Энергетики

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

В XX в. мощность, используемая человеком на отопление, освещение, транспорт, промышленное и сельскохозяйственное производство, обработку и передачу информации и т.п., достиг­ла в среднем 2 — 3 кВт/чел.

На душу населения современный человек затрачивает по­чти в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек.

Так, в США удельная мощность потребления невозобновимых ископаемых ресурсов энергии на одного человека превышает 10 — 12 кВт/чел.

В настоящее время свои энергетические потребности человече­ство удовлетворяет в основном за счет углеродсодержащих видов топлива (каменного угля, нефти, газа, дров, сланцев, торфа) и урана.

С 1973 по 1998 г. глобальное потребление энергоно­сителей возросло в 5 раз.

Разведанные запасы каменного угля оцениваются в 1280 млрд т, нефти — 137 млрд т (1993 г.) (66% на Среднем Востоке), газа — 142 трлн м³ (40% в Восточной Европе и СНГ, 36% — в России, 32% — на Среднем Востоке (данные на 1993 г.)).

Прогнозируемые (неразведанные) запасы нефти в 1993 г. оце­нивались в 100—120 млрд т, угля — 3860 млрд т, газа — 400 трлн м³, в том числе в России 236 трлн м³. В 1995 г. добыча нефти составля­ла 3,32 млрд т в год (Средний Восток давал 30% добычи, СНГ — 13, Россия -11, США - 11%), газа - 2,3 трлн м³ (СНГ - 35, Россия — 29, США — 25 %). В 2000 г. добыча нефти возросла до 3,5 млрд т.

Таким образом, при современном уровне добычи нефти и газа их запасы кончатся после 2050 г.

Запасы урана ²³⁵U, который используется в качестве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, будут исчерпаны к 2050 году.

Альтернативные источники энергии — энергия ветра, солнца, геотермальная энергия (энергия горячих подземных вод), энергия течений — пока вносят незначительный вклад в мировое произ­водство энергии.

Важную роль в жизни населения развивающихся стран играют дрова. По данным ФАО, в 1998 г. более 2 млрд человек в странах Азии, Африки и Латинской Америки (примерно до 90% сельско­го и более 30% городского населения) для приготовления пищи и обогрева используют древесину. На эти цели в развивающихся странах расходуется 80 % древесины.

В типичной тепловой электростанции (ТЭС) происходит сжи­гание углеродсодержащего топлива, и под действием этого тепла в котле возникает пар с температурой Т= 600 °С, который приводит в движение турбину, связанную с ротором трехфазного синхрон­ного генератора.

Недостатки:

1. Необходимость использования проточной воды, которая от пара нагревается, приводит к теплово­му загрязнению окружающей среды. Кроме того, создание, переда­ча и использование электрической энергии ведут к электромаг­нитному загрязнению окружающей среды. В результате теплового загрязнения воздушной среды температура вокруг ТЭС повышается на 3°С, что приводит к повышению туманности атмосферы и возникновению смога. Тепловое загрязнение водной среды приводит к снижению содержания растворенного кислорода в воде и развитию процессов эвтрофикации.

2. Сжигание углеродсодержащих топлив приводит к появлению двуокиси углерода СО₂, которая выбрасывается в атмосферу и способствует созданию парникового эффекта.

3. Наличие в сжигаемом угле добавок серы приводит к появлению окислов серы, они поступают в атмосферу и после реакции с парами воды в облаках создают серную кислоту, которая с осадками падает на землю. Так возникают кислотные осадки с серной кислотой.

3. Другим источником кислотных осадков являются окислы азо­та, которые возникают в топках ТЭС при высоких температурах (при обычных температурах азот не взаимодействует с кислоро­дом атмосферы). Далее эти окислы поступают в атмосферу, всту­пают в реакцию с парами воды в облаках и создают азотную кис­лоту, которая вместе с осадками попадает на землю. Так возника­ют кислотные осадки с азотной кислотой. Общее количество выбросов оксидов серы и азота в мире ежегодно составляет 250 млн. т. В России отмечены случаи выпадения осадков с pH =2,3, что соответствует кислотности уксуса. В России очаги приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск.

ТЭС на угле, вырабатывающая электроэнергию мощностью 1 ГВт = 10⁹ Вт, ежегодно потребляет 3 млн т угля, выбрасывая в окружающую среду 7 млн т СО₂, 120 тыс. т двуокиси серы, 20 тыс. т оксидов азота NO₂ и 750 тыс. т золы.