Экологические проблемы энергетики

В XX в. мощность, используемая человеком на отопление, освещение, транспорт, промышленное и сельскохозяйственное производство, обработку и передачу информации и т.п., достиг­ла в среднем 2 — 3 кВт/чел.

На душу населения современный человек затрачивает по­чти в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек.

Так, в США удельная мощность потребления невозобновимых ископаемых ресурсов энергии на одного человека превышает 10 — 12 кВт/чел.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

В настоящее время свои энергетические потребности человече­ство удовлетворяет в основном за счет углеродсодержащих видов топлива (каменного угля, нефти, газа, дров, сланцев, торфа) и урана.

С 1973 по 1998 г. глобальное потребление энергоно­сителей возросло в 5 раз.

Разведанные запасы каменного угля оцениваются в 1280 млрд т, нефти — 137 млрд т (1993 г.) (66% на Среднем Востоке), газа — 142 трлн м³ (40% в Восточной Европе и СНГ, 36% — в России, 32% — на Среднем Востоке (данные на 1993 г.)).

Прогнозируемые (неразведанные) запасы нефти в 1993 г. оце­нивались в 100—120 млрд т, угля — 3860 млрд т, газа — 400 трлн м³, в том числе в России 236 трлн м³. В 1995 г. добыча нефти составля­ла 3,32 млрд т в год (Средний Восток давал 30% добычи, СНГ — 13, Россия -11, США - 11%), газа - 2,3 трлн м³ (СНГ - 35, Россия — 29, США — 25 %). В 2000 г. добыча нефти возросла до 3,5 млрд т.

Таким образом, при современном уровне добычи нефти и газа их запасы кончатся после 2050 г.

Запасы урана ²³⁵U, который используется в качестве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, будут исчерпаны к 2050 году.

Альтернативные источники энергии — энергия ветра, солнца, геотермальная энергия (энергия горячих подземных вод), энергия течений — пока вносят незначительный вклад в мировое произ­водство энергии.

Важную роль в жизни населения развивающихся стран играют дрова. По данным ФАО, в 1998 г. более 2 млрд человек в странах Азии, Африки и Латинской Америки (примерно до 90% сельско­го и более 30% городского населения) для приготовления пищи и обогрева используют древесину. На эти цели в развивающихся странах расходуется 80 % древесины.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

В типичной тепловой электростанции (ТЭС) происходит сжи­гание углеродсодержащего топлива, и под действием этого тепла в котле возникает пар с температурой Т= 600 °С, который приводит в движение турбину, связанную с ротором трехфазного синхрон­ного генератора.

Недостатки:

1. Необходимость использования проточной воды, которая от пара нагревается, приводит к теплово­му загрязнению окружающей среды. Кроме того, создание, переда­ча и использование электрической энергии ведут к электромаг­нитному загрязнению окружающей среды. В результате теплового загрязнения воздушной среды температура вокруг ТЭС повышается на 3°С, что приводит к повышению туманности атмосферы и возникновению смога. Тепловое загрязнение водной среды приводит к снижению содержания растворенного кислорода в воде и развитию процессов эвтрофикации.

2. Сжигание углеродсодержащих топлив приводит к появлению двуокиси углерода СО₂, которая выбрасывается в атмосферу и способствует созданию парникового эффекта.

3. Наличие в сжигаемом угле добавок серы приводит к появлению окислов серы, они поступают в атмосферу и после реакции с парами воды в облаках создают серную кислоту, которая с осадками падает на землю. Так возникают кислотные осадки с серной кислотой.

3. Другим источником кислотных осадков являются окислы азо­та, которые возникают в топках ТЭС при высоких температурах (при обычных температурах азот не взаимодействует с кислоро­дом атмосферы). Далее эти окислы поступают в атмосферу, всту­пают в реакцию с парами воды в облаках и создают азотную кис­лоту, которая вместе с осадками попадает на землю. Так возника­ют кислотные осадки с азотной кислотой. Общее количество выбросов оксидов серы и азота в мире ежегодно составляет 250 млн. т. В России отмечены случаи выпадения осадков с pH =2,3, что соответствует кислотности уксуса. В России очаги приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск.

ТЭС на угле, вырабатывающая электроэнергию мощностью 1 ГВт = 10⁹ Вт, ежегодно потребляет 3 млн т угля, выбрасывая в окружающую среду 7 млн т СО₂, 120 тыс. т двуокиси серы, 20 тыс. т оксидов азота NO₂ и 750 тыс. т золы.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМНОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

Важную роль во многих странах играет атомная энергетика

В 2000 г. в мире эксплуатировалось 437 энергоблоков АЭС. Элект­роэнергия на АЭС вырабатывается в 25 странах мира. По абсолют­ной мощности первое место занимают США (109 реакторов), вто­рое — Франция (56 реакторов), третье — Япония (51 реактор), четвертое — Великобритания (35 реакторов), пятое — Россия (29 реакторов).

