Экологические проблемы энергетики (1064796), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Проблема усугубляется ещё тем, что большая часть энергии производится путём сжигания ископаемого органического топлива (уголь, нефть, газ) с образованием значительного количества «парниковых» газов (в основном СО₂), которые сами влияют на глобальное потепление.

Известно также, что мощности тепловых потоков, выделяемых промышленными и городскими агломерациями, уже влияют на локальное изменение циркуляции атмосферы (в том числе изменяя температуру воздуха и количество осадков).

В основном подобные явления со временем и расстоянием от источника затухают, а их энергия рассеивается. Но может вступить в действие и обратная связь. В этом случае возникает самоподдерживающаяся цепная реакция, и незначительное событие может послужить толчком, который, обладая триггерным эффектом, приведёт в действие явления значительно большего, по сравнении с ним, масштаба. Так многие климатологи считает, что глобальное потепление может приводить к учащению ураганов или, по крайней мере, к возрастанию их интенсивности. Таким образом, может создаться положительная обратная связь: возникновение урагана будет способствовать формированию новых ураганов. Имеются серьёзные наблюдения в поддержку этого утверждения.

15.8. Состояние и перспективы российской энергетики

Основная проблема российской энергетики на сегодняшний день – недопустимо высокий физический износ основных фондов. В электроэнергетике доля физически изношенного оборудования превысила 50%, а в нефтепереработке – 80%. Продление срока службы агрегатов электростанций с расчётных 30 до сверхнормативных 50 лет за счёт «латания дыр» без ввода новых компенсирующих мощностей приводит лишь к дорогостоящим ремонтным затратам и угрозе массового выхода оборудования из строя (печальный пример – Саяно-Шушинская ГРЭС).

Даже в сравнительно благополучной газовой промышленности через 5-10 лет наступит период одновременного исчерпания физического ресурса газопроводов страны, введённых ещё в начале 60-х годов.

Другая серьёзнейшая проблема – необходимость структурной перестройки всего топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны. Доля ТЭК в общем объёме продукции возросла с 24% в 1990 г. до 40% в 1998 г. и продолжает увеличиваться; доля энергоносителей в экспортной части баланса достигла 46,5%, а в доходной части бюджета – примерно 40%. Можно и нужно говорить о возросшей зависимости экономики России от состояния этой отрасли.

В структуре потребления энергоресурсов России удельный вес газа в настоящее время вырос до 50%, а в котельно-печном топли­ве до – 68,3%. В таких промышленно развитых регионах России, как в Поволжском, Центральном, Северо-Кавказском и Северо­-Западном, за счет сокращения использования мазута и угля в 2 раза доля газа в котельно-печном топливе достигла 77-83%. В Моск­ве этот показатель уже превышает 95%.

По соображениям устойчивости снабжения топливом и энергети­ческой безопасности дальнейшая ориентация на опережающий рост газопотребления является рискованной мерой. Любой сбой в работе газовой отрасли может привести в ко­нечном итоге к энергетическому кризису и нарушению безопас­ности страны. Покрыть все потребности России в топливе только за счёт поставок газа невозможно. Необходимо привлекать к широкому использованию и другие виды топливно-энергетических ресурсов.

В США, Италии, Канаде и Англии доля газа в потреблении первичных топливно-энергетических ресурсов не превышает 30%, а во Франции и Германии – даже ниже 20%. В этих странах имеются возможности практического увеличения газопотребления, но они сдерживаются на государственном уровне с целью обеспече­ния надежности энергопотребления (хотя имеется и политическая составляющая) и снижения риска возникно­вения энергетического кризиса.

Всё это сложилось потому, что соотношение цен на газ, мазут и уголь в России не соответ­ствует реальной стоимости энергоресурсов и действующему соот­ношению таких цен за рубежом. Цены на газ на внутреннем рын­ке (в расчёте на 1 условную тонну) ниже цен на мазут в 3 раза, угля – в 1,6 раза, и в 8–12 раз ниже, чем в странах Европы и Америки.

