Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Тепловий вплив об’єктів енергетики, який виявляється в порушенні теп­лової рівноваги навколишнього середовища, може бути прямим і непрямим.

Прямий тепловий вплив визначається тепловими викидами в біосферу, його рівень залежить від об’ ємів спалених паливно-енергетичних ресурсів.

Практично вся хімічна енергія спалюваного органічного палива пере­творюється на теплову, причому частина цієї енергії викидається в концен­трованому вигляді в навколишнє середовище на самому енергетичному об’ єкті: з димовими газами, охолоджувальною водою, частково із золою та шлаком. Решта розсіюється на різних стадіях виробництва, передачі та споживання електричної або теплової енергії, які вироблює енергооб’єкт.

Якщо виходити з рівня споживання ПЕР 2000 р. в усьому світі в кіль­кості 30 млрд т умовного палива на рік і вважати, що вся енергія розсію­ється в тому або тому вигляді в навколишньому середовищі, то при теп­лоті згорання умовного палива 29 300 кДж/кг можна оцінити валовий ви­кид теплової енергії в кількості 900 ексаджоулів на рік (префікс «екса» означає 1018). Водночас основне природне джерело теплової енергії — со­нячна енергія — становить 2,4 106 ЕДж/рік. Отже, розмір антропогенного теплового забрудненя не перевищує 0,04 % від кількості сонячної енергії, що надходить до поверхні Землі.

Це означає, що прямі теплові викиди енергетичних об’єктів не мо­жуть вплинути на тепловий баланс у глобальних масштабах. Однак вони можуть змінити локальний тепловий баланс в атмосфері і гідросфері, що є причиною зміни мікроклімату в місцях високої концентрації енергови — робницгва та енергоспоживання. Відомий феномен перевищення темпе­ратури повітря у великих містах порівняно із сільською місцевістю на 2…3 °С. Він пов’язаний з утворенням областей з підвищеним локальним викидом теплової енергії в атмосферу — так званих «островів теплоти» (рис. 6.3). Такі «острови теплоти» нестійкі в часі через вплив вітру та ін­ших атмосферних факторів.

Наприкінці XX ст. на Землі сформувалася велика кількість регіонів із питомим тепловиділенням в діапазоні 10-100 Вт/м2 площею 104-105 км2, а також окремі регіони з питомим тепловиділенням до 200 Вт/м площею близько 100 км. Основний результат теплового впливу в цих регіонах полягає в утворенні стійкого (майже стаціонарного) просторового «купо­ла» повітря з вищою температурою — на 1…4 °С вище рівноважної природ­ної те мпер атур и.

Будь-яке місцеве джерело теплоти достатньої інтенсивності сприяє утворенню термічної циркуляції, яка чітко виявляється, якщо немає вітру. Цей ефект спостерігають на висотах до декількох сотень метрів. У круг­лого «острова теплоти» діаметром 10 км при швидкості вітру близько 1 м/с вертикальна швидкість течій, що виникають у шарі завтовшки до 500 м, досягає 10 м/с.

Вплив «острова теплоти» на інші атмосферні процеси різноманітний. Існує прямий зв’язок «островів теплоти» з утворенням туманів, збіль­шенням атмосферних опадів.

У реальних умовах вплив теплових викидів на окремі водойми, озера або ділянки рік може виявлятися по-різному залежно від біологічної, гід­рологічної та фізико-хімічної обстановки в цій водоймі, від діапазону, швидкості і частоти зміни температур і їх зв’язку з природними циклами.

Основним фактором теплового впливу на ріки або водойми є підви­щення температури води в місці скидання нагрітої води, що зумовлює підвищення середньої температури поверхні водоймища.

За нормами США «Критерії якості води» рекомендується не допуска­ти штучного підвищення температури води над природним рівнем більш ніж на 2,8 °С з урахуванням коливань температури протягом доби. Для озер і водоймищ граничнодопустиме підвищення температури має бути не більш ніж на 1,6 °С, для морських вод влітку — на 0,8 °С, в інші пори року — на 2,2 °С. Ці межі встановлено виходячи з вимог зберігання при­родних коливань температури води протягом доби для певної пори року. Порушення температурного режиму водойм може змінити біологічну рі­вновагу . Так, якщо істотно порушено температуру водойм, а також їх гід­рологічний режим, бурхливо розвиваються синьо-зелені водорості і як результат цього — цвіте вода, істотно знижується вміст кисню в ній. При цьому можуть кризово змінитися умови розвитку рослиноїдних риб.

Поблизу джерел теплового забруднення рекомендовано залишати ко­ридори, у яких завжди треба підтримувати відповідний для флори і фауни стан води. У річках і каналах поперечний переріз коридорів має бути не менше 75 % від перерізу основного потоку. Допустимі теплові наванта­ження на водотоки (обумовлені за допустимим підвищенням температу­ри) залежать від стоку, швидкості і характеру течії, організації водоскиду — перемішування гарячої та холодної води.

