Екологічні проблеми енергетики

Не виключена імовірність істотного збільшення у світовому енергобалансі використання вугілля. По наявних розрахунках, запаси вугіль такі, що вони можуть забезпечувати світові потреби в енергії протягом 200-300 років. Можливий видобуток вугілля, з обліком розвіданих і прогнозних запасів, оцінюється більш ніж у 7 трильйонів тон. При цьому більш 1/3 світових запасів вугілля знаходиться на території Росії. Тому закономірно очікувати збільшення частки вугілля чи продуктів його переробки (наприклад, газу) в одержанні енергії, а отже, і в забрудненні середовища. Вугілля містять від 0, 2 до десятків відсотків сірки в основному у виді піриту, сульфату, закисного заліза і гіпсу. Наявні способи вилучення сірки при спалюванні палива далеко не завжди використовуються через складність і дорожнечу. Тому значна кількість її надходить і, очевидно, буде надходити в найближчій перспективі в навколишнє середовище. Серйозні екологічні проблеми пов'язані з твердими відходами ТЕС – золою і шлаками. Хоча зола в основній масі уловлюється різними фільтрами, все-таки в атмосферу у вигляді викидів ТЕС щорічно надходить близько 250 млн. т дрібнодиспесних аерозолей. Останні здатні помітно змінювати баланс сонячної радіації в земної поверхні. Вони ж є ядрами конденсації для пар води і формування опадів; а потрапляючи в органи дихання людини й інших організмів, викликають різні респіраторні захворювання.

Викиди ТЕС є істотним джерелом такої сильної канцерогенної речовини, як бензопирен. З його дією пов'язане збільшення онкологічних захворювань. У викидах вугільних ТЕС містяться також окисли кремнію й алюмінію. Ці матеріали здатні руйнувати легеневу тканину і викликати таке захворювання, як силікоз, яким раніше хворіли шахтарі. Зараз випадки захворювання силікозом реєструються в дітей, що проживають поблизу вугільних ТЕС.

Серйозну проблему поблизу ТЕС представляє наявність золи й ішаків. Для цього вимагаються значні території, що довгий час не використовуються, а також є вогнищами нагромадження важких металів і підвищеної радіоактивності.

 

 

Один з найважливіших впливів гідроенергетики пов'язаний з відчуженням значних площ родючих (заплавних) земель під водоймища. У Росії, де за рахунок використання гідроресурсів виробляється не більш 20% електричної енергії, при будівництві ГЕС затоплено не менш 6 млн. га земель. На їхньому місці знищені природні екосистеми.

Значні площі земель поблизу водоймищ випробують підтоплення в результаті підвищення рівня ґрунтових вод. Ці землі, як правило, переходять у категорію заболочених. У рівнинних умовах підтоплені землі можуть складати 10% і більш від затоплених. Знищення земель і властивих їм екосистем відбувається також у результаті їхнього руйнування водою при формуванні берегової лінії. Ці процеси звичайно продовжуються десятиліттями, мають як наслідок переробку великих мас грунтів, забруднення вод, замулення водоймищ. Таким чином, з будівництвом водоймищ пов'язане різке порушення гідрологічного режиму рік, властивих їм екосистем і видового складу гідробіонтів. Так, Волга практично практично перетворена в безупинну систему водоймищ.

Погіршення якості води у водоймищах відбувається по різним причинам. У них різко збільшується кількість органічних речовин як за рахунок поглинутих під воду екосистем (деревина, інші рослинні залишки, гумус ґрунтів і т. п.), так і внаслідок їхнього нагромадження в результаті уповільненого водообміну. Це свого роду відстійники й акумулятори речовин, що надходять з водозборів.

У водоймищах різко підсилюється прогрівання вод, що інтенсифікує втрату ними кисню й інші процеси, що обумовлюються тепловим забрудненням. Останнє, разом з нагромадженням біогенних речовин, створює умови для заростання водойм і інтенсивного розвитку водоростей, у тому числі й отрутних. З цих причин різко знижується їхня здатність до самоочищення. Погіршення якості води веде до загибелі багатьох її мешканців. Зростає захворюваність рибної череди. Знижуються смакові якості мешканців водяного середовища.

