Зміст
Вступ
1. Екологічніпроблеми теплоенергетики
1.1 Теплоелектростанції (ТЕС)
1.2 Енергія підземного тепла(геотермальна енергія)
2. Екологічнийвплив гідроенергетики на навколишнє середовище
2.1 Гідроелектростанції (ГЕС)
2.2 Припливні електростанції(ПЕС)
2.3 Солоність води як джерело енергії
2.4 Використання термальноїенергії океану
2.5 Вода як джерело водню — перспективного палива
2.6 Використаннягідродинамічної енергії
3. Екологічні проблемивикористання атомної енергії
4. Наслідки аварії наЧорнобильській АЕС
5. Геліоенергетика
6. Вітроенергетика
7. Біоенергетика
Висновки
Література
Вступ
Темаконтрольної роботи «Екологічні проблеми енергетики».
Енергетика — найважливіший фактор у процесі перетворення природи людиною.Виробництво енергії, її транспортування і споживання набули глобальногохарактеру. Створений людством енергетичний потенціал забезпечує сучаснітехнології освоєння навколишнього космічного простору.
Поряд з тим майже 80% усіх видів забруднення біосферизумовлює саме енергетична промисловість, яка включає добування, переробку івикористання палива.
Щорічне споживання енергії у світі зараз наближається до 25-35 млрд. тонн умовногопалива. Наслідком цього є виснаження світових запасів викопного палива.
При цьому спалювання органічного палива в енергетичнихустановках супроводжується величезними викидами шкідливих речовин і побічноготепла в навколишнє середовище.
На нинішньому етапі розвитку людства виникає необхідність упереведенні енергетичної промисловості на інтенсивний шлях, у впорядкуваннівикористання енергоносіїв на всіх рівнях, у пошуку і використанніальтернативних (екологічно чистих і невичерпних) джерел енергії.
Одниміз напрямів пошуку прихованих енергорезервів та їх реалізації в Україні єпрограма державної підтримки розвитку нетрадиційної енергетики, яка є складовоючастиною Національної енергетичної програми України. У Програмі доповнено ірозширено напрями розвитку, конкретизовано області застосування, уточненообсяги впровадження нетрадиційних і відновлювальних джерел енергії та малоїгідро- і теплоенергетики відповідно до основних показників національної енергетичноїпрограми України.
Особливого значення набуває економія електроенергії. Тільки вСполучених Штатах щорічно марно витрачається електроенергії на суму в мільярддоларів. Стільки енергії вистачило б на місто розміром із Чикаго.
Таблиця 1. Деякі характеристики електроенергії, щовиробляється традиційними і нетрадиційними методамиВид електростанції чи джерела енергії
Коефіцієнт
корисної дії, % Доступність,% Вугільна 35-40 85-90 Ядерна 35-40 75-85 Вітрова 40-70 20-40 Сонячна 10-20 15-20 Газифікація вугілля 40-50 80-90 Геотермічна 15-20 70-80 Маретермічна 2-3 90-95 Водень 30-45 70-80 Паливні елементи 60-80 80-90 Фотосинтез 0,4-1 90-95 Магнітогідродинамічна 50 60-70
1. Екологічні проблеми теплоенергетики
1.1Теплоелектростанції (ТЕС)
Широке використання вугілля та інших видів викопного палива зметою одержання електричної енергії має явні переваги, оскільки електричнуенергію неважко передавати навіть на значні відстані, машини і механізми можнарозташовувати далеко від генераторів. Нині набуває поширення й електричнеобігрівання житла — при цьому в будинках не спалюють ніякого палива і там неутворюється ні диму, ні золи.
Сьогодні теплоенергетику справедливо називають основоютехнічного прогресу. Але за використання енергії у вигляді електрики ми несемоі певне покарання. За масштабами впливу на навколишнє середовище ця галузьпосідає одне з перших місць. Велика кількість теплоелектростанцій (ТЕС) і теплоелектроцентралей(ТЕЦ) спалюють мільйони тонн органічного палива. На їх частку припадаєприблизно четверта частина всіх шкідливих викидів.
Екологічнийвплив ТЕС на навколишнє середовище залежить від виду палива. Для спалювання втопках ТЕС використовують три групи органічних ресурсів — тверді (вугілля ігорючі сланці), рідкі (мазут, дизельне і газотурбінне паливо) і газоподібніпалива (природний газ, біогаз та ін.).
При спалюванні твердого палива на ТЕС в атмосферувикидаються: летка зола з частками палива, що не згоріло, сірчистий і сірчанийангідриди, оксиди вуглецю і азоту, фтористі сполуки та газоподібні продуктинеповного згорання палива. Побічним продуктом, що утворюється при згораннівугілля, є вугільна зола. Золовідвали займають величезні площі землі, яківилучаються з раціонального господарського використання.
У вугіллі містяться вкраплення радіоактивних ізотопів цезію іторію. При спалюванні ці елементи роблять свій внесок в радіоактивнезабруднення навколишнього середовища.
При спалюванні рідких видів палива (зокрема мазуту) здимовими газами в атмосферу надходять сірчистий і сірчаний ангідриди, оксидиазоту, тверді і газоподібні продукти неповного згорання палива, сполукиванадію, солей натрію та ін.
При спалюванні природного газу єдиним найбільш істотнимзабруднювачем атмосферного повітря є оксид азоту (його утворюється на 20% менше,ніж при спалюванні вугілля). Природний газ є найбільш екологічно чистим видоменергетичного палива.
Порівняльні дані про вміст шкідливих домішок у димахтрадиційних видів палива наведені в табл. 2.
Для запобігання забрудненню атмосфери продуктами згоранняпалива та з метою зменшення ймовірності утворення кислотних дощів необхідно наТЕС і ТЕЦ змінити технологію.
Це можна зробити в таких напрямках:
а) розсіювання оксиду сірки в більш високих шарах повітряногобасейну за допомогою спорудження на ТЕС високих димових труб;
б) використання вугілля з низьким вмістом сірки на новихустановках;
в) очищення вугілля від сірки;
г) використання порошкоподібного вугілля і видалення сірки зтопочних газів, що відходять.
Комплексна підготовка вугілля до спалювання дозволяє знизити іспростити процес спалювання палива, скоротити витрати палива і знизити працевтратина транспортування, зокрема, для індивідуальних споживачів у затареному виглядіі з протипиловою обробкою (парафінування). Аналогічні підходи застосовують і довисокосірчистої нафти.
Таблиця 2. Вміст основних шкідливих домішок у димахПаливо Шкідливі домішки легка зола
SO2
Nox Вугілля: — березівське буре 6,66 0,48 0,41 — кузнецьке СС 20 0,85 1,22 — донецьке виснажене 24,2 5,4 0,70 — екібастузьке 63,9 2,24 0,79 — підмосковне буре 50,5 11,2 0,58 — естонські сланці 81,5 3,56 0,65 Мазут (3% сірки) 0,1 3,98 0,8 Газ - - 0,7
Запропоновані й принципово нові методи очищення топочнихгазів. Досить поширеним є «допалювання» первинних продуктів згорання.
Однією з проблем теплоенергетики є утилізація золи. Останнімчасом золу стали використовувати для різних цілей. Бетони, в яких міститься 20% золи, дають скороченняциклу пропарювання виробів удвоє. Вироби з додаванням золи морозостійкі, кращепротистоять агресивному середовищу, мають ідеальну гладку поверхню. Золувикористовують як мінеральну добавку в асфальтобетон і замість піску вкерамзитобетоні. Досить перспективним є застосування золи у виробництві цегли ізольного гравію.
Інший недолік ТЕС полягає в тому, що перетворення тепловоїенергії, яка міститься у викопному паливі, супроводжується колосальнимивтратами.
