Cenușa și zgura îndepărtată din cuptor formează cenușă și haldele de zgură pe suprafața litosferei. În liniile de abur de la generatorul de abur la turbogenerator, în turbogeneratorul însuși, se produc pierderi de căldură în mediu. În condensator, precum și în sistemul de încălzire regenerativă a apei de alimentare, căldura de condensare și subrăcirea condensului este percepută de apa răcită a rezervorului extern.
Pe lângă condensatorii turbogeneratorului,Consumatorii de apă de răcire sunt răcitoarele de ulei, sistemele de spălare a cenușii și zgurii și alte sisteme auxiliare care deversează deșeurile pe suprafața apei sau în hidrosferă.
Unul dintre factorii de impact asupra mediului ai centralelor pe cărbune îl reprezintă emisiile 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 în raport cu temperatura ambiantă, înălțimea norilor, starea de fază a precipitațiilor și intensitatea acesteia. Astfel, turnurile mari de răcire din sistemul de răcire al condensatoarelor centralei electrice umezesc în mod semnificativ microclimatul din zona stațiilor, contribuie la formarea de nori de jos, ceață, reduc iluminarea solară, provoacă burniță, iar iarna - îngheț și gheață . Interacțiunea emisiilor cu ceața duce la formarea unui nor stabil, foarte poluat, fin dispersat - smog, care este cel mai dens la suprafața pământului. Unul dintre impacturile stațiilor asupra atmosferei este consumul din ce în ce mai mare de aer necesar arderii combustibilului.
Interacțiunea unei stații termice cu hidrosfera se caracterizează în principal prin consumul de apă de către sistemele tehnice de alimentare cu apă, inclusiv consumul ireversibil de apă.
Principalii consumatori de apă la centralele termice și centralele nucleare sunt condensatoarele cu turbină. Consumul de apă depinde de parametrii inițiali și finali de abur și de sistemul tehnic de alimentare cu apă.
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 centralelor termice asupra hidrosferei sunt emisiile de căldură, ale căror consecințe pot fi: o creștere locală constantă a temperaturii în rezervor; creșterea generală temporară a temperaturii; modificări ale condițiilor de îngheț și ale regimului hidrologic de iarnă; schimbarea condițiilor de inundații; modificări în distribuția precipitațiilor, evaporarea, ceața. Odată cu perturbarea climei, emisiile termice duc la creșterea excesivă a corpurilor de apă cu alge și la perturbarea echilibrului de oxigen, ceea ce reprezintă o amenințare pentru viața locuitorilor râurilor și lacurilor.
Principalii factori ai impactului centralelor termice asupra litosferei sunt depunerea pe suprafața acesteia de particule solide și soluții lichide - produse ale emisiilor în atmosferă, consumul de resurse litosferei, incl. defrișări, extragerea combustibililor, retragerea terenurilor arabile și a pajiștilor din uz agricol 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 centralele termice care funcționează pe combustibili fosili. Astfel, funcționarea unei centrale nucleare nu afectează conținutul de oxigen și carbon gazos din atmosferă și nu îi modifică 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. Aproape toate substanțele care interacționează cu radiațiile radioactive sunt supuse activității induse. 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 centralei nucleare este poluarea termică. Principala degajare de căldură de la centralele nucleare în mediu, ca în centralele termice, are loc în condensatoarele turbinelor cu abur. Cu toate acestea, consumul specific ridicat de abur la centralele nucleare este determinat de
și consum specific ridicat de apă. Deversările de apă de răcire din centralele nucleare nu exclud impactul radiațiilor asupra mediului acvatic, în special, intrarea radionuclizilor 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 elementele echipamentelor. conţinând radioactivitate.
Centralele hidroelectrice 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 intensă a umidității de pe suprafața rezervoarelor, sunt posibile schimbări climatice locale: umiditate crescută a aerului, formarea de ceață, creșterea vântului etc.
Structurile centralelor hidroelectrice influențează semnificativ regimul de gheață al maselor de apă: momentul înghețului, grosimea stratului de gheață etc.
În timpul construcției de rezervoare hidroelectrice mari, se creează condiții pentru dezvoltarea activității seismice, care este cauzată de apariția unei sarcini suplimentare pe scoarța terestră și de intensificarea proceselor tectonice.
Centralele termice din Rusia reprezintă 16% din volumul total de poluanți care intră în atmosferă din întreprinderile industriale și din transport.
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 până în 2010 scara producției de energie electrică și termică este restabilită la nivelul din 1990. În timpul dezvoltării acestui program, obligațiile Rusiei au fost luate în considerare și, asumate de acesta la semnarea convențiilor internaționale de reducere a transferului transfrontalier de dioxid de sulf și de stabilizare a emisiilor de dioxid de carbon la nivelul din 1990 până în 2010.
Din punct de vedere al mediului, centralele termice, care joacă un rol dominant în producerea de energie electrică (peste 60%), sunt obiecte care au un impact 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 bilanțului combustibililor favorabil mediului (ponderea gazelor naturale în care a crescut de la 61,5 la 62,9% datorită deplasării combustibililor solizi și lichizi) , precum și efectuarea de măsuri reconstructive și tehnologice la centralele termice 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 de poluanți atmosferici majori datorită funcționării centralelor termice:
Particule solide – cu 49,1%;
oxizi de azot – cu 33,1%;
Dioxid de sulf – cu 43,2%.
De remarcat, însă, că în aceeași perioadă, producția de energie electrică și termică la termocentrale a scăzut cu 34,2%.
În viitor, se preconizează reducerea în continuare a emisiilor nocive de la centralele 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%.
Să remarcăm că, alături de măsurile de reducere a emisiilor nocive la centralele termice, există și rezerve mari în domeniul economisirii energiei, al căror potențial este estimat la 400 de milioane de tone de combustibil standard.
Centralele termice distrug rezervele de neînlocuit de combustibil organic, a căror ardere produce: zgură, cenușă, dioxid de sulf, dioxid de carbon, care poluează direct mediul și afectează încălzirea climei terestre.
După cum sa indicat 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 centralelor termice 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, care este un combustibil cu un conținut ridicat de compuși de sulf, dioxidul de sulf rezultat se transformă în cele din urmă în acid sulfuric persistent atunci când interacționează cu vaporii de apă din aer, ceea ce reprezintă o amenințare pentru sănătatea umană, corpurile de apă și provoacă coroziune activă a structurilor metalice din zonele apropiate.
Protejarea atmosferei de principala sursă de poluare de la centralele termice - dioxidul de sulf - se realizează, în primul rând, prin dispersarea acesteia în straturile superioare ale bazinului aerian. În acest scop se construiesc coșuri de fum cu înălțimea 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 în principal 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 vă permit să captați până la 90% din dioxidul de sulf.
Când combustibilul solid este ars, în atmosferă intră cenușa zburătoare cu particule de combustibil nearse, sulf și anhidride de sulf, oxizi de azot, o anumită cantitate de compuși de fluor, precum și produse gazoase de ardere incompletă a combustibilului. În unele cazuri, cenușa zburătoare conține, pe lângă componentele netoxice, impurități mai dăunătoare. Astfel, cenușa cărbunelui de Donețk conține arsen în cantități mici, iar cenușa cărbunelui Ekibastuz conține dioxid de siliciu liber, iar cenușa de șist și cărbune din bazinul Kansk-Achinsk conține oxid de calciu liber.
