Экологическая безопасность альтернативных источников энергии

       Особая  категория месторождений этого  типа находится в районах, где нормальный тепловой поток через грунт оказывается в ловушке из изолирующих непроницаемых пластов глины, образовавшихся в быстро опускающихся геосинклинальных зонах или в областях опускания земной коры. Температура воды, поступающей из геотермальных месторождений в некоторых зонах, может достигать 150–180°С.  

       Энергия приливов и отливов

       Веками  люди размышляли над причиной морских  приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное  явление – ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Поскольку Солнце находится от Земли в 400 раз дальше, гораздо меньшая масса Луны действует на земные поды вдвое сильнее, чем масса Солнца. Поэтому решающую роль играет прилив, вызванный Луной (лунный прилив). В морских просторах приливы чередуются с отливами теоретически через 6 ч 12 мин 30 с. Если Луна, Солнце и Земля находятся на одной прямой, Солнце своим притяжением усиливает воздействие Луны, и тогда наступает сильный прилив. Когда же Солнце стоит под прямым углом к отрезку Земля-Луна, наступает слабый прилив. Сильный и слабый приливы чередуются через семь дней. Однако истинный ход прилива и отлива весьма сложен. На него влияют особенности движения небесных тел, характер береговой линии, глубина воды, морские течения и ветер. Самые высокие и сильные приливные волны возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. Приливная волна Индийского океана катится против течения Ганга на расстояние 250 км от его устья. Приливная волна Атлантического океана распространяется на 900 км вверх по Амазонке. В закрытых морях, например Черном или Средиземном, возникают малые приливные волны высотой 50-70 см. С помощью научных формул можно рассчитать место, где можно поставить электростанцию и получить самое большое количество энергии.

       Существуют  приливные электростанции, в которых  используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и  отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают, и она вращает гидротурбины.

       Приливные электростанции могут быть ценным энергетическим подспорьем местного характера, но на Земле не так много подходящих мест для их строительства, чтобы они могли изменить общую энергетическую ситуацию. 

       Энергия солнца

       Для древних народов Солнце было богом. В Верхнем Египте, культура которого восходит к четвертому тысячелетию  до н.э., верили, что род фараонов ведет свое происхождение от Ра – бога Солнца. Надпись на одной из пирамид представляет фараона как наместника Солнца на Земле, «который исцеляет нас своей заботой, когда выйдет, подобно Солнцу, что дает зелень землям. Своей жизнетворной силой Солнце всегда вызывало у людей чувства поклонения и страха. Народы, тесно связанные с природой, ждали от него милостивых даров – урожая и изобилия, хорошей погоды и свежего дождя или же кары – ненастья, бурь, града. Поэтому в народном искусстве мы всюду видим изображение Солнца: над фасадами домов, на вышивках, в резьбе и т. п.

       Почти все источники энергии, о которых  я до сих пор говорила, так или  иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ суть не что иное, как «законсервированная» солнечная энергия. Она заключена  в этом топливе с незапамятных времен; под действием солнечного тепла и света на Земле росли растения, накапливали в себе энергию, а потом в результате длительных процессов превратились в употребляемое сегодня топливо. Солнце каждый год даст человечеству миллиарды тонн зерна и древесины. Энергия рек и горных водопадов также происходит от Солнца, которое поддерживает кругооборот воды на Земле. Во всех приведенных примерах солнечная энергия используется косвенно, через многие промежуточные превращения. Заманчиво было бы исключить эти превращения и найти способ непосредственно преобразовывать тепловое и световое излучение Солнца, падающее на Землю, в механическую или электрическую энергию. Всего за  три  дня Солнце посылает на Землю   столько   энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 с – 170 млрд. Солнечная энергия, падающая на поверхность одного озера, эквивалентна мощности крупной электростанции.

       У солнечной энергии два основных преимущества. Во-первых, ее много и  она относится к возобновляемым энергоресурсам: длительность существования Солнца оценивается приблизительно в 5 млрд. лет. Во-вторых, ее использование не влечет за собой нежелательных экологических последствий.

       Однако  использованию солнечной энергии  мешает ряд трудностей. Хотя полное количество этой энергии огромно, она неконтролируемо рассеивается. Чтобы получать большие количества энергии, требуются коллекторные поверхности большой площади. Кроме того, возникает проблема нестабильности энергоснабжения: солнце не всегда светит. Даже в пустынях, где преобладает безоблачная погода, день сменяется ночью. Следовательно, необходимы накопители солнечной энергии. И наконец, многие виды применения солнечной энергии еще как следует не апробированы, и их экономическая рентабельность не доказана.

       Можно указать три основных направления  использования солнечной энергии: для отопления (в том числе  горячего водоснабжения) и кондиционирования  воздуха, для прямого преобразования в электроэнергию посредством солнечных  фотоэлектрических преобразователей и для крупномасштабного производства электроэнергии на основе теплового цикла.  

       Атомная энергия

       Энергетический  ядерный реактор устроен довольно просто – в нем, так же как и  в обычном котле, вода превращается в пар. Для этого используют энергию, выделяющуюся при цепной реакции распада атомов урана или другого ядерного топлива. На атомной электростанции нет громадного парового котла, состоящего из тысяч километров стальных трубок, по которым при огромном давлении циркулирует вода, превращаясь в пар. Эту махину заменил относительно небольшой ядерный реактор. Атомные реакторы на тепловых нейтронах различаются между собой главным образом по двум признакам: какие вещества используются в качестве замедлителя нейтронов и какие в качестве теплоносителя, с помощью которого производится отвод тепла из активной зоны реактора. Наибольшее распространение в настоящее время имеют водо-водяные реакторы. 

