Роль ВИЭ и энергосбережения в снижении загрязнения
окружающей среды. Существующие проблемы
Использование возобновляемых источников энергии является одним из приоритетных направлений развития энергетического комплекса и повышения энергетической безопасности республики Беларусь. с увеличением количества энергии, вырабатываемой из альтернативных источников, будет соответственно снижаться негативная нагрузка энергетического комплекса на окружающую среду. однако следует отметить, что использование различных источников альтернативной энергии связано, в свою очередь, также с отрицательными воздействиями на окружающую среду. например, при сжигании отходов сельскохозяйственного производства содержащиеся в них остатки пестицидов и тяжелых металлов могут вдыхаться вместе с дымом и причинять вред здоровью человека. современные ветровые турбины, достигающие мощности до 4 Мвт, могут создавать звуковые помехи и ощущение вибрации. существующие и создающиеся гидроплотины действуют как искусственные барьеры, мешающие миграции рыб, они представляют собой серьезную опасность при разрушениях. кроме того, создание водохранилищ связано с отчуждением из сельскохозяйственного оборота земель, а зачастую и с подтоплением территорий.
тем не менее указанные негативные нагрузки на окружающую среду носят локальный характер и оказывают вредное воздействие на экологию непосредственно вблизи станций и исключительно только в тех случаях, когда они имеют большую мощность. указанные ранее отрицательные влияния, присущие альтернативным источникам энергии, не приводят к глобальному воздействию на окружающую среду и они существенно ниже, чем при использовании для производства энергии ископаемых видов топлива. кроме того, при использовании альтернативных источников энергии экономятся ископаемые природные топливно-энергетические ресурсы, снижаются расходы на транспортировку энергоносителей, создаются дополнительные рабочие места.
Для того, чтобы оценить негативное воздействие возобновляемых источников энергии (виэ), следует рассматривать влияние на окружающую среду и здоровье человека всего топливно-энергетического комплекса в целом. функционирование энергетической отрасли связано с выбросом в атмосферу половины загрязняющих веществ антропогенного происхождения, большим водопотреблением — до трети общего потребления воды, большими объемами сброса в водоемы загрязненных или подогретых вод, образованием твердых отходов, в несколько раз превышающих объем используемого топлива. Воздействие топливно-энергетического комплекса на окружающую среду, как уже упоминалось, выражается в изменении климата, разрушении озонового слоя, нарастании парникового эффекта, деградации земель на больших площадях в результате подработки территорий, складирования жидких и твердых отходов [Лозняк, с. с., 2007].
в этом контексте технологии и технические средства, используемые для получения энергии от ВИЭ, не оказывают такого существенного влияния на окружающую среду. Они в значительной мере снижают использование органического топлива, ресурсы на его транспортировку, уменьшают выбросы в атмосферу создающих парниковый эффект газов, а также образование отходов от сгорания топлива. Хорошей иллюстрацией положительного влияния альтернативной энергетики и энергосбережения на окружающую среду является следующий пример. В двух районах Харьковского региона (Змиевского и Чугуевского) Украины были проведены детальные исследования влияния на окружающую среду внедрения альтернативной энергетики и энергосберегающих процессов и систем. в обоих районах результаты оказались высокими. Например, в Змиевском районе общее количество выбросов сократилось на 1 232,2 т/год, в том числе: твердых выбросов на 49,7, двуокиси серы на 39,56, окиси углерода на 870,0, двуокиси азота на 21,0, закиси азота на 118,7, углеводородов на 133,3 т/год. При этом, уменьшились затраты органического топлива: газа на 195,5 т/год, угля на 28,7 т/год, бензина и дизельного топлива на 937,5 т/год [Оценка воздействия…, 2002]. Уменьшение убытков окружающей среде, рассчитанное по действующим в Украине методикам, составит в денежном эквиваленте приблизительно 70 тыс. долларов в год.
Однако нельзя утверждать, что альтернативная энергетика (т. е. энергия солнца, ветра, воды и т. д.) является, в отличие от традиционной, полностью экологически чистой: ни один из существующих видов энергетики, основанной на возобновляемых ресурсах, не обеспечивает отсутствие негативного влияния на окружающую среду. Особенно явным это становится с увеличением мощностей и масштабов применения возобновляемых источников энергии.
