Использование возобновляемых источников

энергии — важное направление в области защиты окружающей среды

Энергетика является сердцем промышленного и сельскохо­зяйственного производства и обеспечивает комфортное суще­ствование человечества. Основным энергоносителем в XIX веке являлся уголь, сжигание которого приводило к росту выбросов дыма, сажи, копоти, золы, вредных газовых компонентов: СО, S0₂, оксидов азота и т. д. Развитие научно-технического про­гресса привело к существенному изменению энергетической ба­зы промышленности, сельского хозяйства, городов и других на­селённых пунктов. Существенно возросла доля таких энергоно­сителей, как нефть и газ, экологически более чистых, чем уголь. Однако ресурсы их не беспредельны, что накладывает на челове­чество обязанность поиска новых, альтернативных возобновляе­мых источников энергии. К ним относятся солнечная и атомная энергия, геотермальный и гелиотермальные виды энергии, энер­гия приливов и отливов, энергия рек и ветров. Эти виды энер­гии являются неисчерпаемыми и их производство практически не оказывает вредного воздействия на окружающую среду.

Наиболее развиты в настоящее время атомные энергетиче­ские установки — АЭС. Доля производства электроэнергии с помощью атомной энергии в ряде стран очень высока: в Лит­ве она превышает 80%, во Франции — 75, в России дости­гает 13%. Следует лишь совершенствовать безопасность рабо­ты АЭС, что подтвердила авария на Чернобыльской и других АЭС. Топливная база для их работы практически неограничена, общие запасы урана в морях и океанах составляют примерно 4-Ю⁹ т.

Достаточно широко применяются геотермальные и гелио-термальные источники энергии. Циркулирующая на глубине 2-3 км вода нагревается до температуры, превышающей 100°С за счёт радиоактивных процессов, химических реакций и дру­гих явлений, протекающих в земной коре. В ряде районов земли такие воды выходят на поверхность. Значительные запасы их имеются в нашей стране на Дальнем Востоке, Восточной Сиби­ри, Северном Кавказе и других районах. Существуют запасы высокотемпературного пара и пароводяной смеси на Камчатке, Курильских островах и в Дагестане.

Технологические процессы получения тепловой и электриче­ской энергии из таких вод достаточно хорошо разработаны, их себестоимость в 2-2,5 раза ниже тепловой энергии, получаемой в обычных котельных. На Камчатке работает геотермальная электростанция мощностью 5 кВт. Предполагается сооружать такие, но более мощные 100 и 200 МВт блоки. В Краснодар­ском крае теплота подземных вод используется для теплоснаб­жения промышленных предприятий, населения, животноводче­ских комплексов, многочисленных теплиц.

За последнее время все шире используется солнечная энергия. Солнечные энергетические установки могут быть те­пловыми, в которых используется традиционный паротурбин­ный цикл и фотоэлектрическими, в которых солнечное излуче­ние с помощью специальных батарей преобразуется в электро­энергию и теплоэнергию. Стоимость таких гелиоэлектростан­ций пока ещё велика: для станций мощностью в 5-100 МВт она в 10 раз превышает капитальные затраты ТЭС аналогичной мощ­ности. Кроме того, для получения энергии требуются большие площади зеркал — около 50 км² на 10⁹ кВтч электроэнергии. Солнечные электростанции являются перспективными, так как они экологически чистые, а стоимость произведённой на них электроэнергии будет неуклонно снижаться по мере совершен­ствования технологических процессов, оборудования и исполь­зуемых материалов. Вода с давних пор используется человече­ством в качестве источника энергии, ГЭС остаются перспектив­ными и экологически чистыми энергетическими установками при условии, если при их строительстве не происходит затоп­ления пойменных земель и лесных угодий.

