Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Влияние энергетики на биосферу и экологические эффекты энергосбережения

Введение

В условиях технически «вооруженного» общества на человека воздействует огромное количество факторов, находящихся периодически или постоянно за пределами толерантности человеческого организма. Это шум, вибрация, температура, электромагнитные поля, примеси веществ в воздухе, воде и почве, радиация и т. д. Все эти факторы являются элементами современной экологической ниши человека. По отношению к ним устойчивость человека мала, и факторы оказываются лимитирующими -- разрушающими экологическую нишу. Теперь к этим факторам добавилось и изменение климата.

В последнее время большое значение приобрела проблема антропогенных выбросов парниковых газов (ПГ), которая за десять лет из научной стала экологической, экономической и политической проблемой. Произошло это после того, как ученые доказали прямую зависимость изменения климата от выброса ПГ. Сжигание ископаемого топлива приводит к росту концентрации ПГ в атмосфере и, как следствие, -- к потеплению. Первые места в мире по выбросам ПГ занимают США, Китай и Россия.

На Третьей конференции сторон РКИК (Киото, 10 декабря 1997 г.) были установлены ограничения и квоты на снижение выбросов по шести видам ПГ, среди которых ведущее место занимает диоксид углерода (СО₂). Основная задача -- сократить выбросы углекислого газа от сжигания ископаемого топлива, а главный метод -- повышение энергоэффективности и развитие возобновляемых источников энергии.

Киотский протокол может стать первым шагом к сокращению глобальных выбросов ПГ.

Протокол предлагает механизмы гибкости, которые включают международную торговлю квотами, проекты совместного осуществления и механизмы чистого развития.

Биосфера Земли и антропогенное воздействие

Впервые понятие «биосфера» (от греч. bios -- жизнь, sphaira -- шар) было введено французским натуралистом Ж.Б. Ламарком в начале XIX в. Основы науки о биосфере были заложены в первой половине XX в. трудами академика В.И. Вернадского (1863-1945), вершиной творчества которого было учение о биосфере Земли (1926 г.). Естественное состояние биосферы обладает важной особенностью -- относительным постоянством некоторого среднего содержания составляющих ее веществ и соединений. Естественные периодические колебания концентраций компонентов (суточные, сезонные и др.) обычно не выходят за пределы нормального существования организмов.

Появление на Земле человека привело к тому, что специфическая оболочка Земли -- биосфера -- начинает преобразовываться. Поверхность земного шара, его природные оболочки подвергаются активному вмешательству и переустройству в интересах человека. Интенсивность преобразований увеличивается по мере развития человеческого общества, хозяйственной практики, новых источников энергии, роста научного знания. Новую стадию в эволюции биосферы В. И. Вернадский назвал ноосферой, «сферой разума». По мнению Вернадского, речь идет не о предстоящем уничтожении биосферы, а о преобразовании и дальнейшем развитии ее под влиянием прогрессивной антропогенной деятельности и превращении в ноосферу. Это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития.

Среди функций ноосферы -- сохранение и развитие здоровья человека, благополучия всего человечества. Однако современное состояние человеческого общества и отношение к природе заставляет задуматься о возможности перехода биосферы на эту стадию развития в обозримом будущем. Человечество, преследуя материальную прибыль от эксплуатации природы, стремительно приближается к разрушению планеты. Постоянно существующая опасность ядерных разрушений, хотя и уменьшившаяся сейчас, а также возможность необратимых климатических изменений и их последствий, представляют собой близкую угрозу. Такие компоненты современной проблематики глобальны по характеру, и даже крупные державы не справятся с ними в одиночку.

Под экосистемой понимается любое сообщество живых организмов и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое. Основные свойства экосистемы -- наличие круговорота веществ, противостояние внешним воздействиям, производство биологической продукции.

В своем развитии человеческое общество прошло через ряд различных экосистем, отличающихся друг от друга источниками энергии: экосистемы, движимые солнечной энергией (природные системы, зависящие от солнечного излучения), и движимые топливом экосистемы (современные промышленно-городские системы), а также их различные комбинации. В последние десятилетия XX в. часть мира, использующая в крупных масштабах нефть и другие горючие ископаемые, функционирует как экосистема, движимая топливом, а другая часть мира («третий мир») остается зависимой в основном от биомассы (пищи и древесины), т. е. находится на стадии экосистемы, движимой Солнцем. Это различие приводит как к серьезным экологическим проблемам, так и к экономическим и политическим конфликтам, так как энергообеспеченность общества является одним из главных условий высокого уровня развития общества. Выделяя несколько этапов взаимодействия природы и общества, исследователи акцентируют внимание на минувшем столетии -- эпохе научно-технической революции.

В настоящее время человек эксплуатирует более 55% суши, 13% речных вод.

Несовершенство современных технологий приводит к тому, что КПД использования сырья составляет в среднем всего 1-2%, остальная его часть идет в отходы.

Ежегодно в биосферу поступает более 30 млрд. т бытовых и промышленных отходов в газообразном, жидком и твердом состоянии. Для того чтобы обеспечить одного человека предметами существования, каждый год из Земли извлекается более 20 т сырья, которые затем рассеиваются в биосфере, радикально изменяя эволюционно сформировавшиеся биогеохимические циклы.

При таких темпах все вещество планеты вскоре может превратиться в отходы хозяйственной деятельности человека. Уже к середине 1980-х гг. общее количество бытовых отходов в мире составило около 1012 т. Эта цифра уже приближается к общей массе живых организмов и в 5 раз превышает годовое производство биомассы. Причем количество мусора удваивается раз в 6-8 лет. По этому показателю активность человечества сравнялась с активностью биосферы (несмотря на то, что биомасса человечества составляет всего 0,01% от биомассы биосферы, а используемый им поток энергии достигает десятых долей процента).

Таким образом, все современное воздействие человека на биосферу сводится к четырем главным формам:

- изменение структуры земной поверхности (распашка степей, вырубка лесов, мелиорация, создание искусственных озер и морей и т. д.);

- изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископаемых, создание отвалов, выброс различных веществ в атмосферу и в воды);

- изменение энергетического, в частности теплового, баланса отдельных районов земного шара и всей планеты (выбросы тепла в результате сжигания топлива, ПГ и т. д.);

- изменения, вносимые в биоту3 (истребление некоторых видов, выведение новых пород животных и сортов растений, перемещение их на новые места обитания).

В отличие от естественных колебаний, антропогенное воздействие приводит к резкому, быстрому изменению среднего состояния природной среды в данном регионе. В составе природной среды появляются новые компоненты, характеризуемые термином «загрязненность».

Объектами загрязнений служат атмосфера, почва, вода, а также растения, животные, микроорганизмы. Источниками загрязнений являются промышленные предприятия, энергетика, бытовые отходы, химические вещества, вводимые человеком в экосистемы. Загрязнителем может быть любой физический объект, химическое вещество или биологический вид (микроорганизмы), концентрация которого выходит за рамки обычной. С экологической точки зрения загрязнения представляют собой комплекс помех в биогеоценозах5, воздействующих на потоки энергии, вещества и информации. Существуют два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и искусственный (антропогенный). Естественными источниками загрязнения атмосферы служат: вулканизм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями экосистемам, за исключением некоторых катастрофических природных явлений. В отличие от естественных помех, ведущих к отбору наиболее приспособленных особей, антропогенные помехи ведут к массовой гибели организмов. С 1600 г. на Земле вымерло 74 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Еще больше погибло подвидов птиц и зверей, из них не менее 80% погублено человеком. Сейчас ежедневно 140 видов живых организмов оказываются под угрозой исчезновения.

Дождевые тропические леса -- самые богатые экосистемы на планете. Занимая 8% ее площади, они дают приют почти половине живущих видов животных. Сведение этих уникальных лесов идет со скоростью 70-90 тыс. км²/год.

В свою очередь антропогенные загрязнения делятся на физические, химические, механические, биологические и микробиологические.

К физическим относят загрязнения, связанные с изменением физических параметров среды. Это тепловое, световое, шумовое, электромагнитное, радиоактивное загрязнения.

Тепловое загрязнение является результатом повышения температуры среды в связи с промышленными выбросами теплой воды, потоков дымовых газов или воздуха. Вторичное тепловое загрязнение может быть вызвано изменением химического состава атмосферы вследствие выброса ПГ (углекислого газа, метана, фтор- и хлоруглеродов).

Явления макрозагрязнения стали глобальными по масштабу и не могут быть устранены отдельными странами самостоятельно. Сейчас существуют четыре основных вида макрозагрязнения:

- выброс токсичных веществ (биологически неразрушимые химические и радиоактивные отходы). Вначале было обнаружено широкое распространение ДДТ, который был найден даже в яйцах пингвинов в Антарктике, т. е. оказалось, что молекула может проникнуть в цепочку пищевых продуктов. В дальнейшем было обнаружено множество других токсичных материалов и осознана угроза проникновения в течение нескольких десятилетий вирулентно токсичных материалов в основные водные артерии мира. До сих пор не решена проблема захоронения радиоактивных отходов, так как из-за продолжительного периода полураспада многих радиоизотопов их хранение требует очень длительного времени; (без учета выбросов парниковых газов), %.

- повышение кислотности вод в озерах и гибель лесов в результате воздействия выбросов из труб электростанций, работающих на угле, металлургических заводов и т. п. стало международной проблемой. Например, озера и леса восточной Канады страдают от дыма Питсбурга, Скандинавии -- от кислотных газов английского Мидлендса и Рура. Многое можно сделать на местном уровне путем очистки газов, выделяемых трубами, однако это трудное и дорогостоящее дело.

Кроме того, механизм повышения кислотности до конца еще не изучен;

- загрязнение верхних слоев атмосферы, которое вызывается хлорфтористым углеводородом, применяемым в аэрозолях и холодильных установках. Несколько лет назад были обнаружены огромные дыры в озоновом слое над Антарктидой, одной из причин возникновения которых было использование хлорфтористого углеводорода. Существует опасение, что через эти дыры будет проникать мощное ультрафиолетовое излучение, которое может повысить риск заболеваний раком кожи и другими болезнями. На Монреальской конференции 1989 г. была достигнута общая договоренность относительно решения этой проблемы путем разработки и использования в аэрозолях веществ, безвредных для озонового слоя;

- наиболее угрожающим макрозагрязнением является антропогенное усиление парникового эффекта. Суть его заключается в том, что парниковые газы поглощают длинноволновое излучение Земли. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере приводит к глобальным изменениям климата. Часть диоксида углерода поглощается биотой, но его накопление в атмосфере в последние десятилетия намного превышает возможности живых организмов регулировать этот процесс. Со времен промышленной революции концентрация углекислого газа возросла более, чем на 25%, закиси азота - на 19% и метана - на 100%. Повышение концентрации СО² в атмосфере вызвано сжиганием ископаемого топлива, и вырубкой тропических лесов.

Энергетика и загрязнение окружающей среды

Антропогенное загрязнение атмосферы в последние десятилетия приобрело глобальный характер. Источниками загрязнения атмосферы служат теплоэнергетика, промышленность, нефте- и газопереработка, транспорт, сельское хозяйство.

Каждый из этих источников, каждая отрасль производства связаны с выбросами тех или иных веществ.

Современная энергетика -- крупная высокоразвитая отрасль промышленности, тесно связанная со всеми отраслями экономики.

Рис. Использование первичной энергии в различных странах, %.

Воздействие энергетики на биосферу проявляется на всех стадиях производства энергии: при извлечении и транспортировке ресурсов, при производстве, передаче и потреблении энергии.

Например, извлечение угля связано с изменением ландшафта, с образованием шахт, карьеров, отвалов; транспорт угля -- с потерями, рассеиванием твердых частиц в почву и в атмосферу. При сжигании органического топлива образуются оксиды углерода, серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенные (например, бенз(а)пирен С₂ОН₁₂), и другие вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. Передача электроэнергии приводит к образованию мощных электромагнитных полей вблизи линий электропередачи. Работа энергетических установок неизбежно связана с выбросами тепловой энергии.

Кроме того, из пользования изымаются большие площади земель, особенно при сооружении гидроэлектростанций.

Воздействие тепловых электростанций ТЭС на окружающую среду зависит от используемого топлива. При сжигании твердых видов топлива в атмосферу поступают летучая зола, частицы несгоревшего топлива, сернистый и серный ангидриды, окислы азота, фтористые соединения. В золе содержатся разные токсичные соединения -- мышьяк, двуокись кремния, оксид кальция и другие. Использование жидких видов топлива (мазутов) исключает из отходов производства только лишь золу. При этом отпадает проблема золоотвалов, которые занимают значительные территории и являются источником постоянных загрязнений атмосферы в районе станции. При сжигании природного газа существенным загрязнителем являются окислы азота, но в среднем они на 20% ниже, чем при сжигании твердых видов топлива. Это объясняется не только свойствами самого топлива, но и особенностями его сжигания. Таким образом, экологический ущерб от вредных воздействий ТЭС на окружающую среду в случае использования газа будет минимальным в сравнении с другими видами топлива.

Из-за высокого уровня развития промышленности 93% всех газовых выбросов сосредоточено в Северном полушарии Земли. Основная часть продуктов сгорания всех видов топлива (90%) выбрасывается на площади около 3% от поверхности планеты -- в Европе, Японии и Северной Америке. Из газообразных веществ в наибольших количествах выбрасывается углекислый газ и угарный газ, которые образуются при сгорании топлива (угля, нефти, газа, автомобильного топлива и др.). Самые токсичные соединения, выбрасываемые в атмосферу, -- диоксид серы и оксиды азота.

Ежегодный мировой выброс этих газов составляет более 255 млн. т. Если бы один из самых токсичных оксидов -- сернистый ангидрид -- не перерабатывали высшие растения, то за 20 лет все высшие животные погибли бы. Источниками диоксида серы и оксидов азота являются угольные ТЭЦ, промышленные предприятия, автотранспорт. В воздухе эти газы реагируют с парами воды, образуя серную и азотную кислоту. В результате в отдельных регионах выпадают осадки, кислотность которых в 10-1000 раз превышает нормальную. Кислотным считается дождь, имеющий рН менее 5,6.

Загрязнение атмосферного воздуха имеет серьезные последствия. Создается угроза здоровью человека, нормальному функционированию экосистем. Для нормального функционирования и устойчивости экосистем и биосферы в целом не следует превышать определенные нагрузки на них. В связи с этим необходимо вести поиск наиболее чувствительных звеньев в экосистемах, найти показатели, соответствующие наиболее сильнодействующим факторам, а также источники такого воздействия. Эти мероприятия входят в систему экологического мониторинга, под которым понимают единую систему средств и методов непрерывного наблюдения за состоянием окружающей среды и систему прогнозирования результатов антропогенного воздействия на нее. В задачи мониторинга входит наблюдение за состоянием биосферы, оценка и прогноз состояния окружающей среды, выявление факторов и источников антропогенного воздействия, обоснование решений по рациональному использованию природных ресурсов, регулирование процесса природопользования. Организация мониторинга должна решать как локальные задачи наблюдения за состоянием отдельных экосистем, так и задачи планетарного порядка, т. е. предусматривать систему глобального мониторинга.

Электроэнергетика. Электроэнергетика лидирует по суммарным выбросам загрязняющих веществ в атмосферу. Ее доля в суммарных выбросах загрязняющих веществ промышленности от стационарных источников достигла в 2003 г. 21,7%. В 2005 г. выбросы загрязнителей составили 5,37 млн. т, что ниже уровня 1990 г. на 2,3 млн. т. В 1999 г. выбросы загрязнителей составили 3,9 млн. т, что ниже уровня 1998 г. на 56 тыс. т Сохранение устойчивой тенденции сокращения выбросов обусловлено увеличением до 64% доли природного газа в структуре топливно_энергетического баланса (ТЭБ). Кроме того, повышается экологическая культура эксплуатации тепловых станций, осуществляется внедрение на ТЭС технологий, направленных на повышение эффективности действующих золоулавливающих установок. В целях обеспечения нормативной базы по снижению воздействия на атмосферу от энергетических установок разработан и введен в действие ГОСТ Р 50831-95 «Установки котельных. Техническое оборудование. Общие требования», в котором установлены нормативы удельных выбросов для вновь вводимых котельных установок, соответствующие мировым стандартам.

Крупными источниками загрязнения окружающей среды являются нефтегазовые месторождения и магистральные трубопроводы. Загрязнение почвы, грунтовых и поверхностных вод нефтью и ее компонентами, высокоминерализованными пластовыми и сточными водами, шлаками происходит также на стадии подготовки нефтегазового сырья к переработке. При этом в атмосферу поступает значительное количество компонентов нефти, нефтяной газ и продукты его сгорания.

Нефтедобывающая промышленность. Основными загрязняющими компонентами при строительстве и эксплуатации магистральных нефтепроводов являются нефть и ее пары, сточные воды и продукты сгорания. Объемы выбросов загрязнителей в атмосферу сократились за период 1990-2005 г.г. в 1,8 раза, однако их доля в выбросах промышленности достаточно велика, в 2005 г. она составила примерно 8% от выбросов стационарными объектами промышленности. Основными загрязнителями в нефтедобывающей промышленности являются углеводороды -- 48%, оксид углерода -- 44% и твердые вещества -- 4,4%. Рост доли нефтедобычи в выбросах промышленности обусловлен в значительной степени сжиганием в факелах добываемого попутного газа. В настоящее время в целом по отрасли в факелах сжигается около 20% всего добываемого попутного газа, на отдельных месторождениях ОАО «Томскнефть», «ВНК», ОАО «НК «Юкос» этот показатель достигает 70%, что связано со значительным объемом ресурсов попутного газа и удаленностью месторождений от потребителей. Эффективным решением проблемы утилизации попутного газа является его использование на малогабаритных газогенераторных электростанциях, что позволит обеспечить потребности промыслов в электроэнергии и снизить эмиссию ПГ. Для улучшения экологической ситуации в нефтедобыче требуется ремонт и замена устаревшего оборудования нефтедобывающих предприятий, внутрипромысловых трубопроводов, с использованием труб с повышенными антикоррозийными свойствами. Решение этой проблемы требует разработки и принятия соответствующей законодательной базы, а также Федеральной программы утилизации попутного нефтяного газа на объектах ТЭК, потери которого еще очень велики, особенно на вновь вводимых месторождениях.

Газовая промышленность. Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников за 1990-2003 гг. сократились более чем в 3 раза (без учета выбросов метана). Следует отметить, что, несмотря на проводимую работу по снижению загрязнения атмосферного воздуха, выбросы загрязняющих веществ по газовой промышленности составили в 2003 г. более 590 тыс. т. Основной причиной являются аварии на магистральных газопроводах, происходящие вследствие старения оборудования и отсутствия средств на капитальный ремонт. Увеличение нагрузки на окружающую среду обусловлено преимущественно ростом выбросов метана, с учетом которого выбросы загрязняющих веществ в 2005 г. составили 1,83 млн. т Эмиссия метана и углекислого газа в газовой отрасли происходит на всех стадиях технологического процесса. Доминирующее влияние оказывает газотранспортная система, на долю которой приходится 70% всех выбросов [3].

Угольная промышленность. Выбросы вредных веществ в атмосферу угольной отраслью за период 1990-2005 гг. снизились в 1,5 раза. Ее доля в выбросах промышленности составляет 4,8% (2003 г.). В 2005 г. общий объем выбросов загрязнителей в атмосферный воздух составил 450 тыс. т

Использование метана угольных пластов в энергетических установках позволит снизить затраты на теплоснабжение и улучшить экологическую ситуацию в жилых поселках за счет отказа от сжигания угля. По сравнению с другими энергоносителями уголь содержит наибольшее количество серы -- 0,2-7,0%, мазут -- 0,5-4,0%, дизельное топливо -- 0,3-0,9%, природный газ -- незначительную долю [12].

В условиях растущего дефицита природных ресурсов, увеличения масштабов и количества техногенных аварий и катастроф важнейшим направлением развития ТЭК является повышение эффективности использования ТЭР, снижение отрицательного влияния деятельности ТЭК на окружающую природную среду в целях предотвращения экологической катастрофы и создание условий для перехода на энергосбережение.

Энергосбережение является наиболее эффективным и приоритетным видом природоохранной деятельности в ТЭК, в связи с чем выделяются три его основных направления:

1. Экономия энергии в добыче, транспортировке, переработке ТЭР, производстве и распределении электро- и теплоэнергии. При реализации этого направления основной эффект может быть получен, например:

- в нефтедобыче -- от более полной утилизации попутного нефтяного газа, резерв составляет до 20%;

- в перерабатывающей промышленности -- увеличение глубины переработки нефти с 63 до 90% позволит сэкономить до 60 млн. т у.т./год (около 14% годового объема добычи);

- в газотранспортных системах -- от замены газотурбинных приводов на компрессорных станциях электрическими;

- в теплоснабжении -- от централизации, т. е. замены мелких котельных более эффективными крупными установками теплоснабжения;

- во всех отраслях ТЭК -- от уменьшения потерь, а также сокращения собственного потребления ТЭР, от утилизации вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).

2. Экономия «конечной» энергии в сфере ее использования в народном хозяйстве. Главными источниками данного направления энергоснабжения являются:

- снижение материалоемкости и, следовательно, энергоемкости производимой продукции, сокращение ее потерь (переход к новым видам оборудования и технологиям);

- использование ВЭР, вырабатываемых в различных неэнергетических отраслях народного хозяйства;

- структурная перестройка экономики в направлении увеличения доли неэнергоемких отраслей в производстве валового внутреннего продукта (ВВП) может обеспечить 50-60% необходимого прироста энергопотребления, поскольку энергоемкость продукции промышленности, строительства и сферы услуг в 8-10 раз меньше, чем в ТЭК, и в 12-15 раз меньше, чем в металлургии.

3. Замещение расхода органического топлива альтернативными энергетическими источниками. Третье направление энергосбережения должно происходить, прежде всего, в электроэнергетике, потребляющей почти 75% всего котельно-печного топлива путем все большей выработки электрической и тепловой энергии на базе использования АЭС, ГЭС, а также использования энергетических установок на возобновляемых нетрадиционных источниках энергии (геотермальная энергия, энергия солнца, ветра, биомассы и др.) [10].

Перечисленные направления энергосбережения, сопровождаемые одновременным снижением нагрузки на окружающую среду, можно классифицировать по количеству затрат, требующихся для их реализации:

- малозатратные мероприятия, связанные с рациональным использованием топлива и энергии, позволяют сократить потребление энергоресурсов на 10-12%;

- капиталоемкие мероприятия, направленные на использование энергосберегающих технологий, оборудования, приборов учета расходуемой энергии и др.(возможно снижение потребности в энергоресурсах на 25-30%).

Реализация потенциала энергосбережения и решение экологических проблем обусловливают необходимость проведения энергоэффективной политики во всех сферах народного хозяйства, расширение использования экологически более чистых видов топлива и источников энергии, законодательное регулирование в области энергопотребления, использование экономических санкций за превышение установленных нормативов загрязнения окружающей среды.

В настоящее время основная часть вырабатываемой электрической энергии производится тепловыми электростанциями, поэтому именно ТЭС представляет собой основной объект для изучения отрицательного влияния на биосферу.

Низкий уровень использования ТЭР обусловлен недостаточным совершенством применяемых классических методов преобразования топлива в электрическую энергию, низким коэффициентом полезного действия двигателей, наличием больших потерь при транспортировке и потреблении конечной энергии. Резервы экономии ТЭР в настоящее время имеются практически во всех звеньях энергетического цикла: при добыче топлива, его транспортировке, переработке, при выработке тепловой и электрической энергии, ее передаче и использовании.

Охрана окружающей среды до сих пор сводилась к лечению, а не к профилактике. Задача будущего -- не допустить, чтобы последствия загрязнения стали необратимыми. Главная проблема сегодня -- глобальное потепление. Решить ее можно только усилиями всего мирового сообщества. Здесь есть три пути:

- экономия и повышение эффективности использования энергоресурсов;

- сокращение выбросов двуокиси углерода, т. е. уменьшение использования ископаемых видов топлива;

- восстановление лесов, особенно в тропиках.

Сегодня приоритет следует отдать первому направлению, мобилизовав соответственно мотивационные рыночные механизмы и обратив внимание на препятствующие нерыночные факторы, такие как поведение и привычки миллионов людей, от которых зависит потребление энергии в домашнем хозяйстве и быту.

Энергетика и выбросы парниковых газов

Выполненный экспертами Министерства энергетики США прогноз темпов прироста энергопотребления и ВВП на период до 2020 г. показал, что мировое энергопотребление будет расти примерно теми же темпами (2,1% в год), что и в предыдущий период. В условиях сложившейся структуры производства мирового ТЭБ в нынешнем столетии произойдет увеличение выбросов CO₂ в атмосферу в 3 раза по сравнению с текущим уровнем, концентрация СО2 может удвоиться при увеличении народонаселения до 10 млрд. человек. Естественно, что в связи с ведущим и возрастающим воздействием ТЭК на окружающую среду среди объектов техногенного воздействия повышается актуальность вопросов энергосбережения.

Энергетические предприятия оказывают значительное влияние на климат планеты [13]. К тому же специфика объектов ТЭК как источника загрязнения окружающей среды характеризуется пожаро- и взрывоопасностью добываемых и транспортируемых продуктов, значительной удаленностью производителей и потребителей, протяженностью магистральных трубопроводов, изменчивостью природного ландшафта, на котором строятся и эксплуатируются объекты комплекса. В сложившихся условиях энергосбережение является альтернативой увеличения производства энергоресурсов и одной из первоочередных задач энергетической политики. Особенность нового этапа развития мировой энергетики основывается на принципах устойчивого развития, защиты окружающей среды и экологической безопасности. Основными глобальными задачами энергетики в перспективе являются:

- эффективное использование невозобновляемых и возобновляемых энергоресурсов;

- увеличение роли экологически чистых энергоресурсов и стимулирование поиска новых источников энергии;

- развитие исследований по новым энергосберегающим технологиям.

После подписания Киотского протокола начался процесс изменения мировой энергетической политики и создания форм производства и потребления энергии, благоприятных для окружающей среды. Перспективными тенденциями энергетической политики XXI в. в направлении защиты природной среды от загрязнения являются: развитие новых экологически чистых энергетических технологий, как традиционных, так и развивающихся видов энергии; разработка действенного контроля за эффективностью использования природноресурсного потенциала и качеством окружающей среды: воздуха, воды, земли. В этой связи любой анализ будущего энергоснабжения Европы, особенно различных альтернатив, должен учитывать два новых фактора.

В первую очередь -- изменение климата. Сегодня это общепризнанный факт, явление, ставящее под угрозу гармоничное мировое развитие. Следует заметить, что Киотский протокол это только первый шаг в борьбе с изменением климата.

Действенная политика в направлении устойчивого развития, решая проблему изменения климата, одновременно укрепила бы энергетическую безопасность.

Сегодня европейский энергетический рынок не может развиваться, не принимая во внимание проблему изменения климата и задачи устойчивого развития.

Европейский союз не сможет выполнить принятые обязательства по Киотскому протоколу, если не будут предприняты шаги по снижению спроса на энергию.

В Европейском союзе 50% выбросов СО₂ вызвано потреблением нефти, 22% -- доля природного газа и угля -- 28%. В мире в целом генерация электричества и тепла приводят к выбросам СО₂, составляющим 37% в общем балансе, транспортный сектор дает 28%, домашние хозяйства -- 14%, промышленность -- 16% и сектор услуг -- 5%. Чтобы стабилизировать концентрацию СО2 на нынешнем уровне, эмиссии следует сократить немедленно на 50-70%. Например, чтобы удержать рост уровня Мирового океана в пределах 2 см за каждые 10 лет, а температурный рост -- на уровне 1,5 °С до 2050 г., индустриальные страны должны сократить эмиссии по крайней мере на 35% между 1990 и 2012 гг.

Если невозможно остановить явление, надо попытаться его замедлить. Чем дольше мы ждем, тем более глубокие меры придется предпринимать в будущем.

Решительная политика борьбы с изменением климата не должна повредить экономическому развитию. Такая политика должна служить продвижению новых технологий и ускорению структурных изменений и, в конечном итоге, привести к большей эффективности систем производства энергии и усилить европейскую конкурентоспособность. Через политику продвижения экологически чистых технологий Европейский союз должен поддерживать усилия других стран, направленные на решение проблемы климата, предпринимаемые на территориях этих стран. Особенно это касается стран, где идет быстрый экономический рост.

Проблема изменения климата оказала влияние на готовность стран -- членов ЕС проводить всесторонние меры по энергосбережению на уровне Сообщества и принять на себя закрепленные обязательства. В Плане действий по увеличению эффективности энергии в Европейском сообществе, который был принят Комиссией в апреле 2000 г., указаны цели по реализации двух третей рентабельного потенциала энергосбережения к 2010 г., что эквивалентно экономии более чем 100 млн. т у.т. и тем самым предотвращению выброса почти 200 Мт СО₂ в год. Выполнение всем Сообществом задачи удвоения использования систем одновременного производства тепла и электричества (когенерации) до 18% к 2012 г., как ожидается, приведет дополнительно к предотвращению выбросов двуокиси углерода в количестве более 65 Мт СО₂ в год. На самом деле, потенциал когенерации намного больше, и при правильном подходе, с учетом либерализации рынка, эта цифра, по оценкам, могла бы быть втрое больше.

В ряде европейских стран (Дания, Норвегия, Финляндия и др.) одной из составных частей энергетической безопасности является охрана окружающей среды и достижение стабилизации климата, что в значительной степени было обусловлено появлением парникового эффекта и глобального потепления климата в результате использования основных энергоносителей -- угля, нефти и газа. В частности, как было показано ранее, использование прогрессивных и экологически чистых технологий должно снизить потребление энергии в зданиях по крайней мере на одну пятую, что соответствует 40 млн. т у.т. ежегодно. Одновременно это составляет приблизительно 20% необходимого сокращения выбросов странами ЕС по обязательствам, установленным Киотским протоколом.

Значительный потенциал снижения выбросов ПГ (эффективного с точки зрения затрат) существует в государствах с переходной экономикой в системах централизованного теплоснабжения, промышленности, жилом секторе и при транспортировке энергоносителей.

Если не предотвратить потепление, то экосистемы тундры постепенно исчезнут с лица Земли. Большая часть построенных человеком сооружений в зоне вечной мерзлоты будет уничтожена, особенно это касается нефте- и газопроводов. В Соединенных Штатах уже сейчас нефтедобывающая промышленность столкнулась с большими проблемами в результате глобального потепления, поскольку вечная мерзлота на Аляске начала таять и антропогенная инфраструктура стала разрушаться. Такие последствия будут очень дорого стоить для экономики, особенно для нефте- и газодобычи в Арктике.

Исследованием проблем топливно-энергетического комплекса России и его взаимодействием с окружающей средой занимаются многие отечественные и зарубежные специалисты [1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 14, 15]. Основной целью этих исследований является выработка направлений снижения отрицательного воздействия ТЭК на окружающую среду при прогнозировании его развития на основе анализа сложившихся тенденций.

На энергетическую сферу приходится основной объем выбросов углекислого газа.

Экологические эффекты энергосбережения

Эффекты от мероприятий энергосбережения можно разделить на несколько групп:-экономические эффекты у потребителей (снижение стоимости приобретаемых энергоресурсов);-эффекты повышения конкурентоспособности (снижение потребления энергоресурсов на единицу производимой продукции, энергоэффективность производимой продукции при ее использовании);-эффекты для электрической, тепловой, газовой сети (снижение пиковых нагрузок, минимизация инвестиций в расширение сети);-экологические эффекты;-связанные эффекты (внимание к проблемам энергосбережения приводит к повышению озабоченности проблемами общей эффективности системы - технологии, организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и ответственности в ЖКХ, отношения к домашнему бюджету у граждан).

Как правило, любое энергосберегающее решение влечет за собой положительные экологические эффекты. Поэтому при принятии решений о целесообразности затрат на энергосберегающие мероприятия в определении их приоритетов необходимо производить количественную оценку экологических эффектов.

Основной эффект энергосбережения связан с возможностью не сооружать новые топливные базы, инфраструктуры топливообеспечения, энергопроизводящие источники, сети транспорта и распределения энергоносителей. Производство электрической и тепловой энергии на электростанциях, в котельных оказывает весьма существенное вредное воздействие на окружающую среду, которое заключается в выбросе в атмосферу вредных веществ, тепловом загрязнении окружающей среды, повышении радиоактивного фона, отчуждении земли под энергообъекты. Доставка энергии потребителям связана с отчуждением значительных территорий, нарушением природных ландшафтов, среды обитания животных и птиц, электромагнитным излучениями и акустическими шумами от линий электропередачи ультра - и сверхчувствительного напряжения. Кроме того, неизбежен риск нарушений энергетических объектов и комплексов, возникновения на них чрезвычайных ситуаций и аварий, последствия которых при современных мощностях энергоустановок и интенсивности энергопотоков могут носить глобальный характер.

Заключение

Любая деятельность человека, требующая производства энергии и превращения ее в формы, пригодные для конечного использования, оказывает сопутствующие воздействия, которые при достижении определенного уровня наносят ущерб окружающей среде. Воздействия такого рода возникают как на тепловых электростанциях, преобразующих энергию различных видов органического топлива в электрическую, так и на гидравлических электростанциях, у которых в отличие от тепловых нет никаких вредных выбросов в атмосферу.

Величины загрязнений тепловыми электростанциями окружающей среды зависят от типа и мощности станций. Выбросы диоксида серы, оксида азота, оксида углерода, а также золы имеют место на всех тепловых станциях (за исключением атомных), разница заключается только в объеме этих выбросов. В окружающую среду рассеивается и более 60% исходной энергии топлива в виде подогретой воды и горячих газов. Это является характерным показателем используемых в настоящее время термодинамических циклов. Указанные потери тепла не могут быть радикально снижены при дальнейшем совершенствовании существующей технологии паротурбинных электростанций, если не учитывать комбинированное производство тепла и электроэнергии, доля которого в общем производстве энергии ограничена. Необходимо также учитывать, что выработанная энергия в процессе ее передачи и потребления также в значительной мере превращается в тепло и рассеивается в окружающую среду -- природные водоемы и атмосферу. При подборе места сооружения тепловых электростанций нужно уделять особое внимание выбору площадей для золоотвалов, имеющих внушительные размеры.Если раньше гидроэлектростанции считались чистыми и безвредными предприятиями по выработке электроэнергии, то в последнее время их подвергают критике из-за затопления обширных территорий. Замедление течения рек из-за сооружения плотин электростанций ведет к загрязнению воды, появлению вредных синезеленых водорослей, способствующих размножению бактерий, несущих эпидемии; искусственно созданные водохранилища преимущественно низконапорных электростанций обладают большой площадью, что ведет к размыву и переформированию берегов; не последнюю роль играют и нарушение режима рыбного хозяйства и изменение микроклимата, что иногда ведет к природному комфорту, а иногда и к дискомфорту (туманы, повышенная влажность и т.д.).

Строительство гидротехнических сооружений оказывает влияние на окружающую среду, характер которой во многом зависит от правильности инженерных решений, от глубины комплексного изучения разнообразных сторон взаимодействия гидротехнических объектов с окружающей средой. Высокогорные водохранилища, как правило, не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду; водохранилища, созданные на равнинных реках и в районах предгорий, оказывают положительное влияние на окружающую среду, хотя выдвигают некоторые серьезные проблемы. Таким образом водохранилища оцениваются как элемент обогащения ландшафта, за исключением кратковременных периодов срабатывания и заполнения. Как показала Чернобыльская авария, атомные электростанции могут оказать вредное влияние на биосферу. За рубежом в отношении безопасности работы атомных станций хранения отходов имеются весьма пессимистические высказывания Ряд зарубежных авторитетов считают, что развитие ядерной энергетики создает потенциальную опасность для жизни всего человечества. Передача электроэнергии на расстояние связана с сооружение ЛЭП и созданием значительных полос земли, отведенных под ню ЛЭП создают электромагнитные поля, вызывающие не только помехи в системах связи, но и неблагоприятно влияют на человека, на все живые организмы. В настоящее время это влияние еще изучено; проблема приобретет особую остроту при переходе к Единой энергетической системе на 500--750 кВ и внедрении сверхвысоких напряжений 1150, 1500 и 3000 кВ. Уже сейчас в Правилах техники безопасности при эксплуатаци электроустановок сказано: «В ОРУ и на ВЛ 400--750 кВ, когда напряженность электрического поля на рабочем месте превышает 5 кВД необходимо ограничить время пребывания людей в этих условиях ил принимать меры защиты».

биосфера загрязнение атмосфера энергосбережение

Список использованной литературы

1. Батенин В.А., Масленников В.М. Проблемы российской энергетики // Энергия: экономика, техника, экология, 1999, № 10.

2. Будзуляк Б.В., Бордюгов А.Г. Сценарий эмиссии парниковых газов в газовой промышленности // Экология в газовой промышленности. Прилож. к журналу «Газовая промышленность», 1999.

3. Гарипов В.З. Основные экологические проблемы в нефтегазовом комплексе на современном этапе развития и стратегические пути их решения // Энергетическая политика, 2000, вып. 4.

4. Гриценко А.И., Акопова Г.С. Стратегия эмиссии парниковых газов на объектах РАО «Газпром» // Региональная экология, 1998, № 2.

5. Данилов-Данильян В.И. Нас дым Отечества в Европу не пускает? Экологические, экономические и политические аспекты проблемы Киотского Протокола // ЭНЕРГО-info. - № 3 (5), март 2004г. - http://www.elektroinfo.ru/magazine/?id=190&nid=5.

6. Дедиков Е.В., Бухгалтер Л.Б., Будников Б.О. и др. Анализ воздействия объектов подземного хранения газа на окружающую природную среду. - М.: ИРЦ «Газпром», 1997.

7. Зеленая книга «Европейская стратегия безопасности энергоснабжения». European Commission, 2001.

8. Киото на пороге России: основы системы правового регулирования выбросов парниковых газов в Российской Федерации. Соловей Ю.В., под ред. Ханыкова А.В. - М.: МГ «Юрист», 2003.

9. Крылов Д.А., Путинцева В.Е. Оценка выбросов в окружающую среду загрязняющих веществ газовой, угольной и нефтедобывающей отраслями России // Горная промышленность, 1997, № 6.

10. Лазаренко С.Н., Тризенко С.К. Энергосберегающий потенциал минерально-сырьевых отраслей России //Горная промышленность, 2000, № 5.

11. Мастепанов А.М., Плужников О.Б. Энергетика после Киото // Энергетическая политика, 1998, вып. 6.

12. Основы экологии: Учебное пособие / А.В. Островская, Г.П. Ясников, В.И. Лобанов, С.Е. Щеклеин. 2-е изд. испр. и дополн. - Екатеринбург: УГТУ, 1999.

13. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 г. Государственный доклад. - М.: Государственный комитет России по охране окружающей среды, 1999.

14. Попов А.А. Природоохранная деятельность в топливно-энергетическом комплексе России за 1999 г. и основные задачи на 2000 г. Энергетическая политика. - М.: Минтопэ-нерго, 2000, вып. 4.

15. Севастьянов О.М., Захарова Е.Е. Мониторинг техногенной загазованности водоносных горизонтов на разрабатываемых месторождениях и ПХГ // Материалы школы-семинара, Астрахань, июнь - июль, 1998 г.

Размещено на Allbest.ru