наиболее перспективным направлением использования виэ в республике является применение биомассы в качестве источника энергии. Предельные возможности республики по использованию дров в качестве топлива можно определить, исходя из естественного годового прироста древесины, который приближенно оценивается в 25 млн м3, или 6,6 млн т условного топлива (т у. т.) в год, в т. ч. в загрязненных районах Гомельской области — 20 тыс. м3 или 5,3 тыс. т у. т. Биомасса имеет хорошие экологические показатели: малое содержание серы и золы, возможность использования остатков в виде удобрений. Существенные проблемы создает лишь необработанная биомасса, которая находится в виде осадков, получаемых после очистки сточных вод, отходов сельскохозяйственного производства, животноводческих комплексов, птицефабрик, твердых бытовых отходов и т. д. поэтому получение энергии из биомассы имеет двойной экологический эффект: с одной стороны, вырабатывается энергия, для получения которой потребовалось бы эквивалентное количество органического топлива, с другой стороны, уничтожаются или приводятся в пригодное для применения состояние, например, в качестве удобрения, бросовые отходы биологического происхождения, которые угнетают окружающую среду. из других негативных воздействий на окружающую среду при применении биомассы следует отметить повышенную запыленность воздуха в местах заготовки и сжигания древесного сырья [позняк, с. с., 2006]. как один из значительных недостатков, отмечаемых жителями регионов с интенсивным использованием древесного биосырья в Австрии, указываются также неудобства, доставляемые им повышенным шумом от грузовиков, перевозящих топливо для котельных [кундас, с. п., Lengfelder, E., позняк, с. с., 2006].
Большую перспективу, с экологической и экономической точек зрения, имеет выращивание быстрорастущих древесных культур с целью использования в качестве источника топлива, особенно на площадях выработанных торфяных месторождений, на которых отсутствуют условия для произрастания сельскохозяйственных культур [позняк, с. с., родькин, о. и., романовский, ч. а., 2006].
вторым важнейшим направлением использования виэ является ветроэнергетика. на начальных этапах освоения ветроэнергетика не вызывает каких-либо негативных последствий, кроме эстетических неудобств и незначительных шумовых эффектов. Большинство ветроэнергетических установок может быть размещено в эстетически малоценных районах, вблизи промышленных зон, вдали от жилья. по мере возрастания удельного веса ветроэнергетики в общем балансе производства энергии и приближении его к 2-3 % проблема выбора мест размещения ветроустановок, с точки зрения воздействия на окружающую среду, становится актуальной. Во-первых, необходимо считаться с воздействием ветроустановок на орнитофауну и не строить станции в местах массовых гнездовий или перелета птиц. Во-вторых, все меньше остается естественных привлекательных ландшафтов, и получение разрешения на размещение ветроустановок будет становиться все труднее. В-третьих, число мест для размещения ветроэнергетических установок (хорошая скорость ветра, большие площади) также будет снижаться. В-четвертых, с увеличением мощностей ветроустановок до 1 Мвт и выше концы лопастей двигаются со сверхзвуковой скоростью и при этом генерируются инфразвуковые колебания, влияние которых на человека и животных слабо изучено. наконец, с развитием ветроэнергетических установок создадутся крупные «грязные» производства алюминия, железобетона, стеклопластика, силового оборудования [Адаменко, о. [и др.], 2000].
гелиоустановки индивидуального пользования, в особенности монтируемые на крышах жилых зданий, не вызовут сколько-нибудь заметных экологических неудобств. однако для строительства крупных гелиостанций требуются площади, превышающие в несколько раз размеры территорий тепловых электростанций аналогичной мощности. значительный рост в настоящее время использования солнечной энергии, в особенности в сША и германии, дает основания делать прогнозы годового прироста введения энергетических мощностей со 100 МВт/год до 5 ГВт/год, а в дальнейшем — до 50 ГВт/год. Но при этом следует учитывать фактор похолодания в связи с конвертированием солнечного тепла пропорционально количеству использованного тепла [Капустенко, П. А. [и др.], 2004]. Такая экологическая опасность возникает при создании супермощных гелиостанций, занимающих десятки квадратных километров. Развитие мощностей индустрии фотоэлектрических систем также сопряжено со значительными воздействиями на окружающую среду, поскольку речь идет о расширении производства небезопасных в экологическом отношении алюминия и высокочистого кремния.
в целом представленные тенденции развития нетрадиционной и возобновляемой энергетики в Республике Беларусь и экологическое воздействие возобновляемых источников энергии на окружающую среду соответствуют аналогичным тенденциям в Европе. Внедрение новых экологически безопасных технологий производства биотоплива из возобновляемой биомассы — рапсового масла для дизельных двигателей и этанола для карбюраторных двигателей — является весьма перспективным для Беларуси. опыт ряда сельхозпредприятий гродненской и гомельской областей показал экологическую целесообразность использования этих технологий. Целесообразно в ближайшее время провести доработку этих технологий до промышленного уровня для местных условий и широко внедрить их к 2010 г., т. к. в этот период прогнозируется радикальный рост цен на ископаемое жидкое топливо в связи со значительным уменьшением его природных запасов.