Popol a troska odstraňované z pece tvoria na povrchu litosféry skládky popola a trosky. V parovodoch z parogenerátora do turbogenerátora, v samotnom turbogenerátore, dochádza k tepelným stratám do okolia. V kondenzátore, ako aj v systéme regeneračného ohrevu napájacej vody, je kondenzačné teplo a podchladenie kondenzátu vnímané ochladenou vodou externého zásobníka.
Okrem turbogenerátorových kondenzátorov,Spotrebiteľmi chladiacej vody sú chladiče oleja, preplachovacie systémy popola a trosky a iné pomocné systémy, ktoré vypúšťajú odpad na vodnú hladinu alebo do hydrosféry.
Jedným z faktorov vplyvu uhoľných elektrární na životné prostredie sú emisie zo skladovania paliva, dopravy, prípravy prachu a systémov odstraňovania popola. Počas prepravy a skladovania je možné nielen znečistenie prachom, ale aj uvoľňovanie produktov oxidácie paliva v skladoch.
Distribúcia týchto emisií do atmosféry závisí od terénu, rýchlosti vetra, prehrievania vzhľadom na okolitú teplotu, výšky oblačnosti, fázového stavu zrážok a ich intenzity. Veľké chladiace veže v chladiacom systéme kondenzátorov elektrárne tak výrazne zvlhčujú mikroklímu v oblasti staníc, prispievajú k tvorbe nízkej oblačnosti, hmly, znižujú slnečné osvetlenie, spôsobujú mrholenie a v zime mráz a ľad. . Interakcia emisií s hmlou vedie k vytvoreniu stabilného, vysoko znečisteného, jemne rozptýleného oblaku - smogu, ktorý je najhustejší pri povrchu zeme. Jedným z dopadov staníc na atmosféru je neustále sa zvyšujúca spotreba vzduchu potrebného na spaľovanie paliva.
Interakcia tepelnej stanice s hydrosférou je charakterizovaná najmä spotrebou vody technickými vodovodnými systémami vrátane nevratnej spotreby vody.
Hlavnými spotrebiteľmi vody v tepelných elektrárňach a jadrových elektrárňach sú turbínové kondenzátory. Spotreba vody závisí od počiatočných a konečných parametrov pary a od systému technického zásobovania vodou.
Pri umývaní vykurovacích plôch kotlových jednotiek vznikajú zriedené roztoky kyseliny chlorovodíkovej, lúhu sodného, amoniaku, amónnych solí, železa a iných látok.
Hlavnými faktormi vplyvu tepelných elektrární na hydrosféru sú emisie tepla, ktorých dôsledkami môžu byť: lokálne neustále zvyšovanie teploty v nádrži; dočasné všeobecné zvýšenie teploty; zmeny zamŕzavých podmienok a zimného hydrologického režimu; meniace sa povodňové podmienky; zmeny v rozložení zrážok, výpar, hmla. Spolu s narušením klímy vedú tepelné emisie k zarastaniu vodných plôch riasami a narušeniu kyslíkovej bilancie, čo predstavuje hrozbu pre životy obyvateľov riek a jazier.
Hlavnými faktormi vplyvu tepelných elektrární na litosféru sú ukladanie pevných častíc a kvapalných roztokov na jej povrchu - produktov emisií do atmosféry, spotreba litosférických zdrojov vr. odlesňovanie, ťažba paliva, vyňatie ornej pôdy a lúk z poľnohospodárskeho využitia na výstavbu tepelných elektrární a na výstavbu skládok popola. Dôsledkom týchto premien je zmena krajiny.
Jadrové elektrárne pri bežnej prevádzke produkujú podstatne menej škodlivých emisií do atmosféry ako tepelné elektrárne na fosílne palivá. Prevádzka jadrovej elektrárne teda neovplyvňuje obsah kyslíka a uhlíkového plynu v atmosfére a nemení jej chemické skupenstvo.
Hlavnými faktormi znečistenia životného prostredia sú tu radiačné ukazovatele. Rádioaktivita okruhu jadrového reaktora je spôsobená aktiváciou produktov korózie a prienikom produktov štiepenia do chladiva, ako aj prítomnosťou trícia. Takmer všetky látky, ktoré interagujú s rádioaktívnym žiarením, podliehajú indukovanej aktivite. Priamemu úniku rádioaktívnych odpadov z jadrových reakcií do životného prostredia bráni viacstupňový systém radiačnej ochrany. Najväčšie nebezpečenstvo predstavujú havárie v jadrových elektrárňach a nekontrolované šírenie radiácie.Druhým problémom prevádzky jadrových elektrární je tepelné znečistenie. K hlavnému uvoľňovaniu tepla z jadrových elektrární do životného prostredia, podobne ako v tepelných elektrárňach, dochádza v kondenzátoroch blokov parných turbín. Vysoká merná spotreba pary v jadrových elektrárňach je však určená
a vysoká merná spotreba vody. Vypúšťanie chladiacej vody z jadrových elektrární nevylučuje ich radiačný vplyv na vodné prostredie, najmä vstup rádionuklidov do hydrosféry.
Dôležitými znakmi možného vplyvu jadrových elektrární na životné prostredie je spracovanie rádioaktívneho odpadu, ktorý vzniká nielen v jadrových elektrárňach, ale aj vo všetkých podnikoch palivového cyklu, ako aj potreba demontáže a likvidácie prvkov zariadení. obsahujúci rádioaktivitu.
Vodné elektrárne majú významný vplyv na prírodné prostredie, čo sa prejavuje ako pri výstavbe, tak aj počas prevádzky. Výstavba nádrží pred priehradami vodných elektrární vedie k zaplavovaniu území. Zmeny hydrologického režimu a záplavy území spôsobujú zmeny hydrochemického, hydrobiologického a hydrogeologického režimu vodných hmôt. Pri intenzívnom odparovaní vlhkosti z povrchu nádrží sú možné lokálne klimatické zmeny: zvýšená vlhkosť vzduchu, tvorba hmiel, zvýšený vietor atď.
Stavby vodných elektrární výrazne ovplyvňujú ľadový režim vodných más: načasovanie zamrznutia, hrúbka ľadovej pokrývky atď.
Pri výstavbe veľkých vodných nádrží sa vytvárajú podmienky pre rozvoj seizmickej aktivity, ktorá je spôsobená výskytom dodatočného zaťaženia zemskej kôry a zosilnením tektonických procesov.
Tepelné elektrárne v Rusku tvoria 16 % z celkového objemu znečisťujúcich látok vstupujúcich do atmosféry z priemyselných podnikov a dopravy.
Od roku 1996 EK koordinujú svoje aktivity s „Environmentálnym programom rozvoja elektroenergetiky do roku 2005“. Tento zásadný dokument vychádza z úlohy postupného znižovania emisií (vypúšťania) znečisťujúcich látok do životného prostredia, aj keď sa do roku 2010 obnoví rozsah výroby elektrickej a tepelnej energie na úroveň z roku 1990. Pri vývoji tohto programu sa záväzky Ruska boli zohľadnené aj pri podpise medzinárodných dohovorov o znížení cezhraničného prenosu oxidu siričitého a stabilizácii emisií oxidu uhličitého do roku 2010 na úrovni roku 1990.
Z environmentálneho hľadiska sú tepelné elektrárne, ktoré zohrávajú dominantnú úlohu pri výrobe elektriny (viac ako 60 %) objektmi, ktoré dlhodobo ovplyvňujú ovzdušie emisiami splodín spaľovania palív.
V roku 1997 pokračoval pozitívny trend znižovania emisií znečisťujúcich látok do ovzdušia z tepelných elektrární vďaka environmentálne priaznivej palivovej bilancii (podiel zemného plynu, v ktorom vzrástol zo 61,5 % na 62,9 % v dôsledku vytlačenia tuhých a kvapalných palív) , a tiež vykonávanie rekonštrukčných a technologických opatrení na tepelných elektrárňach zameraných na potlačenie tvorby oxidov dusíka a zvýšenie účinnosti zariadení na zber popola.
Ako ukazujú údaje nižšie, za roky 1990–1997. V dôsledku prevádzky tepelných elektrární došlo k výraznému zníženiu emisií hlavných látok znečisťujúcich ovzdušie:
Pevné častice – o 49,1 %;
oxidy dusíka – o 33,1 %;
Oxid siričitý – o 43,2 %.
Všimnite si však, že za rovnaké obdobie sa výroba elektriny a tepla v tepelných elektrárňach znížila o 34,2 %.
V budúcnosti sa plánuje ďalšie znižovanie škodlivých emisií z tepelných elektrární do ovzdušia, čo by malo zabezpečiť ich zníženie v rokoch 1990-2005. až do nasledujúcich úrovní:
Pevné častice – o 31,4 %;
oxidy dusíka – o 12,8 %;
Oxid siričitý – o 11 %.
Pripomeňme, že popri opatreniach na zníženie škodlivých emisií v tepelných elektrárňach sú veľké rezervy aj v oblasti úspory energie, ktorej potenciál sa odhaduje na 400 miliónov ton štandardného paliva.
Tepelné elektrárne ničia nenahraditeľné zásoby organického paliva, ktorého spaľovaním vznikajú: troska, popol, oxid siričitý, oxid uhličitý, ktoré priamo znečisťujú životné prostredie a ovplyvňujú otepľovanie zemskej klímy.
Ako už bolo uvedené, tepelné elektrárne vyrábajú väčšinu vyrobenej energie elektrická energia Preto sa osobitná pozornosť venuje zlepšovaniu technologických procesov spaľovania palív v tepelných elektrárňach s cieľom znížiť ich negatívny vplyv na životné prostredie.
Vplyv tepelných elektrární na životné prostredie závisí aj od použitého paliva. Druhy palív: tuhé (uhlie, ropná bridlica), kvapalné (nafta, nafta a palivo pre plynové turbíny) a plynné (zemný plyn).
V tepelných elektrárňach využívajúcich uhlie, ktoré je palivom s vysokým obsahom zlúčenín síry, sa výsledný oxid siričitý pri interakcii s vodnou parou vo vzduchu v konečnom dôsledku mení na perzistentnú kyselinu sírovú, čo predstavuje hrozbu pre ľudské zdravie, vodné útvary a spôsobuje aktívnu koróziu kovových konštrukcií v blízkych oblastiach.
Ochrana ovzdušia pred hlavným zdrojom znečistenia z tepelných elektrární - oxidom siričitým - sa vykonáva predovšetkým jeho rozptýlením vo vyšších vrstvách ovzdušia. Na tento účel sa stavajú komíny s výškou 180, 250 a dokonca aj 320 m. Radikálnejším prostriedkom na zníženie emisií oxidu siričitého je oddelenie síry z paliva pred jeho spaľovaním. V súčasnosti existujú najmä dva spôsoby predúpravy paliva na zníženie obsahu síry, ktoré možno odporučiť na priemyselné využitie. Prvou metódou je chemická adsorpcia, druhou katalytická oxidácia. Obe metódy umožňujú zachytiť až 90 % oxidu siričitého.
Pri spaľovaní tuhého paliva sa do atmosféry dostáva popolček s časticami nespáleného paliva, síry a anhydridov síry, oxidy dusíka, určité množstvo fluoridových zlúčenín, ako aj plynné produkty nedokonalého spaľovania paliva. V niektorých prípadoch popolček obsahuje okrem netoxických zložiek aj viac škodlivých nečistôt. Popol z doneckého uhlia teda obsahuje arzén v malom množstve a popol z uhlia Ekibastuz obsahuje voľný oxid kremičitý a popol z bridlíc a uhlia z Kansk-Achinskej panvy obsahuje voľný oxid vápenatý.
Pri spaľovaní kvapalného paliva (nafty) so spalinami sa do ovzdušia dostávajú: oxid siričitý a anhydridy síry, oxidy dusíka, plynné a tuhé produkty nedokonalého spaľovania paliva, zlúčeniny vanádu, sodné soli, ako aj látky odstránené z paliva. povrchu kotlov pri čistení. Z environmentálneho hľadiska je tekuté palivo „hygienickejšie“ v porovnaní s tuhým palivom. Už nie je problém so skládkami popola, ktoré zaberajú veľké plochy a nielenže ich vyraďujú z úžitkového využitia, ale sú aj zdrojom neustáleho znečisťovania ovzdušia v areáli stanice z dôvodu prenášania časti popola s vetry. Okrem toho v produktoch spaľovania tekuté typy V palive nie je žiadny popolček. Podiel využívania kvapalných palív v energetike však je posledné roky je výrazne znížená. Je to spôsobené používaním kvapalného paliva v iných oblastiach národného hospodárstva: v doprave, v chemickom priemysle vrátane výroby plastov, mazív, chemikálií pre domácnosť atď.
Pri spaľovaní zemného plynu sú oxidy dusíka významnou znečisťujúcou látkou ovzdušia. Emisie oxidov dusíka sú však v priemere o 20 % nižšie ako pri spaľovaní uhlia. To sa vysvetľuje nielen vlastnosťami samotného paliva, ale aj charakteristikami jeho spaľovacích procesov. Zemný plyn je teda dnes najekologickejším druhom energetického paliva. Využívanie plynných palív v tepelných elektrárňach, najmä ak pracujú v kogeneračnom režime vo veľkých mestách, v poslednom čase narastá. Zemný plyn je však cennou technologickou surovinou pre mnohé odvetvia chemického priemyslu. Napríklad výroba dusíkatých hnojív v krajine je úplne založená na dodávkach zemného plynu.
Zásobovanie elektrární plynom je však spojené s ťažkosťami pri skladovaní plynného paliva. Koniec koncov, spoľahlivosť dodávky paliva stanice úplne závisí od prietokových charakteristík plynovodu zásobujúceho stanicu. Prietokové charakteristiky plynovodu majú sezónny, mesačný, týždenný a hodinový nerovnomerný odber. Rovnako ako v energetických systémoch, kde sú výrazné „poklesy“ a „vrcholy“ spotreby elektriny, aj v systéme dodávky plynu sa pozorujú výkyvy. Okrem toho sa „vrcholy“ a „údolia“ v harmonograme systémov dodávky elektriny a plynu časovo zhodujú, čo negatívne ovplyvňuje dodávku paliva, t. v čase, keď sa prudko zvyšuje dopyt po elektrine a je potrebné spúšťať ďalšie špičkové, napríklad elektrárne s plynovou turbínou (GTU), nie sú potrebné toky plynu v plynovode. Ak v potrubí nie je plyn, môžete použiť záložný typ paliva - kvapalné palivo. Použitie tuhého paliva ako zálohy nie je vhodné z dôvodu rozdielnej konštrukcie kotlových jednotiek a špeciálneho systému prípravy paliva atď.
Vytváranie zásob plynu je možné realizovať pomocou podzemných zásobníkov plynu (PZP), na ktoré sa zvyčajne využíva objem banských diel alebo iných prírodných podzemných zásobníkov. Zásoby plynu pre elektrárne sa však týmto spôsobom vytvárať nedajú, pretože sú potrebné vhodné geologické podmienky v areáli elektrárne, čo nie je vždy možné. A okrem toho existujú výrazné obmedzenia týkajúce sa veľkosti a rýchlosti dodávky plynu zo zásobníkov, ktorá je daná technickými a ekonomickými okolnosťami. Ďalším prístupom k vytvoreniu podzemných zásobníkov plynu je rezervácia plynného paliva pomocou technológie skvapalňovania. Podstata rezervácie plynu pomocou skvapalňovania je nasledovná. Pravidelne dochádza k prebytku plynu v hlavnom potrubí v čase „zlyhania“ plánu zaťaženia spotreby energie. Zemný plyn sa odoberá z potrubia cez systém sušenia a čistenia a dodáva sa do chladiacej jednotky skvapalňovacieho systému. Po skvapalnení sa palivo (pri zápornej teplote asi –150 °C a atmosférickom tlaku) dodáva do zásobníka skvapalneného zemného plynu (LNG). V prípade, že disponibilná spotreba paliva v hlavnom potrubí klesla pod požadovanú úroveň alebo úplne chýba, je pre potreby zásobovania elektrárne palivom použitý záložný systém. V tomto prípade sa skvapalnený zemný plyn ohrieva, mení sa späť do plynného stavu a posiela sa na spaľovanie do elektrárne. Keďže spätné splyňovanie vyžaduje teplo, využívajú sa prúdy odpadového tepla z elektrárne. Tepelná „centralizácia“ týchto tokov počas procesu spätného splyňovania umožňuje znížiť tepelné výpuste elektrárne do životného prostredia.
Vo všeobecnosti interakciu tepelných elektrární s prostredím charakterizujú okrem emisií popola so splodinami horenia aj tepelné výboje.
Chladiace systémy kondenzátorov tepelných elektrární výrazne zvlhčujú mikroklímu v priestore stanice, prispievajú k tvorbe nízkej oblačnosti, hmly, znižujú slnečné žiarenie, spôsobujú mrholenie av zime mráz a ľad. S chladiacou vodou tepelná elektráreň uvoľňuje veľké množstvo tepla do blízkych vodných plôch, čím sa zvyšuje teplota vody. Vplyv vykurovania na flóru a faunu vodných plôch sa mení v závislosti od stupňa ohrevu. Mierne zahriatie vody s jej zrýchlenou cirkuláciou má priaznivý vplyv na čistenie nádrží, preto je potrebné odpadovú vodu predchladiť a upraviť. Znižovanie negatívneho vplyvu vypúšťania tepla do vodných nádrží je možné dosiahnuť organizáciou chladiacich nádrží. Na 1 kW inštalovaného výkonu tepelnej elektrárne je v priemere potrebných 58 m2 povrchu nádrže.
Na zníženie nevratných strát vody sa používajú vzduchové kondenzačné jednotky (AUC), v ktorých sa kondenzát ochladzuje v špeciálnych výmenníkoch tepla konvertorového typu z dôvodu výmeny tepla so vzduchom a nie s vodným prostredím (prekážka rozšíreného používania AUC je ich vysoká cena).
Jadrové elektrárne (JE) sú potenciálne nebezpečné z hľadiska likvidácie produktov rozpadu rádioaktívneho paliva, ktorých likvidácia neposkytuje úplnú ochranu pred environmentálnou katastrofou, ako aj z hľadiska veľkých havárií (napríklad havárie v jadrovej elektrárni v Černobyle). elektráreň v roku 1984).
Jednou z najdôležitejších vlastností jadrovej energetiky je absencia závislosti prevádzky jadrových elektrární na vzdialenostiach miest výroby jadrového paliva, čo odstraňuje problém s umiestnením staníc v oblastiach zásob paliva a umožňuje priviesť jadrovú energiu. elektrárne bližšie k spotrebiteľovi (na priemernú jadrovú elektráreň je potrebných asi 100 – 150 ton jadrového paliva za rok). Vysvetľuje to predovšetkým skutočnosť, že množstvo energie uvoľnenej pri použití 1 kg paliva v jadrových reaktoroch je viac ako 106-krát dlhšie ako pri chemických reakciách spaľovania 1 kg najkalorickejšieho organického paliva.
Prevádzka jadrových elektrární umožňuje výrazne znížiť úroveň znečistenia životného prostredia komponentmi charakteristickými pre prevádzku tepelných elektrární - C0 2 , S0 2 , MO x, prachové častice a pod. Hlavnými faktormi znečistenia životného prostredia sú ukazovatele radiácie. Ide o žiarenie z chladiacej vody, aktivované prachové častice, ktoré sú v sfére žiarenia a prepadajú ventilačným potrubím mimo stanice. Okrem toho ide o prenikajúce žiarenie cez nádobu reaktora a tepelné pôsobenie na vodu chladiaceho systému kondenzačnej časti stanice. Niet pochýb o tom, že vplyv týchto faktorov na životné prostredie je určený mnohými ukazovateľmi, medzi ktoré patrí napríklad konštrukcia reaktora, typ riadiaceho a ventilačného zariadenia, systémy spracovania odpadu a prepravy.
Najväčším nebezpečenstvom jadrových elektrární sú havárie a nekontrolované šírenie radiácie.
Pri prevádzke jadrových elektrární vzniká aj problém tepelného znečistenia. Na jednotku vyrobenej energie vypustí jadrová elektráreň do okolia viac tepla ako tepelné elektrárne za podobných podmienok. Spotreba chladenej vody sa v závislosti od výkonu pohybuje od 70 do 180, čo zodpovedá prietoku riek ako Khoper alebo Southern Bug.
Hydraulické elektrárne. Pri vytváraní nádrží pre vodné elektrárne dochádza k zaplavovaniu veľkých plôch lesov, poľnohospodárskej pôdy, kultúrnych pamiatok, v niektorých prípadoch je potrebné dosídľovanie celých sídiel. V extrémnych situáciách (pri pretrhnutí hrádze) môže dôjsť k značným škodám na regionálnej ekonomike a hrozí aj nebezpečenstvo zaplavenia miest. Z povrchu nádrží sa vyparuje zvýšené množstvo vlhkosti, čo priamo ovplyvňuje klimatické zmeny v regiónoch a na Zemi ako celku.
Pozrime sa na problémy environmentálnej interakcie hydraulických systémov na životné prostredie.
Vodné elektrárne sú často klasifikované ako energetické zariadenia využívajúce obnoviteľné zdroje energie. Avšak v porovnaní s inými typmi prírodných zdrojov má premena vodnej energie na elektrickú energiu významné dopady na životné prostredie. Pre vodné elektrárne je potrebné vybudovať veľké nádrže, čo vedie k zaplavovaniu okolia. Čím rovinatejší je terén v oblasti, kde je vodná elektráreň postavená, tým väčšie sú plochy, ktoré spadajú do záplavovej zóny.
Vplyv nádrží na miestne klimatické podmienky má dvojaký charakter – ochladzovacie a otepľovacie účinky.
Jedným z dôležitých faktorov určujúcich environmentálne dôsledky nádrží je plocha nádrže. Asi 88% z celkového počtu nádrží u nás je vybudovaných v rovinatých podmienkach, tlaky používané vo vodných elektrárňach dosahujú 15–25 m a vodná plocha je niekedy niekoľko tisíc kilometrov štvorcových.
Významným faktorom ovplyvňujúcim životné prostredie je zasoľovanie a alkalizácia úrodných pôd v závlahových oblastiach v prípade nedostatočného odvodnenia, čo vedie k strate úžitkovej pôdy.
Málo prebádaným dôsledkom výstavby vodných elektrární je podľa niektorých geológov a seizmológov takzvaná „indukovaná seizmicita“ v oblasti, kde sa nachádzajú výkonné vodné stavby a veľkoobjemové nádrže. Podľa existujúcej hypotézy dodatočné napätia spôsobené hmotnosťou vody vo vodnej ploche a priamo samotnou priehradou môžu narušiť rovnovážny stav zemskej kôry v tejto oblasti. Ak sa v ňom nachádzajú doteraz neznáme geologické poruchy, uvoľnené napätie výrazne prevyšuje veľkosť „rušivého“ zaťaženia z masy vody a vodných stavieb. Napríklad v decembri 1967 bola v Indii úplne zničená priehrada Kopa vysoká 103 m. Príčinou katastrofy bolo zemetrasenie, ktorého epicentrum sa nachádzalo priamo pod telesom priehrady.
Integrovaný prístup k určovaniu optimálneho využitia vodných elektrární v energetických sústavách vedie k záveru, že je vhodné zaviesť nový typ vodných elektrární – prečerpávacie elektrárne (PSPP). Tento perspektívny typ hydroenergetických zariadení má v prvom rade vyrovnať nerovnomernosť harmonogramu spotreby elektriny a uľahčiť prevádzku iných typov elektrární. V noci a počas víkendov, keď spotreba elektriny v priemyselnom sektore klesá, prečerpávacie elektrárne pracujú v prečerpávacom režime s využitím elektriny vyrobenej v iných elektrárňach. Zároveň sa akumulujú vodné zdroje, pretože voda je prečerpávaná zo spodnej bariéry elektrárenskej nádrže do hornej. V období prudkého rastu spotreby elektrickej energie sa prečerpávacia elektráreň prepne do generátorového režimu prevádzky a realizuje „akumulované“ zdroje. Využívanie prečerpávacích elektrární vedie k úspore paliva v energetickom systéme. Tým sa znižuje problém pokrytia špičiek v krivke zaťaženia. To je obzvlášť dôležité, pretože so zvýšením kapacity jednotky tepelných elektrární a jadrových elektrární sa ich charakteristiky manévrovateľnosti prudko zhoršili. Keďže využitie prečerpávacích elektrární v konečnom dôsledku umožňuje znížiť spotrebu fosílnych palív v energetickom systéme, možno tieto elektrárne právom považovať za jedny z možné metódy zlepšenie environmentálnych charakteristík energetických zariadení.
Všeobecné škodlivé účinky energetických zariadení:
Energetické zariadenia sú zdrojom žiarenia elektromagnetických polí, ktoré majú negatívny vplyv na ľudské zdravie (normalizovaná sila elektromagnetického poľa je 20 kV/m po dobu 10 minút denne) a vytvárajú rušenie televízneho a rozhlasového vysielania. Takže napríklad pod 500 kV elektrickým vedením je intenzita poľa 10 kV/m, pod 750 kV vedením - 15 kV/m.
Zdrojom hluku sú aj elektrárne.
Odstúpenie od využívania prírodných zdrojov, pôdy a vody.
Opatrenia na zníženie negatívneho vplyvu energetických systémov na životné prostredie:
· Pre tepelné elektrárne - zlepšenie procesov spaľovania paliva, čistenie splodín horenia a zvýšenie výšky potrubí pri ich vypúšťaní do atmosféry.
· Pre vodné elektrárne – redukcia výstavby na riekach s vysokou úrovňou „vzduchu“, vytváranie ochranných štruktúr rýb, redukcia „zrkadiel“ hladiny nádrží.
· Pre jadrové elektrárne – zlepšenie konštrukcie energetických blokov, metód a zariadení na likvidáciu jadrového odpadu.
· Využívanie alternatívnych, ekologických a bezpečných spôsobov výroby elektrickej energie.
Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár
Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.
Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/
Abstrakt na tému:
"Vplyv energie na životné prostredie"
Úvod
1. Tepelné elektrárne
3. Jadrové elektrárne
4. Alternatívna energia
Úvod
Elektrická energia je najdôležitejším, univerzálnym a technicky a ekonomicky najefektívnejším druhom energie. Ďalšou výhodou je ekologická bezpečnosť používania a prenosu elektriny elektrickým vedením v porovnaní s prepravou palív a ich prečerpávaním potrubnými systémami. Elektrina prispieva k rozvoju ekologických technológií vo všetkých odvetviach výroby. Výroba elektriny v mnohých tepelných elektrárňach, vodných elektrárňach a jadrových elektrárňach je však spojená s výraznými negatívnymi dopadmi na životné prostredie. Vo všeobecnosti z hľadiska miery vplyvu patria energetické zariadenia medzi priemyselné zariadenia, ktoré najintenzívnejšie ovplyvňujú biosféru.
V súčasnej fáze nadobudol problém interakcie medzi energiou a životným prostredím nové črty a rozšíril svoj vplyv na rozsiahle územia, väčšinu riek a jazier, obrovské objemy zemskej atmosféry a hydrosféry. Aj výraznejšie rozsahy spotreby energie v dohľadnej dobe predurčujú ďalšie intenzívne zvyšovanie rôznych vplyvov na všetky zložky životného prostredia v celosvetovom meradle.
S rastom jednotkových kapacít blokov, elektrární a energetických systémov, mernej a celkovej spotreby energie vyvstala úloha obmedziť emisie znečisťujúcich látok do ovzdušia a vodných nádrží, ako aj plnšie využiť ich prirodzenú disipatívnu kapacitu.
Schéma č.1. Výroba elektriny vo svete v roku 1995 podľa typu elektrárne, %
Predtým sa pri výbere spôsobov získavania elektrickej a tepelnej energie, spôsobov komplexného riešenia problémov energetiky, vodného hospodárstva, dopravy, priraďovania hlavných parametrov objektov (typ a kapacita stanice, objem zásobníka a pod.), vedený predovšetkým minimalizáciou ekonomických nákladov. V súčasnosti sa čoraz viac do popredia dostávajú otázky hodnotenia. možné následky výstavba a prevádzka energetických zariadení.
1. Tepelné elektrárne
Ako je zrejmé z diagramu č.1, veľký podiel elektriny (63,2 %) vo svete vyrábajú tepelné elektrárne. Preto škodlivé emisie z tohto typu elektrární do atmosféry poskytujú najväčší počet antropogénne znečistenie v ňom. Tvoria teda približne 25 % všetkých škodlivých emisií vstupujúcich do atmosféry z priemyselných podnikov.Treba si uvedomiť, že za 20 rokov od roku 1970 do roku 1990 450 miliárd barelov ropy, 90 miliárd ton uhlia, 11 biliónov . m3 plynu.
Tabuľka č.1. Ročné emisie z tepelných elektrární na fosílne palivá s výkonom 1000 MW, tis. T.
Okrem hlavných zložiek vznikajúcich pri spaľovaní organického paliva (oxid uhličitý a voda) obsahujú emisie z tepelných elektrární prachové častice odlišné zloženie, oxidy síry, oxidy dusíka, zlúčeniny fluoridu, oxidy kovov, plynné produkty nedokonalého spaľovania palív.Ich vstup do ovzdušia spôsobuje veľké škody všetkým hlavným zložkám biosféry, ako aj podnikom, mestským zariadeniam, doprave a obyvateľov miest. Prítomnosť prachových častíc a oxidov síry je spôsobená obsahom minerálnych nečistôt v palive a prítomnosť oxidov dusíka čiastočnou oxidáciou vzdušného dusíka vo vysokoteplotnom plameni. až 50 % škodlivé látky tvorí oxid siričitý, približne 30 % - oxid dusíka, do 25 % - popolček.
Údaje o ročných emisiách z tepelných elektrární do ovzdušia pre rôzne palivá sú uvedené v tabuľke č. Uvedené údaje sa vzťahujú na prevádzkové režimy zariadenia v ustálenom stave. Prevádzka tepelných elektrární v mimoprojektových (prechodových) režimoch je spojená nielen so znížením účinnosti kotlov, turbínových agregátov a elektrogenerátorov, ale aj so zhoršením účinnosti všetkých zariadení, ktoré znižujú negatívne vplyvy. elektrární.
Hydrosféra
Ryža. 1. Vplyv tepelných elektrární na životné prostredie
Plynné emisie zahŕňajú najmä uhlík, síru, zlúčeniny dusíka, ako aj aerosóly a karcinogény.
Oxidy uhlíka (CO a CO2) prakticky neinteragujú s inými látkami v atmosfére a ich životnosť je prakticky neobmedzená. Vlastnosti CO a CO2, podobne ako iných plynov, vo vzťahu k slnečnému žiareniu sa vyznačujú selektivitou v malých častiach spektra. CO2 je teda za normálnych podmienok charakterizovaný tromi pásmami selektívnej absorpcie žiarenia v rozsahu vlnových dĺžok: 2,4 - 3,0; 4,0 - 4,8; 12,5 - 16,5 mikrónov. S rastúcou teplotou sa šírka pásov zväčšuje a absorpčná schopnosť klesá, pretože hustota plynu klesá.
Jednou z najtoxickejších plynných emisií z elektrární je oxid siričitý – SO2. Predstavuje približne 99 % emisií síry (zvyšok je SO3). Jeho merná hmotnosť je 2,93 kg/m3, bod varu je 195 °C. Doba zotrvania SO2 v atmosfére je relatívne krátka. Podieľa sa na katalytických, fotochemických a iných reakciách, v dôsledku ktorých oxiduje a zráža sa na sírany. V prítomnosti značného množstva amoniaku NH3 a niektorých ďalších látok je životnosť SO2 niekoľko hodín. V relatívne čistom vzduchu dosahuje 15 - 20 dní. V prítomnosti kyslíka SO2 oxiduje na SO3 a reaguje s vodou za vzniku kyseliny sírovej. Podľa niektorých štúdií sú konečné produkty reakcií zahŕňajúcich SO2 rozdelené nasledovne: 43 % pripadá ako zrážka na povrch litosféry a 13 % na povrch hydrosféry. Akumulácia zlúčenín obsahujúcich síru sa vyskytuje najmä v oceánoch. Účinky týchto produktov na ľudí, zvieratá a rastliny, ako aj na rôzne látky, sú rôzne a závisia od koncentrácie a rôznych faktorov prostredia.
V spaľovacích procesoch tvorí dusík s kyslíkom množstvo zlúčenín: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 a N2O5, ktorých vlastnosti sa výrazne líšia. Oxid dusný N2O vzniká pri redukcii vyšších oxidov a nereaguje s atmosférickým vzduchom. Oxid dusnatý NO je bezfarebný, mierne rozpustný plyn. Ako ukazuje Ya.B. Zeldovich, reakcia tvorby oxidu dusnatého je tepelnej povahy:
O2 + N2 = NO2 + N - 196 kJ/mol,
N + O2 = NO + O + 16 kJ/mol,
N2+02=2NO - 90 kJ/mol.
V prítomnosti vzduchu sa NO oxiduje na NO2. Oxid dusičitý NO2 pozostáva z dvoch typov molekúl - NO2 a N2O4:
2NO2 = N2O4 + 57 kJ/mol.
V prítomnosti vlhkosti NO2 ľahko reaguje za vzniku kyseliny dusičnej:
3N02 + H2O = 2HN03 + NO.
Anhydrid dusíka N2O3 sa rozkladá pri atmosférickom tlaku:
a vzniká v prítomnosti kyslíka:
4NO + O2 = 2N2O3 + 88 kJ/mol.
Anhydrid dusnatý N2O3 je silné oxidačné činidlo. Pri interakcii s vodou vytvára kyselinu sírovú. V dôsledku prechodnosti formačných reakcií
oxidov dusíka a ich vzájomných interakcií a zložiek atmosféry, ako aj v dôsledku žiarenia nie je možné brať do úvahy presné množstvo každého z oxidov. Preto celkové množstvo NOx vedie k NO2. Ale na posúdenie toxických účinkov je potrebné vziať do úvahy, že zlúčeniny dusíka emitované do atmosféry majú rôznu aktivitu a trvanie existencie: NO2 - asi 100 hodín, N2O - 4,5 roka.
Aerosóly sa delia na primárne – priamo emitované a sekundárne – vznikajúce pri premenách v atmosfére. Životnosť aerosólov v atmosfére sa značne líši – od minút po mesiace, v závislosti od mnohých faktorov. Veľké aerosóly existujú v atmosfére vo výške do 1 km 2-3 dni, v troposfére 5-10 dní a v stratosfére až niekoľko mesiacov. Karcinogénne látky emitované alebo vznikajúce v atmosfére sa správajú ako aerosóly. Presné údaje o správaní sa týchto látok v ovzduší však prakticky neexistujú.
Jedným z faktorov interakcie tepelných elektrární s vodným prostredím je spotreba vody technickými vodovodmi vr. nevratná spotreba vody. Prevažná časť spotreby vody v týchto systémoch sa využíva na chladenie kondenzátorov parných turbín. Zvyšní odberatelia procesnej vody (systémy na odstraňovanie popola a trosky, chemická úprava vody, chladenie a umývanie zariadení) spotrebujú asi 7 % z celkovej spotreby vody. Zároveň sú hlavnými zdrojmi znečistenia nečistotami. Napríklad pri umývaní vykurovacích plôch kotlových jednotiek sériových blokov tepelných elektrární s výkonom 300 MW vzniká až 10 000 m3 zriedených roztokov kyseliny chlorovodíkovej, lúhu sodného, amoniaku, amónnych solí.
Okrem toho odpadová voda z tepelných elektrární obsahuje vanád, nikel, fluór, fenoly a ropné produkty. Vo veľkých elektrárňach dosahuje spotreba vody kontaminovanej ropnými produktmi (oleje a vykurovací olej) 10-15 m3/h s priemerným obsahom ropných produktov 1-30 mg/kg (po prečistení). Keď sa vyhodia do vodných plôch, majú škodlivý vplyv o kvalite vody, vodných organizmoch.
Nebezpečné je aj takzvané tepelné znečistenie vodných plôch, ktoré spôsobuje rôzne poruchy ich stavu. Tepelné elektrárne vyrábajú energiu pomocou turbín poháňaných zohriatou parou a odpadová para je chladená vodou. Preto z elektrární nepretržite prúdi do nádrží prúd vody s teplotou o 8-12°C vyššou ako je teplota vody v nádrži. Veľké tepelné elektrárne vypúšťajú až 90 m?/s ohriatej vody. Podľa výpočtov nemeckých a švajčiarskych vedcov sú schopnosti riek Švajčiarska a horného toku Rýna na ohrev odpadového tepla elektrární už vyčerpané. Ohrev vody kdekoľvek v rieke by nemal prekročiť o viac ako 3°C maximálnu teplotu riečnej vody, za ktorú sa považuje 28°C. Na základe týchto podmienok je výkon nemeckých elektrární stavaných na Rýne, Inn, Weser a Labe obmedzený na 35 000 MW. Tepelné znečistenie môže mať katastrofálne následky. Podľa prognóz N.M. Svatkov, zmeny environmentálnych charakteristík (zvýšenie teploty vzduchu a zmeny hladiny svetových oceánov) v najbližších 100-200 rokoch môžu spôsobiť kvalitatívnu reštrukturalizáciu životného prostredia (topenie ľadovcov, zvýšenie hladiny svetových oceánov o r. 65 metrov a zaplavenie rozsiahlych oblastí pôdy).
Treba povedať, že vplyvy tepelných elektrární na životné prostredie sa výrazne líšia podľa druhu paliva (tabuľka 1). Jedným z faktorov ovplyvňujúcich uhoľné tepelné elektrárne sú emisie zo skladovania, prepravy, prípravy prachu a systémov odstraňovania popola. Počas prepravy a skladovania je možné nielen znečistenie prachom, ale aj uvoľňovanie produktov oxidácie paliva.
„Najčistejším“ palivom pre tepelné elektrárne je plyn, prírodný aj získaný pri rafinácii ropy alebo v procese metánovej fermentácie organických látok. Najšpinavšie palivá sú ropná bridlica, rašelina a hnedé uhlie. Pri ich spaľovaní vzniká väčšina prachových častíc a oxidov síry.
Pokiaľ ide o zlúčeniny síry, existujú dva prístupy k riešeniu problému minimalizácie emisií do atmosféry pri spaľovaní organických palív:
1) čistenie produktov spaľovania paliva od zlúčenín síry (odsírenie spalín);
2) odstránenie síry z paliva pred jeho spaľovaním.
K dnešnému dňu sa dosiahli určité výsledky v oboch smeroch. Medzi výhody prvého prístupu patrí jeho bezpodmienečná účinnosť – odstráni sa až 90 – 95 % síry – možnosť aplikácie takmer bez ohľadu na druh paliva. Medzi nevýhody patria veľké kapitálové investície. Energetické straty pre tepelné elektrárne spojené s odsírením sú približne 3-7%. Hlavnou výhodou druhého spôsobu je, že čistenie sa vykonáva bez ohľadu na prevádzkové režimy tepelných elektrární, zatiaľ čo zariadenia na odsírenie spalín prudko zhoršujú ekonomickú výkonnosť elektrární z dôvodu, že väčšinu času sú nútené prevádzkovať v režime mimo dizajnu. Zariadenia na odsírenie paliva je možné vždy používať v nominálnom režime, kde sa skladuje vyčistené palivo.
O probléme znižovania emisií oxidov dusíka z tepelných elektrární sa vážne uvažuje od konca 60. rokov. V súčasnosti sa už s touto problematikou nazbierali určité skúsenosti. Možno uviesť nasledujúce metódy:
1) zníženie súčiniteľa prebytočného vzduchu (takto dosiahnete zníženie obsahu oxidov dusíka o 25-30% znížením súčiniteľa prebytku vzduchu (?) z 1,15 - 1,20 na 1,03);
2) zachytávanie oxidov s následným spracovaním na komerčné produkty;
3) zničenie oxidov na netoxické zložky.
Na zníženie koncentrácie škodlivých látok v prízemnej vrstve vzduchu sú kotolne tepelných elektrární vybavené vysokými, až 100-200 metrovými alebo viac, komínmi. To však tiež vedie k zvýšeniu oblasti ich rozptylu. Výsledkom je, že veľké priemyselné centrá vytvárajú kontaminované oblasti s dĺžkou desiatok a so stálym vetrom stovky kilometrov.
2. Hydraulické elektrárne
ekologická elektrina atmosféra palivo
V porovnaní s elektrárňami na fosílne palivá sú elektrárne využívajúce vodné zdroje nepochybne čistejšie z hľadiska životného prostredia: nevypúšťajú do atmosféry žiadne emisie popola, síry a oxidov dusíka. Je to dôležité, keďže vodné elektrárne sú celkom bežné a vo výrobe elektriny sú na druhom mieste po tepelných elektrárňach (schéma č. 1) Zhoršovanie environmentálnej situácie vo svete aj u nás zo strany tzv. začiatok 90. rokov poslúžil ako dôvod na obnovenie diskusií o problémoch ekológie vo vodnej energetike. U nás bola priorita ochrany životného prostredia uznaná na celozväzovom vedecko-technickom stretnutí „Budúcnosť vodnej energie. Hlavné smery vytvárania vodných elektrární novej generácie“ (1991). Najpálčivejšie otázky boli vytvorenie vysokotlakových vodných elektrární s veľkými nádržami, záplavy pôdy, kvalita vody a zachovanie flóry a fauny.
S prevádzkou tohto typu elektrární sú totiž spojené aj výrazné negatívne zmeny životného prostredia, ktoré sú spojené s vytváraním priehrad a nádrží. Prostredníctvom mnohých zmien sa dostáva do rovnováhy s prostredím dlho, čo sťažuje predpovedanie možného vplyvu nových elektrární na životné prostredie.
Obr.2 Vplyv vodných elektrární na životné prostredie
Vytvorenie vodných elektrární je spojené so zaplavením pôdnych zdrojov. Celkovo je v súčasnosti na svete zaplavených viac ako 350 tisíc km2. Toto číslo zahŕňa plochy pôdy vhodné na poľnohospodárske využitie. Výrub lesa nie je vždy vykonávaný pred zaplavením pôdy, takže zvyšný les sa pomaly rozkladá a vytvára fenoly, čím sa nádrž znečisťuje. Okrem toho sa v pobrežnom páse nádrže mení hladina podzemnej vody, čo vedie k zamokreniu územia a vylučuje využitie tohto územia ako poľnohospodárskej pôdy.
Veľké amplitúdy kolísania hladín v niektorých nádržiach nepriaznivo ovplyvňujú reprodukciu rýb; priehrady blokujú cestu (k nereseniu) sťahovavých rýb; V niektorých nádržiach sa rozvíjajú procesy eutrofizácie, najmä v dôsledku vypúšťania do riek a nádrží Odpadová voda obsahujúce veľké množstvo biogénnych prvkov. Biologická produktivita nádrží sa zvyšuje, keď do nich s riečnou vodou vstupujú živiny (dusík, fosfor, draslík). V dôsledku toho sa v nádržiach intenzívne rozvíjajú modrozelené riasy, tzv. vodný kvet. Oxidácia hojne odumierajúcich rias spotrebuje veľké množstvo kyslíka rozpusteného vo vode, za anaeróbnych podmienok sa z ich proteínu uvoľňuje toxický sírovodík a voda odumrie. Tento proces sa vyvíja najskôr v spodných vrstvách vody, potom postupne zachytáva veľké vodné masy – dochádza k eutrofizácii nádrže. Takáto voda je nevhodná na zásobovanie vodou, produktivita rýb v nej prudko klesá. Intenzita rozvoja procesu eutrofizácie závisí od stupňa prietoku nádrže a jej hĺbky. Samočistenie vody v jazerách a nádržiach sa spravidla vyskytuje pomalšie ako v riekach, preto so zvyšujúcim sa počtom nádrží na rieke klesá jej samočistiaca schopnosť.
Pre vodné elektrárne sú charakteristické zmeny hydrologického režimu riek - dochádza k zmene a prerozdeleniu prietoku, k zmene hladinového režimu, k zmene režimov prúdenia, vlnovému, termickému a ľadovému. Rýchlosti prúdenia vody sa môžu desaťkrát znížiť a v určitých oblastiach nádrže sa môžu objaviť úplne stojaté oblasti. Špecifické zmeny v tepelnom režime vodných hmôt nádrže, ktoré sa líšia od riečnych aj jazerných. Zmena ľadového režimu sa prejavuje posunom v načasovaní zamrznutia, zväčšením hrúbky ľadovej pokrývky nádrže o 15-20%, pričom v blízkosti prepadov sa tvoria polyny. Termálny režim v dolnom bazéne sa mení: na jeseň viac teplá voda, cez leto sa v nádrži vykuruje a na jar je v dôsledku ochladenia v zimných mesiacoch o 2-4°C chladnejšie. Tieto odchýlky od prírodných podmienok siahajú stovky kilometrov od hrádze elektrárne.
Zmeny hydrologického režimu a záplavy území spôsobujú zmeny v hydrochemickom režime vodných hmôt. V hornom bazéne sú vodné masy nasýtené organickými látkami prichádzajúcimi s riečnym odtokom a vymývanými zo zaplavených pôd a v dolnom bazéne sú vyčerpané, pretože minerálne látky sa usadzujú na dne v dôsledku nízkych rýchlostí prúdu. Teda v dôsledku regulácie toku Volhy, toku minerály do Kaspického mora klesla takmer trojnásobne. Podmienky toku Donu do Azovského mora sa prudko zmenili, čo spôsobilo zmenu vo výmene vody Azovského a Čierneho mora a zmenu zloženia soli Azovského mora.
V hornom aj dolnom bazéne sa mení zloženie plynu a výmena plynov vody. V dôsledku zmien kanálových režimov sa v nádržiach vytvárajú sedimenty.
Vytváranie nádrží môže spôsobiť zemetrasenia aj v azeizmických oblastiach v dôsledku presakovania vody do zlomových hraníc. Potvrdzujú to zemetrasenia v údoliach riek Mississippi a Chair (India) atď.
Škody spôsobené vodnými elektrárňami možno do značnej miery znížiť alebo kompenzovať. Efektívnym spôsobom, ako znížiť zaplavovanie území, je zvýšenie počtu vodných elektrární v kaskáde s poklesom na každom stupni tlaku a následne aj povrchu nádrží. Napriek poklesu energetických ukazovateľov tvoria základ všetkého moderného rozvoja nízkotlakové vodné stavby, ktoré zabezpečujú minimálne zaplavovanie pôdy. Zaplavenie pôdy je kompenzované aj kultiváciou pôd v iných oblastiach a zvýšením produktivity rýb v nádržiach. Veď z každého hektára vodnej plochy môžete získať viac živočíšnych bielkovín ako z poľnohospodárskej pôdy. Na dosiahnutie tohto cieľa sa používajú továrne na ryby. Je tiež potrebné znížiť plochu zaplavenej pôdy na jednotku vyrobenej energie. Na uľahčenie prechodu rýb cez hydraulické štruktúry sa študuje správanie rýb v blízkosti hydraulických štruktúr, ich vzťah k prietoku a teplote vody, k topografii dna a osvetleniu; vytvárajú rybochodové stavidlá - pomocou špeciálnych zariadení sa priťahujú do rybej nádrže a z predhrádzových úsekov rieky sa potom premiestňujú do nádrže. Radikálnym spôsobom, ako zabrániť eutrofizácii vodných útvarov, je zastaviť vypúšťanie odpadových vôd.
3. Jadrové elektrárne
Ilúzia o bezpečnosti jadrovej energie bola zničená po niekoľkých veľkých haváriách vo Veľkej Británii, USA a ZSSR, ktorých apoteózou bola katastrofa v jadrovej elektrárni v Černobyle. V epicentre nešťastia bola úroveň kontaminácie taká vysoká, že obyvateľstvo mnohých oblastí muselo byť evakuované a pôda, povrchová voda a vegetácia boli rádioaktívne kontaminované po mnoho desaťročí. To všetko zostrilo pochopenie, že mierumilovný atóm si vyžaduje špeciálny prístup.
Nebezpečenstvo jadrovej energie však nespočíva len v oblasti havárií a katastrof. Aj keď jadrová elektráreň funguje normálne, určite vyžaruje značné množstvo rádioaktívnych izotopov (uhlík-14, kryptón-85, stroncium-90, jód-129 a 131). Je potrebné poznamenať, že zloženie rádioaktívneho odpadu a jeho aktivita závisí od typu a konštrukcie reaktora, od typu jadrového paliva a chladiva. V emisiách vodou chladených reaktorov teda prevládajú rádioizotopy kryptónu a xenónu, v grafitovo-plynových reaktoroch rádioizotopy kryptónu, xenónu, jódu a cézia, v sodíkových rýchlych reaktoroch inertné plyny jód a cézium.
Atmosféra
Ryža. 3. Vplyv jadrových elektrární na životné prostredie
Zvyčajne, keď hovoria o radiačnom znečistení, majú na mysli gama žiarenie, ktoré je ľahko detekovateľné Geigerovými počítačmi a na nich založenými dozimetrami. Zároveň existuje veľa beta žiaričov, ktoré existujúce sériovo vyrábané prístroje zle detegujú. Tak ako sa rádioaktívny jód koncentruje v štítnej žľaze a spôsobuje jej poškodenie, rádioizotopy inertných plynov, ktoré boli v 70. rokoch považované za absolútne neškodné pre všetko živé, sa hromadia v niektorých bunkových štruktúrach rastlín (chloroplasty, mitochondrie a bunkové membrány). Jedným z hlavných emitovaných vzácnych plynov je kryptón-85. Množstvo kryptónu-85 v atmosfére (hlavne v dôsledku prevádzky jadrových elektrární) sa zvyšuje o 5% ročne. Ďalším rádioaktívnym izotopom, ktorý nezachytia žiadne filtre a ktorý vo veľkom množstve produkuje akákoľvek jadrová elektráreň, je uhlík-14. Existujú dôkazy, ktoré naznačujú, že akumulácia uhlíka-14 v atmosfére (vo forme CO2) vedie k prudkému spomaleniu rastu stromov. Teraz sa množstvo uhlíka-14 v atmosfére zvýšilo o 25% v porovnaní s predatómovou érou.
Dôležitým znakom možného vplyvu jadrových elektrární na životné prostredie je nutnosť demontáže a likvidácie prvkov zariadení obsahujúcich rádioaktivitu po skončení ich životnosti alebo z iných dôvodov. Doteraz sa takéto operácie vykonávali len v niekoľkých experimentálnych zariadeniach.
Počas bežnej prevádzky sa do prostredia dostane len niekoľko jadier plynných a prchavých prvkov, ako sú kryptón, xenón a jód. Výpočty ukazujú, že aj pri 40-násobnom zvýšení kapacity jadrovej energie nebude jej príspevok ku globálnej rádioaktívnej kontaminácii predstavovať viac ako 1 % úrovne prirodzeného žiarenia na planéte.
V elektrárňach s vriacou vodou (jednookruhové) väčšina z nich rádioaktívne prchavé látky sa uvoľňujú z chladiva v kondenzátoroch turbín, odkiaľ je voda spolu s rádiolýznymi plynmi vyvrhovaná ejektormi vo forme zmesi para-plyn do špeciálnych záchytných komôr, boxov alebo plynojemov na primárne spracovanie alebo spaľovanie. Zvyšok plynných izotopov sa uvoľňuje pri dekontaminácii roztokov v chladiacich nádržiach.
V elektrárňach s tlakovou vodou chladenými reaktormi sa v chladiacich nádržiach uvoľňujú plynné rádioaktívne odpady.
Plynný a aerosólový odpad z inštalačných priestorov, parných generátorov a čerpacích boxov, ochranných krytov zariadení a nádob na kvapalný odpad sa odstraňuje pomocou ventilačné systémy v súlade s normami pre uvoľňovanie rádioaktívnych látok. Prúdy vzduchu z ventilátorov sa čistia od väčšiny aerosólov pomocou látkových, vláknitých, obilných a keramických filtrov. Pred vypustením do ventilačného potrubia vzduch prechádza cez usadzovacie nádrže plynu, v ktorých sa rozkladajú krátkodobé izotopy (dusík, argón, chlór atď.).
Okrem emisií spojených s radiačným znečistením sú jadrové elektrárne, podobne ako tepelné elektrárne, charakteristické emisiami tepla, ktoré ovplyvňujú životné prostredie. Príkladom je jadrová elektráreň Wepco Sarri. Jeho prvý blok bol spustený v decembri 1972, druhý v marci 1973. Zároveň bola v roku 1973 teplota vody na hladine rieky pri elektrárni. bola o 4°C vyššia ako teplota v roku 1971. a maximálne teploty boli pozorované o mesiac neskôr. Teplo sa uvoľňuje aj do atmosféry, na čo jadrové elektrárne využívajú tzv. chladiace veže Do atmosféry uvoľňujú 10-400 MJ/(m?·h) energie. Široké používanie výkonných chladiacich veží vyvoláva množstvo nových problémov. Spotreba chladiacej vody pre typický 1100 MW blok jadrovej elektrárne s odparovacími chladiacimi vežami je 120 tis. t/h (pri okolitej teplote vody 14? C). Pri normálnom obsahu soli v prídavnej vode sa ročne uvoľní asi 13,5 tisíc ton solí, ktoré padajú na povrch okolia. K dnešnému dňu neexistujú spoľahlivé údaje o vplyve týchto faktorov na životné prostredie.
V jadrových elektrárňach sa prijímajú opatrenia na úplnú elimináciu vypúšťania odpadových vôd kontaminovaných rádioaktívnymi látkami. Do nádrží je povolené vypúšťať presne stanovené množstvo vyčistenej vody s koncentráciou rádionuklidov nepresahujúcou úroveň pre pitnú vodu. Systematické pozorovania vplyvu jadrových elektrární na vodné prostredie počas bežnej prevádzky totiž neodhalia významné zmeny v prirodzenom rádioaktívnom pozadí. Ostatný odpad sa skladuje v kontajneroch v tekutej forme alebo vopred prevedený do pevného skupenstva, čo zvyšuje bezpečnosť skladovania.
4. Alternatívna energia
Čoraz častejšie sa diskutuje o elektrárňach využívajúcich obnoviteľné zdroje energie – prílivovú, geotermálnu, slnečnú, vesmírnu slnečnú, veternú a niektoré ďalšie. Vyvíjajú sa ich nové projekty, budujú sa pilotné a prvé priemyselné zariadenia. Spôsobujú to ekonomické aj environmentálne faktory. Veľké nádeje vkladajú „alternatívne“ elektrárne z hľadiska znižovania antropogénneho zaťaženia životného prostredia. Európska únia napríklad plánuje v najbližších rokoch zvýšiť podiel energie vyrobenej v takýchto elektrárňach.
Šíreniu „alternatívnych“ elektrární bránia rôzne technické a technologické ťažkosti. Tieto elektrárne nie sú bez environmentálnych nevýhod. Veterné elektrárne sú teda zdrojmi tzv. hluková záťaž, solárne elektrárne dostatočnej kapacity zaberajú veľké plochy, čo kazí krajinu a odoberá pôdu z poľnohospodárskeho využitia. Prevádzka vesmírnych solárnych elektrární (v projekte) je spojená s prenosom energie na Zem prostredníctvom vysoko koncentrovaného zväzku mikrovlnného žiarenia. Jeho možný účinok nebol skúmaný a je charakterizovaný ako pravdepodobne negatívny. Samostatne existujú geotermálne elektrárne
Ich vplyv na atmosféru je charakterizovaný možnými emisiami arzénu, ortuti, zlúčenín síry, bóru, kremičitanov, amoniaku a iných látok rozpustených v podzemných vodách. Do ovzdušia sa uvoľňuje aj vodná para, čo súvisí so zmenami vlhkosti vzduchu, tvorbou tepla a hlukovými vplyvmi. Vplyv geotermálnych elektrární na hydrosféru sa prejavuje narušením bilancie podzemných vôd a cirkuláciou látok spojených s podzemnými vodami. Vplyv na litosféru je spojený so zmenami v geológii vrstiev, znečistením pôdy a eróziou. Zmeny seizmicity v oblastiach intenzívneho využívania geotermálnych zdrojov sú možné.
Rozvoj energie má vplyv na rôzne zložky prírodného prostredia: atmosféru, hydrosféru a litosféru. V súčasnosti sa tento vplyv stáva globálnym a ovplyvňuje všetky štrukturálne zložky našej planéty. Východiskom pre spoločnosť z tejto situácie by malo byť: zavádzanie nových technológií (na čistenie, recykláciu emisií; na spracovanie a skladovanie rádioaktívneho odpadu a pod.), šírenie alternatívnej energie a využívanie obnoviteľných zdrojov energie.
Komplexná analýza problematiky vplyvov elektrární na životné prostredie vo všeobecnosti umožnila identifikovať hlavné vplyvy, analyzovať ich a načrtnúť smery ich minimalizácie a eliminácie.
Treba poznamenať, že použitie alternatívnej energie je výhodnejšie, pretože „Alternatívne“ elektrárne sú stále ekologickejšie ako tradičné.
Zoznam použitej literatúry
Skalkin F.V. Energia a životné prostredie. - L.: Energoizdat, 1981.
Novikov Yu.V. Ochrana životného prostredia. - M.: Vyššie. škola, 1987.
Stadnitsky G.V. Ekológia: učebnica pre vysoké školy. - Petrohrad: Khimizdat, 2001.
S.I. Rozanov. Všeobecná ekológia. Petrohrad: Vydavateľstvo Lan, 2003.
Alisov N.V., Khorev B.S. Ekonomická a sociálna geografia sveta. M.: Gardariki, 2001.
Uverejnené na Allbest.ru
Podobné dokumenty
všeobecné charakteristiky tepelná energetika a jej emisie. Vplyv podnikov na ovzdušie pri používaní tuhých a kvapalných palív. Ekologické technológie spaľovania paliva. Vplyv využívania zemného plynu na atmosféru. Ochrana životného prostredia.
test, pridané 11.06.2008
Klasifikácia, princíp činnosti jadrových elektrární. Emisie rádioaktívnych látok do atmosféry. Vplyv rádionuklidov na životné prostredie. Štandardizácia emisií rádioaktívnych plynov do atmosféry. Obmedzenie absolútnych emisií. Priemyselné systémy na čistenie plynu.
kurzová práca, pridané 26.02.2013
Popis predmetu činnosti podniku. Výpočet počtu platieb za emisie z podnikových vozidiel. Odhad objemov emisií a likvidácie tuhého odpadu z podniku. Náklady na likvidáciu a dekontamináciu. Platby za environmentálne emisie.
kurzová práca, pridané 10.5.2009
Význam čistenia emisií z tepelných elektrární do atmosféry. Toxické látky v palive a spalinách. Premena škodlivých emisií z tepelných elektrární do atmosférického vzduchu. Typy a vlastnosti zberačov popola. Spracovanie sírnych palív pred spaľovaním.
kurzová práca, pridané 01.05.2014
Negatívny vplyv tepelných motorov, emisie škodlivých látok do ovzdušia, výroba automobilov. Letectvo a nosné rakety, použitie pohonných systémov s plynovou turbínou. Znečistenie životného prostredia z lodí. Metódy čistenia emisií plynov.
abstrakt, pridaný 30.11.2010
Posúdenie vplyvu OJSC RUSAL-Krasnojarsk na životné prostredie. Charakteristika emisií rastlín. Zoznam znečisťujúcich látok vypúšťaných do atmosféry. Výpočet kapitálových nákladov na opatrenia na ochranu životného prostredia (na zavedenie dutej práčky).
kurzová práca, pridané 12.08.2011
Vplyv ropných rafinérií na životné prostredie. Právny rámec a legislatíva v oblasti rafinácie ropy. Výpočet emisií znečisťujúcich látok do ovzdušia. Výpočet poplatkov za emisie znečisťujúcich látok do ovzdušia a vodných útvarov.
diplomová práca, pridané 8.12.2010
Znečisťujúce látky vypúšťané do ovzdušia podnikom, ich vplyv na človeka a životné prostredie. Účtovníctvo, prieskum a výpočty pre inventarizáciu emisií z vozidiel, strojárskych a drevospracujúcich dielní, zlievarní.
kurzová práca, pridané 29.09.2011
Emisie znečisťujúcich látok do ovzdušia z hutníctva, uhoľného, strojárskeho, plynárenského a chemického priemyslu a energetiky. Negatívny vplyv celulózo-papierenského priemyslu na životné prostredie. Procesy samočistenia atmosféry.
kurzová práca, pridané 29.11.2010
Vplyv zariadení železničnej dopravy na životné prostredie. Škodlivé emisie do ovzdušia a vodných útvarov. Hluk a vibrácie pri pohybe vlakov. Výpočet atmosférických emisií zo spaľovacích motorov traťových zariadení. Opatrenia na zníženie hluku.
