Энергетические ресурсы. Энергетические ресурсына Земле подразделяются на первичные и вторичные.

Энергетические ресурсына Земле подразделяются на первичные и вторичные.

Первичными энергетическими ресурсами называются энергоносители, для получения которых не требуется тех или других энергопроизводящих установок. К первичным энергетическим ресурсам относятся: твердое, жидкое и газообразное топливо, водотоки, воздушные течения и т. д.

К вторичным энергетическим ресурсамотносится неиспользованная часть источников энергии в виде продуктов неполного сгорания угля, нефти, газа и т.д., а также отходящих высокотемпературных газов, нагретой воды, пара.

Первичные энергетические ресурсы(далее источники энергии), как природные ресурсы, подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые, возобновляемые и невозобновляемые (см. рис. 42 выше). Неисчерпаемые источники энергии - это возобновляемые источники. Исчерпаемые источники энергии, как правило, невозобновляемые, но могут быть и возобновляемые (торф, термальные источники энергии).

В свою очередь, невозобновляемые источники энергии могут быть практически неисчерпаемые, например, радиоактивный дейтерий, содержащийся в воде; водород, содержащийся в различных соединениях на Земле (воде, углеводородном топливе).

К возобновляемым источникам энергии относится энергия Солнца, а также явления, связанные с неравномерным нагревом атмосферы и морских вод Земли (энергия ветра, морских волн и течений, разность температур верхних и нижних слоев морских вод).

К возобновляемым источникам энергии относится также энергия, вызванная гравитацией Луны (энергия приливных волн), а также энергия недр Земли. К возобновляемым источникам энергии относится и энергия речных стоков Земли.

Поверхности Земли достигают лучи видимого диапазона, а также часть ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Длинноволновая часть инфракрасного и коротковолновая часть ультрафиолетового излучений задерживаются соответственно парниковыми газами (СО₂, метан и др.) и озоновым экраном (см. разделы 5.3.3 и 5.3.5).

Часть солнечных лучей поглощается листвой растительности Земли, особенно инфракрасного диапазона. Зелёная часть отражается листвой, что и определяет её цвет.

Часть солнечных лучей отражается земной поверхностью. Степень отражения зависит от цвета и фактуры поверхности. Больше отражает белый снег и льды. Способность поверхности отражать солнечные лучи называется альбедо.

Нагретая пропущенными атмосферой лучами Солнца Земля излучает в инфракрасном диапазоне, который не пропускается парниковыми газами, в результате чего нагревается атмосфера Земли. Энергетический баланс Земли - это соотношение между поглощенной и отраженной солнечной энергией.

Невозобновляемые источники энергии содержатся в углеводородном топливе, которое образуется в результате круговорота углерода (газ, уголь, нефть, горючие сланцы), а также возобновляемый торф.

Из всех видов органического топлива наибольшие запасы в недрах Земли принадлежат углю. Как полагают ученые, его запасы при нынешних темпах добычи истощатся через 200-300 лет, запасы нефти- через 30-60 лет, газа - через 50 лет. Наибольшие мировые запасы нефти - на Ближнем Востоке, газа - в России. Около 6% мировых запасов и добычи газа приходятся на такой регион России как Западная Сибирь.

К невозобновляемым источникам энергии относятся также радиоактивные вещества Земли (уран, торий, дейтерий). Наибольшие мировые запасы ископаемого топлива приходятся на радиоактивные вещества. Запасы дейтерия практически неисчерпаемы.

Самым экологически чистым видом углеводородного топлива является газ, а самым экологически опасным - уголь (в России особенно подмосковный), тем не менее, мазут сернистостью 2,5 - 3% вреднее даже подмосковного угля.

Основными источниками энергии начала 21 века являются газ и нефть, стратегическим - уголь, особенно при дальнейшем развитии и широком применении защитных технологий при его использовании. Широкое применение водородной энергетики и нетрадиционных источников энергии следует ожидать в середине 21 века.

В начале 21 века следует ожидать также дальнейшего развития атомной энергетики. Наиболее развита атомная энергетика во Франции, где ее доля в общей энергетике составляет 75%. Атомные электростанции отличаются экономичностью, экологичностью и безопасностью. Основными загрязнителями АЭСявляются радиоактивные отходы и тепловое загрязнение. Атомные электростанции не поставляют парникового газа СО_2. В ближайшие годы доля электрической энергии, вырабатываемой атомными электростанциями, составит 30% от электрической энергии, вырабатываемой всеми электростанциями России.

6.1.2. Воздействие на окружающую среду различных объектов энергетики

В России на доли тепловых электростанций (ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС) приходится около 70% генерируемых мощностей. Доли атомных электростанций - 16%, гидроэнергетики - 14%.

