double arrow

О. В. Яблоков


Для всіх об'єктів, що забруднюють атмосферу, обчислюють і внормовують гранично допустимі викиди, тобто кількість шкідли­вих речовин, яка не має бути перевищеною під час викидів у повітря за одиницю часу, аби концентрація забруднювачів повітря навколо об'єкта (на межі санітарної зони) не перевершу­вала встановленої ГДК. Для того щоб, за законом про охорону довкілля, контролювати якість димогазових викидів різних підприємств і об'єктів, здійснюються обов'язкова інвентаризація всіх джерел забруднення атмосфери, їх екологічна паспортизація й періодична екологічна експертиза. Перевіряється відповідність затвердженим екологічним стандартам розмірів санітарно-захис­них зон (їх п'ять класів — завширшки від 5—50 до 1000 м і більше, залежно від ступеня небезпечності токсикантів, які вики­даються підприємством), їхнього стану, стану очисних установок, ефективності їхньої роботи тощо.

Оцінюючи екологічні ситуації при складанні екологічних карт, використовують такі поняття, як екологічне навантаження, рівень техногенного навантаження.

Розрізняють кілька видів екологічних ситуацій: кри­тичні (кризові), складні, помірної складності, близькі до нормальних (початково негативні) та нормальні (умовно нормальні).

Наприклад, кризові екологічні ситуації склалися в 30-кіло-метровій зоні навколо Чорнобильської АЕС, в Аральському та Азовському морях, містах Нижній Тагіл, Ангарськ, Кемерово,

184


Єреван, Донецьк, Дніпродзержинськ, Лисичанськ, Луганськ. У складних екологічних ситуаціях перебувають Москва, Київ, Ялта, Одеса, Кривий Ріг, Нікополь, більшість обласних центрів Ук­раїни та ін.

Близькі до нормальних екологічні ситуації складаються в районах, де концентрація промисловості й населення на 1 км2 ландшафту найменша, а природні ресурси вичерпані на 40—50 % (Карпати, Полісся).

II Контроль шумових, вібраційних та електромагнітних забруд­нень.Під шумом розуміють усі неприємні й небажані звуки та їх поєднання, які заважають нормально працювати, сприймати необхідні звукові сигнали, відпочивати. Шум — одна з форм фізичного (хвильового) забруднення природного середовища. Адаптація до нього практично неможлива. Шумове забруднення підлягає обов'язковому жорсткому контролю.

Звукові хвилі, або звук, — це механічні коливання, які поширюються у твердих, рідких і газоподібних середовищах. До найважливіших фізичних характеристик звуку належать: швид­кість, звуковий тиск, інтенсивність звуку та його спектральний склад. У зв'язку зі слуховими відчуттями, що викликаються чутними звуками, користуються такими характеристиками, як гучність звуку, його висота й тембр.

Інтенсивність, або сила, звуку визначається зміною звукового тиску в навколишньому повітряному середовищі (це енергетична характеристика), а гучність звуку, тобто міра сили слухового відчуття, залежить також і від частоти звуку. Звуковий діапазон частоти, який сприймає вухо людини, становить 16 Гц—20 кГц (чутний звук). Звукові коливання з частотою, нижчою за 16— 20 Гц, називають інфразвуковими, вищою за 20 кГц — ультразву­ковими.




Спектр — це складові звуку, прості гармоніки коливань, які мають певну частоту, фазу та амплітуду.

Рівень звукового тиску виражає сукупний тиск складних звуків, а октавні слухові рівні визначають частину різних частотних смуг спектра.

Для визначення рівня звукового тиску розроблено логариф­мічну шкалу, кожен ступінь якої відповідає зміні інтенсивності шуму в десять разів і називається белом (Б) на честь винахідника телефона американського вченого А. Белла. На практиці викори-

185


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Гп а в а 4


Техноекологія



І


стовують зручнішу одиницю — децибел (дБ), яка в десять разів менша від бела. Для вимірювання інтенсивності шуму розробле­но спеціальні прилади — шумоміри.

Збільшення якоїсь частоти вдвоє сприймається нами як підви­щення тону звуку на певну величину (октаву). Звичайна розмова між людьми ведеться в межах частот 250 Гц—10 кГц та інтенсив­ності звуку приблизно 30—60 дБ.

Як і для хімічних забруднювачів, установлено нормативи шумів. Допустимим вважається такий шум, тривала дія якого не спричинює зниження гостроти сприйняття звуку й забез­печує задовільну розпізнаваність мови на відстані 1,5 м від того, хто говорить. Допустимі межі в різних мовах становлять 45-85 дБ.



Унормовано також шумові характеристики місць перебування людей. Наприклад, рекомендуються такі діапазони звукового тиску всередині приміщень: для сну, відпочинку — 30—45 дБ; для розумової праці — 45—55; для лабораторних досліджень, роботи з персональним комп'ютером — 50—65; для виробничих цехів, магазинів, гаражів — 56—70 дБ.

Шум тим небезпечніший, чим вища тональність звуків. Так, низькочастотні шуми навіть до 100 дБ особливої шкоди органові слуху не завдають, а високочастотні стають небезпечними вже за рівня 75—80 дБ.

Останнім часом проблемі шуму надають великої ваги. Є ба­гато способів боротьби з ним: використання шумопогли­нальних екранів, фільтрів, матеріалів, зміна технології вироб­ництва, запровадження безшумних механізмів і деталей, зміна режиму, динаміки та особливостей транспортних потоків у містах.

Вібрації — це механічні коливання, що виникають під час роботи різних технічних пристроїв, вузлів, агрегатів. У техніці розрізняють корисну й шкідливу вібрації. Корисна вібрація збуд­жується навмисне спеціальними вібраційними машинами й вико­ристовується, наприклад, під час укладання бетону, трамбування, штампування й т. д. Шкідлива вібрація виникає спонтанно, під час циклічної роботи будь-яких механізмів.

Значення вібрацій як фактора забруднення природного сере­довища залежить від їхньої потужності й частоти. Слабкі вібра­ції помітної шкоди біоті й довкіллю не завдають. Навпаки, в деяких випадках вони стимулюють розвиток рослин і тварин,

186


використовуються в медицині (наприклад, під час масажу). Сильні вібрації, як шкідливі, так і корисні, з технічного погляду, негативно впливають на довкілля й біоту, в тому числі й на людину.

Електромагнітні поля. Інтенсивний розвиток електроніки й радіотехніки призвів до забруднення природного середо­вища електромагнітними випромінюваннями. Головне їхнє джерело — радіо-, телевізійні й радіолокаційні станції та цен­три, високовольтні лінії електропередач і підстанції, електро­транспорт, телевізори й комп'ютери (особливо — телевізійні зали, студії, комп'ютерні центри, де зосереджено багато цієї техніки).

