ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ВОПРОСЫ экологии

Как отмечалось выше, в будущем энергопотребление будет толь­ко увеличиваться. В настоящее время 85 % всех энергоустановок работают на ископаемом органическом топливе. Было также показано, что запасы ископа­емых источников энергии на Земле достаточно велики и в принципе могли бы «юеспечить большую часть энергетических нужд человечества и в текущем веке. Так в чем же тогда проблема?

Наиболее доступные месторождения дешевых и легко извлекаемых из зем­ных недр нефти и природного газа в настоящее время уже почти исчерпаны. >ветичение добычи требует все больших затрат, которые будут неуклонно воз - іать. Таким образом, одна часть проблем является экономической. Другая :ь проблем — политическая Большая часть энергии, потребляемая развитыми

странами, импортируется из других регионов мира, и поэтому встает вопрос об энергетической безопасности этих стран. Существуют также определенные тех­нологические трудности, связанные с необходимостью разведки и добычи иско­паемого топлива в удаленных районах. Однако главной все-таки представляется экологическая проблема. Поскольку ископаемое органическое топливо все еще остается наиболее дешевым источником энергии, то большинство энергетических объектов работает именно на нем. Это приводит к огромным выбросам вредных веществ в атмосферу, и мы быстро приближаемся к ситуации, когда это может вызвать катастрофические последствия.

В результате сжигания углеводородного топлива в атмосфере растет содержа­ние углекислого газа, увеличившееся с 270 промилле в 1800 г. до 365 промилле в настоящее время. Рост концентрации углекислого газа ведет к нарушению ра­диационного баланса Земли и потеплению климата. Для объективности следует отметить, что некоторые специалисты и ученые считают, что данная проблема не является существенной. Вместе с тем мы наблюдаем, что толщина льда на Северном полюсе только за несколько последних десятилетий уменьшилась на 40 %. В летнее время даже на самом Северном полюсе стали появляться «дыры» во льду, чего не отмечалось ранее.

Исходя из предположения, что увеличение концентрации С02в атмосфере ведет к глобальному потеплению, некоторые «специалисты» предлагают для ста­билизации температуры увеличить выбросы диоксида серы в атмосферу, так как этот газ имеет охлаждающий эффект. Ясно, однако, что это приведет к увеличе­нию выпадения кислотных дождей, и данная идея является такой же абсурдной, как и идея нагружать камнями поднимающуюся часть тонущей лодки с целью её балансировки.

Подавляющее большинство специалистов и ученых придерживаются тео­рии, по которой увеличение содержания углекислого газа в атмосфере приводит к повышению средней температуры Земли. Содержание диоксида углерода в ат­мосфере становится год от года все больше, что усиливает парниковый эффект. Вместе с тем строго доказать, что в конце концов это приводит к увеличению температуры Земли, не очень просто. Существует ряд природных механизмов, ко­торые при увеличении количества парниковых газов в атмосфере могут привести и к понижению температуры. Один из таких механизмов состоит в следующем. В результате парникового эффекта в экваториальных районах возрастет испаре­ние воды с океанской поверхности. Повышение концентрации водяных паров в атмосфере и миграция влаги к полюсам могут вызвать увеличение снежных осадков, что может повлиять на альбедо земной поверхности и привести к сни­жению поглощения солнечной энергии и охлаждению земной поверхности.

Некоторые ученые и инженеры предлагают регулировать выбросы вредных веществ в атмосферу путем использования технологий, уменьшающих или, по

крайней мере, стабилизирующих вредные выбросы диоксида углерода в атмо­сферу. Выбросы могут быть сокращены путем уменьшения общего энергопот­ребления (нереалистичный вариант), путем использования альтернативных ис­точников энергии, а также путем повышения эффективности энергоустановок, обеспечивающим увеличение выработки полезной энергии при снижении вы­деления углекислого газа.

При сжигании 1 кмоля метана СН4 наряду с образованием основных продук­тов реакции — углекислого газа и воды — выделяется 889,6 МДж тепла. Одно­временно образуется 1 кмоль углерода. При сгорании 1 кмоля «-гептана С7Н,6 выделяется 4820 МДж теплоты и 7 кмолей С02 т. е. в этом случае 1 кмоль угле­кислого газа выделяется при выработке 688,6 МДж энергии. Приведенный пример показывает, что чем больше атомов углерода содержит сжигаемый углеводород, тем большее количество С02 будет выделяться в расчете на одинаковое количе­ство получаемой теплоты. Именно поэтому для снижения выбросов С02 пред­почтительнее использовать метан вместо нефти и нефть вместо угля.

Альтернативные источники энергии в настоящее время пока имеют высо­кую стоимость и с трудом составляют конкуренцию ископаемым органическим топливам.

Одним из рассматриваемых путей уменьшения экологической опасности является утилизация углекислого газа, так называемое «секвестирование» ди­оксида углерода. Однако прежде чем думать о создании технологий по утилиза­ции углекислого газа, следует проанализировать, в каком виде может храниться углерод.

В табл. 1.8 показано содержание углерода в различных природных формах.

Методы уменьшения уровня выбросов С02 могут быть следующими.

1.10.1. Биологический метод снижения выбросов С02

В процессе фотосинтеза, происходящем в растениях, СО?, находящийся в атмосфере, преобразуется в кислород и углерод. Последний необходим для роста растения. Если впоследствии сжечь это растение, не авая ему перегнить (с бесполезным выделением С02 назад в атмосферу), то » ожно получить полезную энергию и уменьшить содержание углекислого газа