Экологические проблемы производства электрической энергии


В статье приведена классификация природоохранных мероприятий в электроэнергетике. Рассмотрена динамика производства электроэнергии и объем инвестиций в основной капитал, направленный на охрану окружающей среды, в 2000-х гг.

Ключевые слова: экология, электроэнергетика, устойчивое развитие, природоохранные мероприятия.

В настоящее время особую актуальность приобрела система трех «Э»: экономика, энергетика, экология. Ее развитие связано с распространением положений концепции устойчивого развития с основополагающей системой «человек-природа-общество». При этом экология как наука и образ мышления привлекает все более и более пристальное внимание человечества.

Термин «экология» сейчас существенно трансформировался. Экология стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на окружающую среду.


Экономический рост 20–21 столетий неразрывно связан с прогрессом в электроэнергетики как базовой отрасли любой социально-экономической системы. При этом стремительное развитие энергетики сопровождалось все возрастающим негативным антропогенным влиянием на окружающую среду.

Экологическая характеристика основных объектов электроэнергетики, на базе которых может осуществляться ее развитие, свидетельствует о том, что все они оказывают то или иное отрицательное воздействие на окружающую среду. Практически нет объектов, которые совсем не влияют на природу.

Наибольшее число отрицательных воздействий связано с развитием и эксплуатацией теплоэлектростанций (ТЭС).

Тепловые электростанции, сжигающие органические виды топлива, неблагоприятно влияют практически на все сферы окружающей среды и подвергают природу практически всем видам воздействий, включая выбросы радиоактивных веществ в составе летучей золы дымовых газов, которые, по оценкам ряда специалистов, превышают объем радиационных выбросов АЭС при их нормальной эксплуатации. Радиоактивные вещества, содержащиеся в первичном топливе, выносятся за пределы ТЭС с твердыми частицами (золой) и рассеиваются с дымовыми газами на большой площади.

Отрицательное воздействие ТЭС усугубляется тем, что их работа должна обеспечиваться постоянной добычей топлива (топливная база), сопровождаемой дополнительными отрицательными воздействиями на окружающую среду: загрязнением воздушного бассейна, воды и земли; расходом земельных и водных ресурсов, истощением невозобновляемых запасов топлива (природных ископаемых ресурсов).


Загрязнение природной среды происходит также при транспортировании топлива как в виде его прямых потерь, так и в результате расхода энергоресурсов на его перевозку.

На втором месте по качественной оценке воздействия на окружающую среду находятся атомные электростанции с их топливной базой.

Наименьшее количество воздействий среди традиционных источников электроэнергии оказывают гидроэлектростанции. Это дает основание считать их наиболее экологически чистыми источниками электроэнергии из числа традиционных. При этом ряд сред (воздух, земля) вообще не загрязняется при работе гидроэлектростанций.

Большое преимущество ГЭС заключается также в том, что их воздействие ограничивается локальными зонами водохранилищ и что они используют только возобновляемую энергию водотока, не нуждаются в топливных базах и транспортировании топлива и не расходуют невозобновляемых полезных ископаемых.

Среди неблагоприятных воздействий ГЭС главным является затопление обширных территорий, которое и определяет «экологическое лицо» ГЭС.

Число отрицательных воздействий на окружающую среду нетрадиционных источников электроэнергии, как правило, невелико, за исключением геотермальных электростанций.

При этом, увеличение мощности и выработки электроэнергии традиционными средствами, необходимое для обеспечения прироста потребительского спроса на электроэнергию, создает предпосылки для усиления отрицательного воздействия электроэнергетики на окружающую среду. Дополнительные воздействия выражаются в изъятии земельных и водных ресурсов, загрязнении земель, вод и атмосферного воздуха.


В связи с этим одной из важнейших проблем экологической оптимизации развития электроэнергетики является всемерное сокращение этих воздействий с использованием различных природоохранных мероприятий.

Таблица 1

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников, по видам экономической деятельности, связанных с электроэнергетикой [1] (миллионов тонн)

Несмотря на то, что согласно официальным данным статистических органов объем негативного воздействия на природу значительно не изменяется, а порой и снижается (табл. 1), развитие инфраструктуры экологоориентированных объектов энергетического хозяйства является не столько желательным, сколько необходимым условием дальнейшего совершенствования электроэнергетики (и всех сопутствующих отраслей) и нормальной жизнедеятельности человечества в будущем.

Это становится особенно актуальным в условиях перманентного роста производства отраслей энергетики (табл. 2).

