Воздействие энергетики на биосферу и проблема антропогенного изменения климата (стр. 4 из 8)

- в теплоснабжении — от централизации, т. е. замены мелких котельных более эффективными крупными установками теплоснабжения;

- во всех отраслях ТЭК — от уменьшения потерь, а также сокращения собственного потребления ТЭР, от утилизации вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).

2. Экономия «конечной» энергии в сфере ее использования в народном хозяйстве. Главными источниками данного направления энергоснабжения являются:

- снижение материалоемкости и, следовательно, энергоемкости производимой продукции, сокращение ее потерь (переход к новым видам оборудования и технологиям);

- использование ВЭР, вырабатываемых в различных неэнергетических отраслях народного хозяйства;

- структурная перестройка экономики в направлении увеличения доли неэнергоемких отраслей в производстве валового внутреннего продукта (ВВП) может обеспечить 50–60% необходимого прироста энергопотребления, поскольку энергоемкость продукции промышленности, строительства и сферы услуг в 8–10 раз меньше, чем в ТЭК, и в 12–15 раз меньше, чем в металлургии.

3. Замещение расхода органического топлива альтернативными энергетическими источниками. Третье направление энергосбережения должно происходить, прежде всего, в электроэнергетике, потребляющей почти 75% всего котельно-печного топлива путем все большей выработки электрической и тепловой энергии на базе использования АЭС, ГЭС, а также использования энергетических установок на возобновляемых нетрадиционных источниках энергии (геотермальная энергия, энергия солнца, ветра, биомассы и др.) [24].

Перечисленные направления энергосбережения, сопровождаемые одновременным снижением нагрузки на окружающую среду, можно классифицировать по количеству затрат, требующихся для их реализации:

- малозатратные мероприятия, связанные с рациональным использованием топлива и энергии, позволяют сократить потребление энергоресурсов на 10–12%;

- капиталоемкие мероприятия, направленные на использование энергосберегающих технологий, оборудования, приборов учета расходуемой энергии и др.(возможно снижение потребности в энергоресурсах на 25–30%).

Реализация потенциала энергосбережения и решение экологических проблем обусловливают необходимость проведения энергоэффективной политики во всех сферах народного хозяйства, расширение использования экологически более чистых видов топлива и источников энергии, законодательное регулирование в области энергопотребления, использование экономических санкций за превышение установленных нормативов загрязнения окружающей среды.

В настоящее время основная часть вырабатываемой электрической энергии производится тепловыми электростанциями, поэтому именно ТЭС представляет собой основной объект для изучения отрицательного влияния на биосферу. Воздействие энергетики России на окружающую среду представлено на рис. 4.

Рис. 4. Воздействие энергетики на окружающую среду в России (без учета выбросов парниковых газов)

Низкий уровень использования ТЭР обусловлен недостаточным совершенством применяемых классических методов преобразования топлива в электрическую энергию, низким коэффициентом полезного действия двигателей, наличием больших потерь при транспортировке и потреблении конечной энергии. Резервы экономии ТЭР в настоящее время имеются практически во всех звеньях энергетического цикла: при добыче топлива, его транспортировке, переработке, при выработке тепловой и электрической энергии, ее передаче и использовании. Нужно навести порядок в энергохозяйстве, разрабатывать программу сокращения выбросов ПГ в атмосферу, нужно серьезно, систематично заняться энергоэкономией. Народное хозяйство России во всех отношениях только выиграет от этих мер.

Охрана окружающей среды до сих пор сводилась к лечению, а не к профилактике. Задача будущего — не допустить, чтобы последствия загрязнения стали необратимыми. Главная проблема сегодня — глобальное потепление. Решить ее можно только усилиями всего мирового сообщества. Здесь есть три пути:

- экономия и повышение эффективности использования энергоресурсов;

- сокращение выбросов двуокиси углерода, т. е. уменьшение использования ископаемых видов топлива;

- восстановление лесов, особенно в тропиках.

Сегодня приоритет следует отдать первому направлению, мобилизовав соответственно мотивационные рыночные механизмы и обратив внимание на препятствующие нерыночные факторы, такие как поведение и привычки миллионов людей, от которых зависит потребление энергии в домашнем хозяйстве и быту.

Целью политики в области обеспечения экологической безопасности является последовательное ограничение нагрузки ТЭК России на окружающую среду, приближение к соответствующим европейским экологическим нормам.

