Проблемы энергетики и их решение

Таблица №1

Технологическийпроцесс	Влияниена элементысреды и биоту				Примерыцепных реакций
	воздух	почвыи грунты	воды	экосистемыи человека
1	2	3	4	5	6
Добыча топлива: -жидкое (нефть)и в виде газа	Углеводо-родноезагрязнениепри испарениии утечках	Повреждениеили уничтожениепочв при разведкеи добыче топлива, передвиженияхтранспортаи т.п.; загрязнениенефтью, техническимихимикатам, Металлоломи др. отходами	Загрязнениенефтью в результате утечек, особеннопри авариях и добычах со дна водоемов,загрязнениетехнологическими химреагентамии другими отходами; разрушениеводоносных структурв грунтах,откачка подземныхвод их сбросв водоемы	Разрушениеи повреждениеэкосистем вместах добычии при обустройствеместорождений(дороги,линии электропередач,водопроводыи т.п.), загрязнениепри утечкахи авариях, потеряпродуктивности,ухудшение Качествапродукции. Воздействиена человекав основномчерез биопродукцию(особенногидробионтов).	Загрязнениепочв-> загрязнениевод нефтьюи химреагентами-> гибель планктонаи других группорганизмов-> снижениерыбопродукгивности -> потеря потребительскихили вкусовыхсвойств водыи продуктовпромысла
-твердое:угли, сланцыторф и т.п.)	Пыльпри взрывныхи других работах,продукты горениятерриконови т.п.	Разрушениепочвы и грунтовпри добычеоткрытымиметодами(карьеры), просадкирельефа, разрушениегрунтов пришахтных методахдобычи	Сильноенарушениеводоносныхструктур, откачкаи сброс в водоемышахтных, частовысокоминера-лизированных,железистыхи других вод	Разрушениеэкосистемили их элементов,особенно приоткрытых способахдобычи, снижениепродуктивности,воздействиена биоту ичеловека череззагрязненныевоздух, водыи пищу. Высокаястепень заболеваемости,травматизмаи смертностипри шахтныхспособах добычи
Транспор-тировкатоплива	Загрязнениепри испарениижидкого топлива,потере газа,нефти, пыльюот твердоготоплива	Загрязнениепри утечках,авариях, особеннонефтью	Загрязнениенефтью в результатепотерь и приавариях	Восновном череззагрязнениевод и гидробионтов
Работаэлектростанцийна твердомтопливе	Основныепоставщикиуглекислогогаза, сернистогоангидрида,окислов азота,продуктовдля кислыхосадков, аэрозолей,сажи, загрязнениерадиоактивнымивеществами, тяжелымиметаллами	Разрушениеи сильноезагрязнениепочв вблизипредприятий(техногенныепустыни), загрязнениетяжелымиметаллами,радиоактивнымивеществами,кислыми осадками;отчуждениеземель подземлеотвалы,другие отходы	Тепловоезагрязнениев результатесбросов подогретыхвод, химическоезагрязнениечерез кислыеосадки и сухоеосаждениеиз атмосферы,загрязнениепродуктамивымываниябиогенов иядовитых веществ(алюминий)изпочв и грунтов	Основнойагент разрушенияи гибели экосистем,особенно озери хвойных лесов(обеднениевидового состава,снижениепродуктивности,разрушениехлорофилла,вымываниебиогенов,повреждениекорней и т.п.).Эвтрофикациявод и их цветение.На человекачерез загрязнениевоздуха, воды,продуктовпитания, разрушениеприроды, строений,памятникови т.п.	Загрязнениевоздуха продуктамигорения-» кислыеосадки-» гибельлесов и экосистемозер  > нарушениекруговоротоввешеств  >антропогенныесукцессии Тепловоезагрязнениевод  > дефициткислорода > эвтрофикацияи цветениевод  > усилениедефицитакислорода > превращениеводных экосистемв болотные
Работаэлектростанцийна жидком топливеи газе	Тоже, но в значительноменьших масштабах	Тоже, но в значительноменьших масштабах	Тепловоезагрязнение,как для твердоготоплива, остальныев значительноменьших масштабах	Тоже, но в значительноменьших масштабах

