользования для производства термоэлектрической энергии. Отчет об исследовании Департамента географии и природных ресурсов. Карбондейл, Иллинойс: Университет Южного Иллинойса. 15 августа.

Ecobilan. 2001. КОМАНДА / DEAM. Устойчивые бизнес-решения. Bethesda, штат Мэриленд: PricewaterhouseCoopers.

EPRI (Научно-исследовательский институт электроэнергетики). 2002. Вода и устойчивость (Том 3): потребление воды для производства энергии — следующие полвека.Пало-Альто, Калифорния,

(PDF) Экологические аспекты производства электроэнергии

16

http://images4.fanpop.com/image/photos/21

0/soilerosion-prevention-21986545-570-

381.jpg

6.4.2 Дикая природа Воздействие

Водохранилища с плотинами используются для различных целей, таких как сельскохозяйственное орошение, борьба с наводнениями

и отдых, поэтому не все воздействия на дикую природу, связанные с плотинами, можно напрямую

отнести к гидроэнергетике.Тем не менее, гидроэлектростанции все еще могут оказывать серьезное воздействие на водные экосистемы. Например, несмотря на то, что существует множество способов минимизировать воздействие

(включая рыбные лестницы и приемные решетки), рыба и другие организмы

могут быть повреждены и убиты лопастями турбины.

Помимо прямого контакта, возможны также воздействия на дикую природу как в пределах плотин

водохранилищ, так и ниже по течению от объекта. Вода в водохранилище обычно более застойная, чем нормальная речная вода

.В результате в водохранилище будет более

отложений и питательных веществ, чем обычно, что может способствовать росту водорослей и других водных сорняков.

Эти сорняки могут вытеснять других речных животных и растений, и их необходимо контролировать

путем ручного сбора урожая или введения рыб, поедающих эти растения.

Кроме того, если за водохранилищем будет храниться слишком много воды, участки реки

вниз по течению от водохранилища могут высохнуть.Таким образом, от большинства операторов гидроэлектростанций требуется, чтобы

сбрасывали минимальное количество воды в определенное время года. Если его не сбрасывать надлежащим образом, уровень воды ниже по течению на

упадет, и это может нанести ущерб животным и растениям. Кроме того, в водохранилище

обычно мало растворенного кислорода, и она холоднее, чем обычная речная вода. Когда

попадает в воду, это может оказать негативное воздействие на растения и животных ниже по течению. Для смягчения этих воздействий

могут быть установлены аэрационные турбины для увеличения растворенного кислорода, а многоуровневые водозаборники

могут помочь обеспечить поступление воды из резервуара

со всех уровней резервуара, а не только со дна (которое самый холодный и имеет самое низкое содержание растворенного кислорода

).

6.4.3 Выбросы глобального потепления за жизненный цикл

Выбросы глобального потепления образуются во время монтажа и демонтажа

гидроэлектростанций, но недавние исследования показывают, что выбросы во время эксплуатации объекта

также могут быть значительными. Такие выбросы сильно различаются в зависимости от размера водохранилища

и характера земли, которая была затоплена водохранилищем.

(PDF) Воздействие производства электроэнергии на окружающую среду: глобальная перспектива

313

Благодарность

Работа, описанная в этой статье, стала возможной в части

благодаря гранту

US

National Science Foundation, Grant

Номер INT-9214655.

~

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19 .

20.

21.

Гуанъяо, Вэй, «Электроэнергетика Китая», представил на

семинар Организации Объединенных Наций по Svstem Plannina в секторе энергетики

, 8-12 ноября 1993 г., штаб-квартира ООН,

Нью-Йорк, США.

Ваячут, Джутамас, «Энергетическая политика в Таиланде,

Уравновешивание ограничений спроса и предложения», представил

на семинаре Организации Объединенных Наций по Svstem Plannina в

, сектор энергетики, 8-12 ноября 1993 года, штаб-квартира ООН

, Нью-Йорк, США.

Канцелярия президента, National Power Corp.,

Power

DeveloPment Proaram, Generation Projects (1993–

2005), по состоянию на 13 октября 1993 г., личные сообщения

.

Европейская экономическая комиссия, Ежегодный бюллетень

:,

vol. XXXVII, United

Nations, New York, 1993.

Kane, RL, et al., «Global Climate Change: A Discussion

of Major Uncertainties», Proceedinas of the American

Power Conference 53rd Annual Meeting, v53- I, 29 апреля

мая 1,1991, Чикаго, стр.646

652.

Холдрен, Джон П., «Энергия в переходный период», Readinas from

t], WH

Freeman and Co., New York, 1991.

Douglas, John, The Стоимость страхования теплиц,

01,

дек

Департамент охраны окружающей среды, Tokyo Electric

Power Company, Enerav and the Environment, Tokyo,

Япония, июль 1992 года.

Ламар, Лесли, Ответ

к

The Clean Air

Challenge, EPRI Journal, апрель, май 1991 г., стр.21-29

Отдел клиентских систем, «Техническое описание: выбросы электрических

и бензиновых фургонов: сравнение»,

Исследовательский институт электроэнергетики (EPRI), 1989.

Управление статистики, национальные счета: Main

Aaareaates Volume

1,

7

960-1 991, OECD, Paris 1993.

«Поправки к Закону о чистом воздухе»,

V ~ uarterlv,

Stallard, G. Scott and Alan

W.