       Водородная  энергетика

       Передача  электроэнергии по проводам обходится  очень дорого: она составляет около  трети себестоимости энергии для потребителя. Чтобы снизить расходы, строят линии электропередачи все более высокого напряжения. Но воздушные высоковольтные линии требуют отчуждения большой земельной площади, к тому же они уязвимы для очень сильных ветров и иных метеорологических факторов. А подземные кабельные линии обходятся в 10 – 20 раз дороже, и их прокладывают лишь в исключительных случаях (например, когда это вызвано соображениями архитектуры или надежности).

       Серьезнейшую  проблему составляет накопление и хранение электроэнергии, поскольку электростанции наиболее экономично работают при постоянной мощности и полной нагрузке. Между тем спрос на электроэнергию меняется в течение суток, недели и года, так что мощность электростанций приходится к нему приспосабливать. Единственную возможность сохранять впрок большие количества электроэнергии в настоящее время дают гидроаккумулирующие электростанции, но и они в свою очередь связаны с множеством проблем. Все эти проблемы, стоящие перед современной энергетикой, могло бы – по мнению многих специалистов – разрешить использование водорода в качестве топлива и создание так называемого водородного энергетического хозяйства.

       Водород, самый простой и легкий из всех химических элементов, можно считать  идеальным топливом. Он имеется всюду, где есть вода. При сжигании водорода образуется вода, которую можно снова разложить на водород и кислород, причем этот процесс не вызывает никакого загрязнения окружающей среды.

       Водород – синтетическое топливо. Его  можно получать из угля, нефти, природного газа либо путем разложения воды. Согласно оценкам, сегодня в мире производят и потребляют около 20 млн. т водорода в год. Половина этого количества расходуется на производство аммиака и удобрений, а остальное – на удаление серы из газообразного топлива, в металлургии, для гидрогенизации угля и других топлив. В современной экономике водород остается скорее химическим, нежели энергетическим сырьем. Его можно транспортировать по трубам как природный газ.

Экологическая безопасность АИЭ

       Человек по своей природе стремится к состоянию защищенности и хочет сделать свое существование максимально комфортным. С другой стороны, мы постоянно находимся в мире рисков. Сегодня все это воспринимается естественно и не кажется чем-то надуманным, потому что все эти события, угрожающие нашей безопасности, вполне вероятны и, более того, уже случались на нашей памяти. Следовательно, проводятся профилактические мероприятия по снижению этих рисков, и каждый в состоянии их назвать.

       В последнее время угроза для безопасности и комфортного существования человека начинает исходить от неблагоприятного состояния окружающей среды. В первую очередь, это риск для здоровья. Сейчас уже не вызывает сомнения, что загрязнение окружающей среды способно вызвать ряд экологически обусловленных заболеваний и, в целом, приводит к сокращению средней продолжительности жизни людей, подверженных влиянию экологически неблагоприятных факторов. Именно ожидаемая средняя продолжительность жизни людей является основным критерием экологической безопасности.

       Отмечу также, что понятие «экологическая безопасность» применимо ко многим реалиям. Например, экологическая безопасность населения города или даже целого государства, бывает экологическая безопасность технологий и производств, экологическая безопасность касается промышленности, сельского и коммунального хозяйства, сферы услуг, области международных отношений, также существует и экологическая безопасность АИЭ. Иными словами, экологическая безопасность прочно входит в нашу жизнь, и ее важность и актуальность возрастает год от года.

       Вообще, термин «экологическая безопасность» - состояние защищенности окружающей среды и жизненно важных интересов  человека и гражданина от возможного негативного воздействия хозяйственной  и иной деятельности и угроз возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий.

       Частичный переход энергетического сектора  страны на альтернативные источники  энергии может снизить антропогенную  нагрузку на природную среду и  обеспечить живучесть системы энергоснабжения в критических ситуациях.

       Как известно, одним из альтернативных энергетических ресурсов является геотермальная энергия, но ее применение ограничивалось следующими факторами:

       -добыча высокотемпературных подземных вод сопряжена с бурением на большие глубины, что делает этот вид энергии экономически не выгодным;

       -строительство геотермальных электростанций, работающих на использовании сухого тепла, нагретых массивов горных пород, требует значительных затрат при поисках и разведке таких геотермальных ресурсов;

       -использование термальных вод для выработки электроэнергии или для теплоснабжения осложняется их агрессивностью по отношению к природной среде и необходимостью их утилизации. Кроме того, такие воды, как правило, минерализованы, поэтому требуется применение специальных защитных мер в оборудовании электростанций (осадок на стенках трубопроводов, коррозия металла).

       Важными преимуществами экологической безопасности использования геотермальных ресурсов являются:

       -абсолютная экологическая чистота;

       -высокая экономическая эффективность, т. к. необходимы только незначительные (по сравнению с капитальным строительством геотермальных станций) затраты, направленные на выявление, картирование и, в ряде случаев, на мелиорацию областей естественного геотермического подогрева.

       Таким образом, следует задуматься людям  и об экономии энергии в стране и  сделать мир лучше!

       Заключение

       Хотя  в мире пока еще не ощущается нехватки энергоресурсов, в предстоящие два-три  десятилетия возможны серьезные  трудности, если не появятся альтернативные источники энергии или не будет ограничен рост ее потребления. Очевидна необходимость более рационального использования энергии. Имеется ряд предложений по повышению эффективности аккумулирования и транспортирования энергии, а также по более эффективному ее использованию в различных отраслях промышленности, на транспорте и в быту.