Перспективы развития мировой энергетики. Энергетика и экология

Министерство Образования  и Науки Российской Федерации

Сибирская Государственная  Геодезическая Академия

 

Кафедра экологии и природопользования

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: «Перспективы развития мировой энергетики. Энергетика и  экология»

 

 

 

 

 

Выполнила:                                                                                              Проверила:                        Студ. гр. БЖ-21                                                              

Петрищева Е. Е.                                                                                      Ануфченко Л.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

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

Теплоэнергетика и экология……………………………………….……………..5

Ядерная энергетика и экология…………………………………….…………….9

Гидроэнергетика и экология………………………………………..…...............12

Альтернативные источники  получения энергии…………………...………….15

Заключение…………………………………………………………………….…16

Список литературы………………………………….…………………………...17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

    Анализ  перспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещении приоритетных проблем в сторону  всесторонней оценки возможных последствий  влияния основных отраслей энергетики на окружающую среду, жизнь и здоровье населения.

    Энергетические  объекты (топливно-энергетический  комплекс вообще и объекты  энергетики в  частности) по  степени влияния на окружающую  среду принадлежат к  числу  наиболее интенсивно воздействующих на биосферу.

    Увеличение  напоров  и объемов водохранилищ гидроузлов, продолжение использования  традиционных  видов топлива (уголь, нефть,  газ), строительство АЭС и  других  предприятий  ядерного топливного  цикла (ЯТЦ) выдвигают ряд принципиально   важных задач глобального характера   по оценке влияния энергетики  на биосферу Земли. Если в предыдущие периоды  выбор способов получения электрической  и тепловой энергии, путей комплексного решения проблем энергетики, водного  хозяйства, транспорта и др. и назначение основных параметров проводились в первую очередь  на основе минимизации экономических  затрат, то в настоящее время на первый план все более выдвигаются  вопросы оценки возможных последствий  возведения и эксплуатации объектов энергетики.

    Развитие  энергетического  производства, по-видимому, следует  рассматривать как один из  аспектов современного этапа  развития техносферы вообще (и энергетики в частности) и учитывать при разработке методов оценки и средств обеспечения надежности и экологической безопасности наиболее потенциально опасных технологий.

    Одно  из важнейших  направлений решения  проблемы  – принятие комплекса технических   и организационных решений на  основе концепций теории риска.

   

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплоэнергетика и экология.

 

         Теплоэнергетика — отрасль энергетики, в которой производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС), использующих для этого химическую энергию органического топлива.

         Теплоэнергетика в мировом масштабе  преобладает среди традиционных  видов, на базе нефти вырабатывается 39 % всей электроэнергии мира, на  базе угля — 27 %, газа — 24 %, то есть всего 90 % от общей  выработки всех электростанций  мира. Энергетика таких стран  мира, как Польша и ЮАР практически  полностью основана на использовании  угля, а Нидерландов — газа. Очень  велика доля теплоэнергетики  в Китае, Австралии, Мексике.

        Воздействие  тепловых электростанций на окружающую  среду во многом зависит от  вида сжигаемого топлива.

           Твердое топливо. При сжигании  твердого топлива в атмосферу  поступают летучая зола с частицами недогоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, некоторое количество фтористых соединений, а также газообразные продукты неполного сгорания топлива. Летучая зола в некоторых случаях содержит помимо нетоксичных составляющих и более вредные примеси. Так, в золе донецких антрацитов в незначительных количествах содержится мышьяк, а в золе Экибастузского и некоторых других месторождений — свободный диоксид кремния, в золе сланцев и углей Канско-Ачинского бассейна — свободный оксид кальция.

          Уголь - самое распространенное ископаемое топливо на нашей планете. Специалисты считают, что его запасов хватит на 500 лет. Кроме того, уголь распространен по всему миру более равномерно и он более экономичен, чем нефть. Из угля можно получить синтетическое жидкое топливо. Метод получения горючего путем переработки угля известен давно. Однако слишком высокой была себестоимость такой продукции. Процесс происходит при высоком давлении. У этого топлива есть одно неоспоримое преимущество — у него выше октановое число. Это означает, что экологически оно будет более чистым.

         Торф. При энергетическом использовании  торфа имеет место ряд отрицательных последствий для окружающей среды, возникающих в результате добычи торфа в широких масштабах. К ним, в частности, относятся нарушение режима водных систем, изменение ландшафта и почвенного покрова в местах торфодобычи, ухудшение качества местных источников пресной воды и загрязнение воздушного бассейна, резкое ухудшение условий существования животных. Значительные экологические трудности возникают и в связи с необходимостью перевозки и хранения торфа.

          Жидкое топливо. При сжигании  жидкого топлива (мазутов) с  дымовыми газами в атмосферный воздух поступают: сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций жидкое топливо более «гигиеничное». При этом полностью отпадает проблема золоотвалов, которые занимают значительные территории, исключают их полезное использование и являются источником постоянных загрязнений атмосферы в районе станции из-за уноса части золы с ветрами. В продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола.

         Природный газ. При сжигании природного газа существенным загрязнителем атмосферы являются оксиды азота. Однако выброс оксидов азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20% ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствами самого топлива, а особенностями процессов сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа. Таким образом, природный газ является наиболее экологически чистым видом энергетического топлива и по выделению оксидов азота в процессе горения.

          Таким образом, в качестве топлива  на тепловых электростанциях  используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и, реже, древесину и торф. Основными компонентами горючих материалов являются углерод, водород и кислород, в меньших количествах содержится сера и азот, присутствуют также следы металлов и их соединений (чаще всего оксиды и сульфиды).

           В теплоэнергетике источником массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия и установки паросилового хозяйства, т. е. любые предприятия, работа которых связана со сжиганием топлива.

          Наряду с газообразными выбросами теплоэнергетика производит огромные массы твердых отходов; к ним относятся зола и шлаки.

          Отходы углеобогатительных фабрик  содержат 55-60% SiO2, 22-26% Аl2О3,

5-12% Fe2O3, 0,5-1% CaO, 4-4,5% К2О и Nа2О и до 5% С. Они поступают в отвалы, которые пылят, дымят и резко ухудшают состояние атмосферы и прилегающих территорий.

         Жизнь на Земле возникла в условиях восстановительной атмосферы и только значительно позже, спустя примерно 2 млрд лет, биосфера постепенно преобразовала восстановительную атмосферу в окислительную. При этом живое вещество предварительно вывело из атмосферы различные вещества, в частности, углекислый газ, образовав огромные залежи известняков и других углеродосодержащих соединений.

          Сейчас наша техногенная цивилизация сформировала мощный поток восстановительных газов, в первую очередь вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии. За 20 лет, с 1970 по 1990 год, в мире было сожжено 450 млрд баррелей нефти, 90 млрд т угля, 11 трлн м3 газа (табл. 2).

 

 

 

 

 

 

Выбросы в атмосферу электростанцией  мощностью 1000 МВт в год (в тоннах)

Топливо	Выбросы
	углеводороды	СО	NOx	SO2	частицы
Уголь	400	2000	27 000	110 000	3 000
Нефть	470	700	25 000	37 000	1 200
Природный  газ	34	—	20 000	20,4	500

Таблица 2

         Основную часть выброса занимает углекислый газ - порядка 1 млн т в пересчете на углерод 1 Мт. Со сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 т органики, 82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов и почти 500 т взвешенных частиц. Зола электростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редко земельных и радиоактивных веществ.

         Для электростанции, работающей на угле, требуется 3,6 млн т угля, 150 м3 воды и около 30 млрд м3 воздуха ежегодно. В приведенных цифрах не учтены нарушения окружающей среды, связанные с добычей и транспортировкой угля.

          Если учесть, что подобная электростанция  активно работает несколько десятилетий,  то ее воздействие вполне можно  сравнить с действием вулкана.  Но если последний обычно выбрасывает продукты вулканизма в больших количества разово, то электростанция делает это постоянно. За десятки тысячелетий вулканическая деятельность не смогла сколько-нибудь заметно повлиять на состав атмосферы, а хозяйственная деятельность человека за какие-то 100-200 лет обусловила такие изменения, причем в основном за счет сжигания ископаемого топлива и выбросов парниковых газов разрушенными и деформированными экосистемами.

          Коэффициент полезного действия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%, большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия тем или иным способом используется и превращается, в конечном счете, в тепловую, т. е. помимо химического в биосферу поступает тепловое загрязнение.

         Загрязнение и отходы энергетических  объектов в виде газовой, жидкой  и твердой фазы распределяются  на два потока: один вызывает  глобальные изменения, а другой  — региональные и локальные.  Так же обстоит дело и в  других отраслях хозяйства, но все же энергетика и сжигание ископаемого топлива остаются источником основных глобальных загрязнителей. Они поступают в атмосферу, и за счет их накопления изменяется концентрация малых газовых составляющих атмосферы, в том числе парниковых газов. В атмосфере появились газы, которые ранее в ней практически отсутствовали - хлорфторуглероды. Это глобальные загрязнители, имеющие высокий парниковый эффект и в то же время участвующие в разрушении озонового экрана стратосферы.

          Таким образом, следует отметить, что на современном этапе тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу около 20% от общего количества всех вредных отходов промышленности. Они существенно влияют на окружающую среду района их расположения и на состояние биосферы в целом. Наиболее вредны конденсационные электрические станции, работающие на низкосортных видах топлива. Так, при сжигании на станции за 1 час 1060 т донецкого угля из топок котлов удаляется 34,5 т шлака, из бункеров электрофильтров, очищающих газы на 99% — 193,5 т золы, а через трубы в атмосферу выбрасывается 10 млн м3 дымовых газов. Эти газы, помимо азота и остатков кислорода, содержат 2350 т диоксида углерода, 251 т паров воды, 34 т диоксида серы, 9,34 т оксидов азота (в пересчете на диоксид) и 2 т летучей золы, не «пойманной» электро-фильтрами.

          Сточные воды ТЭС и ливневые  стоки с их территорий, загрязненные  отходами технологических циклов энергоустановок и содержащие ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты, при сбросе в водоемы могут оказать влияние на качество воды, водные организмы. Изменение химического состава тех или иных веществ приводит к нарушению установившихся в водоеме условий обитания и сказывается на видовом составе и численности водных организмов и бактерий и в конечном счете может привести к нарушениям процессов самоочищения водоемов от загрязнений и к ухудшению их санитарного состояния.

         Представляет опасность и так  называемое тепловое загрязнение  водоемов с многообразными нарушениями их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром. При работе турбин необходимо охлаждать водой отработанный пар, поэтому от энергетической станции непрерывно отходит поток воды, подогретой обычно на 8-12 °С и сбрасываемой в водоем. Крупные ТЭС нуждаются в больших объемах воды. Они сбрасывают в подогретом состоянии 80-90 м3/с воды. Это означает, что в водоем непрерывно поступает мощный поток теплой воды примерно такого масштаба, как река Москва.