Фергюсон, «Решение

проблем нового закона о чистом воздухе»,

Proceedinas

Se,

Vol. 53-1, 53rd

Annual Meeting, 29 апреля — 1 мая 1991 г., стр. 326-333.

МакМанус, Джон М., «Программа соблюдения норм дождя

компании American Electric Power’s Acid», октябрь 1993 г., личные сообщения

.

1992, стр. 26-33.

НОЯ

24,

1990, стр. 3934-63.

Сайфур

Рахман

(IEEE S-75, M-78, SM-83) окончил

Бангладешский университет

из

Инженерия и технологии в

1973 со степенью бакалавра наук степень в области электротехники. Он

получил степень магистра. Степень в области электротехники, полученная в Государственном университете Нью-Йорка

в Стоуни-Брук в 1975 году. Его докторская степень

. Имеет степень (1978) по специальности «Электротехника» Политехнического института

Вирджинии и государственного университета.

Сайфур Рахман преподавал на факультете

из

Электротехника, Бангладешском университете

инженерии и технологий, Техасском университете A&M и

Политехническом институте и государственном университете Вирджинии, где

он является

полным

Профессор. Он также руководит исследовательской лабораторией Energy System

в ВПИ. Его производственный опыт

включает работу в Брукхейвенской национальной лаборатории, Нью-

Йорк, Carolina Power and Light Company и Tokyo

Electric Power Company.Он работает в подкомитетах системного планирования

и управления спросом, а также в рабочих группах

по долгосрочному планированию, прогнозированию нагрузки и

по фотоэлектрической энергии Общества IEEE Power Engineering

. Сферы его интересов: управление спросом

, планирование энергосистем, исследования воздействия на окружающую среду

, альтернативные энергетические системы и экспертные системы. Он

является автором более 160 технических статей и отчетов в

этих областях.

Arnulfo

de

Castro

(IEEE S-93) получил степень бакалавра наук. и М.С.

степени в области электротехники от Университета

Филиппин в 1977 и 1983 годах, соответственно. Он является доцентом кафедры электротехники

в Филиппинском университете

, где он преподает

с 1983 года. В настоящее время он работает над докторской степенью.

Электротехника в Политехническом институте Вирджинии

и Государственный университет

Арнулфо де Кастро работал в Энергетической и

Корпорации информационных технологий на Филиппинах, а

занимался разработкой программного обеспечения и консультировал

услуг для электроэнергетики.Его опыт включает

планирования производства, передачи и распределения, а также

исследований экономических операций для (Филиппин) национального

22.

заказчик

Системы

Подразделение,

nnTechnical

Краткое описание:

Загрузка

Power Corporation и Manila Electric Company. Он

Также принимал активное участие в проведении энергетических исследований для Министерства энергетики Филиппин

и для промышленности.Его

Менеджмент и окружающая среда, Электроэнергетика

Исследовательский институт (EPRII Report RP2788, 1991.

Основные области

из

интересуют планирование энергосистем, энергетика

систем, экологические аспекты производства электроэнергии,

методы оптимизации и анализ решений.

23. Хаббард, Гарольд М., «Реальная стоимость энергии»,

Scientific

American,

264 №

4,

Апрель

991,

p36 ( 6),

% PDF-1.3
%
235 0 объект
>
эндобдж
xref
235 91
0000000016 00000 н.
0000002171 00000 п.
0000005884 00000 н.
0000006582 00000 н.
0000006680 00000 н.
0000006912 00000 н.
0000007651 00000 н.
0000007727 00000 н.
0000008425 00000 н.
0000008500 00000 н.
0000008575 00000 н.
0000008650 00000 н.
0000008673 00000 п.
0000010117 00000 п.
0000010140 00000 п.
0000011409 00000 п.
0000011432 00000 п.
0000012642 00000 п.
0000012665 ​​00000 п.
0000014124 00000 п.
0000014147 00000 п.
0000015639 00000 п.
0000015662 00000 п.
0000015852 00000 п.
0000016038 00000 п.
0000016279 00000 н.
0000016756 00000 п.
0000017500 00000 п.
0000017700 00000 п.
0000018124 00000 п.
0000018372 00000 п.
0000018630 ​​00000 п.
0000019145 00000 п.
0000019602 00000 п.
0000019765 00000 п.
0000020005 00000 п.
0000020191 00000 п.
0000020294 00000 п.
0000020536 00000 п.
0000020802 00000 п.
0000021496 00000 п.
0000021738 00000 п.
0000022354 00000 п.
0000022535 00000 п.
0000022728 00000 п.
0000022966 00000 п.
0000023153 00000 п.
0000023343 00000 п.
0000023445 00000 п.
0000023520 00000 п.
0000023709 00000 п.
0000023949 00000 п.
0000024198 00000 п.
0000024621 00000 п.
0000024830 00000 п.
0000025080 00000 п.
0000025236 00000 п.
0000025690 00000 п.
0000026053 00000 п.
0000026295 00000 п.
0000027848 00000 н.
0000027871 00000 п.
0000029356 00000 п.
0000029379 00000 п.
0000029565 00000 п.
0000029753 00000 п.
0000030011 00000 п.
0000042071 00000 п.
0000042143 00000 п.
0000042215 00000 п.
0000042288 00000 п.
0000054103 00000 п.
0000054290 00000 п.
0000073020 00000 п.
0000085095 00000 п.
0000098835 00000 п.
0000117327 00000 н.
0000129033 00000 н.
0000141513 00000 н.
0000155520 00000 н.
0000155707 00000 н.
0000178270 00000 н.
00001

00000 н.
00001

00000 н.
0000192104 00000 н.
0000199650 00000 н.
0000199721 00000 н.
0000199818 00000 н.
0000199931 00000 н.
0000002268 00000 н.
0000005861 00000 н.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

236 0 объект
>
эндобдж
324 0 объект
>
поток
HUmXY ~ EDtQI17 ൐ ԥh2 [CEIԦlP1MSBr l
-] roCǮi> Դ m ^: fm ُ

Влияние экологических норм на производство электроэнергии

На протяжении многих лет правила и положения по контролю за загрязнением воздуха (APC) определяли структуру и экономику мирового парка электростанций.Эти правила оказали огромное влияние, улучшив качество воздуха, даже несмотря на то, что вместимость флота значительно увеличилась. Они также привели к разработке и внедрению многих инновационных технологий APC.

Экологические правила, действующие более 40 лет назад, породили новые правила, которые охватывают различные рабочие параметры на электростанциях. Например, существует несколько правил и положений, основанных на поправке к Закону о чистом воздухе от 1990 года, которая требует, чтобы угольные электростанции устанавливали системы обессеривания дымовых газов (ДДГ).Большинство из этих систем FGD имели мокрую конструкцию (см. Начальное изображение), что привело к значительному увеличению количества синтетического гипса, доступного на рынке. Это создало новую прибыльную коммерческую отрасль и сделало жилье более доступным. Например, специальный завод по производству стеновых панелей был построен в Северной Каролине специально для обработки гипса, производимого в рамках программы FGD Duke Energy.

Однако в 2015 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) завершило разработку правила, пересматривающего правила для Руководства по ограничению выбросов паровой электроэнергии при производстве электроэнергии (ELG), регулирующих содержание ртути и других компонентов (таких как селен, мышьяк и нитраты) в сточных водах. из систем FGD.Системы FGD — это технология, которая удаляет ртуть из дымовых газов угольных электростанций, но ртуть и другие составляющие попадают в сточные воды FGD, что регулируется правилом ELG. Требования к очистке в соответствии с этими дополнительными правилами сточных вод значительно увеличивают стоимость эксплуатации систем мокрой ДДГ. Кроме того, в 2015 году EPA доработало правило об остатках от сжигания угля (CCR), которое включало изменения в спецификации для хранения гипса.

Когда были приняты первоначальные правила SO 2 , мало кто ожидал бума на рынке синтетического гипса или сопутствующих выгод, которые ДДГ сыграет в сокращении выбросов ртути.Кроме того, было неизвестно, какое влияние правила ELG или CCR будут иметь в будущем.

Регулирование трещин увеличивает затраты

В США существует раздробленная система экологических законов. Существуют Закон о чистом воздухе, Закон о чистой воде и Закон о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), которые регулируют удаление твердых отходов. Конгресс и Агентство по охране окружающей среды, в их соответствующих ролях в регулировании, имеют тенденцию концентрироваться на одном вопросе, таком как сокращение SO 2 , на сегментированной основе.Например, они часто регулируют выбросы в атмосферу без учета их долгосрочного воздействия на воду и твердые отходы. Такой частичный подход привел к тому, что многие установки закрылись до окончания срока эксплуатации из-за продолжающихся, накапливающихся и часто спекулятивных экологических издержек, связанных с соблюдением каждого правила по очереди.

Затраты на текущую модернизацию для обеспечения соответствия и / или неокупаемые затраты на досрочное закрытие часто перекладываются на потребителей электроэнергии. Для единиц, которые продолжают работать, нормативные акты значительно сократили норму прибыли по мере увеличения затрат на модернизацию и увеличение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M).Кроме того, двусмысленность многих правил привела к появлению множества судебных дел, которые распространили слухи среди коммунальных предприятий, которые должны подвергнуть сомнению или пересмотреть стратегии соблюдения.

В Европейском союзе (ЕС) действующая Директива по промышленным выбросам (IED) основана на комплексном подходе, который охватывает использование наилучших доступных технологий и разрешений на эксплуатацию для конкретных предприятий. Эти разрешения учитывают все экологические характеристики растений, включая выбросы в атмосферу, воду и почву; образование отходов; использование сырья; энергоэффективность; шум; предотвращение несчастных случаев; и восстановление сайтов при закрытии.

Отдельные государства-члены ЕС должны перенести законодательство ЕС в национальное законодательство и при этом создать законодательство, которое будет таким же или более строгим, чем законодательство ЕС. Широкий характер IED дает национальным регулирующим органам и владельцам станций исчерпывающий обзор вариантов соблюдения. Такой подход позволяет коммунальным предприятиям оценить целостную стоимость всего набора необходимых систем управления и может значительно снизить затраты при проектировании системы, которая может использовать новые системы с множеством загрязнителей и которая может одновременно решать проблемы с воздухом, водой и твердыми отходами.

Хотя законы США по охране окружающей среды могут быть далеки от совершенства, качество окружающего воздуха в регионах, соответствующих требованиям, значительно улучшилось. В таблице 1 представлено общее сокращение выбросов NO x и SO 2 по отношению к тоннам угля для парка угольных электрогенерирующих установок (EGU) в США. В таблице также показано, как средние национальные концентрации в атмосферном воздухе количество этих загрязняющих веществ было уменьшено за тот же период для парка EGU, работающего на угле.

