Лекция 2. Экологические проблемы тепловой энергетики

Содержание лекции: объемы использования углеводородного топлива, запасы и причины перехода на новые энергетические ресурсы.

Цель лекции: показать объемы использования углеводородного топлива и вред, наносимый природе тепловыми электростанциями.

За счет сжигания топлива (включая дрова и другие биоресурсы) в настоящее время производится около 90% энергии, однако доля их в производстве электроэнергии постепенно уменьшается до 80 - 65 %. При этом в промышленно развитых странах нефть и нефтепродукты используются в основном для обеспечения нужд транспорта. Для угля характерна противоположная закономерность: при 22% в общем энергобалансе он является основным в получении электроэнергии (52%). В Казахстане по данным British Petroleum на конец 2006 года сосредоточено:

- 3, 3% мировых запасов нефти, включая газовый конденсат;

- 1, 7% мировых запасов природного газа;

- 3, 4% мировых запасов угля.

При сохранении современных объёмов добычи в Казахстане согласно расчётам нефти хватит на 77 лет, газа — более чем на 100 лет, угля — на 325 лет. Поскольку добыча топливно-энергетического сырья будет расти, то разведанные их запасы будут исчерпаны гораздо раньше.

Основную долю в общей выработке электроэнергии в Казахстане вносит угольная энергетика, базирующаяся на дешевых экибастузских углях. В обозримой перспективе уголь будет по-прежнему играть основную роль в энергетике страны.

В настоящее время в структуре использованных первичных энергоресурсов в Казахстане на уголь приходится почти 50%. В то время как в мире аналогичный показатель ниже 25%, развитые страны отказываются от угольной энергетики, как наименее экологичной. Показатель использования нефти, как первичного энергоносителя, в Казахстане около 18, в мире - 35%. На атомную энергетику в общем объеме получаемой энергии в мире приходится 7%, в Казахстане получение этого вида энергии предвидится в будущем.

Из - за большой доли использования в выработке электрической энергии и тепла дешевого низкокачественного угля открытой добычи с зольностью до 56 %, Республика Казахстан относится к странам с высоким уровнем выбросов углекислого газа - основного парникового газа, влияющего на процессы потепления климата Земли, а также на ухудшение здоровья населения. Сжигание топлива дает 78% общей эмиссии парниковых газов в Казахстане.

Сжигание топлива - не только основной источник энергии, но и важнейший поставщик в среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции в наибольшей степени «ответственны» за усиливающийся парниковый эффект и выпадение кислотных осадков. Они, вместе с транспортом, поставляют в атмосферу основную долю техногенного углерода (в основном в виде оксида углерода), около 50% двуокиси серы, 35% - окислов азота и около 35% пыли, большое количество паров воды. Имеются данные, что тепловые электростанции загрязняют среду радиоактивными веществами.

В выбросах ТЭС содержится значительное количество металлов и их соединений. При пересчете на предельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свыше 100 млн. доз, железа-400 млн. доз, магния -1, 5 млн. доз. Можно считать, что тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы среды - воду, почву, все звенья экосистем, а также на человека, другие организмы и их сообщества.

Вместе с тем влияние энергетики на среду и ее обитателей в большой мере зависит от вида используемых топлив. Наиболее чистым является природный газ, далее следует нефть (мазут), каменные угли, бурые угли, сланцы, торф.

Угли содержат от 0, 2 до десятков процентов серы в основном в виде пирита, сульфата закисного железа и гипса. Имеющиеся способы улавливания серы при сжигании топлива далеко не всегда используются из-за сложности и дороговизны. Поэтому значительное количество ее поступает и, по-видимому, будет поступать в ближайшей перспективе в окружающую среду. Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами ТЭС - золой и шлаками. Хотя зола в основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу в виде выбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. т. мелкодисперсных аэрозолей, которые способны заметно изменять баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков, а, попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

В выбросах угольных ТЭС содержатся канцерогенные вещества, а также абразивные материалы - окислы кремния и алюминия, они способны разрушать легочную ткань и вызывать такое заболевание, как силикоз.

Серьезную проблему вблизи ТЭС представляет складирование золы и шлаков. Для этого требуются значительные территории, которые долгое время не используются, а также являются очагами накопления тяжелых металлов и повышенной радиоактивности.

ТЭС - существенный источник подогретых вод, которые используются здесь как охлаждающий агент. Эти воды нередко попадают в реки и другие водоемы, обусловливая их тепловое загрязнение и сопутствующие ему цепные природные реакции (размножение водорослей, потерю кислорода, гибель гидробионтов, превращение типично водных экосистем в болотные).

Тепловая энергетика не может долго существовать: для того, чтобы сохранить климат и все живое большая часть мировых запасов ископаемых видов топлива – прежде всего нефти и угля, должна остаться в недрах, либо необходимо кардинально увеличить ее стоимость за счет природоохранных мероприятий.

«Каменный век закончился не потому, что было мало камней, и нефтяной (угольный) век завершится задолго до того, как нефтяные (угольные) запасы мира иссякнут».

(Шейх Заки Йамани)