Рис. 5. Планетарная температура 100 миллионов лет назад, в Средние века, и прогноз до 2100 года

3 Проблема антропогенного изменения климата

Всей полноты научного обоснования, почему настолько чаще и сильнее стали аномальные явления (наводнения, засухи, резкие периоды жары и т. п.), еще нет и в ближайшие годы не будет, но уже зафиксировано серьезное вмешательство человека в природу.

Главное — три из четырех ступеней научных знаний уже обоснованы:

- есть вызванное человеком изменение концентрации углекислого газа в атмосфере,

- есть парниковый эффект как физическое явление и его антропогенное усиление,

- есть повышение средней температуры и его могут объяснить математические модели.

С помощью моделей удается детально описывать процессы циркуляции атмосферы и океана, включая и парниковый эффект. В последние 25 лет такие модели активно развивались, и сейчас в этой области удалось достичь большого прогресса. Также кардинально изменилась компьютерная техника. В результате модели «умеют» воспроизводить динамику атмосферы и океана, образование и таяние снежного покрова и морских льдов. Таким образом, можно смоделировать средний климат или набор его наиболее вероятных состояний на тот или иной год при определенных входных параметрах. В число входных параметров включена и концентрация в атмосфере ПГ, и весь ряд естественных факторов, в частности, вулканическая деятельность. Такие модели позволяют «расщепить» естественные и антропогенные факторы. Расчеты показали, что в целом именно антропогенные факторы вносят главный вклад в изменение климата, начиная примерно с 1960 г. Если взять только естественные причины, то с 70-х гг. XX в. модельные кривые кардинально отличаются от данных наблюдений.

- Существует новое и убедительное свидетельство того, что основная часть имеющего место потепления за последние 50 лет обусловлена деятельностью человека» [96]. Глобальные климатические модели указывают на то, что увеличение концентрации СО₂ через несколько десятилетий приведет к повышению температуры поверхности Земли на 1,5–4,5 °С. Повышение концентрации других ПГ еще больше усугубит проблему.

Рис. 6. Антропогенные и естественные факторы, изменяющие радиационный баланс атмосферы и уровень научных знаний, www.ipcc.ch.

Климат на Земле никогда не был неизменным. Он подвержен колебаниям в разных временных масштабах, начиная от десятилетий до тысяч и миллионов лет. К числу наиболее заметных колебаний относится цикл порядка 100 тыс. лет: ледниковые периоды, когда климат Земли был холоднее по сравнению с настоящим, и межледниковые периоды, когда климат был теплее. По мнению ряда ученых, и сейчас мы находимся в движении от одного ледникового периода к другому, но скорость изменений очень мала — порядка 0,02 °С за 100 лет.

За последние 10 тыс. лет средняя глобальная температура немного уменьшилась, причина тому — активная вулканическая деятельность и ряд других естественных причин. Однако в XX в. она резко повысилась. С начала промышленной революции изменение климата происходит резко ускоренными темпами (по порядку величины в 1000 раз быстрее, чем движение к ледниковому периоду) и в результате деятельности человека, выбрасывающего в атмосферу ПГ при сжигании ископаемого топлива, а также уничтожившего большую часть лесов планеты.

По сравнению с доиндустриальной эпохой, с 1750 г., концентрация СО₂ в атмосфере выросла на треть: с 280 до 375 млн., причем основной рост пришелся на последние десятилетия ХХ в. Точность измерения концентрации СО₂ достаточно велика – 4%. Концентрация метана растет еще быстрее. К 2000 г. рост составил 151±25%. Тренд еще одного парникового газа — закиси азота — равен 17±5%.

Такой концентрации в последние сотни тысяч лет не было. По мнению большинства ученых, этого не было и в последние 20 млн. лет.

Еще в 1827 г. французский ученый Фурье дал теоретическое обоснование парникового эффекта: атмосфера пропускает коротковолновое солнечное излучение, но задерживает отраженную Землей длинноволновую тепловую энергию. В конце XIX в. шведский ученый Аррениус пришел к выводу, что из-за сжигания угля изменяется концентрация СО₂ в атмосфере, и это приводит к потеплению климата.

В 1957 г. проводился Международный геофизический год, и наблюдения показали, что идет значительный рост концентрации СО₂ в атмосфере. Российский ученый Михаил Будыко сделал первые численные расчеты и предсказал сильные изменения климата.

Парниковый эффект вызывается водяным паром, углекислым газом, метаном, закисью азота и рядом других менее значительных газов. Парниковый эффект был всегда, как только у Земли появилась атмосфера. Средняя температура у поверхности Земли равна 14°С, без парникового эффекта было бы –19 °С или на 33 °С ниже.