Таблица 1. Сокращение выбросов. NO x и SO 2 Выбросы от угольных электростанций в США значительно сократились с 1980 года. Источник: Агентство по охране окружающей среды США

В этой статье рассматривается ряд нормативных актов по загрязнению воздуха для угольных электростанций, начиная с Закона о чистом воздухе 1970 г. (CAA) и продолжая следовать действующим нормативным актам.Анализ в значительной степени отражает последовательность, в которой эти положения или правила были опубликованы.

Закон 1970 г. о чистом воздухе

CAA последовательно устанавливает предельные значения выбросов загрязняющих веществ, начиная с выбросов твердых частиц.

Твердые частицы. Агентство по охране окружающей среды было создано администрацией Никсона в декабре 1970 года. В начале 1970-х годов Агентство по охране окружающей среды разработало Стандарты производительности новых источников (NSPS) для выбросов твердых частиц от угольных электростанций.Результатом NSPS стали исследования и разработки, направленные на улучшение характеристик электрофильтров (ESP). Были разработаны новые элементы управления ESP и разработаны более крупные конструкции ESP. Кроме того, были разработаны новые методы моделирования для повышения производительности и устранения неисправностей в этих системах. Включены положительные воздействия:

■ Появились новые рынки сбыта золы, в первую очередь, в цементной и бетонной промышленности. Это привело к появлению новых источников дохода для коммунальных предприятий и минимизации удаления золы.

■ Более эффективная и надежная работа системы контроля твердых частиц.

Включено отрицательных воздействий:

■ Требование снижения выбросов привело к разработке технологии закачки SO3 для повышения производительности малых ЭЦН. Кондиционирование SO3 стало серьезной проблемой, когда вступило в силу правило стандартов по ртути и токсичности воздуха (MATS), потому что SO3 препятствует улавливанию ртути.

■ Пепел, который нельзя было продать, пришлось вывозить на свалку, и в конечном итоге в 2015 году он стал регулироваться правилом CCR.

Оксиды азота. В 1970-х годах в ответ на новые ограничения выбросов NO x было разработано первое поколение угольных горелок с низким содержанием NO x . Включено положительных воздействий:

■ Горелки с низким уровнем выбросов NOx помогли снизить выбросы NOx из зоны сгорания и, таким образом, помогли снизить количество аммиака, необходимого для технологий селективного каталитического восстановления (SCR) и селективного некаталитического восстановления (SNCR), которые часто требовались более поздними постановлениями. в качестве дополнительных вариантов контроля NOx.

■ Разработка усовершенствованных средств контроля горения в 2000-х годах помогла сбалансировать конкурирующие факторы для одновременного снижения выбросов NOx, CO и несгоревшего углерода в золе.

Также отрицательные воздействия, в том числе:

■ Горелки с низким уровнем выбросов NOx первого поколения вызвали чрезмерное повреждение водяной стенки, что привело к снижению эксплуатационной готовности оборудования и увеличению затрат на обслуживание.

■ Горелки, снижая выбросы NOx, увеличивали выбросы CO. Кроме того, эти горелки имели тенденцию увеличивать количество несгоревшего углерода в летучей золе, что приводило к тому, что большее количество золы становилось менее продаваемым и больше ее вывозилось на свалки.

■ Установка этих горелок и более высокие выбросы CO привели к возможным нарушениям обзора новых источников (NSR).

■ Для управления процессом горения и выработки пара потребовались новые автоматы горения, что привело к более высоким, чем ожидалось, затратам из-за увеличения потерь труб котла в результате более глубокого каскадирования воздуха в котле.

1977 и 1990 Поправки CAA

По мере развития закона в электроэнергетике произошли серьезные изменения. Первым было требование сократить выбросы SO 2 , что потребовало либо установки технологии ДДГ (рис. 1), либо перехода на угли с низким содержанием серы.Второй проблемой было введение требований NSR, регулирующих модификацию существующих станций. Третьим изменением стала возможность усилить правоприменение с помощью разрешений по Разделу V.

1. Обессеривание дымовых газов (FGD). Все четыре блока на Гентской генерирующей станции оснащены системами FGD после модернизации, завершенной в период с мая 2007 г. по май 2009 г. На этом изображении показана выходная турель FGD, устанавливаемая на блоке 4 на площадке. Предоставлено: Babcock Power

Закон предоставил предприятиям возможность перейти на топливо с низким содержанием серы или установить контроль за выбросами. Требования SO 2 привели к расширению угольных шахт Power River Basin (PRB) на западе США и к железнодорожной транспортной системе, необходимой для доставки западных углей на восток. Как замена угля, так и установка ДДГ оказали как отрицательные, так и положительные последствия, которые не были предусмотрены при разработке закона.

В то время разработка технологии SO 2 FGD только начиналась, и наряду с достижениями было много технологических сбоев. В середине 1980-х годов новые экологические правила в Германии требовали установки систем FGD на предприятиях в этой стране, и некоторые из немецких технологических разработок были импортированы в США.

■ Промышленность, разработанная для производства стеновых панелей из побочного продукта гипса. Это было экономической выгодой для местных сообществ и жилищного строительства.Однако не все производство гипса на электростанциях находилось в экономически выгодных областях из-за транспортных расходов, поэтому некоторые побочные продукты приходилось захоронять. Тем не менее, возникли другие рынки, в том числе для снижения выбросов горных пород и использования в сельском хозяйстве.

