Зміст
Вступ
1.Екологічні проблеми теплоенергетики
1.1Теплоелектростанції (ТЕС)
1.2Енергія підземного тепла (геотермальна енергія)
2.Екологічний вплив гідроенергетики на навколишнєсередовище
2.1Гідроелектростанції (ГЕС)
2.2Припливні електростанції (ПЕС)
2.3Солоність води як джерело енергії
2.4Використання термальної енергії океану
2.5Вода як джерело водню — перспективного палива
2.6Використання гідродинамічної енергії
3. Екологічні проблеми використання атомної енергії
4.Наслідки аварії на Чорнобильській АЕС
5. Геліоенергетика
6. Вітроенергетика
7. Біоенергетика
Висновки
Література
Вступ
Тема контрольної роботи "Екологічні проблеми енергетики".
Енергетика - найважливіший фактор у процесі перетворення природи людиною. Виробництво енергії, її транспортування і споживання набули глобального характеру. Створений людством енергетичний потенціал забезпечує сучасні технології освоєння навколишнього космічного простору.
Поряд з тим майже 80% усіх видів забруднення біосфери зумовлює саме енергетична промисловість, яка включає добування, переробку і використання палива.
Щорічне споживання енергії у світі зараз наближається до 25-35 млрд. тонн умовного палива. Наслідком цього є виснаження світових запасів викопного палива.
При цьому спалювання органічного палива в енергетичних установках супроводжується величезними викидами шкідливих речовин і побічного тепла в навколишнє середовище.
На нинішньому етапі розвитку людства виникає необхідність у переведенні енергетичної промисловості на інтенсивний шлях, у впорядкуванні використання енергоносіїв на всіх рівнях, у пошуку і використанні альтернативних (екологічно чистих і невичерпних) джерел енергії.
Одним із напрямів пошуку прихованих енергорезервів та їх реалізації в Україні є програма державної підтримки розвитку нетрадиційної енергетики, яка є складовою частиною Національної енергетичної програми України. У Програмі доповнено і розширено напрями розвитку, конкретизовано області застосування, уточнено обсяги впровадження нетрадиційних і відновлювальних джерел енергії та малої гідро- і теплоенергетики відповідно до основних показників національної енергетичної програми України.
Особливого значення набуває економія електроенергії. Тільки в Сполучених Штатах щорічно марно витрачається електроенергії на суму в мільярд доларів. Стільки енергії вистачило б на місто розміром із Чикаго.
Таблиця1.Деякі характеристики електроенергії, що виробляєтьсятрадиційними і нетрадиційними методами
| Вид електростанції чи джерела енергії | Коефіцієнткорисної дії, % | Доступність,% |
| Вугільна | 35-40 | 85-90 |
| Ядерна | 35-40 | 75-85 |
| Вітрова | 40-70 | 20-40 |
| Сонячна | 10-20 | 15-20 |
| Газифікація вугілля | 40-50 | 80-90 |
| Геотермічна | 15-20 | 70-80 |
| Маретермічна | 2-3 | 90-95 |
| Водень | 30-45 | 70-80 |
| Паливні елементи | 60-80 | 80-90 |
| Фотосинтез | 0,4-1 | 90-95 |
| Магнітогідродинамічна | 50 | 60-70 |
1.Екологічні проблеми теплоенергетики
1.1Теплоелектростанції (ТЕС)
Широке використання вугілля та інших видів викопного палива з метою одержання електричної енергії має явні переваги, оскільки електричну енергію неважко передавати навіть на значні відстані, машини і механізми можна розташовувати далеко від генераторів. Нині набуває поширення й електричне обігрівання житла - при цьому в будинках не спалюють ніякого палива і там не утворюється ні диму, ні золи.
Сьогодні теплоенергетику справедливо називають основою технічного прогресу. Але за використання енергії у вигляді електрики ми несемо і певне покарання. За масштабами впливу на навколишнє середовище ця галузь посідає одне з перших місць. Велика кількість теплоелектростанцій (ТЕС) і теплоелектроцентралей (ТЕЦ) спалюють мільйони тонн органічного палива. На їх частку припадає приблизно четверта частина всіх шкідливих викидів.
Екологічний вплив ТЕС на навколишнє середовище залежить від виду палива. Для спалювання в топках ТЕС використовують три групи органічних ресурсів - тверді (вугілля і горючі сланці), рідкі (мазут, дизельне і газотурбінне паливо) і газоподібні палива (природний газ, біогаз та ін.).
При спалюванні твердого палива на ТЕС в атмосферу викидаються: летка зола з частками палива, що не згоріло, сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди вуглецю і азоту, фтористі сполуки та газоподібні продукти неповного згорання палива. Побічним продуктом, що утворюється при згоранні вугілля, є вугільна зола. Золовідвали займають величезні площі землі, які вилучаються з раціонального господарського використання.
У вугіллі містяться вкраплення радіоактивних ізотопів цезію і торію. При спалюванні ці елементи роблять свій внесок в радіоактивне забруднення навколишнього середовища.
При спалюванні рідких видів палива (зокрема мазуту) з димовими газами в атмосферу надходять сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, тверді і газоподібні продукти неповного згорання палива, сполуки ванадію, солей натрію та ін.
При спалюванні природного газу єдиним найбільш істотним забруднювачем атмосферного повітря є оксид азоту (його утворюється на 20% менше, ніж при спалюванні вугілля). Природний газ є найбільш екологічно чистим видом енергетичного палива.
Порівняльні дані про вміст шкідливих домішок у димах традиційних видів палива наведені в табл. 2.
Для запобігання забрудненню атмосфери продуктами згорання палива та з метою зменшення ймовірності утворення кислотних дощів необхідно на ТЕС і ТЕЦ змінити технологію.
Це можна зробити в таких напрямках:
а) розсіювання оксиду сірки в більш високих шарах повітряного басейну за допомогою спорудження на ТЕС високих димових труб;
б) використання вугілля з низьким вмістом сірки на нових установках;
в) очищення вугілля від сірки;
г) використання порошкоподібного вугілля і видалення сірки з топочних газів, що відходять.
Комплексна підготовка вугілля до спалювання дозволяє знизити і спростити процес спалювання палива, скоротити витрати палива і знизити працевтрати на транспортування, зокрема, для індивідуальних споживачів у затареному вигляді і з протипиловою обробкою (парафінування). Аналогічні підходи застосовують і до високосірчистої нафти.
Таблиця 2. Вміст основних шкідливих домішок у димах
| Паливо | Шкідливі домішки | ||
| легка зола | SO2 | Nox | |
| Вугілля: | |||
| - березівське буре | 6,66 | 0,48 | 0,41 |
| - кузнецьке СС | 20 | 0,85 | 1,22 |
| - донецьке виснажене | 24,2 | 5,4 | 0,70 |
| - екібастузьке | 63,9 | 2,24 | 0,79 |
| - підмосковне буре | 50,5 | 11,2 | 0,58 |
| - естонські сланці | 81,5 | 3,56 | 0,65 |
| Мазут (3% сірки) | 0,1 | 3,98 | 0,8 |
| Газ | - | - | 0,7 |
Запропоновані й принципово нові методи очищення топочних газів. Досить поширеним є "допалювання" первинних продуктів згорання.
Однією з проблем теплоенергетики є утилізація золи. Останнім часом золу стали використовувати для різних цілей. Бетони, в яких міститься 20% золи, дають скорочення циклу пропарювання виробів удвоє. Вироби з додаванням золи морозостійкі, краще протистоять агресивному середовищу, мають ідеальну гладку поверхню. Золу використовують як мінеральну добавку в асфальтобетон і замість піску в керамзитобетоні. Досить перспективним є застосування золи у виробництві цегли і зольного гравію.
Інший недолік ТЕС полягає в тому, що перетворення теплової енергії, яка міститься у викопному паливі, супроводжується колосальними втратами.
Сучасна теплова електростанція, яка працює на вугіллі і виробляє пару для наступного перетворення її енергії за допомогою турбогенератора в електричну, досягає ефективності 40%, іншими словами, лише 40% теплової енергії, яку віддає вугілля під час згорання, перетворюється в електричну. Такою ж приблизно є й ефективність теплових електростанцій, які використовують нафту.
Одержання електричної енергії супроводжується марним використанням великої частини теплової енергії викопного палива - вугілля, нафти та природного газу. Особливо великими є витрати, коли одержана електрична енергія знову перетворюється в тепло на місці її використання.
При одержанні електричної енергії виділяється зайве тепло, яке необхідно кудись відводити. Коли такі "теплові відходи" викидаються в навколишнє середовище, це може призвести до небезпечних наслідків. Ось чому надлишок тепла в навколишньому середовищі класифікується як теплове забруднення.
Багато праць присвячено тепловому впливу на живі організми у зв'язку з місцем розташування теплоелектростанцій. Ці дослідження показали, що явно небезпечний вплив здійснюють ті електростанції, які розташовані в більш теплих кліматичних областях, оскільки організми, що живуть там, часто потрапляють в умови, близькі до верхньої температурної межі виживаності. Додаткове тепло від ближньої електростанції нерідко перевищує температурний поріг нормального існування організмів.
Розв'язати проблему теплового забруднення навколишнього середовища можна двома шляхами - знайти надлишковому теплу корисне використання або перейти на охолодження замкненого типу з використанням градирень або ставків-охолоджувачів.
Охолодження замкненого типу має дві переваги. По-перше, якщо тепло передається від охолоджувальної води в атмосферу, то немає необхідності викидати охолоджуючу воду в озеро чи річку. Тим самим усувається небезпека підігрівання водних організмів. По-друге, зменшується не тільки теплове забруднення, але й кількість охолоджуючої води, яка забирається з річок, скорочується на кілька відсотків порівняно з кількістю, яка необхідна при охолодженні відкритого типу. Справа в тому, що одна і та ж вода знову і знову використовується для охолодження відпрацьованої пари з турбін. У результаті кількість води, яка забирається на потреби електростанцій, значно скорочується, що дозволяє використовувати воду з іншою метою.