Энергетика и природопользование

Содержание

Введение. 2

1. Природопользование в отраслях промышленности.3

Энергетика. 3

2. Основные концепции объектов энергетики. 3

Литература. 3

Введение

Энергетика представляет собой область хозяйства, охватывающую использование различных энергетических ресурсов, включая выработку, передачу, сохранение и использование энергии. К энергетическим ресурсам относится энергия Солнца и космоса, атомно-энергетические, топливно-энергетические, геотермальные, гидравлические и другие источники энергии История человечества является в то же время историей освоения все новых видов энергетических ресурсов, что было одним из важнейших факторов смены исторических типов природопользования. Актуальность выбранной темы обуславливается еще и тем, что в настоящее время человечество удовлетворяет свои потребности в энергии за счет тепло-, гидро- и атомной энергетики, а также других источников, так называемых альтернативных.

В данной контрольной работе были рассмотрены следующие вопросы: природопользование в отраслях промышленности, энергетика, основные концепции объектов энергетики. В данной контрольной работе достаточно подробно рассмотрены важнейшие положительные и отрицательные стороны использования основных видов энергетических ресурсов.

1. Природопользование в отраслях промышленности.

Энергетика

Теплоэнергетика. Взаимодействие тепловых электростанций и котельных с окружающей средой заключается в потреблении воды, топлива, атмосферного кислорода, изменении ландшафта и многообразных выбросах отходов во все геосферы. Удельное потребление топлива и кислорода, объем и состав выбросов определяются видом топлива и степенью совершенства технологии его сжигания.

Объемы и состав выбросов зависят от технического оснащения электростанций, а также от сортов и марок угля, нефти и газа, параметры которых изменяются по месторождениям и отдельным залежам. Одним из существенных факторов, влияющих на размеры удельных выбросов, является сернистость угля, нефти и нефтепродуктов. Применение высокосернистых сортов ископаемого топлива ограничивается либо определяется предварительной очисткой от сернистых соединений.

Для электростанций, работающих на угле, горючих сланцах и торфе, основной является проблема утилизации твердых отходов — шлака и летучей золы. Зольность ископаемых углей составляет от 4 до 45% (особенно высока зольность бурых углей), горючих сланцев — до 50%, торфа — 6-10%. В составе твердой золы преобладают оксиды кремния (30-60%), алюминия (18-39%), железа (5-21%), кальция (1-40%), магния (6-7%), калия (0,2-3,8%), натрия (0,02-2,3%). Кроме того, зола углей, сланцев и торфа обогащена в сравнении с земной корой разнообразным комплексом микроэлементов (Be, В, Zn, Zr, Sr, Nb, Mo и др.) В настоящее время найден эффективный способ решения этой проблемы — использование золошлаковых отходов в строительной индустрии, при производстве железобетонных изделий. Это позволяет не только избежать занятия значительных территорий пылящими золо- и шлакоотвалами, но и экономить такие природоемкие материалы, как цемент и песок. Также зола используется для мелиорации кислых почв. Однако возможность тех или иных форм утилизации золы и шлака зависит от содержания в них микроэлементов.

Наиболее приемлемым с экологической точки зрения видом ископаемого топлива является природный газ. Перевод на газовое топливо силовых электростанций и котельных позволяет значительно снижать уровень загрязнения атмосферного воздуха городов. С технологической точки зрения (возможность транспортировки по трубам, удобство регулирования процесса горения, высокая калорийность) газ тоже удобнее других видов топлива. Поэтому доля газа в мировом топливно-энергетическом балансе (21%) за последние десятилетия многократно возросла и резко превысила его долю в энергетических ресурсах. Сегодня на газ приходится лишь 5% разведанных запасов топливно-энергетических ресурсов мира (в пересчете на условное топливо), тогда как на уголь — 79%. Этот этап развития мировой энергетики получил образное название газовой паузы между преимущественно угольной энергетикой прошлого и гипотетической термоядерной энергетикой будущего.