Не маловажной причиной перехода энергетики на газ в Европейской части страны (и в Москве особенно) послужили и экологические соображения. Как уже отмечалось, загрязнение атмосферы при использовании газа составляет 1%, а мазута – 10% от выброса токсичных веществ в атмосферу при сжигании угля. В ближайшие десятилетия наша энергетика, кроме очевидной структурной перестройки и ускоренного ввода новых мощностей, должна уделить особое внимание повышению эффективности использования первичных энергетических ресурсов и экологическим последствиям, прежде всего при использовании угля.

Освоение новых эффективных технологий сжигания топлива является основной стратегической задачей, от решения которой в значительной мере зависит экономичность, экологическая чистота и надёжность функционирования ТЭК.

Уже сейчас в России имеются энергоблоки сверхкритических параметров пара (24 МПа и 540⁰С), достаточно надёжно работающие и обеспечивающие КПД при сжигании угля порядка 37-38% и 39-40% при использовании газа.

Разрабатываются блоки мощностью 300 МВт и более с эффективностью 43-45%. Рост давления пара с 24-25 до 30-32 МПа и температуры его перегрева с 540 до 580-620⁰С даёт снижение расхода топлива на 4-6%. В настоящее время на получение 1 кВт ч электрической энергии расходуется около 490 г у. т.

Сейчас на ТЭС в промышленно развитых странах мира КПД современных энергоблоков на угле достигает 43%, планируется его дальнейшее повышение до 47-48%, в том числе за счёт дальнейшего повышения параметров пара.

Весьма перспективны газотурбинные когенерационные технологии, позволяющие повысить эффективность использования газа до 80% при расходе 200 г у.т./(кВт ч).

Для удовлетворения экологических требований должны применятся технологические методы, снижающие образование оксидов азота до 200-250 мг/м³ при сжигании бурых углей, до 300-400 мг/м³ – каменных, до 500-600 мг/м³ – тощих, с жидким шлакоудалением. Эти блоки должны быть оснащены высокоэффективными электрофильтрами с КПД 99,5%, а при необходимости – системой удаления оксидов серы и азота.

В связи с тем, что ТЭС, расположенные в Европейской части России, потребляют от 77 до 79,5% природного газа, поставляемого в энергетику, при замещении газа твёрдым топливом в этом регионе особенно остро встанут экологические, экономические и технические вопросы.

Анализ коэффициентов эмиссии СО₂ показывает, что при пе­реходе ТЭС на сжигание твердого топлива вместо природного газа эмиссия углекислого газа увеличивается в 1,7 раза. Таким образом, при замещении 15 млн. м³ (~18,5 млн. т у.т.) природного газа углём эмиссия СО₂ увеличивается приблизительно на 30 млн. т СО₂ в год, и при стоимости тонны предотвращенного выброса СО₂ на уровне 20 долл. стоимость этого выброса составит порядка 600 млн. долл./год. Соответственно, при замещении углем 30 млн. м³ природного газа стоимость дополнительного выброса углекисло­го газа может составить 1200 млн. долл./год.

Особую сложность перехода российской энергетики на устойчивый путь развития, в соответствии с велением времени, вызывает необходимость одновременно решать далеко не простые задачи по разработке и внедрению новых ресурсосберегающих технологий с переориентацией энергетики на более широкое использование возобновляемых природных ресурсов.

Энергетический кризис (нехватка первичных энергоресурсов) миру не грозит, тем более России. «На Земле нет недостатка в энергии. Высокоэффективное использование менее загрязняющих и не исчерпывающих своей базы источников не только возможно, но и выгодно для удовлетворения нужд человека» [40]. И как писал академик Е.К. Фёдоров: «В ходе технического прогресса человечество в целом не только никогда не испытывало недостатка в энергетических ресурсах, но всегда находило новые, часто принципиально новые способы получения энергии, задолго до того, когда могли возникнуть ограничения, связанные с истощением известных ресурсов.»… «И вместе с тем проблема энергии может, с нашей точки зрения, создать серьёзные трудности, а может быть, и поставить границы для развития человечества на Земле. Не нехватка, а избыток энергии, расходуемой на планете, может привести к такой ситуации»[41].

