Влияние на окружающую среду

 

 

Влияние на окружающую среду, вызванное производством электрической энергии

Термин "экология", впервые использованный в 1966 г. биологом Э. Геккелем, происходит от греческих слов "оісоѕ" - дом, семья и "logos" - слово, понятие, учение. Потребление энергии связано почти со всеми видами хозяйственной деятельности человека, а именно отоплением домов, приготовлением пищи, движением транспортных средств, промышленностью, сельскохозяйственным производством и т.д. Освоение различных видов энергии в мировом масштабе привело к беспрецедентному росту уровня жизни. Сегодняшние люди очень зависимы от энергии. Мы не задумываемся о, том, откуда берется энергия, пока у нас не отключают свет или отопление. Если же это случается,мы не можем полноценно жить или работать.

Основные доступные сейчас человеку источники энергии можно классифицируются следующим образом: ископаемое топливо (уголь и горючие сланцы, нефть, природный газ); ядерная и термоядерная энергия; возобновляемые энергетические ресурсы (энергия воды, ветра, солнца, термальных вод, древесины, торфа и т.д.).

Производство энергии существенно влияет на состояние окружающей среды. Сжигание ископаемого твердого и жидкого топлива сопровождается выделением сернистого, углекислого и угарного газов, а также оксидов азота, пыли, сажи и других загрязняющих веществ. Добыча угля открытым способом и торфоразработки, ведут к изменению природных ландшафтов, а иногда и к их разрушению. Разливы нефти и нефтепродуктов при добыче и транспортировке способны уничтожить все живое на огромных территориях (акваториях). Очень плохо сказывается на ландшафтах, растительном и животном мире создание инфраструктуры, необходимой для угле, нефте и газодобычи. Строительство и эксплуатация крупных гидроэлектростанций приводит к: отселению людей из зоны затопления, уничтожению ценных видов рыб, для которых плотины становятся непреодолимыми препятствиями на пути к нерестилищу, потере лесов и высокоплодородных земель, увеличению риска возникновения разрушительных землетрясений в предгорных и горных районах, повышению риска катастрофических наводнений в местностях, находящихся ниже по течению, изменению ландшафтов и их разрушению. Атомная энергетика является потенциально опасной из-за возможных аварий на энергоустановках, сопровождающихся выбросом в окружающую среду радиоактивных материалов. Кроме того, вызывают проблемы переработки ядерных отходов и их захоронения, что обходится очень дорого и не имеет надежного инженерного решения. Ядерные отходы остаются опасными в течение сотен и тысяч лет. Особенно актуальной эта тема является для Украины, пострадавшей от последствий взрыва на Чернобыльской АЭС. 

Несмотря на очевидные преимущества, возобновляемые источники энергии также могут негативно влиять на окружающую среду. Эксплуатация станций, производящих энергию с помощью возобновляемых энергетических источников, связана с изъятием из оборота значительных земельных участков и, вероятно, в будущем будет сопровождаться теми или иными негативными последствиями для окружающей среды: изменениями ландшафтов (ветряки, солнечные батареи), повышенным уровнем шума (ветряки), загрязнением почв (геотермальные энергоустановки и установки, работающие на биомассе), пагубными воздействиями на другие природные ресурсы (приливно-отливные электростанции).

Учитывая вышеописанную ситуацию самым рациональным решением можно считать энергосбережение. Именно оно должно стать приоритетным в стратегии развития любой страны, ведь запасы традиционных источников энергии ограничены.

АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (АЭС)

На сегодня в мире работает около 400 атомных электростанций (АЭС). Они обеспечивают почти 10% энергии, вырабатываемой на Земле.

В Украине атомные электростанции занимают ведущее место, производя около 45% электроэнергии. Однако их эксплуатация связана с рядом экологических проблем. К ним можно отнести: утилизацию радиоактивных отходов; большие объемы тепловых загрязнений; производство и распространение ядерного оружия.

В процессе работы на атомных электростанциях используют в качестве топлива радиоактивные элементы - уран, торий и плутоний. Получение энергии базируется на реакциях радиоактивного распада элементов, происходящего в реакторах. Однако после использования топливные отходы достаточно радиационные и опасны для всего живого, поэтому требуют тысячелетней изоляции для окончательного распада. На сегодня нет принятой экологической программы утилизации радиоактивных отходов в любой форме.