Тепловые электростанции, независимо от используемого топлива, нуждаются в воде для охлаждения агрегатов, в связи с чем теплоэнергетика является крупнейшим промышленным водопотребителем. Сброс нагретых вод приводит к тепловому загрязнению водоемов. При крупных электростанциях создаются специальные пруды-охладители с нарушенным температурным режимом. Гидроэнергетика не вызывает химическое или радиационное загрязнение окружающей среды, однако создание водохранилищ приводит к затоплению земель, активизации экзогенных (процессы, протекающие на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического её взаимодействия с гидросферой и атмосферой), а иногда и эндогенных (геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах твёрдой Земли) геодинамических процессов. Плотины гидроэлектростанций нарушают гидрологический режим рек и условия обитания организмов, населяющих воду. Особое негативное влияние имеет создание значительных по площади водохранилищ на равнинных реках. Строительство высоконапорных плотин в горных долинах более эффективно в энергетическом отношении и наносит меньший ущерб земельным ресурсам. Однако здесь требуется большая осторожность, так как дополнительная статическая нагрузка от создаваемых водохранилищ глубиной до сотен метров способна нарушать неустойчивое равновесие тектонических блоков и провоцировать разрушительные землетрясения. Плотины и создаваемые ими водохранилища становятся факторами риска для нижележащих участков речных долин. В силу этих обстоятельств, доля гидроэнергетики в мировом энергетическом балансе сравнительно невелика (5%) и относительно стабильна. В то же время для отдельных регионов (малонаселенные, устойчивые в тектоническом отношении низкогорные и среднегорные районы, такие, как Скандинавия и Кольский полуостров, частично Восточная Сибирь) роль гидроэнергетики намного выше. Значительны и потенциальные возможности малых ГЭС.

С конца 1960-х годов начинается бум ядерной энергетики. В это время возникло, по крайней мере, две иллюзии, связанных с ядерной энергетикой. Считалось, что энергетические ядерные реакторы достаточно безопасны, а системы слежения и контроля, защитные экраны и обученный персонал гарантируют их безаварийную работу, а также считалось, что ядерная энергетика является «экологически чистой», т.к. обеспечивает снижение выброса парниковых газов при замещении энергетических установок, работающих на ископаемом топливе. Иллюзия о безопасности ядерной энергетики была разрушена после нескольких больших аварий в Великобритании, США и СССР, апофеозом которых стала катастрофа на чернобыльской АЭС. Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии на ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери при аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое топливо. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия. При этом в отношении чернобыльского выброса многое остается неизвестным, и риск здоровью населения от аварийных выбросов этой АЭС существенно занижен. Рядом исследователей США было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдался значительный рост общего числа смертей среди населения, высокая младенческая смертность, а также пониженная рождаемость, связанные не исключено с высокой концентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США.

К концу 1983 г. в 25 странах мира эксплуатировалось 317 и строилось 209 атомных энергетических установок. После чернобыльской катастрофы почти все страны мира свернули свои ядерные энергетические программы. Причиной пересмотра отношения к атомной энергетике, наряду с опасностью катастроф в результате ошибок операторов, технических неполадок, террористических актов, является так же отсутствие удовлетворительного решения проблем захоронения радиоактивных отходов, консервации и демонтажа самих сооружений АЭС, после того как они полностью выработают свой ресурс. Необходимость дополнительных расходов ради повышения безопасности атомных электростанций и всего ядерно-энергетического цикла делает нерентабельной атомную энергетику. С каждым десятилетием открываются все новые опасности, связанные с работой АЭС.

Есть все основания считать, что и далее будут выявляться новые данные об опасностях, исходящих от АЭС.

Тем не менее, неминуемое истощение топливных ресурсов не позволяет человечеству полностью отказаться от ядерной энергетики. В настоящее время ее перспективы связываются с освоением управляемого термоядерного синтеза. Это надолго обеспечит удовлетворение потребностей человечества в энергии. Например, из дейтерия, содержащегося в одном литре морской воды, может быть получено столько же энергии, сколько из 300 литров бензина. При этом, поскольку продуктом термоядерных реакций является стабильный, химически инертный гелий, почти исключается химическое или радиационное загрязнение.

Альтернативная энергетик – это совокупность нетрадиционных, возобновимых источников энергии: солнечной, ветровой, геотермической, приливов и отливов, морских волн, атмосферного электричества. Основное преимущество всех этих энергетических источников состоит в их экологической чистоте — отсутствие какого-либо связанного с ними загрязнения, недостаток — в непостоянстве и связанной с этим технической сложности использования.

Отдельные регионы мира обладают значительным потенциалом, который в последние десятилетия интенсивно осваивается. Функционируют две экспериментальные приливно-отливные электростанции во Франции и в России (Кислогубская на Кольском полуострове); в США (Калифорния); Японии, Италии, Мексике, России (Камчатка) и на Филиппинах действуют геотермальные электростанции общей мощностью 5 тыс. кВт; в Западной Европе и США используются десятки тысяч ветроэнергетических установок; солнечные энергетические установки обеспечивают горячим водоснабжением до 90% жилых домов и отелей на Кипре и до 65% в Израиле. Доля всех нетрадиционных возобновимых источников в мире в настоящее время, несмотря на стремительный рост (в относительном выражении, в сравнении с 0,001% в конце 1980-х), измеряется десятыми долями процента. На сегодняшний день их доля составляет 5-8%.

2. Основные концепции объектов энергетики

В настоящее время анализ развития мировой энергетики свидетельствует о существенном смещении приоритетных проблем в сторону полной оценки возможных последствий влияния основных отраслей энергетики на жизнь, окружающую среду и здоровье населения.

Энергетические объекты наиболее интенсивно воздействуют на биосферу. Использования традиционных видов топлива (уголь, нефть, газ), строительство АЭС и других предприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ), увеличение напоров и объемов водохранилищ – все эти факторы оказывают влияние на решение важных задач глобального характера по оценке влияния энергетики на биосферу Земли. Если в предыдущие годы предпочтение в выборе способов получения энергии отдавалось в первую очередь способам на основе минимизации экономических затрат, то в настоящее время на первый план все чаще выдвигаются вопросы оценки возможных последствий возведения и эксплуатации объектов энергетики. Это, прежде всего, относится к ядерной энергетике, крупным гидроэлектростанциям, энергокомплексам, предприятиям, связанным с добычей и транспортом нефти и газа и т.п. Тенденции и темпы развития энергетики сейчас в большей степени определяются уровнем надежности и безопасности (в том числе экологической) электростанций разного типа. К этим аспектам развития энергетики привлечено внимание специалистов и широкой общественности. В них вкладываются значительные материальные и интеллектуальные ресурсы, но сама концепция надежности и безопасности потенциально опасных объектов остается во многом слабо разработанной.

Одно из основных направлений решения проблемы – принятие комплекса технических и организационных решений на основе концепций теории риска, так как объекты энергетики, как и многие предприятия, представляют источники риска для населения и окружающей среды.

Под надежностью объекта понимается свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции (в данном случае – выработка электрической и тепловой энергии) в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Под экологической безопасностью понимается совокупность состояний, процессов и действий, обеспечивающая экологический баланс в окружающей среде и не приводящая к жизненно важным ущербам (или угрозам таких ущербов), наносимым природной среде и человеку. Это также процесс обеспечения защищенности жизненно важных интересов личности, общества, природы, государства и всего человечества от реальных или потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду [6, С. 16]

Для ограничения отрицательные последствия воздействия энергетики на окружающую среду должны работать экономические механизмы, реализующие компромисс между качеством среды обитания и социально-экономическими условиями жизни населения.

Литература

1. «Надежность и экологическая безопасность гидроэнергетических

установок» Львов Л.В.; Федоров М.П.; Шульман С.Г. Санкт-Петербург 1999г.

2. «Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении» Лозановская

И.Н.; Орлов Д.С.; Садовникова Л.К. Москва 1998г.

3. «Экологические проблемы. Что происходит, кто виноват и что делать?»

под редакцией Данилова-Данильяна В.И. Москва 1997г.

4. Статья «Ядерная мифология конца 20 века» А.В.Яблоков «Новый мир» 1995г.

5. ГОСТ 27.002—89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения», Москва 2008г.

6. Акимова Т.С., В.В. Хаскин., Экология учебник, Москва, "Юнити" 1999 г.