Cenușa și zgura îndepărtată din cuptor formează cenușă și haldele de zgură pe suprafața litosferei. În conductele de abur de la generatorul de abur la turbogenerator, în turbogeneratorul însuși, căldura este pierdută în mediu. În condensator, precum și în sistemul de încălzire regenerativă a apei de alimentare, căldura de condensare și suprarăcirea condensului este percepută de apa răcită a rezervorului extern.
Pe lângă condensatorii generatorului de turbină,Consumatorii de apă de răcire sunt răcitoarele de ulei, sistemele de spălare a cenușii și zgurii și alte sisteme auxiliare care deversează scurgerile la suprafața apei sau în hidrosferă.
Unul dintre factorii de impact asupra mediului ai centralelor pe cărbune îl reprezintă emisiile provenite de la depozitarea combustibilului, transportul, pregătirea prafului și sistemele de îndepărtare a cenușii. În timpul transportului și depozitării, este posibilă nu numai poluarea cu praf, ci și eliberarea de produse de oxidare a combustibilului în depozite.
Distribuția acestor emisii în atmosferă depinde de teren, viteza vântului, supraîncălzirea lor în raport cu temperatura ambiantă, înălțimea norilor, starea de fază a precipitațiilor și intensitatea acestora. Astfel, turnurile mari de răcire din sistemul de răcire a condensatorului centralelor electrice umezesc în mod semnificativ microclimatul din zona stațiilor, contribuie la formarea de nori de jos, ceață, reduc iluminarea solară, provoacă ploi burnițe, iar iarna - îngheț și gheață . Interacțiunea emisiilor cu ceața duce la formarea unui nor fin stabil foarte poluat - smog, care este cel mai dens lângă suprafața pământului. Unul dintre impacturile stațiilor asupra atmosferei este consumul din ce în ce mai mare de aer necesar arderii combustibilului.
Interacțiunea termocentralei cu hidrosfera se caracterizează în principal prin consumul de apă de către sistemele tehnice de alimentare cu apă, inclusiv consumul de apă irecuperabil.
Principalii consumatori de apă la centralele termice și centralele nucleare sunt condensatoarele cu turbină. Consumul de apa depinde de parametrii initiali si finali ai aburului si de sistemul tehnic de alimentare cu apa.
La spălarea suprafețelor de încălzire ale cazanelor se formează soluții diluate de acid clorhidric, sodă caustică, amoniac, săruri de amoniu, fier și alte substanțe.
Principalii factori ai impactului TPP-urilor asupra hidrosferei sunt emisiile de căldură, ale căror consecințe pot fi: o creștere locală constantă a temperaturii într-un rezervor; creșterea generală temporară a temperaturii; modificări ale condițiilor de îngheț, regimul hidrologic de iarnă; schimbarea condițiilor de inundații; modificarea distribuției precipitațiilor, evaporarea, ceața. Odată cu schimbările climatice, emisiile termice duc la creșterea excesivă a corpurilor de apă cu alge, perturbarea echilibrului de oxigen, ceea ce reprezintă o amenințare pentru viața locuitorilor râurilor și lacurilor.
Principalii factori ai impactului TPP asupra litosferei este depunerea pe suprafața sa de particule solide și soluții lichide - produse ale emisiilor în atmosferă, consumul de resurse litosferei, inclusiv. defrișări, extragerea combustibililor, retragerea terenurilor arabile și a pajiștilor din circulația agricolă pentru construcția de centrale termice și pentru construcția haldelor de cenușă. Consecința acestor transformări este o schimbare a peisajului.
În timpul funcționării normale, centralele nucleare produc mult mai puține emisii nocive în atmosferă decât TPP-urile care funcționează pe combustibili fosili. Astfel, funcționarea unei centrale nucleare nu afectează conținutul de oxigen și carbon gazos din atmosferă, nu îi schimbă starea chimică.
Principalii factori ai poluării mediului aici sunt indicatorii de radiații. Radioactivitatea circuitului reactorului nuclear se datorează activării produselor de coroziune și pătrunderii produselor de fisiune în lichidul de răcire, precum și prezenței tritiului. Practic, toate substanțele care interacționează cu radiațiile radioactive suferă activitate indusă. Eliberarea directă a deșeurilor radioactive din reacțiile nucleare în mediu este împiedicată de un sistem de protecție împotriva radiațiilor în mai multe etape. Cel mai mare pericol îl reprezintă accidentele la centralele nucleare și răspândirea necontrolată a radiațiilor.A doua problemă a funcționării CNE este poluarea termică. Principala degajare de căldură de la centralele nucleare în mediu, precum și la centralele termice, are loc în condensatoarele instalațiilor cu turbine cu abur. Totuși, consumul specific ridicat de abur la centralele nucleare determină
și consum specific mare de apă. Deversările de apă de răcire din centralele nucleare nu exclud impactul radiațiilor asupra mediului acvatic, în special, eliberarea de radionuclizi în hidrosferă.
Caracteristicile importante ale posibilului impact al centralelor nucleare asupra mediului sunt procesarea „deșeurilor radioactive, care sunt generate nu numai la centralele nucleare, ci și la toate întreprinderile din ciclul combustibilului, precum și nevoia de a demonta și elimina echipamentele. elemente cu radioactivitate.
CHE au un impact semnificativ asupra mediului natural, care se manifestă atât în timpul construcției, cât și în timpul exploatării. Construirea de rezervoare în fața barajelor hidroelectrice duce la inundarea teritoriilor. Schimbările de regim hidrologic și inundarea teritoriilor provoacă modificări ale regimurilor hidrochimice, hidrobiologice și hidrogeologice ale maselor de apă. Odată cu evaporarea intensivă a umidității de pe suprafața rezervoarelor, sunt posibile schimbări climatice locale: creșterea umidității aerului, formarea de ceață, creșterea vântului etc.
Instalațiile HPP au un efect semnificativ asupra regimului de gheață al maselor de apă: asupra momentului de îngheț, grosimea stratului de gheață etc.
În timpul construcției de rezervoare hidroelectrice mari se creează condiții pentru dezvoltarea activității seismice, care se datorează apariției unei sarcini suplimentare asupra scoarței terestre și intensificării proceselor tectonice.
TPP-urile din Rusia reprezintă 16% din cantitatea totală de poluanți eliberați în atmosferă de la întreprinderile industriale și de la transporturi.
Din 1996, CE și-au coordonat activitățile cu „Programul de mediu pentru dezvoltarea industriei energiei electrice până în 2005”. Acest document fundamental se bazează pe sarcina de a reduce treptat emisiile (evacuările) de poluanți în mediu, chiar dacă amploarea producției de energie electrică și căldură este restabilită la nivelul din 1990 până în 2010. În timpul dezvoltării acestui program, obligațiile Rusiei au fost de asemenea, luate în considerare, întreprinse de acesta la semnarea convențiilor internaționale pentru reducerea transferului transfrontalier de dioxid de sulf și stabilizarea emisiilor de dioxid de carbon până în 2010 la nivelul anului 1990.
Din punct de vedere al mediului, TPP-urile, care joacă un rol dominant în producerea de energie electrică (mai mult de 60%), sunt obiecte care au un efect pe termen lung asupra atmosferei cu emisii de produse de ardere a combustibilului.
În 1997, tendința pozitivă de reducere a emisiilor de poluanți în atmosferă de la termocentrale a continuat datorită unui bilanț combustibil favorabil mediului (ponderea gazelor naturale în care a crescut de la 61,5 la 62,9% datorită deplasării combustibililor solizi și lichizi) , precum și desfășurarea de măsuri de reconstrucție și tehnologia la TPP-uri care vizează suprimarea formării oxizilor de azot și creșterea eficienței instalațiilor de colectare a cenușii.
După cum arată datele de mai jos, pentru 1990-1997. s-a înregistrat o reducere semnificativă a emisiilor principalelor poluări atmosferice din cauza funcționării centralelor termice:
Particule solide - cu 49,1%;
Oxizi de azot - cu 33,1%;
Dioxid de sulf - cu 43,2%.
Rețineți, însă, că în aceeași perioadă, producția de energie electrică și termică la TPP-uri a scăzut cu 34,2%.
În viitor, se preconizează reducerea în continuare a emisiilor nocive ale centralelor termice în atmosferă, ceea ce ar trebui să asigure reducerea acestora în perioada 1990-2005. până la următoarele niveluri:
Particule solide - cu 31,4%;
Oxizi de azot - cu 12,8%;
Dioxid de sulf - cu 11%.
De menționat că, alături de măsurile de reducere a emisiilor nocive de la termocentrale, există și rezerve mari în domeniul economisirii energiei, al căror potențial este estimat la 400 de milioane de tone de combustibil de referință.
Centralele termice distrug rezervele de neînlocuit de combustibil organic, din arderea cărora se produce: zgură, cenușă, dioxid de sulf, dioxid de carbon, care poluează direct mediul și afectează încălzirea climei terestre.
După cum sa menționat anterior, centralele termice produc cea mai mare parte a energiei generate energie electrica Prin urmare, se acordă o atenție deosebită îmbunătățirii proceselor tehnologice de ardere a combustibililor la centralele termice pentru a reduce impactul negativ al acestora asupra mediului.
Impactul TPP asupra mediului depinde și de combustibilul utilizat. Tipuri de combustibil: solid (cărbune, șisturi petroliere), lichid (păcură, motorină și combustibil pentru turbine cu gaz) și gazos (gaz natural).
În centralele termice care utilizează cărbune, iar acesta este un combustibil cu un conținut ridicat de compuși de sulf, dioxidul de sulf rezultat se transformă în cele din urmă în acid sulfuric stabil atunci când interacționează cu vaporii de apă din aer, ceea ce reprezintă o amenințare pentru sănătatea umană, corpurile de apă și cauzează coroziunea activă a structurilor metalice din zonele apropiate.
Protecția atmosferei de principala sursă de poluare cu TPP - dioxidul de sulf - se realizează, în primul rând, prin dispersarea acesteia în straturile superioare ale bazinului aerian. Pentru aceasta se construiesc coșuri de fum înalte de 180, 250 și chiar 320 m. Un mijloc mai radical de reducere a emisiilor de dioxid de sulf este separarea sulfului de combustibil înainte de arderea acestuia. În prezent, există practic două metode de pretratare a combustibilului pentru a reduce conținutul de sulf care pot fi recomandate pentru uz industrial. Prima metodă este adsorbția chimică, a doua este oxidarea catalitică. Ambele metode permit captarea a până la 90% din dioxidul de sulf.
Când combustibilii solizi sunt arse, intră în atmosferă cenușă zburătoare cu particule de combustibil nearse, anhidride sulfuroase și sulfurice, oxizi de azot, o anumită cantitate de compuși de fluor și, de asemenea, produse gazoase de ardere incompletă a combustibilului. Cenușa zburătoare în unele cazuri conține, pe lângă componentele netoxice, impurități mai dăunătoare. Deci, în cenușa cărbunelui de Donețk, arsenul este conținut în cantități mici, iar în cenușa cărbunelui Ekibastuz, dioxid de siliciu liber, în cenușa de șist și cărbuni din bazinul Kansk-Achinsk, oxid de calciu liber.