Таблица №2

Технологическийпроцесс	Влияниена элементысреды и биоту				Примерыцепных реакций
	воздух	почвыи грунты	воды	экосистемыи человека
1	2	3	4	5	6
СтроительствоГЭС	Разрушениепочв и грунтовна стройпло-щадках,подъездныхпутях, хозяйствен-ныхобъектах ит.п.; перемеще-ниебольших массгрунтов, особеннопри строитель-ствеплотин и обвалова-нииводохрани-лищ	Аэрозольноезагрязнениепродуктамиразрушенияпочв, стройматериалами(особенноцементом);химическое- в небольшихобъемах восновном отработы техники,предприятий,стройматериалов	Некотороенарушениережима и загрязнениев местах строительства(обводные каналыи т.п.)	Частичноеразрушениеэкосистем иих элементов(растительности,почв), факторбеспокойствадля животных,интенсивныйпромысел ит.п. Влияниена человекав основномчерез изменениесреды и социальныефакторы	Текущаявода (река) ->водохранилище-> накоплениехимическихвеществ (эвтрофикация)плюстепловоезагрязнение-> зарастаниеводоема (цветение)-> обогащениеорганикой-> обескислороживание-> превращениеэкосистемытранзитноготипав аккумулятивнозастойную-> порча воды-> болезни рыб-> потеря пищевыхили вкусовыхсвойств водыи продуктовпромысла
Заполне-ниеводохра-нилищ	Уходпод воду плодородныхпойменныхземель (затопление),подъем грунтовыхвод в прибреж-нойзоне (подтопле-ние,заболачи-вание).В горных условияхтакие явлениявыражены вменьшей степени	Дополнительноеиспарениес чаши водохранилищ	Сменатекущих водна застойные,неизбежноезагрязнениеводохранилищбыстрорастворимымиили взмучиваемымивеществамипри заполнениичаши водохранилищи формированииберегов	Полноеуничтожениесухопутныхэкосистем(сведение лесовили их гибельот подтопления,часто оставлениевсей биомассыв зоне затопления),смена прибрежныхэкосистем.Неизбежноепереселениелюдей из зонызатопления,социальныеиздержки	Давлениеводных массна ложе водохранилищ-> интенсификациясейсмическихявлений
РаботаГЭС	Тоже,что и призатоплении,ПЛЮС MHOголет-нееразрушениебереговойлинии (абразия),формирова-ниеновых типовпочв в прибреж-нойзоне	Повышениевлажности,понижениетемпературтуманы, местныеветры,часто неприятныйзапах от гниенияорганическихостатков	Загрязнениев результатестоков с водосборови разложениябольших массорганики почв,растительныхостатков,древесины ит.п., образованиефенолов, накоплениебиогенов идругих веществ;усиленноепрогревание,особенномелководий(тепловоезагрязнение),эвтрофикация,цветение, потерякислорода,накоплениетяжелых металлов,ила, радиоактивныхи других веществ,порча воды	Формированиеновых экосистем(в основномлуговых иболотных) взоне подтопления,зарастаниевод. цветение;нарушениемиграций рыби других гидробионтов,смена болееценных видовменее ценными;заболеваниярыб (гельминтыи другие паразиты),забиваниежаберных щелейрыб водорослями,разрушениенерестилищи зимовальныхям. Потерявкусовых качестврыб. Увеличениевероятностизаболеванийлюдей приконтакте сводными массами(купание и т.п.)и продуктамипромысла

ИМЭ ИГУ

Рефератна тему:

«Проблемыэнергетикии способы решения»

Иркутск2003г.

Введение.

«Нетрадиционнаяэнергетика»

нетрадиционнаяпотому, что

невезде ещё у насесть традиция-

беречьродную природу.

РазуваевВ.А.

Говоря обэнергии, мы,как правило,подразумеваемэлектроэнергию.Поэтому от сюдаи далее говоряоб энергии, ябуду иметь ввиду электричество.И далее я будуразвиватьтолько этонаправление.

Мы всегдагордились игордимся открытиям«гигантов»по выработкеэлектроэнергии.Это вызываловсегда бурныйвосторг большуючасть населения.Это означалочто всегда вдоме будетстоль привычноенам свет и тепло;показывалонаше могуществоперед другимистранами; такжемы хотели доказатьчего достигчеловек и чтоон может сделать…Можно многоеперечислять,но тогда, а можети сейчас, этобыла такаяидеология,принцип жизни.Радуясь новымоткрытиямсверхгигантов,мы не задумывалисьо последствиях,о её роли в экологииприроды. Ужене один десятоклет человечествубыли известнымножествоальтернативныхисточниковэнергии, которыеболее чистые,экономичнееи даже с болеевысоким КПД.Почему их неиспользую,трудный вопрос.И на этот вопросчастично отвечаетэпиграф. Можнопривести маленькийпример:

Стоит большаяГЭС. Допустим,что она снабжаетэнергией полобласти. Рассмотримэкологическуюи экономическуюситуацию вокругнеё. Начну стого, что былопотрачено многосил и денег навозведениеплотины. Покавозводитсяплотина рекукуда-то надовременно отводить,т. е. рыть русло(опять затраты).Необходимовыселить людейиз зоны затопления.Нужно провестини одну сотнюкилометровкабеля, чтобыснабдитьэлектричествомпол области.В результатемы видим, чтозаболачиваетсяместность,затопленобольшая площадьлесов, полей,домов, вырубкадеревьев там, где пройдутпровода от ГЭСдо потребителя,хотя он можетоказаться надругом концеобласти…

Рассмотримальтернативу.Есть так называемыемини ГЭС. Дляних не нужновозводитьплатины, отводитьреки и т.д. Они,конечно, даютменьше энергии,но они такжеменее затратныеи их влияниина природузначительноменьше. Еслинесколько такихмини ГЭС поставитьпо области, тоони вместенанесут вредменьше, чемодна большаяГЭС, затратбудут тожеменьше, а энергиивозможно дажеи больше. К томуже не надо проводитьмногокилометровыепровода, в которыхтеряется частьэнергии.