Зазначене вище однаковою мірою можна віднести і до теплових впливів на літосферу, хоча кількісних даних про неї на сьогодні немає. Можна тільки відзначити, що різноманітні зміни ландшафту (споруджен­ня площадок для золошлаковідвалів, вирубка лісів, асфальтування доріг та ін.) впливають на тепловий режим літосфери в результаті зміни її теп­лового балансу.

Істотнішим фактором теплового забруднення навколишнього середо­вища є непрямі впливи — дія парникових газів, підвищення концентрацій яких в атмосфері спричиняє «парниковий ефект».

Образним поняттям «парниковий ефект» позначають цілком конкрет­не явище. Земна атмосфера одержує визначену кількість сонячного ви­промінювання (ультрафіолетові промені). Не менше 30 % цього випромі­нювання відразу відбивається в космічний простір хмарами, атмосфер — ним пилом, молекулами повітря і подекуди поверхнею Землі (ділянки, покриті снігом і льодом). Цей процес характеризують поняттям «альбе­до» (лат. albedo — білизна) — число, що показує, яку частину сонячного світла відбиває певна поверхня.

Решту сонячного випромінювання поглинає поверхня океанів і ма­териків і меншою мірою водяна пара, аерозолі, озон і хмари. Погли­нена ними енергія випромінюється назад у космос у вигляді інфра­червоного випромінювання. При цьому частину радіації, яка виходить від поверхні Землі (в інфрачервоній області спектра випромінювання), на зворотному шляху в космос поглинають хмари і триатомні гази, які містяться в атмосфері (С02, SO2, NO2, 03 та ін.), що характеризуються селективною поглинальною спроможністю саме в інфрачервоній об­ласті випромінювання.

Повторне поглинання інфрачервоного випромінювання (реабсорбція) і зумовлює парниковий ефект. Триатомні гази, що називають «парнико­вими газами», генерують потік інфрачервоної енергії, частина якої повер — тається до поверхні Землі, а потім знову відбивається в атмосферу іт. д.

Температура, яка утримується біля поверхні Землі, визначається кіль­кістю інфрачервоної енергії, яка утвориться вищеописаним способом. Відповідно до існуючих оцінок, природний парниковий ефект зумовлює приріст температури Землі на 30 оС. Це значить, що якби не природний парниковий ефект, середня температура складала б не плюс 15 °С, а мі­нус 15 °С. І навпаки, якщо об’єм одного з компонентів атмосфери, які спричиняють повернення інфрачервоної енергії, збільшиться, то має зро­сти дія парникового ефекту і може зрости температура земної поверхні.

Основним газом, який зумовлює парниковий ефект, вважають вугле­кислоту С02. Це пов’язано з тим, що її концентрація в атмосфері в ре­зультаті все ширшого використання органічного палива безупинно зрос­тає з середнім приростом ~1 млн1 на рік. Якщо з початку спостережень (1800 р.) вміст вуглекислого газу становив 280 млн1, то, за оцінками фа­хівців, на початку XXI ст. концентрація С02 в атмосфері наблизилась до рівня ~400 млн1, що має підвищити середню температуру на 1 °С, при­чому значно більше в полярних областях.

Вважають, що до 203 0 р. вміст вуглекислого газу порівняно з почат­ком промислової ери подвоїться. Це може привести до підвищення се­редньої температури Землі на 2…3 оС у помірних широтах і до 10 оС на полюсах.

У результаті такого потепління і пов’язаного з ним танення криги може підвищитися (на 5…6 мі більше) рівень Світового океану і його во­ди поглинуть величезні території суші. При цьому буде порушено режим дощів (кількість опадів у помірних і холодних кліматичних зонах різко збільшиться). Докорінно зміниться аграрна карта світу, порушиться хар — човий ланцюг і т. ін.

Аналізуючи «парникову модель», варто враховувати складніший ме­ханізм становлення кліматичних умов нашої планети та визначальну роль

Сонця — джерела практично всієї теплової енергії Землі. У різні періоди часу Земля одержує від Сонця різну кількість енергії, зумовлену трьома циклами тривалістю у 20, 40 і 100 тисяч років. До цих глобальних циклів варто додати локальні: одинадцяти — і двадцятидворічні цикли. Установ­лено, що період потепління буває найбільшим на другому році після піку сонячної активності.

Поряд з парниковим ефектом, який може викликати потепління клі­мату Землі, можливий і альтернативний йому ефект, пов’язаний з пору — шенням теплового балансу атмосфери Землі в бік зниження температури. Цей ефект можливий, якщо дрібні тверді частинки у вигляді незгорілого вуглецю, частинок сажі потрапляють до верхніх шарів атмосфери, що знаходяться за тропопаузою, де немає помітного переміщення мас повіт­ря. Тоді дрібні тверді частинки в результаті їх нагромадження утворюють шар зі зниженою оптичною прозорістю. Цей шар виконує функції своєрід­ного екрана, від якого відбивається частина променистої енергії Сонця, у результаті чого в нижчих шарах атмосфери створюються умови, які зни­жують середньорічну температуру.

Є припущення, що виникнення цього екранного шару багато в чому визначається висотою димових труб, які можуть досягати 300 м. Тому енергетики свого часу відмовилися від проектування і будівництва над­високих димових тру б (до 1 км).

Комментарии запрещены.