Реферат: Экологические проблемы энергетики

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ — ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ

ИНСТИТУТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПЕРЕПОДГОТОВКИСПЕЦИАЛИСТОВРЕФЕРАТ

по дисциплине

«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГОЕСТЕСТВОЗНАНИЯ (ЭКОЛОГИЯ)»

На тему: «Экологические проблемы энергетики»

Слушатель: Семенов В.А.

Группа №13ФКБ

Специальность: Финансы и кредит

Специализация:Финансовый контроль,

бухгалтерский учет и аудит

Преподаватель:Боров Л.И., к.с.-х.н.

Москва, 2005г.

Оглавление

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

1.

Экологические проблемы теплоэнергетики ………………………. 5

2.

Экологические проблемы гидроэнергетики ………………………. 12

3.

Экологические проблемы ядерной энергетики …………………… 17

4.

Краткая экологическая характеристика нетрадиционныхметодов

полученияэнергии…………………………………………………… 22

Заключение……………………………………………………………… 29

Литература………………………………………………………………. 29

Введение

Однимиз положений экологического аспекта стратегииустойчивого развития, принятой в Рио-де-Жанейров 1992 г., является «… постепенный переход от энергетики, основанной на сжигании органического топлива, к альтернативной энергетике, использующей возобновляемые источники энергии (солнце, воду, ветер, энергию биомассы, подземное тепло и т. д.).

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

Объектыэнергетики, как и многие предприятия другихотраслей промышленности, представляют собойисточники неизбежного, потенциального, до настоящеговремени практически количественно не учитываемогориска для населения и окружающей среды.

Энергетическиеобъекты (топливно-энергетический комплекс вообще иобъекты энергетики в частности) по степенивлияния на окружающую среду принадлежатк числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу.

Отрицательныепоследствия воздействия энергетикина окружающую среду следует ограничивать некоторым минимальнымуровнем, например социально приемлемымдопустимым уровнем. Должны работать экономические механизмы,реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения.

Аналогичный кругвопросов следует рассматривать при формулировании концепции экологической безопасностиобъектов теплоэнергетики: учет теплового и химическоговоздействия на окружающую среду, влияниеводоемов-охладителей и т. п. Кроме того, для крупных ТЭС на твердом топливе (уголь, сланцы) возникаютпроблемы надежной и безопасной эксплуатации золоотвалов — сложных и ответственных грунтовыхгидросооружений.

Энергетика- основной движущий фактор развитиявсех отраслей промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства, база повышения производительноститруда и благосостояния населения. У неенаиболее высокие темпы развития и масштабыпроизводства. Доля участия энергетических предприятий в загрязнении окружающей среды продуктами сгорания органических видов топлива, содержащих вредные примеси, а также тепловыми отходамивесьма значительна [2].

Внастоящей работе рассмотрено влияние на окружающую среду разных видовэнергетики (теплоэнергетика, гидроэнергетика, ядерная энергетика), способыснижения выбросов и загрязнений от энергетических объектов, а также приведенахарактеристика нетрадиционных методов получения энергии (ветроэнергетика,солнечная энергия, энергия термальных вод).

1.

Экологическиепроблемы теплоэнергетики

Воздействие тепловых электростанций на окружающуюсреду во многом зависит от вида сжигаемого топлива [1].

Твердоетопливо. При сжигании твердого топлива в атмосферу поступают летучая зола с частицами недогоревшеготоплива, 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 инекоторых других месторождений — свободный диоксид кремния, в золесланцев и углей Канско-Ачинского бассейна —свободный оксид кальция.

Уголь- самое распространенноеископаемое топливо на нашей планете.Специалисты считают, что его запасов хватит на500 лет. Кроме того, уголь распространен по всемумиру более равномерно и он более экономичен, чемнефть.Из угля можнополучить синтетическое жидкое топливо. Методполучения горючего путем переработкиугля известен давно. Однако слишком высокой быласебестоимость такой продукции. Процесс происходитпри высоком давлении. У этого топлива есть однонеоспоримое преимущество — у него выше октановоечисло. Это означает, что экологически оно будетболее 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 ландшафтаи почвенного покрова в местах торфодобычи,ухудшение качества местных источников пресной воды и загрязнениевоздушного бассейна, резкое ухудшениеусловий существования животных. Значительные экологические трудности возникают и в связи с необходимостью перевозки и хранения торфа.

Жидкоетопливо. 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 полезноеиспользование и являются источникомпостоянных 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 наТЭС природного газа в среднем на 20% ниже, чемпри 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 экологическичистым видом энергетического топлива и повыделению оксидов азота в процессе горения.

Комплексное влияниепредприятий теплоэнергетики на биосферу в целомпроиллюстрировано в табл. 1.

Таким образом, вкачестве топлива на тепловых электростанцияхиспользуют уголь, нефть и нефтепродукты,природный газ и, реже, древесину и торф. Основными компонентами горючихматериалов являются углерод, водород икислород, в меньших количествах содержится сераи азот, присутствуют также следы металлов и ихсоединений (чаще всего оксиды и сульфиды).

В теплоэнергетикеисточником массированных атмосферных выбросов икрупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектростанции, предприятия иустановки паросилового хозяйства,т. е. любые предприятия, работа которыхсвязана со сжиганием топлива .

Таблица 1

Комплексное влияние предприятий теплоэнергетики на биосферу

Технологический процесс

Влияние на элементы среды и живые системы

Примеры цепных реакций в биосфере

воздух

почвы и грунт

воды

Экосистемы и человек

Добыча топлива:
— жидкое (нефть)
и в виде газа

Углеводородное загрязнение при испарениях и утечках

Повреждение или уничтожение почв при разведке и добыче топлива, передвижениях транспорта и т.п.; загрязнение нефтью, техническими химикатами, металлолом и др. отходами

Загрязнение нефтью в результате утечек, особенно при авариях и добычах со дна водоемов, загрязнение технологическими химреагентами и др. отходами;

Разрушение водоносных структур в грунтах, откачка подземных вод, их сброс в водоемы

Разрушение и повреждение экосистем в местах добычи и при обустройстве месторождений (дороги, ЛЭП, водопроводы и т.п.), загрязнения при утечках и авариях.

Загрязнение почв, загрязнение вод нефтью и химреагентами, снижение рыбопродуктивности, потеря потребительских или вкусовых свойств воды и продуктов промысла

-твердое: угли, сланцы торф и т.п.

Пыль при взрывных и других работах

Разрушение почвы и грунтов при добыче открытыми методами (карьеры), просадки рельефа, разрушение грунтов при шахтных работах

Сильное нарушение водоносных структур, откачка и сброс в водоемы шахтных, часто высокоминирали-зированных, желе-зистых и других вод

Разрушение экосистем или их элементов, особенно при открытых способах добычи, снижение продуктивности, воздействие на человека через загрязненные воздух, воды и пищу. Высокая степень заболеваемости, травматизма и смертности при шахтных способах добычи

Транспортировка

топлива

Загрязнение при испарениии жидкого топлива, потере газа, нефти, пылью от твердого топлива

Загрязнение при утечках, авариях, особенно нефтью

Загрязнение нефтью в результате потерь и при авариях

В основном через загрязнение вод

Работа электростанций на твердом топливе

Основные поставщики углекислого газа, оксидов серы и азота, продуктов для кислых осадков, аэрозолей, сажи, загрязнение радиоактивными веществами, тяжелыми металлами

Разрушение и сильное загрязнение почв вблизи предприятий (зоны отчуждения), загрязнения тяжелыми металлами, радиоактивными веществами, кислыми осадками, отчуждение земель под землеотвалы, другие отходы

Тепловое загрязнение в результате сбросов подогретых вод, химическое загрязнение через кислые осадки и сухое осаждение из атмосферы, вымывание ядовитых веществ из почв и грунтов

Основной агент разрушения и гибели экосистем, особенно озер и хвойных лесов (обеднение видового состава, снижение продуктивности, повреждение корней). На человека через загрязнение воздуха, воды, продуктов питания. Разрушение природы, строений, памятников.

Загрязнение воздуха продуктами горения ®

кислые осадки ® гибель лесов и экосистем озер.

Тепловое загрязнение вод ®

дефицит кислорода ® цветение вод ® усиление дефицита кислорода ® превращение водных систем в болотные

Работа электростанций на жидком топливе и газе

То же, но в значительно меньших масштабах

Тепловое загрязнение, как для твердого топлива, остальное в значительно меньших масштабах

То же, но в значительно меньших масштабах

Нарядус газообразными выбросами теплоэнергетикапроизводит огромные массы твердых отходов; к ним относятся зола и шлаки.

Отходыуглеобогатительных фабрик содержат 55-60%SiO2, 22-26% Аl2О3,
5-12% Fe2O3, 0,5-1% CaO, 4-4,5% К2Ои Nа2О и до 5% С. Они поступают в отвалы, которыепылят, дымят и резко ухудшают состояние атмосферыи прилегающих территорий [1].

Жизнь на Землевозникла в условиях восстановительной атмосферы итолько значительно позже, спустя примерно 2 млрд лет, биосфера постепенно преобразовала восстановительную атмосферу в окислительную. Приэтом живое вещество предварительно вывело из атмосферыразличные вещества, в частности, углекислый газ, образовав огромные залежи известняков и других углеродосодержащих соединений.

Сейчас нашатехногенная цивилизация сформироваламощный 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 млрдбаррелей нефти, 90 млрдт угля, 11 трлн м3 газа (табл. 2).

Таблица2

Выбросыв 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

—

20 000

20,4

500

Основную часть выбросазанимает углекислый газ — порядка 1 млн т в пересчетена углерод 1 Мт. Со сточными водами тепловойэлектростанции ежегодно удаляется 66 т органики,82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатови почти 500 т взвешенных частиц. Золаэлектростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редко земельныхи радиоактивных веществ.

Для электростанции, работающей на угле,требуется 3,6 млнт угля, 150 м3 воды и около 30 млрд м3воздуха ежегодно. В приведенных цифрах не учтенынарушения окружающей среды, связанные с добычей и транспортировкой угля.

Если учесть, чтоподобная электростанция активно работаетнесколько десятилетий, то ее воздействие вполнеможно сравнить с действием вулкана. Ноесли 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 деятельностьчеловека 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 полезногодействия энергетических установок пока невелик и составляет 30-40%,большая часть топлива сжигается впустую.Полученная энергия тем или инымспособом используется и превращается, вконечном счете, в тепловую, т. е. помимо химического в биосферу поступает тепловое загрязнение [2].

Загрязнение и отходыэнергетических объектов в виде газовой, жидкойи твердой фазы распределяются на два потока: одинвызывает глобальные изменения, а другой— региональные и локальные. Так же обстоит делои 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 появилисьгазы, 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 современномэтапе тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу около 20% от общего количества всех вредных отходовпромышленности. Они существенно влияют на окружающуюсреду района их расположения и на состояниебиосферы в целом. Наиболее вредны конденсационныеэлектрические станции, работающие на низкосортныхвидах топлива. Так, при сжигании на станцииза 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 млнм3 дымовых газов. Эти газы, помимоазота и остатков кислорода, содержат 2350 тдиоксида углерода, 251 т паров воды, 34 т диоксидасеры, 9,34 т оксидов азота (в пересчете на диоксид) и 2 т летучей золы, не «пойманной» электрофильтрами.

Сточные воды ТЭС иливневые стоки с их территорий, загрязненныеотходами технологических циклов энергоустановоки содержащие ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты, при сбросе вводоемы 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 счетеможет привести к нарушениям процессов самоочищения водоемов от загрязнений и кухудшению их санитарного состояния.