Останніми роками в країнах, де дуже широко використову­ється теле- й комп'ютерна техніка, помітно зросла захворюва­ність осіб, які протягом тривалого часу працювали з нею. Тому переглядаються й стають жорсткішими нормативи режиму робо­ти, застосовуються спеціальні захисні екрани, сітки тощо. Та, незважаючи на це, виявляється дедалі більше даних про різні негативні дії комп'ютерів на здоров'я людини, які необхідно вив­чати, нормувати і обов'язково враховувати в майбутньому. Зокре­ма, персональні ЕОМ і відеотермінали — це джерела м'якого рентгенівського, ультрафіолетового, інфрачервоного, електро­магнітного випромінювань. Крім того, ЕОМ — джерело утворен­ня магнітних полів і, в разі тривалої роботи, — значної іонізації повітря.

Іі Екологічний моніторинг.У зв'язку зі збільшенням негатив­ного впливу на довкілля всіх видів людської діяльності останніми роками виникла потреба в організації періодичних і безперервних довгострокових спостережень, оцінках становища в цілому. Кон­тролюються екологічні умови як навколо окремих об'єктів-за-бруднювачів, так і в межах районів, регіонів, континентів, усієї планети. Склалася ціла система таких досліджень, спостережень і операцій, яку назвали екологічним моніторингом.

Основна мета моніторингу — об'єктивна оцінка стану довкілля, його складових у межах досліджуваних територій, аби залежно від цієї оцінки приймати правильні рішення щодо охорони природи, раціонального використання її ресурсів.

У 1975 р. під егідою ООН створено глобальну систему моніто­рингу.

187


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Г па в а 4


Техноекологія



Найважливіші питання екологічного моніто­рингу:

за чим спостерігати (за якими об'єктами, геосистемами, екоси­
стемами, елементами геосфер або техносфери)?

як спостерігати (які методи, масштаби спостережень, за­
соби)?

коли спостерігати (які природні чи техногенні цикли, рит­
ми, явища відслідковувати, в які періоди доби, місяця,
року)?

які основні екологічні параметри фіксувати (які типи забруд­
нювачів, їх концентрації в повітрі, воді, грунті)?

які висновки щодо поліпшення екологічної ситуації можна зро­
бити ?

Сьогодні під екологічним моніторингом (від лат. monitor — що попереджає, остерігає) розуміють систему спостережень, оцінки й контролю стану довкілля для вироблення заходів на його захист, раціональне використання природних ресурсів, передбачення критич­них екологічних ситуацій та запобігання їм, прогнозування мас­штабів можливих змін.

Організація, нагромадження, обробка й поширення даних моніторингу мають забезпечити необхідною інформацією для розв'язання управлінських задач на різних рівнях — від окремого об'єкта (хімічного заводу, тваринницької ферми, аеродрому й т. д.) до великого регіону чи всієї планети, бо всі три рівні пов'язані між собою.

Дані екологічного моніторингу стають ефективним інструмен­том охорони природи лише в тому разі, якщо вони доступні широким масам населення завдяки засобам масової інформації (це підтверджує досвід Німеччини, США, Швеції, Японії, Нор­вегії та інших країн).

Дані моніторингу мають допомагати в пошуку шляхів опти-мізації взаємин людини й природи.

На локальному рівні — це стеження за конкретними об'єктами, їхнім ресурсо- та енергоспоживанням, складом та обсягами забруднень довкілля, контроль за дотриманням законів про охо­рону природи, станом звалищ, зберіганням мінеральних добрив і отрутохімікатів, забороненими (таємними) викидами й скидами відходів.

188


На регіональному рівні (басейни великих річок, водосховищ, географічні або економічні райони чи регіони) — це виявлення шляхів міграції забруднювальних речовин (повітряні, водні), з'ясування обсягів токсикантів, що мігрують, головних джерел забруднення середовища в регіоні, вибір постійних станцій еко­логічного контролю, визначення першорядних екологічних завдань, складання регіональних планів охорони природи.

На глобальному рівні — це спостереження за станом озонового шару, розвитком парникового ефекту, формуванням і випадан­ням кислотних дощів, станом гідросфери планети (особливо в разі аварій на морях та океанах), лісовими пожежами, утворенням і рухом ураганів, піщаних бур та інших стихійних і техногенних катастрофічних явищ глобального масштабу.

Станції стеження розмішуються в екологічно чистих районах.

Спостереження за станом довкілля можуть бути наземними (за безпосереднього контакту) й за допомогою літаків, гелікоп­терів, супутників, космічних кораблів, метеорологічних ракет. Вони можуть відрізнятися завданнями, методиками, обсягом робіт, мати хімічний, фізичний, біологічний, комплексний харак­тер, бути геологічними, географічними, медичними й т. д.

Нині виконуються всі види екологічного моніторингу на всіх рівнях у всьому світі. Міжнародне співробітництво допомагає здійснювати глобальний екологічний моніторинг, а його дані опрацьовуються в спеціальних міжнародних центрах і передають­ся для вивчення та ухвалення рішень у спеціальні екологічні міжнародні організації при ООН, урядам найбільших країн світу.

З 1991 р. в межах України виконується програма системного екологічного моніторингу (СЕМ «Україна»), в якій беруть участь близько ЗО різних організацій нашої держави, в тому числі інсти­тути Національної академії наук України, Міністерство екології і природних ресурсів України, Міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від на­слідків чорнобильської катастрофи, Міністерство охорони здоров'я та ін.

189


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Глава 4


Техноекологія



§ 4.2. j Енергетика

Альтернатива нестримному нарощуванню енергетичних біцепсів існує. Вона полягає в підвищенні енергоефективності: краще менше, та краще.

А. Шейндлін,

російський академік, енергетик

Р

озвиток людської цивілізації базується на енерге­тиці. Від стану паливно-енергетичного комплек­су залежать темпи науково-технічного прогресу й виробництва, а отже, життєвий рівень людей. Як уже зазначалося, темпи зрос­тання виробництва енергії у світі сьогодні є вищими за темпи приросту населення, шо зумовлюється індустріалізацією, збільшенням енергозатрат на одиницю продукції в сільському господарстві, в гірничорудній промисловості й т."д.

Джерела енергії, які використовує людство, поділяються на відновлювані — енергія Сонця, вітру, морських припливів, гідроенергія річок, внутрішнього тепла Землі — й невідновлю­вані — викопне мінеральне паливо та ядерна енергія. Перші не порушують теплового балансу Землі, оскільки під час їх викори­стання відбувається лише перетворення одних видів енергії на інші (скажімо, енергія Сонця перетворюється спочатку на елект­роенергію й тільки потім переходить у тепло). Зате використання других спричинює додаткове нагрівання атмосфери й гідросфери. Це небезпечно, бо може призвести до зміни рівня води у Світо­вому океані, що, своєю чергою, змінить співвідношення площі суші й водного дзеркала, вплине на клімат Землі, на тваринний і рослинний світ (див. гл. 3).

Отже, є теплова межа, яку людство не повинне переступати, інакше це матиме для нього катастрофічні наслідки. За розрахун­ками вчених, небезпечної межі буде досягнуто в разі використан­ня невідновлюваних джерел енергії в кількості, яка перевищить 0,1 % потужності потоку сонячної енергії, що надходить на Землю, тобто більш як 100 млрд кВт. Сьогодні на базі невіднов­люваних джерел виробляється енергії в 10 разів менше за гранич­но допустиму кількість. Якщо темпи збільшення виробництва енергії залишаться такими самими, то теплової межі буде досягну­то приблизно в середині XXI cm. А людство ще й нарощує темпи, і

190


нині 70 % усієї енергії воно отримує за рахунок спалювання вугілля, нафти й газу плюс 7 % — за рахунок роботи атомних електростанцій.

В енергетичних розрахунках застосовується спеціальна одини­ця — вироблена маса палива (умовного): 1 т умовного палива еквівалентна 1 т кам'яного вугілля, або 2,5 т бурого вугілля, або 0,7 т нафти, або 770—850 м3 природного газу (залежно від його складу й відповідно до теплоти згоряння). Теплота згоряння 1 кг умовного палива дорівнює 29,3 ГДж.

У масштабних прогнозних розрахунках використовується також умовна одиниця Q, що дорівнює 36 млрд т умовного пали­ва. За даними геологів, світові розвідані запаси вугілля становлять 17,7Q, нафти - 3Q, газу — 2Q, урану - 3,7Q.

Якщо мінеральне паливо й далі спалюватиметься сьогоднішніми темпами, то, за розрахунками, всі його запаси будуть вичерпані через 130 років.

Необхідно наголосити, що спалювання мінеральної сирови­ни — вкрай нераціональний спосіб використання природних ресурсів. Нафта, наприклад, — дуже цінна сировина для хімічно­го синтезу (сьогодні з неї отримують безліч потрібних матеріа­лів — синтетичні тканини й каучук, пластмаси, добрива, фарби й тисячі інших). Ще видатний російський хімік Д. І. Менделєєв з обуренням говорив: «Нафта — не паливо, топити можна й асиг­націями!»

Крім вуглеводневого палива й урану, в природі є ще одне невідновлюване джерело енергії. Це дейтерій, або важкий водень, — потенційне паливо для термоядерних електростанцій майбутнього. Запаси його у Світовому океані оцінюються в 1900Q.

Запаси енергії відновлюваних джерел становлять: вітру — 0,4Q, морських припливів і хвиль — 0,2—0,3Q, внутрішнього тепла Землі — 0,2Q, сонячного випромінювання — 2000Q.

Паливна проблема — одна з найзлободенніших для незалеж­ної України. За даними вчених, наша держава забезпечена влас­ним вугіллям на 95 %, нафтою — на 8 % і природним газом — на22 %.

Ш Вплив на довкілля ТЕС.Виробництво електроенергії на ТЕС супроводжується виділенням великої кількості теплоти, тому такі станції, як правило, будуються поблизу міст і промислових

191


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Глава 4


Техноекологія



центрів для використання (утилізації) цієї теплоти. Зважаючи на обмеженість світових запасів мінерального палива, вчені й техно­логи продовжують працювати над поліпшенням параметрів енергоблоків, підвищенням їхніх коефіцієнтів корисної дії (ККД), що забезпечує ощадливіше витрачання палива. Так, істот­ну економію палива дає збільшення одиничної потужності енер­гоблоків. Сьогодні на ТЕС установлюються енергоблоки по­тужністю 1000—1200 МВт. Сучасна технологія дає змогу підвищи­ти цю потужність до 3000 МВт, що заощадить кілька процентів палива. Подальше зростання потужності блоків (до 5000 МВт) можливе в разі запровадження так званих кріогенних генераторів, які охолоджуються зрідженим гелієм.

Знизити питому витрату палива вдається також підвищенням ККД генераторів ТЕС. Нині максимальне значення ККД стано­вить близько 40 %, але в принципі його можна збільшити до 60 % за рахунок упровадження перспективних магнітогідроди­намічних (МГД) генераторів, дослідні зразки яких сьогодні випробовуються в ряді країн.

Спалювання мінерального палива супроводжується сильними забрудненнями довкілля. Розглянемо головні з них.

Забруднення атмосфери газовими й пиловими викидами.Під час спалювання вуглеводневого палива в топках ТЕС, а також у двигунах внутрішнього згоряння виділяється вуглекислий газ, концентрація якого в атмосфері збільшується приблизно на0,25 % за рік. Це спричинює розігрівання атмосфери за рахунок парникового ефекту (див. гл. 3). З труб ТЕС і вихлопних труб автомобілів у атмосферу викидаються також оксиди сірки й азоту, внаслідок чого випадають кислотні дощі (див. гл. 3). Атмосфера забруднюється й дрібними твердими частинками золи, шлаку, не повністю згорілого палива (сажа) (табл. 4.1).

Для зменшення шкоди від цих забруднень вдаються до таких технологічних заходів: • вугілля перед його спалюванням у топках ТЕС очищають від сполук сірки; • вловлюють із диму ТЕС оксиди сірки й азоту, пропускаючи його крізь спеціальні поглиначі; • частинки золи й сажі вловлюють за допомогою уста­новок типу «Циклон» та іншими способами; • для зменшення токсичності вихлопних газів автомобілів застосовують регулюван­ня двигунів, переходять на «екологічно чисті» марки палива, встановлюють на автомобілях спеціальні каталізатори, що допа­люють чадний газ до вуглекислого, і т. д.

192


Таблиця 4.1

Характеристика органічного палива

Вид палива Теплотворна здатність, кДж/кг Кількість повітря, що витрачається на згоряння 1 кг палива, м-'
Торф Буре вугілля Антрацит Кокс Мазут Бензин 3 591 5122 7 426 6 503 10 405 10 300 4,01 5,50 7,98 6,55 10,64 11,77

Примітка. Практично кількість повітря, що необхідна для згоряння 1 кг палива, виявляється більшою за вказану, тому наведені значення треба помножити на коефіцієнт «запасу» (для твердого палива — 1,5—3, для рідко­го — 1,15—1,2; для газоподібного — 1,08—1,2).

Радіоактивне забруднення.У викопному вугіллі й пустих поро­дах містяться домішки природних радіоактивних елементів (урану, торію та ін.). Після спалювання вугілля ці елементи кон­центруються в частинках золи, яка виявляється більш радіоактив­ною, ніж вихідне вугілля й пусті породи (сланці тощо). Таким чи­ном відбувається радіоактивне забруднення атмосфери й земної поверхні. Щоправда, воно не настільки небезпечне, як радіоак­тивне забруднення від АЕС (див. нижче), оскільки у вугіллі й вугільних породах містяться радіоактивні ізотопи, що існують у біосфері впродовж мільярдів років, і до них живий світ пристосу­вався. Більшість рослин і тварин не нагромаджують ці ізотопи у своєму організмі, на відміну від штучних радіонуклідів, які вики­даються АЕС. Розроблені методи очищення відходних газів ТЕС від частинок золи дають змогу зменшити це забруднення в 100—200 разів і звести його в такий спосіб майже до фонового рівня.

Забруднення земної поверхні відвалами шлаків і кар'єрами.Після спалювання в топках ТЕС вугілля залишається багато твер­дих відходів (шлаку, золи). Вони забирають великі площі землі, забруднюють підземні й поверхневі води шкідливими речовина­ми. Ще більші ділянки землі порушуються величезними вугільни­ми кар'єрами. Так, шлакові відвали й терикони пустих порід лише в Донбасі займають площу понад 50 тис. га, і вона дедалі збільшується.

193


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Гпав а 4


Техноекопогія



       
 
 
   


Зменшення шкоди від такого забруднення досягається утилізацією (корисним використанням) шлаків і пустих порід, з яких виготовляють будівельні матеріали, засипають ними яри, болота й кар'єри під час рекультивації. Ефективними є й еко­номічні санкції, зокрема введення високої платні за порушення земель, особливо родючих. Завдяки цим обмеженням у більшості західних країн відмовилися від кар'єрного способу видобування корисних копалин у сільськогосподарських районах, оскільки платня за землю виявляється вищою, ніж та вигода, яку може да­ти відкритий спосіб розробки родовища порівняно з шахтним. В Україні питання про відведення сільськогосподарських земель під будівництво великого кар'єру або ТЕС вирішує найвищий законодавчий орган країни — Верховна Рада.

Вплив на довкілля АЕС.За даними Міжнародного агентст­ва з атомної енергії (МАРАТЕ), у 26 країнах світу експлуатується 416 ядерних енергоблоків, які виробляють близько 16 % усієї електроенергії. Деякі країни основну ставку зробили саме на АЕС. Наприклад, у Франції АЕС виробляють більш як 70 % електро­енергії. Але інші країни (Швеція, Данія, Австрія, Філіппіни) заявили про свій намір цілком відмовитися від АЕС і демонтува­ти ядерні блоки, які працюють там. Палкі суперечки особливо посилилися після катастрофи на Чорнобильській АЕС у 1986 р. Одні вчені, енергетики й політичні діячі обстоюють думку, що без атомної енергетики людство не зможе обійтися, і слід лише зро­бити все можливе, щоб звести ризик аварії на АЕС до мінімуму. Як доказ на користь атомної енергетики наводяться дані про те, що АЕС використовують мало «палива» порівняно з ТЕС (добо­ва витрата мазуту на тепловій електростанції потужністю 2000 МВт становить 8,3 тис. т, вугілля — 10 тис. т, а урану на атомній — 180 кг). Вітчизняні енергетики-атомники протягом тривалого часу доводили також, що електроенергія, яку виробля­ють АЕС, дешевша від тієї, яку виробляють ТЕС, і що АЕС, мовляв, менше забруднюють навколишнє середовище, ніж ТЕС.

Противники АЕС (їх значно побільшало після аварії на Чор­нобильській АЕС і розсекречення матеріалів, пов'язаних із діяль­ністю Мінатоменерго колишнього СРСР) наполягають на якнай­швидшій забороні цього способу добування енергії як шкідливо­го й небезпечного для біосфери.

Сьогодні доведено: твердження про «дешевизну» атомної енергії (вважалося, що в колишньому СРСР вона коштувала в три

194


рази менше, ніж у розвинених країнах Заходу) — це навмисна фальсифікація. Річ у тім, що проектувальники вітчизняних АЕС не вносили у вартість «атомного» кіловата такі затрати, як пере­робка й поховання радіоактивних відходів, а за оцінками спеціалістів, вони становлять понад 75 % вартості всього палив­ного циклу АЕС. Не враховувалася також вартість демонтажу АЕС, а втім АЕС через 25—30 років роботи має бути зупинена, розібрана або похована, оскільки радіоактивність її агрегатів та обладнання перевищить норми. А вартість демонтажу, за оцінка­ми західних фахівців, дорівнює вартості її будівництва. Не були враховані й інші затрати, пов'язані з експлуатацією АЕС, зокре­ма зумовлені вимогами стосовно безпеки її роботи (на АЕС, що функціонують у розвинених країнах, ці вимоги були набагато жорсткіші, ніж на радянських). Доведено, що вартість «атомного» кіловата насправді втроє вища, ніж «газового», й удвоє, ніж «вугільного». Як пишуть німецькі експерти в цій галузі, «атомна енергія дешева лише там, де безпека стоїть на другому плані, й доти, доки людство мириться з тим, що його сьогоднішнє марно­тратство щодо електроенергії загрожує майбутнім поколінням пекельним радіоактивним жахом».

Найголовніше ж полягає в тому, що атомна енергетика настільки згубно впливає на біосферу, а потенційна небезпека аварії на АЕС така велика (адже це — техніка, й не можна дати стопроцентної гарантії її безвідмовності), що обстоювати цей спосіб добування енергії недопустимо й аморально.

Паливний енергетичний цикл АЕС передбачає видобування уранової руди й вилучення з неї урану, переробку цієї сировини на ядерне паливо (збагачення урану), використання палива в ядерних реакторах, хімічну регенерацію відпрацьованого палива, обробку й поховання радіоактивних відходів. Усі ці операції (рис. 4.1) супроводжуються небезпечним радіоактивним забруд­ненням природного середовища.

Жоден із запропонованих методів зберігання радіоактивних відходів нині не є задовільним. Проблему необхідно вирішити до того, як різко збільшиться кількість атомних електростанцій, що закриваються.

