Энергетика – источник жизни и загрязнения биосферы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

« Кузбасский государственный технический университет»

Реферат

«Энергетика – источник жизни и загрязнения биосферы»

                                                                                                                Выполнила: ст. группы ЭП 072

                                                                                                                Проверила:

2008г.

Введение

Ни один современный человек не может представить свой дом без света, тепла и горячей воды. Мы настолько привыкли, что уже не замечаем этих благ и воспринимаем их как должное. Мало кто, уходя из дома и не выключая свет, задумывается, а, сколько же это стоит? Нет, не его кошельку, а нашей матушке природе.

Научно доказано что потребность человечества в ресурсах и энергии растет значительно быстрее чем численность населения. В1986г. На международном конгрессе энергетиков доказывалось, что запасов угля хватит примерно на 430 лет, нефти на 35, а газа более чем не 50.там же показано, что за счет электросбережения можно было бы сэкономить 50% энергии!

Экологическая ситуация во всем мире и во многих регионах нашей страны продолжает ухудшаться. Наступле­ние человеческой цивилизации на окружающую среду проявляет­ся в усилении парникового эффекта, выпадении кислотных осад­ков, утоньшении озонового слоя, загрязнении гидросферы, унич­тожении лесов и почвенного покрова, сокращении биоразнооб­разия. Все эти проблемы обсуждаются сегодня в средствах массо­вой информации и в научных кругах.

Причиной наступления цивилизации на природу является в первую очередь демографический «взрыв» — резкое увеличение численности населения в мире в XX веке, увеличение потребно­стей человека и человечества и как следствие усиление давления на окружающую среду. Не менее важную роль играет и потреби­тельский характер нашей цивилизации: исходное представление, что природа бесконечно богата и ее единственная задача — слу­жить людям, а также чрезмерное потребление ресурсов природы, загрязнение окружающей среды в первую очередь богатыми развитыми странами.

Однако в последнее время происходит изменение мировоззрения человечества: все большему числу людей становится ясно, во-первых, что человек как существо биологическое — не царь природы, а только ее часть, причем всецело зависящая от состояния биосферы в целом, и, во-вторых, что ресурсы природы ко­нечны и близки к исчерпанию. Изменить отношение к природе, бережно относиться ко всему живому, экономить природные ресурсы, перерабатывать отходы — вот задачи, которые выходят сегодня на передний план.

Сохранение биосферы является необходимым условием выжи­вания человечества, экология из естественнонаучной дисципли­ны становится мировоззренческой наукой, интегрирующей результаты разных учебных дисциплин и определяющей поведение человека по отношению к окружающему миру и к самому себе.

Энергия в жизни человека

От Солнца земля получает огромную энергию.30% солнечной энергии отражается в космическое пространство, а основная часть идет на нагрев земли. Солнечная энергия является источником возобновимых видов энергии: энегрии ветра, гидроэнергии рек, энергии продуктов фотосинтеза, продуктами которого всегда пользовался человек.

Начиная с овладения огнем, человек в своей жизнедеятельности постоянно использовал и другие, кроме пищи источники энергии, его энергетическая мощь постоянно возрастала

Если при собирательстве и первобытном рыболовстве он затрачивал на питание мощность в 140Вт, то при подсечно-огневом земледелии и первобытном скотоводстве – уже 250-300 Вт, а при традиционном земледелии и скотоводстве – около 500 Вт. Но самый быстрый рост мощности человеческого хозяйства начался после второй технологической (промышленной) революции XVII в., когда были разработаны методы применения энергии ископаемого топлива (в первую очередь каменного угля и нефти) в различных технологиях. Затем была повышена эффективность традиционных источников энергии: воды, ветра и солнца. Наконец, в ХХ веке началось использование ядерной энергии. В целом энерговооруженность человека возросла в тысячи раз, возникла энергетическая цивилизация – цивилизация большой социоприродной энергетики.

В ХХв. мощность используемая человеком на отопление, освещение, транспорт, промышленное и сельскохозяйственное производство, обработку и передачу информации и т.п., достигла в среднем 2-3 кВт/чел.

За последние 200 лет из-за дополнительного использования энергии урожайность пахотных земель возросла в три раза, площадь обрабатываемых земель увеличилась вдвое, численность населения – в 5 раз. В результате существования людей на вновь освоенных территориях, а также на территориях традиционного обитания без дополнительных энергозатрат стало невозможным. Затраты энергии на полях мира в среднем состовляют половину калорийности урожая, на лов рыбы в океане затрачивается мощность близкая к калорийности выловленной рыбы. Общие затраты  на потребление продуктов биосферы составляют 23% общей мощности энергопотребления. Таким образам, энергопотребление невозобновимых ископаемых ресурсов дало возможность человечеству увеличить свою долю потребления растительной продукции биосферы.

Потребление продуктов биосферы  совместно с использованием  невозобновимых ресурсов ископаемого топлива примерно в 60 раз превышает энергию биологического потребления пищи. На душу населения современный человек  затрачивает почти в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек. Величина удельного потребления электроэнергии на душу населения  отражает, как правило уровень жизни в данной стране. Чем выше удельное потребление энергии, тем выше уровень жизни.

Энергетические ресурсы

В настоящее время свои энергетические потребности человечество удовлетворяет в основном за счет углесодержащих видов топлива(каменного угля, нефти, газа, дров, сланцев, торфа) и урана.

Разведанные запасы каменного угля оцениваются в 1280 млрд. т. Прогназируемые(неразведанные) запасы нефти 100-120 млрд. т, угля  -- 3860 млрд.т, газа – 400 трлн. т, в то время как добыча нефти – 3 млрд.т. в год, газа – 2 трлн.т. в год.

Таким образаом, при современном  уровне добычи нефти и газа их запасы кончатся после 2050г. В общем производстве энергии на 1996 г. На долю нефти приходилось 40%, угля – 28%, газа – 23%. АЭС создавали 7% энергии, прочие источники – 2.6%. легко видеть, что нефть и газ дают примерно 2/3 потребляемой в мире энергии и являются основой экономики современного общества.

Запасы урана U 235, который используется в качестве топлива для реакторов на тепловых нейтронах, будут исчерпаны через 50 лет. Использование реакторов на быстрых нейтронах позволит применять в качестве топливаU 238, запасы, которого огромны.

Альтернативные источники энергии – энергия ветра, солнца, геотермальная энергия, энергия течений пока вносят небольшой вклад в мировое производство энергии. Важную роль в жизни населения развивающихся стран играют дрова.

Различные оценки показывают, что имеющиеся на земле ресурсы топлива достаточны для обеспечения потребностей человечества в ХХIв.

При сжигании топлива реализуется первичная (тепловая) энергия, которая может быть преобразована в электрическую с определенным коэффициентом полезного действия (40-44% на тепловых электростанциях где сжигается углесодержащее топливо, и 30-33% на атомных электростанциях). Выработка одновременно электрической энергии и горячей воды на теплоэлектроцентралях повышает КПД использования первичной энергии до 80%.

Электрическая энергия – основа современной цивилизации. Во всем мире она рассматривается в качестве самого предпочтительного промежуточного вида энергии, универсального (легко преобразуется в любых количествах в тепло, свет, механическую энергию и т.п.), передаваемого на значительном расстоянии и вызывающего наименьшее загрязнение окружающей среды в местах потребления. Подавляющее большинство машин и устройств, которые использует человечество, содержат электрические цепи и соответствующие узлы, работа которых невозможна без электрической энергии.

В жизни современного общества последствия отключения электроэнергии подобны катастрофе. Такая катастрофа произошла 9 ноября 1965г. На территории США и Канады. За 11 мин.на площади в 200 тыс. кв. метров отключилось электричество, на которой расположены такие гигантские города как Нью-Йорк, Бостон, Монреаль и многие другие, полностью отключилось электричество. На 12ч. Улицы погрузились во мрак, остановились поезда метро, в которых находились более 1 млн. чел, электропоезда, троллейбусы, из-за отключения светофоров нарушилось автомобильное движение. Самолеты не могли совершить посадку на погруженные в темноту аэродромы. Остановились все фабрики и заводы, застыл металл в электропечах, отключились лифты небоскребов.

Энергетика является одной из наиболее крупномасштабных отраслей промышленного производства. Это основа развития всех отраслей промышленности, определяющих прогресс в целом.

Вместе с тем самым серьезным  фактором загрязнения природной среды являются добыча и использование ископаемых энергоносителей, прежде всего нефти, угля и природного газа, обеспечивающего более 90% мировой потребности в энергии.

Рассмотрим экологические характеристики энергетики, основанной на сжигании углесодержащих видов топлива (тепловой энергетики), атомной энергетики, гидроэнергетики, использующей энергию падающей воды, и альтернативные ее источники.

Воздействие систем производства, передачи и использования энергии на окружающую среду проявляется в таких процессах и явлениях как:

1.Изъятие территорий для добычи топлива, размещений электростанции и линий электропередачи, захоронение отходов;

2. загрязнение атмосферы и литосферы продуктами сгорания (выбросы в атмосферу, шлаки, радиоактивные отходы и т.д.);

3.тепловое загрязнение – сброс тепловой энергии электростанции в окружающую среду и повышение температуры среды;

4.электромагнитное загрязнение – создание электрических, магнитных и электромагнитных полей;

5.радиоактивное загрязнение;

6.затопление полезных территории( в случае гидроэлектростанции);

7.воздействие на климат;

8.воздействие на флору и фауну;

9.наведенная сейсмичность – возникновение землетрясении при создании электроустановок, в первую очередь гидроэлектростанции.

Экологические характеристики тепловой энергетики

Тепловые электростанции (ТЭС) дают около 70% потребляемой энергии, они работают за счет сжигания угля или мазута, и чрезмерно загрязняют атмосферу, энергия получаемая на ТЭС является одной из самых грязных. ТЭС мы будем рассматривать вкупе с предприятиями угольной промышленности т.к. тепловая энергетика требует изъятия территории для добычи топлива, его транспортировки, размещения электростанций и линий передач, а также отвалов и терриконов.

.              Угольная промышленность — важное звено энерге­тического комплекса. 3/4 угля используется в про­мышленности, на тепловых электростанциях как топ­ливо, а также как технологическое сырье и топливо в металлургии и химической промышленности (коксу­ющиеся угли). Районообразующая роль топлива ска­зывается тем сильнее, чем крупнее масштабы и выше технико-экономические показатели ресурсов. Массо­вое и дешевое топливо притягивает к себе топливоемкие производства, определяя в известной мере направ­ление специализации района. В топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) России доля угля в 1950-е годы достигала 65%, в 1960-е годы — 40-50%. В 1970-80-е годы угольное топливо было вы­теснено нефтегазовым, и в настоящее время доля угля в ТЭБ России составляет лишь 12-13% , а в топливном балансе теплоэлектростанций — примерно 25%. В на­стоящее время в ТЭБ России на газ приходится 49%, нефть — 32%, уголь — около 13%. В перспективе доля угля в ТЭБ будет повышаться, и спрос на уголь в Рос­сии в связи с изменением структуры запасов основных энергоносителей будет возрастать. В восточных регио­нах России, включая Урал, доля угля возрастает в про­изводстве электроэнергии. В настоящее время на Даль­нем Востоке удельный вес угля в балансе котельно-печного топлива превышает 80%, а электрическая и тепловая энергия в регионах Дальнего Востока выра­батывается в основном на ТЭС, сжигающих уголь.

Господствующими являются каменные угли: они со­ставляют 70% общих запасов. Пропорции между ка­менными и бурыми углями имеют заметные террито­риальные различия. В европейской части России, напри­мер, явно преобладают каменные угли, составляющие свыше 9/10 всех запасов, в Казахстане они находятся примерно в равном количестве, а в Сибири бурых уг­лей в 3 раза меньше, чем каменных.

Основными потребителями угля являются: электро­энергетика — 39%, промышленность и коммунально-бытовой сектор —27%, коксохимические предприя­тия — 14%, население — 8%, сельское хозяйство — 5%.

Угольная промышленность, с точки зрения воздей­ствия на окружающую среду, является одной из слож­ных отраслей промышленности.

На экологическую обстановку в угледобывающих ре­гионах оказывают большое влияние шахты, разрезы, обогатительные фабрики, предприятия угольного маши­ностроения, производства строительных материалов, а также строительно-монтажные предприятия, автобазы, управления водно-канализационного хозяйства и др.

Основными направлениями негативного воздействия угольной промышленности являются следующие:

— изъятие из землепользования и нарушение земель;

—   истощение водных ресурсов и нарушение гидро­логического режима подземных и поверхностных вод;