Контрольные вопросы

1. Основные экологические проблемы энергетики, использующей органическое топливо.

2. Какие особо перспективные альтернативные виды энергии?

3. Достоинства и недостатки водородной энергетики.

4. Достоинства и недостатки солнечной энергетики.

5. Экологические проблемы гидроэнергетики.

6. Достоинства и недостатки атомной энергетики.

7. Что опаснее недостаток или избыток энергии и почему?

8. Какие пути уменьшения образования «парниковых» газов в энергетике?

9. Как меняется загрязнение окружающей среды при переходе от газа на уголь и наоборот?

10. В чём суть и опасность «теплового загрязнения»?

11. Как энергетика влияет на изменение климата?

12. Основные причины изменения климата?

13. Плюсы и минусы потепления на планете для России.

14. В чём суть Киотского протокола?

15. Плюсы и минусы Киотского протокола для России?

16. Каковы пути совершенствования энергетики России?

17. Каковы перспективы обеспечения населения Земли энергоресурсами?

16. Заключение

Главной проблемой современного общества в начале ХХI века, как и предыдущего, является масштаб и характер использования природных ресурсов и деградация окружающей среды, оказывающих пагубное влияние на здоровье людей и на биосферу в целом. Современное общество слишком расточительно использует природные ресурсы, производя массу потребительских товаров с коротким сроком службы и большим количеством отходов, существенно загрязняющих окружающую среду.

Особое беспокойство вызывает ситуация с цветными металлами. Сроки исчерпания их запасов (без рецикла) оцениваются десятками лет, кроме алюминия и титана. По суммарному общетоксическому воздействию на окружающую среду (и человека, естественно) они занимают первое место. Первое место они имеют и по удельному энергопотреблению. Рекордсменами здесь являются титан (130,18 10⁹ Дж/т) и алюминий (93,27 10⁹ Дж/т).

Пристального внимания требуют экологические проблемы производства титана. По таким весьма важным техническим показателям, как удельная прочность, коррозионная стойкость, жаропрочность титан и его сплавы превосходят все другие металлы. Без титана немыслимы космонавтика и подводный флот. В ближайшие годы прогнозируется широкое его применение в химической промышленности, бытовой технике, медицине и т.д. и, соответственно, резкое увеличение производства. А это – увеличение загрязнения отходами (вместе с производством других металлов) и, прежде всего, теплового загрязнения, на которое, к великому сожалению, не уделяется должного внимания.

Заметный вклад в изменение теплового режима околоземного пространства оказывает увеличение выброса «парниковых» газов, и всё вместе меняет климат, скорость его изменения нарастает. Однако решения сиюминутных задач пока превалируют над решениями глобальных проблем, наглядным примером чему послужил Копенгагенский саммит в декабре 2009 года.

У нас же решение всех экологических проблем осложняется ещё тем, что совпадает по времени с переходом страны к рыночным отношениям и с демократическими преобразованиями.

К сожалению, ждать, что всё как-то образуется – безнадёжно. Что делать? В основном известно. Как делать? Тоже в большинстве случаев ясно. Надо действовать! Народная мудрость гласит: «Дорогу осилит идущий!».

17. Спорные и нерешенные вопросы

1. Концепция устойчивого развития, социально приемлемая для всех категорий граждан.

2. Морально-этические методы стимулирования природоохранной деятельности и деятельности по устойчивому развитию.

3. Количественная оценка изменений в окружающей среде (желательно суммарная) и их взаимосвязь с хозяйственной деятельностью.

4. Количественная оценка влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения.

5. Определение допустимых экологических нагрузок и соответствующего ограничения антропогенного воздействия на окружающую среду региона, с учетом совокупности вредного влияния различных факторов, а также возможных экологических, экономических и социальных последствий.

6. Экономичные и социально приемлемые методы уменьшения антропогенного вклада в биогеохимический круговорот веществ.

7. Создание эффективных механизмов совмещения техногенного и биогеохимического круговоротов веществ на разных уровнях (регион, страна, Земля).

8. Принципы эколого-экономической оценки различных форм природопользования и критерии для определения их эффективности.

9. Концепция, альтернативная концепции безотходного или чистого производства

10. Количественная оценка степени безотходности производств с учетом использования энергии.

11. Эффективные методы переработки концентрированных растворов солей (рассолов, рапы).

12. Эффективные методы переработки и обезвреживания бытовых и токсичных отходов.

13. Эффективные и социально приемлемые решения экологических проблем, возникающих при работе автотранспорта.

14. Эффективные и социально приемлемые методы стимулирования рационального использования воды и энергии в быту.

15. Пути организации широкомасштабного использования отходов горнодобывающих и перерабатывающих отраслей в производстве строительных материалов.

16. Использование различных золошлаковых отходов ТЭС и МПС в производстве строительных материалов.

17. Регенерация строительных материалов (цементов, железобетонных изделий и т.д.) при реконструкции или разрушении зданий.

18. Бескислотная физико-химическая обработка фосфоритов для использования их в качестве удобрений.

19. Эффективные методы получение бесфторных удобрений и кормовых фосфатов.

20. Производство серной кислоты (или серы) из разбавленных по SO₂ газов.

21. Разработка экономически и экологически эффективной техно­логии получения бесхлорных калийных соединений, в том числе удобрений.

22. Разработка промышленных биохимических методов получения соединений азота.

23. Разработка безотходной технологической схемы получения кальцинированной соды из хлористого натрия.

24. Эффективные методы глубокой переработки нефтяного сырья и нефтеотходов.

25. Реконструкция действующих и строительство новых мало- и безотходных (чистых) НПЗ.

26. Разработка высококачественных и экономичных методов очистки сточных вод нефтепереработки.

27. Безотходное коксохимическое производство.

28. Повышение эффективности коксовых установок.

29. Сероочистка коксового газа.

30. Разработка высококачественных и экономичных методов очистки сточных вод и пылегазовых выбросов в коксохимическом производстве.

31. Разработка и внедрение новых технологических процессов в чёрной металлургии, в первую очередь, бескоксовых методов получения железа.

32. Рациональное и комплексное использование отходов чёрной металлургии, главным образов за счёт комбинирования и ко­операции производств.

33. Повышение степени полезного использования топлива в чёрной металлургии, за счёт утилизации вторичных энергетических ресурсов или другими путями.

34. Совершенствование методов испарительного охлаж­дения в чёрной металлургии и использования образующегося при этом пара.

35. Эффективное обогащение руд цветных металлов.

36. Дальнейшее совершенствование автогенных процессов.

37. Разработка бесфторных методов получения алюминия.

38. Разработка и внедрение новых экстракционно-сорбционных процессов в цветной металлургии.

39. Утилизация шламов и шлаков цветной металлургии.

40. Разработка и внедрение экономичных, замкнутых систем водоснабжения.

41. Создание безотходного гальванического производства.

42. Составление энергетических балансов различных эколого-экономических систем.

43. Совершенствование систем подготовки и сжигания топлива, с целью повышения эффективности его использования и уменьшения выделения оксидов, серы и азота в атмосферу.

44. Разработка способов уменьшения теплового загрязнения.

45. Повышение эффективности солнечных батарей.

46. Эффективные методы получения энергии из биомассы.

47. Получение и хранение водорода.

48. Развитие атомноводородной энергетики.

49. Разработка и внедрение МГД генераторов.

50. Эффективные методы переработка ТВЕЛов и надёжное, безопасное захоронение радиоактивных отходов.

51. Принципиально новые источники энергии.

52. Роль антропогенного фактора в изменении климата.

18. Вопросы и задачи

Характеристики

Список файлов лекций