Экологические проблемы использования истощаемых ресурсов
Воздействие энергетики на биосферу происходит на всех стадиях производства энергии: при извлечении и транспортировке ресурсов, при производстве, передаче и потреблении энергии.
Широкое использование топливной энергетики является на сегодняшний момент одной из главных причин наступающего экологического кризиса, который проявляется, прежде всего, сильным антропогенным загрязнением атмосферы и изменением климата.
Антропогенное загрязнение атмосферы в последние десятилетия приобрело глобальный характер. При сжигании органического топлива образуются оксиды углерода, серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенные (например,
бенз(а)пирен С2ОН12), и другие вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. Самые токсичные соединения, выбрасываемые в атмосферу, — диоксид серы и оксиды азота. Ежегодный мировой выброс этих газов составляет более 255 млн. т. Если бы один из самых токсичных оксидов — сернистый ангидрид — не перерабатывали высшие растения, то за 20 лет все высшие животные погибли бы. В связи с этим создается угроза здоровью человека, нормальному функционированию экосистем. На рис. 1.5 показан вклад различных отраслей промышленности в общее загрязнение атмосферы.
Автотранспорт;
30,0%
Тепловые
электростанции;
21,8%
На сегодняшний день в составе топливно-энергетического хозяйства России действуют более 6 млн. тепловых и энергетических комплексов. При этом ежегодно в атмосферу выбрасывается около 65 млн. т вредных веществ. Из них 23 % (это 16 млн. т) приходится на долю топливно-энергетического комплекса (ТЭК). В числе выбросов 4.6 млн. т — золы, 7.3 млн. т — сернистого ангидрида и 2.7 млн. т — окислов азота.
Энергетические объекты в настоящее время ежегодно потребляют до 30 млрд, м3 воды, большая часть которой, пройдя
производственный цикл, возвращается в водоемы и содержит тяжелые металлы, нефтепродукты, фенол и другие токсичные компоненты в концентрациях, в десятки раз превышающих предельно допустимые.
Кроме этого, 15 % всех выбросов вредных веществ, приходится на мелкие тепловые установки, не учитываемые статистической отчетностью.
Другим важным фактором негативного влияния на биосферу является антропогенное изменение климата.
Энергетические предприятия, работающие на органическом топливе, оказывают значительное влияние на климат планеты.
Работа топливных энергетических установок неизбежно связана с выбросами тепловой энергии. Тепловая энергетика является добавляющим источником энергии по отношению к балансу энергии, циркулирующей на земле. Интенсивная работа энергетических установок способна вызвать тепловой перегрев окружающей среды с вытекающими отсюда глобальными экологическими последствиями. Достижение предела производства добавляющей энергии неизбежно в недалеком будущем. По предварительным расчетам предельно допустимая величина вырабатываемой на Земле в течение года энергии не должна превышать 3% от энергии, передаваемой на Землю Солнцем. Увеличение на несколько градусов температуры нижних слоев атмосферы может привести к таянию ледников и затоплению части суши, на которой сейчас проживает почти четвертая часть населения Земли. Опасность глобального потепления связана также с загрязнением атмосферы парниковыми газами, в частности, двуокисью углерода. От предприятий энергетики ежегодно выбрасывается около 500 млн. т двуокиси углерода, что составляет более 3 т на человека.
Рост в атмосфере ПГ, прежде всего С02 и метана, по расчетам ученых, может привести к гораздо более сильному, чем сейчас, потеплению климата. Изменение температуры — лишь сигнал,
который подтверждает опасения. Проблема— в беспрецедентном росте концентрации ССЬ, какого раньше никогда не наблюдалось в природе.
Поэтому особенность нового этапа развития мировой энергетики основывается на принципах устойчивого развития, защиты окружающей среды и экологической безопасности. Основными глобальными задачами энергетики в перспективе являются:
• эффективное использование невозобновляемых и возобновляемых энергоресурсов;
• увеличение роли экологически чистых энергоресурсов и стимулирование поиска новых источников энергии;
• развитие исследований по новым энергосберегающим технологиям.
Сокращение атмосферных выбросов парниковых и других газов и веществ во все большей степени следует добиваться за счет повышения эффективности производства, передачи, распределения и потребления энергии, а также за счет использования экологически обоснованных энергетических систем, особенно действующих на основе новых и возобновляемых источников энергии.
стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночных механизмах регулирования — механизме международной торговли квотами на выбросы парниковых газов.
Страны, подписавшие Киотский протокол определили для себя количественные обязательства по ограничению либо сокращению выбросов на период до 31 декабря 2012 года, после чего, как ожидается, на смену ему придёт новое соглашение, предположительно достигнутое в декабре 2009 на конференции ООН в Копенгагене. Цель ограничений — снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов 6 типов газов (СО2, СН4,
гидрофторуглеводородов, перфторуглеводородов, N20, SF6) на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 года.
Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны. Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %. Япония и Канада — на 6 %. Страны Восточной Европы и Прибалтики — в среднем на 8 %
На рис. 1.6 приведены данные по выбросам С02 различных стран мира по регионам за период 1971 -2005 гг. Красной вертикальной линией показан уровень выбросов, зафиксированный в 1990 году и принятый за базовый.
|
В соответствии с Киотским протоколом к рамочной конвенции ООН об изменении климата Россия, подписав его в октябре 2004 года, взяла на себя обязательства сохранить в 2008-2012 гг. выбросы парниковых газов на уровне 1990 года.
После подписания Киотского протокола начался процесс изменения мировой энергетической политики и создания форм производства и потребления энергии, благоприятных для окружающей среды. В этой связи любой анализ будущего энергоснабжения, особенно различных альтернатив, должен
учитывать два новых фактора. В первую очередь— изменение климата. Сегодня это общепризнанный факт, явление, ставящее под угрозу гармоничное мировое развитие. Следует заметить, что Киотский протокол это только первый шаг в борьбе с изменением климата. Действенная политика в направлении устойчивого развития, решая проблему изменения климата, одновременно укрепила бы энергетическую безопасность. Чтобы стабилизировать концентрацию СО2 на нынешнем уровне, эмиссии следует сократить немедленно на 50-70%. На энергетическую сферу приходится основной объем выбросов углекислого газа. Доля сжигания ископаемого топлива в его выбросах по России составляет 98%
|
Таблица 1.5 Выбросы систем на возобновляемых источниках энергии за жизненный цикл (г/кВт-ч)
|
|
Таблица 1.6 Выбросы систем на традиционных источниках энергии за жизненный цикл (г/кВт-ч)
|
Таким образом, возобновляемые источники энергии потенциально могут существенно повысить энергетическую безопасность, особенно на региональном уровне и снизить выбросы СОг в атмосферу, о чем свидетельствует опыт развитых в экономическом отношении стран. Однако чтобы этот очевидный вывод стал реальностью, необходимо преодолеть препятствия технического, технологического, экономического, законодательного, а также социального и психологического плана.