Возможно,пример не совсемудачен потому,что мини ГЭСтоже экологичнымине назовешь.Но я на сегодняне знаю ни одногоисточникаэнергии, которыйне оказывалбы влияния наприроду и начеловека в тойили иной степени.В принципе онивряд ли существуют.

На этом примерея закончу моевведение. Далеея попытаюсьболее ширераскрыть нависшуюпроблему идовести свойход мыслей доконца.

Энергетика,её роль в современноммире.

“Жизньнаша коротка,потому что

мыдурно ею распоряжаемся”

Сенека

Начинаяповествованиеоб энергии, яхочу привестипочти крылатуюфразу про деньги,но она актуальнаи про энергию:«…их может нехватать, ихможет бытьдостаточно,но их никогдане бывает много...».Электроэнергетикав 20 столетииразвиваласьвесьма стремительно.ТЭЦ, ГЭС, АЭСросли «какгрибы последождя». Потреблениеэнергии растетколоссальнымитемпами, и онопродолжаетэтот рост и посей день. Я хочупривести пример,который я наблюдалсвоими глазами.Последние двалета я работалпрограммистомна одном издостаточнокрупном предприятиисвоего города.Что я виделпрошлым летоми этим это двебольшие разницы.Количествокомпьютеровудвоилось,почти в каждомотделе появилисьэлектроприборы(чайники, электроплитки,холодильникии т.д.), вентиляторыили кондиционеры,разного родаэлектрооборудования,пришедшее назамену ручноготруда. Даже неподчитываязатраты наэлектричество,не трудно видетьчто почти надвое повысилосьпотребление.

В 1930 году в миребыло произведенооколо 300 миллиардовкиловатт-часов электроэнергии.Но в 2000 году произведенооколо 30 тысячмиллиардовкиловатт часов.Населениеземного шарав условияхсовременногодемографическоговзрыва удваиваетсяза 40-50 лет. В тожевремя в энергетикеэто происходитчерез каждые12-15 лет. Такимобразом, возрастаетколичествоэнергии на душунаселения. Ноне каждая душаеё получаетхотя бы в малыхкол-вах. Львинаядоля приходитсяна развитыеи высокоразвитыестраны. И проблемавозникает, какправило, в этихстранах.

В современноммире труднопредставитьжизнь безэлектричества.Экономикимногих странтерпят миллиардныепотери при,даже небольшом,«голоде»электричества.Тому недавнийпример в СШАи Канаде. Наэлектричестве«сидят» всепредприятия,больницы, домаи т.д. Жизнь людейстала зависетьот электричествакак напрямую,так и косвенно.

Считается,что электроприборы«экологичные»и поэтому менеевредны здоровьючеловека и наокружающуюсреду. Да этотак, но её, тобишь энергию,ещё нужно произвести.А это не всегдабывает экологическиприемлемо.

О цифрах…

«Мусорныйветер, дым изтрубы

плачприроды, смехсатаны…»

гр.«Крематорий»

В мире отсжигания топлива(нефтепродукты,газ, различныебиоресурсы)вырабатываетсяоколо 80-85% энергии.Хотя по тенденциипоследних летдоля его постепенноснижается.Среди источниковпродуктовсжигания лидируетуголь – 52% (в Китае-75%,В России-18%). ВРоссии преобладающимисточникомэнергии являетсяприродный газ– 40%. На долю нефтив России приходитсяне более 10% (вСША-35). От гидроресурсовмир получаетоколо 5-6% энергии(в России20,5%). На атомнуюэнергию приходится17-18%. В России еёдоля около 12%,а в ряде странона являетсяпреобладающейв энергетическомбалансе. Например,Франция – 74%,Бельгия – 61%, Швеция– 45%.

Основнымзагрязнителемявляется лидер,т.е. электростанции,которые работаютна сжиганиитоплива. Онипоставляютв атмосферутехногенныйуглерод (в основномв виде СО₂),около 50% двуокисисеры, 35% окисловазота и столькоже пыли. По некоторымданным, тепловыеэлектростанциив 2-4 раза сильнеезагрязняютсреду радиоактивнымивеществами,чем АЭС той жемощности. Ввыбросах ТЭЦсодержитсязначительноколичествометаллов и ихсоединений.При пересчетена смертельныедозы в годовыхвыбросах ТЭСмощностью 1млн. кВт содержитсяалюминия и егосоединениясвыше 100 млн. доз,железа-400 млн.доз, магния-1,5млн. доз. Смертельныхисходов практическине случаются,т. к. они поступаютв организм внезначительныхколичествах,но здоровьеподрываютконкретно.Можно считать,что тепловаяэнергетикаоказываетотрицательноевлияние практическина все элементысреды, а такжена человека.В обобщенномвиде эти воздействияпредставленыв таблице №1.

