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 пеакпии — 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.
Таблица 1.8. Запасы углерода на Земле, кг
|
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 давая ему перегнить (с бесполезным выделением С02 назад в атмосферу), то можно получить полезную энергию и уменьшить содержание углекислого газа