Использование солнечной энергии

Ядерная энергетика и ее воздействие на природную среду

Воздействие са­мих АС на окружающую среду относительно невелико: в атмосферу попадает небольшое количество летучих ве­ществ и аэрозолей. Газовые сбросы в атмосферу предварительно очи­щаются от радионуклидов.

Объемы жидких отходов, образующихся на АЭС, могут достигать 100 тыс. м³/год на энергоблок. Объем твер­дых отходов ежегодно достигает на АЭС 2000—3000 м³. Основным видом твердых отходов является отработанное топливо. Большая часть твердых и жидких ра­диоактивных отходов (РАО) хранится в специально оборудованных хранилищах. Но их заполненность РО.

Годовая эквивалентная доза для сотруд­ников АЭС составляет 4,4 мЗв. Для людей, проживающих в окрестно­стях станции, она равна примерно 0,02 мЗв/год. Для сравнения — фоновое излучение составляет 2 мЗв/год, а доза, получаемая в сред­нем за год при рентгеновских обследованиях, достигает 0,5—1 мЗв.

Производство электроэнергии на атомных станциях не сопровож­дается выбросами в атмосферу диоксида углерода и поэтому не усу­губляет проблемы, связанные с парниковым эффектом.

Экологические проблемы ядерной энергетики.

Непрерывное облучение близживущего населения, растений и живот­ных малыми дозами радиации и загрязнение среды радионуклидами.До сих пор идут дискуссии о пороге вредности малых доз радиации, тем более что радионуклиды накапливаются в организме. Если организмы приспособились к естествен­ным радионуклидам (они практически не концентрируются в телах растений и животных), то весьма опасные для человека долго­живущие радионуклиды ядерного цикла стронций—90 и цезий—137, будучи по химическим свойствам эквивалентными соответственно кальцию и калию, легко усваиваются растениями и животными. Как следствие, их концентрация в некоторых сельскохозяйственных рас­тениях на один-два порядка превышает концентрацию в зараженной почве.

Необходимость длительного хранения на территорииАЭС ядерного топлива, а затем переработки и захоронения высокотоксичныхРАО.

АЭС оказывают сильное тепловоена окружающую среду, особенно на естественные во­доемы. Это расход воды на охлаждение. Наибольшую опасность представ­ляет охлаждающая АЭС вода, сбрасываемая в природные водоемы при температуре 40—45°С.

Еще два обстоятельства. Во-первых, крайне опасным является то, что боль­шинство АЭС размещено вблизи крупных городов и около крупных водоемов и рек. Во-вторых, на соору­жение АЭС требуется затратить до 25% стоимости электроэнергии, которую АЭС выработает за время своей работы. В-третьих, продол­жительность работы АЭС составляет 40—50 лет, после чего должен быть произведен демонтаж оборудования, зданий, сооружений и подверг­нута рекультивации площадка. Подсчитано, что на эти работы необ­ходимо затратить средства, вполне соизмеримые со стоимостью стро­ительства самой атомной электростанции.

Указанные экологические проблемы, связанные с «нормальным» функционированием, не идут ни в какое сравнение с последствиями крупномасштабных аварий на АЭС.

Альтернативная природосберегающая энергетика

Использование солнечной энергии

Мощность солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, оценивается в 20 млрд кВт, что эквивалентно 1,210¹⁴ т условного топлива в год. Для сравнения: мировые запасы органического топлива составляют по самым оптимистическим прогнозам всего 6-10¹² т, т. е. н 20 раз меньше.

Поток солнечного излучения, несомненно, является самым обиль­ным источником энергии. Исполь­зование лишь 0,01% общего потока солнечной энергии могло бы пол­ностью обеспечить современные мировые потребности человечества н энергии.

Преимущества солнечной энергии.

1. Не загрязняет окружаю­щую среду, а само ее использование не связано с опасностью для био­логических систем.

2. Использование солнечной энергии не нарушает энер­гетического баланса Земли. Без вреда для биосферы можно изъять около 3% всего потока, попадающего на планету.

Солнечную энергию можно использовать напрямую (посредством улавливания техническими устройствами). Это космическая гелиоэнер­гетика(строительство электростанций в ближнем космосе).Возможно и опосредованное использование — через про­дукты фотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и дру­гие процессы, которые обусловливаются солнечными явлениями (на­земная гелиоэнергетика).

На пути широкомасштабного приме­нения космических электростанций (КСЭС) стоит проблема о способе передачи энергии на поверхность Земли.

Энергия океанов и морей

Может быть исполь­зована в волновых электростанциях (ВолнЭС), электростанциях мор­ских течений (ЭСМТ) и приливных электростанциях (ПЭС). Кроме того, имеются энергоустановки, которые используют температурный градиент между верхними и ниж­ними слоями Мирового океана, — так называемые гидротермальные электростанции (ГиТЭС), а также разности солености в различных слоях морской воды.

Энергия волн. Недостат­ки: сравнительно низкая концентрация энергии, широкий спектр волновых колебаний, непостоянство в пространстве и времени.

Энергия течений.Создание гидроэлектростанций, использующих энергию океанических течений (особенно таких, как Гольфстрим и Ку- росио), признается одним из перспективных направлений развития оке­анской (морской) энергетики.

Энергия приливов и отливов.Первая ПЭСбыла построена во Франции: в 1967 г. Годом позже в СССР была пущена Кислогубская ПЭС в устье реки Ура в 60 км западнее Мурманска.

Использование разности температур различных слоев морской воды. Средняя разность температур в МО на поверхности и на глубине 400 м 12°С. К основным недостаткам энергетич. Установок, работающих на этом принципе, относится наруше­ние теплового равновесия из-за перемешивания теплых поверхност­ных и холодных глубинных вод, при котором возможны отрицатель­ные последствия для теплолюбивой. Кроме того, содержание диоксида углерода в глубинных водах океана больше, чем в поверхностных, он может выделяться в атмосферу и влиять на климат региона.

Геотермальная энергетика

В отдельных регионах, например, на Камчатке, в Исландии горячие воды изливаются на поверхность в виде гейзеров. Ныне признается, что геотермальная энергия является наиболее перспективной и экологически безопасной среди возобновляе­мых энергетических источников.

Во многих странах мира (США, Россия, Ис­ландия и др.) для выработки электроэнергии и отопления зданий, по­догрева теплиц и парников уже используется тепло горячих источников. Теплоснабжение столицы Исландии Рейкьявика начиная с 1930 г. в основном таким образом.

Ветроэнергетика.Наиболее перспективные регионы на Севере, в Поволжье, Ростовской и Волгог­радской областях. Есть в США. Были раньше ветряные мельницы. Хотя ВЭС принято считать экологически безопасными, это не так.

1. При работе они генерируют инфразвук, который вызывает у людей угнетенное состояние, воздействует на животных и птиц.

2. В случае широкомасштабного применения ВЭС отчас­ти нарушается тепловой баланс из-за изме­нения условий переноса тепла вдоль земной поверхности. Может произойти изменение розы ветров.

3. Вследствие отражения радиоволн от движущихся лопастей ВЭС нарушается нормальная работа навигационной аппаратуры авиалайнеров и ухудшается прием теле­визионных передач.

Для устранения указанных недостатков были предложены два вы­хода: 1) прямое преобразование (без ветряка) энергии ветра в элект­рическую и 2) вынос ВЭС в море, открытый океан.

6. Биоэнергетика Основана на получении биомассы, которая исполь­зуется в качестве топлива. Три направления получения теп­ловой энергии:

1) непосредственное сжигание биомассы; Сжигание растений используется челове­ком более ста тысяч лет (дрова). В настоящее время источником древесного топлива служит не только дикорастущий лес, но и специ­альные плантации быстрорастущих видов деревьев.

2) брожение биомассы, при котором выделяется теплота; (навоза, опилок, помета и т.д.), можно использовать для обогрева теплиц, парников.

3) Третье направление — извлечение из биомассы (отходов растение­водства и животноводства) таких энергоносителей, как биогаз или спирты.

Функционирование животноводческих комплексов сопровождается образованием огромных коли­честв навоза и растительных остатков.

Водородная энергетика.Преимущества водорода как перспективного топлива: 1) экологическая безопасность, так как продуктом сгорания его является водяной пар; 2) очень высокое значение теплоты сгорания (в 4 р. больше, чем у каменного угля); 3) высокая теплопроводность; 4) низкая вязкость; 5) практически неограниченные запасы сы­рья (вода); 6) возможность мно­гостороннего применения.