Влияниеэнергетикина среду и еёобитателейв большей мерезависит от видаиспользуемыхэнергоносителей(топлива). Наиболеечистым топливомидет газ, далееследует нефть(мазут), каменныеугли, бурыеугли, сланцы,торф.

Одно из важнейшихвоздействийгидроэнергетикисвязано с отчуждениемзначительныхплощадей плодородных(пойменных)земель подводохранилища.В России, гдеза счет использованиягидроресурсовпроизводитсяне более 20% электрическойэнергии, пристроительствеГЭС затопленоне менее 6 млн.га. земель. Наих месте уничтоженыестественныеэкосистемы.Основные воздействияГЭС на среду,различныезвенья экосистеми человекаприведены втаблице №2.Значительныеплощади земельвблизи водохранилищиспытываютподтоплениев результатеповышенияуровня грунтовыхвод. Эти земли,как правило,переходят вкатегориюзаболоченных.В равнинныхусловиях подтопленныеземли могутсоставлять10% и более отзатопленных.Нарушаютсяпути миграциирыб, идет разрушениекормовых угодий,нерестилищи т. п. Волга вомногом потеряласвое значениекак нерестилищедля осетровыхКаспия послестроительствана ней каскадаГЭС. Имеютсяданные, в результатезаиления равнинныеводохранилищатеряют своюценность какэнергетическиеобъекты через50-100 лет после ихстроительства.Например, подсчитано,что большаяАсуанскаяплотина, построеннаяна Ниле в 60-е годы,будет наполовинузаилена ужек 2025 году. Несмотряна относительнуюдешевизнуэнергии, получаемойза счет гидроресурсов,доля их в энергическомбалансе постепенноуменьшается.Это связанокак с исчерпаниемнаиболее дешевыхресурсов, таки с большейтерриториальной емкостью равнинныхводохранилищ.Считается, чтоперспективемировое производствоэнергии на ГЭСне будут превышать5% от общей. Водохранилищаоказываютзаметное влияниена атмосферныепроцессы. Например,в засушливых(аридных) районах,испарении споверхностиводохранилищпревышаетиспарение сравновеликойповерхностисуши в десяткираз. Только скаскада Волжско-Камскихводохранилищежегодно испаряетсяоколо 6 км3. Этопримерно 2-3 годовыенормы потребленияводы Москвой.С повышеннымиспарениемсвязано понижениетемпературывоздуха, увеличениетуманных явлений.Различие тепловыхбалансов водохранилищи прилегающейсуши обуславливаетформированиеместных ветровтипа бризов.Эти, а такжедругие явленияимеют следствиемсмену экосистем(не всегдаположительную),изменениепогоды. В рядеслучаев в зоневодохранилищприходитсяменять направлениясельскогохозяйства.Например, вюжных районахнашей странынекоторыетеплолюбивыекультуры (бахчевые)не успеваютвызревать,повышаетсязаболеваемостьрастений, ухудшаетсякачество продукции.

Ядернаяэнергетикадо недавнеговремени рассматриваласькак наиболееперспективная.Это связанокак с относительнобольшими запасамиядерного топлива,так и со щадящимвоздействиемна среду. Кпреимуществамотносится такжевозможностьстроительстваАЭС, не привязываяськ месторождениямресурсов, посколькуих транспортировкане требуетсущественныхзатрат в связис малыми объемами.Достаточноотметить, что0,5 кг ядерноготоплива позваляетполучать столькоже энергии,сколько сжигание1000 тонн каменногоугля.

До середины80-х годов человечествов ядерной энергетикевидело одиниз выходов изэнергетическоготупика. Толькоза 20 лет (с середины60-х до середины80-х годов) мироваядоля энергетики,получаемойна АЭС, возрослапрактическис нулевых значенийдо 15-17%, а в рядестран она сталапревалирующей.Ни один другойвид энергетикине имел такихтемпов роста.До недавнеговремени основныеэкологическиепроблемы АЭСсвязывалисьс захоронениемотработанноготоплива, а такжес ликвидациейсамих АЭС послеокончаниядопустимыхсроков эксплуатации.Имеются данные,что стоимостьтаких ликвидационныхработ составляетот 1/6 до 1/3 от стоимостисамих АЭС. Кмаю 1986г. 400 энергоблоков,работавшихв мире и дававших; более 17% электроэнергии,увеличилиприродный фонрадиоактивностине более чемна 0,02%. До Чернобыльскойкатастрофыв нашей страненикакая отрасльпроизводстване имела меньшегоуровня производственноготравматизма,чем АЭС. За 30 летдо трагедиипри авариях,и то по нерадиационнымпричинам, погибло17 человек. После1986 г. главнуюэкологическуюопасность АЭСстали связыватьс возможностьюаварий. Хотявероятностьих на современныхАЭС и невелика,но она и неисключается.В результатеаварии наЧернобыльскойАЭС радиоактивномузагрязнениюподвергласьтерриторияв радиусе более2 тыс. км, охватившаяболее 20 государств.В пределахбывшего СССРпострадало11 областей, гдепроживает 17млн. человек.Общая площадьзагрязненныхтерриторийпревышает 8млн. га, или 80000км2.По различнымданным, суммарныйвыброс продуктовделения отсодержащихсяв реакторесоставил от3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Длясравненияотметим, чтобомба, сброшеннаяна Хиросиму,дала только740 г радиоактивноговещества.

