Студент Б.М.Рамазанова

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им.Н.И.Вавилова», г. Саратов, Россия

Экологические проблемы в энергетике и возможные пути их решения

Энергоснабжение каждого предприятия имеет свои специфические особенности, заключающиеся в одновременности работы технологического производства, связанные с выполнением технологических операций и потреблением электрической энергии. Подачу электроэнергии на предприятие необходимо регулировать с учетом объемами потребления предприятия. Правильная и рациональная организация энергетического хозяйства в основном зависит от правильного планирования в производственно-хозяйственной деятельности предприятия, учета и нормирования потребления электрической энергии. С целью экономии электроэнергии при определении потребности любого предприятия в энергоресурсах их учета и расхода необходимо составлять энергетические и топливные балансы. Потребность в электроэнергии одна из основных и важнейших жизненных потребностей и для человека. Энергия необходима не только для нормальной и бесперебойной деятельности современного сложноорганизованного человеческого общества, но и для физического существования отдельно взятого человеческого организма. По проведенным исследованиям, для поддержания жизни человека, необходимо примерно 3 тыс. килокалорий в сутки, из которых около 10% обеспечивают продукты питания, а остальную - промышленная энергетика. Ускорение темпов научно-технического прогресса и развитие материального производства сопряжены со значительным ростом затрат энергии. Развитие энергетики представляется одним из важнейших условий повышения обороноспособности страны и эконмического роста современного общества.

В настоящее время в составе единой энергетической системы (ЕЭС) России работают семь объединенных энергосистем (ОЭС). В энергетический комплекс ЕЭС России входят около 700 электростанций мощностью 5 МВт. На 1 января 2017 г. общая установленная мощность электростанций России составила 236,34 ГВт. Совокупная установленная мощность электростанций в РФ с учетом технологически изолированных энергосистем, также составила 241,1 ГВт. Выработка электрической энергии электростанциями РФ, включая производство электроэнергии на электростанциях промышленных предприятий за 2016 год составила: 1071,8 млрд. кВт.ч (по ЕЭС России 1048,5 млрд кВт.ч.). Увеличение к объему производства по сравнению с 2015 годом составило 2,1% в том числе: тепловые электростанции (ТЭС) – 628,0 млрд. кВт.ч (увеличение на 0,2 %); гидроэлектростанции (ГЭС) – 186,7 млрд. кВт.ч (увеличение на 9,8 %); атомные электростанции (АЭС) – 196,4 млрд кВт.ч (увеличение на 0,6 %). Электростанции промышленных предприятий - 59,8 млрд. кВт.ч (увеличение на 3,6 %). Фактическое потребление электроэнергии в РФ в 2016 году составило: 1054,5 млрд.кВт.ч (по ЕЭС России 1026,9 млрд.кВт.ч), что выше фактической за 2015 год на 1,7 % (по ЕЭС – на 1,85 %).

Топливный цикл представляет собой последовательность производственно-технологических процессов в топливно-энергетическом комплексе, начиная от добычи топлива, включая производство энергии и заканчивая удалением отходов. Полностью исключить воздействие топливного цикла на окружающую среду невозможно, но уменьшение влияния вполне достижимо. Электрическая энергия – важнейший, универсальный, технически эффективный и экономически выгодный вид энергии, которая не представляет экологическую безопасность при использовании и передачи электроэнергии по линиям электропередач.

Электричество также способствует развитию природо-сберегающих технологий во многих отраслях производства. Выработка электроэнергии на многочисленных ТЭС, ГЭС, АЭС сопряжена со значительными отрицательными воздействиями на окружающею среду, и такие объекты вообще по степени влияния принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу промышленных объектов. В современных условиях проблемы взаимодействия энергетики и окружающей среды приобретают новые черты, распространяя влияние на огромные территории, атмосферу и гидросферу. Более значительные масштабы энергопотребления в обозримом будущем предопределяет дальнейшее интенсивное увеличение разнообразных воздействий на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах. Большая доля электроэнергии (более 60%) как в мире, так и в России вырабатывается на ТЭС, и поэтому вредные выбросы ТЭС в атмосферу обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязнений в ней. На долю ТЭС приходится примерно 27% вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий. Вредные выбросы и природные вещества в атмосфере подвергаются сложным процессам превращения, взаимодействия, вымывания и т.д. Следует помнить, что почти все выбрасываемые ТЭС вещества не являются инородными для окружающей природной среды. Они участвуют в круговороте веществ между атмосферой, литосферой и гидросферой, что неблагоприятно сказывается на всем комплексе. В результате сжигания органического топлива, кроме основных компонентов, выбросы ТЭС содержат пылевые частицы различного состава, оксиды серы, оксиды азота, фтористые соединения, оксиды металлов, газообразные продукты неполного сгорания, которые неблагоприятно сказывается на всей живой природе. Поступая в воздушную среду вредные выбросы, наносят большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов и оказывают отрицательное влияние, которое выражается в ухудшении здоровья людей и животных, снижении урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животных, ускорении коррозионных процессов строительных конструкций и автотранспорта, а также износу зданий и оборудования. Для нормального функционирования ТЭС необходимо взаимодействие с водной средой, заключающееся в потреблении воды системами технического водоснабжения, в т.ч. безвозвратное потребление воды. Потребители технической воды являются источниками примесного загрязнения, где образуются разбавленные растворы соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония. Кроме того, сточные воды ТЭС содержат ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты, которые оказывают пагубное влияния на качество воды, водные организмы. Опасность, также представляет тепловое загрязнение водоемов, которое вызывает многообразные нарушения их состояния.

По сравнению с электростанциями, работающими на органическом топливе, более чистыми с экологической точки зрения являются электростанции, использующие гидроресурсы, т.е. ГЭС, на долю которых в России приходится около 20% вырабатываемой электроэнергии. Однако работа данных электростанций требует учета территориальных аспектов и сопряжена со значительными отрицательными изменениями в окружающей среде, которые связаны с созданием плотин и водохранилищ. К отрицательному воздействию относится: затопление земель, изъятие их из хозяйственного оборота; снижение скорости течения рек, замедление водообмена и самоочищения; изменение микроклимата окружающей территории; подтопление берегов, заболачивание, развитие оползневых процессов; потери плодородных пойменных земель в долинах равнинных рек. В зоне водохранилищ постепенно происходят изменения климата в сторону повышения влажности воздуха, повсеместного подъема грунтовых вод, деградация почв и снижение содержания гумуса. Создание водохранилищ и затопление земель вызывает изменение видового состава, численности, биомассы растений и животных, формирование новых биоценозов. Изменяется гидрологический режим рек - происходит изменение и перераспределение стока, изменение уровневого режима, изменение режимов течений, уменьшение скорости течения воды.

Иллюзия о безопасности АЭС, на долю которых приходится более 20% вырабатываемой электроэнергии России была разрушена после нескольких больших аварий на АЭС. Самой страшной, из которых стала катастрофа на Чернобыльской АЭС. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население многих районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно загрязненными на многие десятилетия. Опасность атомной энергии лежит не только в сфере аварий и катастроф. Даже когда АЭС работает в штатном режиме, она обязательно выбрасывает изрядное количество радиоактивных изотопов (углерод – 14, криптон – 85, стронций – 90, йод – 129 и 131). Важной особенностью возможного воздействия АЭС на окружающую среду является необходимость демонтажа и захоронения элементов оборудования. Кроме выбросов, связанных радиационным загрязнением, для АЭС, также характерны выбросы энергии и теплоты в атмосферу, влияющие на окружающую среду.

Актуальным для решения проблем, энергетики является обеспечение выбросов и сбросов допустимых концентраций вредных веществ в районах расположения электростанций. Для ТЭС необходимо использовать наиболее «чистое» топливо – газ. Для минимизации выбросов в атмосферу соединений серы и окислов азота, которые образуются при сжигании органического топлива необходимы комплекс мероприятий: очистка от соединений серы продуктов сгорания топлива; удаление серы из топлива до его сжигания; уменьшение коэффициента воздуха; улавливание окислов азота с последующей переработкой в товарные продукты; разрушение окислов до нетоксичных составляющих. А для уменьшения концентрации вредных веществ в приземном слое воздуха, котельные ТЭС необходимо оборудовать высокими дымовыми трубами (до 200 и более метров).

Урон, наносимый окружающей среде ГЭС, во многом можно уменьшить или компенсировать. Эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей и уменьшения регулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат в основе всех современных разработок. Необходимо, также уменьшать площадь затопляемой земли на единицу создаваемой мощности. На АЭС все парогазовые и аэрозольные выбросы проходят систему очистки. Для очистки вентиляционного воздуха от аэрозоля в составе вентиляционных систем на АЭС предусматривают фильтровальные станции. На АЭС предусматривают меры для полного исключения сброса сточных вод, загрязненных радиоактивными элементами.

Важно использование солнечной энергии, энергии ветра, морских течений и волн, которые являются одним из наиболее экологически «чистых» и перспективных. Необходима реализация комплексной программы использования разных видов энергии, включающей в себя развитие новых технологий, не загрязняющих биосферу.

Таким образом, можно сказать следующее; что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе России, для чего необходимо искать новые пути и способы, позволяющие существенно уменьшить их отрицательное влияние на окружающую среду. Решение проблемы базируются на совершенствовании технологий, (использование и совершенствование очистных устройств; уменьшение поступлений соединений серы в атмосферу посредством предварительного обессеривания; экономия электроэнергии за счет снижения энергоемкости выпускаемых изделий; экономия электроэнергии в быту и на производстве за счет совершенствования изоляционных свойств здания; повышение КПД топлива при его использовании), целесообразен поиск новых, альтернативных и безопасных источников энергии.

Литература:

1.Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды:/ Ю.В.Новиков – 2-е изд., и доп. – М.: Фаир-Пресс, 2002. – 560 с., - ISBN 5-8183-0383-7

2.Семенова И.В. Промышленная экология./ И.В.Семенова – М. Издательский цент Академия, 2009. – 528 с. ISBN 978-5-7695-4903-8

3.Скалкин Ф.В. Энергетика и окружающая среда/Ф.В.Скалкин - Л.: Энергоиздат, 1981. – 280 с: ил.

4.Стадницкий Г.В. Экология: учебник для ВУЗов. Г.В.Стадницкий - СПб: Химиздат, 1997. – 240 с