Серьезное влияние атомных электростанций на окружающую среду проявляется в региональных изменениях климатических условий в связи с концентрацией больших объемов тепловых выбросов на сравнительно небольших территориях.

Другим опасным явлением, связанным с деятельностью атомных электростанций, является производство и распространение ядерного оружия.

Вследствие продуцирования атомной энергии неизбежно возникает плутоний. Он содержится в отработанном ядерном топливе. Из шарика плутония размером с теннисный мячик можно сделать атомную бомбу, способную уничтожить тысячи людей.

Атомная энергетика является потенциально опасной из-за:

возможных аварий на энергоустановках, сопровождающихся выбросом в окружающую среду радиоактивных материалов;

выбросов около 250 радиоактивных изотопов 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.

выбросы криптона 85 бета-излучатель (тип инертного газа), который изменяет электропроводность атмосферы. Количество криптона 85 в атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год, и сейчас его количество 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;

загрязнение биосферы плутонием. Сейчас глобальное загрязнение плутонием принимает катастрофические размеры: атомные реакторы мира произвели уже многие сотни тонн плутония (в 1941 году его было не более 50 кг) - количество более чем достаточное для смертельного отравления всех людей, живущих на планете;

радиоактивные отходы - важнейшая причина экологической опасности, которая так и остается нерешенной. На 424 гражданских ядерных энергетических реакторах, работающих во всем мире, ежегодно образуется большое количество низко-, средне- и высокорадиоактивных отходов.
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 полагать, что и дальше будут обнаруживаться новые данные об опасностях от АЭС.

 

 

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (ГЭС)

Строительство гидроэлектростанций, как правило, не только обеспечивает производство электроэнергии, а благодаря наличию водохранилища способствует решению многих важных народнохозяйственных задач, связанных с водоснабжением, орошением, судоходством, развитием рыбного хозяйства и рекреации.

Однако строительство гидроэлектростанций и создание водохранилищ тоже негативно влияет на окружающую среду, а именно:

• наблюдается изменение гидрологического режима;

• разрушение берегов;

• затопление значительных площадей земель.

При создании водохранилищ изменение гидрологического режима связано с формированием так называемой зоны подтопления вследствие поднятия уровня грунтовых вод.

Деятельность волн водохранилища приводит к разрушению берегов. А в зону разрушения берегов могут попасть населенные пункты, сельскохозяйственные угодья, различные предприятия, что может негативно сказаться на состоянии водной среды.

При строительстве водохранилищ на равнинных реках, заполнение их сопровождается затоплением значительных площадей сельскохозяйственных угодий и других земель. Это приводит к росту органики в водохранилищах и интенсивному процессу их эвтрофикации.

Строительство и эксплуатация крупных гидроэлектростанций приводит к:

• отселение людей из зоны затопления;

• уничтожение ценных видов проходных и полупроходных рыб, для которых плотины становятся непреодолимыми препятствиями на пути к нерестилищу;

• потери лесов и высокоплодородных пойменных земель;

• увеличение риска возникновения разрушительных землетрясений в предгорных и горных районах;

• повышение риска катастрофических наводнений в местностях, находящихся ниже по течению;

• изменения ландшафтов и их разрушение;

• потери источников дохода частью местного населения.

И все же, рассматривая воздействие ГЭС на окружающую среду, следует отметить жизнесберегающую функцию ГЭС. Так выработка каждого млрд. кВтч электроэнергии на ГЭС вместо ТЭС приводит к уменьшению смертности населения на 100-226 чел./год.

ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ (ТЭС и ТЭЦ)

Производство электроэнергии на ТЭС сопровождается выделением большого количества тепла, поэтому такие станции стараются строить недалеко от крупных городов и промышленных центров для использования (утилизации) этого тепла. В связи с ограниченностью мировых запасов минерального топлива ученые и технологи продолжают работать над улучшением параметров энергоблоков, повышением их КПД, что позволяет более экономно расходовать топливо. Так, значительная экономия топлива способствует увеличению единичной мощности энергоблоков. Сегодня ТЭС оборудованы энергоблоками на 1000- 1200 МВт. Современная технология позволяет повысить эту мощность до 3000 МВт, что сохранит топлива на несколько процентов. Дальнейший рост мощности блоков (до 5000 МВт) возможен в случае разработки так называемых криогенных генераторов, которые охлаждаются сжиженным гелием.