К новым источникам энергии относится энергия морских приливов и отливов. Принцип действия приливных элек­тростанций основан на том, что энергия падения воды, прохо­дящей через гидротурбины, вращает их и приводит в движение генераторы электрического тока. На однобассейновой прилив­ной электростанции двойного действия, работающей во время прилива и отлива, можно вырабатывать энергию четыре ра­за в сутки при наполнении и опорожнении бассейна в течение 4-5 часов. Агрегаты такой электростанции должны быть при­способлены для работы в прямом и обратном режимах и служить как для производства электроэнергии, так и для перекачки во­ды. Крупная приливная электростанция работает во Франции на берегу Ла-Манша, в устье р. Ране. В России в 1968 г. пу­щена в эксплуатацию небольшая электростанция на побережье Баренцева моря в губе Кислое. Разработаны проекты Мезенской приливной станции на берегу Белого моря, а также Пенжинской и Тугурской — на берегу Охотского моря.

Энергию океана можно использовать, сооружая волновые электростанции, установки, использующие энергию морских те­чений, разницу температур поверхностных теплых и глубинных холодных слоев воды или подлёдных слоев воды и воздуха. Про­екты таких энергетических установок разрабатываются в ряде стран: США, Японии, России.

Перспективно использование энергии ветра. Ветроэнер­гетические установки до определённого предела не влияют на состояние окружающей среды. Парки ветроэнергетических уста­новок большой мощности построены в Германии, Дании, США и других странах. Единичная мощность таких установок достига­ет 1 МВт. В Швеции работает самая сильная в мире ветроэнерге­тическая установка мощностью 2 МВт. В России имеются рай­оны благоприятные для строительства ветровых электростан­ций — на Крайнем Севере, Азово-Черноморском регионе, где постоянно дуют северо-восточные ветры. Потенциальные мощ­ности ветровых электростанций, которые могут быть построены на этих территориях, значительно превышают мощности суще­ствующих в настоящее время в России электростанций. Эко­номическая целесообразность использования энергии ветра для производства электроэнергии в больших масштабах и исполь­зования ветроэнергетических установок в энергетических системах изучена пока недостаточно. Исследования, проведённые в США, свидетельствуют о том, что, если затраты на сооружение подземных хранилищ нефти объемом в 1 млрд. бареллей в сово­купности со стоимостью этой нефти направить на строительство ветровых электростанций, то их мощность может быть доведе­на до 37000 МВт, а количество сэкономленной нефти составит 1,15 млрд. бареллей. В результате помимо экономии такого цен­ного сырья, как нефть, существенно снизится вредная нагрузка на окружающую среду при её сжигании в энергетических уста­новках.

Одним из основных источников вредных веществ в окружа­ющей среде является транспорт. Рассматривается возможность замены используемого в настоящее время углеводородного топ­лива на чистый водород, при сгорании которого образуется вода, позволила бы исключить проблему загрязнения атмосферы от­работанными газами автомобильных двигателей. Использование водорода затрудняется тем, что в настоящее время недостаточно отработана технология его получения, транспортировки и хра­нения, что приводит к большим затратам электроэнергии при производстве водорода методом электролиза и высокой его стои­мости. Совершенствование указанных технологических процес­сов позволит снизить стоимость водорода, который станет топ­ливом, способным конкурировать по экономическим показателям с традиционными видами топлива, а по экологическим — пре­восходить их.

Замена автомобилей, работающих на углеводородном топ­ливе, электромобилями также позволит существенно снизить вредную нагрузку на окружающую среду. Исследования аме­риканских и японских фирм в этой области свидетельствуют о том, что их лучшие электромобили, работающие на никелево-цинковых батареях, вдвое мощнее, чем обычные свинцовые, при скорости 80 км/час и имеют дальность пробега около 400 км. Общий коэффициент полезного действия таких электромобилей в настоящее время невелик и составляет 2% против 4,2% авто­транспорта, работающего на углеводородном сырье. По мере со­вершенствования технологии изготовления аккумуляторных ба­тарей электромобили будут использоваться все шире, что позво­лит уменьшить вредное воздействие на окружающую среду.