■ Системы FGD помогли сократить выбросы ртути и помогли обеспечить соблюдение правил MATS.

Не все воздействия были благоприятными. Некоторые из непредвиденных негативных эффектов включали:

■ Системы мокрой ДДГ требуют значительного количества электроэнергии для работы, что приводит к увеличению тепловой мощности предприятия и снижению эффективности на 2–3%.

■ Удаление побочных продуктов ДДГ стало регулироваться правилом CCR.

■ Поскольку системы FGD улавливают ртуть в сточных водах, сброс стал регулируемым в соответствии с правилом ELG.

Переход на уголь PRB в качестве стратегии снижения содержания серы также имел непредвиденные последствия.

Некоторые из положительных результатов включают:

■ Зола от углей PRB стала желательным продуктом для цементной промышленности и стала источником дохода для коммунальных предприятий, что снизило обязательства по захоронению отходов.

■ Угли PRB имеют более высокое содержание влаги и более низкое содержание азота в топливе, что приводит к более низким выбросам NOx по сравнению с восточными углями.

■ Доступность более дешевых углей PRB также снизила стоимость восточных углей.
Отрицательные воздействия переключения топлива включены:

■ Выбросы SO2 от угля PRB ниже, чем неконтролируемые выбросы от восточных углей. Некоторые электростанции, сжигающие уголь PRB, могли бы соответствовать установленным ограничениям на выбросы без систем ДДГ, но их выбросы все равно были выше, чем эквивалентные выбросы, которых можно было бы достичь, если бы ДДГ была установлена ​​на установках, работающих на восточном угле.В результате в США выбросы SO2 были выше, чем при установке систем ДДГ на флоте.

■ Использование углей PRB может привести к более высоким выбросам твердых частиц (PM), поскольку зола улавливается системами ESP менее эффективно. Для уменьшения этого эффекта можно установить системы кондиционирования SO3, но они могут повлиять на эффективность улавливания ртути.

■ Использование угля PRB привело к более высоким выбросам CO2 (в фунтах / МВтч), чем при использовании углей Восточной Европы.

■ Когда начался переход на другой вид топлива, существующие котлы и системы сжигания не были предназначены для сжигания топлива PRB. В результате пришлось снизить номинальные характеристики этих котлов из-за сочетания производительности мельницы и проблем зашлакованности.

■ Сжигание PRB в котлах, разработанных для восточного угля, привело к чрезмерному шлакованию и обрастанию с соответствующим снижением эксплуатационной готовности, увеличением затрат на ЭиТО и увеличением выбросов.

■ Топливо PRB обычно имеет более низкое содержание серы, и это приводит к тому, что системы FGD на заводах PRB производят гораздо меньшие количества гипса.В некоторых случаях это может означать, что производство гипса не является финансово жизнеспособным, а побочный продукт вместо этого вывозится на свалки. Это означает потерю дополнительного потока доходов и потенциально новые затраты на утилизацию.

Применение правила NSR в отношении модернизации и модификаций завода имело несколько последствий. Одним из положительных экологических аспектов было то, что контроль SO 2 , NO x и ТЧ требовался раньше, чем это требовалось бы только другими нормативными актами, по крайней мере в некоторых случаях.

Среди негативных воздействий была задержка со стороны многих владельцев с проведением модернизации системы контроля загрязнения воздуха (APC) из-за неуверенности в интерпретации требований СМП. Более того, многие владельцы заводов не реализовали меры по повышению эффективности во время модернизации APC и котельной системы, тем самым упуская возможность избежать более высоких выбросов CO 2 .

Обновленный NO

x Требования

В 1997 году новые правила по озону потребовали от восточных коммунальных предприятий сократить выбросы NO x .Программа бюджетной торговли NO x действовала с 2003 по 2008 год. За это время сокращение NO x уже не могло быть достигнуто с помощью горелок с низким содержанием NO x , вместо этого требовались технологии SCR (Рисунок 2) или технологии SNCR при много растений.

2. Селективное каталитическое восстановление (SCR). Все четыре блока на генерирующей станции Winyah оснащены системами SCR (показаны здесь) после модернизации, завершенной в 2003 и 2004 годах. Предоставлено: Babcock Power

Технология SCR была первоначально разработана в Японии, но была полностью внедрена в Германии в конце 1980-х годов. Большинство установок SCR в США были разработаны за счет передачи технологий из Германии. Некоторые существенные проблемы возникли на ранних установках в США, потому что угли, используемые в Германии, отличались от углей, используемых в США — технология не могла быть передана исключительно из Японии и Германии, вместо этого потребовалось реинжиниринг для U.S. угольные и коммунальные услуги.

Одним из положительных моментов на рынке США было то, что при сжигании восточных битуминозных углей СКВ окисляет элементарную ртуть, что помогает снизить общие выбросы ртути.

Однако в число негативных воздействий вошли:

■ Некоторые из начальных установок SCR привели к высокому уровню аммиака в летучей золе, что повлияло на продажу золы, снизив выручку и потребовало захоронения и соблюдения требований CCR.

■ Эксплуатация SCR может привести к увеличению выбросов SO3 и тумана серной кислоты, который создает «синие шлейфы» и приводит к нарушению требований NSR.Это также может привести к засорению воздухонагревателей, снижению производительности установки и увеличению затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.

■ В установках, работающих на угле PRB, аммиак может оказывать негативное влияние на улавливание ртути.