Представляетопасность и так называемое тепловое загрязнение водоемов с многообразныминарушениями их состояния. ТЭСпроизводят энергию при помощи турбин, приводимыхв движение нагретым паром. При работе турбин необходимо охлаждать водой отработанныйпар, поэтому от энергетической станции непрерывно отходит поток воды,подогретой обычно на 8-12 °С и сбрасываемойв водоем. Крупные ТЭС нуждаются вбольших объемах воды. Они сбрасываютв подогретом состоянии 80-90 м3/с воды. Это означает, что в водоемнепрерывно поступает мощный потоктеплой воды примерно такого масштаба, как река Москва.

Зонаподогрева, образующаяся в месте впадения теплой«реки», представляет собой своеобразный участокводоема, в котором температура максимальна в точке водосброса и уменьшается по мере удаления отнее. Зоны подогрева крупных ТЭС занимают площадьв несколько десятков квадратных километров. Зимой в зоне подогрева образуются полыньи (в северных и средних широтах). В летние месяцы температуры в зонах подогрева зависят от естественнойтемпературы забираемой воды. Если в водоеме температура воды 20 °С, то в зоне подогрева она может достигнуть 28-32°С.

В результате повышения температур вводоеме и нарушения их естественного гидротермического режима интенсифицируются процессы «цветения» воды, уменьшается способность газов растворяться вводе, меняются физические свойства воды, ускоряются все химические ибиологические процессы, протекающие вней, и т. д. В зоне подогрева снижается прозрачность воды, увеличивается рН, увеличиваетсяскорость разложения легкоокисляющихся веществ. Скорость фотосинтезав такой воде заметно понижается.

2.

Экологическиепроблемы гидроэнергетики

Важнейшая особенностьгидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами-их непрерывная возобновляемость.Отсутствие потребности в топливе дляГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии.Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительныеудельные капиталовложения на 1 кВт установленноймощности и продолжительные сроки строительства, придавалосьи придаётся большое значение, особеннокогда это связано с размещением электроёмкихпроизводств [1].

Гидроэлектростанция —это комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭСсостоит из последовательной цепигидротехнических сооружений,обеспечивающих необходимую концентрациюпотока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся поднапором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь,преобразуется в электрическую энергию.

Несмотря наотносительную дешевизну энергии, получаемой за счетгидроресурсов, доля их в энергетическомбалансе постепенно уменьшается. Это связано как с исчерпанием наиболее дешевыхресурсов, так и с большой территориальной емкостью равнинных водохранилищ. Считается, что в перспективе мировое производство энергии ГЭС не будет превышать 5% от общей.

Одной из важнейшихпричин уменьшения доли энергии, получаемой наГЭС, является мощное воздействие всех этапов строительства и эксплуатациигидросооружений на окружающую среду(табл. 3).

По данным разныхисследований, одним из важнейшихвоздействий гидроэнергетики на окружающуюсреду является отчуждение значительных площадей плодородных (пойменных) земель под водохранилища. В России, где за счет использования гидроресурсов производится не более 20% электрической энергии, при строительстве ГЭС затопленоне менее 6 млн га земель. На их месте уничтожены естественные экосистемы.

Значительные площади земельвблизи водохранилищ испытывают подтоплениев результате повышения уровня грунтовых вод.Эти земли, как правило, переходят в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные процессы обычно продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку большихмасс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ. Таким образом, со строительством водохранилищсвязано резкое нарушение гидрологического режима рек, свойственных имэкосистем и видового состава гидробионтов.

Вводохранилищах резко усиливается прогревание вод, что интенсифицирует потерю ими кислорода и другие процессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Последнее, совместно с накоплением биогенных веществ, создает условия для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том числе и ядовитых сине-зеленых. По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемостивод резко снижается их способность ксамоочищению.

Ухудшение качестваводы ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболеваемостьрыбного стада, особенно поражаемостьгельминтами. Снижаются вкусовыекачества обитателей водной среды.

Нарушаются путимиграции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т. п. Волгаво многом потеряла свое значение какнерестилище для осетровых Каспияпосле строительства на ней каскада ГЭС.

В конечном счете,перекрытые водохранилищами речные системы изтранзитных превращаются в транзитно-аккумулятивные.Кроме биогенных веществ здесь аккумулируютсятяжелые металлы, радиоактивные элементы и многиеядохимикаты с длительным периодом жизни.Продукты аккумуляции делают проблематичнойвозможность использования территорий, занимаемыхводохранилищами, после их ликвидации.

Водохранилищаоказывают заметное влияние на атмосферныепроцессы. Например, в засушливых (аридных) районахиспарение с поверхности водохранилищ превышаетиспарение с равновеликой поверхности сушив десятки раз.

Таблица 3

Комплексное воздействие предприятий гидроэнергетики наокружающую среду

Технологический процесс

Влияние на элементы среды и живые системы

Примеры цепных реакций в биосфере

воздух

почвы и грунт

воды

Экосистемы и человек

Строительство ГЭС

Аэрозольное загрязнение продуктами разрушения почв, стройматериалами (особенно цементом); химическое – в небольших объемах в основном от работы техники, предприятий

Разрушение почв и грунтов на стройплощадках, подъездных путях, хозяйственных объектах и т.п.; перемещение больших масс грунтов, особенно при строительстве плотин и обустройстве водохранилищ

Некоторое нарушение режима и загрязнение в местах строительства (обводные каналы и т.п.)

Частичное разрушение экосистем и их элементов (растительности, почв), фактор беспокойства для животных, интенсивный промысел и т.п. Влияние на человека в основном через изменение среды и социальные факторы.

Текущая вода ®

водохранилище ®накопление химических веществ плюс тепловое загрязнение ®зарастание водоема (цветение) ®обогащение органикой ®обескислороживание ®порча воды ®болезни рыб ®потеря пищевых или вкусовых свойств воды и продуктов промысла.

Работа ГЭС

Повышение влажности, понижение температур, туманы, местные ветры, часто неприятный запах от гниения органических остатков

То же, что и при затоплении, плюс многолетнее разрушение береговой линии (абразия), формирование новых типов почв в прибрежной зоне

Загрязнение в результате стоков с водосбросов и разложения больших масс органики, почв, растительных остатков, древесины и т.п., образование фенолов, усиленное прогревание мелководий, цветение, потеря кислорода, накопление тяжелых металлов, ила, радиоактивных и другиих веществ, порча воды

Формирование новых экосистем ( в основном луговых и болотных) в зоне подтопления, зарастание вод. Цветение, нарушение миграций рыб, смена более ценных видов рыб менее ценными, заболевания рыб. Потеря вкусовых качеств рыб. Увеличение вероятности заболеваний людей при купании.

Затопление

водохранилищ

Дополнительное испарение с чаши водохранилищ

Уход под воду плодородных пойменных земель (затопление), подъем грунтовых вод в прибрежной зоне (подтопление, заболачивание). В горных условиях такие явления выражены в меньшей степени.

Смена текущих вод на застойные, неизбежное загрязнение водохранилищ быстрорастворимыми или взмучиваемыми веществами при заполнении чаши водохранилищ и формировании берегов.

Полное уничтожение сухопутных экосистем (сведение лесов или их гибель от подтопления, часто оставление всей биомассы в зоне затопления), смена прибрежных экосистем. Неизбежное переселение людей из зоны затопления, социальные издержки.

Давление водных масс на ложе водохранилищ ®

интенсификация сейсмических явлений

Сповышенным испарением связано понижение температуры воздуха, увеличениетуманных явлений. Различие тепловыхба

еще рефераты

Еще работы по охране природы, экологии, природопользованию

Реферат по охране природы, экологии, природопользованию

Эволюция глобальной экологической концепции Римского клуба

29 Августа 2013

Реферат по охране природы, экологии, природопользованию

Загрязнение почв пестицидами

29 Августа 2013

Реферат по охране природы, экологии, природопользованию

Электростатическое поле как фактор опасного и вредного воздействия. Последствия его воздействия на организм человека. Допустимые уровни и средства нормализации уровней напряженности электростатического поля

29 Августа 2013

Реферат по охране природы, экологии, природопользованию

В.И. Вернадский и учение о биосфере

29 Августа 2013