Реферат: Экологические проблемы энергетики

  

  Институт Транспорта и Связи

<img src="/cache/referats/16252/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1111"> 

     <img src="/cache/referats/16252/image003.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Гражданская оборона

Тема:Экологические проблемы энергетики

Тип:Реферат

Выполнил:  Ситников Максим

    группа 3301 BN

Дата сдачина проверку: ______  ___

Датавозврата на доработку:______  ___

Зачет/не зачет

Преподаватель:Л.Н. Загребина

Рига-2004
Введение

Существует образноевыражение, что мы живем в эпоху трех «Э»: экономика, энергетика, экология. Приэтом экология как наука и образ мышления привлекает все более и болеепристальное внимание человечества.

Экологию рассматриваюткак науку и учебную дисциплину, которая призвана изучать взаимоотношенияорганизмов и среды во всем их разнообразии. При этом под средой понимается нетолько мир неживой природы, а и воздействие одних организмов или их сообществна другие организмы и сообщества. Экологию иногда связывают только с учением осреде обитания или окружающей среде. Последнее в основе правильно с той,однако, существенной поправкой, что среду нельзя рассматривать в отрыве оторганизмов, как и организмы вне их среды обитания. Это составные части единогофункционального целого, что и подчеркивается приведенным выше определениемэкологии как науки о взаимоотношениях организмов и среды.

Такую двустороннююсвязь важно подчеркнуть в связи с тем, что это основополагающее положение частонедоучитывается: экологию сводят только к влиянию среды на организмы.Ошибочность таких положений очевидна, поскольку именно организмы сформировалисовременную среду. Им же принадлежит первостепенная роль в нейтрализации техвоздействий на среду, которые происходили и происходят по различным причинам.

Концептуальные основыдисциплины. С момента появления «Экология» развивалась в рамках биологиипрактически на протяжении целого века — до 60-70-х годов прошлого столетия.Человек в этих системах, как правило, не рассматривался — полагалось, что еговзаимоотношения со средой подчиняются не биологическим, а социальнымзакономерностям и являются объектом общественно-философских наук.

 В настоящее время термин «экология» существеннотрансформировался. Она стала больше ориентированной на человека в связи с егоисключительно масштабным и специфическим влиянием на среду.

Сказанное позволяетдополнить определение «экологии» и назвать задачи, которые она призвана решатьв настоящее время. Современную экологию можно рассматривать как науку,занимающуюся изучением взаимоотношений организмов, в том числе и человека, сосредой, определением масштабов и допустимых пределов воздействия человеческогообщества на среду, возможностей уменьшения этих воздействий или их полнойнейтрализации. В стратегическом плане — это наука о выживании человечества ивыходе из экологического кризиса, который приобрел (или приобретает) глобальныемасштабы — в пределах всей планеты Земля.

Становится все более ясным,что человек очень мало знает о среде, в которой он живет, особенно омеханизмах, которые формируют и сохраняют среду. Раскрытие этих механизмов(закономерностей) — одна из важнейших задач современной экологии.

Содержание термина«экология», таким образом, приобрело социально-политический, философскийаспект. Она стала проникать практически во все отрасли знаний, с нейсвязывается гуманизация естественных и технических наук, она активно внедряетсяв гуманитарные области знаний. Экология при этом рассматривается не только каксамостоятельная дисциплина, а как мировоззрение, призванное пронизывать всенауки, технологические процессы и сферы деятельности людей.

Признано поэтому, чтоэкологическая подготовка должна идти, по крайней мере, по двум направлениямчерез изучение специальных интегральных курсов и через экологизацию всейнаучной, производственной и педагогической деятельности.

Наряду с экологическимобразованием существенное внимание уделяется экологическому воспитанию, скоторым связывается бережное отношение к природе, культурному наследию,социальным благам. Без серьезного общеэкологического образования решение этойзадачи также весьма проблематично.

Между тем, став в своемроде модной, экология не избежала вульгаризации понимания и содержания. В рядеслучаев экология становится разменной монетой в достижении определенныхполитических целей, положения в обществе.

В разряд экологическихнередко возводятся вопросы, относящиеся к отраслям производства, видам ирезультатам деятельности человека, просто если к ним добавляют модное слово«экология». Так появляются несуразные выражения, в том числе и в печати, типа«хорошая и плохая экология», «чистая и грязная экология», «испорченнаяэкология» и др. Это равнозначно присвоению таких же эпитетов математике,физике, истории, педагогике и т. п.

Несмотря на отмеченныенеясности и издержки в понимании объема, содержания и использования термина«экология», несомненным остается факт ее крайней актуальности в настоящеевремя.

В обобщенном видеэкология изучает наиболее общие закономерности взаимоотношений организмов и ихсообществ со средой в естественных условиях.

Социальная экологиярассматривает взаимоотношения в системе «общество — природа», специфическуюроль человека в системах различного ранга, отличие этой роли от других живыхсуществ, пути оптимизации взаимоотношений человека со средой, теоретическиеосновы рационального природопользования.

                                                                                                 

                                                                                           

            

Проблемы энергетики

Энергетика — это таотрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Есличисленность населения в условиях современного демографического взрываудваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии этопроисходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населенияи энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только всуммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

Нет основания ожидать,что темпы производства и потребления энергии в ближайшей перспективесущественно изменятся (некоторое замедление их в промышленно развитых странахкомпенсируется ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэтому важнополучить ответы на следующие вопросы:

какое влияние набиосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной (тепловой,водной, атомной) энергетики и как будет изменяться соотношение этих видов вэнергетическом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

можно ли уменьшитьотрицательное воздействие на среду современных (традиционных) методов полученияи использования энергии;

каковы возможностипроизводства энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, такихкак энергия солнца, ветра, термальных вод и других источников, которыеотносятся к неисчерпаемым и экологически чистым.

В настоящее времяэнергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видовэнергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды иатомная энергия используются человеком после превращения ее в электрическуюэнергию. В то же время значительное количество энергии, заключенной ворганическом топливе, используется в виде тепловой и только часть еепревращается в электрическую. Однако и в том и в другом случае высвобождениеэнергии из органического топлива связано с его сжиганием, следовательно, и споступлением продуктов горения в окружающую среду.

Экологическиепроблемы тепловой энергетики

За счет сжиганиятоплива (включая уголь, дрова и другие биоресурсы) в настоящее времяпроизводится около 90% энергии. Доля тепловых источников уменьшается до 80-85%в производстве электроэнергии. При этом в промышленно развитых странах нефть инефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта.Например, в США (данные на 1995 г.) нефть в общем энергобалансе странысоставляла 44%, а в получении электроэнергии — только 3%. Для угля характернапротивоположная закономерность: при 22% в общем энергобалансе он являетсяосновным в получении электроэнергии (52%). В Китае доля угля в полученииэлектроэнергии близка к 75%, в то же время в России преобладающим источникомполучения электроэнергии является природный газ (около 40%), а на долю угляприходится только 18% получаемой энергии, доля нефти не превышает 10%.

В мировом масштабегидроресурсы обеспечивают получение около 5-6% электроэнергии, атомнаяэнергетика, дает 17-18% электроэнергии. Причем в ряде стран она являетсяпреобладающей в энергетическом балансе (Франция — 74%, Бельгия -61%, Швеция — 45%).

Сжигание топлива — нетолько основной источник энергии, но и важнейший поставщик в среду загрязняющихвеществ. Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» заусиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Они, вместе странспортом, поставляют в атмосферу основную долю техногенного углерода (восновном в виде СО2), около 50% двуокиси серы, 35% — окислов азота и около 35%пыли. Имеются данные, что тепловые электростанции в 2-4 раза сильнее загрязняютсреду радиоактивными веществами, чем АЭС такой же мощности.

В выбросах ТЭСсодержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете насмертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержитсяалюминия и его соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1,5млн. доз. Летальный эффект этих загрязнителей не проявляется только потому, чтоони попадают в организмы в незначительных количествах. Это, однако, неисключает их отрицательного влияния через воду, почвы и другие звеньяэкосистем.

Можно считать, чтотепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементысреды, а также на человека, другие организмы и их сообщества.

Вместе с тем влияниеэнергетики на среду и ее обитателей в большей мере зависит от вида используемыхэнергоносителей (топлива). Наиболее чистым топливом является природный газ,далее следует нефть (мазут), каменные угли, бурые угли, сланцы, торф.

Хотя в настоящее времязначительная доля электроэнергии производится за счет относительно чистых видовтоплива (газ, нефть), однако закономерной является тенденция уменьшения ихдоли. По имеющимся прогнозам, эти энергоносители потеряют свое ведущее значениеуже в первой четверти XXI столетия.

Не исключенавероятность существенного увеличения в мировом энергобалансе использованияугля. По имеющимся расчетам, запасы углей таковы, что они могут обеспечиватьмировые потребности в энергии в течение 200-300 лет. Возможная добыча углей, сучетом разведанных и прогнозных запасов, оценивается более чем в 7 триллионовтони. Поэтому закономерно ожидать увеличения доли углей или продуктов ихпереработки (например, газа) в получении энергии, а, следовательно, и взагрязнении среды. Угли содержат от 0,2 до десятков процентов серы в основном ввиде пирита, сульфата, закисного железа и гипса. Имеющиеся способы улавливаниясеры при сжигании топлива далеко не всегда используются из-за сложности идороговизны. Поэтому значительное количество ее поступает и, по-видимому, будетпоступать в ближайшей перспективе в окружающую среду. Серьезные экологическиепроблемы связаны с твердыми отходами ТЭС — золой и шлаками. Хотя зола восновной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу в видевыбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. тонн мелкодисперсных аэрозолей.Последние способны заметно изменить баланс солнечной радиации у земнойповерхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формированияосадков; а, попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызываютразличные респираторные заболевания.

Выбросы ТЭС являютсясущественным источником такого сильного канцерогенного вещества, какбензопирен. С его действием связано увеличение онкологических заболеваний. Ввыбросах угольных ТЭС содержатся также окислы кремния и алюминия. Этиабразивные материалы способны разрушать легочную ткань и вызывать такоезаболевание, как силикоз.

Серьезную проблемувблизи ТЭС представляет складирование золы и ишаков. Для этого требуютсязначительные территории, которые долгое время не используются, а также являютсяочагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности.

Имеются данные, чтоесли бы вся сегодняшняя энергетика базировалась на угле, то выбросы СО,составляли бы 20 млрд. тонн в год (сейчас они близки к 6 млрд. т/год). Это тотпредел, за которым прогнозируются такие изменения климата, которые обусловяткатастрофические последствия для биосферы.

ТЭС — существенныйисточник подогретых вод, которые используются здесь как охлаждающий агент. Этиводы нередко попадают в реки и другие водоемы, обусловливая их тепловоезагрязнение и сопутствующие ему цепные природные реакции (размножениеводорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов, превращение типично водныхэкосистем в болотные и т. п.).

Экологическиепроблемы гидроэнергетики

Одно из важнейшихвоздействий гидроэнергетики связано с отчуждением значительных площадейплодородных (пойменных) земель под водохранилища. В России, где за счетиспользования гидроресурсов производится не более 20% электрической энергии,при строительстве ГЭС затоплено не менее 6 млн. га земель. На их местеуничтожены естественные экосистемы. Значительные площади земель вблизи водохранилищиспытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли,как правило, переходят в категорию заболоченных. В равнинных условияхподтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожениеземель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушенияводой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные процессы обычнопродолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масспочвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ. Таким образом, состроительством водохранилищ связано резкое нарушение гидрологического режимарек, свойственных им экосистем и видового состава гидробионтов.

Ухудшение качества водыв водохранилищах происходит по различным причинам. В них резко увеличиваетсяколичество органических веществ как за счет ушедших под воду экосистем(древесина, другие растительные остатки, гумус почв и т. п.), так и вследствиеих накопления в результате замедленного водообмена. Это своего рода отстойникии аккумуляторы веществ, поступающих с водосборов.

В водохранилищах резкоусиливается прогревание вод, что интенсифицирует потерю ими кислорода и другиепроцессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Последнее, совместно снакоплением биогенных веществ, создает условия для зарастания водоемов иинтенсивного развития водорослей, в том числе и ядовитых синезеленых (цианей).По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости вод резкоснижается их способность к самоочищению. Ухудшение качества воды ведет к гибелимногих ее обитателей. Возрастает заболеваемость рыбного стада, особеннопоражение гельминтами. Снижаются вкусовые качества обитателей водной среды.Нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т.п.

В конечном счете,перекрытые водохранилищами речные системы из транзитных превращаются втранзитноаккумулятивные. Кроме биогенных веществ, здесь аккумулируются тяжелыеметаллы, радиоактивные элементы и многие ядохимикаты с длительным периодомжизни. Продукты аккумуляции делают проблематичным возможность использованиятерриторий, занимаемых водохранилищами, после их ликвидации. Имеются данные,что в результате заиления равнинные водохранилища теряют свою ценность какэнергетические объекты через 50-100 лет после их строительства. Например,подсчитано, что большая Асуанская плотина, построенная на Ниле в 60-е годы,будет наполовину заилена уже к 2025 году. Несмотря на относительную дешевизнуэнергии, получаемой за счет гидроресурсов, доля их в энергетическом балансепостепенно уменьшается. Это связано как с исчерпанием наиболее дешевыхресурсов, так и с большой территориальной емкостью равнинных водохранилищ.Считается, что в перспективе мировое производство энергии на ГЭС не будетпревышать 5% от общей.

Водохранилища оказываютзаметное влияние на атмосферные процессы. Например, в засушливых (аридных)районах, испарение с поверхности водохранилищ превышает испарение сравновеликой поверхности суши в десятки раз. С повышенным испарением связанопонижение температуры воздуха, увеличение туманных явлений. Различие тепловыхбалансов водохранилищ и прилегающей суши обусловливает формирование местныхветров типа бризов. Эти, а также другие явления имеют следствием сменуэкосистем (не всегда положительную), изменение погоды. В ряде случаев в зоне водохранилищприходится менять направление сельского хозяйства. Например, в южных частяхмира некоторые теплолюбивые культуры (бахчевые) не успевают вызревать,повышается заболеваемость растений, ухудшается качество продукции.

Издержкигидростроительства для среды заметно меньше в горных районах, где водохранилищаобычно невелики по площади. Однако в сейсмоопасных горных районах водохранилищамогут провоцировать землетрясения. Увеличивается вероятность оползневых явленийи вероятность катастроф в результате возможного разрушения плотин. Так, в 1960г. в Индии (штат Гунжарат) в результате прорыва плотины вода унесла 15 тысячжизней людей.

Экологическиепроблемы ядерной энергетики

Ядерная энергетика донедавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как сотносительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействиемна среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, непривязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требуетсущественных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кгядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000тонн каменного угля.

До середины 80-х годовчеловечество в ядерной энергетике видело один из выходов из энергетическоготупика. Только за 20 лет  (с середины60-х до середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС,возросла практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она сталапревалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. Донедавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались сзахоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС послеокончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость такихликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС.

Некоторые параметрывоздействия АЭС и ТЭС на среду представлены в таблице:

Сравнение АЭС и ТЭС по расходу топлива ивоздействию на среду. Мощность электростанций по 1000 мВт, работа в течение года;(Б. Небел, 1993)

Факторы воздействия на среду

ТЭС

АЭС

Топливо

3,5 млн.т угля

1 ,5 т урана

или 1000 тонны урановой руды

Отходы:

углекислый газ

сернистый ангидрид

и другие соединения

зола

радиоактивные

10 млн.т

400 тыс.т

100 тыс.т

-

-

-

-

2 т

При нормальной работеАЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем онив 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности.

К маю 1986г. 400энергоблоков, работавших в мире и дававших более 17% электроэнергии, увеличилиприродный фон радиоактивности не более чем на 0,02%. До Чернобыльскойкатастрофы не в только в мире, но и в России никакая отрасль производства неимела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС. За 30 лет дотрагедии при авариях, и то по нерадиационным причинам, погибло 17 человек.После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать свозможностью аварий. Хотя вероятность их на современных АЭС и невелика, но иона не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана относится случившаясяна четвертом блоке Чернобыльской АЭС.

По различным данным,суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5%(63 кг) до 28% (50 т). Для сравнения отметим, что бомба, сброшенная наХиросиму, дала только 740 г радиоактивного вещества.

В результате аварии наЧернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась территория в радиусеболее 2 тыс. км, охватившая более 20 государств. В пределах бывшего СССРпострадало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадьзагрязненных территорий превышает 8 млн. га, или 80000 км2. В результате авариипогиб 31 человек и более 200 человек получили дозу радиации, приведшую клучевой болезни. 115 тыс. человек было эвакуировано из наиболее опасной(30-километровой) зоны сразу после аварии. Число жертв и количествоэвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результатеперемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и т. п.Последствия аварии будут сказываться на жизни еще нескольких поколений.

После аварии наЧернобыльской АЭС отдельные страны приняли решение о полном запрете настроительство АЭС. В их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, крометого, объявила о намерении демонтировать все действующие реакторы (их 12), хотяони и давали около 45% всей электроэнергии страны. Резко замедлились темпыразвития данного вида энергетики в других странах. Приняты меры по усилениюзащиты от аварий существующих, строящихся и планируемых к строительству АЭС.Вместе с тем человечество осознает, что без атомной энергетики на современномэтапе развития не обойтись. Строительство и ввод в строй новых АЭС постепенноувеличивается. В настоящее время в мире действует более 500 атомных реакторов.Около 100 реакторов находится в стадии строительства.

В процессе ядерныхреакций выгорает лишь 0,5-1,5% ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000МВт за год работы выделяет около 60 т радиоактивных отходов. Часть ихподвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронениядовольно сложна и дорогостояща. Отработанное топливо обычно перегружается вбассейны выдержки, где за несколько лет существенно снижается радиоактивность итепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500-600шурфах. Последние располагаются друг от друга на таком растоянии, чтобыисключалась возможность атомных реакций.

Неизбежный результатработы АЭС — тепловое загрязнение. На единицу получаемой энергии здесь оно в2-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится ватмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км3 подогретыхвод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3-3,5 км3.

Следствием большихпотерь тепла на АЭС является их более низкий коэффициент полезного действия посравнению с ТЭС. На последних он равен 35%, а на АЭС — только 30-31 %.

В целом можно назватьследующие воздействия АЭС на среду:

разрушение экосистеми их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд(особенно при открытом способе);

изъятие земель подстроительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются подстроительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Дляэлектростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания100-120 м и высотой, равной 40-этажному зданию;

изъятие значительныхобъемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти водыпопадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода,увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса угидробионтов;

не исключенорадиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи итранспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработкеотходов, их захоронениях.

Некоторыепути решения проблем современной энергетики

Несомненно, что вближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей вэнергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличениядоли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В этойсвязи рассмотрим некоторые пути и способы их использования, позволяющиесущественно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способыбазируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива иулавливания вредных отходов. В их числе можно назвать следующие:

1. Использование исовершенствование очистных устройств. В настоящее время на многих ТЭСулавливаются в основном твердые выбросы с помощью различного вида фильтров.Наиболее агрессивный загрязнитель — сернистый ангидрид на многих ТЭС неулавливается или улавливается в ограниченном количестве. В то же время имеютсяТЭС (США, Япония), на которых производится практически полная очистка отданного загрязнителя, а также от окислов азота и других вредных полютантов. Дляэтого используются специальные десульфурационные (для улавливания диоксида итриоксида серы) и денитрификационные (для улавливания окислов азота) установки.Наиболее широко улавливание окислов серы и азота осуществляется посредствомпропускания дымовых газов через раствор аммиака. Конечными продуктами такогопроцесса являются аммиачная селитра, используемая как минеральное удобрение,или раствор сульфита натрия (сырье для химической промышленности). Такимиустановками улавливается до 96% окислов серы и более 80% оксидов азота.Существуют и другие методы очистки от названных газов.

2. Уменьшениепоступления соединений серы в атмосферу посредством предварительногообессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива (нефть, газ, горючиесланцы) химическими или физическими методами. Этими методами удается извлечь изтоплива от 50 до 70% серы до момента его сжигания.

3. Большие и реальныевозможности уменьшения или стабилизации поступления загрязнений в среду связаныс экономией электроэнергии. Особенно велики такие возможности за счет сниженияэнергоемкости получаемых изделий. Например, в США на единицу получаемойпродукции расходовалось в среднем в 2 раза меньше энергии, чем в бывшем СССР. ВЯпонии такой расход был меньшим в три раза. Не менее реальна экономия энергииза счет уменьшения металлоемкости продукции, повышения ее качества и увеличенияпродолжительности жизни изделий. Перспективно энергосбережение за счет переходана наукоемкие технологии, связанные с использованием компьютерных и другихслаботочных устройств.

4. Не менее значимывозможности экономии энергии в быту и на производстве за счет совершенствованияизоляционных свойств зданий. Реальную экономию энергии дает замена лампнакаливания с КПД около 5% флуоресцентными, КПД которых в несколько раз выше.

Крайне расточительноиспользование 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 припередаче ее по проводам на расстояние. Поэтому прямое сжигание топлива дляполучения тепла, особенно газа, намного рациональнее, чем через превращение егов электричество, а затем вновь в тепло.

5. Заметно повышаетсятакже КПД топлива при его использовании вместо ТЭС на ТЭЦ. В последнем случаеобъекты получения энергии приближаются к местам ее потребления и тем самымуменьшаются потери, связанные с передачей на расстояние. Наряду сэлектроэнергией на ТЭЦ используется тепло, которое улавливается охлаждающимиагентами. При этом заметно сокращается вероятность теплового загрязнения воднойсреды. Наиболее экономично получение энергии на небольших установках типа ТЭЦ(иогенирование) непосредственно в зданиях. В этом случае потери тепловой иэлектрической энергии снижаются до минимума. Такие способы в отдельных странахнаходят все большее применение.

Альтернативныеисточники получения энергии

Основные современныеисточники получения энергии (особенно ископаемое топливо) можно рассматривать вкачестве средства решения энергетических проблем на ближайшую перспективу. Этосвязано с их исчерпанием и неизбежным загрязнением среды. В этой связи важнопознакомиться с возможностями использования новых источников энергии, которыепозволили бы заменить существующие. К таким источникам относится энергиясолнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и других источников.

Солнце как источник тепловойэнергии

Это практическинеисчерпаемый источник энергии. Ее можно использовать прямо (посредствомулавливания техническими устройствами) или опосредствованно через продуктыфотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и другие процессы,которые обусловливаются солнечными явлениями.

Использованиесолнечного тепла — наиболее простой и дешевый путь решения отдельныхэнергетических проблем. Подсчитано, что в США для обогрева помещений и горячеговодоснабжения расходуется около 25% производимой в стране энергии. В северныхстранах, в том числе и в Латвии, эта доля заметно выше. Между тем значительнаядоля тепла, необходимого для этих целей, может быть получена посредствомулавливания энергии солнечных лучей. Эти возможности тем значительнее, чембольше прямой солнечной радиации поступает на поверхность земли.

Наиболее распространеноулавливание солнечной энергии посредством различного вида коллекторов. Впростейшем виде это темного цвета поверхности для улавливания тепла иприспособления для его накопления и удержания. Оба блока могут представлять единоецелое. Коллекторы помещаются в прозрачную камеру, которая действует по принципупарника. Имеются также устройства для уменьшения рассеивания энергии (хорошаяизоляция) и ее отведения, например, потоками воздуха или воды.

Еще более простынагревательные системы пассивного типа. Циркуляция теплоносителей здесьосуществляется в результате конвекционных токов: нагретый воздух или водаподнимаются вверх, а их место занимают более охлажденные теплоносители.Примером такой системы может служить помещение с обширными окнами, обращеннымик солнцу, и хорошими изоляционными свойствами материалов, способными длительноудерживать тепло. Для уменьшения перегрева днем и теплоотдачи ночьюиспользуются шторы, жалюзи, козырьки и другие защитные приспособления. В данномслучае проблема наиболее рационального использования солнечной энергии решаетсячерез правильное проектирование зданий. Некоторое удорожание строительстваперекрывается эффектом использования дешевой и идеально чистой энергии.

Целенаправленноеиспользование солнечной энергии пока не велико, но интенсивно увеличиваетсяпроизводство различного рода солнечных коллекторов. В США сейчас действуюттысячи подобных систем, хотя обеспечивают они пока только 0,5% горячеговодоснабжения.

Очень простыеустройства используют иногда в парниках или других сооружениях. Для большегонакопления тепла в солнечное время суток в таких помещениях размещают материалс большой поверхностью и хорошей теплоемкостью. Это могут быть камни, крупныйпесок, вода, щебенка, металл и т. п. Днем они накапливают тепло, а ночьюпостепенно отдают его. Такие устройства широко используются в тепличныххозяйствах.

Солнце как источник электрической энергии

Преобразованиесолнечной энергии в электрическую возможно посредством использованияфотоэлементов, в которых солнечная энергия индуцируется в электрический токбезо всяких дополнительных устройств. Хотя КПД таких устройств невелик, но онивыгодны медленной изнашиваемостью вследствие отсутствия каких-либо подвижныхчастей. Основные трудности применения фотоэлементов связаны с их дороговизной изанятием больших территорий для размещения. Проблема в какой-то мере решаема засчет замены металлических фотопреобразователей энергии эластичнымисинтетическими, использования крыш и стен домов для размещения батарей, выносапреобразователей в космическое пространство и т. п.

В тех случаях, когдатребуется получение небольшого количества энергии, использование фотоэлементовуже в настоящее время экономически целесообразно. В качестве примеров такогоиспользования можно назвать калькуляторы, телефоны, телевизоры, кондиционеры,маяки, буи, небольшие оросительные системы и т. п.

В странах с большимколичеством солнечной радиации имеются проекты полной электрификации отдельныхотраслей хозяйства, например сельского, за счет солнечной энергии. Получаемаятаким путем энергия, особенно с учетом ее высокой экологичности, по стоимостиоказывается более выгодной, чем энергия, получаемая традиционными методами.

Солнечные станцииподкупают также возможностью быстрого ввода в строй и наращивания их мощности впроцессе эксплуатации простым присоединением дополнительныхбатарей-солнцеприемников. В Калифорнии построена гелиостанция, мощность которойдостаточна для обеспечения электроэнергией 2400 домов.

Второй путьпреобразования солнечной энергии в электрическую связан с превращением воды впар, который приводит в движение турбогенераторы. В этих случаях дляэнергонакопления наиболее часто используются энергобашни с большим количествомлинз, 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 прозрачнойпресной водой. Роль материала, накапливающего энергию, выполняет солевой раствор.Нагретая вода используется для обогрева или превращения в пар жидкостей,кипящих при невысоких температурах.

Солнечная энергия вряде случаев перспективна также для получения из воды водорода, которыйназывают «топливом будущего». Разложение воды и высвобождение водородаосуществляется в процессе пропускания между электродами электрического тока,полученного на гелеустановках. Недостатки таких установок пока связаны сневысоким КПД (энергия, содержащаяся в водороде, лишь на 20% превышает ту,которая затрачена на электролиз воды) и высокой воспламеняемостью водорода, а

еще рефераты
Еще работы по охране природы, экологии, природопользованию