Снизить удельный расход топлива можно и путем повышения КПД генераторов на ТЭС. В настоящее время КПД достиг своего предела около 40 %, но возможно дальнейшее его увеличение (по расчетам до 60 %) за счет внедрения перспективных магнитогидродинамических (МГД) генераторов, опытные образцы которых сегодня проходят испытания в ряде стран.

 

Сжигание минерального топлива сопровождается значительными загрязнениями природной среды. Рассмотрим главные из них.

Загрязнение атмосферы газообразными и пылевыми выбросами. В результате сжигания углеводородного топлива в топках ТЭС, а также двигателях внутреннего сгорания в атмосферу выбрасывается углекислый газ, концентрация которого возрастает примерно на 0,25 % за год. Это опасно, так как может вызвать в будущем разогрев атмосферы за счет парникового эффекта. Из труб ТЭС и выхлопных труб автомобилей в атмосферу выбрасываются также окиси серы и азота, которые являются причиной возникновения кислотных дождей. Атмосфера загрязняется также мелкими твердыми частицами золы, шлака, не полностью сгоревшего топлива (сажей). Для уменьшения вреда от этих загрязнений уголь очищают от соединений серы перед его сжиганием в топках ТЭС, улавливают из дыма ТЭС оксиды серы и азота с помощью фильтров, установок типа "циклон" и т.д.. Для уменьшения токсичности выхлопных газов автомобилей применяют регулирование двигателей, внедряют "экологически чистые" марки горючего, устанавливают на автомобилях специальные катализаторы, которые дожигают угарный газ до углекислого и т.п.

Радиоактивное загрязнение. Поскольку вместе с углем в топки ТЭС попадает количество пустых пород (сланцев), содержащих примеси природных радиоактивных элементов, частицы золы, вылетающие из труб ТЭС, являются слаборадиоактивными. Следовательно, имеет место радиоактивное заражение атмосферы и земной поверхности. Правда, оно не такое вредное, как радиоактивное загрязнение от АЭС, потому что угольные породы содержат такие природные изотопы (урана, тория и т.д.), которые существовали в биосфере миллионы лет и к которым живой мир приспособился - большинство растений и животных не накапливают этих изотопов в своем организме в отличие от искусственных радионуклидов, которые выбрасывают АЭС. Существующие методы очистки газов от частиц золы позволяют уменьшить этот вид загрязнения в 100-200 раз, таким образом уменьшая радиоактивное загрязнение от ТЭС до почти фонового уровня.

Загрязнение земной поверхности отвалами шлаков и карьерами. После сжигания в топках ТЭС угля остается много твердых отходов (шлака, золы). Эти отвалы занимают большие площади земли, загрязняют подземные и поверхностные воды вредными веществами. Еще большие участки земли нарушают огромные угольные карьеры. Так, шлаковые отвалы, терриконы пустых пород и отработанные карьеры только в Донбассе занимают площадь 50 тыс. га, которая постоянно увеличивается. Уменьшение вреда от такого загрязнения достигается утилизацией шлаков и пустых пород, из которых изготавливают строительные материалы, засыпают ими овраги, болота и карьеры при их рекультивации. Значительный эффект дают экономические методы, в частности, введение высокой оплаты за нарушение земель, особенно плодородных. Такие ограничения в большинстве западных стран привели к отказу использования карьеров в сельскохозяйственных районах, поскольку плата за землю оказывается выше, чем та выгода, которую может дать открытый метод разработки месторождения.

СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (СЕС)

 Солнце - потрясающий источник возобновляемой энергии. Тем не менее, негативные эффекты солнечной энергии связаны с землепользованием, водопользованием, потерей среды обитания и вредными материалами, используемыми при производстве солнечных панелей. Для строительства солнечной электростанции в коммунальном масштабе требуется большая площадь земли. Это может помешать существующему землепользованию. Использование большой площади земельного участка может привести к расчистке и сортировке земли, что может вызвать уплотнение почвы, эрозию и изменение дренажных каналов. Взаимодействие солнечных батарей и экологии также заключается в том, что, кроме того, солнечные энергетические системы могут влиять на землю в процессе добычи, разведки, производства и утилизации материалов. Несмотря на очевидные преимущества, возобновляемые источники энергии также могут негативно влиять на окружающую среду. Эксплуатация станций, производящих энергию с помощью возобновляемых энергетических источников, связана с изъятием из оборота значительных земельных участков и, вероятно, в будущем будет сопровождаться теми или иными негативными последствиями для окружающей среды: изменениями ландшафтов (ветряки, солнечные батареи), повышенным уровнем шума (ветряки), загрязнением почв (геотермальные энергоустановки и установки, работающие на биомассе), пагубными воздействиями на другие природные ресурсы (приливно-отливные электростанции). Кроме того, эти энергоустановки обычно имеют небольшую мощность и могут использоваться не везде (ветряки, солнечные батареи, геотермальные и приливно-отливные электростанции, метантенки). Солнце является самым мощным источником энергии. Ее улавливанию препятствует необходимость в изъятии значительных площадей, где надо разместить солнечные коллекторы и значительные колебания количества солнечного света.

В основном существуют два способа использования этого источника электроэнергии. Первый - построить солнечные котельные. Вода в них кипятится и испаряется с помощью солнечной энергии, направляемой зеркалами, а пар вращает турбины. Солнечные котельные требуют больших площадей, например, одна электростанция на 80 мегаватт состоит из 852 котельных, каждая из которых имеет диаметр 100 метров. Второй способ заключается в использовании панелей с элементами, которые превращают солнечную энергию сразу в электрическую. Эти панели не загрязняют окружающую среду, но создают экологические проблемы, когда становятся отходами. Солнечные панели можно приспособить к индивидуальным потребностям, что делает их пригодными для использования в хозяйстве. Они работают наиболее эффективно в пустыне.

ВЕТРОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ВЕС)

При оценке потенциальных воздействий ВЭС на природные комплексы важно учитывать, что эти воздействия могут касаться не только ветровых установок, но и всех связанных с ними объектов инфраструктуры: подъездных дорог, строительных конструкций, временных сооружений подрядчиков, подземных или воздушных линий электропередачи, их опор, трансформаторных подстанций и других. Тип и масштабы воздействия зависят от территории, на которой возводится ВЭС, природных или антропогенных ландшафтов, видов и оселищ, их состояния сохранности, уязвимости, проекта самой ВЭС, ее размеров и конструкций, а также от таких факторов, как климат территории и частота неблагоприятных природных явлений. Все они могут иметь существенные отличия в зависимости от географического положения и соответствующих условий. Воздействия на окружающую среду могут появиться во время любой из фаз возведения ВЭС от строительства (механическое повреждение растительного покрова, почв, геологического строения, случайное или аварийное загрязнение вод и почв горюче-смазочными материалами или трансформаторными маслами во время строительства) до эксплуатации (шум, мигание лопастей, электромагнитное излучение, вибрация, визуальное воздействие из-за изменения вида, риски возникновения пожаров, отрывание льда с лопастей), этапов восстановления или вывода из эксплуатации. Особенно весомым такие воздействия становятся в пределах объектов природно-заповедного фонда и международных природоохранных территорий. Стоит отметить, что ВЭС могут иметь влияние и на рекреационный потенциал территории, уменьшая туристическую и рекреационную привлекательность, и ограничивая развитие туристической инфраструктуры в окрестностях ВЭС. В частности, возведение и деятельность ВЭС может привести к таким последствиям: Столкновение птиц и летучих мышей с различными частями ветровой турбины или с другими структурными элементами ВЭС, их травмирование и гибель, беспокойство животных и их переселение на другие территории, барьерный эффект - ВЭС с большим количеством установок могут привести к нарушению связи между местами кормления, отдыха и размножения, заставить птиц или летучих мышей менять направление движения, в частности во время миграций, так и во время перелетов на местности, деградация и потеря среды обитания. Строительство инфраструктурных объектов ВЭС на природных территориях приводит к фрагментации среды обитания видов растений и животных. В зависимости от экологических 1 Повреждения, обусловленные резкими изменениями атмосферного давления. 