La arderea combustibilului lichid (pacură) cu gaze de ardere, în aerul atmosferic intră următoarele: dioxid de sulf și anhidride sulfurice, oxizi de azot, produse gazoase și solide de ardere incompletă a combustibilului, compuși de vanadiu, săruri de sodiu, precum și substanțe îndepărtate din suprafața cazanelor în timpul curățării. Din punct de vedere al mediului, combustibilul lichid este mai „igienic” în comparație cu combustibilul solid. Nu mai există o problemă cu haldele de cenușă, care ocupă suprafețe mari și nu numai că le exclud de la utilizarea utilă, ci sunt și o sursă de poluare constantă a aerului în zona stației din cauza transferului unei părți din cenușă cu vânturile. În plus, în produsele de ardere tipuri lichide Nu există cenușă zburătoare în combustibil. Cu toate acestea, ponderea consumului de combustibil lichid în sectorul energetic este anul trecut este semnificativ redusă. Acest lucru se datorează utilizării combustibilului lichid 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 atmosferei. Cu toate acestea, emisia de oxizi de azot este în medie cu 20% mai mică decât la arderea cărbunelui. Acest lucru se explică nu numai prin proprietățile combustibilului în sine, ci și prin caracteristicile proceselor sale de ardere. Astfel, gazele naturale sunt astăzi cel mai ecologic tip de combustibil energetic. Utilizarea combustibilului gazos la centralele termice, mai ales atunci când funcționează în regim de cogenerare în orașele mari, a crescut recent. 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, alimentarea centralelor electrice cu gaz este asociată cu dificultatea stocării combustibilului gazos. La urma urmei, fiabilitatea alimentării cu combustibil a stației depinde în întregime de caracteristicile de curgere ale conductei de gaz care alimentează stația. Caracteristicile debitului gazoductului au un consum sezonier, lunar, săptămânal și orar. Ca și în sistemele energetice, unde există „scăderi” și „vârfuri” pronunțate ale consumului de energie electrică, se observă și fluctuații în sistemul de alimentare cu gaz. Mai mult, „vârfurile” și „depresiunile” din graficul 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 lansarea altora de vârf suplimentare, de exemplu centralele cu turbine cu gaz (GTU), nu sunt necesare fluxuri de gaz în magistrala de gaz. Dacă nu există gaz în conductă, puteți utiliza un tip de combustibil de rezervă - combustibil lichid. Utilizarea combustibilului solid ca rezervă nu este recomandabilă din cauza designului diferit al unităților cazanului și a sistemului special de preparare a combustibilului etc.
Crearea rezervelor de gaze poate fi realizată utilizând instalații subterane de stocare a gazelor (UGS), pentru care se utilizează de obicei volumul lucrărilor miniere sau alte containere naturale subterane. Cu toate acestea, rezervele de gaz pentru centralele electrice nu pot fi create în acest fel, deoarece sunt necesare condiții geologice adecvate în zona centralei, ceea ce nu este întotdeauna posibil. Și, în plus, există restricții semnificative cu privire la dimensiunea și viteza de furnizare a gazului din instalațiile de depozitare, care este determinată de circumstanțele tehnice și economice. O altă abordare a creării de instalații de stocare a gazelor subterane este rezervarea combustibilului gazos folosind tehnologia de lichefiere. Esența rezervării gazelor prin lichefiere este următoarea. Periodic, există un exces de gaz în linia principală în momentul „eșecului” programului de sarcină a consumului de energie. Gazul natural este preluat din conductă printr-un sistem de uscare și purificare și furnizat la unitatea frigorifică a sistemului de lichefiere. După lichefiere, combustibilul (la o temperatură negativă de aproximativ –150 °C și presiunea atmosferică) este furnizat unei instalații de stocare a gazelor naturale lichefiate (GNL). În cazul în care consumul de combustibil disponibil în linia principală a scăzut sub nivelul necesar sau este absent cu totul, se utilizează un sistem de rezervă pentru nevoile de alimentare cu combustibil ale centralei electrice. În acest caz, gazul natural lichefiat este încălzit, revenind în stare gazoasă și trimis pentru ardere la o centrală electrică. Deoarece regazificarea necesită căldură, se utilizează fluxuri de căldură reziduală de la centrala electrică. „Centralizarea” termică a acestor debite în timpul procesului de regazificare face posibilă reducerea deversărilor termice ale centralei în mediu.
In general, interactiunea termocentralelor cu mediul se caracterizeaza, pe langa emisiile de cenusa cu produsele de ardere, si prin descarcari termice.
Sistemele de răcire ale condensatoarelor centralei termice umezesc în mod semnificativ microclimatul din zona stației, contribuie la formarea de nori de jos, ceață, reduc iluminarea solară, provoacă burniță, iar iarna - îngheț și gheață. Cu apa de răcire, centrala termică eliberează o cantitate mare de căldură în corpurile de apă din apropiere, crescând temperatura apei. Efectul încălzirii asupra florei și faunei corpurilor de apă variază în funcție de gradul de încălzire. O ușoară încălzire a apei cu circulația sa accelerată are un efect benefic asupra curățării 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, 1 kW de putere instalată a unei centrale termice necesită 58 m2 de suprafață a rezervorului.
Pentru a reduce pierderile ireversibile de apă, se folosesc unități de condensare a aerului (AUC), în care condensul este răcit în schimbătoare de căldură speciale de tip convertor din cauza schimbului de căldură cu aerul mai degrabă decât cu mediul cu apă (un obstacol în calea utilizării pe scară largă a AUC). este costul lor ridicat).
Centralele nucleare (CNP) sunt potențial periculoase atât din punctul de vedere al eliminării produselor de degradare a combustibilului radioactiv, a căror eliminare nu asigură o protecție completă împotriva dezastrelor de mediu, cât și împotriva accidentelor majore (de exemplu, accidentul de la nuclearul de la Cernobîl). centrală electrică în 1984).
Una dintre cele mai importante caracteristici ale energiei nucleare este absența dependenței de funcționare a centralelor nucleare de distanțele până la locurile de producere a combustibilului nuclear, ceea ce elimină problema localizării stațiilor în zonele cu rezerve de combustibil și face posibilă aducerea energiei nucleare. centrale mai aproape de consumator (pentru o centrală nucleară de putere medie sunt necesare aproximativ 100–150 de tone în cursul anului de combustibil nuclear). Acest lucru se explică în primul rând prin faptul că cantitatea de energie eliberată la utilizarea a 1 kg de combustibil în reactoarele nucleare este de peste 106 ori mai mare decât în timpul reacțiilor chimice de ardere a 1 kg din combustibilul organic cu cel mai mare calorii.
Funcționarea centralelor nucleare face posibilă reducerea semnificativă a nivelului de poluare a mediului prin componente caracteristice funcționării centralelor termice - C0 2 , S0 2 , MO x, particule de praf etc. Principalii factori de poluare a mediului sunt indicatorii de radiație. Aceasta este radiația din apa de răcire, particulele de praf activate care se află în sfera de radiație și cad prin canalele de ventilație din afara stației. În plus, aceasta este radiația care pătrunde prin vasul reactorului și efectul termic asupra apei sistemului de răcire al părții de condensare a stației. Nu există nicio îndoială că impactul acestor factori asupra mediului este determinat de mulți indicatori, inclusiv cum ar fi proiectarea reactorului, tipul de echipament de control și ventilație, tratarea deșeurilor și sistemele de transport.
Cele mai mari pericole ale 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, o centrală nucleară descarcă mai multă căldură în mediu decât centralele termice în condiții similare. Consumul de apă răcită, în funcție de putere, variază între 70–180, ceea ce corespunde debitului râurilor 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), pot fi cauzate daune semnificative economiei regionale și există și pericolul de inundații ale orașului. O cantitate crescută de umiditate se evaporă de pe suprafața rezervoarelor, ceea ce afectează direct schimbările climatice în regiuni și pământul în ansamblu.
Să luăm în considerare problemele de interacțiune a sistemelor hidraulice cu mediul înconjurător.
Hidrocentralele sunt adesea clasificate ca instalații energetice care utilizează surse regenerabile de energie. Cu toate acestea, în comparație cu alte tipuri de resurse naturale, transformarea energiei apei în energie electrică are efecte semnificative asupra mediului. Pentru centralele hidroelectrice este necesară construirea unor rezervoare mari, ceea ce duce la inundarea zonei înconjurătoare. Cu cât terenul în zona în care este construită centrala hidroelectrică este mai plat, cu atât suprafețele care intră în zona inundabilă sunt mai mari.
Influența rezervoarelor asupra condițiilor climatice locale este de natură dublă - efecte de răcire și încălzire.
Unul dintre factorii importanți care determină consecințele asupra mediului ale rezervoarelor este suprafața rezervorului. Aproximativ 88% din totalul rezervoarelor din țara noastră sunt construite în condiții de plată, presiunile utilizate la hidrocentrale ajung la 15–25 m, iar suprafața apei este uneori de câteva mii de kilometri pătrați.
Un factor semnificativ care afectează mediul înconjurător este salinizarea și alcalinizarea terenurilor fertile din zonele de irigare în cazul unui drenaj insuficient, ceea ce duce la pierderea terenului util.