Удельный вес атомной энергетики в производстве электроэнергии в разных странах составлял: в нашей стране 15 %, в США — 19, Японии — 28, ФРГ — 34, Швеции — 51, Франции — 75, во всем мире — 17 %.

Использование ядерного топлива не создает на АЭС двуокиси углерода СО₂, т.е. не способствует развитию парникового эффек­та, а также не создает окислов серы и азота, приводящих к кис­лотным осадкам. Теплотворная способность ядерного топлива при­мерно в 2 млн раз выше, чем у углеродсодержащего топлива.

Если все АЭС в мире заменить на ТЭС (на угле), то потребова­лось бы дополнительно 600 млн т угля, в окружающую среду по­ступило бы 2 млрд т углекислого газа, более 30 млн т оксидов азота, 50 млн т серы, 4 млн т летучей золы. Эксплуатация АЭС позволяет экономить в мире 400 млн т нефти ежегодно. Себестои­мость энергии на АЭС в нашей стране в 1,5 — 2 раза меньше, чем на ТЭС. Однако в расчете на единицу производимой электриче­ской энергии АЭС сбрасывают в окружающую среду больше тепла, чем ТЭС в аналогичных условиях. Это связано с меньшим КПД АЭС.

Тепловое загрязнение окружающей среды АЭС и ТЭС может быть весьма большим. В ФРГ рассматривался перспективный план строи­тельства 15 АЭС и 8 ТЭС в бассейне Рейна, однако выяснилось, что когда в действие вступят все станции, температура в ряде притоков Рейна поднимется до 45 °С, и всякая жизнь в них будет уничтожена.

Кроме того, наличие большого количества АЭС приведет к пере­работке (остекловывание отходов и захоронение в глубинных ста­бильных геологических формациях), транспортировке и захороне­нию в шахтах или на дне моря больших количеств продуктов радио­активного распада, способных уничтожить все человечество. Опас­ность для людей представляют и аварии на АЭС, сопровождающие­ся выбросом радиоактивных продуктов распада в атмосферу.

Чернобыльская катастрофа.

Неизгладимое впечатление на человечество произвела катаст­рофа на Чернобыльской АЭС. Из-за недостатков конструкции ре­актора и ошибочных действий персонала в 1 ч 24 мин ночи 26 мая 1986 г. вышел из-под контроля реактор РБМК четвертого блока, раздался взрыв, начался пожар и из 180 т радиоактивного топлива в воздух взлетело около 63 кг радиоактивных продуктов деления, что примерно в 100 раз превышает количество продуктов деления (740 г) в атомной бомбе, взорванной над Хиросимой. Сотни ты­сяч человек подверглись радиоактивному облучению. Период по­лураспада некоторых изотопов, получившихся в результате деле­ния урана, например ¹³¹1, весьма мал (8 сут.), а некоторых (строн­ций ⁹⁰Sr) превышает 28 лет. В результате территория вокруг Чер­нобыльской АЭС на 300 лет стала опасной для жизни.

Радиоактивные облака двинулись в Европу через Белоруссию, Польшу до Скандинавии и на юг через Киев, Болгарию, Турцию до Израиля.

Более 2/3 радиоактивного пепла выпало в Белоруссии и по­крыло пятую часть ее территории. Смертельной угрозе подвергся генофонд нации. В течение 5 лет после катастрофы зафиксирован рост числа раковых заболеваний щитовидной железы у детей в 22 раза, в 90 раз возросло число больных саркомой (раком крови) среди взрослых. Ущерб, нанесенный Чернобылем Республике Бе­ларусь, превышает 200 млрд дол. В результате Чернобыльской ка­тастрофы загрязнено около 58 тыс. км² площадей в России, где проживает 2 млн 650 тыс. человек. Наибольшее количество радио­активно зараженных территорий расположено в Брянской, Ка­лужской, Тульской и Орловской областях. В зоне поражения оказалось 30 млн. человек.

 

В результате отношение мирового общественного мнения к атом­ной энергетике резко изменилось. Парламент Швеции принял ре­шение о закрытии в 1998 г. первой АЭС, а к 2010 г. — последней АЭС, аналогичное решение принято в ФРГ. К 1987 г. в США с 1973 г. не построено ни одного реактора. Многие государства, в том числе Италия, отказались от строительства новых АЭС. Однако про­должают их возводить Индия, Южная Корея, Япония, Словакия, Россия, Иран, Пакистан, Бразилия, Украина, Чехия, Франция.

С целью повышения безопасности АЭС академик А.Д. Сахаров предлагал строить их под землей, подсчитав, что себестоимость строительства увеличится только на 20%. Во Франции разрабаты­ваются безопасные реакторы с двумя защитными оболочками. Внутренняя рассчитана на давление теплоносителя, возникающее при разрушении корпуса реактора, удержание продуктов деления и ядерного топлива. Наружная предохраняет реактор от внешнего воздействия (падения самолета, террористического акта и т.п.).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: