Екологія довкілля. Охорона природи - Грицик В. - Теплова енергетика

Енергетика - двигун і основа господарської діяльності людства. У попередніх розділах ми розглянули механізми використання й перетворення енергії Сонця біологічними системами. Людське суспільство, будучи системою соціальною, змушене саме виробляти енергію для власних потреб. Джерелами цієї енергії здебільшого є мінеральне паливо (вугілля, нафта, природний газ) - продукти мільйоннорічної життєдіяльності живих організмів - своєрідна спадщина біосфери минулих епох, ядерне паливо (в основному - один з природних ізотопів урану - U235) та енергія падіння води.

На нинішній час потужність усіх джерел енергії на Землі, які використовує людство, становить величину порядку 1013 Вт. Еквівалентна потужність сонячної енергії, що надходить на Землю, становить 1017 Вт. З урахуванням екологічних і термодинамічних показників потужність усіх енергетичних установок на планеті не може бути збільшена більш ніж у 10 разів (це не стосується джерел, які використовують сонячну енергію). Проте дане обмеження враховує лише теплове забруднення середовища. Тим часом, кожен з існуючих широко використовуваних типів енергоустановок спричиняє цілу низку різноманітних негативних впливів на навколишнє середовище.

Теплова енергетика

Теплові електростанції (ТЕС) виробляють 60-80% електроенергії у нашій країні. Вони працюють на твердому (вугілля), рідкому (мазут) або газоподібному (природний газ) паливі. ТЕС викидають у атмосферу коло 30% загального обсягу всіх шкідливих промислових відходів. Вони істотно впливають на навколишнє середовище району їх розташування і на стан біосфери загалом.

Вугілля - найпоширеніший вид викопного палива на планеті. Спеціалісти вважають, що його запасів вистачить на 500 років. Крім того, поклади вугілля поширені в світі більш-менш рівномірно і воно є економічнішим, ніж нафта. Тому споживання високоякісного вугілля буде продовжувати зростати. При спалюванні вугілля в атмосферу викидаються летка зола з частками незгорілого палива, сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, сполуки фтору, а також газоподібні продукти неповного згоряння палива. Летка зола часто містить шкідливі домішки - миш'як, двоокис кремнію, вільний оксид кальцію. Одним із перспективних шляхів зниження викидів при спалюванні вугілля є вдосконалення технології, зокрема спалювання у так званому "киплячому шарі" з використанням спеціального каталітичного генератора. Дана технологія дозволяє значно підвищити ККД енергоустановки з одночасним зменшенням викидів у атмосферу шкідливих продуктів згоряння вугілля.

При спалюванні рідких палив (мазутів) з димовими газами в атмосферне повітря потрапляють сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, газоподібні й тверді продукти неповного згоряння палива, сполуки ванадію, солі натрію та ін. З екологічних позицій рідке паливо є "чистішим", ніж тверде. При цьому повністю відпадає проблема шлаковідвалів, які займають значні площі, виключають їх використання і є джерелом постійних забруднень атмосфери в районі станції через переноси частинок золи вітрами. У продуктах згоряння рідких видів палива немає леткої золи, проте є велика кількість сполук сірки, викиди яких у атмосферу є основною причиною сумнозвісних "кислотних дощів". Зменшення викидів сірчаних сполук в атмосферу можна досягти трьома шляхами: очищенням нафтового палива від сірки на нафтопереробних заводах; переробкою палива на ТЕС до його спалювання з метою отримання малосірчистого газу; очисткою димових газів від оксидів сірки.

Разом з цим, спалювати нафту, як казав великий російський учений Д.І.Менделєєв - все одно, що топити пічку асигнаціями. Тому частка використання рідкого палива в енергетиці останнім часом істотно зменшується. Ця тенденція буде й надалі посилюватися у зв'язку з розширенням використання рідкого палива в інших галузях господарства: на транспорті, в хімічній промисловості.

Використання природного газу сприяє підвищенню ККД енергоустановок, зниженню затрат на їх обслуговування, різкому покращенню екологічної ситуації, особливо у великих містах. Якщо рівень забруднення атмосферного повітря при використанні вугілля прийняти за одиницю, то спалювання мазуту дасть 0,6, а використання природного газу - 0,2. При спалюванні природного газу єдиним істотним забруднювачем атмосфери є оксиди азоту. Проте їх викиди в середньому на 20% менші, ніж при спалюванні вугілля. Таким чином, природний газ є екологічно найчистішим видом палива.

Потужні ТЕС відводять з підігрітими скидними водами в річки, озера і штучні водосховища велику кількість тепла, що впливає на термічний і біологічний режим водойм.