ГЭС. Строительство водохранилищ связано с потерями большого количества плодородных земель на равнинах. В горах такое строительство, как считают ряд специалистов, может вызвать землетрясение в результате усиления тектонического давления массы воды на земную кору. Сокращаются рыбные запасы. Вода обедняется кислородом и становится почти безжизненной.
Перспективно строительство сравнительно небольших электростанций, работающих в автоматическом режиме, прежде всего в горной местности, а также – обваловка водохранилищ для освобождения плодородных земель.
АЭС. Ядерная энергетика имеет большие перспективы в развитии термоядерных электростанций. Это практически вечный источник энергии, почти безвредный для окружающей среды. Пределы ставит лишь ограничение возможности производства добавленной энергии. В основе – ядерный синтез в противоположность ядерному распаду на современных АЭС. Процесс реализован пока лишь в водородной бомбе. Плазму, разогретую до 100 млн. градусов, необходимо достаточно долго удерживать в рабочем состоянии. В современных «токамаках» достигнуты температуры порядка 60 млн. градусов и процесс идет лишь доли секунды. В разработке международного токмана ИТЭР объединяют усилия ученые США, Европы, Японии, России.
Альтернативная или нетрадиционная электроэнергетика. К наиболее современной, экологически чистой энергетике будущего относятся геотермальные, солнечные, ветровые, приливные, биогазовые, водородные электростанции.
Геотермальные электростанции используют тепло земных недр, где температура повышается на один градус через каждые 33 метра вглубь. Пока используются в основном естественные термальные воды. Например, на Камчатке работает Паужетская ГеоТЭС – старая, несовершенная, но дающая самую дешевую энергию. АО «Геотерм» начато строительство Мунтовской ГеоТЭС. Решено построить 7 блоков общей мощностью 92 МВт. Зпапсы термальных вод в стране велики – только в недрах Западной Сибири имеется целое море кипятка, превосходящее по объему Средиземное.
Однако основным направлением в геотермальной энергетике является использование сухих раскаленных пород в глубине Земли. Бурение сверхглубоких скважин, закачка воды, её разогрев и подача пара по параллельной скважине – замкнутый цикл. Эта работа начата в США, Японии, Италии, Новой Зеландии.
Солнечная энергия пока используется в основном для низкотемпературного нагревания воды при отоплении жилищ. Первая наша СЭС была построена в Крыму. Работала она на гелиостатах – нагревание сфокусированными солнечными лучами воды в емкости, а дальше – обычный процесс производства электроэнергии с помощью пара.
Разработаны уже более эффективные пути использования гелиоэнергии – непосредственное преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлементов. Использование в фотоэлементах полупроводников на основе галлия позволяет получать КПД порядка 12%. В Японии строятся первые СЭС такого типа.
Приливно-отливные электростанции используют энергию напора воды, который создается между морем и отсеченным от него плотиной заливом. Первой такой станцией является Кислогубская ПЭС (400 кВт), которая назодится в хорошем состоянии.
2. Воздействие на окружающую среду.
ТЭК России – один из крупнейших в промышленности загрязнителей окружающей среды: в 1997 г. на его долю пришлось 47,7% общих выбросов вредных веществ в атмосферу в промышленности (39,1% - по России) и до 70% парниковых газов, 27% сброса загрязненных сточных вод в поверхностные объекты и более 30 % твердых отходов. Большое количество отходов, образовавшихся на предприятиях ТЭК в предыдущие десятилетия, находится в отвалах и шламонакопителях. В электроэнергетике, например, в отвалах накоплено свыше 1,2 млрд. т золошлаковых отходов.
2.1. Выбросы в атмосферу. По данным Госкомстата России суммарный объем выбросов вредных веществ в атмосферу предприятиями энергетической, нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, газовой и угольной отраслей снизился почти на 6,1% по сравнению с предыдущим годом (93,9% к уровню 1996 г.) и составил 7558,5 тыс. т , из них 58,6% - выбросы предприятий тепло- и электроэнергетики. Незначительное повышение выбросов вредных веществ зафиксировано только в нефтедобывающей промышленности, которая опередила в 1997 г. остальные отрасли ТЭК по приросту выбросов твердых веществ (на 27,4%), оксидов азота (на 19,3%), сернистого ангидрида (на 16,0%) и оксида углерода (на 10,3%)
Из 316 предприятий – основных загрязнителей атмосферного воздуха почти половина (49,4%) приходится на ТЭК.
