Тепловое загрязнение атмосферы и альтернативная энергетика

Увеличение эмиссии вредных веществ и уловленных зольношлаковых отходов при замене в топливном балансе ТЭС природного газа (30 млрд.м3) на уголь (35 млм.т у.т.) к объемам выбросов в 1998-1999 гг.

Окружающая среда и угольные ТЭС.

Анализ литературных данных показал, что особенно большое воздействие на окружающую среду и здоровье людей оказывают угольные ТЭС, сжигающие уголь с высоким содержанием золы и серы. По данным РАО «ЕЭС России», в последние годы на ТЭС сжигаются угли, значительно различающиеся по качеству: более 25% от общего объема их потребления содержат 40% золы, у 19% - теплота сгорания ниже 3000 ккал/кг, около 7 млн.т угля содержат более 3% серы. Общее количество балласта в сжигаемых углях составляет около 55 млн.т, в том числе породы около 28 млн.т и 27 млн.т влаги.

В настоящее время средняя степень очистки дымовых газов от золы на российских ТЭС составляет 95.5%, что заметно меньше, чем за рубежом. Дымовые газы на наших ТЭС от оксидов серы и азота не очищаются, практически отсутствуют приборы непрерывного контроля над выбросами ТЭС. Поэтому загрязнение воздушного бассейна в ряде некоторых городов превышает гигиенически допустимые нормы по пыли в 4-18 раз, окислам серы – до 4 раз, окислам азота – до 6-7 раз, а концентрация тяжелых металлов в почве – в десятки раз. При этом доля электро- и теплоэнергетики в загрязнении воздушного пространства ряда городов достигает 60-70%.

Энергетические технологии для третьего тысячелетия. Использование возобновляемых источников энергии.

Человечеству не грозит энергетический кризис, связанный с истощением запасов нефти, газа, угля, если оно освоит технологии использования возобновляемых источников энергии. В этом случае будут попутно решены проблемы загрязнения среды обитания выбросами электростанций и транспорта, обеспечения качественными продуктами питания, получения образования, медицинской помощи, увеличения продолжительности и качества жизни.

Энергетический кризис 1972 г. помог понять человеческому обществу очередную истину: запасы органического топлива не бесконечны, но есть неисчерпаемые источники энергии, получившие название возобновляемых. Проблемы экологической чистоты воздуха, воды и почвы высветили другое качество возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – их экологичность. Эти два «плюса» ВИЭ и послужили причиной их бурного развития за последние три десятилетия.

В укрупненном виде энергоносители и энергетические ресурсы можно классифицировать следующим образом.

Невозобновляемые (истощаемые): газ, уголь, нефть, уран, сланцы.

Промежуточные: торф, шахтный газ.

Возобновляемые: солнечная, ветровая, гидравлическая, геотермальная энергия; биомасса, низкопотенциальное тепло воздуха, воды, земли.

Вторичные возобновляемые: тепло газа, промышленных и бытовых стоков, вентиляционных выбросов, попутный, твердые бытовые отходы.

Динамика производства электрической энергии в мире за счет различных видов топлива в % от общего производства.

Перспективы развития ВИЭ.

                                         Установленная мощность, ГВт

                        электрическая                                                             тепловая

Выше было сказано о положительном вкладе возобновляемой энергетики в решение вопросов энергоснабжения и экологии. Однако, этим не исчерпывается роль ВИЭ в мировом хозяйстве. Ниже приведен перечень оборудования и технологий и их положительное («+»), отрицательное («-») и нулевое («0») участие в решении трех глобальных проблем человечества: энергетика, экология, продовольствие.

Примечание:

1Водоподъемные установки на пастбищах и в удаленных населенных пунктах.

2Орошение земель на базе малых водохранилищ, водоподъемные устройства таранного типа.

3Установки для сушки сена, зерна, сельхозпродуктов, фруктов.

4Водоподъемные системы, питание охранных устройств на пастбищах.

5Обогрев теплиц геотермальными водами.

6Использование золы в качестве удобрения.

7Получение экологически чистых удобрений в результате сбраживания отходов.

8Получение газообразного и жидкого (быстрый пиролиз) топлива.

9Получение дизельного топлива из семян рапса.

Несмотря на жесточайший экономический кризис, в России создаются принципиально новые энергетические технологии, способные изменить наше представление о возможностях человечества в новом тысячелетии.

Разработаны основы технологии быстрого пиролиза биомассы, торфа, угля, растительного сырья, позволяющие до 80% органического вещества превратить в жидкое или газообразное топливо. Из одной тонны древесных опилок можно получить более 700 кг жидкого топлива. Соединив эту технологию с технологией выращивания быстро растущих плантаций биомассы с урожайностью 40 т сухой массы с гектара, можно децентрализовать производство жидкого топлива и обеспечить им каждого фермера и каждый сельский район. Для обеспечения сельского хозяйства России или любой другой страны жидким топливом понадобится меньше 5% обрабатываемых земель. Эта технология уже сейчас может эффективно использоваться в странах, импортирующих нефть, где сегодня бензин стоит более 1 долл. за литр.

Проблемами солнечной энергетики сегодня в мире, в том числе и в России, занимается немало научных коллективов и фирм.

Известно, что кремний занимает по запасам первое место в земной коре (29.5%), уступая только кислороду. Но мало кто знает, что кремний может стать «нефтью ХХI века». Российские ученые разработали новые безхлорные технологии получения и использования кремния для производства электроэнергии в солнечных батареях, в которых 1 кг кремния по количеству производимой за 50 лет электроэнергии эквивалентен 75 тоннам нефти. Сейчас кремний стоит на рынке в два раза дороже урана, хотя он не радиоактивен, как уран, и содержание кремния превышает содержание урана в земной коре в 100 тыс.раз. Новые экологически чистые технологии позволят делать крыши и фасады домов из дешевых кремниевых солнечных батарей и получать электрическую энергию без длинных ЛЭП так же, как это делается сейчас без проводов в технологии телефонной спутниковой связи.