La arderea combustibilului lichid (pacură) cu gaze de ardere, dioxid de sulf și anhidride sulfurice, oxizi de azot, produse gazoase și solide de ardere incompletă a combustibilului, compușii de vanadiu, sărurile de sodiu, precum și substanțele îndepărtate de pe suprafața cazanelor în timpul curățării intră. aerul atmosferic. Din punct de vedere ecologic, combustibilul lichid este mai „igienic” decât combustibilul solid. Nu există nicio problemă a haldelor de cenușă, care ocupă suprafețe mari, și nu numai că le exclud de la utilizarea utilă, dar sunt și o sursă de poluare constantă a aerului în zona stației, datorită îndepărtării unei părți a cenușii cu vânt. În plus, nu există cenușă zburătoare în produsele de ardere a combustibililor lichizi. Cu toate acestea, ponderea utilizării combustibilului lichid în sectorul energetic a fost redusă semnificativ în ultimii ani. Acest lucru se datorează utilizării combustibililor lichizi în alte domenii ale economiei naționale: în transporturi, în industria chimică, inclusiv în producția de materiale plastice, lubrifianți, produse chimice de uz casnic etc.
Când gazele naturale sunt arse, oxizii de azot sunt un poluant semnificativ al aerului. Totuși, în același timp, emisia de oxizi de azot este în medie cu 20% mai mică decât la arderea cărbunelui. Acest lucru se datorează nu numai proprietăților combustibilului în sine, ci și particularităților proceselor sale de ardere. Astfel, gazele naturale sunt astăzi cel mai ecologic tip de combustibil energetic. Utilizarea combustibilului gazos la termocentrale, mai ales in cazul functionarii acestora in regim de incalzire in cadrul marilor orase, a crescut in ultima perioada. Cu toate acestea, gazul natural este o materie primă tehnologică valoroasă pentru multe ramuri ale industriei chimice. De exemplu, producția de îngrășăminte cu azot în țară se bazează în întregime pe furnizarea de gaze naturale.
Cu toate acestea, furnizarea de gaz la centralele electrice este asociată cu dificultatea de stocare a combustibilului gazos. La urma urmei, fiabilitatea alimentării cu combustibil a stației depinde în totalitate de caracteristicile de curgere ale conductei de gaz care alimentează stația. Caracteristicile de consum ale gazoductului au nereguli de consum sezoniere, lunare, săptămânale și orare. Ca și în sistemele de energie, unde există „scăderi” și „vârfuri” pronunțate ale consumului de energie, se observă și fluctuații în sistemul de alimentare cu gaz. Mai mult, „vârfurile” și „scăderile” în programul sistemelor de alimentare cu energie electrică și gaze coincid în timp, ceea ce afectează negativ alimentarea cu combustibil, adică. într-un moment în care cererea de energie electrică crește brusc și este necesară pornirea unui vârf suplimentar, de exemplu, centralele electrice cu turbine cu gaz (GTP), nu există debite de gaz necesare în conducta de gaz. În absența gazului în linie, se poate folosi un tip de combustibil de rezervă - combustibil lichid. Utilizarea combustibilului solid ca rezervă nu este recomandată din cauza unui design diferit al unităților de cazan și a unui sistem special de preparare a combustibilului etc.
Crearea rezervelor de gaze poate fi realizată folosind instalații subterane de stocare a gazelor (UGS), care folosesc de obicei volumul lucrărilor miniere sau alte capacități naturale subterane. Cu toate acestea, rezervele de gaz pentru centralele electrice nu pot fi create în acest fel, deoarece în zona centralei sunt necesare condiții geologice adecvate, ceea ce nu este întotdeauna posibil. Și, în plus, există restricții semnificative cu privire la cantitatea și viteza de alimentare cu gaz din instalațiile de depozitare, care este determinată de circumstanțele tehnice și economice. O altă abordare a creării de depozite subterane este rezervarea combustibilului gazos folosind tehnologia de lichefiere. Esența rezervării gazelor prin lichefiere este următoarea. Periodic, există un exces de gaz în conductă în momentul „eșecului” programului de sarcină a consumului de energie. Gazul natural este preluat din conductă prin sistemul de uscare și purificare și alimentat la unitatea frigorifică a sistemului de lichefiere. După lichefiere, combustibilul (la o temperatură negativă de aproximativ -150 °C și presiunea atmosferică) este introdus în depozitul de gaz natural lichefiat (CLNG). În cazul în care consumul de combustibil disponibil în linie a scăzut sub nivelul necesar sau este absent deloc, se utilizează un sistem de rezervă pentru nevoile de alimentare cu combustibil a centralei electrice. În același timp, gazul natural lichefiat este încălzit, revenind în stare gazoasă și trimis la centrala electrică pentru ardere. Deoarece căldura este necesară pentru regazificare, se utilizează fluxurile de căldură reziduală de la centrala electrică. „Centralizarea” termică a acestor fluxuri în procesul de regazificare face posibilă reducerea deversărilor termice ale centralei în mediu.
In general, interactiunea TPP-urilor cu mediul este caracterizata, pe langa emisiile de cenusa cu produsele de ardere, si prin descarcari termice.
Sistemele de răcire cu condensator TPP umidifică semnificativ microclimatul din zona stației, contribuie la formarea de nori de jos, ceață, reduc iluminarea solară, provoacă ploi burnițe, iar iarna - îngheț și gheață. Cu apa de racire, centrala termica se descarca in corpurile de apa din apropiere un numar mare de căldură care ridică temperatura apei. Efectul încălzirii asupra florei și faunei corpurilor de apă variază în funcție de gradul de încălzire. Încălzirea ușoară a apei cu circulația sa accelerată are un efect pozitiv asupra epurării rezervoarelor, prin urmare, apele uzate trebuie prerăcite și tratate. Reducerea impactului negativ al deversării căldurii în bazinele de apă poate fi realizată prin organizarea rezervoarelor de răcire. În medie, este necesar 58 m2 de suprafață a rezervorului pentru 1 kW de capacitate instalată a TPP.
Pentru a reduce pierderile de apă irecuperabile, sunt utilizate unități de condensare a aerului (VCU), în care condensul este răcit în schimbătoare de căldură speciale cu acționare a convertorului datorită schimbului de căldură cu aerul mai degrabă decât cu apa (un obstacol în calea utilizării pe scară largă a VCU este costul lor ridicat). ).
Centralele nucleare (CNE) sunt potențial periculoase atât din punctul de vedere al eliminării produselor de descompunere ai combustibilului radioactiv, a căror eliminare nu asigură o protecție completă împotriva unei catastrofe de mediu, cât și împotriva accidentelor majore (de exemplu, accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl în 1984).
Una dintre cele mai importante caracteristici ale energiei nucleare este lipsa de dependență a funcționării CNE de distanța față de locurile de producere a combustibilului nuclear, ceea ce elimină problema localizării stațiilor în zonele cu rezerve de combustibil și face posibilă apropierea CNE de consumator (de exemplu o centrală nucleară medie, aproximativ 100–150 de tone de combustibil nuclear). Acest lucru se datorează în primul rând faptului că cantitatea de energie eliberată la utilizarea a 1 kg de combustibil în reactoarele nucleare este de peste 106 ori mai mare decât în reacțiile chimice de ardere a 1 kg din cel mai bogat combustibil fosil.
Funcționarea centralelor nucleare poate reduce semnificativ nivelul de poluare a mediului prin componente tipice pentru funcționarea centralelor termice - C0 2 , S0 2 , MO x, particule asemănătoare prafului etc. Principalii factori ai poluării mediului sunt indicatorii de radiație. Acestea sunt radiații din apa de răcire, particule activate asemănătoare prafului care se află în sfera radiației și intră prin canalele de ventilație din afara stației. În plus, acestea sunt radiații penetrante prin vasul reactorului și efectul termic asupra apei din sistemul de răcire al părții de condensare a stației. Fără îndoială, impactul acestor factori asupra mediului este determinat de mulți indicatori, inclusiv precum proiectarea reactorului, tipul de echipamente de control și ventilație, sistemele de tratare a deșeurilor și de transport.
Cel mai mare pericol al centralelor nucleare sunt accidentele și răspândirea necontrolată a radiațiilor.
In timpul functionarii centralelor nucleare se pune si problema poluarii termice. Pe unitatea de energie produsă, centralele nucleare eliberează mai multă căldură în mediu decât centralele termice în condiții similare. Consumul de apă răcită, în funcție de capacitate, variază de la 70 la 180, ceea ce corespunde debitului unor râuri precum Khoper sau Southern Bug.
Centrale hidraulice. La crearea rezervoarelor pentru hidrocentrale sunt inundate suprafețe mari de păduri, terenuri agricole, monumente culturale, iar în unele cazuri este necesară strămutarea așezărilor întregi. În situații extreme (când se sparg barajele), se pot produce pagube semnificative economiei regiunilor, existând și pericolul de inundare a orașelor. O cantitate crescută de umiditate se evaporă de pe suprafața rezervoarelor, ceea ce afectează direct schimbările climatice ale regiunilor și ale pământului în ansamblu.
Să luăm în considerare problemele interacțiunii ecologice a complexelor hidrotehnice cu mediul.
Centralele hidroelectrice sunt adesea denumite centrale electrice care utilizează surse de energie regenerabilă. Cu toate acestea, în comparație cu alte tipuri de resurse naturale, conversia energiei apei în energie electrică duce la impacturi semnificative asupra mediului. Pentru centralele hidroelectrice, este necesară construirea unor rezervoare semnificative, ceea ce duce la inundarea teritoriului adiacent. Cu cât relieful este mai plat în zona construcției centralei hidroelectrice, cu atât suprafețele mai mari se încadrează în zona inundabilă.
Influența rezervoarelor asupra condițiilor climatice locale este de natură dublă - efecte de răcire și încălzire.
Unul dintre factorii importanți care determină consecințele impactului rezervoarelor asupra mediului este suprafața rezervorului. Aproximativ 88% din numărul total de rezervoare din țara noastră au fost construite în condiții de plan, capetele utilizate la hidrocentrale ajung la 15–25 m, iar suprafața suprafeței apei este uneori de câteva mii de kilometri pătrați.
Un factor semnificativ de impact asupra mediului este salinizarea și alcalinizarea terenurilor fertile din zonele irigate în cazul unui drenaj insuficient, ceea ce duce la pierderea terenurilor utile.
Potrivit unor geologi și seismologi, o consecință puțin studiată a construcției de baraje hidroelectrice este așa-numita „seismitate indusă” în zona în care se află instalații hidroelectrice puternice și rezervoare mari. Conform ipotezei existente, tensiunile suplimentare create de greutatea apei în zona apei și direct de barajul în sine pot perturba starea de echilibru a scoarței terestre în această zonă. În prezența unor defecțiuni geologice necunoscute anterior, stresul eliberat depășește semnificativ dimensiunea sarcinii „deranjante” din masa apei și a structurilor hidraulice. Așa că, de exemplu, în decembrie 1967, în India a fost distrus complet barajul Coupe de 103 m. Cauza dezastrului a fost un cutremur, al cărui epicentru a fost situat direct sub corpul barajului.
O abordare integrată pentru determinarea utilizării optime a CP-urilor în sistemele energetice duce la concluzia că este oportună introducerea unui nou tip de centrale hidroelectrice - centralele cu acumulare prin pompare (TPPP). Acest tip promițător de hidrocentrale are scopul în primul rând de a egaliza programul inegal de consum de energie și de a facilita funcționarea altor tipuri de centrale electrice. Noaptea și în weekend, când consumul de energie din sectorul industrial scade, PSP-urile funcționează în regim de pompare folosind energia electrică generată de alte centrale electrice. În același timp, se acumulează resurse hidroenergetice, deoarece apa din bariera inferioară a rezervorului centralei este pompată în cea superioară. În perioada de creștere bruscă a consumului de energie, PSPP trece la modul de funcționare generator și utilizează resursele „acumulate”. Utilizarea unei centrale electrice cu acumulare prin pompare duce la economii de combustibil în sistemul energetic. Acest lucru reduce problema acoperirii vârfurilor curbei de sarcină. Acest lucru este deosebit de important, deoarece odată cu creșterea capacităților unitare ale unităților centralelor termice și centralelor nucleare, caracteristicile de manevră ale acestora s-au deteriorat brusc. Întrucât utilizarea centralelor cu acumulare prin pompare face în cele din urmă posibilă reducerea consumului de combustibili fosili în sistemul energetic, aceste centrale pot fi considerate, pe bună dreptate, una dintre metode posibileîmbunătățirea performanței de mediu a echipamentelor electrice.