В 1997 г. на предприятиях электроэнергетики образовалось 8,1 млн.т токсичных отходов, нефтеперерабатывающей промышленности – 0,76 млн. т, газовой – 0,06 млн.т, угольной промышленности – 0,15 млн. т.
Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу и во время пребывания там ведущие себя по-разному (изменяется температура, свойства, фазовые и агрегатные состояния, образуются и разлагаются химические соединения, смеси) называются примесными выбросами.
Происходящие в продуктах сгорания при движении их в пределах энергоустановки, изменения обусловлены высокими абсолютными температурами, большими перепадами температур, высокими скоростями движения, взаимодействием с конструкционными материалами (огнеупорные и изоляционные материалы, металлы и сплавы), а также взаимодействиями, происходящими в этих условиях.
При выходе в атмосферу выбросы содержат продукты реакций в твердой, жидкой и газовой фазах. Изменения состава выбросов после их выхода могут проявляться в виде: осаждения тяжелых фракций; распада на компоненты по массе и размерам; химические реакции с компонентами воздуха; взаимодействия с воздушными течениями, облаками, атмосферными осадками, солнечным излучением различной частоты (фотохимические реакции) и др.
В результате состав выбросов может существенно измениться, могут образоваться новые компоненты, поведение и свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым реакциям) могут значительно отличаться от исходных. Не все эти процессы в настоящее время изучены с достаточной полнотой, но по наиболее важным имеются общие представления, касающиеся газообразных, жидких и твердых веществ.
2.1.1.Газообразные выбросы образуют соединения углерода, серы и азота.
Окислы углерода практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования почти не ограничено. К числу примесей относятся, прежде всего, окись и двуокись углерода. Свойства СО2 и СО, как и других газов, по отношению к солнечному излучению характеризуются избирательностью в небольших участках спектра. Так, для СО2 при нормальных условиях характерны три полосы селективного поглощения излучения в диапазонах длин волн: 2,4-3,0; 4,0-4,8; 12,5-16,5 мкм. С ростом температуры ширина полос увеличивается, а поглощательная способность уменьшается, так как уменьшается плотность газа.
Сера. Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид - SO2. Он составляет примерно 99% выбросов сернистых соединений, содержащихся в уходящих газах котлоагрегатов. Его удельная масса составляет 2,93 кг/м^3, температура кипения 195 гр. по Цельсию. Продолжительность пребывания SО2 в атмосфере сравнительно невелика. В присутствии аммиака и некоторых других веществ время жизни SО2 исчисляется несколькими часами. В сравнительно чистом воздухе оно достигает 15-20 суток.
Воздействие серы на людей, животных и растения, а также на различные вещества разнообразна и зависит от концентрации и от различных факторов окружающей среды.
Азот. В процессе горения азота образует с кислородом ряд соединений: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5, свойства которых существенно различаются (табл. 2.1.).
| Свойства | Окислы | |||||
| N2O | NO | N2O3 | NO2 | N2O4 | N2O5 | |
| Плотность, кг/м^3 | 1,98 | 1,34 | - | 1,491 | 1,491 | - |
| Критическое | ||||||
| давление, МПа | 7 | 6,35 | - | 98 | - | 0,14 |
| Критическая | ||||||
| температура, гр. по Ц. | 36,4 | -93,2 | - | 158 | - | 41 |
| Температура кипения | ||||||
| в нормальных | ||||||
| условиях, гр. по Ц. | -89,5 | -151,8 | 3,5 | 21,15 | - | 45 |
| Температура | ||||||
| плавления, гр. по Ц. | -102,4 | -163,6 | -102 | - | -11,2 | 29,3 |
| Молекулярная | ||||||
| масса, а. е. м. | 44,01 | 30,01 | 76,01 | 46 | 92,01 | 108,01 |
Время существования окислов азота характеризуется сроком от 100 часов до 4,5 лет.
Аэрозоли подразделяются на первичные - непосредственно выбрасываемые в атмосферу, и вторичные - образуемые при превращениях в атмосфере. Время существования аэрозолей в атмосфере колеблется от минут до месяцев, в зависимости от многих факторов. Крупные аэрозоли на высоте 1 км существуют 2-3 суток, в тропосфере - 5-10 суток, в стратосфере - до нескольких месяцев.