Таблица 2


Объем отгруженных товаров собственного производства, выполненных работ и услуг собственными силами, по видам экономической деятельности (в фактически действовавших ценах), млрд. руб. [1]

В сложившейся ситуации, когда ответная реакция природы имеет тенденцию к возрастанию [2–4], руководство России ужесточает «экологическое законодательство» и увеличивает расходы на охрану окружающей среды (табл. 3).

Таблица 3

Инвестиции в основной капитал, направленные на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов млн. руб. (до 2000 г. — млрд. руб.; в фактически действовавших ценах) [1]

Среди природоохранных мероприятий в электроэнергетике могут быть выделены две принципиально различные группы. К первой из них относятся технические мероприятия, осуществляемые на объектах электроэнергетики и способствующие сокращению на них вредных выбросов и сбросов, снижению концентрации вредных веществ, а также ресурсосбережение, утилизация отходов производства и т. д. Ко второй группе природоохранных мероприятий могут быть отнесены такие, которые обеспечивают снижение отрицательного воздействия на окружающую среду за счет оптимизации топливно-энергетического баланса электроэнергетики, оптимизации структуры и размещения электростанций.


Возможности первой группы природоохранных мероприятий определяются техническим прогрессом в энергомашиностроении, качеством разработки проектных решений по объектам электроэнергетики, полнотой учета при проектировании требований охраны окружающей среды, экономической и социальной приемлемостью предлагаемых решений.

Мероприятия второй группы исследуются и применяются с учетом того, что на объектах в полной мере реализуются мероприятия первой группы, т. е. мероприятия второй группы не заменяют, а дополняют комплекс мероприятий первой группы. Возможности второй группы природоохранных мероприятий в структурной оптимизации определяются качественными и количественными характеристиками топливно-энергетических ресурсов рассматриваемого региона, набором альтернативных источников, которые могут быть использованы для покрытия прироста электропотребления (ГЭС, АЭС, ГРЭС и т. д.), их размещением, экологическими и экономическими характеристиками.

На условия оптимизации развития и размещения объектов электроэнергетики существенное влияние может оказать состояние окружающей среды в районе, включая наличие земельных и водных ресурсов, уровень фонового загрязнения окружающей среды. Очевидно, что в случае повышенного уровня загрязненности окружающей среды могут возникнуть условия, при которых размещение здесь электростанции без нарушения санитарных норм окажется невозможным даже при использовании всех доступных мероприятий первой группы.


nbsp;этом случае радикальным средством охраны природы в данном районе может быть вынос электростанции в другой, более благоприятный в экологическом отношении район, либо изменение вида топлива или типа электростанции. Важно при этом подчеркнуть, что в любых вариантах развития и размещения электростанций, при любом наборе объектных природоохранных мероприятий обязательным является обеспечение норм охраны природной среды и безопасности человека.

Из изложенного следует, что реализация системных мероприятий в значительной мере зависит от специфических особенностей рассматриваемого региона, которые в каждом отдельном случае должны изучаться индивидуально.

Литература:

1.                  Данные Федеральной службы государственной статистики: http://www.gks.ru

2.                  Коварда, В. В. Региональный агропромышленный комплекс: структура, ресурсное обеспечение и пути перехода к долгосрочному устойчивому развитию [Текст] / В. В. Коварда // Региональная экономика: теория и практика. — 2012. — № 29 (260). — С. 59–64.

3.                  Коварда, В. В. Ресурсное обеспечение регионального развития (на примере центрального федерального округа) [Текст] / В. В. Коварда // Интеллект. Инновации. Инвестиции. — № 4(2), 2011. — С. 50–55.


4.                  Kovarda, V. V. Modeling the types of correlation between social and economic development and wildlife impact [Text] / V. V. Kovarda // World Applied Sciences Journal. — № 24, 2013. — pp. 675–680.

Источник: moluch.ru

Министерство образования и науки

ГОУ СПО «Калязинский машиностроительный техникум»

Методическая разработка

Урок- конференция на основе межпредметных связей по теме: «Экологические проблемы получения и передачи электрической энергии»

                                            Выполнил преподаватель

                                                     дисциплины «Электротехника

                                            с основами электроники»                                                                                                                            

                                                        Зубкевич Людмила Анатольевна

                                                              Согласовано П(Ц)К ОПД

                                                              Протокол №   от «      »            2014                                                            

                                                              Председатель П(Ц)К ОПД

                                                               _______________________

                                                                       (Пахтанова И.С.)

г. Калязин 2014 год

Содержание.

Введение………………………………………………………………………….3

1. Подготовка к проведению конференции……………………………………..4

2. Проведение конференции……………………………………………………..4

 Цель конференции……………………………………………………………….4

 План проведения конференции…………………………………………………4

 2.1 Вступительное слово преподавателя……………………………………….4

 2.2 Показ презентаций по теме: «Типы и виды электростанций»……….……4

2.3 Экологические проблемы ТЭЦ………………………………………………4

2.4 Экологические проблемы АЭС………………………………………………5

2.5 Литературная композиция «Четвертый реактор»…………………………..6

 2.6 Презентация: «Чернобыльская катастрофа»………………………………..8

2.7 Презентация: «Авария на АЭС Фукусима 1»……………………………….8

2.8 Другие типы электростанций –альтернатива АЭС…………………………8

Показ презентаций………………………………………………………………..8

3. Выполнение заданий……………………………………………………………8

4. Конкурс………………………………………………………………………..10

Заключение……………………………………………………………………….10

Список использованной литературы……………………………………………11

Введение.

Уроки-конференции, построенные на основе межпредметных связей, помогают увидеть объемный портрет современной науки, ее связей с другими науками о природе, обществе.

В наше время наиболее важные и интересные открытия совершаются на стыках наук, большинство из которых имеет комплексный характер. Поэтому особенно важной становится организация межпредметной деятельности учащихся. Межпредметные связи, вызывая интерес к познанию, активизируют мыслительную деятельность студента. Это предопределяет успех учения, укрепляет интерес к знаниям по разным предметам, значительно расширяет кругозор. Перед студентами распахиваются безграничные возможности новых способов добывания знаний. Поэтому наиболее эффективно идея межпредметных связей может осуществляться при проведении комплексных конференций, объединяющих усилия преподавателей разных учебных предметов.

Важнейшая цель этого урока — показать студентам роль научно-технического прогресса, вносящего коренные изменения во все элементы производства: в орудия труда, технологию и организацию производства.

Целью данной конференции является формирование у студентов представления о роли  электроэнергии в жизни общества, об экологических проблемах, возникающих при работе электростанций, связанных с техногенными катастрофами.

1. Подготовка к проведению конференции.

Важность и трудность понимания студентами основной идеи конференции требует большой предварительной работы.

1. Проведение информаций в группах, посвященных выдающимся ученым, работающим в области электрификации,  план ГОЭЛРО.

2. Рассказы  о строительстве электростанций на Волге, строительстве Угличской ГЭС, о последствиях, связанных с затоплением нашего города Калязина Тверской обл. в 1939-40 г.

З. Выставка-конкурс плакатов по теме конференции.

4. Показ презентаций по темам: «Типы и виды электростанций», «Уроки Чернобыля», «Техногенная катастрофа в Японии. АЭС Фукусима 1»

2. Проведение конференции по теме: «Экологические проблемы    

получения и передачи электрической энергии»

 Цель: провести классификацию типов и видов электростанций, сформулировать  понятие их экологических проблем, и путей их решения, вызвать интерес к АЭС, дать понятие о преимуществах и опасностях использования атомной электроэнергетики.

 План проведения конференции.

  1. Вступительное слово преподавателя о необходимости использования электрической энергии.
  2. Показ презентаций «Типы и виды электростанций».
  3. Экологические проблемы, возникающие при работе  ТЭЦ.
  4. Экологические проблемы АЭС.
  5. Чернобыльская катастрофа. Уроки Чернобыля.
  6. Презентация о Чернобыльской катастрофе.
  7. Презентация о катастрофе в Японии на АЭС Фукусима 1,
  8. Другие типы электростанций.
  9. Заключение.

  2.1.  Вступительное слово преподавателя.

   Сегодня электроэнергетка играет в экономике и политике стран определенную стабилизирующую роль. 

  2.2. Показ презентаций «Типы и виды электростанций» (Работы студентов).

 2.3. Экологические проблемы ТЭЦ. 

Важную роль в электроэнергетике продолжают играть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). В них наряду с выработкой электроэнегрии получают почти «даром» и тепло отработанного пара, вращавшего ротор турбины. Многие ТЭЦ  расположены вблизи городов и потому используют, как правило, не дешевый уголь, а дорогостоящие газ или мазут. Очень важно видеть экологический аспект проблемы. По имеющимся расчетам при сгорании угля, нефти и газа ежегодно в атмосферу выбрасывается 1,5- 2млрд. тонн золы и около 400 млн. тонн сернистого ангидрида. Из труб тепловых электростанций в атмосферу попадает большое количество азота, углерода и других вредных веществ, в том числе радиоактивные элементы – радий, полоний, изотопы урана, торий, калий-40.Сернистый газ уже приносит в страны Северного полушария так называемые «кислотные дожди». Они не только уничтожают леса, но и отрицательно сказываются на здоровье человека. Обычные электростанции примерно в 100 раз сильнее, чем атомные загрязняют окружающую среду. В угле, например, содержится радиоактивный изотоп углерода, который при сжигании выбрасывается в атмосферу вместе с дымом. Замена электростанций на угле атомными не только улучшает чистоту воздушного бассейна, но и уменьшает радиоактивные загрязнения. Да и запасы органического топлива на Земле ограничены. Нефть, газ, уголь — ценное энергетическое сырье, которое заслуживает более рационального использования, чем сжигание его в топках электростанций.

2.4.   Экологические проблемы АЭС.

Первая в мире АЭС была построена в 1954 г. в г. Обнинске.

Электрическая мощность первой АЭС  была невелика – всего 5000 киловатт.    В настоящее время вырабатывают электроэнергию множество реакторов, существенно различных по конструкции. Атомная  электростанция в основном состоит из тех же элементов, что и обычная тепловая. Главное отличие – в генераторе энергии. На атомной вместо котла установлен ядерный реактор, вырабатывающий тепловую энергию, однако его принцип действия и источник энергии в нем другие.

  В мире получили распространение примерно десять типов ядерных реакторов. Отличаются они видом теплоносителя – рабочего вещества, выбранного для отвода тепла из реактора. Это может быть вода, газ, органическая жидкость, расплав соли, жидкий металл. Тип реактора определяется и веществом – катализатором цепной реакции. Задача этого вещества – уменьшить энергию нейтронов, вылетающих при делении ядер. Такими веществами – замедлителями нейтронов обычно служат легкие элементы – водород воды, углерод, бериллий, тяжелая вода.

Комбинации различных теплоносителей и замедлителей создают многообразие реакторов. В нашей стране наибольшее развитие  получили реакторы типа ВВЭР – водо-водяные энергетические реакторы.

Наряду с этим необходимо помнить, что развитие мировой ядерной энергетики кроме выгод, в плане энергообеспечения и сохранения природных ресурсов несет с собой и опасность, носящую региональный и международный характер. Существует проблема захоронения радиоактивных отходов, проблема техногенных и природных катастроф,  в результате которых возможны трансграничные переносы радиоактивности при крупных радиационных авариях, возможность международного терроризма в отношении АЭС, может возникнуть специфическая опасность ядерных объектов  в военных условиях. Атомная энергетика, испытав уроки Чернобыля, продолжала развиваться, обеспечивая теплом и светом миллионы  жителей Земли.

2.5. Чернобыльская катастрофа

Чернобыль заставляет о многом задуматься, сделать соответствующие выводы.

Последние дни апреля и первые майские — дни, которые ввергают нас

в трепет, потому что для нашей планеты — это дни траура.

26 апреля 1986 г. в 1ч. 27м. произошла Чернобыльская катастрофа.

Показ видео «Чернобыльская катастрофа».

Звучит стихотворение на фоне колокольного звона.

Бьет колокол. Глухой,

Чуть слышный, дальний.

Я слушаю. Я плачу,

И — молчу.

          Чернобыльцев глаза печальны.

          Ребята, не прощайтесь, не хочу!

 Преподаватель.

Давайте почтим память тех, кто первыми приняли на себя удар этой страшной экологической катастрофы, минутой молчания.

Минута молчания — все встают. После этого чтец читает стихотворение

«О жизни — и только о ней».

Четвертый реактор — он дьявольски вздрогнул раскатом.

Прощайте, народы! Прощайте, друзья и семья!

Кто в пекло шагнул — как на дот, навалился на атом,

Чтоб вечно жила, чтоб вольно дышала Земля.

Кто в пекло шагнул, тот не думал о смерти и славе,

Он думал о жизни, о жизни, — и только о ней!

Поэтому вишни цветут окрылено в Державе,

И дети играют под солнечным пологом дней.

Ты черным платком свою голову горько покрыла,

Но ты устояла в чудовищном этом бою.

Я кровный твой брат, обопрись на меня, Украина.

Я все, что имею, — тебе в этот час отдаю.

Молчание давит, глядят сиротливо криницы,

Пустынны поля— это все наяву, а не сон.

Четвертый реактор – святые бесстрашные лица,

Им, нас защитившим,

Живым и погибшим — поклон.

Народную боль не заносят в учетные акты.

Мы атом сегодня в той схватке осилить смогли.

Пускай человечество помнит четвертый реактор.

А если забудет …

Преподаватель.

 Беда коснулась   Украины, Белоруссии, некоторых областей России, (Белгородской, Брянской), а сколько других областей пострадало…

Надо помнить об этом.

2.6 Презентация о Чернобыльской катастрофе (рассказывает и показывает студент ).

2.7 Презентация о катастрофе в Японии на АЭС Фукусима 1 (рассказывает и показывает студент ).

 После землетрясения 11 марта 2011 года и последовавшего за ним Цунами, унесшего жизни 14 тыс. человек и пропавших без вести 15 тыс.

Но при всей тяжести случившегося нельзя отрицать необходимость использования АЭС. Техногенные катастрофы не должны останавливать научный и технический прогресс, необходимо только извлечь уроки из случившегося, чтобы не допускать повторения этих катастроф.

2.8  В настоящее время используют альтернативы других источников энергии: ветровые ЭС, солнечные батареи, приливные ЭС, геотермальные.

Презентация. Типы и виды электростанций.

3. Выполнение заданий практического содержания: «ПРОИЗВОДСТВО И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ»

 1) Начертите диаграмму энергетического баланса тепловых конденсационных электростанций, для которых потери с отходящими газами — 10%, потери с отходящими золой и шлаком 4%, потери в трубопроводах — 7%, потери в воде, охлаждающей конденсатор,—55%, превращается в электроэнергию 24%.

2) Начертите диаграмму энергетического баланса теплоэлектроцентралей, для которых потери с отходящими газами — 10%, потери с отходящими золой и шлаком — 4%, потери в трубопроводах — 9%, полезно израсходованная теплота — 60%, превращается в электроэнергию 17%.

3) Начертите диаграмму энергетического баланса гидроэлектростанции, для которых потери на испарение, сброс и фильтрацию — 4%, потери в сооружениях — 2%, потеря в генераторе—3%,, потери в турбине—6%, превращается в электроэнергию 85%. 

4) Начертите диаграмму роста выработки электроэнергии в СССР в миллиардах киловатт-часов по годам:

1913-1,9                                    1950— 905

1920- 2,5                                   1952— 117,0

1928— 5,0                                1953— 133,0

1932— 13,5                              1958— 233,0                  

1937— 362                               1965— 520

1940— 48,3                              1970— 1000

                                                  1980— 3000

5) Пункт питания электрической энергией передает мощность 50 кВт. Сравнить потери мощности в линии и к. п. д. передач, если их осуществлять при напряжении 220 В и 380 В. Сопротивление линии 0,1 Ом и соsφ = 1.

6) По двухпроводной линии постоянного тока ГЭС имени ХХII съезда КПСС — Донбасс (470 км) передается электрическая энергия при напряжении 800 кВ. Найти сопротивление линии, если передаваемая мощность 750000 кВт, а к. п. д. передачи 94%

7) Первая в СССР передача электрической энергии постоянным током — это передача «Кашира — Москва» длиной 112 км. Передаваемая мощность Р =

30 000 кВт при напряжении 200 кВ. Провода алюминиевые, сечением S =

150 мм2, удельное сопротивление алюминия ρ=0,027 Ом*мм2/м. Определить величину тока в линии, сопротивление линии, падение напряжения на линии, потерю мощности в линии и к. п. д. передачи, если, помимо потерь мощности на нагревание проводов, 3,2% мощности дополнительно теряется в сооружениях, на корону и пр.

8) В колхозе необходимо построить тепловую электростанцию. Запроектируйте мощность станции и расход нефти двигателем в час, если от электростанции нужно получить 50 кВт для силовых процессов, 10 кВт для тепловых и 5 кВт для бытовых нужд. На выработку 1 кВт• ч электроэнергии расходуется 100 г нефти.

4. Конкурс

  1. Почему недопустимо лампочку от карманного фонаря включить в штепсельную розетку осветительной сети?
  2. Почему для человека опасно взяться рукой за неизолированный провод с током, а птица садится на такой провод?
  3. Бывали случаи, когда пожарных поражало током при тушении пожара струей воды из брандспойта. Объясните это.
  4. В какое время вся электрическая сеть в данном населенном пункте обладает большим сопротивлением: днем или вечером? Почему? Нагрузка в сети только осветительная.
  5.  Чем мощнее лампа, тем больше ее баллон.  Для чего так делают?

     6.    Почему нить накала в электрической лампочке выполняют из

     вольфрама?

     7.  В каких лампах тоньше нить: в более или менее мощных? Почему?

     8. Почему нить электрической лампы сильно нагревается, а подводящие  

    ток провода остаются холодными?

     9. Почему нагревательные элементы в электроприборах делают из проволоки с большим удельным сопротивлением? Что бы случилось, если бы спираль в электроплитке была медной?

   10. Как изменится у электроплитки накал спирали, если ее укоротить?

Заключение. Подведение итогов. Домашнее задание:

1) Задачи №1-4 выполнить в программе EXEL.

2) Используйте  домашний электрический счетчик и учитывайте расход электроэнергии за каждые сутки в течение недели. Данные учета сведите в таблицу и начертите график расхода электроэнергии. Определите стоимость среднесуточного расхода электроэнергии при тарифе 3,50 руб. за кВт*ч.

Список использованной литературы.

  1. Ланина И.Я., Тряпицина А.П. -Раздвигая границы привычного:  Путешествие по урокам физики. Л.: Лениздат. 1990 г.
  2. В.П. Демкович -Сборник вопросов и задач по физике. Пособие для учителя. М., «Просвещение», 1990г.
  3. Данилов И.А., Иванов П.М. – Электротехника с основами электроники: Учебное пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений- 4-е изд., стер.- М.:- Высш. шк., 2000 г.

Источник: nsportal.ru

5.     Некоторые пути решения проблем современной энергетики

Несомненно, что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличения доли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В этой связи рассмотрим некоторые пути и способы их использования, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива и улавливания вредных отходов. В их числе можно назвать следующие.

1. Использование и совершенствование очистных устройств. В настоящее время на многих ТЭС улавливаются в основном твердые выбросы с помощью различного вида фильтров. Наиболее агрессивный загрязнитель — сернистый ангидрид на многих ТЭС не улавливается или улавливается в ограниченном количестве. В то же время имеются ТЭС (США, Япония), на которых производится практически полная очистка от данного загрязнителя, а также от окислов азота и других вредных полютантов. Для этого используются специальные десульфурационные (для улавливания диоксида и триоксида серы) и денитрификационные (для улавливания окислов азота) установки. Наиболее широко улавливание окислов серы и азота осуществляется посредством пропускания дымовых газов через раствор аммиака. Конечными продуктами такого процесса являются аммиачная селитра, используемая как минеральное удобрение, или раствор сульфита натрия (сырье для химической промышленности). Такими установками улавливается до 96% окислов серы и более 80% оксидов азота. Существуют и другие методы очистки от названных газов.

2. Уменьшение поступления соединений серы в атмосферу посредством предварительного обессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива (нефть, газ, горючие сланцы) химическими или физическими методами. Этими методами удается извлечь из топлива от 50 до 70% серы до момента его сжигания.

3. Большие и реальные возможности уменьшения или стабилизации поступления загрязнений в среду связаны с экономией электроэнергии. Особенно велики такие возможности для России за счет снижения энергоемкости получаемых изделий. Например, в США на единицу получаемой продукции расходовалось в среднем в 2 раза меньше энергии, чем в бывшем СССР. В Японии такой расход был меньшим в три раза. Не менее реальна экономия энергии за счет уменьшения металлоемкости продукции, повышения ее качества и увеличения продолжительности жизни изделий. Перспективно энергосбережение за счет перехода на наукоемкие технологии, связанные с использованием компьютерных и других устройств.

4. Не менее значимы возможности экономии энергии в быту и на производстве за счет совершенствования изоляционных свойств зданий. Реальную экономию энергии дает замена ламп накаливания с КПД около 5% флуоресцентными, КПД которых в несколько раз выше. Крайне расточительно использование электрической энергии для получения тепла. Важно иметь в виду, что получение электрической энергии на ТЭС связано с потерей примерно 60-65% тепловой энергии, а на АЭС — не менее 70% энергии. Энергия теряется также при передаче ее по проводам на расстояние. Поэтому прямое сжигание топлива для получения тепла, особенно газа, намного рациональнее, чем через превращение его в электричество, а затем вновь в тепло.

5. Заметно повышается также КПД топлива при его использовании вместо ТЭС на ТЭЦ. В последнем случае объекты получения энергии приближаются к местам ее потребления и тем самым уменьшаются потери, связанные с передачей на расстояние. Наряду с электроэнергией на ТЭЦ используется тепло, которое улавливается охлаждающими агентами. При этом заметно сокращается вероятность теплового загрязнения водной среды. Наиболее экономично получение энергии на небольших установках типа ТЭЦ (иогенирование) непосредственно в зданиях. В этом случае потери тепловой и электрической энергии снижаются до минимума. Такие способы в отдельных странах находят все большее применение.     

6.     Альтернативные источники получения энергии

 

Основные современные источники получения энергии (особенно ископаемое топливо) можно рассматривать в качестве средства решения энергетических проблем на ближайшую перспективу. Это связано с их исчерпанием и неизбежным загрязнением среды. В этой связи важно познакомиться с возможностями использования новых источников энергии, которые позволили бы заменить существующие. К таким источникам относится энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и других источников.    

    

Солнце как источник электрической энергии

 

Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно посредством использования фотоэлементов, в которых солнечная энергия индуцируется в электрический ток безо всяких дополнительных устройств. Хотя КПД таких устройств невелик, но они выгодны медленной изнашиваемостью вследствие отсутствия каких-либо подвижных частей. Основные трудности применения фотоэлементов связаны с их дороговизной и занятием больших территорий для размещения. Проблема в какой-то мере решаема за счет замены металлических фотопреобразователей энергии эластичными синтетическими, использования крыш и стен домов для размещения батарей, выноса преобразователей в космическое пространство и т. п.

В тех случаях, когда требуется получение небольшого количества энергии, использование фотоэлементов уже в настоящее время экономически целесообразно. Б. Небел в качестве примеров такого использования называет калькуляторы, телефоны, телевизоры, кондиционеры, маяки, буи, небольшие оросительные системы и т. п. В странах с большим количеством солнечной радиации имеются проекты полной электрификации отдельных отраслей хозяйства, например сельского, за счет солнечной энергии. Получаемая таким путем энергия, особенно с учетом ее высокой экологичности, по стоимости оказывается более выгодной, чем энергия, получаемая традиционными методами.

Солнечные станции подкупают также возможностью быстрого ввода в строй и наращивания их мощности в процессе эксплуатации простым присоединением дополнительных батарей-солнцеприемников. В Калифорнии построена гелиостанция,мощность которой достаточна для обеспечения электроэнергией 2400 домов. Второй путь преобразования солнечной энергии в электрическую связан с превращением воды в пар, который приводит в движение турбогенераторы. В этих случаях для энергонакопления наиболее часто используются энергобашни с большим количеством линз, концентрирующих солнечные лучи, а также специальные солнечные пруды. Сущность последних заключается в том, что они состоят из двух слоев воды: нижнего с высокой концентрацией солей и верхнего, представленного прозрачной пресной водой. Роль материала, накапливающего энергию, выполняет солевой раствор. Нагретая вода используется для обогрева или превращения в пар жидкостей, кипящих при невысоких температурах.

Солнечная энергия в ряде случаев перспективна также для получения из воды водорода, который называют «топливом будущего». Разложение воды ивысвобождение водорода осуществляется в процессе пропускания между электродами электрическог тока, полученного на гелеустановках. Недостатки таких установок пока связаны с невысоким КПД (энергия, содержащаяся в водороде, лишь на 20% превышает ту, которая затрачена на электролиз воды) и высокой воспламеняемостью водорода, а также его диффузией через емкости для хранения.

Ветер как источник энергии

Ветер, как и движущаяся вода, являются наиболее древними источниками энергии. В течение нескольких столетий эти источники использовались как механические на мельницах, пилорамах, в системах подачи воды к местам потребления и т. п.

Они же использовались и для получения электрической энергии, хотя доля ветра в этом отношении оставалась крайне незначительной. Интерес к использованию ветра для получения электроэнергии оживился в последние годы. К настоящему времени испытаны ветродвигатели различной мощности, вплоть до гигантских. Сделаны выводы, что в районах с интенсивным движением воздуха ветроустановки вполне могут обеспечивать энергией местные потребности. Оправдано использование ветротурбин для обслуживания отдельных объектов (жилых домов, неэнергоемких производств и т. п.). Вместе с тем стало очевидным, что гигантские ветроустановки пока не оправдывают себя вследствие дороговизны сооружений, сильных вибраций, шумов, быстрого выхода из строя.

Более экономичны комплексы из небольших ветротурбин, объединяемых в одну систему.