Сучасна теплова електростанція, яка працює на вугіллі івиробляє пару для наступного перетворення її енергії за допомогоютурбогенератора в електричну, досягає ефективності 40%, іншими словами, лише40% теплової енергії, яку віддає вугілля під час згорання, перетворюється велектричну. Такою ж приблизно є й ефективність теплових електростанцій, яківикористовують нафту.
Одержання електричної енергії супроводжується марнимвикористанням великої частини теплової енергії викопного палива — вугілля, нафти таприродного газу. Особливо великими є витрати, коли одержана електрична енергіязнову перетворюється в тепло на місці її використання.
При одержанні електричної енергії виділяється зайве тепло,яке необхідно кудись відводити. Коли такі «теплові відходи»викидаються в навколишнє середовище, це може призвести до небезпечнихнаслідків. Ось чому надлишок тепла в навколишньому середовищі класифікується яктеплове забруднення.
Багатопраць присвячено тепловому впливу на живі організми у зв'язку з місцемрозташування теплоелектростанцій. Ці дослідження показали, що явно небезпечнийвплив здійснюють ті електростанції, які розташовані в більш теплих кліматичних областях,оскільки організми, що живуть там, часто потрапляють в умови, близькі доверхньої температурної межі виживаності. Додаткове тепло від ближньоїелектростанції нерідко перевищує температурний поріг нормального існуванняорганізмів.
Розв'язати проблему теплового забруднення навколишньогосередовища можна двома шляхами — знайти надлишковому теплу корисне використання або перейтина охолодження замкненого типу з використанням градирень абоставків-охолоджувачів.
Охолодження замкненого типу має дві переваги. По-перше, якщотепло передається від охолоджувальної води в атмосферу, то немає необхідностівикидати охолоджуючу воду в озеро чи річку. Тим самим усувається небезпекапідігрівання водних організмів. По-друге, зменшується не тільки тепловезабруднення, але й кількість охолоджуючої води, яка забирається з річок,скорочується на кілька відсотків порівняно з кількістю, яка необхідна приохолодженні відкритого типу. Справа в тому, що одна і та ж вода знову і зновувикористовується для охолодження відпрацьованої пари з турбін. У результатікількість води, яка забирається на потреби електростанцій, значно скорочується,що дозволяє використовувати воду з іншою метою.
Величезним недоліком теплоенергетики є те, що викопневуглеводне паливо — вугілля, нафта і природний газ — належить до вичерпних невідновних природнихресурсів. Це дуже нераціональне використання копалин, які природа накопичувалавпродовж багатьох геологічних ер, оскільки вуглеводневі ресурси -чудова сировина дляхімічного синтезу.
У деяких країнах світу вже відчувається нестача органічногопалива, і вона тим гостріша, чим вищий промисловий потенціал країни.
Світові запаси твердого палива оцінюються як трохи більше 10 ООО млрд. тонн. Найбільшачастка природних запасів цього виду палива припадає на СНД, США і Китай. Становище іззапасами нафти складніше. Вважається, що природні запаси нафти у світістановлять приблизно всього лише 100 млрд. т і, враховуючи зростанняенергоспоживання, вони можуть бути вичерпані протягом 50 або й менше років.
Ця проблема є актуальною для країн усього світу і, зокрема,України. Чи є вихід із цієї ситуації? Так, є — він в енергоресурсозбереженні тау впорядкуванні використання енергоносіїв на всіх рівнях.
Проблемаресурсозбереження нині життєво важлива для української держави. Адже, хочанаселення України нині становить лише один відсоток усього населення планети,споживаємо ми два відсотки всіх енергоресурсів Землі — тобто вдвічі більшесередньостатистичного землянина. На одиницю виробленої в Україні продукціївитрачається втричі більше енергії, ніж у розвинених країнах, що наперед робитьцю продукцію неконкурентоспроможною. Доки Україна не вийде на рівень хоча бсеред-ньосвітових стандартів енергоспоживання, годі сподіватися змін на краще внашій економіці.
Якби Україна зменшила споживання енергоресурсів хоча будвічі, вона б повністю забезпечувала свої енергопотреби, тобто цілком могластати енергоресурсонезалежною державою. Але для цього необхідно впровадити сучасніметоди нафтогазодобування, вводити в експлуатацію нові розвідані родовища,відновити старі свердловини і пробурити нові на вже начебто використанихродовищах, розвивати вугільну промисловість, розширити видобуток буроговугілля, торфу, увести до ладу нові потужності гідроелектростанцій, запровадитирежим суворої економії енергоресурсів та електроенергії хоча б на побутовомурівні. Нині ж Україна забезпечує себе власними енергоресурсами лише на 20 відсотків, сплачуючи заросійський газ ціну вище світової.
1.2 Енергія підземного тепла (геотермальна енергія)
Геотермальна електростанція — енергетичне підприємство, щовикористовує для виробництва електроенергії тепло земних надр у вигляді гарячихджерел і гейзерів. Геотермічні електростанції є екологічно чистими.
Геотермальні багатства Землі зосереджені, головним чином, натериторії Атлантичного хребта, який закінчується Ісландією, у Великомутектонічному рові в Африці, у «вогняному кільці», яке оточує Тихийокеан, та в деяких інших місцях. Більше 20 країн використовують це джерело тепла дляенергетичних цілей, а в Ісландії близько 75% людей користуються ним для опалення житловихбудинків.
Загальна потужність систем прямого використання геотермальноїенергії у світі в середині 1990-х років складала близько 8,5 ГВт. За останні 5 років вона збільшиласяна 16% (у Китаї -втричі, у США — на 55%). У СНД знизиласяв 5 разів.
Як відомо, чим далі вглиб Землі, тим більшою стає температура(у середньому на 30°С на 1 км, а у вулканічних районах значно швидше). За оцінкамифахівців, у земній корі до глибини 7-10 км акумульоване тепло, загальнакількість якого в 5 тис. разів перевищує теплоємність усіх видів викопногопалива, що є на Землі. Теоретично всього 1% тепла, що міститься в земній корі до глибини 5 км, вистачило б длятого, щоб розв'язати енергетичні проблеми людства на найближчі 4 тис. років. Та напрактиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі результатидосягнуті в районах активної вулканічної діяльності. Через свердловини гарячапара надходить у турбіни й виробляє електроенергію. Відпрацьована гаряча(75-80°С) вода використовується для опалення будинків, теплиць, тваринницькихферм тощо.
Підчас перетворення геотермальної енергії виникає проблема відпрацьованихпідземних вод. Як правило, вони сильно мінералізовані, і їх не можна спускати вріки. З деяких таких розсолів добувають йод, бром, літій, цезій, стронцій,рубідій та інші елементи. Відпрацьовані води знову закачують у підземнігоризонти для повторного використання тепла Землі.
Високу ефективність дає використання термальних станцій усільському господарстві. Так, на Північному Кавказі собівартість тепличниховочів, вирощених на геотермальних водах, у 1,5 рази нижча, ніж там, де парники обігріваютьсявід котелень, що працюють на мазуті. У деяких районах Ставропольського краю,Омської області, у Казахстані, Грузії, Азербайджані термальні води такожвикористовуються на тваринницьких фермах і парникових господарствах. За рахунокпідземних вод у СНД можна теплофікувати 60 міст і 100 сільських районів. Перспективними в планірозвитку геотермічної енергетики є Камчатка, Курильські острови, Чукотка,Західний Сибір, Північне Забайкалля, Дагестан, Кавказ, Середня Азія. ТількиЗахідно-Сибірський підземний басейн гарячої води має площу близько 3 млн. км2,за розмірами це ціле Середземне море гарячої води під землею. На Камчатці таКурильських островах у зоні активного вулканізму (тільки діючих вулканів тампонад 60) розташованічисленні джерела гарячих вод із температурою 100°С та джерела пари, яка маєзначно вищу температуру. Перша в колишньому СРСР геотермальна станція почалапрацювати на Камчатці на р. Паужетці. В Україні досі немає жодної установкитакого типу, проте перспективними зонами для використання геотермальної енергіїє Карпати, Закарпаття та Крим. На території України (600 тис. кв. км) виявлено9,5 тисяч теплових потоків, а Європа в цьому плані ще лишається майженевивченою — тут (а це приблизно 10 млн. кв. км) поки що зафіксовано 3,5 тисячітеплових потоків. Науковцями Інституту геофізики НАН України складено картутеплових потоків землі на всій її території. Завдяки карті стали відомимимісця, де виявлено донедавна невідомі аномалії теплових потоків. Зі складеноїнауковцями карти видно, де можна добувати підземне тепло. Вже є проектиелектростанцій, які могли б працювати в Закарпатті. Непогані шанси щодо цьогомає Крим.
2. Екологічний вплив гідроенергетики на навколишнєсередовище
2.1Гідроелектростанції (ГЕС)
Зрізних форм водної енергії найбільше значення з точки зору широкого практичногозастосування на сучасному етапі має використання механічної енергії водотоків,яке досягається спорудженням гідроелектростанцій (ГЕС) різних видів (табл. 3).
У найпростішому вигляді гідроелектростанція (ГЕС) складаєтьсяз греблі, що підпирає воду в руслі річки, і будівлі ГЕС, що міститься з низовоїсторони греблі. У будівлі ГЕС розміщене енергетичне обладнання — турбіни, генераторитощо. Вода від греблі до будівлі ГЕС підводиться напорними трубопроводами.
У більш складних проектах до складу ГЕС можуть входитирізного виду водопідвідні деривації (відкритий канал, тунель та ін.), напірнийтрубопровід, відвідні споруди (у вигляді відкритого каналу, тунелю й ін.).
Гідроенергетика є однією з важливих підгалузейелектроенергетики і водного господарства. Більше 20% промислово-виробничих фондів зосередженона ГЕС. ГЕС виконують різні функції в загальній системі енергозабезпечення.
ГЕС у паливно-енергетичному комплексі країни зменшуютьпотребу народного господарства в енергетичному паливі, покращують структурусамого комплексу, підвищують надійність і якість енергозабезпечення. Часткаенергії ГЕС у загальній кількості енергії є відносно невеликою (приблизно 3%). Разом з тимзначимість гідроенергії в паливно-енергетичних балансах окремих районів країнидуже суттєва. Особливо важливим є питання економії палива, яке забезпечуєтьсягідроенергетикою в районах, що знаходяться далеко від джерел палива, але маютьпотребу в паливних ресурсах.
Таблиця 3. Роль гідроенергетики у світовій енергетиціКраїна Виробництво електроенергії електростанціями в цілому, млн. кВт/рік Виробництво електроенергії ГЕС, млн. кВт/рік
Частка ГЕС у виробництві
електроенергії,% Норвегія 81108 72282 89,0 Швейцарія 42348 36290 85,5 Бразилія 112572 92945 82,6 Португалія 13932 9683 69,6 Нова Зеландія 21348 11589 68,1 Єгипет 13000 8800 67,7 Австрія 38064 24871 65,4 Канада 335721 220150 65,0 Колумбія 16260 10350 63,8 Швеція 92940 53524 57,6 США 2283880 225753 9,8 Японія 563998 76379 13,5 Німеччина 353424 17558 4,9
Особливо слід зазначити, що ГЕС скорочують потребу в газомазутномупаливі, використання якого в якості сировини в інших галузях промисловості(хімії, металургії) дає значно більший економічний ефект.
З часом суттєво зросла роль ГЕС та ГАЕС (гідроакумулюючихелектростанцій), які дають найбільш дешеву електроенергію, у розв'язанні проблемпідвищення якості й надійності електропостачання. Ці електростанції завдякисвоїм високим маневреним можливостям усе більше використовуються для перекриттянерівномірного режиму потужності.
Значною перевагою гідроенергетики є відновлюваністьгідроенергетичних ресурсів.
Серед позитивних рис гідроенергетики слід відзначити й те, щоїї відносять до найбільш екологічно чистих серед різних сучасних способівмасового виробництва електроенергії. ГЕС не виділяють шкідливих речовин унавколишнє середовище і не використовують атмосферний кисень для виробництваелектроенергії.
Але багаторічний досвід використання енергії води виявив інедоліки гідроенергетики. Один з основних — нерівномірність природного стоку річок. Він можебути подоланий шляхом створення водосховищ, які регулюють стік: під час паводку та повноводдяводосховища наповнюються, а в межень спрацьовують. Але створення водосховищтягне за собою ряд негативних для навколишнього середовища наслідків.
Водосховища впливають на природний режим річок, оскількизмінюють їх гідрологічний і температурний режим, затоплюють великі території,викликають зсувні процеси, перебудову сільського господарства і природнихекологічних систем. Вплив водосховища виявляється не лише поблизу самоговодосховища, а також вище та нижче за течією, у дельтовій області рік, а інодій у прибережній морській зоні.
Будівництво гребель і водосховищ створює такі серйозніпроблеми:
1. Греблі перешкоджають міграції риб, руху транспорту,затримують твердий стік і стік біогенів (азоту і фосфору), змінюють береги,знижують паводки.
2. Створення водосховищ викликає значне переміщення населення,вирубку лісів, проведення компенсаційних робіт, безповоротне вилучення стокудля наповнення водосховища.
3. Відбувається зміна клімату в прибережній смузі (упосушливому кліматі спостерігається підвищення вологості, пік дощового періодупересувається з осені на літо тощо).
4.Погіршується якість води внаслідок зменшення проточності, дефіциту кисню,збільшення азоту і фосфору, появи синьо-зелених водоростей, повторногозабруднення.
У зв'язку з цією проблемою при спорудженні водосховищ слідвраховувати формування і розвиток вищої водної рослинності. Як правило, пристворенні водосховищ і підвищенні рівня води швидкість течії зменшується,спостерігається затоплення значних площ, збільшення, особливо в перші рокистворення водосховища, виносу поживних речовин з ґрунту. Ці обставинивикликають утворення застійних зон на деяких площах під поверхнею води, щосприяє надмірному розвитку водоростей, особливо синьо-зелених — так званому «цвітіннюводи». Змінюється смак і колір води, оскільки у воду з водоростейпотрапляє велика кількість виділень і погіршується кисневий режим; забиваютьсяфільтри водозабірних споруд і порушуються нормально збалансовані у водойміпроцеси обміну речовин і заміна одних видів іншими, більш пристосованими дотаких, менш сприятливих, умов. Складність створення сприятливих умов для ростуі розвитку макрофітів полягає в тому, що при надлишковому розвитку вони зфактора берегозакріплення і самоочищення води стають фактором, що сприяєпідтопленню і заболочуванню берега, а при відмиранні — фактором самозабрудненняводи.
5. Спостерігаються значні біологічні наслідки — поширенняінфекційних захворювань, збільшення збудників хвороб, особливо в країнах з жаркимкліматом (малярії, шистоматозу та ін.).
6. Флора і фауна (іхтіофауна) зазнають значного впливу, що приводитьчасом до повної перебудови.
7. Регулювання стоку і зрізування паводку супроводжуютьсязневодненням рік нижче греблі, зниженням рівня ґрунтових вод і опустелюваннямзаплавних земель; поблизу дериваційних споруд спостерігається підтоплення ізаболочування територій, прилеглих до деривації.
8. Виникає порушення стійкості схилів — поява зсувів, абразіяберегів; іноді ці явища набувають характеру катастроф, як наприклад катастрофав Італії 1963 p., коли в водосховище Вайонт звалився скельний масив об'ємом 240млн. м3, в результаті чого загинуло 3 тисячі людей, завдано великихматеріальних збитків.
9. Спостерігається «наведена» сейсмічність. З цим явищемвперше зіткнулися лише у 60-х роках після землетрусів в Індії (1967 р.) і Греції (1968 р.). У 1976 роцінараховувалось 20 випадків чітко встановленого зв'язку між підвищеннямсейсмічної активності і початковим наповненням водосховищ.
10.Будь-яке гідротехнічне будівництво пов'язане, як правило, з вирубкою лісів,знищенням рослинного покрову, скиданням неочищених стічних вод, залишківгорючих і мастильних матеріалів; при застосуванні гідромеханізації збільшуєтьсяпомутніння водойм, створюється шум та інші перешкоди.
Великі труднощі при гідротехнічному будівництві викликаютьпитання збереження рибних запасів. При будівництві греблі виникають проблемипропуску риби у верхній б'єф і скату риби та її молоді в пониззя річок,необхідність створення штучних нерестилищ замість затоплених водосховищем,рибозагороджувальних споруд та ін.
Гідротехнічне будівництво на річках без створення спеціальнихспоруд привело до різкого скорочення, а в деяких місцях до повної втратибагатьох популяцій прохідних і напівпрохідних риб (наприклад, лососевих,сельдєвих та ін.) як у нашій країні, так і за кордоном, оскільки спуск молодічерез турбіни без рибопропускних споруд неможливий або веде до значного травматизмуі загибелі риби.
Треба вказати на ще один негативний наслідок створенняводосховищ. За останні 50 років люди штучно заповнили водойми приблизно 10 трильйонами тонн води.Наприклад, гребля Братської ГЕС утворює найбільше у світі водосховище, якевміщує 169 млрд. кубометрів води. Це більше трьох річних стоків Дніпра. ГребляТоктогульської ГЕС на р. Нарин ще вища — 230 м, Ну-рекський гідровузол на р.Вахш має греблю висотою в стоповерховий хмарочос. Потужна гребля Красноярськоїгідроелектростанції перегородила велику річку Єнісей і створила водосховищеоб'ємом 100млрд.кубометрів води.
У результаті переміщення води з океанів на континенти масаЗемлі навколо екватора зменшилася, а в Північній півкулі, де найбільшеводосховищ, збільшилася. Таке зміщення маси, як думають учені, прискорилообертання Землі, оскільки вода опинилася ближче до осі обертання. Більш швидкеобертання скорочує день. Через ефект водосховищ день за останні 50 років скоротивсяприблизно на8мільйонних часток секунди.
Оскільки штучні водосховища розташовані на земній кулінесиметрично, запаси води в них «зсунули» і земну вісь приблизно на60 см від Північного полюсу вбік західної частини Канади. Таким чином,створення штучних водойм тягне за собою достатньо великі за масштабами(глобальні) наслідки, і ще не всі з них ми маємо змогу оцінити.
Як бачимо, гідроенергетика на сучасному етапі не відповідаєтим екологічним вимогам, що висуваються до неї, тому її подальший розвиток івдосконалення мають бути пов'язані з виробленням нової концепції або, у крайньомуразі, із суттєвим переглядом існуючих принципів використання енергії води.
При цьому найбільш суттєвим у подальшому розвиткугідроенергетики має стати усвідомлення того факту, що гідроресурси євідновлюваними, а точніше — безперервно відновлюваними.
Дотого ж, треба створити чи виробити систему заходів, спрямованих на якнайповнішевідвернення негативних впливів ГЕС на навколишнє середовище. Заходи повиннібути спрямовані на мінімізацію, локалізацію та усунення негативних наслідків.
Для прогнозу і контролю забруднення водосховищ необхіднийоблік і аналіз як природного біогенного, так і антропогенного навантаження.
Знизити гостроту екологічних проблем у гідроенергетиці можнапри будівництві енергонакопичуючих ГЕС (ЕНГЕС), гідроакумулюючих електростанцій(ГаЕС).
Особливим напрямком гідроенергобудівництва стає створеннямалих ГЕС одиничної потужності до 30 кВт на невеликих водотоках. Спорудження таких ГЕС дозволить економитипаливо і отримувати електроенергію без завдання такої значної шкодинавколишньому середовищу, як при будівництві великих ГЕС. Раніше невеликі, такзвані районні, міжколгоспні гідроелектростанції місцевого значення на невеликихрічках були чи не основним джерелом енергозабезпечення сіл України. Та їхзакрили після створення потужних загальносоюзних енергосистем.
Карпати та прилеглі до них передгірські райони настількибагаті на гідроресурси, що при розумному їх використанні могли б цілкомзабезпечити електроенергією не лише себе, а й інші регіони. МініГЕС можнабудувати і в Криму.
2.2 Припливні електростанції (ПЕС)
Енергія припливів і відпливів належить до одного з видівгравітаційної енергії, яку людство ще майже не використовує. її запаси на всійпланеті обчислюються в 11003 млн. кВт.
Двічі за кожні 24 години 50 хвилин всю нашу планету зі сходуна захід оббігає хвиля, її рух пов'язаний з часом проходження Місяця черезмеридіан. Це і є припливи та відливи, які виникають у результаті сил тяжінняМісяця і Сонця. В умовах великої поверхні океану висота місячного припливу неможе перевищувати 0,55 м, а сонячного — 0,24 см. У вузьких протоках і бухтах рівеньприпливу підвищується, наприклад, у затоці Фанді (Канада) спостерігаєтьсярекордна висота припливних хвиль — 18,5 м.
Енергія припливів величезна, вона майже в 105 разів перевищуєенергію, яка виробляється всіма гідроелектростанціями планети.
Припливні станції працюють за таким принципом: у вусті річкиабо затоки будується гребля, у корпусі якої установлюються гідроагрегати. Загреблею створюють припливний басейн, який наповнюється припливною течією, щопроходить через турбіни. При відпливі потік води виходить з басейну в море ікрутить турбіни у зворотному напрямку.
Економічнодоцільно будувати ПЕС у районах з припливним коливанням рівня моря не менше 4м. Проектна потужність ПЕС залежить від характеру припливу в районі спорудженнястанції, від об'єму і площі припливного басейну, від кількості турбін,установлених у тілі греблі.
З 1967 р. в гирлі річки Ране у Франції на припливах висотою до 13 м працює ПЕС потужністю 240 тис. кВт/год з річноювіддачею 540 тис. КВт/год. Націй ПЕС встановлено 24 гідроагрегати. За оцінками спеціалістів будівництво даноїелектростанції економічно виправдане. Річні витрати експлуатації нижчі, ніж наГЕС, і складають 4% капіталовкладень.
Перша Кислогубська ПЕС у колишньому СРСР була побудована в 1968 р. на березіКольської затоки. У 1970 р. станція була побудована поблизу норвезького містаБергена. Вона має потужність 350 кВт і забезпечує енергією невелике селище. Є проектибудівництва ПЕС на Білому та Охотському морях.
Незважаючи на великі запаси енергії припливів, крім величезноївартості спорудження припливної станції, у цієї енергії є й інші негативністорони. Якщо така станція далеко від найближчого великого центру використанняенергії, потрібні довгі й дорогі лінії електропередач. Крім того, виробленняприпливної енергії непостійне: при звичайній експлуатації припливної енергіїелектрика виробляється лише на початку відпливу, тобто, коли рівень води,забраної в басейн, достатньої мірою перевищує її рівень у морі, зі зниженнямрівня води в басейні вироблення електроенергії зменшується і біля нижньої точкивідпливу падає до нуля, оскільки різниця рівнів зникає. Таким чином, виробленняенергії піднімається і падає двічі за добу відповідно до припливних циклів. Атаке циклічне вироблення енергії не відповідає добовим циклам потреб у ній іповинно компенсуватися іншими джерелами.