O consecință puțin studiată a construcției de baraje hidroelectrice este, potrivit unor geologi și seismologi, așa-numita „seismitate indusă” în zona în care se află structuri hidraulice puternice și rezervoare de mare volum. Conform ipotezei existente, tensiunile suplimentare create de greutatea apei în zona apei și direct de barajul însuși pot perturba starea de echilibru a scoarței terestre în această zonă. Dacă există defecte geologice necunoscute anterior, stresul eliberat depășește semnificativ dimensiunea sarcinii „deranjante” din masa apei și a structurilor hidraulice. De exemplu, în decembrie 1967, în India a fost distrus complet barajul Kopa, înalt 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 hidrocentralelor în sistemele energetice duce la concluzia că este recomandabil să se introducă un nou tip de centrale hidroelectrice - centralele cu acumulare prin pompare (PSPP). Acest tip promițător de instalații hidroenergetice are scopul, în primul rând, de a nivela inegalitatea programului de consum de energie electrică și de a facilita funcționarea altor tipuri de centrale electrice. Noaptea și în weekend, când consumul de energie în sectorul industrial scade, centralele cu acumulare prin pompare funcționează în regim de pompare folosind energia electrică generată de alte centrale electrice. În același timp, se acumulează resurse hidroenergetice, deoarece apa este pompată din bariera inferioară a rezervorului centralei electrice în cea superioară. În timpul unei perioade de creștere bruscă a consumului de energie, centrala cu acumulare prin pompare trece la un mod de funcționare generator și realizează resursele „acumulate”. Utilizarea centralelor cu acumulare prin pompare duce la economii de combustibil în sistemul energetic. Acest lucru reduce problema acoperirii vârfurilor în curba de sarcină. Acest lucru este deosebit de important, deoarece odată cu creșterea capacității unitare a centralelor termice și a centralelor nucleare, caracteristicile de manevrabilitate ale acestora s-au deteriorat brusc. Întrucât utilizarea centralelor electrice cu acumulare prin pompare face în cele din urmă posibilă reducerea consumului de combustibili fosili în sistemul energetic, aceste centrale electrice pot fi considerate pe bună dreptate drept una dintre metode posibileîmbunătățirea caracteristicilor de mediu ale echipamentelor de putere.
Efecte nocive generale ale instalațiilor energetice:
Instalațiile energetice sunt surse de radiație a câmpurilor electromagnetice, care au un impact negativ asupra sănătății umane (intensitatea normalizată a câmpului electromagnetic este de 20 kV/m timp de 10 minute pe zi) și creează interferențe pentru emisiile de televiziune și radio. Deci, de exemplu, sub o linie electrică de 500 kV intensitatea 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 centralele hidroelectrice – 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 designului unităților de energie, a metodelor și a instalațiilor pentru eliminarea deșeurilor nucleare.
· Utilizarea unor metode alternative, ecologice și sigure de generare a energiei electrice.
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați 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 tema:
„Impactul energiei asupra mediului”
Introducere
1. Centrale termice
3. Centrale nucleare
4. Energie alternativă
Introducere
Energia electrică este cel mai important, universal și cel mai eficient tip de energie din punct de vedere tehnic și economic. Un alt avantaj este siguranța ecologică a utilizării și transmiterii energiei electrice prin liniile electrice în comparație cu transportul combustibililor și pomparea acestora prin sisteme de conducte. Electricitatea contribuie la dezvoltarea tehnologiilor prietenoase cu mediul în toate sectoarele de producție. Cu toate acestea, generarea de energie electrică la numeroase centrale termice, centrale hidroelectrice și 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 impactează cel mai intens biosfera.
În stadiul actual, problema interacțiunii dintre energie și mediu a dobândit trăsături noi, răspândindu-și influența pe teritorii vaste, pe majoritatea râurilor și lacurilor, a unor volume enorme ale atmosferei și hidrosferei Pământului. Scale 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 de consum de energie, a apărut sarcina de a limita emisiile de poluanți în bazinele atmosferice și de apă, precum și de a folosi mai pe deplin capacitatea lor naturală de disipare.
Diagrama nr. 1. Producția de energie electrică în lume în 1995 pe tip de centrală electrică, %
Anterior, la alegerea metodelor de obținere a energiei electrice și termice, modalități de rezolvare cuprinzătoare a problemelor de energie, managementul apei, transport, atribuirea parametrilor principali ai obiectelor (tipul și capacitatea unei stații, volumul unui rezervor etc.), acestea au fost ghidată în primul rând de minimizarea costurilor economice. În prezent, problemele de evaluare ies din ce în ce mai mult 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 centralele termice. Prin urmare, emisiile nocive de la acest tip de centrale electrice în atmosferă oferă cel mai mare număr poluare antropică în ea. Astfel, ele reprezintă aproximativ 25% din toate emisiile nocive care intră în atmosferă de la întreprinderile industriale.De remarcat că în cei 20 de ani din 1970 până în 1990, 450 de miliarde de barili de petrol, 90 de miliarde de tone de cărbune, 11 trilioane . m3 de gaz.
Tabelul nr. 1. Emisii anuale de la centralele termice care funcționează pe combustibili fosili cu o capacitate de 1000 MW, mii. T.
Pe lângă principalele componente rezultate din arderea combustibilului organic (dioxid de carbon și apă), emisiile de la centralele termice conțin particule de praf compoziție diferită, oxizi de sulf, oxizi de azot, compuși de fluor, oxizi metalici, produși gazoși ai arderii incomplete a combustibilului.Intrarea lor în aer provoacă pagube mari tuturor componentelor principale ale biosferei, precum și întreprinderilor, amenajărilor urbane, transporturilor și populația orașelor. Prezența particulelor de praf și a 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. Pana la 50% Substanțe dăunătoare reprezintă dioxid de sulf, aproximativ 30% - oxid de azot, până la 25% - cenușă zburătoare.
Datele privind emisiile anuale de la centralele termice în atmosferă pentru diferiți combustibili sunt prezentate în Tabelul nr. 1. Datele furnizate se referă la modurile de funcționare în regim de echilibru ale echipamentului. Funcționarea centralelor termice în moduri off-design (de tranziție) este asociată nu numai cu o scădere a eficienței cazanelor, turbinelor și generatoarelor electrice, ci și cu o deteriorare a eficienței tuturor dispozitivelor care reduc impactul negativ. a centralelor electrice.
Hidrosferă
Orez. 1. Impactul centralelor termice 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, ca și alte gaze, în raport cu radiația solară sunt caracterizate de selectivitate în părți mici ale spectrului. Astfel, CO2 în condiții normale se caracterizează prin trei benzi de absorbție selectivă a radiațiilor în intervalele de lungimi de undă: 2,4 - 3,0; 4,0 - 4,8; 12,5 - 16,5 microni. Odată cu creșterea temperaturii, lățimea benzilor crește, iar capacitatea de absorbție scade, deoarece densitatea gazului scade.
Una dintre cele mai toxice emisii gazoase de la centralele electrice este dioxidul de sulf - SO2. Reprezintă aproximativ 99% din emisiile de sulf (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 se oxidează și precipită în sulfați. În prezența unor cantități semnificative de amoniac NH3 și a altor substanțe, durata de viață a SO2 este de 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 distribuite astfel: 43% cade sub formă de precipitații pe suprafața litosferei 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. Zeldovich, 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 de azot 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. Interacționând cu apa, formează acid sulfuric. Datorită trecerii reacţiilor de formare
oxizii de azot și interacțiunile lor între ele 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, este necesar să se țină cont de faptul că compușii de azot emiși în atmosferă au activitate și durată de existență diferită: NO2 - aproximativ 100 de ore, N2O - 4,5 ani.
Aerosolii sunt împărțiți în primari - emiși direct și secundari - formați în timpul transformărilor în atmosferă. Durata de viață a aerosolilor în atmosferă variază foarte mult - de la minute la luni, în funcție de mulți factori. Aerosoli mari există în atmosferă la o altitudine de până la 1 km timp de 2-3 zile, în troposferă timp de 5-10 zile și în stratosferă până la câteva luni. Substanțele cancerigene emise sau formate în atmosferă se comportă ca aerosoli. Cu toate acestea, practic nu există date exacte despre comportamentul acestor substanțe în aer.
Unul dintre factorii în interacțiunea centralelor termice cu mediul acvatic este consumul de apă de către sistemele tehnice de alimentare cu apă, inclusiv. consum ireversibil de apă. 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, sistemele de răcire 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 unităților în serie ale centralelor termice 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 apa contaminata cu produse petroliere (uleiuri si pacura) ajunge la 10-15 mc/h cu un continut mediu de produse petroliere de 1-30 mg/kg (dupa purificare). Când sunt aruncate în corpurile de apă, au influență nocivă asupra calității apei, organismelor acvatice.
Periculoasă este și așa-numita poluare termică a corpurilor de apă, provocând diverse perturbări în starea acestora. Centralele termice produc energie folosind turbine conduse de abur încălzit, iar aburul evacuat este răcit de apă. Prin urmare, din centralele electrice un flux de apă curge continuu în rezervoare 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, capacitățile râurilor din Elveția și cursurile superioare ale Rinului de a încălzi căldura reziduală a centralelor electrice au fost deja epuizate. Încălzirea apei oriunde în râu nu trebuie să depășească cu mai mult de 3°C temperatura maximă a apei râului, care se consideră a fi de 28°C. În aceste condiții, puterea centralelor germane care se construiesc pe Rin, Inn, Weser și Elba este limitată la 35.000 MW. Poluarea termică poate avea consecințe grave. Conform previziunilor lui N.M. Svatkov, modificări ale caracteristicilor mediului (creșterea temperaturii aerului și modificări ale nivelului oceanelor lumii) în următorii 100-200 de ani pot provoca o restructurare calitativă a mediului (topirea ghețarilor, o creștere a nivelului oceanelor lumii prin 65 de metri și inundarea unor suprafețe vaste de teren).
Trebuie spus că impacturile asupra mediului ale centralelor termice diferă semnificativ în funcție de tipul de combustibil (Tabelul 1). Unul dintre factorii care influențează centralele termice pe cărbune sunt emisiile provenite din sistemele de depozitare, transport, pregătire a prafului și 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 din rafinarea petrolului sau în procesul de fermentare metanică a substanțelor organice. Cei mai murdari combustibili sunt șisturile petroliere, turba și 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 la arderea combustibililor organici:
1) purificarea produselor de ardere a combustibilului din compușii sulfului (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 se numără eficiența sa necondiționată - până la 90-95% din sulf este îndepărtat - posibilitatea de aplicare aproape 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 centralele de desulfurare a gazelor de ardere înrăutățesc drastic performanțele economice ale centralelor electrice datorită faptului că de cele mai multe ori sunt nevoite să funcționeze. în modul off-design. Instalațiile de desulfurare a combustibilului pot fi întotdeauna utilizate în regim nominal, depozitând combustibil 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 mentionate urmatoarele metode:
1) reducerea coeficientului de exces de aer (în acest fel se poate realiza o reducere 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 comerciale;
3) distrugerea oxizilor în componente netoxice.
Pentru a reduce concentrația de compuși nocivi în stratul de sol al aerului, casele de cazane ale centralelor termice 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 dispersie a acestora. Ca urmare, marile centre industriale creează zone contaminate 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 care funcționează pe combustibili fosili, centralele care utilizează resurse hidro 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, întrucât hidrocentralele sunt destul de frecvente și se află pe locul doi după termocentrale în ceea ce privește producerea de energie electrică (diagrama nr. 1).Agravarea situației de mediu, atât în lume, cât și în țara noastră, de către începutul anilor 90 a servit drept motiv pentru reluarea discuţiilor asupra problemelor de ecologie în hidroenergie. În țara noastră, prioritatea protecției mediului a fost recunoscută în cadrul Reuniunii Științifice și Tehnice All-Union „Viitorul Hidroenergiei. Principalele direcții de creare a centralelor hidroelectrice de nouă generație” (1991). Cele mai stringente probleme ridicate au fost crearea de centrale hidroelectrice de înaltă presiune cu rezervoare mari, inundațiile terenurilor, calitatea apei și conservarea florei și faunei.
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 hidrocentralelor asupra mediului
Crearea hidrocentralelor este asociată cu inundarea resurselor terestre. În total, peste 350 de mii de km2 sunt în prezent inundate în lume. Acest număr include suprafețele de teren adecvate utilizării agricole. Defrișarea pădurii nu se efectuează întotdeauna înainte ca terenul să fie inundat, astfel încât pădurea rămasă se descompune încet, formând fenoli, poluând astfel rezervorul. În plus, în fâșia de coastă a lacului de acumulare, nivelul apei subterane se modifică, ceea ce duce la mlaștinirea 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 (până la depunerea icrelor) peștilor migratori; Procesele de eutrofizare se dezvoltă în unele rezervoare, în principal datorită deversării în râuri și rezervoare. Ape uzate conţinând cantităţi mari de elemente biogene. Productivitatea biologică a rezervoarelor crește atunci când nutrienții (azot, fosfor, potasiu) pătrund în ele cu apa râului. Ca urmare, algele albastre-verzi se dezvoltă intens în rezervoare, așa-numitele. înflorirea apei. Oxidarea algelor care mor abundent consumă o cantitate mare de oxigen dizolvat în apă; în condiții anaerobe, hidrogenul sulfurat toxic este eliberat din proteinele lor, 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; productivitatea peștilor din ea scade brusc. Intensitatea derulării procesului de eutrofizare depinde de gradul de curgere al rezervorului și de adâncimea acestuia. De regulă, autopurificarea apei din lacuri și rezervoare are loc mai lent decât în râuri, prin urmare, pe măsură ce numărul de rezervoare de pe un râu crește, capacitatea sa de autopurificare scade.
Centralele hidroelectrice se caracterizează prin modificări ale regimului hidrologic al râurilor - are loc o modificare și redistribuire a debitului, o modificare a regimului de nivel, o modificare a regimurilor de curgere, a valurilor, termice și a gheții. Vitezele curgerii apei pot scădea de zeci de ori, iar în anumite 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 cele fluviale, cât și de cele lacustre. Schimbarea regimului de gheață este exprimată printr-o schimbare a momentului de îngheț, o creștere a grosimii stratului de gheață al rezervorului cu 15-20%, în timp ce poliniile se formează în apropierea deversoarelor. Regimul termic în bazinul inferior se schimbă: toamna mai mult apa calda, încălzit în rezervor în timpul verii, iar primăvara este cu 2-4?C mai rece ca urmare a răcirii în lunile de iarnă. Aceste abateri de la condițiile naturale se extind pe sute de kilometri de la barajul centralei electrice.
Schimbările de regim hidrologic și inundarea teritoriilor provoacă modificări ale regimului hidrochimic al maselor de apă. În bazinul superior, masele de apă sunt saturate cu substanțe organice care vin odată cu scurgerea râului și sunt spălate din solurile inundate, iar în bazinul inferior sunt epuizate, deoarece substanțele minerale se depun la fund datorită vitezei scăzute ale curentului. Astfel, ca urmare a reglarii debitului Volga, debitul mineraleîn Marea Caspică a scăzut de aproape trei ori. Condițiile debitului Don în Marea Azov s-au schimbat brusc, ceea ce a cauzat o schimbare a schimbului de apă al Mării Azov și Mării Negre și o modificare a compoziției de sare a Mării Azov.
Atât în bazinele superioare, cât și în cele inferioare, 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 zonele aseismice din cauza infiltrației apei în limitele faliei. Acest lucru este confirmat de cutremurele din văile râurilor Mississippi și Chair (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 hidrocentrale în cascadă cu o scădere la fiecare etapă a presiunii și, în consecință, a suprafeței rezervoarelor. În ciuda scăderii indicatorilor energetici, structurile hidraulice de joasă presiune care asigură o inundare minimă a terenului formează baza tuturor dezvoltărilor moderne. Inundarea terenului este compensată și prin cultivarea solurilor în alte zone și prin creșterea productivității piscicole a lacurilor de acumulare. Până la urmă, din fiecare hectar de suprafață de apă poți obține mai multe proteine animale decât din terenul agricol. Pentru a realiza acest lucru, se folosesc fabrici de pește. De asemenea, este necesar să se reducă suprafața terenului inundat pe unitatea de putere generată. Pentru a facilita trecerea peștilor prin structurile hidraulice, se studiază comportamentul peștilor în apropierea structurilor hidraulice, relația lor cu debitul și temperatura apei, cu topografia fundului și iluminarea; creează ecluze de trecere a peștilor - cu ajutorul unor dispozitive speciale sunt atrași de rezervorul de pește, iar apoi din secțiunile pre-baraj ale râului sunt transferați în rezervor. O modalitate radicală 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 să fie evacuată, iar solul, apa de suprafață și vegetația au fost contaminate radioactiv timp de multe decenii. Toate acestea au acutizat înțelegerea că un atom pașnic necesită o abordare specială.
Cu toate acestea, pericolul energiei nucleare constă nu numai în zona 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, în emisiile reactoarelor răcite cu apă predomină radioizotopii de cripton și xenon, în reactoarele cu grafit-gaz - radioizotopi de cripton, xenon, iod și cesiu, în reactoarele rapide cu sodiu - gaze inerte, iod și cesiu.
Atmosfera
Orez. 3. Impactul centralelor nucleare asupra mediului
De obicei, când se vorbește despre poluarea cu radiații, se referă la radiații gamma, care sunt ușor de detectat de contoarele Geiger și dozimetrele bazate pe acestea. În același timp, există mulți emițători beta care sunt slab detectați de instrumentele existente produse în serie. La fel cum iodul radioactiv se concentrează în glanda tiroidă, provocând deteriorarea acesteia, radioizotopii gazelor inerte, care în anii 70 erau considerați absolut inofensivi pentru toate viețuitoarele, se acumulează în unele structuri celulare ale plantelor (cloroplaste, mitocondrii și membrane celulare). Unul dintre principalele gaze nobile emise este criptonul-85. Cantitatea de krypton-85 din atmosferă (în principal datorită funcționării centralelor nucleare) crește cu 5% pe an. Un alt izotop radioactiv care nu este captat de niciun filtru și este produs în cantități mari de orice centrală nucleară este carbonul-14. Există dovezi care sugerează că acumularea de carbon-14 în atmosferă (sub formă de CO2) duce la o încetinire bruscă a creșterii arborilor. Acum, cantitatea de carbon-14 din atmosferă a crescut cu 25% în comparație cu era pre-atomică.
O caracteristică importantă a posibilului impact al centralelor nucleare asupra mediului este necesitatea demontării și eliminării elementelor echipamentelor care conțin radioactivitate la sfârșitul duratei de viață sau din alte motive. Până în prezent, astfel de operațiuni au fost efectuate doar în 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 a capacității de energie nucleară de 40 de ori, 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 (un singur circuit) majoritatea substanțele volatile radioactive sunt eliberate din lichidul de răcire din condensatoarele de turbină, de unde, împreună cu gazele de radioliză, apa este ejectată de ejectoare sub formă de amestec vapori-gaz în camere speciale de reținere, cutii sau rezervoare de gaz pentru prelucrare primară sau ardere. Restul izotopilor gazoși sunt eliberați în timpul decontaminării soluțiilor din rezervoarele de răcire.
În centralele electrice cu reactoare răcite cu apă sub presiune, deșeurile radioactive gazoase sunt eliberate în rezervoarele de răcire.
Deșeurile gazoase și de aerosoli din spațiile de instalare, generatoarele de abur și cutiile pompelor, carcasele de protecție a echipamentelor și containerele de deșeuri lichide sunt îndepărtate folosind sisteme de ventilațieîn conformitate cu standardele pentru eliberarea de substanţe radioactive. Fluxurile de aer de la ventilatoare sunt curățate de majoritatea aerosolilor folosind filtre din material textil, fibre, cereale și ceramică. Înainte de a fi eliberat în conducta de ventilație, aerul trece prin rezervoare de decantare a gazelor, 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 Wepco Sarri. Prima sa unitate a fost lansată în decembrie 1972, iar a doua în martie 1973. În același timp, temperatura apei la suprafața râului în apropierea centralei în 1973 a fost. era cu 4°C mai mare decât temperatura din 1971. iar temperaturile maxime au fost observate o lună mai târziu. De asemenea, căldura este eliberată în atmosferă, pentru care centralele nucleare folosesc așa-numitele. turnuri de răcire Ele eliberează 10-400 MJ/(m?·h) 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 centrală nucleară tipică 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 salinitate 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 se iau măsuri pentru eliminarea 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 rezervoare. 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 transformate în prealabil în stare solidă, ceea ce crește siguranța depozitării.
4. Energie alternativă
Centralele electrice care utilizează surse de energie regenerabilă - mareomotrică, geotermală, solară, solară spațială, eoliană și altele - sunt din ce în ce mai discutate. Noile lor proiecte sunt în curs de dezvoltare, se construiesc instalații pilot și primele industriale. Acest lucru este cauzat atât de factori economici, cât și de mediu. Există mari speranțe pentru centralele „alternative” în ceea ce privește reducerea sarcinii 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 diverse dificultăți tehnice și tehnologice. Aceste centrale nu sunt lipsite de dezavantaje de mediu. Astfel, centralele eoliene sunt surse ale așa-numitelor. poluarea fonică, centralele solare de capacitate suficientă ocupă suprafețe mari, ceea ce strică peisajul și îndepărtează terenurile de la folosirea 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. Separat, sunt centrale geotermale
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, eliberați în atmosferă, ceea ce este asociat cu modificări ale umidității aerului, generarea de căldură și efectele zgomotului. Impactul centralelor geotermale asupra hidrosferei se manifestă prin perturbarea bilanţurilor freatice şi circulaţia substanţelor asociate cu apa subterană. Impactul asupra litosferei este asociat cu schimbări în geologia straturilor, poluarea solului și eroziunea. Sunt posibile modificări ale seismicității în zonele 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, 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, o analiză 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. si altele.Energia si mediul. - L.: Energoizdat, 1981.
Novikov Yu.V. Protectia mediului. - M.: Mai sus. scoala, 1987.
Stadnitsky G.V. Ecologie: manual pentru universități. - Sankt Petersburg: Khimizdat, 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.
Postat pe Allbest.ru
Documente similare
caracteristici generale ingineria energiei termice și emisiile acesteia. Impactul întreprinderilor asupra atmosferei la utilizarea combustibililor solizi și lichizi. Tehnologii ecologice de ardere a combustibilului. Impactul utilizării gazelor naturale asupra atmosferei. Protectia mediului.
test, adaugat 11.06.2008
Clasificarea, principiul de funcționare a centralelor nucleare. Emisii de substanțe radioactive în atmosferă. Impactul radionuclizilor asupra mediului. Standardizarea emisiilor de gaze radioactive în atmosferă. Limitarea emisiilor absolute. Sisteme industriale de purificare a gazelor.
lucrare curs, adaugat 26.02.2013
Descrierea domeniului de activitate al întreprinderii. Calculul numărului de plăți pentru emisiile de la vehiculele de întreprindere. Estimarea volumelor de emisii și eliminarea deșeurilor solide din întreprindere. Costurile de eliminare și decontaminare. Plăți pentru emisii de mediu.
lucrare de curs, 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 cu sulf înainte de ardere.
lucrare curs, adăugată 01/05/2014
Influența negativă a motoarelor termice, emisiile de substanțe nocive în atmosferă, producția de automobile. Aviație și vehicule de lansare, utilizarea sistemelor de propulsie cu turbine cu gaz. Poluarea mediului de la nave. Metode de purificare a emisiilor de gaze.
rezumat, adăugat 30.11.2010
Evaluarea impactului OJSC RUSAL-Krasnoyarsk asupra mediului. Caracteristicile emisiilor instalatiilor. Lista poluanților emiși în atmosferă. Calculul costurilor de capital pentru măsurile de protecție a mediului (pentru introducerea unui scruber cu goluri).
lucrare curs, adăugată 12.08.2011
Impactul rafinăriilor de petrol asupra mediului. Cadrul legal si legislatia 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 o întreprindere, impactul acestora asupra oamenilor și asupra mediului. Contabilitate, sondaj si calcule pentru inventarierea emisiilor de la vehicule, ateliere mecanice si prelucrarea lemnului, turnatorii.
lucrare curs, adaugat 29.09.2011
Emisii de poluanți în atmosferă din industria metalurgică, cărbunelui, ingineriei, gazelor și chimice și energiei. Impactul negativ al industriei celulozei și hârtiei asupra mediului. Procese de autoepurare a atmosferei.
lucrare curs, adăugată 29.11.2010
Impactul instalațiilor de transport feroviar asupra mediului. Emisii nocive în aer și în corpurile de apă. Zgomot și vibrații atunci când trenurile se deplasează. Calculul emisiilor atmosferice de la 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 pentru utilizare finală în locuințe, afaceri sau mijloace de transport are efecte de propagare care, atunci când sunt atinse la un anumit nivel, provoacă daune unuia sau mai multor aspecte ale mediului. . Acest lucru este, desigur, adevărat, dar este și adevărat că o persoană poate regla nivelul efectelor secundare. Astfel de influențe apar în principal la centralele termice care convertesc energia tipuri variate combustibil organic în electric. Aici este necesar să se găsească modalități de reducere a emisiilor nocive de gaze și particule solide în atmosferă și de a reduce poluarea termică a apei din râuri și lacuri.
Hidrocentralele au fost considerate de multă vreme întreprinderi curate și inofensive, dar apoi au început să facă obiectul unor critici corecte din cauza inundațiilor unor suprafețe vaste și a necesității relocarii zonelor populate. Crearea de rezervoare artificiale duce la schimbare bruscă ecologia zonei, modificări ale presiunii asupra nivelului solului și al apelor subterane, care afectează negativ flora și fauna din apropiere. Încetinirea debitului râurilor din cauza construcției de baraje centrale duce la poluarea apei, apariția de alge albastru-verzi dăunătoare, favorizează proliferarea bacteriilor purtătoare de epidemii, perturbarea inundațiilor și, ca urmare, dispariția inundațiilor. pajişti, în unele cazuri are loc salinizarea solului (de exemplu, lângă Astrakhan).
Orez. 1. Poluarea aerului de la centrale electrice de diferite tipuri
Volumele de poluare a mediului de la centralele termice și tipul de poluare depind de tipul și puterea centralelor. În fig. Figura 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 la prima putere minus. Centralele pe cărbune consumă cantități mari din acesta și emit cei mai mulți poluanți ai aerului. Emisiile în atmosferă depind de calitatea cărbunelui. Caracteristicile prezentate în figură corespund cărbunelui cu conținut mediu de calorii.
Centralele nucleare, care au fost de multă vreme obiecte de observare atentă, practic nu au niciun efect nociv asupra biosferei, cu condiția ca problema depozitării în siguranță a deșeurilor radioactive să fie rezolvată.Semnul de întrebare legat de acestea din Fig. 1 se descifrează în funcție de soluțiile la problema deșeurilor radioactive. Centralele nucleare engleze au aruncat deșeuri radioactive în Marea Nordului, ceea ce, desigur, era inacceptabil și a fost 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 eliminat complet. Prin urmare, eliberarea deșeurilor radioactive în mări și oceane provoacă proteste ascuțite 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 propus aruncarea deșeurilor radioactive pe fundul Mării Negre. Alegerea a căzut pe Marea Neagră, deoarece are cea mai lentă circulație a apei între straturile superioare și inferioare. Straturile inferioare ajung la suprafață în aproximativ 100 de ani. Este destul de clar că o astfel de propunere nu putea fi considerată satisfăcătoare și a fost respinsă categoric. De fapt, este destul de sigur să depozitați deșeurile radioactive în subteran în stare lichidă în rezervoare speciale sau pre-cimentate. La cimentare sunt atinse două obiective: protecția deșeurilor este îmbunătățită și volumul acestora este redus.
Așa-numita „întărire” a deșeurilor radioactive lichide prin încălzire și evaporare este promițătoare. Cu tehnologia actuală, 1000 de litri de deșeuri lichide cu niveluri ridicate de radioactivitate pot fi procesați în mai puțin de 0,01 m 3 de deșeuri solide. Deșeurile solide sunt plasate în recipiente metalice sigilate. Este convenabil să depozitați astfel de containere în minele de sare adânci în subteran, deoarece apele subterane nu pătrund în straturi groase de sare și, datorită plasticității lor, riscul de fisuri și rupturi în timpul cutremurelor este redus. Ponderea energiei electrice generate de centralele nucleare va crește în timp pe măsură ce capacitatea lor unitară crește. Dependențe ale costurilor specifice pentru generarea a 1 kWh de energie electrică ( h) de la putere (R) centralele termice și nucleare sunt prezentate în Fig. 2.
Pornind de la aproximativ 1000 MW, și conform celor mai recente date chiar și de la capacități mai mici, se dovedește a fi mai rentabil din punct de vedere economic să construim și să exploatem centrale nucleare, nu termic. Dezvoltarea tuturor centralelor electrice urmează calea creșterii capacității unităților individuale și, prin urmare, în viitorul relativ apropiat, ar trebui să ne așteptăm la utilizarea pe scară largă a centralelor nucleare. Cu capacități suficient de mari, acestea sunt mult mai profitabile din punct de vedere economic. Creșterea capacității unităților de stație și îmbunătățirea continuă a proiectelor conduc la o reducere relativă a suprafețelor necesare sși volume v, la 1 kW de putere 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 izolator 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 cele din urmă, facilitează rezolvarea problemei reducerii consumului de teritoriul locuit.
În prezent, reducerea efectelor nocive ale diferitelor dispozitive tehnice, inclusiv cele energetice, a devenit crucială în stabilirea caracteristicilor acestora. Oportunități mari de reducere a efectelor nocive ale energiei asupra biosferei constă cu siguranță în utilizarea centralelor electrice care funcționează cu combustibil nuclear. 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.
Deja, centralele nucleare se impun cerințe foarte mari în ceea ce privește fiabilitatea, deoarece întreruperile de urgență în funcționarea acestora pot fi însoțite de contaminarea intensă a zonei înconjurătoare. Astfel, în timpul unui accident la una dintre centralele nucleare engleze, iarba și zonele înconjurătoare au fost contaminate, ceea ce a făcut ca laptele să fie impropriu consumului 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 umanități, deoarece fiecare centrală nucleară produce stronțiu radioactiv în astfel de cantități încât este suficient ca întreaga umanitate să primească o doză de radiații care depășește limita maximă admisă. nivel. Un incident la o centrală nucleară echivalează cu nenumărate dezastre naturale.
Orez. 3. Modificări ale caracteristicilor centralelor electrice în timp
Sub presiunea cercurilor publice din Statele Unite, unele state creează dificultăți în alocarea spațiului pentru centralele nucleare - plănuiesc să le construiască pe șlepuri în ocean.
Experții sovietici consideră că centralele nucleare, atunci când sunt proiectate corespunzător, sunt sigure și nu poluează mediul. În țara noastră nu este permisă aruncarea deșeurilor radioactive în atmosferă, mări și oceane. Deșeurile radioactive sunt prelucrate în instalații de tratare, unde nivelul de radiație este redus la valori admise de standardele sanitare, iar apoi sunt cimentate și plasate în structuri speciale din beton armat.
Energia nucleară din țara noastră se dezvoltă într-un ritm rapid, și în același timp mijloace eficiente protectie si creste fiabilitatea statiilor. În Uniunea Sovietică se construiesc centrale nucleare în multe locuri, inclusiv în apropierea unor orașe atât de mari precum Leningrad, Erevan etc. Fiabilitatea existentă a funcționării lor este de așa natură încât pericolul pentru viața și sănătatea umană este practic eliminat.
Aproape nicio poluare a mediului nu are loc atunci când electricitatea este generată în stații folosind energie geotermală, radiație solară, eoliană și energia mareelor.
Astfel, dintre toate tipurile de centrale, centralele termice care funcționează cu combustibili fosili poluează cel mai mult atmosfera. Într-o serie de țări, politicile tehnice moderne de reducere a poluării, inclusiv cea mai mare dispersie a emisiilor de la centralele termice, au urmat adoptarea unor măsuri legislative speciale privind nivelurile admisibile de poluare. Problema epurării gazelor devine deosebit de urgentă și se cheltuiesc fonduri semnificative pentru soluționarea acesteia. De exemplu, costurile totale în ultimii 5-6 ani în SUA pentru lucrările de cercetare privind purificarea gazelor de ardere s-au ridicat la 100 de milioane de dolari.În prezent, este dificil de estimat cu exactitate costurile instalațiilor de tratare. Conform previziunilor preliminare, folosind sisteme tehnologice moderne de purificare a gazelor, acestea se vor ridica la 30-70 USD/kW. De exemplu, pentru o unitate de putere de 550 MW la TPP-ul Widow's Creeck, care costă 65 milioane USD, a fost proiectată o unitate de curățare a gazelor care costă 35 milioane USD, cu alte cuvinte, costul reducerii emisiilor de substanțe nocive în atmosferă este de peste 50% din costul unității de alimentare.
Instalațiile moderne de curățare a gazelor pot limita semnificativ emisiile. substanțe nocive în atmosferă (Fig. 4).
În cazul prezentat în Fig. 4, A, Nu există instalații de purificare a gazelor și se utilizează combustibil de calitate scăzută. Utilizarea gazelor naturale pentru cuptoare, precum și instalarea instalațiilor de tratare, face posibilă obținerea unui mare succes în îmbunătățirea mediului (Fig. 2.8, b).
Orez. 4. Reducerea poluării aerului prin instalații de purificare: AȘi b- inainte si respectiv dupa pornirea instalatiilor de tratament
Din cauza costurilor 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).
De asemenea, este planificată realizarea unei reduceri a poluării aerului prin limitarea consumului de energie, ceea ce va deveni posibil prin creșterea eficienței utilizării energiei. Astfel, se presupune că îmbunătățirea izolației termice a clădirilor rezidențiale, industriale și a altor clădiri va înjumătăți 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.
Descărcări apa fierbinteîn corpurile de apă și creșterea rezultată a temperaturii acestora duce la o perturbare a echilibrului ecologic stabilit în condiții naturale, care afectează negativ flora și fauna.
De remarcat că în unele cazuri este posibil să beneficiezi de creșterea temperaturii corpurilor de apă, de exemplu, prin creșterea peștilor adaptați la temperaturi ridicate în astfel de corpuri de apă. Ca urmare a introducerii de noi standarde la CNE Brewn Ferry (SUA), în timpul construcției acesteia a fost necesară proiectarea și instalarea unor instalații suplimentare de răcire cu apă, care au necesitat 36 milioane USD.
Poluarea termică a corpurilor de apă poate fi redusă odată cu trecerea la cicluri închise de utilizare a apei.
La construirea hidrocentralelor, este necesar să se ia în considerare întreaga gamă de probleme asociate cu schimbările mediului ecologic, inundațiile teritoriului și impactul asupra diferitelor sectoare ale economiei naționale.
Transmiterea energiei electrice la distanță se realizează în principal prin fire aeriene, care se întind pe mulți kilometri și pentru care este alocată o zonă mare de „înstrăinare”. Liniile electrice creează radiații electromagnetice care interferează cu sistemele de comunicații.
Uneori se exprimă opinii că liniile electrice strică peisajul zonei. Aceste judecăți sunt corecte într-o oarecare măsură, dar poate că sunt adesea temporare și pur subiective. Poate vă amintiți că imediat după construcția sa, Turnul Eiffel din Paris a fost perceput de mulți contemporani ca o structură urâtă, în timp ce acum simbolizează Parisul și este perceput ca una dintre cele mai bune decorațiuni ale sale.
Câmpul electromagnetic existent în apropierea liniilor electrice de înaltă tensiune are un efect negativ asupra corpului uman. Cercetările arată că într-un corp uman normal, cantitatea de încărcare se modifică cu perioade de 6 ore și 27 de zile. Și câmpul electromagnetic din jur are o influență vizibilă asupra acestui proces. Există o legătură certă între furtunile magnetice și condițiile pacienților cu boli cardiovasculare. Undele radio la anumite frecvențe au un efect distructiv asupra celulelor vii. De exemplu, există dovezi că la o frecvență de radiație de 27 MHz, un număr de plante și animale mor. Potrivit biologilor, viața este un proces electric subtil. În apropierea unui câmp electromagnetic, electrochimic și, prin urmare, orice proces biochimic din celule se poate schimba. În același timp, nu a fost posibilă detectarea organelor speciale sensibile magnetic nici la plante sau la animale. Cu toate acestea, nu există nicio îndoială că câmpurile magnetice și electrice au un anumit efect (nu este complet clar astăzi) asupra tuturor organismelor vii. .
Influența câmpurilor electromagnetice puternice (care variază la o frecvență industrială de 50 Hz) asupra oamenilor 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. Efecte nocive asupra oamenilor din câmpuri puternice au fost observate la punerea în funcțiune a stațiilor de înaltă tensiune cu o tensiune de 400-750 kV. Iradierea electromagnetică repetată a unei persoane duce la efecte acumulative, care, de asemenea, nu sunt încă pe deplin înțelese. Cu toate acestea, este deja evident că efectele nocive ale prezenței unei persoane într-un câmp electromagnetic puternic depind de intensitate. E câmpul și durata expunerii acestuia T. Cu cât este mai mare puterea câmpului, 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 corpului. La 5 kV/m nu se observă manifestări neplăcute. Mărimea intensității câmpului scade odată cu creșterea distanței de la sursele de radiație a câmpului - fire. Este foarte important să se stabilească distanțe acceptabile de siguranță față de liniile electrice tensiune înaltă la clădirile de locuit.
La intensități mari ale câmpului electric, este necesar să se ia măsuri speciale de protecție, de exemplu, să se folosească costume de protecție de protecție, plase care reduc efectul câmpului etc.
Pentru a reduce costul terenului pentru dreptul de trecere, liniile de cablu sunt utilizate la introducerea liniilor de transport de energie în orașele mari. În sectorul energetic, utilizarea liniilor electrice supraconductoare și criogenice este promițătoare. Rezistența firelor unor astfel de linii este aproape de zero, ceea ce face posibilă utilizarea tensiunii joase și rezolvarea problemei izolației conductorului.
Compartimentele voluminoase deschise 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 să țină cont de poluarea mediului acestora. Este evident că stațiile care funcționează cu combustibil de calitate scăzută și care poluează cel mai intens atmosfera ar trebui proiectate departe de zonele mari populate. 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 SUA, proiectele de construcție a centralelor termice și a centralelor nucleare în mare la 5-30 km de coastă au fost deja finalizate. 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 de instalare pentru procesarea deșeurilor în combustibil
Civilizația modernă se confruntă cu problema procesării unor fluxuri uriașe de deșeuri, a căror cantitate crește în fiecare an la o scară alarmantă. Deșeurile sub formă de gropi de gunoi constând din grămezi de metal ruginit, hârtie, lemn, carton și materiale plastice devin însoțitori constanti ai peisajelor suburbane. Pe lângă deșeurile solide, emisiile de deșeuri lichide în râuri și rezervoare sunt în creștere. Conform estimărilor preliminare, în Statele Unite, volumul total de deșeuri lichide până în anul 2000 va fi aproximativ egal cu volumul tuturor râurilor din partea continentală a țării. Doar un locuitor al țării aruncă în medie aproximativ 500 de litri de deșeuri lichide în sistemul de canalizare pe zi.
Conform estimărilor publicate în SUA în 1971, în cele mai mari 100 de orașe ale acestei țări au fost generate 71 de milioane de tone de deșeuri organice solide. Din această cantitate s-ar putea obține 19,6 miliarde m3 de metan, potrivit pentru o mare varietate de scopuri energetice.
Gazele pot fi produse din deșeurile solide organice care conțin metan în trei moduri: descompunere anaerobă, hidrogazificare și conversie pirolitică.
Există propuneri de construire a unei fabrici care să producă 1.500 de picioare cubi de metan (1 picior cub este egal cu 0,028 m 3) pe zi din 0,5 tone de deșeuri urbane. Costul producerii metanului la o astfel de fabrică ar fi de aproximativ 1 USD per milion de unități termice britanice (1 Wtu = 1,055 kJ).
Deșeurile trebuie mai întâi zdrobite pentru a obține particule de dimensiuni uniforme, iar după ce au fost extrase metalele feroase, acestea trebuie separate într-un „clasificator” de aer folosind magneți puternici. Gazul rezultat va contine 50-60% metan si dioxid de carbon si poate fi folosit ca combustibil cu putere calorica scazuta. Pentru a crește puterea de încălzire, dioxidul de carbon poate fi îndepărtat din acesta.
Nămolul (lignină, materiale plastice, celuloză neprelucrată) după filtrare va fi transformat în brichete, ocupând jumătate din volumul de materii primeînainte de încărcare în autoclavă. Aceste brichete pot fi folosite ca combustibil în întreprinderile industriale.
Se fac experimente pentru a produce metan din gunoi sau gunoi de grajd prin hidrogazificare. Hidrogazificarea implică reacția substanțelor care conțin carbon cu hidrogen pentru a produce un gaz constând în principal din metan. Reacția produce căldură, ceea ce face posibilă transformarea deșeurilor urbane care conțin cantități mari de umiditate în gaz fără încălzire suplimentară.
După cum au arătat experimentele, folosind metoda avută în vedere, este posibil să se obțină gaz care conține 70% metan, precum și etan și hidrogen, din deșeurile urbane obișnuite. La prelucrarea 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 britanice de căldură.
O companie americană folosește celule de combustie bacteriene pentru a produce 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 BTU 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.
Multe orașe din SUA au creat sau creează instalații pentru procesarea deșeurilor în materii prime sau energie. Astfel, la Baltimore, a fost construită o uzină care să pirolice mii de tone de gunoi pe zi pentru a genera căldură care va fi folosită în rețeaua de termoficare. În Chicago, până la sfârșitul anului 1976, a fost finalizată construcția unei fabrici pentru procesarea a 1 mie de tone de gunoi pe zi în combustibil. După lansarea acestei instalații, 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 reciclare 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.
Posibilitățile naturale de procesare naturală și reciclare a deșeurilor sunt foarte limitate. Prin urmare, o persoană se confruntă cu o nevoie urgentă de procesare și reciclare eficientă a deșeurilor, care a fost, parcă, dezvoltarea proprietăților naturale ale naturii. O soluție la această problemă va fi posibilă doar dacă se poate obține o sursă de energie foarte ieftină, cu putere practic nelimitată. Cea mai realistă perspectivă a procesării deșeurilor este 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 și se va produce 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 sunt deja în desfășurare în această direcție.
.Ministerul Învățământului Superior și Științei al Federației Ruse
Agenția Federală pentru Educație
Universitatea Tehnică de Stat din Irkutsk
Eseu
Disciplina: „Ecologia energiei siberiei”
Impactul instalațiilor energetice asupra mediului natural
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 a rezolva problemele 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 s-au stabilit atât de ferm în viața umană și în activitățile de producție, încât oamenii nici măcar nu își pot imagina existența fără ele și consumă resurse inepuizabile desigur. Pe de altă parte, oamenii își concentrează din ce în ce mai mult atenția asupra aspectului economic al energiei și solicită producție de energie ecologică. Aceasta indică necesitatea rezolvării unui set de probleme, inclusiv redistribuirea fondurilor pentru a acoperi nevoile umanității, 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 energiei globale indică o schimbare vizibilă a problemelor prioritare către o evaluare cuprinzătoare a posibilelor consecințe ale influenței principalelor sectoare energetice asupra mediului, vieții și sănătății populației.
Instalațiile energetice (combustibil și complex energetic în general și instalații energetice în special) din punct de vedere al gradului de influență asupra mediului sunt printre cele care afectează cel mai intens biosfera.
Creșterea presiunii și volumelor rezervoarelor de apă, utilizarea continuă a combustibililor tradiționali (cărbune, petrol, gaz), construcția de centrale nucleare și alte întreprinderi din ciclul combustibilului nuclear (NFC) au propus o serie de sarcini globale fundamentale în evaluarea impactul energiei asupra biosferei Pământului. Dacă în perioadele anterioare alegerea metodelor de obținere a energiei electrice și termice, modalități de rezolvare cuprinzătoare a problemelor de energie, managementul apei, transport etc. și atribuirea parametrilor principali ai obiectelor (tipul și puterea stației, volumul rezervor etc.) au fost realizate în primul rând pe baza minimizării costurilor economice, apoi în prezent ies din ce în ce mai mult în prim-plan problemele de evaluare a posibilelor consecințe ale construcției și exploatării instalațiilor energetice.
Acest lucru se aplică în primul rând energiei nucleare (centrale nucleare și alte întreprinderi din ciclul combustibilului nuclear), instalațiilor hidroelectrice mari, complexelor energetice, întreprinderilor asociate cu producția și transportul de petrol și gaze 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 energetice; sunt investite resurse materiale și intelectuale semnificative, dar însuși conceptul de fiabilitate și siguranță a instalațiilor de inginerie potențial periculoase rămâne în mare parte 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 înconjurător a celor mai potențial periculoase tehnologii.
Una dintre cele mai importante direcții de rezolvare a problemei este adoptarea unui set de soluții tehnice și organizatorice bazate pe conceptele teoriei riscului.
Instalațiile energetice, la fel 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 termică) în condiții de funcționare date pe durata 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 moduri și condiții de utilizare date.
Siguranța mediului înseamnă menținerea, în limite reglementate, a posibilelor consecințe negative ale impactului instalațiilor energetice asupra mediului natural. Reglarea acestor consecințe negative se datorează faptului că este imposibil să se elimine complet daunele asupra mediului.
Efectele negative ale energiei asupra mediului ar trebui limitate la un nivel minim, de exemplu, un nivel acceptabil social acceptabil. Trebuie să funcționeze mecanisme economice care să pună în aplicare un compromis între calitatea mediului de viață 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 naturii specifice a tehnologiei de utilizare a energiei apei, instalațiile hidroenergetice transformă procesele naturale pentru 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 sau sute de ani, în timp ce în locul unui curs de apă natural apare un obiect artificial cu reglare artificială. a proceselor naturale - un sistem natural-tehnic (NTS). În acest caz, sarcina se reduce la formarea unui PTS care ar asigura o formare fiabilă și sigură pentru mediu a complexului. În același timp, relația dintre principalele subsisteme ale PTS (obiect tehnogen și mediu natural) poate fi semnificativ diferită în funcție de prioritățile selectate - tehnice, de mediu, socio-economice etc., iar principiul siguranței mediului poate fi formulat, de exemplu, ca menținerea unei anumite stări stabile a PTS creat.
Un altul este formularea problemei de evaluare a posibilelor consecințe asupra mediului la crearea instalațiilor de energie nucleară. Aici, siguranța mediului este înțeleasă ca conceptul conform căruia, în timpul proiectării, construcției, exploatării și dezafectării centralelor nucleare, precum și a altor instalații ale ciclului combustibilului nuclear, este avută în vedere și asigurată conservarea ecosistemelor regionale. În acest caz, sunt permise unele daune mediului, al căror risc nu depășește un anumit nivel (standardizat). Acest risc este minim în perioada de funcționare normală a centralei nucleare; 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, căldură chimică (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 rezervoare și cursuri de apă), regionale (eliberarea de radionuclizi), global (dispersia radionuclizilor cu viață lungă prin canalele biosferei). Dacă se creează un rezervor de răcire mare, atunci, ca și în cazul unei instalații hidroenergetice, trebuie stabilită sarcina de funcționare sigură pentru mediu a unui PTS complex (ținând cont de specificul remarcat al centralei 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: luarea în considerare a impactului termic și chimic asupra mediului, influența iazurilor de răcire etc. În plus, pentru centralele termice mari care utilizează combustibil solid (cărbune, șist), apar probleme în funcționarea fiabilă și sigură a haldelor de cenușă - structuri hidraulice subterane complexe și critice. Și aici este necesar să se stabilească sarcina de funcționare în siguranță a PTS „Centrala termică – Mediu”.
3. Probleme energetice
Perioada modernă a dezvoltării umane este uneori caracterizată prin trei „E”: energie, economie, ecologie. Energia ocupă un loc special în această serie. Este decisiv atât pentru economie, cât și pentru mediu. De el depind decisiv potențialul economic al statelor și bunăstarea oamenilor. De asemenea, are cel mai puternic impact asupra mediului, ecosistemelor și biosferei în ansamblu. Cel mai ascuțit probleme ecologice(schimbările climatice, precipitațiile acide, poluarea generală a mediului și altele) sunt direct sau indirect legate de producerea sau utilizarea energiei. Energia are prioritate nu numai în poluare chimică, ci și în alte tipuri de poluare: termică, aerosol, electromagnetică, radioactivă. Prin urmare, nu va fi exagerat să spunem că posibilitatea de a rezolva probleme majore de mediu depinde de rezolvarea problemelor energetice. Energia este o ramură a producției care se dezvoltă într-un ritm fără precedent. Dacă populația se dublează în 40-50 de ani în condițiile exploziei demografice moderne, atunci în producția și consumul de energie acest lucru se întâmplă la fiecare 12-15 ani. Cu un astfel de raport între ratele de creștere a populației și energie, disponibilitatea energiei crește exponențial nu numai în termeni totali, ci și pe cap de locuitor.
Nu există niciun motiv să ne așteptăm că ratele de producție și consum de energie se vor schimba semnificativ în viitorul apropiat (o parte din încetinirea lor în țările industrializate este compensată de creșterea disponibilității energetice a țărilor din lumea a treia), așa că este important să obținem răspunsuri la următoarele întrebări:
Ce impact au principalele tipuri de energie modernă (termă, apă, nucleară) asupra biosferei și 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 folosind resurse alternative (netradiționale), cum ar fi 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 le-a transformat 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 produselor de ardere în mediu. Să facem cunoștință cu principalele consecințe asupra mediului ale metodelor moderne de obținere și utilizare a energiei.