Контрольная работа: Екологічні проблеми енергетики
Світові запаси твердого палива оцінюються як трохи більше 10 ООО млрд. тонн. Найбільша частка природних запасів цього виду палива припадає на СНД, США і Китай. Становище із запасами нафти складніше. Вважається, що природні запаси нафти у світі становлять приблизно всього лише 100 млрд. т і, враховуючи зростання енергоспоживання, вони можуть бути вичерпані протягом 50 або й менше років.
Ця проблема є актуальною для країн усього світу і, зокрема, України. Чи є вихід із цієї ситуації? Так, є - він в енергоресурсозбереженні та у впорядкуванні використання енергоносіїв на всіх рівнях.
Проблема ресурсозбереження нині життєво важлива для української держави. Адже, хоча населення України нині становить лише один відсоток усього населення планети, споживаємо ми два відсотки всіх енергоресурсів Землі - тобто вдвічі більше середньостатистичного землянина. На одиницю виробленої в Україні продукції витрачається втричі більше енергії, ніж у розвинених країнах, що наперед робить цю продукцію неконкурентоспроможною. Доки Україна не вийде на рівень хоча б серед-ньосвітових стандартів енергоспоживання, годі сподіватися змін на краще в нашій економіці.
Якби Україна зменшила споживання енергоресурсів хоча б удвічі, вона б повністю забезпечувала свої енергопотреби, тобто цілком могла стати енергоресурсонезалежною державою. Але для цього необхідно впровадити сучасні методи нафтогазодобування, вводити в експлуатацію нові розвідані родовища, відновити старі свердловини і пробурити нові на вже начебто використаних родовищах, розвивати вугільну промисловість, розширити видобуток бурого вугілля, торфу, увести до ладу нові потужності гідроелектростанцій, запровадити режим суворої економії енергоресурсів та електроенергії хоча б на побутовому рівні. Нині ж Україна забезпечує себе власними енергоресурсами лише на 20 відсотків, сплачуючи за російський газ ціну вище світової.
1.2 Енергія підземного тепла (геотермальна енергія)
Геотермальна електростанція - енергетичне підприємство, що використовує для виробництва електроенергії тепло земних надр у вигляді гарячих джерел і гейзерів. Геотермічні електростанції є екологічно чистими.
Геотермальні багатства Землі зосереджені, головним чином, на території Атлантичного хребта, який закінчується Ісландією, у Великому тектонічному рові в Африці, у "вогняному кільці", яке оточує Тихий океан, та в деяких інших місцях. Більше 20 країн використовують це джерело тепла для енергетичних цілей, а в Ісландії близько 75% людей користуються ним для опалення житлових будинків.
Загальна потужність систем прямого використання геотермальної енергії у світі в середині 1990-х років складала близько 8,5 ГВт. За останні 5 років вона збільшилася на 16% (у Китаї -втричі, у США - на 55%). У СНД знизилася в 5 разів.
Як відомо, чим далі вглиб Землі, тим більшою стає температура (у середньому на 30°С на 1 км, а у вулканічних районах значно швидше). За оцінками фахівців, у земній корі до глибини 7-10 км акумульоване тепло, загальна кількість якого в 5 тис. разів перевищує теплоємність усіх видів викопного палива, що є на Землі. Теоретично всього 1% тепла, що міститься в земній корі до глибини 5 км, вистачило б для того, щоб розв'язати енергетичні проблеми людства на найближчі 4 тис. років. Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі результати досягнуті в районах активної вулканічної діяльності. Через свердловини гаряча пара надходить у турбіни й виробляє електроенергію. Відпрацьована гаряча (75-80°С) вода використовується для опалення будинків, теплиць, тваринницьких ферм тощо.
Під час перетворення геотермальної енергії виникає проблема відпрацьованих підземних вод. Як правило, вони сильно мінералізовані, і їх не можна спускати в ріки. З деяких таких розсолів добувають йод, бром, літій, цезій, стронцій, рубідій та інші елементи. Відпрацьовані води знову закачують у підземні горизонти для повторного використання тепла Землі.
Високу ефективність дає використання термальних станцій у сільському господарстві. Так, на Північному Кавказі собівартість тепличних овочів, вирощених на геотермальних водах, у 1,5 рази нижча, ніж там, де парники обігріваються від котелень, що працюють на мазуті. У деяких районах Ставропольського краю, Омської області, у Казахстані, Грузії, Азербайджані термальні води також використовуються на тваринницьких фермах і парникових господарствах. За рахунок підземних вод у СНД можна теплофікувати 60 міст і 100 сільських районів. Перспективними в плані розвитку геотермічної енергетики є Камчатка, Курильські острови, Чукотка, Західний Сибір, Північне Забайкалля, Дагестан, Кавказ, Середня Азія. Тільки Західно-Сибірський підземний басейн гарячої води має площу близько 3 млн. км2 , за розмірами це ціле Середземне море гарячої води під землею. На Камчатці та Курильських островах у зоні активного вулканізму (тільки діючих вулканів там понад 60) розташовані численні джерела гарячих вод із температурою 100°С та джерела пари, яка має значно вищу температуру. Перша в колишньому СРСР геотермальна станція почала працювати на Камчатці на р. Паужетці. В Україні досі немає жодної установки такого типу, проте перспективними зонами для використання геотермальної енергії є Карпати, Закарпаття та Крим. На території України (600 тис. кв. км) виявлено 9,5 тисяч теплових потоків, а Європа в цьому плані ще лишається майже невивченою - тут (а це приблизно 10 млн. кв. км) поки що зафіксовано 3,5 тисячі теплових потоків. Науковцями Інституту геофізики НАН України складено карту теплових потоків землі на всій її території. Завдяки карті стали відомими місця, де виявлено донедавна невідомі аномалії теплових потоків. Зі складеної науковцями карти видно, де можна добувати підземне тепло. Вже є проекти електростанцій, які могли б працювати в Закарпатті. Непогані шанси щодо цього має Крим.
2. Екологічний вплив гідроенергетики на навколишнє середовище
2.1 Гідроелектростанції (ГЕС)
З різних форм водної енергії найбільше значення з точки зору широкого практичного застосування на сучасному етапі має використання механічної енергії водотоків, яке досягається спорудженням гідроелектростанцій (ГЕС) різних видів (табл. 3).
У найпростішому вигляді гідроелектростанція (ГЕС) складається з греблі, що підпирає воду в руслі річки, і будівлі ГЕС, що міститься з низової сторони греблі. У будівлі ГЕС розміщене енергетичне обладнання - турбіни, генератори тощо. Вода від греблі до будівлі ГЕС підводиться напорними трубопроводами.
У більш складних проектах до складу ГЕС можуть входити різного виду водопідвідні деривації (відкритий канал, тунель та ін.), напірний трубопровід, відвідні споруди (у вигляді відкритого каналу, тунелю й ін.).
Гідроенергетика є однією з важливих підгалузей електроенергетики і водного господарства. Більше 20% промислово-виробничих фондів зосереджено на ГЕС. ГЕС виконують різні функції в загальній системі енергозабезпечення.
ГЕС у паливно-енергетичному комплексі країни зменшують потребу народного господарства в енергетичному паливі, покращують структуру самого комплексу, підвищують надійність і якість енергозабезпечення. Частка енергії ГЕС у загальній кількості енергії є відносно невеликою (приблизно 3%). Разом з тим значимість гідроенергії в паливно-енергетичних балансах окремих районів країни дуже суттєва. Особливо важливим є питання економії палива, яке забезпечується гідроенергетикою в районах, що знаходяться далеко від джерел палива, але мають потребу в паливних ресурсах.
Таблиця3.Роль гідроенергетики у світовій енергетиці
| Країна | Виробництво електроенергії електростанціями в цілому, млн. кВт/рік | Виробництво електроенергії ГЕС, млн. кВт/рік |
Частка ГЕС у виробництві електроенергії,% |
| Норвегія | 81108 | 72282 | 89,0 |
| Швейцарія | 42348 | 36290 | 85,5 |
| Бразилія | 112572 | 92945 | 82,6 |
| Португалія | 13932 | 9683 | 69,6 |
| Нова Зеландія | 21348 | 11589 | 68,1 |
| Єгипет | 13000 | 8800 | 67,7 |
| Австрія | 38064 | 24871 | 65,4 |
| Канада | 335721 | 220150 | 65,0 |
| Колумбія | 16260 | 10350 | 63,8 |
| Швеція | 92940 | 53524 | 57,6 |
| США | 2283880 | 225753 | 9,8 |
| Японія | 563998 | 76379 | 13,5 |
| Німеччина | 353424 | 17558 | 4,9 |
Особливо слід зазначити, що ГЕС скорочують потребу в газомазутному паливі, використання якого в якості сировини в інших галузях промисловості (хімії, металургії) дає значно більший економічний ефект.
З часом суттєво зросла роль ГЕС та ГАЕС (гідроакумулюючих електростанцій), які дають найбільш дешеву електроенергію, у розв'язанні проблем підвищення якості й надійності електропостачання. Ці електростанції завдяки своїм високим маневреним можливостям усе більше використовуються для перекриття нерівномірного режиму потужності.
Значною перевагою гідроенергетики є відновлюваність гідроенергетичних ресурсів.
Серед позитивних рис гідроенергетики слід відзначити й те, що її відносять до найбільш екологічно чистих серед різних сучасних способів масового виробництва електроенергії. ГЕС не виділяють шкідливих речовин у навколишнє середовище і не використовують атмосферний кисень для виробництва електроенергії.
Але багаторічний досвід використання енергії води виявив і недоліки гідроенергетики. Один з основних - нерівномірність природного стоку річок. Він може бути подоланий шляхом створення водосховищ, які регулюють стік: під час паводку та повноводдя водосховища наповнюються, а в межень спрацьовують. Але створення водосховищ тягне за собою ряд негативних для навколишнього середовища наслідків.
Водосховища впливають на природний режим річок, оскільки змінюють їх гідрологічний і температурний режим, затоплюють великі території, викликають зсувні процеси, перебудову сільського господарства і природних екологічних систем. Вплив водосховища виявляється не лише поблизу самого водосховища, а також вище та нижче за течією, у дельтовій області рік, а іноді й у прибережній морській зоні.
Будівництво гребель і водосховищ створює такі серйозні проблеми:
1. Греблі перешкоджають міграції риб, руху транспорту, затримують твердий стік і стік біогенів (азоту і фосфору), змінюють береги, знижують паводки.