Влияние на торфяники Например, строительство ВЭС на торфяниках может привести к нарушению водных условий, дестабилизации торфа, увеличению выбросов углерода, ведь торфяники как аккумуляторы углерода являются важной частью стратегии смягчения последствий изменений климата. Влияние на песчаные дюны и водно-болотные угодья Другие динамические природные комплексы, такие как песчаные дюны, водно-болотные угодья также уязвимы к изменениям, которые могут быть вызваны уничтожением растительности, нарушением почвенного покрова и геологического строения, что может привести к эрозии, дестабилизации, оползням, деградации поселений и их потере. 

Влияние на побережье и акватории морей Строительство ВЭС на побережье и в акватории морей сопровождается бурением, дноуглублением, забиванием свай, активностью судов и их техническим обслуживанием, повышением мутности воды и повторным осаждением поднятых отложений, что может приводить к таким потенциальным воздействиям, как шумовое загрязнение моря, электромагнитные воздействия, эффекты рифа, изменение местообитаний, отпугивание животных, нарушение связи между животными, поведенческий и физиологический стресс. 

ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ

Энергия биомассы может образовываться путем сжигания растительной массы. Этот метод не является вредным для окружающей среды, поскольку выбросы углекислого газа в атмосферу незначительны. Это происходит потому, что количество углекислого газа, которое поглощают растения в процессе фотосинтеза, является таким же, что и количество, которое выделяется в процессе сжигания биомассы. Однако, в уголь выделяется оксид углерода (угарный газ) и сажа. Кроме этого, производительность турбины невысокая, что делает этот метод достаточно дорогим, а использование биомассы часто нерентабельным. Альтернативное решение - переработать растительную массу в газ, например, метан. Его затем сжигают газовые турбины, которые работают более эффективно. Этот способ имеет будущее там, где есть много отходов сельского хозяйства. Метанол и этанол, образующиеся в процессе ферментации биомассы, могут использоваться в качестве топлива для автомобилей.

Выращивание биомассы может повлиять на биоразнообразие, запасы углерода, почву и качество воздуха. Выращивание также может иметь социальное влияние на такие сферы, как вопросы прав на землю, условия труда и потенциальную конкуренцию с использованием биомассы местными общинами развивающихся стран. Использование растений, пищевых отходов и промышленных отходов для получения энергии является довольно экологичным решением. Биомасса является возобновляемым источником энергии на основе углерода, образующегося при сжигании растительного материала. Однако и здесь есть свои "но". Методы, используемые в этом процессе, могут нанести значительный экологический ущерб, как и другие энергетические секторы. В мире ожидается появление к 2020 году еще 3500 биомассовых заводов, сектор постоянно развивается, следовательно, требуется и понимание его реального влияния на экологию. Вероятно, наиболее спорным аспектом RED (Директива ЕС о возобновляемой энергии) является упрощенное определение биомассы как возобновляемого, устойчивого источника энергии. Биомасса требует выращивания энергетических культур в больших масштабах. Самые распространенные травы и другие несъедобные, высокоцеллюлозные культуры. Они оказывают такое же воздействие на окружающую среду, как и пищевые культуры с точки зрения необходимости борьбы с вредителями, полива и эрозии.

Несмотря на то, что биомасса является относительно чистой альтернативой более вредным ископаемым видам топлива, биомасса все еще производит вредные токсины, которые могут быть выброшены в атмосферу при сжигании. Выбросы сильно отличаются в зависимости от сырья растения, но общие загрязнители, такие как оксид азота, диоксид серы, оксид углерода и твердые частицы, являются обычными. Фильтры, более чистые источники биомассы, системы газификации могут помочь в этом. Транспортировка отходов от лесного хозяйства и промышленности до завода по производству биомассы также имеет значительный углеродный след от нефти, используемой при транспортировке. Этот выброс парниковых газов может быть вторичным воздействием на окружающую среду от производства энергии из биомассы, но это важно.

Ссылки на доступные источники информации о воздействии на окружающую природную среду, вызванное производством электрической энергии

https://mepr.gov.ua/

https://atom.org.ua/

http://www.atomforum.org.ua/

https://necu.org.ua/energy/

https://www.osce.org/files/f/documents/1/7/103995.pdf

http://eprints.kname.edu.ua/5282/1/e-book.pdf

http://energetika.in.ua/ua/books/book-5

http://www.er.gov.ua/

https://ukrns.org/

http://www.novaecologia.org/voeco-967.html

https://ua.energy/publikatsiya-danyh/vidpovidno-do-postanovy-nkrekp-642-vid-26-04-2019/