В целом можноназвать следующиевоздействияАЭС на среду:

• разрушениеэкосистем иих элементов(почв, грунтов,водоносныхструктур и т.п.) в местах добычируд (особеннопри открытомспособе);

• изъятиеземель подстроительствосамих АЭС. Особеннозначительныетерриторииотчуждаютсяпод строительствосооруженийдля подачи,отвода и охлажденияподогретыхвод. Для электростанциимощностью 1000МВт требуетсяпруд-охладительплощадью около800-900 га. Пруды могутзаменятьсягигантскимиградирнямис диаметрому основания100-120 м и высотой,равной 40-этажномузданию;

• изъятиезначительныхобъемов водиз различныхисточникови сброс подогретыхвод. Если этиводы попадаютв реки и другиеисточники, вних наблюдаетсяпотеря кислорода,увеличиваетсявероятностьцветения, возрастаютявления тепловогостресса угидробионтов;

• не исключенорадиоактивноезагрязнениеатмосферы, води почв в процесседобычи и транспортировкисырья, а такжепри работеАЭС, складированиии переработкеотходов, ихзахоронениях.

А естьли выход?

"Нетпростых решений,

естьтолько разумныйвыбор".

Мудрец.

Вот я и подошёлк финальнойи важной частиреферата. Здесьпопытаюсьрассказатьоб альтернативныхвидах полученияэнергии. Я считаю,что проблемастоит не тольков полученииэнергии, но врациональномего использовании.Необходиморазрабатыватьи внедрятьтехнологиис низким потреблениемэлектричества.Но, как и всегдапроблема состоитв деньгах, аточнее в ихотсутствии.Решение этойпроблемы нерешит главнуюпроблему –получения«безопасного»источника.Слово безопасногоя взял кавычкипотому, чтоабсолютночистого источникане существует.Разве что вечныйдвигатель, ноего ещё не изобрели.Необходимотакже усовершенствоватьуже существующиеэлектростанции.От них вряд лиоткажутся вближайшеевремя. Да покасоздадут ивнедрят чистыйспособ полученияэнергии, егоже надо откуда-тополучать. А всеэто время онобудет воздействоватьна окружающуюсреду и человека.

Рассмотримнекоторые путии способыиспользования,позволяющиесущественноуменьшатьотрицательноевоздействиена среду. Этиспособы базируютсяв основном насовершенствованиитехнологийподготовкитоплива и улавливаниявредных отходов.В их числе можноназвать следующие:

1. Использованиеи совершенствованиеочистных устройств.В настоящеевремя на многихТЭС улавливаютсяв основномтвердые выбросыс помощью различноговида фильтров.Наиболее агрессивныйзагрязнитель- сернистыйангидрид намногих ТЭС неулавливаетсяили улавливаетсяв ограниченномколичестве.В то же времяимеются ТЭС(США, Япония),на которыхпроизводитсяпрактическиполная очисткаот данногозагрязнителя,а также от окисловазота и другихвредных полютантов.Для этогоиспользуютсяспециальныедесульфурационные(для улавливаниядиоксида итриоксида серы)и денитрификационные(для улавливанияокислов азота)установки.Наиболее широкоулавливаниеокислов серыи азота осуществляетсяпосредствомпропусканиядымовых газовчерез раствораммиака. Конечнымипродуктамитакого процессаявляются аммиачнаяселитра, используемаякак минеральноеудобрение, илираствор сульфитанатрия (сырьедля химическойпромышленности).Такими установкамиулавливаетсядо 96% окисловсеры и более80% оксидов азота.Существуюти другие методыочистки отназванныхгазов.

2. Уменьшениепоступлениясоединенийсеры в атмосферупосредствомпредварительногообессеривания(десульфурации)углей и другихвидов топлива(нефть, газ, горючиесланцы) химическимиили физическимиметодами. Этимиметодами удаетсяизвлечь изтоплива от 50до 70% серы домомента егосжигания.