Efectul general nociv al instalațiilor energetice:
Instalațiile energetice sunt surse de radiații ale câmpurilor electromagnetice care au un impact negativ asupra sănătății umane (intensitatea câmpului electromagnetic normalizat este de 20 kV/m timp de 10 minute pe zi), interferează cu emisiile de televiziune și radio. Deci, de exemplu, sub o linie electrică de 500 kV, puterea câmpului este de 10 kV / m, sub o linie electrică de 750 kV - 15 kV / m.
Centralele electrice sunt, de asemenea, surse de zgomot.
Retragerea de la utilizarea resurselor naturale, a pământului și a apei.
Măsuri de reducere a impactului negativ al sistemelor energetice asupra mediului:
· Pentru centralele termice – îmbunătățirea proceselor de ardere a combustibilului, purificarea produselor de ardere și creșterea înălțimii conductelor atunci când acestea sunt eliberate în atmosferă.
· Pentru CHE – reducerea construcției pe râuri cu un nivel ridicat de „backwater”, crearea de structuri de protecție a peștilor, reducerea „oglinzilor” suprafeței rezervoarelor.
· Pentru centralele nucleare – îmbunătățirea proiectării unităților de energie, a metodelor și a instalațiilor pentru eliminarea deșeurilor nucleare.
· Utilizarea unor metode alternative, ecologice și sigure de obținere a radiațiilor de energie electrică.
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
postat pe http://www.allbest.ru/
Rezumat pe subiect:
„Influența energiei asupra mediului”
Introducere
1. Centrale termice
3. Centrale nucleare
4. Energie alternativă
Introducere
Energia electrică este cel mai important, universal, cel mai eficient tip de energie din punct de vedere tehnic și economic. Celălalt avantaj al său este siguranța ecologică a utilizării și transmiterii energiei electrice prin liniile electrice în comparație cu transportul combustibililor, pomparea acestora prin sisteme de conducte. Electricitatea contribuie la dezvoltarea tehnologiilor prietenoase cu mediul în toate industriile. Cu toate acestea, generarea de energie electrică la numeroase centrale termice, hidrocentrale, centrale nucleare este asociată cu impacturi negative semnificative asupra mediului. În general, din punct de vedere al gradului de influență, instalațiile energetice se numără printre instalațiile industriale care afectează cel mai intens biosfera.
În stadiul actual, problema interacțiunii dintre energie și mediu a dobândit noi trăsături, răspândindu-și influența pe teritorii vaste, pe majoritatea râurilor și lacurilor, a volumelor uriașe de atmosferă și hidrosferei Pământului. Scări și mai semnificative ale consumului de energie în viitorul previzibil predetermina o creștere intensă suplimentară a diferitelor impacturi asupra tuturor componentelor mediului la scară globală.
Odată cu creșterea capacităților unitare ale unităților, centralelor electrice și sistemelor energetice, a nivelurilor specifice și totale ale consumului de energie, a apărut sarcina de a limita emisiile poluante în bazinele atmosferice și acvatice, precum și de a valorifica mai bine capacitatea lor naturală de împrăștiere.
Diagrama #1. Producția de energie electrică în lume în 1995 pe tipuri de centrale electrice, %
Anterior, la alegerea metodelor de generare a energiei electrice și termice, modalități de rezolvare cuprinzătoare a problemelor de energie, management al apei, transport, atribuirea parametrilor principali ai obiectelor (tipul și capacitatea stației, volumul rezervorului etc.), acestea au fost ghidate în primul rând de minimizarea costurilor economice. În același timp, problemele de evaluare sunt din ce în ce mai mult aduse în prim-plan. consecințe posibile construcția și exploatarea instalațiilor energetice.
1. Centrale termice
După cum se poate observa din diagrama nr. 1, o mare parte a energiei electrice (63,2%) în lume este generată de centrale termice. Prin urmare, emisiile nocive ale acestui tip de centrale electrice în atmosferă asigură cea mai mare cantitate de poluare antropică în ea. Astfel, ele reprezintă aproximativ 25% din toate emisiile nocive eliberate în atmosferă de la întreprinderile industriale.De remarcat că peste 20 de ani din 1970 până în . m3 de gaz.
Tabelul numărul 1. Emisiile anuale ale centralelor termice care funcționează pe combustibili fosili cu o capacitate de 1000 MW, mii. T.
Pe lângă principalele componente rezultate din arderea combustibililor fosili (dioxid de carbon și apă), emisiile de TPP conțin particule de praf. compoziție diferită, oxizi de sulf, oxizi de azot, compuși ai fluorului, oxizi metalici, produși gazoși ai arderii incomplete a combustibilului.Intrarea lor în aer provoacă pagube mari atât tuturor componentelor principale ale biosferei, cât și întreprinderilor, amenajărilor urbane, transporturilor și populației urbane. Prezența particulelor de praf, oxizilor de sulf se datorează conținutului de impurități minerale din combustibil, iar prezența oxizilor de azot se datorează oxidării parțiale a azotului aerului într-o flacără la temperatură ridicată. Până la 50% din substanțele nocive sunt dioxid de sulf, aproximativ 30% - oxid de azot, până la 25% - cenușă zburătoare.
Datele privind emisiile anuale ale centralelor termice în atmosferă pentru diferiți combustibili sunt prezentate în Tabelul nr. 1. Datele date se referă la modurile de funcționare constantă ale echipamentului. Funcționarea TPP-urilor în moduri neconcepute (tranzitorii) este asociată nu numai cu o scădere a eficienței unităților de cazane, turbinelor și generatoarelor electrice, ci și cu o deteriorare a eficienței tuturor dispozitivelor care reduc impactul negativ al centrale electrice.
Hidrosferă
Orez. 1. Impactul TPP asupra mediului
Emisiile gazoase includ în principal compuși de carbon, sulf, azot, precum și aerosoli și agenți cancerigeni.
Oxizii de carbon (CO și CO2) practic nu interacționează cu alte substanțe din atmosferă și durata lor de viață este practic nelimitată. Proprietățile CO și CO2, precum și ale altor gaze, în raport cu radiația solară sunt caracterizate de selectivitate în părți mici ale spectrului. Deci, pentru CO2 în condiții normale, sunt caracteristice trei benzi de absorbție selectivă a radiației în intervalele de lungimi de undă: 2,4 - 3,0; 4,0 - 4,8; 12,5 - 16,5 µm. Pe măsură ce temperatura crește, lățimea benzilor crește, iar absorbtivitatea scade, deoarece densitatea gazului scade.
Dioxidul de sulf - SO2 este una dintre cele mai toxice emisii gazoase de la centralele electrice. Reprezintă aproximativ 99% din emisiile de compuși ai sulfului (restul fiind SO3). Greutatea sa specifică este de 2,93 kg/m3, punctul de fierbere este de 195 °C. Timpul de rezidență al SO2 în atmosferă este relativ scurt. Ia parte la reacții catalitice, fotochimice și alte reacții, în urma cărora este oxidat și precipită în sulfați. În prezența unor cantități semnificative de amoniac NH3 și a altor substanțe, durata de viață a SO2 este estimată la câteva ore. În aer relativ curat, ajunge la 15 - 20 de zile. În prezența oxigenului, SO2 se oxidează la SO3 și reacționează cu apa pentru a forma acid sulfuric. Conform unor studii, produsele finale ale reacțiilor care implică SO2 sunt repartizate astfel: 43% cade pe suprafața litosferei sub formă de precipitare și 13% pe suprafața hidrosferei. Acumularea de compuși care conțin sulf are loc în principal în oceane. Efectele acestor produse asupra oamenilor, animalelor și plantelor, precum și asupra diferitelor substanțe, sunt variate și depind de concentrație și de diverși factori de mediu.
În procesele de ardere, azotul formează o serie de compuși cu oxigen: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 și N2O5, ale căror proprietăți diferă semnificativ. Protoxidul de azot N2O se formează în timpul reducerii oxizilor superiori și nu reacționează cu aerul atmosferic. Oxidul nitric NO este un gaz incolor, ușor solubil. După cum arată Ya.B. Zel'dovich, reacția de formare a oxidului nitric este de natură termică:
O2 + N2 = NO2 + N - 196 kJ/mol,
N + O2 = NO + O + 16 kJ/mol,
N2+O2=2NO - 90 kJ/mol.
În prezența aerului, NO este oxidat la NO2. Dioxidul de azot NO2 este format din două tipuri de molecule - NO2 și N2O4:
2NO2 = N2O4 + 57 kJ/mol.
În prezența umidității, NO2 reacționează cu ușurință pentru a forma acid azotic:
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO.
Anhidrida azota N2O3 se descompune la presiunea atmosferică:
și se formează în prezența oxigenului:
4NO + O2 = 2N2O3 + 88 kJ/mol.
Anhidrida nitrică N2O3 este un agent oxidant puternic. Reacționează cu apa pentru a forma acid sulfuric. Datorită tranziţiei reacţiilor de formare
oxizii de azot și interacțiunile lor între ei și componentele atmosferice, precum și din cauza radiațiilor, este imposibil să se ia în considerare cantitatea exactă a fiecărui oxizi. Prin urmare, cantitatea totală de NOx duce la NO2. Dar pentru a evalua efectele toxice trebuie avut în vedere faptul că compușii de azot emiși în atmosferă au activități și durate de viață diferite: NO2 - aproximativ 100 de ore, N2O - 4,5 ani.
Aerosolii sunt împărțiți în primari - emiși direct și secundari - formați în timpul transformărilor din atmosferă. Timpul de existență a aerosolilor în atmosferă variază foarte mult - de la minute la luni, în funcție de mulți factori. Aerosoli mari în atmosferă la o înălțime de până la 1 km există timp de 2-3 zile, în troposferă - 5-10 zile, în stratosferă - până la câteva luni. Substanțele cancerigene emise sau formate în atmosferă se comportă similar cu aerosolii. Cu toate acestea, practic nu există date exacte despre comportamentul acestor substanțe în aer.
Unul dintre factorii de interacțiune dintre TPP-uri și mediul acvatic este consumul de apă de către sistemele industriale de alimentare cu apă, incl. consum de apă irecuperabil. Cea mai mare parte a consumului de apă în aceste sisteme este utilizată pentru răcirea condensatoarelor turbinelor cu abur. Restul consumatorilor de apă de proces (sisteme de îndepărtare a cenușii și zgurii, tratarea chimică a apei, răcirea și spălarea echipamentelor) consumă aproximativ 7% din consumul total de apă. În același timp, ele sunt principalele surse de poluare cu impurități. De exemplu, la spălarea suprafețelor de încălzire ale unităților de cazane ale blocurilor seriale de TPP-uri cu o capacitate de 300 MW, se formează până la 10.000 m3 de soluții diluate de acid clorhidric, sodă caustică, amoniac și săruri de amoniu.
În plus, apele uzate de la centralele termice conțin vanadiu, nichel, fluor, fenoli și produse petroliere. La centralele mari, consumul de apă contaminată cu produse petroliere (uleiuri și păcură) ajunge la 10-15 m3/h cu un conținut mediu de produse petroliere de 1-30 mg/kg (după curățare). Când sunt aruncate în corpurile de apă, acestea asigură influență pernicioasă asupra calitatii apei, organismelor acvatice.
Periculoasă este și așa-numita poluare termică a corpurilor de apă, care provoacă diverse perturbări în starea acestora. Centralele termice produc energie folosind turbine conduse de abur încălzit, iar aburul evacuat este răcit de apă. Prin urmare, de la centralele electrice la rezervoare, un curent de apă curge continuu cu o temperatură cu 8-12?C mai mare decât temperatura apei din rezervor. Centralele termice mari descarcă până la 90 m?/s de apă încălzită. Conform calculelor oamenilor de știință germani și elvețieni, posibilitățile râurilor Elveției și cursurilor superioare ale Rinului de a încălzi căldura reziduală a centralelor electrice au fost deja epuizate. Încălzirea apei în orice loc al râului nu trebuie să depășească cu mai mult de 3 °C temperatura maximă a apei râului, care se presupune că este de 28 °C. Din aceste condiții, puterea centralelor germane construite pe Rin, Inn, Weser și Elba este limitată la 35.000 MW. Poluarea termică poate duce la consecințe triste. Potrivit lui N.M. Svatkov, o schimbare a caracteristicilor mediului (o creștere a temperaturii aerului și o schimbare a nivelului oceanului mondial) în următorii 100-200 de ani poate provoca o restructurare calitativă a mediului (topirea ghețarilor, o creștere a nivelului de oceanul lumii cu 65 de metri și inundarea unor suprafețe vaste de pământ).
Trebuie spus că impactul TPP-urilor asupra mediului variază semnificativ în funcție de tipul de combustibil (Tabelul 1). Unul dintre factorii de impact ai TPP-urilor asupra cărbunelui sunt emisiile provenite din depozitarea, transportul, pregătirea prafului și sistemele de îndepărtare a cenușii. În timpul transportului și depozitării, este posibilă nu numai poluarea cu praf, ci și eliberarea de produse de oxidare a combustibilului.
Cel mai „curat” combustibil pentru termocentrale este gazul, atât natural, cât și obținut în timpul rafinării petrolului sau în procesul de fermentare metanică a substanțelor organice. Cel mai „murdar” combustibil este șisturile petroliere, turba, cărbunele brun. Când sunt arse, se formează majoritatea particulelor de praf și oxizi de sulf.
Pentru compușii cu sulf, există două abordări pentru a rezolva problema minimizării emisiilor în atmosferă în timpul arderii combustibililor fosili:
1) purificarea compușilor de sulf din produsele de ardere a combustibilului (desulfurarea gazelor de ardere);
2) îndepărtarea sulfului din combustibil înainte de arderea acestuia.
Până în prezent, s-au obținut anumite rezultate în ambele direcții. Printre avantajele primei abordări, trebuie menționat eficiența sa absolută - până la 90-95% din sulf este îndepărtat - posibilitatea de a-l folosi practic indiferent de tipul de combustibil. Dezavantajele includ investiții mari de capital. Pierderile de energie pentru centralele termice asociate cu desulfurarea sunt de aproximativ 3-7%. Principalul avantaj al celei de-a doua modalități este că curățarea se efectuează indiferent de modurile de funcționare ale centralelor termice, în timp ce unitățile de desulfurare a gazelor arse înrăutățesc drastic performanțele economice ale centralelor electrice datorită faptului că de cele mai multe ori sunt forțate să lucreze. în modul off-design. Instalațiile de desulfurare a combustibilului pot fi întotdeauna utilizate în regim nominal, depozitând combustibilul purificat.
Problema reducerii emisiilor de oxizi de azot de la centralele termice a fost serios luată în considerare încă de la sfârșitul anilor '60. În prezent, s-a acumulat deja o anumită experiență în această problemă. Pot fi menționate următoarele metode:
1) scăderea coeficientului de exces de aer (în acest fel se poate realiza o scădere a conținutului de oxizi de azot cu 25-30% prin reducerea coeficientului de exces de aer (?) de la 1,15 - 1,20 la 1,03);
2) captarea oxizilor cu prelucrare ulterioară în produse comercializabile;
3) distrugerea oxizilor în constituenți netoxici.
Pentru a reduce concentrația de compuși nocivi în stratul de aer de suprafață, cazanele TPP sunt echipate cu coșuri de fum înalte, de până la 100-200 de metri sau mai mult. Dar acest lucru duce și la o creștere a zonei de împrăștiere a acestora. Ca urmare, marile centre industriale formează zone poluate cu o lungime de zeci, și cu un vânt constant - sute de kilometri.
2. Centrale hidraulice
electricitate ecologică atmosferă combustibil
Fără îndoială, în comparație cu centralele pe combustibili fosili, centralele hidroelectrice sunt mai curate din punct de vedere al mediului: nu există emisii de cenușă, sulf și oxizi de azot în atmosferă. Acest lucru este important, deoarece hidrocentralele sunt destul de frecvente și se află pe locul doi după termocentrale la producerea de energie electrică (diagrama nr. 1).ecologie în hidroenergie. În țara noastră, prioritatea protecției mediului a fost recunoscută la Conferința științifică și tehnică All-Union „Viitorul Hidroenergiei. Principalele direcții de realizare a centralelor hidroelectrice de nouă generație” (1991). Problemele creării de hidrocentrale de înaltă presiune cu rezervoare mari, inundațiile terenurilor, calitatea apei și conservarea florei și faunei au fost cele mai pronunțate.
Într-adevăr, funcționarea acestui tip de centrale este asociată și cu schimbări negative semnificative ale mediului, care sunt asociate cu crearea de baraje și rezervoare. Multe schimbări intră în echilibru cu mediul prin perioadă lungă de timp, ceea ce face dificilă prezicerea posibilului impact asupra mediului al noilor centrale electrice.
Fig. 2 Impactul HPP asupra mediului
Crearea unei centrale hidroelectrice este asociată cu inundarea resurselor de teren. În total, peste 350 de mii de km² sunt inundate în lume în prezent. Acest număr include suprafețele de teren adecvate utilizării agricole. Înainte de inundarea terenului, defrișarea pădurilor nu este întotdeauna efectuată, astfel încât pădurea rămasă se descompune încet, formând fenoli, poluând astfel rezervorul. În plus, nivelul apei subterane se modifică în fâșia de coastă a lacului de acumulare, ceea ce duce la aglomerarea zonei și exclude utilizarea acestei zone ca teren agricol.
Amplitudini mari ale fluctuațiilor nivelului apei în unele rezervoare afectează negativ reproducerea peștilor; barajele blochează calea (pentru a depune icre) peștilor migratori; În unele rezervoare se dezvoltă procese de eutrofizare, în principal din cauza deversării apelor uzate care conțin o cantitate mare de elemente biogene în râuri și lacuri de acumulare. Productivitatea biologică a rezervoarelor crește atunci când elementele biogene (azot, fosfor, potasiu) pătrund în ele cu apa râului. Drept urmare, algele albastre-verzi se dezvoltă intens în rezervoare, așa-numitele. înflorirea apei. Oxidarea algelor care mor din abundență consumă o cantitate mare de oxigen dizolvat în apă, în condiții anaerobe, din proteinele lor se eliberează hidrogen sulfurat otrăvitor, iar apa devine moartă. Acest proces se dezvoltă mai întâi în straturile inferioare de apă, apoi captează treptat mase mari de apă - are loc eutrofizarea rezervorului. O astfel de apă este nepotrivită pentru alimentarea cu apă, iar productivitatea peștilor este redusă drastic în ea. Intensitatea desfăşurării procesului de eutrofizare depinde de gradul de curgere al rezervorului şi de adâncimea acestuia. De regulă, autopurificarea apei în lacuri și rezervoare este mai lentă decât în râuri, prin urmare, pe măsură ce numărul de rezervoare de pe râu crește, capacitatea sa de autopurificare scade.
Centralele hidroelectrice se caracterizează printr-o modificare a regimului hidrologic al râurilor - are loc o modificare și redistribuire a scurgerii, o modificare a regimului de nivel, o modificare a regimurilor de curenți, valurile, termice și gheață. Debitele de apă pot scădea de zeci de ori, iar în unele zone ale rezervorului pot apărea zone complet stagnante. Modificări specifice ale regimului termic al maselor de apă ale lacului de acumulare, care diferă atât de râu, cât și de lac. Schimbarea regimului de gheață este exprimată printr-o schimbare a momentului de înghețare, o creștere a grosimii stratului de gheață al rezervorului cu 15-20%, în timp ce poliniile se formează în apropierea deversoarelor. Regimul termic în aval se schimbă: toamna intră apă mai caldă, încălzită în rezervor peste vară, iar primăvara este mai rece cu 2-4?C ca urmare a răcirii în lunile de iarnă. Aceste abateri de la condițiile naturale se extind la sute de kilometri de la barajul centralei electrice.
O modificare a regimului hidrologic și inundarea teritoriilor determină o modificare a regimului hidrochimic al maselor de apă. În bazinul superior, masele de apă sunt saturate cu materie organică care vine cu scurgerea râului și spălate din soluri inundate, iar în bazinul inferior sunt epuizate, deoarece. pe fund se depun substante minerale datorate debitelor mici. Astfel, ca urmare a reglării fluxului Volga, fluxul de minerale în Marea Caspică a scăzut de aproape trei ori. Condițiile debitului Don în Marea Azov s-au schimbat dramatic, ceea ce a provocat o schimbare a schimbului de apă din Marea Azov și Mării Negre și o schimbare a compoziției de sare a Mării Azov.
Atât în amonte, cât și în aval, compoziția gazelor și schimbul de gaze ale apei se modifică. Ca urmare a modificărilor regimurilor canalelor, sedimentele se formează în rezervoare.
Crearea rezervoarelor poate provoca cutremure chiar și în zone aseismice din cauza infiltrațiilor apei în limitele faliei. Acest lucru este confirmat de cutremurele din văile Mississippi, Chaira (India), etc.
Daunele produse de hidrocentralele pot fi în mare măsură reduse sau compensate. O modalitate eficientă de reducere a inundațiilor teritoriilor este creșterea numărului de CHE în cascadă cu scăderea presiunii în fiecare etapă și, în consecință, a suprafeței unui rezervor. În ciuda scăderii performanței energetice, instalațiile hidroelectrice de joasă presiune care asigură o inundare minimă a terenului stau la baza tuturor dezvoltărilor moderne. Inundațiile terenurilor sunt, de asemenea, compensate de cultivarea solului în alte zone și de creșterea productivității peștilor în rezervoare. Până la urmă, din fiecare hectar de apă pot fi obținute mai multe proteine animale decât din terenul agricol. Pentru a realiza acest lucru, fabricile de pește servesc. De asemenea, este necesar să se reducă suprafața terenului inundat pe unitatea de putere generată. Pentru a facilita trecerea peștilor prin structurile complexului hidroelectric, ei studiază comportamentul peștilor la structurile hidraulice, relația lor cu debitul și temperatura apei, cu topografia fundului și iluminarea; ei creează încuietori de trecere a peștilor - cu ajutorul unor dispozitive speciale este atras de rezervorul de pește, iar apoi este transferat din secțiunile pre-baraj ale râului în rezervor. Modul radical de a preveni eutrofizarea corpurilor de apă este oprirea deversării apelor uzate.
3. Centrale nucleare
Iluzia despre siguranța energiei nucleare a fost distrusă după mai multe accidente majore în Marea Britanie, SUA și URSS, apoteoza cărora a fost dezastrul de la centrala nucleară de la Cernobîl. În epicentrul accidentului, nivelul de contaminare a fost atât de ridicat încât populația unui număr de zone a trebuit evacuată, iar solurile, apele de suprafață și vegetația s-au dovedit a fi contaminate radioactiv timp de multe decenii. Toate acestea au acutizat înțelegerea că atomul pașnic necesită o abordare specială.
Cu toate acestea, pericolul energiei nucleare constă nu numai în domeniul accidentelor și dezastrelor. Chiar și atunci când o centrală nucleară funcționează normal, este sigur că emite o cantitate suficientă de izotopi radioactivi (carbon-14, krypton-85, stronțiu-90, iod-129 și 131). Trebuie remarcat faptul că compoziția deșeurilor radioactive și activitatea acestora depind de tipul și proiectarea reactorului, de tipul de combustibil nuclear și de lichid de răcire. Astfel, radioizotopii de cripton și xenon predomină în emisiile reactoarelor răcite cu apă, radioizotopii de kripton, xenon, iod și cesiu predomină în reactoarele cu grafit-gaz și gazele inerte, iod și cesiu în reactoarele rapide cu sodiu.
Atmosfera
Orez. 3. Impactul CNE asupra mediului
De obicei, atunci când se vorbește despre poluarea cu radiații, se referă la radiații gamma, care sunt ușor de captat de contoarele Geiger și dozimetrele bazate pe acestea. În același timp, există mulți emițători beta care sunt slab detectați de dispozitivele existente produse în serie. Așa cum iodul radioactiv se concentrează în glanda tiroidă, provocând deteriorarea acesteia, radioizotopii gazelor inerte, care în anii 70 erau considerați absolut inofensivi pentru toate ființele vii, se acumulează în unele structuri ale celulelor vegetale (cloroplaste, mitocondrii și membrane celulare). Unul dintre principalele gaze inerte emise este criptonul-85. Cantitatea de krypton-85 din atmosferă (în principal din cauza funcționării centralelor nucleare) crește cu 5% pe an. Un alt izotop radioactiv care nu este captat de niciun filtru și produs în cantități mari de nicio centrală nucleară este carbonul-14. Există motive să credem că acumularea de carbon-14 în atmosferă (sub formă de CO2) duce la o încetinire bruscă a creșterii arborilor. Acum, în compoziția atmosferei, cantitatea de carbon-14 este crescută cu 25% față de epoca pre-atomică.
O caracteristică importantă a posibilului impact al centralelor nucleare asupra mediului este necesitatea demontării și eliminării elementelor echipamentelor cu radioactivitate la sfârșitul duratei de viață sau din alte motive. Până acum, astfel de operațiuni au fost efectuate doar pe câteva instalații experimentale.
În timpul funcționării normale, doar câteva nuclee de elemente gazoase și volatile, cum ar fi criptonul, xenonul și iodul intră în mediu. Calculele arată că, chiar și cu o creștere de 40 de ori a capacității energiei nucleare, contribuția acesteia la contaminarea radioactivă globală nu va fi mai mare de 1% din nivelul radiațiilor naturale de pe planetă.
La centralele electrice cu reactoare cu apă clocotită (buclă simplă), majoritatea substanțelor radioactive volatile sunt eliberate din lichidul de răcire din condensatoarele cu turbină, de unde, împreună cu gazele de radioliză a apei, sunt ejectate de ejectoare sub formă de amestec vapori-gaz în camere speciale, cutii sau suporturi de gaz pentru tratarea primară sau ardere. Restul izotopilor gazoși sunt eliberați în timpul decontaminării soluțiilor din rezervoarele de stocare.
În centralele electrice cu reactoare cu apă sub presiune, deșeurile radioactive gazoase sunt eliberate în rezervoarele de stocare.
Deșeurile gazoase și aerosoli din spațiile de instalare, cutiile generatoarelor de abur și pompele, carcasele de protecție ale echipamentelor, containerele cu deșeuri lichide se îndepărtează cu ajutorul sistemelor de ventilație în conformitate cu standardele de eliberare a substanțelor radioactive. Fluxurile de aer de la ventilatoare sunt curățate de majoritatea aerosolilor de pe filtrele din material textil, fibre, cereale și ceramice. Înainte de a fi eliberat în conducta de ventilație, aerul trece prin decantoare de gaze, în care se descompun izotopii de scurtă durată (azot, argon, clor etc.).
Pe lângă emisiile asociate cu poluarea cu radiații, centralele nucleare, precum centralele termice, se caracterizează prin emisii de căldură care afectează mediul. Un exemplu este centrala nucleară Vepko Sarri. Primul său bloc a fost lansat în decembrie 1972, iar al doilea - în martie 1973. În același timp, temperatura apei la suprafața râului lângă centrala electrică în 1973 a fost -4°C peste temperatura din 1971. iar temperatura maximă a fost observată o lună mai târziu. În atmosferă este eliberată și căldură, pentru care la centralele nucleare sunt folosite așa-numitele centrale nucleare. turnuri de răcire. Ele eliberează 10-400 MJ/(m?·h) de energie în atmosferă. Utilizarea pe scară largă a turnurilor de răcire puternice ridică o serie de probleme noi. Consumul de apă de răcire pentru o unitate tipică CNE cu o capacitate de 1100 MW cu turnuri de răcire prin evaporare este de 120 mii t/h (la o temperatură a apei ambientale de 14°C). Cu un conținut normal de sare al apei de completare, se eliberează aproximativ 13,5 mii de tone de săruri pe an, care cad pe suprafața zonei înconjurătoare. Până în prezent, nu există date sigure despre impactul acestor factori asupra mediului.
La centralele nucleare sunt avute în vedere măsuri pentru excluderea completă a deversării apelor uzate contaminate cu substanțe radioactive. O cantitate strict definită de apă purificată cu o concentrație de radionuclizi care nu depășește nivelul pentru apa potabilă este permisă să fie descărcată în corpurile de apă. Într-adevăr, observațiile sistematice ale impactului centralelor nucleare asupra mediului acvatic în timpul funcționării normale nu relevă modificări semnificative ale fondului radioactiv natural. Alte deșeuri sunt depozitate în recipiente în formă lichidă sau sunt transformate în prealabil în stare solidă, ceea ce crește siguranța depozitării.
4. Energie alternativă
Se discută din ce în ce mai mult cu privire la centralele care utilizează surse regenerabile de energie - maree, geotermală, solară, solară spațială, eoliană și altele. Noile lor proiecte sunt în curs de dezvoltare, se construiesc primele instalații experimentale și industriale. Acest lucru se datorează atât factorilor economici, cât și de mediu. Se pun mari speranțe pe centralele „alternative” în ceea ce privește reducerea încărcăturii antropice asupra mediului. Uniunea Europeană, de exemplu, intenționează să crească ponderea energiei generate de astfel de centrale electrice în următorii câțiva ani.
Răspândirea centralelor „alternative” este împiedicată de o varietate de dificultăți tehnice și tehnologice. Aceste centrale electrice nu sunt lipsite de dezavantaje de mediu. Astfel, centralele eoliene sunt surse de așa-numite. poluarea fonică, centralele solare de capacitate suficientă ocupă suprafețe mari, ceea ce strică peisajul și se retrage de pe teren din circulația agricolă. Funcționarea centralelor solare spațiale (în proiect) este asociată cu transferul de energie către Pământ printr-un fascicul foarte concentrat de radiații cu microunde. Efectul său posibil nu a fost studiat și este caracterizat ca fiind probabil negativ. Centrale geotermale separate
Impactul lor asupra atmosferei se caracterizează prin posibile emisii de arsen, mercur, compuși ai sulfului, bor, silicați, amoniac și alte substanțe dizolvate în apele subterane. Vaporii de apă sunt, de asemenea, emiși în atmosferă, ceea ce este asociat cu modificări ale umidității aerului, degajare de căldură și efecte de zgomot. Impactul centralelor geotermale asupra hidrosferei se manifestă prin perturbarea echilibrelor apelor subterane, circulația substanțelor asociate apelor subterane. Impactul asupra litosferei este asociat cu o modificare a geologiei straturilor, poluare și eroziune a solului. Sunt posibile modificări ale seismicității zonelor de utilizare intensivă a surselor geotermale.
Dezvoltarea energiei are un impact asupra diferitelor componente ale mediului natural: atmosfera, hidrosfera și litosfera. În prezent, acest impact devine global în natură, afectând toate componentele structurale ale planetei noastre. Ieșirea societății din această situație ar trebui să fie: introducerea de noi tehnologii (de purificare, reciclare a emisiilor; pentru prelucrarea și depozitarea deșeurilor radioactive etc.), răspândirea energiei alternative și utilizarea surselor regenerabile de energie.
În general, analiza cuprinzătoare a problemei impactului centralelor electrice asupra mediului a făcut posibilă identificarea principalelor impacturi, analizarea acestora și conturarea direcțiilor pentru minimizarea și eliminarea acestora.
De remarcat că este de preferat utilizarea energiei alternative, deoarece. Centralele „alternative” sunt încă mai ecologice decât cele tradiționale.
Lista literaturii folosite
Skalkin F.V. și alte Energie și mediu. - L .: Energoizdat, 1981.
Novikov Yu.V. Protectia mediului. - M.: Mai sus. scoala, 1987.
Stadnitsky G.V. Ecologie: un manual pentru universități. - Sankt Petersburg: Himizdat, 2001.
S.I.Rozanov. Ecologie generală. Sankt Petersburg: Editura Lan, 2003.
Alisov N.V., Khorev B.S. Geografia economică și socială a lumii. M.: Gardariki, 2001.
Găzduit pe Allbest.ru
Documente similare
caracteristici generale industria energiei termice și emisiile acesteia. Impactul întreprinderilor asupra atmosferei atunci când se utilizează combustibili solizi, lichizi. Tehnologii ecologice de ardere a combustibilului. Impactul asupra atmosferei consumului de gaze naturale. Protectia mediului.
lucrare de control, adaugat 11.06.2008
Clasificarea, principiul de funcționare a centralelor nucleare. Emisii de substanțe radioactive în atmosferă. Impactul radionuclizilor asupra mediului. Raționalizarea emisiilor de gaze radioactive în atmosferă. Limitarea emisiilor absolute. Sisteme industriale de curățare a gazelor.
lucrare de termen, adăugată 26.02.2013
Descrierea domeniului de activitate al întreprinderii. Calculul numărului de plăți pentru emisiile de la vehiculele companiei. Estimarea emisiilor și eliminarea deșeurilor solide ale întreprinderii. Costuri de eliminare și eliminare. Plăți pentru emisiile în mediu.
lucrare de termen, adăugată 10.05.2009
Relevanța emisiilor de curățare de la centralele termice în atmosferă. Substanțe toxice în combustibil și gaze de ardere. Conversia emisiilor nocive de la centralele termice în aerul atmosferic. Tipuri și caracteristici ale colectoarelor de cenușă. Prelucrarea combustibililor sulfurosi inainte de ardere.
lucrare de termen, adăugată 01/05/2014
Impactul negativ al motoarelor termice, emisiile de substanțe nocive în atmosferă, producția de mașini. Transportatorii de aviație și rachete, utilizarea sistemelor de propulsie cu turbine cu gaz. Poluarea mediului de către nave. Metode de curățare a emisiilor de gaze.
rezumat, adăugat 30.11.2010
Evaluarea impactului SA „RUSAL-Krasnoyarsk” asupra mediului. Caracteristicile emisiilor companiei. Lista poluanților emiși în atmosferă. Calculul costurilor de capital pentru măsurile de protecție a mediului (pentru introducerea unui epurator cu gol).
lucrare de termen, adăugată 12.08.2011
Impactul rafinăriilor de petrol asupra mediului. Temei juridic si legislatie in domeniul rafinarii petrolului. Calculul emisiilor de poluanți în atmosferă. Calculul taxelor pentru emisiile de poluanți în atmosferă și în corpurile de apă.
teză, adăugată 08.12.2010
Poluanții emiși în atmosferă de către întreprindere, impactul acestora asupra oamenilor și asupra mediului. Contabilitate, inspectie si calcule pentru inventarierea emisiilor de la autovehicule, ateliere mecanice si prelucrarea lemnului, productie de turnatorie.
lucrare de termen, adăugată 29.09.2011
Emisii de poluanți în atmosferă de la întreprinderile din metalurgie, cărbune, construcții de mașini, industrii gaze și chimice, energie. Impactul negativ al industriei celulozei și hârtiei asupra mediului. Procese de autoepurare a atmosferei.
lucrare de termen, adăugată 29.11.2010
Impactul instalațiilor de transport feroviar asupra mediului. Emisii nocive în aer și în corpurile de apă. Zgomot și vibrații de la trenuri. Calculul emisiilor în atmosferă de către motoarele cu ardere internă ale echipamentelor de cale. Măsuri de reducere a zgomotului.
Orice activitate umană care necesită producerea de energie și transformarea acesteia într-o formă adecvată utilizării finale în locuințe, afaceri sau mijloace de transport are efecte de propagare care, la un anumit nivel, dăunează unuia sau mai multor aspecte ale mediului. Acest lucru, desigur, este adevărat, dar este și adevărat că o persoană poate regla nivelul efectelor secundare. Astfel de influențe apar, în primul rând, la centralele termice care transformă energia diferitelor tipuri de combustibil organic în energie electrică. Aici este necesar să se găsească modalități de a reduce emisiile nocive de gaze și particule solide în atmosferă și de a reduce poluarea termică a apei din râuri și lacuri.
Centralele hidroelectrice au fost mult timp considerate întreprinderi curate și inofensive, dar apoi au început să fie supuse unor critici corecte din cauza inundațiilor de suprafețe vaste, a necesității de a muta așezările. Crearea de rezervoare artificiale duce la schimbare drastică ecologiei zonei, modificări ale presiunii asupra solului și a nivelului apelor subterane, care afectează negativ flora și fauna din apropiere. Încetinirea debitului râurilor din cauza construcției de baraje ale centralelor electrice duce la poluarea apei, la apariția algelor dăunătoare albastre-verzi, contribuie la creșterea bacteriilor purtătoare de epidemii, la perturbarea inundațiilor și la dispariția pajiştilor de apă ca ca urmare, în unele cazuri are loc salinizarea solului (de exemplu, lângă Astrakhan).
Orez. 1. Poluarea aerului de la diferite tipuri de centrale electrice
Volumul poluării mediului de către centralele termice și tipul de poluare depind de tipul și capacitatea centralelor. Pe fig. Tabelul 1 prezintă indicatorii de poluare a mediului prin stații de diferite tipuri cu o capacitate de 1 GW fiecare. Emisiile de gaze și cenușă în atmosferă sunt date în cifră în tone pe zi, iar activitatea elementelor radioactive în secunde până la un grad minus. Statiile pe carbune consuma cele mai mari cantitati din acesta si emit cei mai multi poluanti in atmosfera. Emisiile în atmosferă depind de pomparea cărbunelui. Caracteristicile prezentate în figură corespund cărbunelui cu calorii medii.
Centralele nucleare, care au fost de multă vreme obiectul unei observări atente, practic nu au nici un efect nociv asupra biosferei, cu condiția ca problema depozitării în siguranță a deșeurilor radioactive să fie rezolvată.Semnul de întrebare legat de acestea în Fig. 1 înseamnă în funcție de soluțiile la problema deșeurilor radioactive. Centralele nucleare britanice au aruncat deșeuri radioactive în Marea Nordului, ceea ce, desigur, este inacceptabil și condamnat de comunitatea mondială. Uneori, deșeurile radioactive din containere speciale se scufundă pe fundul mărilor și oceanelor. În acest caz, însă, riscul contaminării apei nu este complet exclus. Prin urmare, eliberarea deșeurilor radioactive în mări și oceane provoacă proteste puternice din partea țărilor situate pe coastă.
Ca o curiozitate, putem aminti că în trecut, când au apărut primele reactoare nucleare, unii experți din Statele Unite au sugerat aruncarea deșeurilor radioactive pe fundul Mării Negre. Alegerea a căzut pe Marea Neagră, deoarece circulația apei între straturile superioare și inferioare are loc cel mai lent în ea. Straturile inferioare ajung la suprafață în aproximativ 100 de ani. Este clar că o astfel de propunere nu putea fi considerată satisfăcătoare și a fost respinsă categoric. De fapt, este suficient de sigur să depozitați deșeurile radioactive în subteran în stare lichidă în rezervoare speciale sau pre-cimentate. Cimentarea atinge două obiective: protecția deșeurilor este îmbunătățită și volumul acestora este redus.
Promițătoare este așa-numita „solidificare” a deșeurilor radioactive lichide prin încălzire și evaporare. Cu tehnologia actuală, 1000 de litri de deșeuri lichide cu un nivel ridicat de radioactivitate pot fi procesați în mai puțin de 0,01 m 3 de deșeuri solide. Deșeurile solide sunt depozitate în recipiente metalice sigilate. Astfel de containere sunt depozitate convenabil în minele de sare adânci în subteran, deoarece apele subterane nu pătrund în straturile de sare adânci și, datorită plasticității lor, riscul de fisuri și rupturi în timpul cutremurelor este redus. Ponderea energiei electrice generate la centralele nucleare va crește în timp pe măsură ce crește capacitatea unitară a acestora. Dependențe ale costurilor specifice pentru generarea a 1 kWh de energie electrică ( h) la putere (R) centralele termice și nucleare sunt prezentate în Fig.2.
Pornind de la aproximativ 1000 MW, și conform ultimelor date, chiar și de la capacități mai mici, se dovedește a fi mai rentabilă din punct de vedere economic să construiești și să exploatezi centrale nucleare, mai degrabă decât cele termice. Dezvoltarea tuturor centralelor electrice urmează calea creșterii capacităților unităților individuale și, prin urmare, pe termen relativ scurt, ar trebui să ne așteptăm la utilizarea pe scară largă a centralelor nucleare. Cu capacități suficient de mari, sunt mult mai profitabile din punct de vedere economic. Creșterea capacității unităților de stație, îmbunătățirea continuă a proiectelor conduc la o scădere relativă a spațiului necesar sși volume v, la 1 kW de capacitate instalată (Fig. 3). O scădere bruscă a volumelor necesare centralelor electrice în anii 70 (linie întreruptă) are loc datorită utilizării structurilor închise umplute cu gaz izolant electric, în care sunt amplasate echipamente electrice și în care distanța dintre părțile purtătoare de curent poate fi semnificativă. redus.
Orez. 2. Indicatori economici exploatarea centralelor nucleare si a centralelor termice
Stațiile mai mari au caracteristici tehnice mai bune, sunt mai susceptibile de automatizare și mecanizare a proceselor, ceea ce permite o creștere semnificativă a capacității. R, pentru o persoană din personalul de serviciu. Toate acestea, în ultimă analiză, facilitează rezolvarea problemei reducerii cheltuielilor teritoriului locuit.
În prezent, reducerea efectelor nocive ale diverselor dispozitive tehnice, inclusiv cele energetice, a devenit crucială în stabilirea caracteristicilor acestora. Oportunități mari de a reduce efectele nocive ale energiei asupra biosferei constă, desigur, în utilizarea centralelor nucleare. Această cale este deja foarte eficientă și va fi și mai eficientă atunci când, în viitorul îndepărtat, va deveni posibilă utilizarea unei reacții de fuziune termonucleară controlată în scopuri energetice.
Chiar și acum, pentru centralele nucleare sunt impuse cerințe de fiabilitate foarte ridicate, deoarece încălcările de urgență în funcționarea lor pot fi însoțite de contaminarea intensă a zonei înconjurătoare. Așadar, în timpul unui accident la una dintre centralele nucleare britanice, iarba a fost infectată și în apropierea locației, ceea ce a făcut ca laptele să fie impropriu pentru consum timp de câteva luni.
În ceea ce privește siguranța centralelor nucleare, există declarații foarte pesimiste ale unui număr de oameni de știință străini. Omul de știință american Brand Barnaby consideră că dezvoltarea energiei nucleare reprezintă o potențială amenințare pentru viața întregii omeniri, deoarece fiecare centrală nucleară produce stronțiu radioactiv într-o astfel de cantitate, care este suficientă pentru ca întreaga omenire să primească o doză de radiație care depășește limita maximă admisă. nivel. Un incident la o centrală nucleară echivalează cu nenumărate dezastre naturale.
Orez. 3. Modificarea caracteristicilor de timp ale centralelor electrice
Sub presiunea cercurilor publice din Statele Unite, în unele state se creează dificultăți în alocarea spațiului pentru centralele nucleare – acestea sunt planificate să fie construite pe șlepuri în ocean.
Specialiștii sovietici consideră că centralele nucleare, dacă sunt proiectate corespunzător, sunt sigure și nu poluează mediul. În țara noastră nu este permisă eliberarea deșeurilor radioactive în atmosferă, mări și oceane. Deșeurile radioactive sunt prelucrate în instalații de tratare, unde nivelul de radiație este redus la valori acceptabile de standardele sanitare, apoi sunt cimentate și plasate în structuri speciale din beton armat.
Energia nucleară din țara noastră se dezvoltă rapid și, în același timp, se creează mijloace eficiente de protecție și crește fiabilitatea stațiilor. Centralele nucleare sunt construite în Uniunea Sovietică în multe locuri, inclusiv în cele din apropierea unor orașe atât de mari precum Leningrad, Erevan și altele.Fiabilitatea existentă a funcționării lor este de așa natură încât pericolul pentru viața și sănătatea umană este practic exclus.
Aproape nicio poluare a mediului nu are loc atunci când electricitatea este generată în stații folosind energia geotermală, energia radiației solare, precum și energia eoliană și mareele.
Astfel, dintre toate tipurile de centrale, centralele termice care funcționează pe combustibili fosili poluează cel mai mult atmosfera. Într-o serie de țări, politica tehnică modernă de reducere a poluării, inclusiv cea mai mare dispersie a emisiilor la centralele termice, a urmat adoptării unor măsuri legislative speciale privind nivelul admisibil de poluare. Problema curățării gazelor este de o importanță deosebită și se cheltuiesc fonduri semnificative pentru soluționarea acesteia. De exemplu, costul total în ultimii 5-6 ani în SUA pentru lucrările de cercetare privind curățarea gazelor de ardere a fost de 100 de milioane de dolari.În prezent, este dificil de estimat cu exactitate costul stațiilor de epurare. Conform previziunilor preliminare, cu utilizarea sistemelor tehnologice moderne de curățare a gazelor, acestea se vor ridica la 30-70 USD/kW. De exemplu, pentru o unitate de putere de 550 MW de la Widow's Creeck TPP în valoare de 65 de milioane de dolari, a fost proiectată o instalație de curățare a gazelor de 35 de milioane de dolari, cu alte cuvinte, costul reducerii emisiilor de substanțe nocive în atmosferă este de peste 50% din cost. a unității de putere.
Stațiile moderne de tratare a gazelor pot limita semnificativ emisiile. substanțe nocive în atmosferă (Fig. 4).
În cazul prezentat în fig. 4, A, nu există instalații de curățare a gazelor și se folosește combustibil de calitate scăzută. Utilizarea gazelor naturale pentru cuptoare, precum și instalarea instalațiilor de tratare, fac posibilă obținerea unui mare succes în îmbunătățirea mediului (Fig. 2.8, b).
Orez. 4. Reducerea poluării aerului cu instalații de epurare: Ași b- inainte si respectiv dupa pornirea instalatiilor de tratament
În legătură cu costurile ridicate ale instalațiilor de tratare, se pune problema surselor de finanțare. Potrivit unor experți străini din țările capitaliste, soluția problemei constă în creșterea prețurilor la resursele energetice primare (petrol, cărbune, gaz).
Reducerea poluării atmosferice este planificată a fi realizată și prin limitarea consumului de energie, ceea ce va deveni posibil odată cu creșterea eficienței utilizării energiei. Astfel, se presupune că îmbunătățirea izolației termice a clădirilor rezidențiale, industriale și de altă natură va reduce aproximativ la jumătate costul încălzirii și aerului condiționat.
Pe lângă poluarea aerului, o serie de țări reglementează poluarea termică a corpurilor de apă de către centralele electrice, ceea ce necesită costuri suplimentare pentru răcirea cu apă.
Resetează apa fierbinteîn corpurile de apă și o creștere a temperaturii acestora ca urmare duce la o încălcare a echilibrului ecologic stabilit în condiții naturale, care afectează negativ flora și fauna.
De remarcat că în unele cazuri este posibil să beneficiezi de o creștere a temperaturii corpurilor de apă, de exemplu, prin creșterea peștilor adaptați la creșterea temperaturii în astfel de corpuri de apă. Ca urmare a introducerii de noi standarde la centrala nucleară British Ferry (SUA), în timpul construcției acesteia, au trebuit să fie proiectate și instalate instalații suplimentare de răcire cu apă, ceea ce a necesitat 36 de milioane de dolari.
Poluarea termică a corpurilor de apă poate fi redusă odată cu trecerea la cicluri închise de utilizare a apei.
La construirea centralelor hidroelectrice, este necesar să se țină seama de întreaga gamă de probleme asociate cu schimbările mediului ecologic, inundațiile teritoriului și impactul asupra celor mai diverse sectoare ale economiei naționale.
Transmiterea energiei electrice la distanță se realizează în principal prin fire de linii aeriene, care se întind pe mulți kilometri și sub care este alocată o zonă mare de „înstrăinare”. Liniile electrice generează radiații electromagnetice care interferează cu sistemele de comunicații.
Uneori se emite judecăți că liniile electrice strică peisajul. Aceste judecăți sunt într-o oarecare măsură corecte, dar poate că adesea sunt temporare și pur subiective. Se poate aminti că imediat după construcția Turnului Eiffel din Paris, mulți contemporani l-au perceput ca pe o clădire urâtă, în timp ce acum simbolizează Parisul și este percepută ca una dintre cele mai bune decorațiuni ale sale.
Câmpul electromagnetic existent lângă firele liniilor de înaltă tensiune afectează negativ corpul uman. Studiile arată că într-un organism uman normal, cantitatea de încărcare se modifică cu perioade de 6 ore și 27 de zile. Și câmpul electromagnetic din jur are un efect vizibil asupra acestui proces. Există o legătură certă între furtunile magnetice și condițiile pacienților cu boli cardiovasculare. Undele radio cu anumite frecvențe au un efect distructiv asupra celulelor vii. De exemplu, există dovezi că un număr de plante și animale mor la o frecvență de radiație de 27 MHz. Potrivit biologilor, viața este un proces electric delicat. În apropierea câmpului electromagnetic, procesele electrochimice și, în consecință, orice proces biochimic din celule se pot schimba. În același timp, nici plantele, nici animalele nu s-au dovedit a avea organe speciale sensibile magnetic. Cu toate acestea, nu există nicio îndoială că câmpurile magnetice și electrice au o oarecare influență (nu destul de clară astăzi) asupra tuturor organismelor vii. .
Influența câmpurilor electromagnetice puternice (in schimbare cu o frecvență industrială de 50 Hz) asupra unei persoane a fost până acum puțin studiată. Studiile efectuate în țara noastră și în străinătate au arătat că un câmp electromagnetic puternic provoacă afectarea funcțională a sistemului cardiovascular și tulburări nevralgice. Efectele nocive ale câmpurilor puternice asupra oamenilor au fost observate la punerea în funcțiune a stațiilor de înaltă tensiune cu o tensiune de 400-750 kV. Expunerea electromagnetică repetată a unei persoane duce la efecte cumulative (cumulative), care, de asemenea, nu sunt încă pe deplin înțelese. Cu toate acestea, este deja evident că efectele nocive ale șederii unei persoane într-un câmp electromagnetic puternic depind de intensitate. E câmpul și durata impactului acestuia T. Cu cât intensitatea câmpului este mai mare, cu atât durata de ședere a unei persoane în el este mai scurtă (Fig. 5). La 20 kV/m, impactul câmpului se manifestă imediat sub formă de senzații neplăcute și tulburări ulterioare ale funcțiilor organismului. La 5 kV / m, nu se observă manifestări neplăcute. Mărimea intensității câmpului scade odată cu creșterea distanței de la sursele de radiație ale câmpului - fire. Este foarte important să se stabilească distanțele de siguranță admisibile față de liniile electrice tensiune înaltă la clădirile de locuit.
La intensități mari de câmp electric, este necesar să se aplice măsuri speciale de protecție, de exemplu, folosirea de costume de protecție de protecție, plase care reduc efectul câmpului etc.
Pentru a reduce costul terenului aflat sub dreptul de trecere, liniile de cablu sunt utilizate atunci când liniile electrice sunt aduse în orașele mari. În sectorul energetic, utilizarea liniilor electrice supraconductoare și criogenice este promițătoare. Rezistența firului de astfel de linii este aproape de zero, ceea ce face posibilă utilizarea tensiunii joase și rezolvarea problemei izolației conductorului.
Dispozitivele de comutație deschise voluminoase, care ocupă suprafețe mari în orașe, pot fi construite în viitor închise, umplute cu gaz izolator și amplasate în subteran.
Amplasarea centralelor electrice în toată țara trebuie efectuată ținând cont de poluarea mediului înconjurător. Evident, stațiile care funcționează cu combustibil de calitate scăzută și care poluează cel mai intens atmosfera ar trebui proiectate departe de așezările mari. În unele țări, centralele electrice sunt construite în mări și oceane pentru a elimina efectele lor nocive asupra mediului și, în cele din urmă, asupra oamenilor. În Japonia și Statele Unite, au fost deja finalizate proiecte pentru construcția de centrale termice și centrale nucleare în mare la 5-30 km de coastă. Pentru implementarea acestor stații au fost dezvoltate diverse proiecte: plutitoare, pe structuri de susținere și scufundate în apă în încăperi sferice speciale.
Orez. 5 Impactul câmpului electromagnetic asupra organismelor vii
Orez. 6. Schema instalației de procesare a gunoiului în combustibil
Civilizația modernă se confruntă cu problema procesării unor fluxuri uriașe de deșeuri, al căror număr crește în fiecare an într-un ritm alarmant. Deșeurile sub formă de haldele de la grămezi de metal ruginit, hârtie, lemn, carton, materiale plastice devin tovarăși constanti ai peisajelor suburbane. Pe lângă deșeurile solide, deșeurile lichide sunt eliberate în râuri și în corpurile de apă. Până în anul 2000, volumul total de deșeuri lichide din Statele Unite este estimat a fi aproximativ egal cu volumul tuturor râurilor din partea continentală a țării. Un singur locuitor al țării în timpul zilei este aruncat în sistemul de canalizare, în medie, aproximativ 500 de litri de deșeuri lichide.
Potrivit estimărilor publicate în Statele Unite în 1971, în cele mai mari 100 de orașe ale acestei țări au fost generate 71 de milioane de tone de deșeuri solide organice. Din această cantitate s-ar putea obține 19,6 miliarde m 3 de metan adecvat pentru o mare varietate de scopuri energetice.
Din deșeurile solide organice care conțin metan, gazele pot fi obținute în trei moduri: prin descompunere anaerobă, hidrogazificare și conversie pirolitică.
Există propuneri de construire a unei fabrici care să producă 1.500 de metri cubi de metan pe zi din 0,5 tone de deșeuri municipale. Costul producerii metanului la o astfel de fabrică ar fi de aproximativ 1 USD per milion de unități termice britanice (1 Btu = 1,055 kJ).
Gunoiul trebuie mai întâi zdrobit pentru a obține particule de dimensiune uniformă, iar după extragerea metalelor feroase cu ajutorul magneților puternici, acestea trebuie separate într-un „clasificator” de aer. Gazul rezultat va conține 50-60% metan și dioxid de carbon și poate fi folosit ca combustibil cu putere calorică scăzută. Pentru a crește puterea calorică, dioxidul de carbon poate fi îndepărtat din acesta.
Nămolul (lignină, materiale plastice, celuloză neprelucrată) după filtrare se va transforma în brichete, ocupând jumătate din volum decât materiale sursăînainte de încărcare în autoclavă. Aceste brichete pot fi folosite ca combustibil în instalațiile industriale.
Sunt în curs de desfășurare experimente pentru a produce metan din gunoi sau gunoi de grajd prin hidrogazificare. Hidrogazeificarea presupune reacția substanțelor care conțin carbon cu hidrogen pentru a forma un gaz format în principal din metan. Reacția are loc cu eliberarea de căldură, ceea ce face posibilă transformarea deșeurilor urbane care conțin o cantitate mare de umiditate într-un gaz fără încălzire suplimentară.
După cum au arătat experimentele, în modul considerat, este posibil să se obțină gaz care conține 70% metan, precum și etan și hidrogen, din deșeurile urbane obișnuite. În timpul prelucrării gunoiului de grajd se obține un gaz cu un conținut de metan de 93%. Costul producerii unui astfel de gaz este mai mic de 1 USD per milion de unități termice britanice.
O firmă din SUA folosește pile de combustie bacteriene pentru a genera electricitate și metan din deșeurile organice. Curentul electric ionizează apa, descompunând-o în oxigen și hidrogen. Hidrogenul, deșeurile organice și metanul sunt trimise la un convertor pirolitic pentru a produce „țiței”, un gaz combustibil cu o putere termică de 500 de unități termice britanice pe picior cub, cărbune și gudron.
Rezultatele testelor de laborator arată că este posibil să se obțină 10-15 mii de metri cubi de gaz cu 50% metan dintr-o tonă de gunoi.
În multe orașe din SUA, au fost sau sunt construite instalații pentru a transforma deșeurile în materii prime sau energie. De exemplu, în Baltimore, a fost construită o uzină pentru a piroliza mii de tone de gunoi pe zi pentru a genera căldură care va fi folosită în rețeaua de termoficare. La Chicago, până la sfârșitul anului 1976, a fost finalizată construcția unei instalații pentru procesarea a 1 mie de tone de gunoi pe zi în combustibil. După lansarea acestei unități, orașul economisește 2 milioane de dolari pe an pe combustibil.
Aproximativ 300 de orașe americane cu o populație de peste 10 mii de oameni intenționează să implementeze proiecte de eliminare a deșeurilor în următorii 5 ani. Puterea calorică a gunoiului este de 13,4 MJ la 9,8 N. La nivel național, gunoiul conține o cantitate de energie egală cu 1,5% din consumul total de energie din Statele Unite.
Oportunitățile naturale de procesare naturală și reciclare a deșeurilor sunt foarte limitate. Prin urmare, înaintea unei persoane este nevoie urgentă de procesare și reciclare eficientă a deșeurilor, care a fost, așa cum spune, dezvoltarea proprietăților naturale ale naturii. Rezolvarea acestei probleme va fi posibilă doar dacă este posibilă obținerea unei surse de energie foarte ieftină de putere practic nelimitată. Cea mai realistă perspectivă a procesării deșeurilor într-un „arzător” termonuclear. Dacă o substanță obișnuită este plasată într-un flux de plasmă cu o temperatură de aproximativ 100.000 0 C, creată într-un reactor termonuclear, atunci toate legăturile moleculare vor fi distruse în acesta și va avea loc ionizarea parțială. Prin prelucrarea deșeurilor într-un arzător termonuclear, se vor putea obține metale ultrapure, substanțe nemetalice, gaze etc. Implementarea unor astfel de proiecte este însă o chestiune de viitor îndepărtat. Cu toate acestea, cercetările științifice se desfășoară deja în această direcție.
.Ministerul Învățământului Superior și Științei al Federației Ruse
Agenția Federală pentru Educație
Universitatea Tehnică de Stat din Irkutsk
abstract
Disciplina: „Ecologia energiei în Siberia”
Impactul instalațiilor energetice asupra mediului
Efectuat: student gr. EP-zu-10
Sadovnikov E.S.
Verificat: Suslov K.V.
Irkutsk 2011
Principalele probleme ale energiei termice 7
Problemele de mediu ale hidroenergiei 10
Introducere 3
Concepte de bază de fiabilitate și siguranță de mediu a instalațiilor energetice 4
Probleme energetice 6
Câteva moduri de rezolvare a problemelor energiei moderne 14
Concluzia 16
Referințe 17
1. Introducere
Producția de energie, care este un mijloc necesar pentru existența și dezvoltarea omenirii, are un impact asupra naturii și asupra mediului uman. Pe de o parte, căldura și electricitatea au devenit atât de ferm încorporate în viața și producția umană, încât o persoană nici măcar nu își poate imagina existența fără ele și consumă resurse inepuizabile de la sine înțeles. Pe de altă parte, oamenii își concentrează tot mai mult atenția asupra aspectului economic al energiei și necesită o producție de energie ecologică. Aceasta indică necesitatea abordării unui set de probleme, inclusiv redistribuirea fondurilor pentru a satisface nevoile omenirii, utilizarea practică a realizărilor din economia națională, căutarea și dezvoltarea de noi tehnologii alternative pentru generarea de căldură și electricitate etc.
2. Concepte de bază de fiabilitate și siguranță de mediu a instalațiilor energetice
O analiză a perspectivelor de dezvoltare a industriei energetice mondiale indică o schimbare vizibilă a problemelor prioritare către o evaluare cuprinzătoare a posibilelor consecințe ale impactului principalelor sectoare energetice asupra mediului, vieții și sănătății populației.
Instalațiile energetice (complexul de combustibil și energie în general și instalațiile energetice în special) sunt printre cele care afectează cel mai intens biosfera în ceea ce privește gradul de impact asupra mediului.
Creșterea presiunii și a volumelor rezervoarelor hidroenergetice, utilizarea continuă a combustibililor tradiționali (cărbune, petrol, gaz), construcția de centrale nucleare și alte întreprinderi ale ciclului combustibilului nuclear (NFC) au propus o serie de sarcini fundamental importante de natură globală. în evaluarea impactului energiei asupra biosferei Pământului. Dacă în perioadele anterioare alegerea metodelor de generare a energiei electrice și termice, modalități de rezolvare cuprinzătoare a problemelor de energie, gospodărire a apei, transport etc. și atribuirea parametrilor principali ai obiectelor (tipul și capacitatea stației, volumul rezervorul etc.) au fost realizate în primul rând pe baza minimizării costurilor economice, acum ies din ce în ce mai mult în prim-plan problemele evaluării posibilelor consecințe ale construcției și exploatării instalațiilor energetice.
Acest lucru se aplică în primul rând energiei nucleare (CNE și alte întreprinderi ale ciclului combustibilului nuclear), instalațiilor hidroelectrice mari, complexelor energetice, întreprinderilor asociate cu extracția și transportul petrolului și gazelor etc. Tendințele și ritmurile de dezvoltare a energiei sunt acum în mare măsură determinate de nivelul de fiabilitate și siguranță (inclusiv de mediu) al centralelor electrice de diferite tipuri. Atenția specialiștilor și a publicului larg a fost atrasă asupra acestor aspecte ale dezvoltării sectorului energetic, se investesc resurse materiale și intelectuale semnificative, dar însuși conceptul de fiabilitate și siguranță a instalațiilor inginerești potențial periculoase rămâne în mare măsură subdezvoltat.
Dezvoltarea producției de energie, aparent, ar trebui considerată ca unul dintre aspecte scena modernă dezvoltarea tehnosferei în general (și a energiei în special) și luați în considerare la elaborarea metodelor de evaluare și a mijloacelor de asigurare a fiabilității și siguranței mediului a tehnologiilor cele mai potențial periculoase.
Una dintre cele mai importante domenii de rezolvare a problemei este adoptarea unui set de soluții tehnice și organizatorice bazate pe conceptele de teoria riscului.
Instalațiile energetice, ca multe întreprinderi din alte industrii, reprezintă surse de risc inevitabil, potențial, până acum practic necuantificat pentru populație și mediu. Fiabilitatea unui obiect este înțeleasă ca capacitatea sa de a-și îndeplini funcțiile (în acest caz, generarea de energie electrică și căldură) în condiții de funcționare specificate pe parcursul duratei sale de viață. Sau mai detaliat: proprietatea unui obiect de a menține în timp în limitele stabilite valorile tuturor parametrilor care caracterizează capacitatea de a îndeplini funcțiile necesare în modurile și condițiile de utilizare specificate.
Siguranța mediului este înțeleasă ca păstrarea, în limitele reglementate, a posibilelor consecințe negative ale impactului instalațiilor energetice asupra mediului natural. Reglementarea acestor consecințe negative se datorează faptului că este imposibil să se realizeze excluderea completă a daunelor mediului.
Efectele negative ale impactului energetic asupra mediului ar trebui limitate la un nivel minim, de exemplu, un nivel acceptabil social acceptabil. Mecanismele economice trebuie să funcționeze, realizând un compromis între calitatea mediului și condițiile socio-economice de viață ale populației. Riscul acceptabil din punct de vedere social depinde de mulți factori, în special de caracteristicile instalației energetice.
Datorită specificului tehnologiei de utilizare a energiei apei, instalațiile hidroenergetice transformă procesele naturale pe perioade foarte lungi. De exemplu, un rezervor al unei centrale hidroelectrice (sau un sistem de rezervoare în cazul unei cascade a unei centrale hidroelectrice) poate exista timp de zeci și sute de ani, în timp ce în locul unui curs de apă natural apare un obiect artificial cu reglare artificială a procese naturale - un sistem natural-tehnic (NTS). În acest caz, sarcina se reduce la formarea unui astfel de PTS care ar asigura formarea fiabilă și sigură pentru mediu a complexului. În același timp, raportul dintre principalele subsisteme ale PTS (obiectul tehnogen și mediul natural) poate fi semnificativ diferit în funcție de prioritățile alese - tehnice, de mediu, socio-economice etc., iar principiul siguranței mediului poate să fie formulat, de exemplu, ca menținerea unei anumite stări de echilibru a PTS creat.
Un altul este formularea problemei de evaluare a posibilelor consecințe asupra mediului în timpul creării instalațiilor nucleare. Aici, siguranța mediului este înțeleasă ca concept, conform căruia proiectarea, construcția, exploatarea și dezafectarea centralelor nucleare, precum și alte instalații NFC, asigură și asigură conservarea ecosistemelor regionale. În acest caz, sunt permise unele daune mediului, al căror risc nu depășește un anumit nivel (normalizat). Acest risc este minim în timpul funcționării normale a CNE, crește în timpul construcției instalației și dezafectării acesteia, și mai ales în situații de urgență. Este necesar să se țină cont de impactul asupra mediului al tuturor factorilor principali de impact tehnogen: radiații, chimic termic (ținând cont de posibila lor interacțiune neliniară). De asemenea, trebuie avute în vedere diferitele scări ale consecințelor posibile: locale (punctul de căldură al deversarii apei încălzite în corpurile de apă și cursurile de apă), regionale (eliberarea de radionuclizi), global (împrăștierea radionuclizilor cu viață lungă prin canalele biosferice). Dacă se creează un rezervor-răcitor mare, atunci, ca și în cazul unei instalații hidroenergetice, ar trebui stabilită sarcina funcționării sigure pentru mediu a unui PTS complex (ținând cont de specificul remarcat al unei centrale nucleare).
O gamă similară de aspecte ar trebui luate în considerare atunci când se formulează conceptul de siguranță de mediu a instalațiilor de energie termică: contabilizarea impactului termic și chimic asupra mediului, impactul iazurilor de răcire etc. În plus, pentru centralele termice mari care funcționează cu combustibili solizi (cărbune, șist), există probleme de funcționare fiabilă și sigură a haldelor de cenușă - structuri hidraulice subterane complexe și responsabile. Și aici este necesar să setați sarcina de funcționare în siguranță a PTS "TPP - mediu".
3. Probleme energetice
Perioada modernă a dezvoltării umane este uneori caracterizată prin trei „E”: energie, economie, ecologie. Energia din această serie ocupă un loc special. Este decisiv atât pentru economie, cât și pentru mediu. Potențialul economic al statelor și bunăstarea oamenilor depind într-o măsură decisivă de el. De asemenea, are cel mai puternic impact asupra mediului, ecosistemelor și biosferei în ansamblu. Cel mai ascuțit probleme ecologice(schimbările climatice, ploile acide, poluarea generală a mediului și altele) sunt direct sau indirect legate de producerea sau utilizarea energiei. Industria energetică este lider nu numai în domeniul chimic, ci și în alte tipuri de poluare: termică, aerosoli, electromagnetică, radioactivă. Prin urmare, nu va fi exagerat să spunem că de soluționarea problemelor energetice depinde posibilitatea de rezolvare a principalelor probleme de mediu. Energia este o ramură a producției care se dezvoltă într-un ritm fără precedent. Dacă populația în condițiile exploziei moderne a populației se dublează în 40-50 de ani, atunci în producția și consumul de energie acest lucru se întâmplă la fiecare 12-15 ani. Cu o astfel de rată a populației și a ratelor de creștere energetică, aprovizionarea cu energie crește ca o avalanșă nu doar în termeni totali, ci și pe cap de locuitor.
Nu există niciun motiv să ne așteptăm ca ritmul de producție și consum de energie să se schimbe semnificativ în viitorul apropiat (o oarecare încetinire în țările industrializate este compensată de o creștere a alimentării cu energie electrică a țărilor din lumea a treia), așa că este important să obținem răspunsuri la urmatoarele intrebari:
Ce impact au principalele tipuri de energie modernă (termă, apă, nucleară) asupra biosferei și a elementelor sale individuale și cum se va schimba raportul acestor tipuri în balanța energetică pe termen scurt și lung;
Este posibil să se reducă impactul negativ asupra mediului al metodelor moderne (tradiționale) de obținere și utilizare a energiei;
Care sunt posibilitățile de producere a energiei din resurse alternative (netradiționale), precum energia solară, energia eoliană, apele termale și alte surse care sunt inepuizabile și prietenoase cu mediul.
În prezent, nevoile energetice sunt satisfăcute în principal de trei tipuri de resurse energetice: combustibil organic, apă și nucleul atomic. Energia apei și energia atomică sunt folosite de om după ce o transformă în energie electrică. În același timp, o cantitate semnificativă de energie conținută în combustibilul organic este utilizată sub formă de căldură și doar o parte din aceasta este transformată în energie electrică. Cu toate acestea, în ambele cazuri, eliberarea de energie din combustibilul organic este asociată cu arderea acestuia și, în consecință, cu eliberarea în mediu a produselor de ardere. Să facem cunoștință cu principalele consecințe asupra mediului ale metodelor moderne de obținere și utilizare a energiei.