Висновки експертів «Ренд корпорейшн», одного з провідних «мозкових» трестів США

Забруднення починається на стадії видобування сировини, тобто на уранових рудниках. Після вилучення урану з руди зали-


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Глава 4


Техноекологія



           
   
 
   
 
 


я s s

s s

X

I

DC

s

S3

I


шаються величезні відвали слабко радіоактивних пустих порід -до 90 % добутої з надр породи. Ці відвали забруднюють атмосфе­ру радіоактивним газом радоном, небезпечним для біоти (напри­клад, медики довели, що внаслідок вдихання повітря з підвище­ним умістом радону в ссавців розвивається рак легень).

Кількість радіоактивних відходів зростає на стадії збагачення уранової руди, з якої виготовляють твели — спеціальні елементи, що виділяють тепло, котрі надходять потім на АЕС. У реактор ти­пу РБМК (сумнозвісний після аварії на Чорнобильській АЕС) за­вантажується близько 180 т таких твелів, які в результаті роботи реактора перетворюються на високорадіоактивні відходи. АЕС — це, по суті, підприємство, яке поряд з електроенергією виробляє величезну кількість украй небезпечних речовин. Лише в США нагромадилося близько 12 тис. т таких відпрацьованих твелів, а на початку XXI cm. до них додасться ще 40 тис. т цього пекельного матеріалу.

Відпрацьовані твели кілька років зберігаються на території АЕС у спеціальних басейнах із водою, поки трохи знизиться їхня радіоактивність, після чого в особливих контейнерах спеціальни­ми поїздами їх перевозять на фабрику для регенерації ядерного палива. Тут твели обробляють, вилучаючи з них уран, який іще не «вигорів», і виготовляють із нього нові твели.

Прихильники атомної енергетики довго переконували у великій перевазі АЕС: мовляв, відпрацьоване паливо можна бага­торазово переробляти й знову використовувати в реакторі, доки не «вигорить» весь уран. Насправді вже після другого такого цик­лу регенерації залишки палива у твелах насичуються великою кількістю сторонніх ізотопів і продуктів розщеплення, а це вне-можливлює використання їх у реакторі втретє. «Вигоряє» лише 2 % урану, який був у твелі першого циклу. А сам твел стає над­звичайно небезпечним радіоактивним матеріалом, який потрібно десь зберігати сотні й тисячі років.

Радіація має дуже негативну особливість: усе, що контактує з радіоактивною речовиною (і машини, і контейнери, і обладнан­ня, і приміщення, і навіть одяг персоналу), саме стає радіоактив­ним, а отже, небезпечним. Радіацію неможливо зупинити, «вимк­нути» чи знищити. Всі ці відпрацьовані радіоактивні матеріали необхідно десь надійно зберігати, поки не розпадуться радіоак­тивні ізотопи. Але серед них багато таких, період напіврозпаду яких обчислюється тисячами років! У процесі зберігання контей-

197


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Г л а в а 4


Техноекологія



нерам з відходами не можна контактувати з підземними водами, сховища необхідно вентилювати (сотні років!), бо за рахунок виділення з відходів тепла контейнери нагріваються до темпера­тури 200 °С і можуть розтріскатися. Крім того, ці сховища треба надійно охороняти (сотні років!), щоб до них не проникли сторонні люди або зловмисники.

Сьогодні на всіх АЕС України нагромаджено до 70 тис. м3 радіоактивних відходів, 65,5 млн т у видобувній та переробній урановій промисловості, 5 тис. м3 в Українському державному об'єднанні «Радон» та 1,1 млрд м3 відходів міститься в зоні відчу­ження ЧАЕС. Близько 8590 % радіоактивних відходів належать до категорії низько- та середньоактивних.

Сказане цілком стосується й самих АЕС. Через 25—30 років експлуатації все їхнє обладнання, апаратура, місткості, примі­щення, транспортні засоби й т. д. стають настільки радіоактивни­ми, що їх необхідно демонтувати й поховати на сотні років. А для поховання лише одного реактора потрібно близько 40 га землі.

Немає жодного іншого енергоносія, використання якого залишало б хоч приблизно стільки відходів, скільки дає ядерна енергетика, і немає таких відходів, які за ступенем небезпечності хоча б приблизно нагадували продукти розщеплення.

Е. Гауль, німецький учений-атомник

Аналіз, здійснений провідними фахівцями світу в галузі енер­гетики, показав, що найближчими десятиліттями атомна енерге­тика все ще відіграватиме значну роль у житті людства, а для деяких країн (Франція, Японія, Китай та ін.) буде основним дже­релом енергозабезпечення. Низка важливих факторів, насамперед економічних, не дозволяє в найближчій перспективі відмовитися від атомної енергетики й в Україні. Тож постає необхідність підвищувати екологічну безпеку галузі.

Досвід переконливо свідчить, що однією з основних проблем, пов'язаних із використанням атомної енергії, є поховання ядер­них відходів. Ця проблема з часом стає гострішою й із регіональ­ної переростає в глобальну. В країнах, де функціонує багато атом­них електростанцій (США, Франція, Велика Британія, Китай, Росія, Японія), нині нагромаджено величезну кількість як твердих, так і рідких ядерних відходів, що становлять чимдалі серйознішу небезпеку для довкілля. Атомні енергетичні компанії змушені витрачати дедалі більші кошти на розширення площ ядерних схо-

198


вищ і поховань, на забезпечення їх безпеки, на переробку відхо­дів ядерного палива (ВЯП), яка, на думку вчених, пов'язана з великим ризиком для навколишнього природного середовища.

У розвинених країнах (США, Японія) опрацьовуються різні проекти поховання та знешкодження ВЯП, навіть такий, як будівництво могильника на Місяці. Найреальнішими з них вва­жаються спорудження великого підземного сховища в надрах гори Юкка на півдні США (в пустелі Невада, в 140 км від Лас-Вегаса), а також поховання ВЯП у спеціальних сховищах у Сибіру (Новосибірська область), на що Росія погоджується, незважаючи на гучні протести громадськості.

Вартість першого із зазначених проектів — 58 млрд доларів. Наукові дослідження, на які було витрачено майже 7 млрд доларів, тривали 20 років і завершилися вибором саме г. Юкка, де можна буде поховати близько 80 тис. т ядерних відходів, запобігти їх негативному впливові на довкілля, здійснювати бага­торічний екологічний моніторинг і розмістити відповідні служби науково-технічного забезпечення й контролю. Сьогодні ВЯП зберігаються в більш як 130 різних сховищах по всій території США. Американські фахівці гарантують надійність сховища ВЯП у пустелі Невада на 10 тис. років. Єдина небезпека — це приваб­ливість об'єкта для терористів.

В Україні за роки незалежності не вдалося створити замкне­ного циклу виробництва палива для АЕС і поховання ядерних відходів.

Проблема поховання ВЯП для нашої держави не менш гостра, ніж для США. Була спроба організувати сховища ВЯП у соляних шахтах м. Артемівська (Донбас), є проекти поховання в надрах Українського кристалічного щита — в спеціально створених сховищах у гранітних товщах. В Інституті геологічних наук НАНУ ведуться пошукові роботи (вони триватимуть до 2005 р.) найбез­печнішого, з усіх поглядів, місця поховання ВЯП. А поки що ВЯП наших АЕС відправляються на тимчасове зберігання в Росію, звідки ці відходи Україна повинна забрати назад у 2010 р.

АЕС виробляють сотні видів радіоактивних речовин, яких раніше не було в біосфері, й до яких живі істоти не пристосовані. Так, після аварії на Чорнобильській АЕС в атмосферу було викинуто близько 450 видів радіонуклідів. Серед них багато довгоіснуючих, таких як цезій-137 (період напіврозпаду 80 тис. років) і стронцій-90 (період напіврозпаду 20 тис. років). Вони за своїми хімічними влас-

199


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Гпав а 4


Техноекологія



тивостями подібні до калію й кальцію, які відіграють велику роль у біохімічних процесах. Живі організми не можуть відрізнити ці ізотопи від калію та кальцію й нагромаджують їх, що є причиною найнебезпечнішого внутрішнього опромінення, яке викликає тяжкі захворювання й шкідливі мутації.

• Штучний елемент плутоній (період напіврозпаду перевищує 20 тис. років!), який нагромаджується в атомних реакторах, — це найтоксичніша речовина з усіх, що будь-коли створені людиною: 450 г плутонію (за об'ємом це кулька розміром з апельсин) достатньо, щоб убити 10 млрд людей; 1 мкг цієї речовини викликає рак легень у людини. А нині на Землі в ядерних боєголовках, відпрацьованих твелах та інших відходах АЕС накопичено тисячі тонн цієї суперотрути.

Нагромадження в природі невластивих для неї радіоактивних речовин украй шкідливо діє на біосферу. В зонах, забруднених унаслідок аварії на ЧАЕС, уже сьогодні спостерігаються масові аномалії: у рослин — гігантизм листя дерев, такі зміни деяких рослин, що важко визначити їх вид; у тварин — народження не­життєздатних мутантів (поросят без очей, лошат із вісьмома кінцівками тощо); у людей і тварин — пригнічення функцій імун­ної системи, в результаті чого ускладнився перебіг таких захворю­вань, як грип, запалення легень, збільшилася смертність від «зви­чайних» захворювань.

«Мирний атом» загострив питання про відповідальність уче­них, змусив замислитися про такі поняття, як совість, людяність, порядність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілю­зорних вигід ризикувати здоров'ям і життям майбутніх поколінь.

Всемогутність і безсилля людини продемонстрував Чорнобиль. І застеріг: не захоплюйся своєю могутністю, людино, не жартуй із нею. Бо ти й причина, ти й наслідок.

Г. О. Медведев,

російський публіцист

До сказаного слід додати, що АЕС спричинюють також вели­ке теплове забруднення, особливо гідросфери. Лише мала части­на теплоти, що виділяється під час роботи реакторів, може бути утилізована й перетворена на електроенергію. Левова ж її пайка у вигляді гарячої (45 °С) води й пари викидається у водойми та в повітря. Вище вже наводився приклад Хмельницької АЕС, яка використовує для охолодження своїх реакторів усю воду річки Горинь.

200


іі Термоядерна енергетика. У зв'язку з величезною потен­ційною небезпекою АЕС для біосфери вчені та енергетики сьогодні покладають надії на інший спосіб добування енергії, а саме з допомогою термоядерних електростанцій (ТЯЕС). І хоча в світі поки що не діє жодна ТЯЕС, є переконання (особливо на Заході), що цей спосіб добування енергії стане основним у XXI ст. й витіснить АЕС і ТЕС.

На ТЯЕС енергія добуватиметься не за рахунок розщеплення важких ядер урану, а внаслідок злиття легких ядер ізотопів вод­ню (дейтерію й тритію) та утворення з них ядер гелію. Такі реакції живлять енергією Сонце й незліченну кількість інших зірок у Всесвіті.

Нині над розробкою промислових термоядерних реакторів працюють учені багатьох країн: Європейського Союзу, США, Росії, Японії, Канади. Як вважає більшість учених, зайнятих цією проблемою, перший прототип комерційного термоядерного реак­тора планується створити в першій чверті XXI ст.

Цей спосіб добування електроенергії матиме безумовні переваги над тими, що використовуються сьогодні на ТЕС і АЕС:

• ТЯЕС характеризуватимуться високим ступенем безпеки робо­
ти, бо конструкція термоядерного реактора така, що за будь-
якого її пошкодження чи порушення режиму автоматично
припиняється термоядерна реакція й вимикається реактор;

• у термоядерному реакторі водночас міститиметься лише кілька
грамів «палива» — дейтерію й тритію, що є відносно низько-
радіоактивними (порівняйте з 180 т урану, який завантажується
в реактор АЕС!);

• запаси одного з компонентів палива для ТЯЕС — дейтерію —
на Землі величезні: їх достатньо, аби забезпечити електро­
енергією людство на кілька мільйонів років (наприклад,
дейтерію, що міститься у 500 л води з будь-якої водойми,
достатньо для задоволення всіх енергетичних потреб однієї
людини протягом усього її життя);

• внаслідок термоядерної реакції не утворюються радіонукліди —
продуктом реакції є нерадіоактивний газ гелій;

• ТЯЕС не забруднюватимуть атмосферу речовинами, здатними
спричинити кислотні дощі, парниковий ефект або руйнування
озонового шару.

201


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля



Гп а в а 4


Техноекологія



»

І


Проте в ТЯЕС будуть і недоліки:

• теплота, яка у великій кількості виділяється внаслідок термо­
ядерної реакції, за законами термодинаміки, не може бути
цілком перетворена на електроенергію й спричинює підігріван­
ня атмосфери й гідросфери Землі; тому на розвиток термо­
ядерної енергетики накладається те саме обмеження, що й на
використання інших невідновлюваних джерел енергії, — це
тепловий рубіж;

• робота термоядерного реактора супроводжується дуже потуж­
ним нейтронним потоком, а отже, відбувається радіоактивне
забруднення конструкцій, тому по певному часі необхідно його
розбирати й ховати (як і реактори АЕС);

• до компонентів «палива» для ТЯЕС, крім дейтерію, належить
літій, запаси якого на Землі дуже невеликі, а родовища неба­
гаті й трапляються дуже рідко, або тритій, що виробляється
штучно, з великими затратами енергії.

Ш Вплив на довкілля ГЕС.У наш час ГЕС виробляють близь­ко 20 % електроенергії у світі. Деякі країни з гірським рельєфом і швидкими річками (Норвегія, Таджикистан, Киргизстан) свої потреби в електроенергії задовольняють переважно за рахунок ГЕС.

Гідроенергетичний потенціал України становить 44,7 млрд кВт • год, проте лише 21,5 млрд кВт • год припадає на ресурси, які технічно можливо використати (46 % їх сконцентровано в басейні Дніпра, по 20 % — у басейнах Дністра й Тиси, 14 % — інших річок). Щодо економічно доцільних для використання гідроенер­горесурсів, то вони загалом не перевищують 16—17 млрд кВт • год (61 % зосереджено в басейні Дніпра, 22 % — Тиси, 17 % — Дністра). Отже, за запасами гідроенергоресурсів Україна посідає досить скромне місце серед інших держав світу, Європи та СНД.

Установлена потужність ГЕС України становить 4,7 млн кВт, 98 % якої припадає на гідроелектростанції Дніпровського каска­ду та Дністровської ГЕС.

Порівняно з ТЕС і АЕС гідроелектростанції мають низку переваг:

• вони зовсім не забруднюють атмосферу;

• поліпшують умови роботи річкового транспорту;

• працюючи в парі з ТЕС, беруть на себе навантаження під час
максимального (пікового) споживання електроенергії;

202


• агрегати ГЕС уводяться в дію дуже швидко, на відміну від агре­гатів ТЕС, яким потрібно кілька годин для розігрівання й вихо­ду на робочий режим (або ж треба утримувати один з агрегатів ТЕС у «гарячому» режимі, витрачаючи дефіцитне паливо). Разом із тим ГЕС, особливо ті з них, що побудовані на

рівнинних річках, завдають шкоди довкіллю.

• На Дніпрі, наприклад, водосховищами затоплено величезні
площі найродючіших у Європі земель: Київським — 922 км2,
Канівським — 675, Кременчуцьким — 2250, Дніпродзер-
жинським — 567, Дніпровським — 410, Каховським — 2155 км2.
У сумі це становить майже 7000 км2 — чверть території Бельгії!
Важко уявити, скільки сільськогосподарської продукції недоодер­
жала Україна через це. Із затоплюваних ділянок довелося відсе­
ляти жителів сотень сіл, прокладати нові дороги й комунікації
тощо. Пішло під воду багато історичних і ландшафтних пам'яток.

• У місцевостях, розташованих поблизу водосховищ, підні­
мається рівень ґрунтових вод, заболочується територія, виводять­
ся із сівозмін великі площі землі.

• На водосховищах тривають обвали берегів, які на окремих
ділянках відступили вже на сотні метрів.

Греблі перетворили Дніпро на низку застійних озер, що мають слабкий водообмін та погану самоочищуваність і стають уловлю­вачами промислових забруднень.

Дуже потерпають від гребель мешканці річок — планктон і ри­ба. Риба не може проходити крізь греблі до місць своїх звичних нерестовищ, які до того ж стають непридатними для нересту че­рез заглиблення. Багато риби й планктону гине в лопатях турбін. Водосховища, забруднені стоками й добривами, що змиваються з полів, улітку нерідко «цвітуть», що спричинює масову загибель риби та інших мешканців водойм.

Якщо підрахувати всі ці збитки від будівництва й роботи ГЕС на рівнинних територіях, стає зрозуміло, що твердження про «найдешевший кіловат», який нібито дають ГЕС, не відповідає дійсності. Очевидно, що великі ГЕС раціонально будувати лише в гірських районах. Можливо, в майбутньому нам чи нашим на­щадкам доведеться спускати воду з деяких «рукотворних морів» на тому ж Дніпрі.

Ж Альтернативні джерела енергії— це енергія вітру, морів та океанів, внутрішнього тепла Землі, Сонця.

203


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Глава 4


Техноекологія



Енергія вітру.За оцінками вчених, загальний вітроенергетич­ний потенціал Землі в ЗО разів перевищує річне споживання енергії людством. Однак використовується лише мізерна частка цієї енергії. Так було не завжди. За даними статистики, до рево­люції в кожному другому селі України працював вітряк. Але парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників. Добре відомо також, що до появи па­роплавів усі морські перевезення здійснювалися вітрильниками.

Можливості використання енергії вітру в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітроелектричних двигунів швидкість вітру в середньому за рік має бути не меншою ніж 4—5 м/с, а краще, коли вона становить 6—8 м/с. В Україні до таких зон належать узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

Піонером будівництва вітроелектростанцій (ВЕС) був видат­ний український учений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю. Кондратюк. Побудована ним у 1931 р. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт більш як 10 років забезпе­чувала місто електроенергією.

Сьогодні на Заході, особливо в Данії та США, серійно випус­каються ВЕС потужністю від 1,5 до 100 кВт, діє також кілька експериментальних потужністю до 30 тис. кВт.

• У донецькому Приазов'ї споруджується найбільша в Україні ВЕС — Новоазовська. В степу вже змонтовано комплекс із 15 генераторів. Планується, що до 2005 р. потужність цієї прибережної станції досягне 50 МВт. Цього цілком достатньо, щоб забезпечити електроенергією найбільший в області Новоазовський сільськогосподарський район, де розташовано більш як сто оздоровниць і баз відпочинку. Цікаво, що в цій частині Приазовської низовини понад триста днів на рік напористо дме «калмик» — стабільний вітер із Калмицьких і Сальських степів (своєрідна «вітрова труба», за визначенням синоптиків).

Услід за Новоазовською планується спорудження подібних ВЕС у Володарському й Першотравневому районах.

Вітроелектростанції не забруднюють довкілля. Єдиний нега­тивний фактор — низькочастотний шум (гудіння) під час роботи ВЕС та ще одиничні випадки загибелі птахів, які потрапляють у лопаті вітродвигунів.

Думки інженерів і вчених повертаються й до, здавалося б, дав­но забутих вітрильників. ♦> Відомий океанолог Ж.-І. Кусто на-

204


прикінці 80-х років сконструював і випробував вантажне судно, в якого, крім дизельного двигуна, є й вітрила. Щоправда, цей вітрильник мало схожий на оспівані бригантини минулих віків — його вітрила являють собою вертикальні напівциліндричні кон­струкції з алюмінієвого сплаву, якими керує комп'ютер. Викори­стання цих вітрил під час трансокеанічного плавання дає змогу економити значну (до 70 % за сприятливого вітру) кількість

палива.

Енергія морів та океанів.Світовий океан містить колосальні

запаси енергії.

По-перше, це енергія сонячного випромінювання, поглинута океанською водою, яка виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температур різних шарів води. По-друге, це енергія тяжіння Місяця й Сонця, що спричинює морські припливи й відпливи. Використовується цей екологічно чистий потенціал іще дуже мало.

Першими об'єктами такої енергетики можна вважати морські хвильові електростанції, які акумулюють енергію вертикальних коливань води. Хвиля метрової висоти забезпечує від 25 до 35 кВт енергії, навіть хвиля заввишки всього 35 см може обертати спеціальну турбіну й давати електричний струм. ♦ Одна з перших хвильових електростанцій потужністю 350 кВт ось уже близько 30 років успішно діє поблизу норвезького міста Бергена. ♦> Збу­довано також перші морські електростанції, що утилізують енергію припливів і відпливів, — на узбережжі Ла-Маншу у Франції потужністю 240 тис. кВт і в Кольській затоці (Росія) потужністю 400 кВт. ♦> А на тихоокеанському острові Науру діє електростанція потужністю 100 кВт, яка використовує (за прин­ципом термопари) різницю температур нагрітого тропічним сонцем поверхневого шару води й холодного придонного.

Енергія внутрішнього тепла Землі.З глибиною підвищується температура в земній корі (в середньому на 30 °С на 1 км, а у вул­канічних районах — набагато швидше). За оцінками геологів, до глибин 7—10 км загальна кількість теплоти в 5000 разів переви­щує теплоємність усіх видів мінерального палива, що є на Землі. Теоретично лише 1 % цього тепла достатньо, аби забезпечити людство енергією на найближчі 4000 років. Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі ре­зультати досягаються в районах активної вулканічної діяльності (Ісландія, Камчатка, Гавайські острови), де близько до поверхні





Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Глав а 4


Техноекологія



є термальні води. Крізь свердловини гаряча водяна пара надхо­дить у турбіни, що виробляють електроенергію. Відпрацьована га­ряча вода йде на обігрівання теплиць, житла тощо. В холодній Ісландії в таких оранжереях вирощують овочі й навіть банани, а столиця країни Рейк'явік уже понад 40 років уся забезпечується теплом за рахунок цього джерела.

В Україні досі немає установок такого типу, хоч у нас є перспективні зони для застосування геотермальної енергії — Карпати, Закарпаття та Крим.

У разі споживання геотермальної енергії постає проблема відпрацьованих підземних вод. Вони сильно мінералізовані, і їх не можна спускати у водостоки. Тому відпрацьовані води знову закачують у підземні горизонти для повторного використання. З деяких таких розсолів добувають йод, бром, літій та деякі інші елементи.

Енергія Сонця.Сонце — найпотужніше джерело екологічно чистої енергії, і людство має зосередити свої зусилля на розробці методів її утилізації. Основна перешкода полягає в розсіяності сонячної енергії: на широтах України, наприклад, на кожний квадратний метр поверхні за рік надходить лише близько 1900 кВт сонячної енергії. Утилізація сонячної енергії стри­мується також високою вартістю установок, а отже, й порівняно високою собівартістю електроенергії.

Сонячну енергію можна застосовувати для добування електро­енергії, побутового тепла, високотемпературного тепла в промис­ловості, на транспорті. Найбільших успіхів досягнуто в таких країнах, як США, Франція, Туркменистан, причому переважно в галузі так званої «малої» енергетики.

Для добування електроенергії від Сонця застосовується кілька методів, найперспективніший з яких полягає в безпосередньому перетворенні сонячного випромінювання на електрику за допо­могою напівпровідникових фотоелектричних генераторів (соняч­них батарей). ККД найсучасніших їх типів сьогодні становить 25—30 %. Через високу вартість такі батареї поки що використо­вуються мало — на космічних супутниках і станціях, у ретрансля­торах, навігаційних маяках, телефонних станціях у пустельних місцевостях, для живлення невеликих радіостанцій, у мікрокаль­куляторах, електронних іграшках тощо.

Електроенергію від Сонця добувають також за допомогою паротурбінних генераторів. ♦ Одну з таких сонячних електро-

206


станцій (СЕС) потужністю 1200 кВт споруджено в Криму побли­зу Керчі. В центрі круга діаметром 500 м установлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці. її оточують 1600 рухомих дзеркал (геліостатів). Стежачи за допомогою ЕОМ за рухом Сон­ця, вони відбивають його промені на парогенератор, нагріваючи в ньому воду до утворення пари температурою 300 °С. Пара подається на турбіну з електрогенератором.

СЕС не забруднюють довкілля. Щоправда, для майбутніх потужних СЕС на сонячних батареях знадобляться великі площі. Але на нашій планеті — близько 20 млн км2 пустель, де землі непридатні для сільського господарства, потік сонячної енергії найпотужніший, а кількість хмарних днів протягом року міні­мальна. Щоб задовольнити енергетичні потреби людства, треба розмістити батареї на площі від 1 до 3 млн км2, тобто достатньо зайняти лише 5—15 % площі пустель.

Сонячна енергія використовується також для добування побу­тового тепла (100—150 °С), яке йде на опалювання приміщень, приготування їжі, опріснення води тощо. ♦ Розроблено досить зручні пристрої для таких потреб (наприклад, параболічне дзер-кало-піч діаметром 1,5 м, у фокусі якого вода в трилітровому чай­нику закипає за 10 хв.). ♦Для промислових цілей (плавлення проб металів, вирощування кристалів із розплаву і т. п.) створено сонячні печі, у фокусі дзеркала яких температура сягає 3800 °С. Одна з таких установок діє у Франції.

Сонячна енергія може застосовуватися й на транспорті — для енергоживлення автомобілів, невеликих суден і навіть літаків. Із площі в кілька квадратних метрів (дах мікроавтобуса) можна зібрати енергію для живлення автомобільного акумулятора.

♦ В 1982 р. такий автомобіль, не витративши й краплі бензину,
перетнув Австралію, подолавши за два місяці відстань у 4000 км.

♦ На літаку, верхню площину крила якого було вкрито сонячни­
ми батареями, здійснено переліт через Ла-Манш.

♦ На півдні Австралії будується екологічно чиста сонячно-вітрова електростанція, або так званий «сонячний комин», потужністю 200 МВт. Вона, до речі, стане найвищою спорудою у світі. Конструктивно це буде бетонна труба заввишки 1 км, ото­чена скляним кожухом. За принципом дії ця електростанція подібна до ГЕС, але рушієм її турбін буде не вода, а висхідний потік нагрітого сонцем повітря. Нагріте сонцем у скляному кожусі повітря підніматиметься вгору трубою й надаватиме рух


Розділ І Сучасні підходи в науці про довкілля


Заказать ✍️ написание учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Сейчас читают про:
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7