3. Большие иреальные возможностиуменьшенияили стабилизациипоступлениязагрязненийв среду связаныс экономиейэлектроэнергии.Особенно великитакие возможностидля России засчет сниженияэнергоемкостиполучаемыхизделий. Например,в США на единицуполучаемойпродукциирасходовалосьв среднем в 2раза меньшеэнергии, чемв бывшем СССР.В Японии такойрасход былменьшим в трираза. Не менеереальна экономияэнергии за счетуменьшенияметаллоемкостипродукции,повышения еекачества иувеличенияпродолжительностижизни изделий.Перспективноэнергосбережениеза счет переходана наукоемкиетехнологии,связанные сиспользованиемкомпьютерныхи других устройств.

4. Не менеезначимы возможностиэкономии энергиив быту и напроизводствеза счет совершенствованияизоляционныхсвойств зданий.Реальную экономиюэнергии даетзамена лампнакаливанияс КПД около 5%флуоресцентными,КПД которыхв несколькораз выше.

Крайне расточительноиспользованиеэлектрическойэнергии дляполучениятепла. Важноиметь в виду,что получениеэлектрическойэнергии на ТЭСсвязано с потерейпримерно 60-65%тепловой энергии,а на АЭС - не менее70% энергии. Энергиятеряется такжепри передачеее по проводамна расстояние.Поэтому прямоесжигание топливадля получениятепла, особенногаза, намногорациональнее,чем через превращениеего в электричество,а затем вновьв тепло.

5. Заметноповышаетсятакже КПД топливапри его использованиивместо ТЭС наТЭЦ. В последнемслучае объектыполученияэнергии приближаютсяк местам еепотребленияи тем самымуменьшаютсяпотери, связанныес передачейна расстояние.Наряду с электроэнергиейна ТЭЦ используетсятепло, котороеулавливаетсяохлаждающимиагентами. Приэтом заметносокращаетсявероятностьтепловогозагрязненияводной среды.Наиболее экономичнополучениеэнергии нанебольшихустановкахтипа ТЭЦ (иогенирование)непосредственнов зданиях. Вэтом случаепотери тепловойи электрическойэнергии снижаютсядо минимума.Такие способыв отдельныхстранах находятвсе большееприменение.

Рассмотримальтернативныеисточникиполученияэнергии. Послеизучения материала,я решил на первоеместо поставитьгеотермальныйспособ. Т.е.полученияэнергии за счеттепла земли.Горячих источниковна нашей планетепредостаточно.В некоторыхстранах на еёдолю приходитсязначительначасть энергобалансастраны (Например,Исландия).Геотермальныестанции необязательностроить в близитеплых источников.Можно построитьэлектростанциюи в любом другомместе, толькоэто займетзначительныхзатрат. Необходимовырыть яму внесколькокилометров.Температураземли должнабыть около350⁰С иливыше. В яму отпускаютдве трубы. Поодной из нихпоступает вода,а по другойвозвращаетсяпар.

Установкавыглядит примернотак:

К тому жеможно получатьне только энергию,но и тепло. Чтобудет болееэффективней,т.к. для теплане обязательнокапать такглубоко. Я уверен,что такая установкаокупится весьмабыстро. А воздействиена окружающеюсреду минимальны.Такие станцииуже есть в мире.Например, в СШАесть место, гдевокруг нетгорячих источников,но там работаетописаннаястанция.

На второеместо я поставлюсолнечнуюэнергию. В биомассеконцентрируетсяежегодно меньше1% потока солнечнойэнергии. Однакоэта энергиясущественнопревышает ту,которую получаетчеловек изразличныхисточниковв настоящеевремя и будетполучать вбудущем. Биомассуможно легкопереработатьв другие видытоплива, напримерв биогаз илиэтиловый спирт.Первый являетсярезультатоманаэробного(без доступакислорода), авторой аэробного(в кислороднойсреде) брожения.

Имеютсяданные, чтомолочная фермана 2 тысячи головспособна засчет использованияотходов обеспечитьбиогазом нетолько самохозяйство, нои приноситьощутимый доходот реализацииполучаемойэнергии. Большиеэнергетическиересурсы сконцентрированытакже в канализационномиле, мусоре идругих органическихотходах. А эточастично решаетпроблему переработкимусора.

Спирт, получаемыйиз биоресурсов,все более широкоиспользуютв двигателяхвнутреннегосгорания. Так,Бразилия с 70-хгодов значительнуючасть автотранспортаперевела наспиртовоегорючее илина смесь спиртас бензином -бензоспирт.Опыт использованияспирта какэнергоносителяимеется в СШАи других странах.

В последнеевремя в литературепоявилисьтермины «энергетическиекультуры»,«энергетическийлес». Под нимипонимаютсяфитоценозы,выращиваемыедля переработкиих биомассыв газ или жидкоегорючее. Под«энергетическиелеса» обычноотводятсяземли, на которыхпо интенсивнымтехнологиямза короткиесроки (5-10 лет)выращиваетсяи снимаетсяурожай быстрорастущихвидов деревьев(тополя, эвкалиптыи др.).