В США сооружена ветроэлектростанция на базе объединения большого числа мелких ветротурбин мощностью около 1500 МВт (примерно 1,5 АЭС). Широко ведутся работы по использованию энергии ветра в Канаде, Нидерландах, Дании, Швеции, Германии и других странах. Кроме неисчерпаемости ресурса и высокой экологичности производства, к достоинствам ветротурбин относится невысокая стоимость получаемой на них энергии. Она здесь в 2-3 раза ниже, чем на ТЭС и АЭС.

Возможности использования нетрадиционных гидроресурсов

Гидроресурсы продолжают оставаться важным потенциальным источником энергии при условии использования более экологичных, чем современные, методов ее получения. Например, крайне недостаточно используются энергетические ресурсы сред-; них и малых рек (длина от 10 до 200 км). Только в России таких рек имеется более 150 тысяч. В прошлом именно малые и средние реки являлись важнейшим источником получения энергии. Не-,; большие плотины на реках не столько нарушают, сколько оптимизируют гидрологический режим рек и прилежащих территорий. Их /можно рассматривать как пример экологически обусловленного природопользования, мягкого вмешательства в природные процессы.

Водохранилища, создававшиеся на малых реках, обычно не выходили за пределы русел. Такие водохранилища гасят колебания воды в реках и стабилизируют уровни грунтовых вод под прилежащими пойменными землями. Это благоприятно сказывается на продуктивности и устойчивости как водных, так и пойменных экосистем.

Имеются расчеты, что на мелких и средних реках можно получать не меньше энергии, чем ее получают на современных крупных ГЭС. В настоящее время имеются турбины, позволяющие получать энергию, используя естественное течение рек, без строительства , плотин. Такие турбины легко монтируются на реках и при необходимости перемещаются в другие места. Хотя стоимость получаемой на таких установках энергии заметно выше, чем на крупных ГЭС, ТЭС или АЭС, но высокая экологичность делает целесообразным ее получение.

Энергетические ресурсы морских, океанических и термальных вод

Большими энергетическими ресурсами обладают водные массы морей и океанов. К ним относится энергия приливов и отливов, морских течений, а также градиентов температур на различных глубинах. В настоящее время эта энергия используется в крайне незначительном количестве из-за высокой стоимости получения. Это, однако, не означает, что и в дальнейшем ее доля в энергобалансе не будет повышаться.

В мире пока действуют две-три приливно-отливные электростанции. В России возможности приливно-отливной энергии значительны на Белом море. Однако, кроме высокой стоимости энергии, электростанции такого типа нельзя отнести к высокоэкологичным. При их строительстве плотинами перекрываются заливы, что резко изменяет экологические факторы и условия обитания организмов. В океанических водах для получения энергии можно использовать разности температур на различных глубинах. В теплых течениях, например в Гольфстриме, они достигают 20°С. В основе принципа лежит применение жидкостей, кипящих и конденсирующихся при небольших разностях температур. Теплая вода поверхностных слоев используется для превращения жидкости в пар, который вращает турбину, холодные глубинные массы — для конденсации пара в жидкость. Трудности связаны с громоздкостью сооружений и их дороговизной. Установки такого типа находятся пока на стадии испытаний (например, в США).

Несравнимо более реальны возможности использования геотермальных ресурсов. В данном случае источником тепла являются разогретые воды, содержащиеся в недрах земли. В отдельных районах такие воды изливаются на поверхность в виде гейзеров (например, на Камчатке)! Геотермальная энергия может использоваться как в виде тепловой, так и для получения электричества. Ведутся также опыты по использованию тепла, содержащегося в твердых структурах земной коры. Такое тепло из недр извлекается посредством закачки воды, которую затем используют так же, как и другие термальные воды.

Уже в настоящее время отдельные города или предприятия обеспечиваются энергией геотермальных вод. Это, в частности, относится к столице Исландии — Рейкьявику. В начале 80-х годов в мире производилось на геотермальных электростанциях около 5000 МВт электроэнергии (примерно 5 АЭС). В России значительные ресурсы геотермальных вод имеются на Камчатке, но используются они пока в небольшом объеме. В бывшем СССР за счет этого вида ресурсов производилось только около 20 МВт электроэнергии.       

Заключение

В заключение можно сделать вывод, что современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем. Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые). С этих позиций современные методы получения энергии можно рассматривать как своего рода переходные. Вопрос заключается в том, какова продолжительность этого переходного периода и какие имеются возможности для его сокращения.

Источник: www.turboreferat.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.