18 Март 2011

Основы энергосбережения — курс лекций




Энер-гетика в этом ряду занимает особое место. Она является опреде-ляющей и для экономики, и для экологии. От нее зависит эконо-мический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, экологические системы и биосферу в целом. Самые острые эко-логические проблемы, такие как изменение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды, стремительное истощение запасов органического топлива, прямо или косвенно связаны с производством или использованием энергии. Энергетике принад-лежит первенство не только в химическом, но и других видах за-грязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоак-тивном, вибрационном. Поэтому от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем. Энергетика – отрасль производства, развивающаяся не-виданными темпами. Если численность населения в условиях со-временного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет.

Проблемы отыскания альтернативных способов получения энергии всегда интересовали человечество, однако столь вол-нующими, как сегодня, они не были никогда. Мировое потребле-ние энергии стало соизмеримым с запасами горючих ископаемых – базой современной энергетики. То, что природой создавалось на протяжении геологических эпох (миллионов лет), расходуется в течение нескольких десятилетий. Если до 1980 года всего в мире было добыто 150 млрд. т н э, то за 20 последних лет ХХ века предполагается использовать почти в 1,2 раза больше, что грозит не только исчерпанием легкодоступных, дешевых месторождений, но и серьезными экологическими осложнениями.

Во всем мире для производства электрической и тепловой энергии используется органическое топливо, атомная и гидро-энергия. При условии, что энергоресурсы будут потребляться все возрастающими темпами, называются следующие приблизитель-ные сроки их полного израсходования: уголь – в конце XXII века; нефть и газ – в конце XXI века; уран – в середине XXI века.

Гидроэнергия относится к возобновляемым видам энергии, но и ее освоение закончится к началу XXI века.

Однако некоторые футурологи считают, что раньше, чем человечество сожжет последний килограмм топлива, оно израс-ходует последний килограмм кислорода. По имеющимся расчетам, расход кислорода быстро растет. Так, если в 1960 г. на сожжение всех видов топлива понадобилось 1,3 млрд. тонн кислорода, то в 1980 г. – уже 12 млрд. тонн, а в 2000 г. энергетика поглотила около 60 млрд. тонн кислорода атмосферы.

Кроме проблемы ограниченности природных ресурсов име-ется и ряд других негативных последствия использования орга-нического топлива на окружающую среду. Так, извлечение нефти и природного газа ведет к оседанию почвы. Нефть и газ, скопив-шиеся в пористых породах под поверхностью Земли, служат своеобразной «подушкой», поддерживающей лежащую сверху породу. Когда эта подушка извлекается, земная поверхность в районе залегания нефти и газа опускается на глубину до 10 метров. Кроме того, извлечение из земных недр полезных ископаемых ведет к перераспределению гравитационного напряжения в земной коре, которые иногда заканчиваются землетрясениями.

Сжигание топлива – не только основной источник энергии, но и важнейший поставщик в окружающую среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции вместе с транспортом постав-ляют в атмосферу основную долю техногенного углерода (в ос-новном в виде СО), около 50% диоксида серы, 35% оксидов азота и около 35% пыли.

Экологические проблемы тепловой энергетики. В выбро-сах ТЭС содержится значительное количество металлов и их со-единений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его со-единений свыше 100 млн. доз, железа – 400 млн. доз, магния –

1,5 млн. доз. Летальный эффект этих загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в живые организмы в незна-чительных количествах, что, однако, не исключает их отрица-тельного влияния через воду, почвы и другие звенья экологиче-ских систем.

Тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практически на все элементы окружающей среды, в том числе на человека, другие живые организмы и их сообщества.

Влияние энергетики на окружающую среду сильно зависит от вида используемого топлива. Наиболее «чистым» топливом является природный газ, дающий при его сжигании наименьшее количество загрязняющих атмосферу веществ. Далее следует нефть (мазут), каменные угли, бурые угли, сланцы, торф.

Как уже говорилось выше, в процессе сжигания топлива об-разуется много побочных веществ.