Ежегоднов деревьях, кустарниках,траве, водоросляхнакапливается3 х 10 ²¹ Джзаконсервированнойс помощью фотосинтезаэнергии. Этов 10 раз большетого, что тратитсяза тот же срокчеловечеством.Однако не губитьже зеленыебогатствапланеты? Нужносоздавать вэнергетическиеплантации. Вбудущем, видимо,после решенияпродовольственнойпроблемыбыстрорастущиевиды растенийстанут высаживатьспециально«на откорм»микроорганизмами в результатеих жизнедеятельностиполучат ценноетопливо - метан.

Впрочем, КПДфотосинтезарастений оченьмал - в среднем0,1 %. Есть другиеперспективныенаправлениябиогелиоэнергетики.Например, нескольколет назад открытоявление биофотолиза- разложениеводы на водороди кислород поддействиемсолнечногосвета при активномпосредничествевыделенныхиз растенийфотосинтезирующихвеществ. Другойнеобходимыйкомпонент -фермент гидрогенеза,имеющий сродствок атомам водорода.Именно он «убеждает»фотосинтезирующиевещества приступитьк гидролизу.Задача исследователей- научитьсясоздаватьусловия, прикоторых этотпроцесс идетстабильно. Ведьизъятые изклетки хлоропластыбыстро разрушаютсяна свету.

Довольнохорошо отработанымикробиологическиеспособы разложенияводы. Открытыи уже используютсямикроорганизмы,результатжизнедеятельностикоторых - водород.В специальныхемкостях дляних размножаюткорм - микроскопическиеводорослиопределенныхвидов. Водорослипоглощаютсолнечный свет,осуществляютфотосинтез,а микроорганизмы,поедающие их,разлагают воду,выделяют водород.Водород - этоэкологическичистое химическоетопливо. Приего сгоранииполучаетсяисходный продукт- вода. Энергетическийкруговоротводы можетпродолжатьсядо тех пор, покасветит Солнце.

В целом жебиотопливоможно рассматриватькак существенныйфактор решенияэнергетическихпроблем еслине в настоящеевремя, то в будущем.Основное преимуществоэтого ресурса- его постояннаяи быстраявозобновимость,а при грамотномиспользованиии неистощимость.

На третьеместо я хочупоставить такназываемыемини-ГЭС. Подобнуюустановку яуже вкратцеописал в введении.Я считаю, чтокрайне недостаточноиспользуютсяэнергетическиересурсы среднихи малых рек(длина от 10 до200 км). Только вРоссии такихрек имеетсяболее 150 тысяч.В прошлом именномалые и средниереки являлисьважнейшимисточникомполученияэнергии. Небольшиеплотины нареках не стольконарушают, сколькооптимизируютгидрологическийрежим рек иприлежащихтерриторий.Их можно рассматриватькак примерэкологическиобусловленногоприродопользования,мягкого вмешательствав природныепроцессы.Водохранилища,создававшиесяна малых реках,обычно не выходилиза пределырусел. Такиеводохранилищагасят колебанияводы в рекахи стабилизируютуровни грунтовыхвод под прилежащимипойменнымиземлями. Этоблагоприятносказываетсяна продуктивностии устойчивостикак водных, таки пойменныхэкосистем.

Имеютсярасчеты, чтона мелких исредних рекахможно получатьне меньше энергии,чем ее получаютна современныхкрупных ГЭС.В настоящеевремя имеютсятурбины, позволяющиеполучать энергию,используяестественноетечение рек,без строительства плотин. Такиетурбины легкомонтируютсяна реках и принеобходимостиперемещаютсяв другие места.Хотя стоимостьполучаемойна таких установкахэнергии заметновыше, чем накрупных ГЭС,ТЭС или АЭС, новысокая экологичностьделает целесообразнымее получение.

На четвертоеместо я хочупоставить покане существующийспособ полученияэнергии. Носчитаю, что онавесьма перспективна.Она послужитзаменой существующихатомных станций.Современнаяатомная энергетикабазируетсяна расщепленииядер атомовна два болеелегких с выделениемэнергии пропорциональнопотере массы.Источникомэнергии и продуктамираспада приэтом являютсярадиоактивныеэлементы. Сними связаныосновныеэкологическиепроблемы ядернойэнергетики.

Еще большееколичествоэнергии выделяетсяв процессеядерного синтеза,при которомдва ядра сливаютсяв одно болеетяжелое, нотакже с потереймассы и выделениемэнергии. Исходнымиэлементамидля синтезаявляется водород,конечным - гелий.Оба элементане оказываютотрицательноговлияния насреду и практическинеисчерпаемы.

Результатомядерного синтезаявляется энергиясолнца. Человекомэтот процесссмоделированпри взрывахводородныхбомб. Задачасостоит в том,чтобы ядерныйсинтез сделатьуправляемым,а его энергиюиспользоватьцеленаправленно.Основная трудностьзаключаетсяв том, что ядерныйсинтез возможенпри очень высокихдавлениях итемпературахоколо 100 млн. °С.Отсутствуютматериалы, изкоторых можноизготовитьреакторы дляосуществлениясверхвысокотемпературных(термоядерных)реакций. Любойматериал приэтом плавитсяи испаряется.