Крім того, будівництво припливних станцій в затоках можепривести до затоплення солоною водою великих площ берегових областей. Можутьбути змінені цикли міграції риб.
2.3Солоність води як джерело енергії
Солонавода океанів і морів має в собі величезні неосвоєні запаси енергії, яка можебути ефективно перетворена в інші форми енергії в районах з великимиградієнтами солоності, такими є гирла найбільших річок — Амазонки, Конго,Парани та ін. Осмотичний тиск, який виникає при змішуванні річкових вод ізсолоними, пропорційний різниці в концентраціях солей у цих водах. У середньомуцей тиск складає 24 атм., а при впаданні річки Йордан у Мертве море — 500 атм… Як джерелоосмотичної енергії планується також використовувати соляні куполи, щознаходяться в товщі океанського дна. Розрахунки показали, що при використанніенергії, отриманої при розчиненні солі середнього за запасами нафти соляногокупола, можна отримати не менше енергії, ніж при використанні нафти, яка вньому міститься.
Роботи з перетворення «солоної» енергії велектричну знаходяться на стадії проектів і дослідних установок.
2.4 Використання термальної енергії океану
Температура води океану в різних місцях дуже різна. Міжтропіком Раку і тропіком Козерога поверхня води нагрівається до 82 градусів за Фаренгейтом (27°С). Наглибині 2000 футів (600 метрів)температура падає до 35, 36, 37 або 38 градусів за Фаренгейтом (2, 3, 4, 5°С).
За оцінками в поверхневих водах є запаси енергії, що в 10000 разів перевищуютьзагальносвітову потребу в ній.
Використовуючи різницю температур в океані, можна отримуватиелектроенергії вдвічі більше, ніж становить загальносвітове її споживання на сьогоднішнійдень.
Все обладнання такої електростанції разом з генераторомзнаходиться на плаваючій платформі, а електроенергія передається на землю задопомогою підводного кабелю. Недоліком такої електростанції є корозія, якоїшвидко зазнають металеві деталі в морській воді, металів, обростання елементівтеплообмінників морськими організмами та малий коефіцієнт корисної дії — 2-3%.Перевагами марітермічної електростанції є стабільність режиму роботи (90-95%), оскількитемпература морської води в районі екватора постійна впродовж року, івідсутність негативного впливу на навколишнє середовище. Перша у світіпромислова електростанція такого типу була збудована в Абіджані (Берег СлоновоїКості) і мала потужність 8 тис. кВт. Коефіцієнт корисної дії перетворення гідротермальної енергіїще зовсім мізерний — не перевищує 1-2%. Можливо, скоро будуть знайдені способи йогопідвищення. Марітермічні електростанції працюють в Індонезії, на острові Балі(5 МВт), в Японії (10 МВт), на Гаїті (5 МВт) і на Гавайях (40 МВт). Значніперспективи відкриває використання гідротермальної енергії в освоєнні полярнихрайонів, де різниця температур повітря і води особливо велика.
2.5 Вода як джерело водню—перспективногопалива
Молекула води складається з двох атомів водню і одного атомукисню. Вилучений з води водень можна використовувати як паливо для отриманняелектроенергії. Отриманий водень досить зручно зберігати: у вигляді стисненогазу в танкерах або в скрапленому вигляді в кріогенних контейнерах притемпературі-203°С. Його можна зберігати й у твердому вигляді після сполучення ззалізо-титановим сплавом або з магнієм для утворення металевих гідридів. Післяцього їх можна легко транспортувати і використовувати в міру необхідності.
Одиніз найбільш перспективних методів вилучення водню з води — електроліз води.Одержаний таким чином водень використовувався під час космічних польотів запрограмою «Аполлон».
2.6 Використання гідродинамічної енергії
Енергія прибоїв, течій, хвиль ще фактично невикористовується. Тільки енергія прибоїв обчислюється десятками мільйонівкіловат-годин на рік з 1 км берегової ділянки. Сучасний рівень техніки дозволяєвилучати енергію течій при швидкості потоку більше 1 м/с. При цьому потужністьвід 1 м2 поперечного перерізу потоку складає близько 1 кВт.
Багатообіцяючими є гігантські турбіни на таких інтенсивних істабільних океанських течіях, як Гольфстрім і Куросіо, які несуть відповідно 83і 55 млн. м3/с води зі швидкістю до 2 м/с, і Флоридськоїтечії (30 млн. м3/с, швидкість до 1,8 м/с). Перспективним євикористання течій Гібралтару і Ла-Маншу.
Створення енергетичних станцій, заснованих на використанніенергії морських течій, пов'язане поки що з технічними труднощами, перш за все,зі створенням енергетичних установок великих розмірів, які становитимутьзагрозу судноплавству.
Зараз діють лише маленькі енергетичні установки, яківикористовують енергію хвиль для забезпечення електроенергією маяків, бакенівта інших невеликих об'єктів. В Індії від енергії хвиль працює плавучий маякпорту Мадрас. У Норвегії з 1985 року діє перша у світі промислова хвильовастанція потужністю 850 кВт.
Створення хвильових електростанцій визначається оптимальнимвибором акваторії океану зі стійким запасом хвильової енергії, ефективністюконструкції станції, в яку вбудовані пристрої згладжування нерівномірностірежиму хвилювання. Досвід експлуатації хвильових електростанцій показав, щовироблювана ними електроенергія поки що в 2-3 рази дорожча за традиційну, але вмайбутньому очікується значне зниження її вартості.
3. Екологічні проблеми використання атомної енергії
Приподілі ядер урану і плутонію в ядерному реакторі виділяється величезнакількість енергії, використання якої дозволило створювати значні атомніелектростанції (АЕС) промислового типу. За один акт розпаду ядра уранувиділяється енергія, яка дорівнює приблизно 200 меВ. Це більш ніж у 20 млн. разів перевищуєенергію, що виділяється на один атом у будь-якій хімічній реакції. При поділіядер 1 г урану виділяється 20 млн. ккал, що відповідає 23 000 кВт • годтеплової енергії. Один кілограм урану може дати стільки тепла, скількиодержують при спалюванні від 2600000 до 3000000 кг кам'яного вугілля.
Таблиця 4. Список найбільших АЕС світуНазва Країна
Потужність
електростанції (МВт)
Фукушима
Бруце
Гравелінес
Палуел
Бучей
Піцкерін
Курська
Ленінградська
Японія
Канада
Франція
Франція
Франція
Канада
Росія
Росія
7 748
5 563
5 480
5 160
4 180
4 120
3 800
3 800
27 червня 1954 р. перша у світі атомна станція у м. Обнінськ булапідключена до московської енергосистеми.
Нині (за даними на 2009 р.) 40 ядерних реакторів у 32 країнах виробляють 17% світового обсягуелектроенергії.
Частка ядерної енергії в енергетиці деяких країн становить: уФранції — 75%, Бельгії — 60%, Південній Кореї — 49%, Швеції — 46%, Іспанії — 38%, США — 21%, Росії — 14%. У США працює 102 АЕС, Франції — 56, Південній Кореї — 10.
В останні роки ядерна енергетика розвивається відноснослабкими темпами. Щорічне зростання виробництва атомної електроенергіїстановить приблизно 0,5%. Для порівняння: щорічно нафтовидобування збільшується на 1%, а добування газу — на 3%.
Показники, які характеризують ядерну енергетику різних країн,зібрані в таблиці в порядку зменшення повної потужності АЕС.
Зараз у світі будується 37 ядерних реакторів із сумарною проектованоюпотужністю31ГВт (9% від потужностівсіх працюючих).
Запаси ядерного палива в земній корі оцінюють у 100 трильйонів тонн.Найбільші його поклади зосереджені в Конго, США (Колорадо), Канаді, Австралії, Південній Африці.
