разное

Связь между производством и потреблением энергоресурсов и состоянием окру­жающей среды

С объемами потребления энергии напрямую связаны некоторые показатели качества жизни чело­века на Земле. Одним из таких показателей принята продолжительность жизни человека. В про­шлом столетии по мере роста удельного потребления энергии от минимального значения до 4 т. у.т./человека средняя продолжительность жизни человека прямо пропорционально выросла с 30 до 56 лет. Высокий уровень энергопотребления в развитых странах сопровождался высокими по­казателями качества жизни в этих странах.

Наблюдается определенная статистическая зависимость и для России, Так при изменении в Рос­сии энергообеспечения примерно от 300 кВтч/чел (1900 г.) до 6500 кВтч/чел (1990 г.) прирост средней продолжительности жизни составил почти 40 лет. Сложившаяся после 1991 года эконо­мическая ситуация способствовала снижению уровня энергообеспечения, что сказалось на сред­ней продолжительности жизни, которая снизилась за период с 1991 года на 4-6 лет.

Такая зависимость двух показателей существует, если обратной связью здесь являются показате­ли роста внутреннего национального продукта, способствующего успехам в медицинских и других научных дисциплинах. Но даже при благоприятном стечении обстоятельств в росте показателя качества жизни может наблюдаться насыщение, а затем и спад. Одна из причин этого тесная взаимосвязь между ростом производства энергии и загрязнением окружающей среды.

При сжигании различных видов топлива в атмосферу с отходящими газами попадают вредные вещества, такие как оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, пылевые выбро­сы, количество которых зависит от вида топлива (таблица 5.).

Таблица 5.

Ар - норма содержания золыв сухом топливе (в %)

Практически пропорционально количеству потребленной энергии наблюдается рост выбросов уг­лекислого газа в атмосферу (СО2). При мировом потреблении энергии, эквивалентной порядка 10­11 млрд. т. у.т. в год эмиссия диоксида углерода составляет более 6 млрд. тонн в год. Наибольший рост выбросов диоксида углерода наблюдается в последние десятилетия прошлого века (выбро­сы углекислого газа выросли в три раза по сравнению с уровнем 1950 года). Экологи предсказы­вают, что накопление углекислого газа в атмосфере приводит к возникновению парникового эф­фекта и глобальному потеплению климата с катастрофическими последствиями. Падение в 90 - х годах производства в России привело к некоторому сокращению производства и потребления энергии, что почти на 40 % снизило выбросы атмосферных загрязнений от стационарных источни­ков. При этом удельные выбросы в г/тыс. руб. остались на уровне 1990 года. Это свидетельствует о том, что в 90-х годах показатели энергоэффективности значительно ухудшились, Это следует из анализа табличных данных (таблица 6). Под первичной энергией понимается энергия, заключен­ная в топливо-энергетических ресурсах.

В 1990 году объем вредных выбросов в атмосферу составил в России 65 млн. тонн. Распределе­ние между источниками загрязнений приведено в таблице 7.

Экологически вредным фактором, напрямую связанным с объемом энергопотребления, является тепловое загрязнение. Другие экологически вредные факторы связаны с уровнем энергопотребле­ния опосредованно, Так, уровень загрязнения атмосферы летучей золой предопределяется не только мощностью установки по производству тепла, но и технологией сжигания топлива, качест­вом устройства пылеулавливания и рассеяния выбросов. В части теплового загрязнения атмосфе­ры, можно сказать, что объемы энергопотребления (топлива, горячей воды, пара) одновременно объемами теплового загрязнения окружающей среды. Динамика теплового загрязнения в мире от энергетических производств представлена в таблице 8.

Последнее особенно актуально для водной фауны и флоры, поскольку по сложившейся техноло­гии сброса избыточного тепла значительная часть его отводится в водоемы, что приводит к их значительному подогреву.

Проблема теплового загрязнения имеет два измерения: глобальное и локальное. Можно допус­тить, сто в глобальном масштабе это загрязнение (уровень 2000 г.) составляет лишь 0,019% от уровня поступающей на Землю солнечной радиации, то есть не превышает один процент. С дру­гой стороны энергетика хозяйственной деятельности человека достигла уровня энергетических процессов, происходящих в природе, например энергетические затраты в природных процессах фотосинтеза составляют величину порядка 100 млн. МВт, а как следует из таблицы, мощность по­тока теплового загрязнения составляет 32 млн. МВт.

Гораздо более впечатляющи локальные очаги тепловых загрязнений. Для примера максимальная плотность потока солнечной радиации вблизи земной поверхности составляет 935 Вт/м2 . Плот­ность потока тепла от хозяйственной деятельности человека составляет величину в среднем по Германии 1,62 Вт/м2, достигая в ряде районов величины 17 Вт/м2, что составляет величину по­рядка 1, 8% от потока солнечной радиации.

Борьба с тепловым загрязнением с инженерной точки идентична работе по энергосбережению, Чем на более высоком уровне находится энергосберегающие технологии, тем более интенсивно ведется борьба с тепловым загрязнением окружающей среды. Связь здесь прямая. Уменьшив энергопотребление в какой-либо отрасли в два раза, мы уменьшаем связанное тепловое загряз­нение в два раза. И так далее по любом уиз направлений энергопотребления.

Загрязнение гидросферы. Ежегодное потребление воды в России составляет 105 млрд. куб. м., из них около 40% или 42 млрд. куб. м. потребляют энергетические объекты. При этом 1 млрд. куб. м. воды электрические станции сбрасывают химически загрязненной. Другим неблагоприятным фак­тором является тепловое загрязнение воды - повышение температуры воды в водоемах. Основ­ным фактором, ухудшающим качество воды, является снижение растворимости кислорода (на од­ну треть при повышении температуры до 30 С).

Ряд негативных показателей в мировом масштабе. За последние 100-130 лет бурного роста энер­гопотребления произошли глобальные изменения в природе:

-более чем в три раза выросла концентрация углекислого газа в атмосфере;

-содержание диоксида серы в атмосфере выросло почти на 80%;

-содержание оксида углерода в атмосфере выросло почти на 100% (увеличилось вдвое).

Загрязнение океана нефтепродуктами возросло по сравнению с природным более чем в 3500 раз.

Высокий уровень энергоемкости в сочетании с преобладанием в энергобалансе органических топ - лив ведет к опасным последствиям для природной среды и человека.

Подходы к решению проблемы.

Проведение эксплуатационных и организационно-экономических мероприятий. Переход на менее энергоемкое оборудование, технологии и производства. Реализация природоохранительных мероприятий.

В первом случае за счет повышения уровня эксплуатации действующего оборудования, примене­ния таких методов управления энергопотреблением, как организация учета и контроля, нормиро­вание удельных расходов топлива и энергоносителей, поощрение энергосбережения можно обес­печить реализацию до 30% от общего потенциала энергосбережения. Капитальные вложения здесь минимальны, эффект зачастую достигается за счет «человеческого фактора».

Остальные 70% энергосберегающего потенциала могут быть достигнуты в результате достаточно высоких инвестиций со сроком окупаемости до 2-5 лет. В числе мероприятий по внедрению энер­госберегающих технология следует выделить:

♦ внедрение технологий с малым сроком окупаемости до 1,5 лет;

♦создание систем экономического стимулирования реализации энергосберегающих мероприятий (создание внебюджетных фондов, демонстрационных зон и др.);

♦ подготовка целевых программ энергосбережения на федеральном, региональных и муниципаль­ных уровнях использование нетрадиционных источников энергии, развитие автономных источни­ков энергоснабжения, развитие систем регулирования расхода энергии и др.).

К числу природоохранительных мероприятий можно отнести:

♦ применение технологических методов подавления образования оксидов азота;

♦ создание замкнутых циклов водоснабжения без сбросов загрязненных стоков;

♦ повышение эффективности существующих пылеуловителей; ♦изменение структуры генерируемой энергии др. Изменение структуры генерируемой энергии подразумевает:

♦ замещение части органического топлива экологически чистыми возобновляемыми источниками энергии;

♦ замена редукционных установок на турбогенераторы малой мощности;

♦ замена регуляторов давления природного газа в газорегулирующих пунктах на газорасшири­тельные турбоустановки;

♦ использование потенциальной энергии различных газовых потоков для выработки электроэнер­гии;

♦ утилизация тепловых отходов электростанций в том числе:

♦ орошение сельскохозяйственных угодий •использование в тепличном хозяйстве •перегонка мазута и тяжелых нефтепродуктов

•получение дополнительной электроэнергии, например, с помощью термоэлементов

•подогрев свежей воды, поступающей на электростанцию, для предупреждения осаждения солей на стенках трубопроводов.

Утилизация тепловых отходов электростанций представляет собой пример борьбы с тепловым загрязнением окружающей среды путем полезного применения, а не простого сбрасывания отхо­дов в окружающую среду.