Ученые пошлипо пути поискавозможностейосуществленияреакций в среде,не способнойк испарению.Для этого внастоящее времяиспытываютсядва пути. Одиниз них основанна удержанииводорода всильном магнитномполе. Установкатакого типаполучила названиеТОКАМАК (Тороидальнаякамера с магнитнымполем). Такаякамера разработанав институтеим. Курчатова.Второй путьпредусматриваетиспользованиелазерных лучей,за счет которыхобеспечиваетсяполучениенужной температурыи в места концентрациикоторых подаетсяводород.

Несмотряна некоторыеположительныерезультатыпо осуществлениюуправляемогоядерного синтеза,высказываютсямнения, что вближайшейперспективеон вряд ли будетиспользовандля решенияэнергетическихи экологическихпроблем. Этосвязано снерешенностьюмногих вопросови с необходимостьюколоссальныхзатрат на дальнейшиеэкспериментальные,а тем болеепромышленныеразработки.

СостояниеАПЭ.

По прогнозуМировогоэнергетическогоконгресса в2020 году на долюальтернативныхпреобразователейэнергии (АПЭ)придется 5,8 % общегоэнергопотребления.При этом в развитыхстранах (США,Великобританиии др.) планируетсядовести долюАПЭ до 20 % (20 % энергобалансаСША - это примерновсе сегодняшнееэнергопотреблениев России). В странахЕвропы планируетсяк 2020 г. обеспечитьэкологическичистое теплоснабжение70 % жилищногофонда. Сегодняв мире действует233 геотермальныеэлектростанции(ГеоТЭС) суммарноймощностью 5136мВт, строятся117 ГеоТЭС мощностью2017 мВт. Ведущееместо в мирепо ГеоТЭС занимаютСША (более 40 %действующихмощностей вмире). Там работает8 крупных солнечныхЭС модульноготипа общеймощностью около450 мВт, энергияпоступает вобщую энергосистемустраны. Выпусксолнечныхфотоэлектрическихпреобразователей(СФАП) достигв мире 300 мВт вгод, из них 40 %приходитсяна долю США. Внастоящее времяв мире работаетболее 2 млн.гелиоустановокгорячеговодоснабжения.Площадь солнечных(тепловых)коллекторовв США составляет10, а в Японии - 8млн. м^2. В США ив Японии работаютболе 5 млн. тепловыхнасосов. Запоследние 15лет в мире построеносвыше 100 тыс.ветроустановокс суммарноймощностью 70000мВт (10 % энергобалансаСША). В большинствестран принятызаконы, создающиельготные условиякак для производителей,так и для потребителейальтернативнойэнергии, чтоявляется определяющимфактором успешноговнедрения.

СостояниеАПЭ в России

В 1990 году надолю АПЭ приходилосьприблизительно0,05 % общего энергобаланса,в 1995 году - 0,14%, на2005 год планируетсяоколо 0,5-0,6% энергобалансастраны (т.е.приблизительнов 30 раз меньше,чем в США, а еслиучесть соотношениеэнергобалансов,то у нас «запланировано»отставаниепримерно в 150раз). Всего вРоссии 1 ГеоТЭС(Паужекская,11 мВт), и то технологическикрайне неудачная,1 приливная ЭС(Кислогубская,400 кВт), 1500 ветроустановок(от 0,1 до 16 кВт), 50микроГЭС (от1,5 до 10 кВт), 300 малыхГЭС (2 млрд. кВт/ч),солнечные ФЭС(в сумме приблизительно100 кВт), солнечныеколлекторыплощадью 100 000 м^2,3000 тепловых насосов(от 10 кВт до 8 мВт).

Заключение.

В заключениия хочу выделитьпричины, почемув мире так неохотнопереходят наАПЭ:

1) финансирование– пожалуй, самаяглавная проблема.

2) не достаточноизученностьмногих АЭП

3) низкое КПД

4) разныеадминистративныебарьеры

Итак, по всемвидам АПЭ Россиянаходится наодном из последнихмест в мире. Внашей странеотсутствуетправовая базадля внедренияАПЭ, нет никакихстимулов дляразвития этогонаправления.В стране отсутствуетотрасль, объединяющаявсе разрозненныеразработкив единый стратегическийзамысел. В концепцииМинтопэнергоАПЭ отводитсятретьестепенная,вспомогательнаяроль. В концепцияхРАН РФ, ведущихинститутов,отраженныхв программе«Экологическичистая энергетика»(1993 г.) практическиотсутствуетстратегияполномасштабногоперехода кальтернативнойэнергетикеи по-прежнемуделается ставкана малую, автономнуюэнергетику,причем в весьмаотдаленномбудущем. Что,конечно скажетсяна экономическомотставаниистраны, а такжена экологическойобстановкекак в странетак и в мире вцелом.

13