Трагічна аварія на Чорнобильській АЕС та ядерні катастрофи наінших АЕС поставили під великий сумнів подальше існування атомної енергетики,яка таїть у собі смертельну небезпеку для всього людства.
З часу введення в експлуатацію першої АЕС у світі сталосякілька крупних аварій, що призвели до радіоактивного забруднення навколишньогосередовища, опромінення та загибелі людей (табл. 6).
Екологічноюй політичною подією в Україні, яка поліпшила її міжнародний імідж, сталозакриття Чорнобильської АЕС (єдиний працюючий на ЧАЕС третій енергоблок бувзупинений 15 грудня 2000 p.). Незважаючи на повне закриття, існує небезпекаспонтанних фізичних процесів, які відбуваються в реакторі. Про це свідчатьперіодичні радіоактивні викиди з 4-го енергоблоку.
Таблиця 5. Стан ядерної енергетики різних країн (за станом на 2009 р.)Країна Кількість реакторів Повна потужність усіх АЕС (ГВт)
Виробництво електроенергії
(ГВт • год) Частка 1 виробництва від повної (%) Коефіцієнт використання (%) США 104 97,5 727,7 19,8 85,5 Франція 59 63,10 160,4 75,0 86,7 Японія 53 43,69 303,3 34,6 79,2 Німеччина 19 21,12 160,4 31,2 86,7 Росія 29 19,84 110,9 14,4 63,8 Корея 16 12,99 97,82 42,8 86,09 Великобританія 12,97 67,35 67,35 28,9 80,3 Україна 14 12,12 67,35 43,8 63,5 Канада 14 10,00 69,30 12,4 79,1 Швеція 11 9,43 70,10 46,8 84,8 Іспанія 9 7,47 56,47 31,0 86,3 Бельгія 7 5,71 46,60 57,7 93,1 Тайвань 6 4,88 36,91 25,3 86,3 Болгарія 6 3,54 14,53 47,1 46,9 Швейцарія 5 3,18 23,52 36,0 84,4 Фінляндія 4 2,66 22,07 33,1 94,9 Словаччина 6 4,21 13,12 47,0 62,3 Литва 2 2,37 9,86 73,1 47,5 КНР 3 2,17 14,10 1,15 74,3 Індія 11 1,90 11,45 2,65 68,9 ПАР 2 1,84 13,47 7,08 83,5 Угорщина 4 1,73 14,10 38,3 93,1 Чехія 4 1,65 13,36 20,8 92,54 Мексика 2 1,36 10,00 5,21 83,98 Аргентина 2 0,94 6,59 9,04 80,5 Румунія 1 0,65 4,81 10,7 84,5 Бразилія 1 0,63 3,98 1,25 72,5 Голландія 1 0,45 3,40 4,02 86,4 Вірменія 1 0,37 2,08 36,4 63,1 Пакистан 1 0,13 0,07 0,11 6,4 Усього 433 349,00 2 398
Такі країни, як Австрія, Данія, Філіппіни та Швеція заявилипро намір повністю відмовитися від АЕС і демонтувати ті ядерні блоки, які тамє.
Трагедіяна ЧАЕС повністю розвіяла міф про дешевий і безпечний «мирний» атом.
Таблиця 6. Найбільші аварії на АЕС (Преждо и др., 1996) Віндскале, Великобританія СЛ-1, США Люценс, Швейцарія ТМІ, США Чорнобиль, Україна Дата аварії 10.10.1952 01.03.1957 21.01.1969 29.031979 26.04.1986 Дата пуску 1951 1958 1968 1978 1983
Теплова
потужність, МВт - 3 30 2800 3200 Мета використання воєнна воєнна цивільна цивільна цивільна
Максимальна
потужність, МВт - 19000 - - 320000 Максимальна температура топливних - 2000 1300-3100 3100 4000-5000 елементів, К Стан реактора після аварії Знищено 150 Знищено 20% Знищено 1 паливний елемент Повністю Повністю паливних паливних знищено знищено елементів елементів Максимальна доза опромінення (mSv) 160 0,1 0,05 0,5 300-500 Колективна доза опромінення 1200 - Дуже мала 100 1600
У галузі практичного використання ядерної енергії сформувавсятакий основний напрямок, як ядерна енергетика, тобто здійснення впромислових масштабах перетворення ядерної енергії в інші види (механічну, електричнутощо), які використовуються потім для виробничих і побутових потреб.
Перетворення ядерної енергії в електричну відбувається наАЕС, основною частиною яких є ядерний реактор.У світі розроблено багатотипів ядерних реакторів, що різняться за видами ядерного палива (за засобами іступенем його збагачення), сповільнювачів, теплоносіїв, за використаннямнейтронів та ін. Перевагу у використанні отримали ядерні реактори на тепловихнейтронах, як більш прості. У так званій активній зоні реактора ядерне паливопід упливом нейтронів вступає в ланцюгову реакцію. Енергія, що при цьомувиділяється, відводиться за допомогою теплоносія (води, органічної рідини,розплавленого металу, газу та ін.).
Навколоактивної зони розміщено відображувач нейтронів. Управління ланцюговою реакцієюздійснюється за допомогою стержнів-поглиначів, які підтримують виділенняенергії на потрібному рівні, забезпечують рівномірність її розподілу по об'ємуреактора. Ядерне паливо знаходиться в реакторі у вигляді стержнів — ТВЕЛів (тепловиділяючихелементів).
У міру «вигорання» компонента ядерного палива, щоділиться, умови, необхідні для роботи реактора, погіршуються (зникають активніатоми, накопичуються осколки поділу, поглинаються нейтрони). Щоб збільшитистрок експлуатації ТВЕЛів, до активної зони реактора вводять стержні з речовин,які сильно поглинають нейтрони (Вr, Са та ін.). Спочатку їх занурюють глибоко,потім поступово виводять з активної зони. Таким чином підтримуєтьсястаціонарний («критичний») режим. Переміщуючи стержні близько положення,що відповідає критичному стану, регулюють ланцюговий процес, посилюючи чипослаблюючи його. Таким чином регулюється потужність ядерного реактора.
Якщо видалити керуючі стержні з активної зони, реактор станенадкритичним, а значить і вибухонебезпечним. З цієї точки зору ніякий зіснуючих реакторів не можна назвати абсолютно безпечним.
Як паливо для ядерних реакторів використовують уран,плутоній, торій. На шляху використання атомної енергії перед людством постаєвсе більше й більше проблем. На першому плані стоять заходи щодо гарантуваннябезпеки навколишнього середовища та населення, проблема похованнявисокорадіоактивних відходів, проблеми роботи АЕС в енергосистемах і багатоінших. Системи забезпечення безпеки АЕС постійно розвиваються і вдосконалюються.Але незважаючи на це, атомна енергетика повністю екологічно безпечною вважатисяне може.
Зараз учені всього світу працюють над отриманням екологічнобезпечної і дешевої термоядерної енергії. Ідея термоядерного реактора — токамака належитьвидатним російським фізикам А.Д. Сахарову й І.Є. Тамму. За найбільш оптимістичнимипрогнозами, термоядерна електростанція почне виробляти енергію у 2050 р.
4. Наслідки аварії на Чорнобильській АЕС
Найбільша аварія за всю історію розвитку атомної енергетикисталася на Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 р. Під час вибуху її четвертогоблоку був повністю зруйнований ядерний реактор.
Вибух на ЧАЕС був механічним, а не ядерним. У реакторі 4-го енергоблоку на моментвибуху було близько 180-200 тонн ядерного палива — урану (U-235, U-238), 400 кг плутонію-239 (Рu-239), 170 кг плутонію-240 (Рu-240). Близько 8 т (4% цієї кількості) буловикинуто в навколишнє середовище.
Загальнаактивність викинутих речовин становила 6,2 млрд. кюрі. Під час вибуху виникла пожежа.Горіння графіту спричинило підвищення температури всередині зруйнованогореактора. Тому та частина радіонуклідів, що потрапила в навколишнє середовищепід час пожежі, була у вигляді оксидів і карбідів рідкісноземельних металів.
Радіонукліди не розпорошилися до атомного рівня в повітрі, абули зв'язані в аерозольних частинках — хімічно активних і нерозчинних у воді. Назараженій поверхні, де ґрунт не перекопувався, радіонукліди й досі перебуваютьу верхньому 5-санти-метровому його шарі. Тому вони легко переносяться вітром,пиловими бурями і навіть бризками від крапель дощу.
В атмосферу було викинуто близько 450 типів радіонуклідів,які, зазнавши ядерних перетворень, створювали радіоактивне опромінення середовища.У 1986 р. 50-70% загальноїрадіоактивності створював йод-131 (I-131) з періодом напіврозпаду 8,04 доби.
Протягом трьох днів після аварії кияни дихали повітрям, укожному кубічному метрі якого було до 10 гарячих частинок (залишків ядерного палива).
Лише за рахунок внутрішнього бета- і гамма-опромінення жителіКиєва протягом1986р. одержали дозу опромінення до 5 бер на людину.
Після аварії на ЧАЕС сумарна активність забруднення застронцієм і цезієм становить 500 млн. кюрі. Значний «внесок» узабруднення роблять також більш живучі ізотопи ніобію-95, цезію-141, рутенію-101,стронцію-89, цирконію-95, цезію-144, ру-тенію-106, цезію-134, свинцю-210,ксенону-133, криптону-85.
Період напіврозпаду йоду-131 становить 8,04 доби. Через 8днів після аварії на ЧАЕС його залишилося половина від попередньої кількості,ще через 8 днів — 1/4, потім 1/8, 1/16 і т.д. Тобто через 2 місяці активністьйоду знизилася практично до нуля. Його ж біологічна дія на організм людинивиявилася лише через 3 роки.
За офіційними даними, внаслідок аварії на ЧАЕС булозабруднено радіонуклідами 3,5 млн. га сільськогосподарських угідь, 2,5 млн. гаорних земель, 1,5 млн. га лісів і садів у 12 областях України. Через 10 роківпісля аварії на ЧАЕС у зв'язку з високим рівнем забруднення (понад 15 Кі/км2)з користування вилучено 180 тис. га орних земель і 157 тис. га лісу.
На нове місце було переселено 186 населених пунктів (116 тис. жителів).Зона відчуження складає 2044 км2, її більша частина — 1856 км2 — забруднена радіоактивним цезієм, стронцієм і плутонієм. Повне розпаданняплутонію настане через 23 тис. років, період напіврозпаду інших трансуранових елементівбуде тривати300років. Спостерігається підвищення радіаційного фону проти природного на третинітериторії України, забруднення цезієм-137 понад 1 Кі/км2 охоплює 7%території, 15% лісів і сільськогосподарських угідь. Сильне забрудненнястронцієм-90 і цезієм-137 зареєстровано на площі, що перевищує 3 400 км2.
Відаварії на ЧАЕС постраждало 4,8 млн. людей. У районах жорсткого контролю близько 170 тисяч людей отрималидозу загального опромінення від 1 до 5 бер, біля 90 тисяч — від 5 до 10 бер.
Великі дози місцевого опромінення окремих органів булиобумовлені дією радіоактивного йоду: з 1,5 млн. людей, які проживали в зонірадіоактивного забруднення, приблизно 1,2 млн. дорослого населення отрималидозу внутрішнього опромінення щитовидної залози до 300 бер, близько 150 тисяччоловік — від 30 до 100 бер, майже 30 тисяч — більше 100 бер. Ще більш високимибули дози опромінення щитовидної залози в дітей. Отримані дози ведуть до ризикувиникнення злоякісних пухлин щитовидної залози з імовірністю 1 на 50 тисяч чоловік длядорослого населення і 1 на 12 тисяч — для дітей. За десять років померло 167653 особи з числаліквідаторів (повідомлення прес-служби Кабінету Міністрів України в газеті «Урядовийкур'єр» № 77-78 від 25 квітня 1996 р.) У 4229 випадках встановленопричинний зв'язок смерті з радіаційним ураженням. Здоров'я ліквідаторівпоступово погіршується: кількість здорових людей серед них зменшилася з 78% у 1987 році, до 20% у 1994 році.Збільшилася кількість серцево-судинних захворювань, хвороб крові і щитовидноїзалози.
Відділом неврології НЦРМ АМН України було проведенодослідження психічного здоров'я учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕСобох статей у віці 25-60 років. У всіх обслідуваних людей спостерігаєтьсявиражений стрес з ознаками дезінтеграції інтелектуальної та емоціональної сфер.У 72,4% обстежених сприйняття радіаційного ризику як можливості виникненнявіддалених генетичних наслідків опромінення стало потужним психотравмуючимфактором, що приводить до формування синдрому негарантованого або безнадійногомайбутнього. Депресивний ефект виявляється в поєднанні зі зниженням загальногорівня психічної активності.
У результаті досліджень виявилося, що для появифункціональних змін у нервовій системі достатньо дози опромінення 0,025-0,05 Грей. Зафіксованівипадки суїцидів. У ліквідаторів, що були в самому епіцентрі аварії, відміченівипадки пострадіаційної атрофії мозку.
За прогнозами загальне опромінення жителів районів жорсткогоконтролю може призвести до збільшення кількості уражень лейкемією (1-1,5 випадки на 1 млн. людей за рік) іонкологічних захворювань (5-7 випадків на 100 випадків звичайної смертності від раку).
Радіоактивне забруднення від ЧАЕС було виявлено і в іншихкраїнах — Білорусії (уражено 500 тис. га землі, 215 тис. га стали зоною),Росії, Австрії, Угорщині, Італії, Польщі, Румунії, Туреччині, Німеччині,Англії, радіонукліди виявлені в Бразилії.
Щорічновитрати України на ліквідацію наслідків від ЧАЕС складають 1 млрд. доларів. Економічна«вартість» Чорнобиля за 10 років склала 200 млрд. доларів.
Таким чином, у процесі використання ядерної енергії у мирнихцілях назва «мирний атом» була досить швидко втрачена. За прогнозами,що робили вчені в 60-х роках, імовірність аварій на АЕС мала бути дуже малою:одна аварія протягом 500000 років роботи реактора. Аварія на Чорнобильській АЕС довелапротилежне. Ніякими аргументами про економічну ефективність АЕС жертвиЧорнобильської АЕС не можуть бути виправдані.
5. Геліоенергетика
Одним із найбільш перспективних джерел енергії є «чисте»і практично невичерпне випромінювання Сонця. Сонячна радіація — електромагнітневипромінювання Сонця — основне джерело енергії для всіх процесів, що відбуваються вприроді. Сонце завдяки високій температурі його плазми, зумовленійтермоядерними реакціями, випромінює в міжпланетний простір величезну кількістьтеплової енергії — понад 4 • 1033ерг/сек. Як вважають фахівці, є всіпідстави сподіватися, що завдяки прогресу науки і техніки сонячна енергіянайближчим часом буде поставлена на службу людині.
Земна поверхня одержує сонячної енергії в 14-20 тис. разівбільше нинішнього рівня світового енерговикористання.
Переваги сонячної енергії добре відомі: доступність,практична невичерпність, відсутність другорядних, забруднюючих навколишнєсередовище, впливів. У той же час відомі і недоліки: низька щільність іпереривчатість надходження, чергування дня і ночі.
Сонячна енергія може широко використовуватися в народномугосподарстві. Сонячна енергія може нагрівати воду для різних підприємств,господарств і домашніх потреб. Але найефективніше використовувати сонячнуенергію для вироблення електричної. Найбільшого практичного застосування набулифотоелектричні і термодинамічні системи перетворення із застосуванням тепловихдвигунів.
Для розміщення геліоелектростанцій найбільш придатними єпосушливі і пустельні зони, в яких річна кількість опадів не перевищує 250 мм.При ефективному перетворенні сонячної енергії в електричну, рівному 10%, достатньовикористовувати всього 1% території пустельних зон для розміщення геліоелектростанцій, щобзабезпечити сучасний рівень енергоспоживання.
ВУкраїні перша геліоелектростанція потужністю 5 МВт була споруджена в 1985 р. в Криму. Запідрахунками, ділянка Кримського півострова площею в 100 км2 здатназабезпечити за рахунок використання сонячної енергії половину енергетичнихпотреб автономії. Сьогодні в Криму працює 36 геліостанцій, загальна площа сонячних колекторівскладає понад100тис. м2. Більшість із них працює без накопичувачів енергії, яку бможна було використовувати в хмарну погоду або вночі.
6.Вітроенергетика
Енергія вітру залежить від його швидкості, а швидкість — від величини градієнтатиску. В місцях, де середня річна швидкість вітру дорівнює 4 м/с, вигідновикористовувати вітродвигуни. Якщо швидкість вітру більша, то доцільно будувативітроелектростанції. Найбільш придатними є степова і лісостепова зонаЄвропейської частини СНД і Західного Сибіру, деякі райони Східного Сибіру іДалекого Сходу. Особливо сильні вітри (понад 6 м/с) на Крайній Півночі.
Від вітроелектростанцій на території СНД можна одержуватистільки електроенергії, скільки дадуть її ТЕС від спалювання 10 млрд. тонннафти.
Невичерпні запаси енергії вітру людина може мати від освоєннястратосфери, де є струминні повітряні течії величезної швидкості.
В Україні перша вітроелектростанція потужністю 100 кВт була побудована в 1931 р. поблизуСевастополя. Фахівці вважають, що на одній тільки Арабатській стрілці (Сиваш)можна встановити 30 тис. вітроелектростанцій і одержати 2 млн. кВтелектроенергії. Перспективними зонами будівництва групових вітроелектростанційє яйли від Керчі до Севастополя. Вітроенергетика є екологічно чистим видомвиробництва енергії, за винятком низькочастотного шуму працюючих вітряків таспорадичної загибелі птахів у лопатях вітродвигунів (Білявський та ін., 1993).
7.Біоенергетика
Перспективним напрямком є створення технологій енергетичноговикористання біомаси. Біомаса — органіка, яка утворюється в результаті фотосинтезу. її можнаспалювати, перетворювати на метан або спирт.
Біомасуодержують на деревопереробних підприємствах і харчових виробництвах шляхомспалювання відходів рослинного походження. Ще один приклад — одержання шляхомспалювання відходів паперу. За деякими оцінками, дрова та відходидеревопереробної промисловості могли б на 20% задовольняти енергетичні проблеми. Але длязадоволення цих потреб хоча б на кілька відсотків потрібно вирубувати ліс, щозавдасть серйозних збитків навколишньому середовищу.
Спалювання деревини допустиме лише тоді, коли її можнаодержувати без порушення екосистем (лісових), але й у цьому випадку воназабезпечить не більше 50% енергетичних потреб.
Використання біогазу.
Біогаз утворюється в результаті мікробіологічних процесів узвалищах побутового сміття. Біогаз має значний енергетичний потенціал (вміст уньому метану досягає 44-66%) і може бути використаний в теплосилових установках, а вочищеному вигляді — у газових турбінах. У світі зараз експлуатують 146 установок по добуванню івикористанню біогазу, який отримують у результаті анаеробного розкладанняорганічних речовин на звалищах міських відходів. Так, на сміттєзвалищах уБірмінгемі (Великобританія) відходи завантажують в окремо розташовані ізакопані в землю бункери. Виділення біогазу починається через три місяці ітриває впродовж 15-20 років. Кожний бункер виробляє біогазу 17 м3/хв.Після очищення біогазу від органічних включень і конденсату його подають підтиском 1,75 МПа в газотурбінну установку потужність 64,5 МВт. Спалюючи газ,отримують електроенергію, а побічне тепло використовують для обігріваннярозташованих поблизу теплиць і житлових будинків (Новиков, 1998р.).
Практично кожен сільський господар, який утримує живність,міг би нині забезпечити себе паливним газом шляхом використання побутовихбіогазових установок. Вони є майже в кожному фермерському господарстві і вбагатьох містах Західної Європи. Це давно відпрацьована і перевіренатехнологія. Більше 10 млн. біогазових установок працює в Китаї, активно вонивпроваджуються в Індії та Японії.
Використання спирту як пального.
У результаті спиртового бродіння виділяється етиловий спирт.Спиртове бродіння вже 1000 років використовується людиною у виробництві спиртних напоїв. Алеспирт також є хорошим пальним.
Бразиліябула першою країною, яка розпочала широкомасштабне виробництво із цукровогоочерету спирту з метою використання його як автомобільного пального. Однаквиробництво паливного спирту має серйозні недоліки. По-перше, як вихідніречовини використовуються харчові продукти. По-друге — забруднюється навколишнєсередовище. Хоча спалювання спирту — чистий з екологічної точки зору процес,але виробництво дуже «брудне», оскільки для його перегонкивикористовується дешеве паливо, яке утворює багато кіптяви, наприкладбітуміноване вугілля, причому його необхідно дуже багато. У результаті спирт у дварази дорожчий за бензин.
Висновки
Упроцесі виконання контрольної роботи ми з’ясували екологічні проблемиенергетики, а саме проблеми теплоенергетики, гідроенергетики, та її дії нанавколишнє середовище, а саме головне – екологічні проблеми використанняатомної енергії.
Булиусвідомлені перспективні види енергетики, а саме:
- геліоенергетики;
- вітроенергетики;
- біоенергетики та ін..
Література
1. Андрейцев В.І. Екологія ізаконодавство України: У 2 кн. — К.: Юрінком Інтер, 1997.
2. Білявський Г.О., БутченкоЛ.І., Навроцький В.М. Основи екології: Теорія та практикум. — К.: Лібра, 2002.
3. Білявський Г.О., Падун М.М., ФурдуйР.С. Основи загальної екології. — К.: Либідь, 2003.
4. Білявський Г.О., ФурдуйР.С. Практикум із загальної екології. -К.: Либідь, 2007.
6. Бровдій В.М., Гаца О.О.Екологічні проблеми України (проблеми ноогеніки). — К.: НПУ, 2010.
7. Волошин В.В. Проблемисталого розвитку України. — К.: Вид-во «БМТ», 2008.
8. Голубець М.А., Кучерявий В.П., Генсірук С.А. таін. Конспект лекцій з курсу «Екологія і охорона природи». — К.: УМК ВО, 2010.
9. Джигирей B.C., Сторожук В.М., Яцюк Р.А.Основи екології та охорона навколишнього середовища. — Львів: Афіша, 2001.
10. Дорогунцов С.І.,Муховиков A.M., Хвесик М.А. Оптимізаціяприродокористування: У 5 т. — К.: Кондор, 2004.
11. Злобін Ю.А. Основиекології. — К.: Либідь, 2008.
12. Злобін Ю.А., Кочубей Н.В. Загальна екологія. — Суми: ВТД«Університетська книга», 2003.
13. Качинський А.Б.,Хміль Г.А. Екологічна безпека України: аналіз, оцінка та державна політика. — К.: НІСД, 2007.
14. Кучерявий В.П.Екологія. — Львів: Світ, 2008.
15. Лук'янова Л.Б. Основиекології. — К.: Вища школа, 2000.
16. Серебряков В.В. Основиекології. — К.: Знання-Прес, 2001.
17. Хилько М.І. Екологічнаполітика. — К.: Абрис, 2009.