Электрическая энергия: проблемы экологии

Наука утверждает: человечество может иметь перспективу будущего развития только тогда, когда окажется в равновесии с биосферой…когда деятельность селовече6ства, его активность будут подчинены требованиям природы.
Академик РАН Н.Моисеев

Энергетика
в современном мире

Электрическая энергия – самый универсальный и удобный для использования вид энергии. Она широко примеряется во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте, в быту, в электронике и вычислительной технике.
Электрическую энергию можно сравнительно легко получать из других видов энергии и передавать на большие расстояния с небольшими потерями. С другой стороны, электроэнергия сама достаточно просто преобразуется в другие энергии – механическую, тепловую, химическую, электромагнитную. В этом случае она выступает в роли посредника между источником энергии и потребителем энергии на месте. Процесс такого преобразования электрической энергии является экологически чистым.

Превращение электрической энергии в механическую позволяет приводить в движение с помощью электродвигателей станки, подъемно-транспортные механизмы, насосы, вентиляторы, различного рода сельскохозяйственные машины, городской и железнодорожный транспорт.
Превращение электрической энергии в тепловую используется в различного рода нагревательных устройствах и во многих технологических процессах: при выплавке и прокате черных маталлов, при производстве цветных металлов, при электротермической обработке изделий из металлов, пластмасс и других материалов, при электросварке и т.п.

Развитие электроэнергетики как отрасли промышленности началось с последнего десятилетия XIX в. и связано с работами многих русских ученых и инженеров, прежде всего М.О. Доливо-Добровольского (1861-1919), разработавшего трехфазную систему ЭДС (токов), трехфазный трансформатор и трехфазную систему передачи и распределения электрической энергии.

Принципиальная схема трехфазного генератора

Виды электрических станций

Энергоресурсы:
экологические
проблемы

Структура мировых энергоресурсов показана на рисунке. Сравнение ведется по количеству так называемого условного топлива, общая величина, которого в 1985 г. составила 2265 млн т, а в 1990 г. – 2740 млн т. Представленная на этом рисунке диаграмма показывает тесную связь производства электрической энергии с топливной промышленностью.

Ископаемые горючие энергоносители являются невозобновимыми природными ресурсами, на образование которых потребовались сотни тысяч и миллионов лет. Поэтому важнейшей экологической проблемой является опасность их исчерпания в обозримое время при сохранении существующих объемов добычи, а тем более росте производства и потребления электроэнергии

Динамика добычи ископаемых
энергоносителей в России

По исследованиям американских ученых, в США даже при сохранении уровня добычи 1989 г. Разведанных запасов нефти хватит только на 16 лет, а запасов газа – на 60 лет. С учетом же еженедельного роста потребления нефти на 7 % она может исчерпана уже через 11 лет. Примерно так обстоит дело в европейских странах и в России. Ближневосточные запасы нефти могут затянуть наступление этого кризиса до 2030 г.

Подземные методы разработки угольных месторождений трудны, опасны и вредны для здоровья работающих там людей. Существует также серьезная проблема просадки грунтов, что создает угрозу повреждения коммуникаций и разрушения зданий в угледобывающих районах. Кроме того, потери каменного угля в шахтах составляют 40%.

Подземная добыча угля и открытые его разработки не только изменяют ландшафт – в районах добычи угля появляются отвалы пустой породы, терриконы, - но и влияют на гидрологический режим подземных вод и водные ресурсы.

Важным топливно-энергетическим ресурсом является природный газ. К сожалению, работа предприятий газодобывающей промышленности сопровождается выбросами в атмосферу оксида углерода (28,1% от суммарного выброса в атмосферу антропогенного характера), углеводородов (25,1%), оксидов азота (7,1%), диоксида серы (7,1%). Сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы в 1993 г. составил 4,3 млн метров кубических .

Большое воздействие на окружающую среду оказывают такие предприятия энергетики, как ТЭС, ГЭС и АЭС. Так называемая собственная энергетика является наиболее крупным источником выбросов вредных веществ в атмосферу (36,6% от всех промышленных выбросов в России). Кроме того, такие предприятия потребляют большое количество чистой пресной воды. Велик и объем сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы этими энергетическими объектами.

Производство
электрической
энергии на тепловых
электростанциях:
экологические
проблемы

Рост серьезных заболеваний, потеря почвенного плодородия, озера и реки, лишенные рыбы, гибнущие леса – вот лишь немногие печальные следствия теплоэнергетики. В настоящее время наиболее эффективным стимулом сокращения объема отходов является регламентация их выбросов в водный и воздушный бассейны Земли.

Современные тепловые электростанции представляют собой комплекс сооружений с блочной структурой. Основные блоки:
Топливный ток,
Тепловой блок,
Электрический блок
Блочная конструкция обеспечивает рациональное размещение оборудования, пароводяных и электрических связей и других коммуникаций.

Углекислый газ в биосфере

В районе расположения тепловых электростанций образуются кислотосодержащие облака, которые воздушными течениями переносятся на большие расстояния и становятся источниками кислотных остатков. В настоящее время кислотные дожди и снег выпадают в Европе Северной Америке.

Воздействие выбросов сернистого газа на экосистемы и на человека.

Паровая паротурбинная электростанция