Порушуються шляхи міграції риб, йде руйнування кормових угідь, нерестовищ і т. п. Волга багато в чому утратила своє значення як нерестовище для осетрових Каспію після будівництва на ній каскаду ГЕС.

У кінцевому рахунку перекриті водоймищами річкові системи з транзитних перетворюються в транзитноаккумулятивні. Продукти акумуляції роблять проблематичним можливість використання територій, займаних водоймищами, після їхньої ліквідації. В результаті замулення рівнинні водоймища втрачають свою цінність як енергетичні об'єкти через 50-100 років після їхнього будівництва. Наприклад, підраховано, що велика Асуанська гребля, побудована на Нілу в 60-і роки, буде наполовину замулена вже до 2025 року. Незважаючи на відносну дешевину енергії, одержуваної за рахунок гідроресурсів, частка їх в енергетичному балансі поступово зменшується. Це пов'язано як з вичерпанням найбільш дешевих ресурсів, так і з великою територіальною ємністю рівнинних водоймищ. Вважається, що в перспективі світове виробництво енергії на ГЕС не буде перевищувати 5% від загальної.

Водоймища впливають на атмосферні процеси. Наприклад, у посушливих районах, випар з поверхні водоймищ перевищує випар з рівновеликої поверхні суші в десятки разів. Тільки з каскаду Волзько-Камських водоймищ щорічно випаровується близько 6 км3. Це приблизно 2-3 річні норми споживання води Москвою. З підвищеним випаром пов'язане зниження температури повітря, збільшення мрячних явищ. Розходження теплових балансів водоймищ і прилягаючої суші обумовлює формування місцевих вітрів типу бризів. Ці, а також інші явища мають як наслідок зміну экосистем (не завжди позитивну), зміна погоди. У ряді випадків у зоні водоймищ приходиться змінювати напрямок сільського господарства. Наприклад, у південних районах нашої країни деякі теплолюбні культури (баштанні) не встигають дозрівати, підвищується захворюваність рослин, погіршується якість продукції.

Витрати гідробудівництва для середовища помітно менше в гірських районах, де водоймища звичайно невеликі по площі. Однак у сейсмонебезпечних гірських районах водоймища можуть провокувати землетрус. Збільшується імовірність зсувних явищ і імовірність катастроф у результаті можливого руйнування гребель. Так, у 1960 р. в Індії (штат Гунжарат) у результаті прориву греблі вода забрала 15 тисяч життів людей.

 

 

Безсумнівно, що в найближчій перспективі теплова енергетика буде залишатися переважною в енергетичному балансі світу й окремих країн. Велика імовірність збільшення частки вугіль і інших видів менш чистого палива в одержанні енергії. У цьому зв'язку розглянемо деякі шляхи і способи їхнього використання, що дозволяють істотно зменшувати негативний вплив на середовище. Ці способи базуються в основному на удосконалюванні технологій підготовки палива й уловлювання шкідливих відходів. Розглянемо найбільш вживані способи:

1. Використання й удосконалювання очисних пристроїв. В даний час на багатьох ТЕС уловлюються в основному тверді викиди за допомогою різного виду фільтрів. Найбільш агресивний забруднювач – сірчистий ангідрид на багатьох ТЕС не уловлюється чи уловлюється в обмеженій кількості. У той же час є ТЕС (США, Японія), на яких виробляється практично повне очищення від даного забруднювача, а також від окисленого азоту й інших шкідливих речовин. Для цього використовуються спеціальні десульфураційні (для уловлювання діоксиду і тріоксиду сірки) і денітрифікаційні (для уловлювання окисленого азоту) установки. Найбільш широке уловлювання окисленої сірки й азоту здійснюється за допомогою пропущення димових газів через розчин аміаку. Кінцевими продуктами такого процесу є аміачна селітра, що використовується як мінеральне добриво чи розчин сульфіту натрію (сировина для хімічної промисловості). Такими установками уловлюється до 96% окисленої сірки і 80% оксидів азоту. Існують і інші методи очищення від названих газів.

2. Зменшення надходження сірки в атмосферу за допомогою попередньої десульфурації вугіль і інших видів палива (нафта, газ, пальні сланці) хімічними чи фізичними методами. Цими методами вдається витягти з палива від 50 до 70% сірки до моменту його спалювання.

3. Великі і реальні можливості зменшення чи стабілізації надходження забруднень у середовище пов'язані з економією електроенергії. Особливо великі такі можливості для Росії за рахунок зниження енергоємності одержуваних виробів. Наприклад, у США на одиницю одержуваної продукції витрачалося в середньому в 2 рази менше енергії, ніж у колишньому СРСР. У Японії така витрата була меншою у три рази. Не менш реальна економія енергії за рахунок зменшення металоємності продукції, підвищення її якості і збільшення тривалості життя виробів. Перспективне енергозбереження за рахунок переходу на наукомісткі технології, пов'язані з використанням комп'ютерних і інших пристроїв.

4. Не менш значимі можливості економії енергії в побуті і на виробництві за рахунок удосконалювання ізоляційних властивостей будинків.

Украй марнотратне використання електричної енергії для одержання тепла. Важливо мати на увазі, що одержання електричної енергії на ТЕС пов'язано з утратою приблизно 60-65% теплової енергії, а на АЕС – не менш 70% енергії. Енергія губиться також при передачі її по проводах на відстань. Тому пряме спалювання палива для одержання тепла, особливо газу, набагато раціональніше, чим через перетворення його в електрику, а потім знову в тепло.

5. Помітно підвищується також КПД палива при його використанні замість ТЕС на ТЭЦ. В останньому випадку об'єкти одержання енергії наближаються до місць її споживання і тим самим зменшуються втрати, пов'язані з передачею на відстань. Поряд з електроенергією на ТЭЦ використовується тепло, що уловлюється охолодними агентами. При цьому помітно скорочується імовірність теплового забруднення водяного середовища. Найбільш економічне одержання енергії на невеликих установках типу ТЭЦ безпосередньо в будинках. У цьому випадку втрати теплової й електричної енергії знижуються до мінімуму. Такі способи в окремих країнах знаходять усе більше застосування.

 

 

Можна зробити висновок, що сучасний рівень знань, а також наявні і технології, що знаходяться в стадії розробок, дають підставу для оптимістичних прогнозів: людству не загрожує тупикова ситуація ні у відношенні вичерпання енергетичних ресурсів, ні в плані породжуваних енергетикою екологічних проблем. Є реальні можливості для переходу на альтернативні джерела енергії (невичерпні й екологічно чисті). З цих позицій сучасні методи одержання енергії можна розглядати як свого роду перехідні. Питання полягає в тому, яка тривалість цього перехідного періоду і які є можливості для його скорочення.

Проблеми енергетики України можуть бути досить успішно вирішеними вже до 2015 року шляхом:

а) реконструкції усіх гідровузлів;

б) збереження великих ГЕС для задоволення потреб в енергії у години пікових навантажень;

в) переходу на отримання енергії, головним чином, в системі малих та середніх ГЕС, які відповідають гідроресурсам України.

І, звісно, будь-які види енергії повинні витрачатися дуже бережливо.

 

1. Банников А. Г., Рустамов А. К., Вакулин А. А. Охрана природы. М. : Агропромиздат, 1995.

2. Воронков Н. А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов высших учебных заведений. Пособие для учителей. М. : Агар, 1999.

3. Корнеева А. И. Общество и окружающая среда. – М. : Мысль, 1995.

4. Миллер Тайлер. Жизнь в окружающей среде. Перевод Алексеевой Б. А. под редакцией Г. А. Ягодина. М. : Прогресс. Пангея, 1993.

5. Человек и экология: Сборник / Ред. Н. Филипповский. – М. : Знание, 1990.