■ Катализаторы, используемые в SCR, имеют определенный срок полезного использования и должны утилизироваться в соответствии с RCRA.

Следующим важным правилом, которое должно было быть выполнено, было Правило чистого воздуха между штатами (CAIR), регулирующее выбросы SO 2 и NO x от EGU. Озоновый сезон и годовые программы CAIR NO x начались в 2009 году, а годовая программа CAIR SO 2 началась в 2010 году.

От

CAIR отказались из-за юридических проблем, и 7 июля 2011 года EPA издало Правило загрязнения воздуха между штатами в качестве замены. Опять же, SO 2 и NO x были основными загрязнителями. Для соответствия этим правилам использовались следующие технологии: FGD и SCR; их влияние уже обсуждалось.

Влияние правила MATS на стоимость

Последним крупным правилом загрязнения воздуха, которое было обнародовано Агентством по охране окружающей среды (кроме плана чистой энергии), было правило MATS, опубликованное в декабре 2011 года.Это правило касается предельных значений выбросов ртути, тяжелых металлов и кислых газов, в частности HCl и SO 2 . Правило также охватывает процедуры запуска, выключения и обслуживания, но этот аспект правила не будет рассматриваться в этой статье.

3. Модули SCR. Модернизация системы контроля качества воздуха часто связана с отгрузкой крупных компонентов, таких как модули SCR, показанные здесь, которые доставляются на площадку American Electric Power на барже. Предоставлено: Babcock Power

Анализ воздействия правила MATS более сложен, чем предыдущие правила и нормы, из-за его охвата несколькими загрязнителями и, как следствие, увеличения требований и вариантов соблюдения — для соответствия ограничениям MATS, более одного технология может быть необходима. В результате для соблюдения требований MATS было использовано множество вариантов контроля, включая побочные эффекты SCR (рис. 3), рукавных фильтров, ESP и систем FGD (рис. 4), а также новых систем контроля за несколькими загрязнителями и контроля над ртутью. стратегии.

4. Распылительные коллекторы. Сосуды абсорбера для влажной ДДГ включают многослойные распылительные коллекторы для облегчения процесса очистки. Предоставлено: Babcock Power

Экономическое давление, связанное с соблюдением правила MATS и ценой на природный газ для выработки электроэнергии, напрямую привело к закрытию более 30 ГВт мощностей, работающих на угле. В результате в регионе наблюдается нехватка летучей золы, продаваемой цементной промышленности.Эта нехватка в некоторых случаях привела к импорту летучей золы из Китая. Однако некоторые месторождения угля с высоким содержанием урана в Китае производят летучую золу, которая слишком радиоактивна для повторного использования.

Выбросы ртути в основном контролируются либо сопутствующими выгодами, либо сорбентами, такими как впрыск активированного угля (ACI) или галогенами, для улавливания ртути в существующих системах APC (рукавные фильтры, ESP и системы FGD). Галогены также можно использовать для улучшения улавливания ртути с помощью других технологий. Другие тяжелые металлы почти полностью связаны с выбросами твердых частиц и поэтому контролируются с помощью ESP или рукавных систем.HCl и SO 2 можно контролировать с помощью впрыска сухого сорбента (DSI) и контроля ТЧ или систем FGD. EPA предоставляет альтернативу контролю HCl, если на заводе используются средства контроля SO 2 , что приводит к установке некоторых систем сухой ДДГ. В некоторых приложениях ACI, PM и FGD используются в комбинации для соответствия MATS.

Поскольку для обеспечения соответствия MATS используются многочисленные комбинации технологий контроля, анализ положительных и отрицательных воздействий разбивается на четыре сегмента: ACI, впрыск галогена, сухая FGD и DSI.Ниже приводится краткое изложение положительного и отрицательного воздействия этих четырех технологий.

Технология ACI. Помимо сокращения выбросов ртути, никаких других заметных положительных воздействий от ACI не наблюдалось. Среди негативных воздействий:

■ ACI может оказать негативное влияние на продажу золы, что приведет к увеличению затрат на соблюдение и утилизацию, а также к проблемам с соблюдением требований CCR и ELG.

■ Высказывались опасения по поводу влияния ACI на производительность ESP, что может потребовать модернизации ESP или установки рукавного фильтра.Это означает выбор между инвестициями в системы контроля ТЧ или потенциально увеличенными выбросами ТЧ. Однако было несколько противоречивых отчетов о влиянии ACI на производительность ESP, включая отчеты об отсутствии воздействия.

■ Если летучая зола с завода отправляется на свалку или в пруд, это влияет на соблюдение требований CCR или ELG и приводит к дополнительным расходам.

Галоген для инъекций. Некоторые заводы в США используют соединения брома в качестве окислителя для усиления улавливания ртути.Как и в случае с ACI, никаких заметных положительных воздействий, помимо сокращения выбросов ртути, не наблюдалось. Однако к негативным воздействиям относятся:

■ Сообщалось о коррозии различных частей котельного агрегата и оборудования APC, чаще всего в подогревателях воздуха в котлах, работающих на полубитуминозном угле.

■ Поступали сообщения о помехах измерению ртути при использовании галогенов.

■ Использование галогенов может повлиять на соблюдение будущих лимитов сточных вод.Высокие концентрации бромида в сточных водах ДДГ, поступающих в биологический реактор в системе очистки сточных вод, препятствуют микробной активности. В некоторых штатах высказывались опасения по поводу сброса бромида из систем ДДГ в водоемы, расположенные выше по течению от водоочистных сооружений.

Dry FGD Technologies. Одним из положительных результатов сухой ДДГ является то, что для контроля ртути, HCl, тяжелых металлов и ТЧ можно применять единую систему. Однако в некоторых случаях может потребоваться добавление ACI.Однако рынки побочных продуктов систем сухой ДДГ очень ограничены; Следовательно, большинство побочных продуктов должно быть захоронено с соблюдением требований CCR, что может быть дорогостоящим. Еще одним негативным воздействием является то, что для систем сухой ДДГ требуется большое количество электроэнергии, что влияет на тепловую мощность предприятия и приводит к увеличению выбросов CO 2 .

Технология DSI. Наиболее распространенные применения DSI в США включают различные сорбенты на основе натрия, такие как трона или бикарбонат натрия, а также различные продукты из гашеной извести.И лайм, и трона по-разному влияют на производительность и экономику. Среди положительных результатов:

■ При использовании троны или бикарбоната натрия в качестве сорбента производительность ЭФ может улучшиться.

■ DSI может улучшить контроль за ртутью (за счет снижения концентрации SO3 в дымовых газах) при одновременном снижении кислотных газов.

■ DSI можно использовать для уменьшения загрязнения воздухонагревателя.

Однако негативные воздействия включают:

■ DSI может повлиять на продажу золы, что приведет к потере доходов и потенциальным затратам на захоронение новых отходов.

■ При использовании сорбентов на основе натрия они могут повлиять на способность захоронения золы из-за выщелачивания тяжелых металлов.

■ Производительность ЭЦН может снизиться при использовании сорбентов на основе извести, что может привести к незначительному увеличению выбросов ТЧ.

■ Когда сорбенты на основе натрия используются при высоких скоростях дозирования, могут происходить более высокие выбросы NO2, что приводит к появлению видимого шлейфа дымовой трубы и, в экстремальных ситуациях, к возможным нарушениям NSR.

■ Когда сорбенты на основе натрия используются для контроля кислых газов, в то время как активированный уголь используется для контроля Hg, образование NO2 может отрицательно повлиять на эффективность удаления Hg активированным углем.

Один размер не подходит всем

С момента принятия первого CAA в США было введено множество правил и положений APC. Ни одно из этих правил не было интегрированными экологическими правилами, которые одновременно учитывают воздух, воду и твердые отходы. Это привело к сложной структуре правил и положений, которые иногда противоречат друг другу и могут повлиять на соблюдение требований и экономику.

В некоторых ситуациях принятие эффективных стратегий контроля выбросов в 1980-х годах имело преимущество в обеспечении постоянного соблюдения, когда дальнейшее законодательство ужесточало требования.Однако в других случаях альтернативные стратегии соответствия, такие как смена топлива или торговля выбросами, просто откладывали решения и означали, что системы APC в конечном итоге стали обязательными. Это привело к сохранению проблем с соблюдением нормативных требований и отсрочке затрат на модернизацию некоторых заводов.

Оглядываясь назад, можно сказать, что многие операторы заводов сделали бы совершенно другой выбор технологии, если бы они были в состоянии предсказать эволюцию законодательства о выбросах с 1980-х годов. В некотором смысле, более предписывающий и более широкий характер законодательства в ЕС (охватывающий воздух, воду и отходы одновременно) означал, что угольные электростанции в Европе не претерпели столь значительных изменений в стратегиях контроля, как в U.С.

Владельцы, соблюдающие правила, принятые в 1980-х годах, обнаружили, что 20 лет спустя это иногда приводило к дополнительному соблюдению других правил. Если бы решения можно было принимать с учетом будущих правил ELG, вероятно, было бы больше модификаций системы сухой ДДГ, чем в конечном итоге. Хотя модернизировать технологию сухой ДДГ сложнее, она устраняет большинство проблем, связанных с ELG.

В будущем регулирующим органам следует глубже изучить влияние нормативных требований на технологии и экономику.Уроки можно извлечь из постепенной эволюции законодательства с течением времени, а также из противоположных подходов к законодательству и контролю, используемых в других регионах мира.

Тем не менее, то, что работает в одном регионе, не обязательно переводится в другом. Например, то, что SCR работают на немецких углях, не означает, что они будут одинаково хорошо работать на американских углях без серьезных конструктивных и эксплуатационных изменений. И наоборот, стратегии, используемые для сокращения выбросов ртути в рамках MATS, не гарантируют работу на установках из бурого угля в Германии.■

Энтони Ликата является партнером Licata Energy. Он имеет более чем 40-летний опыт работы в сфере энергетики. Материалы для этой статьи были также получены от доктора Лесли Слосса из Центра чистого угля Международного энергетического агентства; Доктор Конни Старший , исполнительный главный редактор Clean Energy; Блок Эндрюс , бывший эксперт по окружающей среде Burns & McDonnell; Грант Гротен из Burns & McDonnell; Майкл Гу из AJW; Эд Хили из Southern Company; и Dr.Джим Стаудт из Andover Technology Partners.

Воздействие производства электроэнергии на окружающую среду в глобальном, региональном и национальном масштабах в 1980–2011 годах: чему мы можем научиться для будущего энергетического планирования?

Известно, что производство электроэнергии наносит серьезный ущерб экосистемам и здоровью человека. Признание глобальных проблем, связанных с изменением климата и энергетической безопасностью, побудило несколько стран изменить свою политику в области электроэнергетики за последние десятилетия.Однако привели ли такие изменения к снижению или усилению воздействия на окружающую среду? Существуют ли какие-либо идентифицируемые модели, которые могут служить для управления будущим энергетическим планированием? Чтобы ответить на эти вопросы, мы применили оценку жизненного цикла для количественной оценки всего спектра воздействия на окружающую среду, вызванного производством электроэнергии в 199 странах за период 1980–2011 гг., С национальной дифференциацией источников энергии и, где это возможно, эффективности технологий. Результаты показывают, что (i) перенос нагрузки на окружающую среду происходил в прошлом для нескольких стран в результате национальной политики, (ii) все воздействия на окружающую среду в глобальном масштабе увеличились с 1980 года, но с более высокими темпами роста за последнее десятилетие, и ( iii) существуют важные различия в тенденциях воздействия по странам и по категориям воздействий.Таким образом, наши выводы демонстрируют необходимость интеграции количественных оценок всех соответствующих воздействий на окружающую среду, связанных с предполагаемыми энергетическими системами, при определении наиболее устойчивых путей развития энергетики. Мы предоставляем рекомендации по использованию оценки жизненного цикла для таких целей с уделением особого внимания применению на уровне страны, чтобы она могла напрямую поддерживать разработку национальной энергетической политики.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент…

Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Источники загрязнения: электричество — Canada.ca

Структура производства электроэнергии в Канаде уже является одной из самых чистых в мире.В настоящее время 66% нашей электроэнергии поступает из возобновляемых источников, таких как гидроэлектроэнергия, ветер и солнце. Если включить ядерную энергию, это означает, что более 80% нашей электроэнергии поступает из источников, благоприятных для качества воздуха и изменения климата.

Воздействие электричества на ископаемом топливе

Сжигание ископаемого топлива (например, угля и природного газа) и топлива на основе нефти (например, дизельного и тяжелого топлива) оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, в том числе:

  • производит значительную часть загрязнения воздуха Канады, включая оксиды серы, оксиды азота, твердые частицы (сажу) и ртутные загрязнители, которые способствуют образованию кислотных дождей и смога
  • создает крупнейший неконтролируемый промышленный источник выбросов ртути в Канаде
  • выбрасывает большое количество парниковых газов, вызывающих потепление климата
  • ущерб качеству воды, биоразнообразию и местам обитания видов

Выгоды от чистой электроэнергии

Канада инвестирует в более чистые источники электроэнергии.Хотя переход от угля и другой электроэнергии, работающей на ископаемом топливе, потребует времени, он принесет много пользы для окружающей среды, климата и здоровья человека.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — это чистый, возобновляемый ресурс, который имеет низкие эксплуатационные расходы при наличии инфраструктуры. На его долю приходится примерно 60% всей электроэнергии Канады. Почти все провинции и территории вырабатывают электроэнергию на гидроэлектростанциях, таких как электростанция Черчилль-Фолс в Ньюфаундленде и Лабрадоре.Установка этой инфраструктуры требует тщательного рассмотрения, чтобы свести к минимуму любое воздействие на окружающую среду и сообщества, расположенные рядом с гидроэлектростанциями. Мы работаем с провинциями и территориями, чтобы предоставить экспертные консультации в процессе экологической оценки этих проектов.

Прочие возобновляемые источники энергии

Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и энергия ветра, производят примерно 5% электроэнергии Канады, и их объем продолжает расти с каждым годом. Электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников энергии, не создает углеродного загрязнения.В настоящее время Канада разрабатывает другие новые возобновляемые источники энергии, инвестируя в системы приливной энергетики, которые используют силу самых высоких в мире приливов в заливе Фанди (Новая Шотландия и Нью-Брансуик) и в первый геотермальный энергетический объект Канады в Эстеване, Саскачеван.

Атомная энергетика

Электроэнергия от ядерной энергетики производит примерно 15% всей электроэнергии Канады. В настоящее время в Онтарио и Нью-Брансуике действуют атомные электростанции. Хотя он не производит выбросов парниковых газов, этот тип энергии должен разрабатываться экологически ответственным образом, чтобы обеспечить максимальную безопасность и управление отходами.Кроме того, Канада изучает новую технологию, называемую малыми модульными реакторами, чтобы помочь отдаленным общинам и тяжелой промышленности перейти от электроэнергии на основе ископаемого топлива для сокращения их выбросов.

Снижение выбросов

Наша цель — к 2030 году вырабатывать 90% электроэнергии в стране из источников, не связанных с выбросами. Канада работает с провинциями и территориями над снижением воздействия на окружающую среду от производства электроэнергии как внутри страны, так и за ее пределами:

  • отказ от традиционной угольной электроэнергии
  • вводит новые правила по сокращению выбросов от электроэнергии, работающей на природном газе и дизельном топливе
  • инвестирование в интеллектуальные сети, которые сделают чистую электроэнергию из соседних провинций более доступной
  • внедряет подход к ценообразованию за выбросы углерода, который требует, чтобы электроэнергетика платила, если она не сокращает свои выбросы ниже определенных уровней
  • создание стимулов для канадцев к сбережению энергии и сокращению выбросов за счет таких инициатив, как Фонд низкоуглеродной экономики и Программа действий по борьбе с изменением климата

Ссылки по теме

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *