Экологические проблемы энергетики (1064796), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Рис. 15.16. Аномалия среднегодовой (январь-декабрь) температуры приземного воздуха (⁰С), осредненные по территории РФ, 1886-2007гг.

Такие же изменения наблюдаются и в других регионах, что побудило мировое сообщество в 1992г. принять Рамочную Конвенцию об изменении климата, вступившую в силу в 1994г. (после ратификации большинством ее подписавших стран, в том числе и РФ).

На Третьей конференции об изменении климата в 1997 г. в Киото (древняя столица Японии) был принят заключительный протокол, который предусматривает общее сокращение выбросов «парниковых» газов в атмосферу на 5,2%. В соответствии с Киотским протоколом к 2008-2012 гг. страны Европейского союза сокращают выбросы «парниковых» газов на 8%, США на 7% (подписав соглашение они отказались его ратифицировать) и Япония на 6% от уровня 1990 г. Установлены потолки и для других промышленно развитых государств. Нам (РФ) разрешено к 2012 г. сохранить выбросы на уровне 1990 г. Россия ратифицировала конвенцию в 2004 г. и с этого времени она заработала. За превышение выбросов сверх разрешённых установлены санкции. Неиспользованные квоты выбросов можно продать.

Особенность Киотского протокола и его значение в том, что он впервые предложил экономические механизмы по энергоэффективности и энергосбережению, и стимулировал разработку альтернативных методов получения энергии.

Для расчёта эмиссии углекислого газа были обоснованы и приняты национальные коэффициенты эмиссии, для РФ они представлены в табл. 15.10.

Таблица 15.10

Коэффициенты эмиссии СО₂ для РФ

Вид топлива	Коэффициенты эмиссии
	т СО2/т у.т.	т С/ТДж
Твёрдое топливо Газообразное топливо Мазут	2,76 1,62 2,28	25,68 15,07 21,22

Указанные в табл. 15.10 значения коэффициента эмиссии для твёрдого топлива получены с учётом структуры топливного ба­ланса отрасли и средних характеристик наиболее значимых видов топлива, данных по неполному сгоранию для различных видов угля при сжигании в котельных установках различной мощности, в том числе и в котлах малой производительности. Эти данные охватывают весь диапазон используемого в России котельного оборудования, поэтому приведенные коэффициенты должны быть рекомендованы для использования во всех отраслях промышлен­ности для расчёта эмиссии от установок, сжигающих органичес­кое топливо.

Ниже представлены данные по эмиссии СО₂ от ТЭС РАО «ЕЭС России» (млн. т): 1990 г. – 708,5; 1994 г. – 542,5; 1997 г. – 493,0; 1998 г. – 486,5.

Вопрос о решающем влиянии «парниковых газов» на изменение климата является спорным. На чём собственно базируется Киотский протокол. Анализ данных изменения концентрации CO₂ , CH₄ , N₂O и температуры за последние 650 тыс. лет (рис.15.17 - 15.19) показал, что они изменялись в широких пределах периодически под влиянием природных (космических) причин поскольку менялась орбита Земли и наклон её оси вращения, а следовательно, и количество энергии поступающей на Землю от Солнца. К тому же было отмечено, что повышению концентрации «парниковых газов» часто предшествовало повышение температуры, а не наоборот. И это находит логичное объяснение в выделении газов при повышении температуры океана – главного резерва этих газов. Значительное изменение температуры происходило при извержении вулканов (рис. 15.20). Каждое извержение сопровождалось выбросом большого количества аэрозольных частиц в стратосферу, что приводило к охлаждению Землю на 1-3 года, но потом потепление возвращалось.

Поэтому, основная причина изменения климата – природная (космическая). Антропогенное влияние на климат оценивается примерно в 10%.

А какова основная польза от Киотского протокола? Прежде всего он стимулирует энергосбережение, а уменьшение выбросов «парниковых газов» сокращает выбросы и других, токсичных загрязнителей атмосферы, что безусловно идёт на пользу людям (сохраняет здоровье!).

Рис. 15.17. Изменение температуры и концентрации парниковых газов за последние 650 тыс. лет.

Последние пять тепловых межледниковых периодов показаны серыми полосами. Изменение температуры представлено по косвенным данным через концентрацию дейтерия. Изменение с – 440 до – 400 ‰ соответствует радиационному прогреву атмосферы на 3 Вт/м², или примерно на 10⁰С.

Рис. 15.18. Динамика изменения содержания СО₂ и СН₄ за последние 400 тыс. лет

Рис. 15.19. Динамика изменения уровня океана и температуры за последние 400 тыс. лет

Рис. 15.20. Рост температуры приземного слоя атмосферы Земли в 1900 – 2005гг.

В декабре 2009 г. в Копенгагене состоялась 15-я конференция стран-участниц Рамочной конвенции ООН об изменении климата, на которой планировалось выработать новое международное соглашение о сокращении выбросов парниковых газов на пост Киотский период (2012-2020 гг.).

Конференция закончилась провалом в связи с непримиримими позициями развивающихся стран (Китай, Индия, ЮАР и Бразилия) и развитыми (США, Евросоюз, Канада и др.). Развитые страны хотели навязать развивающимся непосильное для них бремя борьбы с выбросами парниковых газов, что значительно бы замедлило их экономический рост, на что они резонно ответили, поскольку современная ситуация сложилась по вине развитых стран им и брать основное бремя расходов на себя.

По мнению академика Н.П. Лавёрова: «Лицами, которые выступают с негативными прогнозами (катострофических последствий глобального потепления от выбросов парниковых газов) движут коммерческие и политические интересы».

На конец 2009г. мировые выбросы СО₂ распределялись следующим образом, в %: Китай - 24,США - 21, ЕС – 12, Индия и Россия – 6.

В ходе дискуссий на конференции страны высказали свои намерения снизить выбросы, по сравнению с 1990г., в %: Евросоюз – на 20 (к этому времени Евросоюз планирует снизить потребление углеводородов на 20% за счёт энергосбережения и 20% - за счёт перехода на альтернативные источники энергии, то есть выбросы СО₂ снижаются автоматически ), Япония - на 17, Австралия – на 5. США брали обязательство снизить выбросы на 17%, но по отношению к 2005г. (по отношению 1990г. это всего 2-3%). А вот к 2050г. они обещают снизить выбросы парниковых газов более чем на 80% (!) ( к этому времени администрация в США сменится несколько раз). Китай так же предложил снизить выбросы на 40-45%, но тоже по сравнению с 2005г.

Россия предложила снизить выбросы СО₂ на 25%, но в связи с развалом экономики они и так уменьшились по сравнению с 1990г. на 38% (то есть, мы предложили не уменьшение выбросов, а их увеличение на 13%).

Провалу Копенгагенского саммита способствовало и опубликование в СМИ секретной переписки климатологов США и Великобритании, из которой становится ясно, что температура на Земле не возрастает, а наоборот понижается и эти данные сознательно искажались в пользу концепции всеобщего потепления по вине парниковых газов.

Ну и серьёзным фактором является мнение наших и многих зарубежных климатологов, что доля влияния человека на климатические изменения остаётся трудноопределяемой и неясной. Значительная часть климатических изменений связана с глобальными долгосрочными трендами, и, чтобы мы ни сделали, скорее всего какие-то изменения будут продолжаться в силу естественных причин. Между прочим, концентрация СО₂ в атмосфере Марса превышает 95%, однако Красная планета намного холоднее Земли.

15.7. Проблема теплового загрязнения

Локальное тепловое загрязнение окружающей среды. Основное количество тепловой энергии на ТЭС и ТЭЦ поступает в окружающую среду на стадии конденсации пара, около 50-55% от тепловой энергии, выделяемой при сгорании топлива. На АЭС эта величина ещё больше и составляет для ВВЭР (водо-водяных реакторов) 65-68% от общей тепловой энергии, вырабатываемой в реакторе. В настоящее время наиболее распространённым хладоагентом при конденсации пара на ТЭС и АЭС является вода системы технического водоснабжения (СТВС). При прямоточной СТВС теплота конденсации передаётся проточной воде рек или озёр. При организации замкнутых СТВС тепло передаётся циркуляционной воде, охлаждаемой в замкнутых прудах-охладителях или градирнях.

При организации прямоточных СТВС во избежание необратимых экологических изменений в водоёмах и в соответствии с санитарными нормами, повышение температуры водоёмов не должно превышать 5^оС в зимнее время и 3^оС летом. Эти нормы могут быть выдержаны, если удельная нагрузка на водоём не будет превышать 12-17 кДж/м³ сбрасываемой тепловой энергии. Это накладывает серьёзные ограничения на возможности использования прямоточных СТВС, которые являются, с экономической точки зрения, самыми дешёвыми. Анализ водного баланса Европейской части РФ показывает, что в данном районе возможности применения прямоточной СТВС практически исчерпаны.

При организации оборотной СТВС с охлаждением воды в градирнях практически всё тепло, забираемое водой при конденсации пара, передаётся атмосферному воздуху. Однако в связи со значительным испарением воды в градирнях, эти системы нуждаются в постоянной подпитке свежей водой. На АЭС, имеющих оборотные СТВС с градирнями, на каждые 1000 МВт мощности станции требуется 0,8-1,2 м³ воды каждую секунду. Помимо этого, недостаточно изучено влияние градирен на микроклимат и атмосферные явления. Организация оборотных СТВС возможна и при естественном охлаждении воды в прудах-охладителях. В последнее время для этих целей на новых электростанциях широко используются акватории существующих водохранилищ комплексного назначения. При этом, в целях экономии земельных и водных ресурсов и предотвращения влияния сбросного тепла на гидробиологический режим водохранилища, акватория, используемая для охлаждения, отделяется от остального водохранилища ограждающей дамбой. В настоящее время около 80% действующих ТЭС и АЭС имеют оборотные СТВС, причём около 56% всех электростанций оборудованы системами с водохранилищами-охладителями, 22% оборудованы градирнями и только 22% электростанций имеют прямоточные СТВС.

Проводятся работы по совершенствованию и применению воздушно-конденсационных установок охлаждения (ВКУ). Подобные установки используются, например, на Билибинской АЭС. При низких температурах окружающего воздуха ВКУ работает очень надёжно, однако в летнее время при температуре воздуха выше 25-27^оС работа энергоблока с номинальной мощностью оказывается невозможной, именно это и высокая стоимость ВКУ сдерживают их широкое распространение.

Глобальное тепловое загрязнение, вызывающее нарушение устойчивости биосферы Земли. Особую роль в нарушении устойчивости биосферы играет непрерывный рост производства и потребления энергии, а любое ее использование в конечном итоге приводит к рассеиванию и появлению на поверхности Земли дополнительных источников тепла.

Загрязнение атмосферы, водной среды и поверхности (суши) различными токсичными веществами безусловно оказывает пагубное влияние на биосферу, но эти процессы более управляемы. Уже существующие технические средства позволяют решать большинство этих проблем (вопрос в цене и времени). Потерю же тепла, рассеивание можно уменьшить, но избежать невозможно, этому препятствуют законы природы.

Многолетние метеорологические наблюдения достоверно показывают, что на территориях, испытывающих большую антропогенную нагрузку, и в прилегающих к ним районах климатические и погодные условия за последние 100 лет изменились значительно. К тому же наблюдается рост опасных гидрометеорологических явлений (рис.15.21).

Рис. 15.21. Рост суммарного числа случаев опасных гидрометеорологических явлений за 1991 – 2005 гг.

Если рассмотрение глобального потепления только в качестве последствия антропогенной деятельности вызывает ряд возражений (и справедливых, например, по геоклиматическим причинам), то локальные изменения климата и погоды безусловно в большинстве случаев являются результатом техногенной нагрузки.

Суммарная мощность всех антропогенных источников энергии в настоящее время около 10¹⁰ кВт. Эта величина составляет ничтожную часть энергии, излучаемой от Солнца, и энергии движения и вращения Земли, но она уже сопоставима (0,1%) с энергией процессов, осуществляющихся на планете, в атмосфере и океане и обуславливающих разнообразие климата и погоды на земном шаре. Мощность потока солнечной энергии достигающей земной поверхности составляет около 10¹³ кВт.

Все крупномасштабные явления на поверхности Земли (мощные циклоны, извержения вулканов, процесс глобального фотосинтеза), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1% от энергии солнечного излучения, попадающего на поверхность планеты. Выход энергии за это значение может привести к существенным аномалиям - резким климатическим отклонениям, переменам в характере растительности (и биоты в целом), крупным лесным и степным пожарам и т.д.

Прогноз развития мирового энергопотребления показывает, что уже к 2040 г. суммарная мощность антропогенных источников достигнет 1% от энергии Солнца на поверхности Земли, а это уже чревато серьёзным нарушением глобального экологического равновесия.

Характеристики

Список файлов лекций