Akákoľvek ľudská činnosť, ktorá si vyžaduje výrobu energie a jej premenu do formy vhodnej na konečné použitie v domácnostiach, podnikoch alebo dopravných prostriedkoch, má vedľajšie účinky, ktoré po dosiahnutí určitej úrovne spôsobujú poškodenie jedného alebo viacerých aspektov životného prostredia. . To je, samozrejme, pravda, ale platí aj to, že mieru nežiaducich účinkov si človek dokáže regulovať. Takéto vplyvy sa vyskytujú predovšetkým v tepelných elektrárňach, ktoré premieňajú energiu rôzne druhy organické palivo na elektrinu. Tu je potrebné hľadať spôsoby, ako znížiť škodlivé emisie plynov a pevných častíc do atmosféry a znížiť tepelné znečistenie vôd v riekach a jazerách.
Vodné elektrárne boli dlho považované za čisté a neškodné podniky, ale potom začali byť predmetom spravodlivej kritiky kvôli zaplaveniu rozsiahlych oblastí a potrebe premiestniť obývané oblasti. Vytváranie umelých nádrží vedie k náhla zmena ekológia územia, zmeny tlaku na zem a hladiny podzemných vôd, čo negatívne ovplyvňuje blízku flóru a faunu. Spomalenie toku riek v dôsledku výstavby priehrad v elektrárňach vedie k znečisteniu vody, výskytu škodlivých modrozelených rias, podporuje množenie baktérií, ktoré sú prenášačmi epidémií, narúšanie záplav a v dôsledku toho miznutie povodní. lúky, v niektorých prípadoch dochádza k salinizácii pôdy (napríklad pri Astrachane).
Ryža. 1. Znečistenie ovzdušia z elektrární rôzneho druhu
Objemy znečistenia životného prostredia tepelnými elektrárňami a druh znečistenia závisia od typu a výkonu elektrární. Na obr. Obrázok 1 zobrazuje ukazovatele znečistenia životného prostredia stanicami rôznych typov s kapacitou 1 GW každej. Emisie plynov a popola do atmosféry sú uvedené na obrázku v tonách za deň a aktivita rádioaktívnych prvkov v sekundách na mínus prvý výkon. Uhoľné elektrárne ho spotrebúvajú veľké množstvá a vypúšťajú najviac látok znečisťujúcich ovzdušie. Emisie do atmosféry závisia od kvality uhlia. Charakteristiky uvedené na obrázku zodpovedajú uhliu s priemerným obsahom kalórií.
Jadrové elektrárne, ktoré boli dlho predmetom starostlivého pozorovania, nemajú prakticky žiadny škodlivý vplyv na biosféru za predpokladu, že sa vyrieši problém bezpečného skladovania rádioaktívnych odpadov, s nimi súvisiaci otáznik na obr. 1 sa dešifruje v závislosti od riešení problému rádioaktívneho odpadu. Anglické jadrové elektrárne vypúšťali rádioaktívny odpad do Severného mora, čo, samozrejme, bolo neprijateľné a svetové spoločenstvo to odsúdilo. Niekedy rádioaktívny odpad v špeciálnych kontajneroch klesá na dno morí a oceánov. V tomto prípade však nie je úplne eliminované riziko kontaminácie vody. Preto vypúšťanie rádioaktívneho odpadu do morí a oceánov vyvoláva ostré protesty krajín ležiacich na pobreží.
Pre zaujímavosť môžeme pripomenúť, že v minulosti, keď sa objavili prvé jadrové reaktory, niektorí odborníci v Spojených štátoch navrhovali uloženie rádioaktívneho odpadu na dno Čierneho mora. Voľba padla na Čierne more, pretože má najpomalšiu cirkuláciu vody medzi hornou a spodnou vrstvou. Spodné vrstvy sa dostanú na povrch asi za 100 rokov. Je celkom jasné, že takýto návrh nebolo možné považovať za uspokojivý a bol kategoricky zamietnutý. V skutočnosti je celkom bezpečné skladovať rádioaktívny odpad pod zemou v tekutom stave v špeciálnych nádržiach alebo vopred cementovaný. Pri cementovaní sa dosahujú dva ciele: zlepšuje sa ochrana odpadu a zmenšuje sa jeho objem.
Sľubné je takzvané „vytvrdzovanie“ kvapalného rádioaktívneho odpadu jeho zahrievaním a odparovaním. Súčasnou technológiou je možné spracovať 1000 litrov tekutého odpadu s vysokou úrovňou rádioaktivity na menej ako 0,01 m 3 pevného odpadu. Pevný odpad sa ukladá do uzavretých kovových nádob. Takéto nádoby je vhodné skladovať v soľných baniach hlboko pod zemou, keďže podzemná voda nepreniká do hrubých vrstiev soli a vďaka ich plasticite sa znižuje riziko prasklín a prasklín pri zemetrasení. Podiel elektriny vyrobenej v jadrových elektrárňach sa bude časom zvyšovať so zvyšovaním ich blokovej kapacity. Závislosti špecifických nákladov na výrobu 1 kWh elektriny ( h) od moci (R) tepelné a jadrové elektrárne sú na obr.2.
Od približne 1000 MW a podľa najnovších údajov aj z menších kapacít sa ukazuje ako ekonomicky výhodnejšie postaviť a prevádzkovať jadrové elektrárne, nie tepelný. Vývoj všetkých elektrární sa uberá cestou zvyšovania kapacity jednotlivých blokov, a preto by sme v relatívne blízkej budúcnosti mali očakávať široké využitie jadrových elektrární. Pri dostatočne veľkých kapacitách sú ekonomicky oveľa výnosnejšie. Zvyšovanie kapacity staničných jednotiek a neustále zlepšovanie projektov vedie k relatívnemu zmenšovaniu požadovaných plôch s a objemy v, na 1 kW inštalovaného výkonu (obr. 3). Prudký pokles objemov potrebných pre elektrárne v 70-tych rokoch (prerušovaná čiara) nastáva v dôsledku použitia uzavretých štruktúr naplnených elektricky izolačným plynom, v ktorých sú umiestnené elektrické zariadenia a v ktorých môže byť vzdialenosť medzi časťami prenášajúcimi prúd značne znížený.
Ryža. 2. Ekonomické ukazovatele prevádzka jadrových elektrární a tepelných elektrární
Väčšie stanice majú lepšie technické vlastnosti, sú prístupnejšie automatizácii a mechanizácii procesov, čo umožňuje výrazné zvýšenie kapacity R, na jednu osobu obsluhujúceho personálu. To všetko v konečnom dôsledku uľahčuje riešenie problému znižovania spotreby obývaného územia.
V súčasnosti sa znižovanie škodlivých účinkov rôznych technických zariadení, vrátane energetických, stalo kľúčovým pri stanovovaní ich vlastností. Veľké možnosti na zníženie škodlivých účinkov energie na biosféru určite spočívajú vo využívaní elektrární na jadrové palivo. Táto cesta je už teraz veľmi efektívna a bude ešte efektívnejšia, keď v ďalekej budúcnosti bude možné využiť riadenú termonukleárnu fúznu reakciu na energetické účely.
Už teraz sú na jadrové elektrárne kladené veľmi vysoké nároky z hľadiska spoľahlivosti, keďže havarijné poruchy v ich prevádzke môžu byť sprevádzané intenzívnou kontamináciou okolia. Pri havárii v jednej z anglických jadrových elektrární tak došlo ku kontaminácii trávy a okolitých plôch, čím sa mlieko na niekoľko mesiacov stalo nevhodným na konzumáciu.
V súvislosti s bezpečnosťou jadrových elektrární existujú veľmi pesimistické vyjadrenia množstva zahraničných vedcov. Americký vedec Brand Barnaby je presvedčený, že rozvoj jadrovej energie predstavuje potenciálnu hrozbu pre život celého ľudstva, pretože každá jadrová elektráreň produkuje rádioaktívne stroncium v takom množstve, že stačí, aby celé ľudstvo dostalo dávku žiarenia presahujúcu maximálnu prípustnú dávku. úrovni. Jeden incident v jadrovej elektrárni sa rovná nespočetným prírodným katastrofám.
Ryža. 3. Zmeny charakteristík elektrární v čase
Pod tlakom verejných kruhov v Spojených štátoch niektoré štáty vytvárajú ťažkosti pri prideľovaní priestoru pre jadrové elektrárne – plánujú ich postaviť na člnoch v oceáne.
Sovietski experti sa domnievajú, že jadrové elektrárne, ak sú správne navrhnuté, sú bezpečné a neznečisťujú životné prostredie. V našej krajine nie je dovolené vyhadzovať rádioaktívny odpad do atmosféry, morí a oceánov. Rádioaktívne odpady sa spracovávajú v spracovateľských zariadeniach, kde sa úroveň žiarenia zníži na hodnoty prípustné hygienickými normami, následne sa tmelia a ukladajú do špeciálnych železobetónových konštrukcií.
Jadrová energetika sa u nás rozvíja rýchlym tempom a zároveň účinnými prostriedkami ochranu a zvyšuje spoľahlivosť staníc. Jadrové elektrárne sa stavajú v Sovietskom zväze na mnohých miestach, aj v blízkosti takých veľkých miest ako Leningrad, Jerevan atď. Súčasná spoľahlivosť ich prevádzky je taká, že nebezpečenstvo pre ľudský život a zdravie je prakticky vylúčené.
Pri výrobe elektriny na staniciach využívajúcich geotermálnu energiu, slnečné žiarenie, veternú a prílivovú energiu nedochádza k takmer žiadnemu znečisteniu životného prostredia.
Zo všetkých typov elektrární teda najviac znečisťujú ovzdušie tepelné stanice na fosílne palivá. V mnohých krajinách nasledovali moderné technické politiky na znižovanie znečistenia, vrátane najväčšieho rozptylu emisií z tepelných elektrární, po prijatí špeciálnych legislatívnych opatrení týkajúcich sa prípustných úrovní znečistenia. Problém čistenia plynu sa stáva obzvlášť naliehavým a na jeho riešenie sa vynakladajú značné finančné prostriedky. Napríklad celkové náklady na výskumné práce na čistení spalín v USA za posledných 5-6 rokov dosiahli 100 miliónov USD.V súčasnosti je ťažké presne odhadnúť náklady na čistiarne. Podľa predbežných predpovedí budú pri použití moderných technologických systémov čistenia plynu predstavovať 30 – 70 USD/kW. Napríklad pre elektráreň s výkonom 550 MW v TPP Widow's Creeck s cenou 65 miliónov USD bola navrhnutá jednotka na čistenie plynov za 35 miliónov USD. Inými slovami, náklady na zníženie emisií škodlivých látok do atmosféry predstavujú viac ako 50 % náklady na pohonnú jednotku.
Moderné zariadenia na čistenie plynov dokážu výrazne obmedziť emisie. škodlivých látok do atmosféry (obr. 4).
V prípade znázornenom na obr. 4, A, Neexistujú žiadne zariadenia na čistenie plynu a používa sa palivo nízkej kvality. Využitie zemného plynu pre pece, ako aj inštalácia úpravenských zariadení umožňuje dosiahnuť veľké úspechy pri zlepšovaní životného prostredia (obr. 2.8, Obr. b).
Ryža. 4. Zníženie znečistenia ovzdušia prostredníctvom čistiacich zariadení: A A b- pred a po zapnutí ošetrovacích zariadení, resp
Vzhľadom na vysoké náklady na liečebné zariadenia vyvstáva otázka zdrojov financovania. Podľa viacerých zahraničných expertov z kapitalistických krajín je riešením problému zvyšovanie cien primárnych energetických zdrojov (ropa, uhlie, plyn).
Plánuje sa tiež dosiahnuť zníženie znečistenia ovzdušia obmedzením spotreby energie, čo bude možné dosiahnuť zvýšením efektívnosti využívania energie. Je teda predpoklad, že zlepšenie tepelnej izolácie bytových, priemyselných a iných budov zníži náklady na vykurovanie a klimatizáciu približne o polovicu.
Okrem znečistenia ovzdušia množstvo krajín reguluje tepelné znečistenie vodných plôch elektrárňami, čo si vyžaduje dodatočné náklady na chladenie vody.
Výboje horúca voda do vodných útvarov a výsledné zvýšenie ich teploty vedie k narušeniu ekologickej rovnováhy nastolenej v prírodných podmienkach, čo nepriaznivo ovplyvňuje flóru a faunu.
Treba poznamenať, že v niektorých prípadoch je možné ťažiť zo zvýšenia teploty vodných útvarov, napríklad chovom rýb prispôsobených zvýšeným teplotám v takýchto vodných útvaroch. V dôsledku zavedenia nových noriem v jadrovej elektrárni Brewn Ferry (USA) bolo počas jej výstavby potrebné navrhnúť a nainštalovať ďalšie vodné chladiace zariadenia, čo si vyžiadalo 36 miliónov USD.
Tepelné znečistenie vodných útvarov možno znížiť prechodom na uzavreté cykly využívania vody.
Pri výstavbe vodných elektrární je potrebné brať do úvahy celú škálu problémov spojených so zmenami ekologického prostredia, zaplavovaním územia a dopadmi na rôzne odvetvia národného hospodárstva.
Prenos elektrickej energie na diaľku sa uskutočňuje hlavne cez nadzemné vedenia, ktoré sa tiahnu na mnoho kilometrov a pre ktoré je vyčlenená veľká oblasť „odcudzenia“. Elektrické vedenia vytvárajú elektromagnetické žiarenie, ktoré ruší komunikačné systémy.
Niekedy sa vyjadrujú názory, že elektrické vedenie kazí krajinu v tejto oblasti. Tieto rozsudky sú do určitej miery spravodlivé, ale možno sú často dočasné a čisto subjektívne. Možno si spomeniete, že Eiffelova veža v Paríži bola hneď po jej postavení mnohými súčasníkmi vnímaná ako nevzhľadná stavba, zatiaľ čo teraz symbolizuje Paríž a je vnímaná ako jedna z jeho najlepších dekorácií.
Elektromagnetické pole nachádzajúce sa v blízkosti vedenia vysokého napätia má nepriaznivý vplyv na ľudský organizmus. Výskum ukazuje, že v normálnom ľudskom tele sa množstvo náboja mení s periódami 6 hodín a 27 dní. A okolité elektromagnetické pole má na tento proces citeľný vplyv. Medzi magnetickými búrkami a stavmi pacientov s kardiovaskulárnymi ochoreniami existuje určitá súvislosť. Rádiové vlny na určitých frekvenciách majú deštruktívny účinok na živé bunky. Napríklad existujú dôkazy, že pri frekvencii žiarenia 27 MHz uhynie množstvo rastlín a živočíchov. Podľa biológov je život jemný elektrický proces. V blízkosti elektromagnetického poľa sa môžu meniť elektrochemické, a teda akékoľvek biochemické procesy v bunkách. Zároveň nebolo možné odhaliť špeciálne magneticky citlivé orgány ani u rastlín, ani u zvierat. Niet však pochýb o tom, že magnetické a elektrické polia majú určitý (dnes nie celkom jasný) vplyv na všetky živé organizmy. .
Vplyv silných elektromagnetických polí (meniacich sa pri priemyselnej frekvencii 50 Hz) na človeka bol doteraz málo preskúmaný. Štúdie realizované u nás aj v zahraničí ukázali, že silné elektromagnetické pole spôsobuje funkčné poškodenie kardiovaskulárneho systému a neuralgické poruchy. Škodlivé účinky na človeka zo silných polí boli zaznamenané pri uvádzaní vysokonapäťových rozvodní s napätím 400-750 kV do prevádzky. Opakované elektromagnetické ožarovanie človeka vedie k akumulačným účinkom, ktoré tiež ešte nie sú úplne pochopené. Už teraz je však zrejmé, že škodlivé účinky prítomnosti človeka v silnom elektromagnetickom poli závisia od intenzity E pole a trvanie jeho expozície T.Čím vyššia je intenzita poľa, tým kratší je povolený pobyt osoby v ňom (obr. 5). Pri 20 kV/m sa vplyv poľa prejaví okamžite v podobe nepríjemných pocitov a následných porúch telesných funkcií. Pri 5 kV/m nie sú pozorované žiadne nepríjemné prejavy. Veľkosť intenzity poľa klesá s rastúcou vzdialenosťou od zdrojov žiarenia poľa - drôtov. Je veľmi dôležité stanoviť prijateľné bezpečné vzdialenosti od elektrického vedenia vysoké napätie do obytných budov.
Pri vysokej intenzite elektrického poľa je potrebné prijať špeciálne ochranné opatrenia, napríklad použiť ochranné tieniace obleky, siete, ktoré znižujú efekt poľa atď.
Na zníženie nákladov na pozemky pre prednosť v jazde sa pri zavádzaní elektrických prenosových vedení do veľkých miest používajú káblové vedenia. V energetickom sektore je perspektívne využitie supravodivých a kryogénnych elektrických vedení. Odpor drôtov takýchto vedení je blízky nule, čo umožňuje použiť nízke napätie a vyriešiť problém izolácie vodičov.
Objemné otvorené rozvádzače, ktoré zaberajú veľké plochy v mestách, môžu byť v budúcnosti postavené uzavreté, naplnené izolačným plynom a umiestnené pod zemou.
Rozmiestnenie elektrární po celej krajine musí zohľadňovať ich znečistenie životného prostredia. Je zrejmé, že stanice na nízkokvalitné palivo a najintenzívnejšie znečisťujúce ovzdušie by mali byť projektované ďaleko od veľkých obývaných oblastí. V niektorých krajinách sa v moriach a oceánoch stavajú elektrárne, aby sa eliminovali ich škodlivé účinky na životné prostredie a v konečnom dôsledku aj na ľudí. V Japonsku a USA sú už ukončené projekty výstavby tepelných elektrární a jadrových elektrární v mori 5-30 km od pobrežia. Na realizáciu týchto staníc boli vyvinuté rôzne projekty: plávajúce, na nosných konštrukciách a ponorené do vody v špeciálnych sférických miestnostiach.
Ryža. 5 Vplyv elektromagnetického poľa na živé organizmy
Ryža. 6. Schéma inštalácie na spracovanie odpadu na palivo
Moderná civilizácia stojí pred problémom spracovania obrovských tokov odpadu, ktorých množstvo sa každým rokom v alarmujúcom meradle zvyšuje. Odpad vo forme skládok pozostávajúcich z hromady hrdzavejúceho kovu, papiera, dreva, kartónu a plastov sa stáva stálym spoločníkom prímestskej krajiny. Okrem pevného odpadu sa zvyšujú emisie tekutého odpadu do riek a nádrží. Podľa predbežných odhadov bude v Spojených štátoch celkový objem tekutého odpadu do roku 2000 približne rovnaký ako objem všetkých riek v kontinentálnej časti krajiny. Len jeden obyvateľ krajiny vyhodí do kanalizácie v priemere asi 500 litrov tekutého odpadu denne.
Podľa odhadov zverejnených v USA v roku 1971 vzniklo v 100 najväčších mestách tejto krajiny 71 miliónov ton pevného organického odpadu. Z tohto množstva by bolo možné získať 19,6 miliardy m3 metánu, vhodného pre najrôznejšie energetické účely.
Plyny môžu byť vyrobené z organického pevného odpadu obsahujúceho metán tromi spôsobmi: anaeróbnym rozkladom, hydrosplyňovaním a pyrolytickou konverziou.
Existujú návrhy na vybudovanie závodu, ktorý bude produkovať 1 500 kubických stôp metánu (1 kubická stopa sa rovná 0,028 m 3) za deň z 0,5 tony mestského odpadu. Náklady na výrobu metánu v takejto továrni by boli asi 1 dolár na milión britských tepelných jednotiek (1 Wtu = 1,055 kJ).
Odpad sa musí najskôr rozdrviť, aby sa získali častice rovnakej veľkosti, a po vyťažení železných kovov sa musia separovať vo vzduchovom „triediči“ pomocou silných magnetov. Výsledný plyn bude obsahovať 50-60% metánu a oxidu uhličitého a môže byť použitý ako palivo s nízkou výhrevnosťou. Na zvýšenie výhrevnosti je možné z neho odstrániť oxid uhličitý.
Kal (lignín, plasty, nespracovaná celulóza) sa po filtrácii premení na brikety, ktoré zaberú polovicu objemu východiskové suroviny pred vložením do autoklávu. Tieto brikety môžu byť použité ako palivo v priemyselných podnikoch.
Uskutočňujú sa experimenty na výrobu metánu z odpadu alebo hnoja hydrosplyňovaním. Hydrogasifikácia zahŕňa reakciu látok obsahujúcich uhlík s vodíkom za vzniku plynu pozostávajúceho predovšetkým z metánu. Reakcia vytvára teplo, ktoré umožňuje premeniť mestský odpad obsahujúci veľké množstvo vlhkosti na plyn bez dodatočného ohrevu.
Ako ukázali experimenty, pomocou uvažovanej metódy je možné z bežného komunálneho odpadu získať plyn obsahujúci 70 % metánu, ako aj etán a vodík. Pri spracovaní hnoja sa získava plyn s obsahom metánu 93 %. Náklady na výrobu takéhoto plynu sú menej ako 1 dolár na milión britských jednotiek tepla.
Jedna americká spoločnosť využíva bakteriálne palivové články na výrobu elektriny a metánu z organického odpadu. Elektrický prúd ionizuje vodu a rozkladá ju na kyslík a vodík. Vodík, organický odpad a metán sa posielajú do pyrolytického konvertora na výrobu „surovej ropy“, horľavého plynu s výhrevnosťou 500 BTU na kubickú stopu, dreveného uhlia a dechtu.
Výsledky laboratórnych testov ukazujú, že z 1 tony odpadu je možné získať 10-15 tisíc kubických stôp plynu s obsahom 50 % metánu.
Mnohé americké mestá vytvorili alebo vytvárajú zariadenia na spracovanie odpadu na suroviny alebo energiu. V Baltimore bol teda postavený závod na pyrolýzu tisícok ton odpadu denne, aby sa vyrobilo teplo, ktoré sa použije v sieti diaľkového vykurovania. V Chicagu bola do konca roku 1976 dokončená výstavba závodu na spracovanie 1 000 ton odpadu denne na palivo. Po spustení tejto inštalácie mesto ušetrí 2 milióny dolárov ročne na palive.
Približne 300 amerických miest s populáciou viac ako 10 tisíc ľudí má v úmysle realizovať projekty recyklácie odpadu v priebehu nasledujúcich 5 rokov. Výhrevnosť odpadu je 13,4 MJ na 9,8 N. Na národnej úrovni odpad obsahuje množstvo energie rovnajúce sa 1,5 % celkovej spotreby energie v Spojených štátoch.
Prirodzené možnosti prirodzeného spracovania a recyklácie odpadu sú veľmi obmedzené. Preto človek čelí naliehavej potrebe efektívneho spracovania a recyklácie odpadu, čo bolo ako keby vývoj prirodzených vlastností prírody. Riešenie tohto problému bude možné len vtedy, ak bude možné získať veľmi lacný zdroj energie s prakticky neobmedzeným výkonom. Najreálnejšia perspektíva spracovania odpadu je v termonukleárnom „horáku“. Ak sa obyčajná látka umiestni do prúdu plazmy s teplotou okolo 100 000 0 C vytvorenej v termonukleárnom reaktore, potom dôjde k zničeniu všetkých molekulárnych väzieb a čiastočnej ionizácii. Spracovaním odpadu v termonukleárnom horáku bude možné získať ultračisté kovy, nekovové látky, plyny a pod. Realizácia takýchto projektov je však otázkou ďalekej budúcnosti. Napriek tomu už v tomto smere prebieha vedecký výskum.
.Ministerstvo vysokého školstva a vedy Ruskej federácie
Federálna agentúra pre vzdelávanie
Štátna technická univerzita v Irkutsku
Esej
Disciplína: "Ekológia sibírskej energie"
Vplyv energetických zariadení na životné prostredie
Dokončené:študent gr. EP-zu-10
Sadovnikov E.S.
Skontrolované: Suslov K.V.
Irkutsk 2011
Hlavné problémy tepelnej energie 7
Environmentálne problémy vodnej energie 10
Úvod 3
Základné pojmy spoľahlivosti a environmentálnej bezpečnosti energetických zariadení 4
Problémy s energiou 6
Niektoré spôsoby riešenia problémov modernej energetiky 14
Záver 16
Referencie 17
1. Úvod
Výroba energie, ktorá je nevyhnutným prostriedkom pre existenciu a rozvoj ľudstva, má vplyv na prírodu a životné prostredie človeka. Na jednej strane sa teplo a elektrina tak pevne udomácnili v ľudskom živote a výrobných činnostiach, že si ľudia bez nich nevedia ani predstaviť svoju existenciu a spotrebúvajú nevyčerpateľné zdroje ako samozrejmosť. Na druhej strane ľudia čoraz viac zameriavajú svoju pozornosť na ekonomický aspekt energetiky a požadujú ekologickú výrobu energie. Svedčí to o potrebe riešenia súboru otázok, medzi ktoré patrí prerozdelenie financií na pokrytie potrieb ľudstva, praktické využitie úspechov v národnom hospodárstve, hľadanie a vývoj nových alternatívnych technológií výroby tepla a elektriny atď. .
2. Základné pojmy spoľahlivosti a environmentálnej bezpečnosti energetických zariadení
Analýza perspektív vývoja globálnej energetiky naznačuje citeľný posun prioritných problémov smerom ku komplexnému zhodnoteniu možných dôsledkov vplyvu hlavných energetických odvetví na životné prostredie, život a zdravie obyvateľstva.
Energetické zariadenia (palivovo-energetický komplex všeobecne a energetické zariadenia zvlášť) z hľadiska miery vplyvu na životné prostredie patria medzi najintenzívnejšie ovplyvňujúce biosféru.
Zvyšovanie tlakov a objemov vodných nádrží, pokračujúce používanie tradičných palív (uhlie, ropa, plyn), výstavba jadrových elektrární a iných podnikov jadrového palivového cyklu (NFC) kladú množstvo zásadne dôležitých globálnych úloh pri hodnotení vplyv energie na biosféru Zeme. Ak sa v predchádzajúcich obdobiach volila voľba spôsobov získavania elektrickej a tepelnej energie, spôsoby komplexného riešenia problémov energetiky, vodného hospodárstva, dopravy a pod. a priraďovanie hlavných parametrov objektov (typ a výkon stanice, objem resp. nádrž a pod.) boli realizované predovšetkým na základe minimalizácie ekonomických nákladov, potom sa v súčasnosti čoraz viac do popredia dostávajú otázky posudzovania možných dôsledkov výstavby a prevádzky energetických zariadení.
Týka sa to predovšetkým jadrovej energetiky (jadrových elektrární a iných podnikov jadrového palivového cyklu), veľkých vodných elektrární, energetických komplexov, podnikov spojených s výrobou a prepravou ropy a plynu atď. Trendy a rýchlosti rozvoja energetiky sú v súčasnosti do značnej miery determinované úrovňou spoľahlivosti a bezpečnosti (vrátane environmentálnej) elektrární rôznych typov. Pozornosť odborníkov i laickej verejnosti sa upriamila na tieto aspekty rozvoja energetiky, investujú sa značné materiálne a intelektuálne zdroje, ale samotná koncepcia spoľahlivosti a bezpečnosti potenciálne nebezpečných inžinierskych zariadení zostáva do značnej miery nedostatočne rozvinutá.
Ako jeden z aspektov by sa zrejme mal považovať vývoj výroby energie moderná scéna rozvoj technosféry vo všeobecnosti (a energetiky zvlášť) a zohľadňovať pri vývoji metód hodnotenia a prostriedkov na zabezpečenie spoľahlivosti a environmentálnej bezpečnosti najnebezpečnejších technológií.
Jedným z najdôležitejších smerov riešenia problému je prijatie súboru technických a organizačných riešení založených na konceptoch teórie rizika.
Energetické zariadenia, podobne ako mnohé podniky v iných odvetviach, predstavujú zdroje nevyhnutného, potenciálneho, doteraz prakticky nekvantifikovaného rizika pre obyvateľstvo a životné prostredie. Spoľahlivosťou objektu sa rozumie jeho schopnosť vykonávať svoje funkcie (v tomto prípade výrobu elektrickej a tepelnej energie) za daných prevádzkových podmienok počas svojej životnosti. Alebo podrobnejšie: vlastnosť objektu udržiavať v priebehu času v rámci stanovených limitov hodnoty všetkých parametrov, ktoré charakterizujú schopnosť vykonávať požadované funkcie v daných režimoch a podmienkach používania.
Environmentálna bezpečnosť znamená udržiavať v rámci regulovaných limitov možné negatívne dôsledky vplyvu energetických zariadení na prírodné prostredie. Regulácia týchto negatívnych dôsledkov je spôsobená tým, že nie je možné úplne eliminovať škody na životnom prostredí.
Negatívne účinky energie na životné prostredie by sa mali obmedziť na určitú minimálnu úroveň, napríklad na spoločensky prijateľnú úroveň. Musia fungovať ekonomické mechanizmy, ktoré realizujú kompromis medzi kvalitou životného prostredia a sociálno-ekonomickými podmienkami života obyvateľstva. Spoločensky prijateľné riziko závisí od mnohých faktorov, najmä od vlastností energetického zariadenia.
Vzhľadom na špecifický charakter technológie využívania vodnej energie transformujú vodné elektrárne prírodné procesy na veľmi dlhé obdobia. Napríklad vodná nádrž vodnej elektrárne (alebo sústava nádrží v prípade kaskády vodných elektrární) môže existovať desiatky či stovky rokov, pričom v mieste prirodzeného vodného toku vzniká umelý objekt s umelou reguláciou. prírodných procesov - prírodno-technický systém (NTS). V tomto prípade je úlohou vytvoriť PTS, ktorý by zabezpečil spoľahlivé a environmentálne bezpečné vytvorenie komplexu. Zároveň môže byť vzťah medzi hlavnými subsystémami PTS (technogénny objekt a prírodné prostredie) výrazne odlišný v závislosti od zvolených priorít – technických, environmentálnych, socioekonomických a pod., pričom zásada environmentálnej bezpečnosti môže byť formulované napríklad ako udržiavanie určitého stabilného stavu vytvoreného PTS.
Ďalšou je formulácia problému hodnotenia možných dôsledkov na životné prostredie pri vytváraní jadrovoenergetických zariadení. Environmentálna bezpečnosť je tu chápaná ako koncept, podľa ktorého sa pri projektovaní, výstavbe, prevádzke a vyraďovaní jadrových elektrární, ako aj iných zariadení jadrového palivového cyklu, predpokladá a zabezpečuje zachovanie regionálnych ekosystémov. V tomto prípade sú povolené určité škody na životnom prostredí, ktorých riziko nepresahuje určitú (normalizovanú) úroveň. Toto riziko je minimálne v období bežnej prevádzky jadrovej elektrárne, zvyšuje sa pri výstavbe zariadenia a jeho vyraďovaní z prevádzky a najmä v havarijných situáciách. Je potrebné vziať do úvahy vplyv všetkých hlavných faktorov technogénneho vplyvu na životné prostredie: žiarenie, chemické teplo (s prihliadnutím na ich možnú nelineárnu interakciu). Treba mať na pamäti aj rôzne škály možných dôsledkov: lokálne (tepelná škvrna vypúšťania ohriatej vody do nádrží a vodných tokov), regionálne (uvoľňovanie rádionuklidov), globálne (disperzia rádionuklidov s dlhou životnosťou cez biosférické kanály). Ak sa vytvorí veľká chladiaca nádrž, tak ako v prípade hydroenergetického zariadenia by mala byť stanovená úloha environmentálne bezpečnej prevádzky komplexnej PTS (s prihliadnutím na uvedené špecifiká jadrovej elektrárne).
Podobný okruh otázok by sa mal zvážiť pri formulovaní koncepcie environmentálnej bezpečnosti tepelných energetických zariadení: zohľadnenie tepelného a chemického vplyvu na životné prostredie, vplyv chladiacich nádrží atď. Okrem toho pre veľké tepelné elektrárne využívajúce tuhé palivo (uhlie, bridlica) vznikajú problémy so spoľahlivou a bezpečnou prevádzkou skládok popola - zložitých a kritických podzemných vodných stavieb. A tu je potrebné stanoviť úlohu bezpečnej prevádzky PTS „Tepelná elektráreň – prostredie“.
3. Energetické problémy
Moderné obdobie ľudského rozvoja je niekedy charakterizované tromi „E“: energia, ekonomika, ekológia. Energia má v tejto sérii osobitné miesto. Je to rozhodujúce pre ekonomiku aj životné prostredie. V rozhodujúcej miere od toho závisí ekonomický potenciál štátov a blahobyt ľudí. Má tiež najsilnejší vplyv na životné prostredie, ekosystémy a biosféru ako celok. Najostrejšie ekologické problémy(zmena klímy, kyslé zrážky, všeobecné znečistenie životného prostredia a iné) priamo alebo nepriamo súvisia s výrobou alebo využívaním energie. Energia má prednosť nielen pri chemickom, ale aj pri iných druhoch znečistenia: tepelnom, aerosólovom, elektromagnetickom, rádioaktívnom. Preto nebude prehnané povedať, že možnosť riešenia veľkých environmentálnych problémov závisí od riešenia energetických problémov. Energetika je výrobné odvetvie, ktoré sa rozvíja bezprecedentne rýchlym tempom. Ak sa populácia zdvojnásobí za 40-50 rokov v podmienkach modernej demografickej explózie, potom pri výrobe a spotrebe energie sa to deje každých 12-15 rokov. S takýmto pomerom medzi mierou rastu populácie a energiou sa energetická dostupnosť zvyšuje exponenciálne nielen v celkovom vyjadrení, ale aj na obyvateľa.
Nie je dôvod očakávať, že tempo výroby a spotreby energie sa v blízkej budúcnosti výrazne zmení (niektoré ich spomalenie v priemyselných krajinách je kompenzované zvýšením dostupnosti energie v krajinách tretieho sveta), preto je dôležité získať odpovede na nasledujúce otázky:
Aký vplyv majú hlavné druhy modernej (tepelnej, vodnej, jadrovej) energie na biosféru a jej jednotlivé prvky a ako sa zmení pomer týchto druhov v energetickej bilancii v krátkodobom a dlhodobom horizonte;
Je možné znížiť negatívny vplyv moderných (tradičných) spôsobov získavania a využívania energie na životné prostredie?
Aké sú možnosti výroby energie s využitím alternatívnych (netradičných) zdrojov, akými sú slnečná energia, veterná energia, termálne vody a iné zdroje, ktoré sú nevyčerpateľné a ekologické.
V súčasnosti energetické potreby uspokojujú najmä tri druhy energetických zdrojov: organické palivo, voda a atómové jadro. Vodnú energiu a atómovú energiu využíva človek po premene na elektrickú energiu. Zároveň sa značné množstvo energie obsiahnutej v organickom palive využíva vo forme tepla a len časť sa premieňa na elektrickú energiu. V oboch prípadoch je však uvoľňovanie energie z organického paliva spojené s jeho spaľovaním a následne s uvoľňovaním produktov spaľovania do životného prostredia. Zoznámime sa s hlavnými environmentálnymi dôsledkami moderných metód získavania a využívania energie.