При работе тепловых электростанций в процессе сжигания углеводородов в атмосферу выбрасываются с отходящими газами такие вещества, как:

- оксиды серы (при работе ТЭСна угле и сернистых мазутах);

- диоксид углерода (при работе ТЭСна любых видах углеводородного топлива);

- оксиды азота (также при работе всех электростанций);

- продукты неполного сгорания (СО, углерод, сажа), характерны для ТЭС, работающих на угле и в незначительной степени - на мазуте и газе;

- пентоксид ванадия (V₂O₅) - при работе на сернистых мазутах.

В целом, на долю ТЭСприходится около 75% выбросов оксидов азота и около 50% оксидов серы от выбросов всеми промышленными установками.

Воздействие на литосферу ТЭС, работающих на угле, оказывается как в процессе добычи и складирования угля, так и при отвале золошлаковых отходов.

Так, при работе крупной ТЭС, работающей на угле, за сутки образуются десятки тысяч тонн золошлаковых отходов.

При строительстве ГЭСнарушается равновесие экосистем региона, связанное с затоплением обширных территорий. Если ТЭСтребует 10-15 га/мВт, то ГЭС в 3-5 раз больше. Искусственные водоёмы мелеют, зацветают, заболачиваются, изменяется в худшую сторону климат прилегающих территорий. Происходит подъем грунтовых вод, заболачиваются сельхозугодья. У плотин гибнет рыба.

Для восстановления загубленных территорий производится рекультивация земель.

К недостаткам ГЭСотносятся также:

- большая материалоёмкость;

- высокая стоимость объектов;

- длительные сроки строительства;

- зависимость выработки электроэнергии на ГЭСот водоносности рек.

Достоинствами ГЭСявляются:

- возобновляемость гидроэнергетических ресурсов;

- низкая себестоимость электроэнергии благодаря низким затратам при эксплуатации (численность персонала на 1 млн. кВт составляет для ГЭС- 320 чел; для ТЭС- 1280 чел; для АЭС- 1870 чел);

- высокая маневренность гидроэнергетического оборудования, что позволяет использовать ГЭСдля покрытия пиковых нагрузок;

- относительно низкие затраты дефицитных материалов (затраты металла на 1 кВт установленной мощности составляют: для ГЭС- 30, АЭС- 80, ТЭС- 50 кг.

В настоящее время в России освоено всего 18% гидроресурсов.

К перспективам дальнейшего развития ГЭСотносятся:

- комплексное освоение водных ресурсов с учетом требований всех заинтересованных отраслей экономики и охраны природы;

- широкое применение местных и новых строительных материалов, снижение расхода цемента и металла;

- строительство крупных ГЭСв сроки, близкие к установленным срокам для АЭС(2 года на подготовительные работы и 5 лет до ввода в эксплуатацию первого энергоблока, что соответствует срокам строительства последних ГЭС. Капитальные вложения на единицу мощности также становятся соизмеримыми вложениям на АЭС.

В настоящее время во многих странах, заморозивших после Чернобыльской катастрофы проекты строительства АЭС, наблюдается возвращение к старым планам и даже значительному увеличению ассигнований на дальнейшее развитие атомной энергетики.

Электроэнергия АЭСсамая дешёвая, даже если учесть расходы на повышение безопасности энергоблоков. Достоинством АЭС является также автономность.

В целях безопасности признано целесообразным сооружение реакторов малой мощности, особенно для отдаленных и труднодоступных районов страны, мобильных реакторов на шасси тягачей.

К достоинствам относится также дешевизна перевозки топлива, что чрезвычайно важно для России (истощение близко расположенных месторождений традиционных топлив).

Достоинством АЭСявляется их экологическая безопасность. Радиационный фон в районе расположения АЭС в несколько раз ниже, чем вблизи ТЭС, работающих на угле. АЭС не загрязняют атмосферу вредными веществами, характерными для ТЭС, в том числе и парниковыми газами.

К экологическим недостаткам можно отнести:

- большое водопотребление;

- тепловое загрязнение водоемов;

- радиоактивные отходы;

- возможность радиационного загрязнения огромных территорий в случае крупных аварий (вероятность тяжелой аварии с расплавлением активной зоны по расчетам составляет 10^-5 на один реактор-год, а вероятность выхода радиоактивных продуктов из-под защитной оболочки реактора составляет 10^-7 на один реактор-год, однако, накопленный в мире научный потенциал позволяет поднять этот показатель на 2-3 порядка).

Проблема захоронения отходов принципиально разрешима. Благоприятным является то обстоятельство, что на АЭСих скапливается несоизмеримо меньше, чем на ТЭС, их можно строго учесть, переработать и надёжно хранить. Сейчас нет необходимости срочного принятия решения по их длительному захоронению (сотни лет). Уже есть несколько проработанных решений, которые различаются предлагаемой конструкцией контейнеров, глубиной захоронения и требованиям к геологическим структурам.

Принцип действия атомной электростанции представлен на рис. 44.

Рис. 44. Принцип действия атомной электростанции

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: