Тепловые электростанции работают по такому принципу: топливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та, в свою очередь, - вал электрического генератора. Затем отработавший пар конденсируется; вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел.

Рис. 5 - Упрощенная схема ТЭЦ

Электростанции выбрасывают в воздух вместе с дымом сернистый и углекислый газ, что ведет к "парниковому эффекту". За счет превращения всех видов электроэнергии в тепло, нагретых газообразных отходов и воды, используемой для охлаждения двигателей идет повышение температуры атмосферы и воды.

В качестве топлива на тепловых электростанциях используют уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ и реже древесину и торф. При горении топлива потребляется большое количество кислорода, а также происходит выброс значительного количества продуктов сгорания таких как: пылевые частицы различного состава, оксиды серы, оксиды азота, фтористые соединения, оксиды металлов, газообразные продукты неполного сгорания топлива. Их поступление в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов.

Деятельность ТЭС так же негативно влияет на водные объекты.

Основная часть расхода воды системами технического водоснабжения, в т. ч. безвозвратное потребление воды идёт на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные потребители технической воды (системы золо - и шлакоудаления, химводоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют около 7% общего расхода воды. Именно они являются основными источниками примесного загрязнения. А именно сброс воды из конденсаторов турбин, а также промышленные стоки. Со сточными водами тепловой электростанции ежегодно удаляется 66 т органики, 82 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов и почти 500 т взвешенных частиц. Зола электростанций часто содержит повышенные концентрации тяжелых, редко земельных и радиоактивных веществ.

Представляет опасность и тепловое загрязнение водоёмов, вызывающее многообразные нарушения их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром, а отработанный пар охлаждается водой. Поэтому от электростанций в водоёмы непрерывно поступает поток воды с температурой на 8-12єC превышающей температуру воды в водоёме.

С одной стороны, возникают благоприятные условия для размножения теплолюбивых организмов, предотвращаются зимние заморы рыбы, улучшается их кормовая база. С другой стороны, значительное развитие таких организмов, как водоросли, бактерии, простейшие, способствует снижению качества воды, угнетению развития некоторых видов водных животных. Кроме того, с ростом температуры уменьшается растворимость кислорода в воде, увеличивается восприимчивость организмов к токсичным веществам.

Количественное воздействие ТЭС на водные ресурсы заключается в безвозвратном их изъятии. Основные потери воды происходят при функционировании систем охлаждения (градирни, пруды-охладители и охладительные каналы). Например, в градирнях за счет испарения теряется примерно 2,5 % циркулирующей в них воды.

Воздействие ТЭС на водные ресурсы через атмосферу выражается в загрязнении воздуха. Основными загрязнителями атмосферы являются летучая пыль (зола), углекислый газ, являющиеся источниками кислотных дождей, а также оксиды серы и азота.

Таблица 2 - Влияние теплоэлектростанций на воздух и воды

Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и ТЭС, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивном распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана. Ядерный реактор работает на основе цепной ядерной реакции, когда деление одного ядра вызывает деление других ядер; таким образом, реакция сама себя поддерживает.

Рис. 6 - Упрощенная Схема работы атомной электростанции

На долю атомной энергетики приходится около 1/6 мирового производства электроэнергии. АЭС построены более чем в 30-ти странах мира. По абсолютным масштабам производство энергии на АЭС лидируют США, Франция, Япония, Германия, Россия. Все эти страны имеют "полный ядерный цикл", т.е. сложные и дорогостоящие предприятия по подготовки ядерного топлива, сами АЭС и схему уничтожения или переработки радиоактивных отходов.

В последние годы началось развитие атомной энергетики и в развивающихся странах. Однако рост требований по обеспечению абсолютной безопасности АЭС (особенно после аварии на Чернобыльской АЭС) сказался на замедлении темпах их строительства.

Считалось, что энергетические ядерные реакторы достаточно безопасны, а системы слежения и контроля, защитные экраны и обученный персонал гарантируют их безаварийную работу, а также считалось, что ядерная энергетика является "экологически чистой", т.к. обеспечивает снижение выброса парниковых газов при замещении энергетических установок, работающих на ископаемом топливе.

Иллюзия о безопасности ядерной энергетики была разрушена после нескольких больших аварий в Великобритании, США и СССР, апофеозом которых стала катастрофа на Чернобыльской АЭС. Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии на ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери при аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое топливо. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия.

Однако опасность ядерной энергетики лежит не только в сфере аварий и катастроф. Даже без них около 250 радиоактивных изотопов попадают в окружающую среду в результате работы ядерных реакторов. Эти радиоактивные частицы вместе с водой, пылью, пищей и воздухом попадают в организмы людей, животных, вызывая раковые заболевания, дефекты при рождении, снижение уровня иммунной системы и увеличивают общую заболеваемость населения, проживающего вокруг ядерных установок.

Даже когда АЭС работает нормально, она обязательно выбрасывает изрядное количество радиоактивных изотопов инертных газов. Также как радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе человека, вызывая ее поражение, радиоизотопы инертных газов, в 70-е годы, считавшиеся абсолютно безвредными для всего живого, накапливаются в некоторых клеточных структурах растений хлоропластах, митохондриях и клеточных мембранах.

Одним из основных выбрасываемых инертных газов является криптон-85 бета-излучатель. Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы. Количество криптона-85 в атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год. Уже сейчас количество криптона-85 в атмосфере в миллионы раз (!) выше, чем до начала атомной эры. Этот газ в атмосфере ведет себя как тепличный газ, внося тем самым вклад в антропогенное изменение климата Земли.

Нельзя не упомянуть и проблему другого бета-излучателя, образующегося при всякой нормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода. Доказано, что он легко связывается с протоплазмой живых клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепочках. Кроме того, надо добавить загрязнение тритием грунтовых вод практически вокруг всех АЭС. Ничего хорошего от замещения части молекул воды в живых организмах тритием ждать не приходиться. Когда тритий распадается (период полураспада 12,3 года), он превращается в гелий и испускает сильное бета-излучение. Эта трансмутация особенно опасна для живых организмов, так как может поражать генетический аппарат клеток. Наконец, важнейшей причиной экологической опасности ядерной энергетики и ядерной промышленности в целом является проблема радиоактивных отходов, которая так и остается нерешенной. На 424 гражданских ядерных энергетических реакторах, работающих во всем мире, ежегодно образуется большое количество низко-, средне- и высокорадиоактивных отходов. К этой проблеме отходов прямо примыкает проблема вывода выработавших свой ресурс реакторов.

При выборе площадки для строительства атомной электростанции большое значение имеет техническое водоснабжение. Атомная электростанция - крупный водопользователь. Потребление воды АЭС незначительно, а использование воды велико, то есть в основном вода возвращается в источник водоснабжения. На АЭС предусматриваются меры для полного исключения сброса сточных вод, загрязнённых радиоактивными веществами. В водоёмы разрешается отводить строго определённое количество очищенной воды с концентрацией радионуклидов, не превышающей уровень для питьевой воды.

Радиоактивное загрязнение сопровождает все звенья сложного хозяйства ядерной энергетики: добычу и переработку урана, работу АЭС, хранение и регенерацию топлива. Это делает атомную энергетику экологически безнадежно грязной. С каждым десятилетием открываются все новые опасности, связанные с работой АЭС. Есть все основания считать, что и далее будут выявляться новые данные об опасностях, исходящих от АЭС.

Но АЭС, работая даже на необогащенном уране, в год использует столько же топлива, сколько на ТЭС с той же мощностью и КПД расходуется обычного топлива в течение одного часа. Поэтому с точки зрения экономии, АЭС выгодней, чем ТЭС, - это можно увидеть в таблице.

Таблица 3 - Сравнительная характеристика потребления топлива и загрязнения окружающей среды ТЭС и АЭС

Развитие энергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу, на гидросферу, на литосферу. В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты. Выходом для общества из этой ситуации должны стать: внедрение новых технологий (по очистке, рециркуляции выбросов; по переработке и хранению радиоактивных отходов и др.), распространение альтернативной энергетики и использование возобновляемых источников энергии.

При строительстве ГЭС эффективным способом уменьшения затопления территорий является увеличение количества ГЭС в каскаде с уменьшением на каждой ступени напора и, следовательно, зеркала водохранилищ. Несмотря на снижение энергетических показателей и уменьшение регулирующих возможностей возрастания стоимости, низко напорные гидроузлы, обеспечивающие минимальные затопления земель, лежат в основе всех современных разработок. Сейчас, при возможности, энергетики стараются использовать естественные водопады.

Усовершенствование конструкции оборудования тепловых электростанций, неукоснительное соблюдение норм его эксплуатации позволяют снизить до минимума количество нефтепродуктов, поступающих в сточные воды, а применение ловушек и отстойников практически исключает их попадание во внешнюю среду, но только при условии полной технической исправности этих очистных сооружений.

Энергетика на возобновляемых источниках энергии пока не может полностью заменить традиционную энергетику России (государства - одного из крупнейших обладателей топливных энергетических ресурсов в мире), но, выбирая для каждой местности оптимальное сочетание возобновляемых (и традиционных) источников энергии, можно улучшить социальную, экономическую и экологическую ситуацию в целом в стране.

Для развития возобновляемой энергетики в России, как и во многих других странах, необходима активная поддержка отрасли государством, по крайней мере на начальном этапе ее развития. Однако для стимулирования развития возобновляемой энергетики в России недостаточно ее прямой поддержки. Необходима комплексная система сдерживания выбросов СО2, повышения.

Поддержка государства, безусловно, имеет приоритетное значение в развитии возобновляемой энергетики в нашей стране, однако определяющую роль должно играть и само общество. Осознание того, хотим ли мы видеть окружающую нас среду чистой, а близких здоровыми, является основополагающим мотивом развития чистой энергетики.

Кроме всего прочего, важной, с точки зрения экологии, является проблема энергосбережения. За счет внедрения энергосберегающих технологий, в развитых странах удалось значительно уменьшить количество потребляемой электроэнергии.

Помимо этого, в развитых странах внедряется энергосберегающий проект. Он заключается в том, чтобы разъяснить населению, как пользоваться энергией, чтобы не тратить ее впустую. У нас в стране тоже есть похожий проект. Он называется "СПИРЭ" - проект по использованию ресурсов и энергии. Его цель в том, чтобы учащиеся смогли лучше узнать об энергии и правильно ее использовать.

"Все великое зависит от малого", поэтому от каждого из нас зависит будущее нашей страны, а переход к экологически устойчивому будущему нужно начинать с воспитания детей, с прививания им чувства ответственности за окружающий их мир.

Список литературы

1. Данилов-Данильян В.И. "Экология, охрана природы и экологическая безопасность" М.: МНЭПУ, 1997 г.

2. Дьяков А.Ф. "Основные направления развития энергетики России" 2001 г.

3. Маврищев В.В. Основы экологии: Учебник / В.В. Маврищев. 2003 г.

4. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. пособие для вузов, средних школ и колледжей. - 3-е изд., испр. и доп. / Ю.В. Новиков. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005 г.

5. Протасов В.Ф. "Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России" 2001 г.

6. Хван Т.А. Промышленная экология М., Феникс 2003 г.

7. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - 2-е изд., перераб. - М.: Издательский центр "Академия", 2004 г.

8. Журнал "Наука и жизнь" № 2, 1994 г.

9. Инженерная экология/Под ред. Медведева В.Т. - М.: Гардарики, 2002 г.

10. Экология: Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Денисова. - 2-е изд., исправленное и дополненное. - Москва: ИКЦ "МарТ", Ростов-на-Дону, 2004 г.

11. http://www.gks.ru/

Размещено на Allbest.ru