7.5.4. Экологические аспекты нетрадиционной энергетики

Расширение использования НВИЭ во многом связывается с надеждами на получение экологически более безопасных источников энергии. Поэтому в начальной стадии развития этих источников энергии необходимо с возможно большей полнотой выявить реальную степень их воздействия на окружающую природную среду. Это позволит избежать ошибок, допущенных при освоении

Раздел 7. Энергетические объекты городов 305

т радиционных источников энергии, когда сначала были созданы технологи­ческие принципы и конструкции энергоустановок, и лишь затем, в процессе эксплуатации, начались поиски путей подавления отрицательных экологичес­ких воздействий. Далее приведены наиболее характерные воздействия на окру­жающую природную среду, возникающее при использовании НВИЭ.

Солнечная энергия. Низкотемпературные солнечные системы тепло- и во­доснабжения являются наиболее распространенными в данный период как в индустриально развитых, так и в развивающихся странах. Средне- и высоко­температурные солнечные установки пока еще находятся на стадии интенсив­ной разработки. В мире создано несколько солнечных электрических станций (СЭС) с использованием рассредоточенных ^параболических систем концент­раторов (общей мощностью ~ 400 МВт). Опыт их эксплуатации, в частности, показал, что основным экологическим фактором для СЭС по термодинами­ческому циклу преобразования энергии является блокировка оборудованием значительных земельных территорий. Так, средняя потенциальная возможность СЭС данного цикла оценивается в 30—40 МВт с одного км². 'Потенциальные возможности получения предельной мощности фотопреобразователей в 45—60 МВт с 1км² (при их КПДдо 15%) и 60—100 МВт (при КПД фотопреобразовате­лей — до 25%). В расчете на 1 МВт получаемой мощности СЭС на фотопреоб­разователях вдвое экономичнее используют территории, чем СЭС, выполнен­ные по термодинамическому циклу с центральными приемниками.

Кроме потребности в сравнительно больших площадях, создание СЭС связано, хотя это может показаться на первый взгляд странным, с весьма опасным загрязнением водного и отчасти воздушного бассейна, которое мо­жет происходить в процессе изготовления гелиоэлементов. Для тепловых СЭС используются большие поверхности зеркал, изготавливаемых с применением соединений ртути. В призводстве фотопреобразователей используются со­единения мышьяка, селена, сурьмы, кадмия и других токсичных'химических элементов. Для извлечения их из сточных вод и выбросов в атмосферу при­меняются весьма сложные и дорогостоящие методы очистки.

Ветроэнергетика. Практическое использование самых разнообразных ис­точников энергии ветра получило во многих странах широкое распростране­ние. В США эксплуатируется несколько десятков тысяч ветроэнергоагрега-тов. Существенными установленными мощностями располагают страны За­падной Европы: Великобритания — около 500 МВт, Германия — 100 МВт, Дания — более 100 МВт, Нидерланды — 140 МВт, Швеция — 10 МВт и т.д.

Опыт эксплуатации ветроэнергостанций (ВЭС) показал, что экономичес­ки предпочтительнее использовать станции мощностью от 100 до 350 кВт.

Основные факторы воздействия ветроэнергетики на окружающую при­родную среду — это блокировка земельных территорий, шумовые эффекты, высокая металлоемкость ветроустановок, гибель перелетных птиц под удара­ми пропеллеров. Максимальная мощность, которая может быть получена с 1 км² площади, колеблется в широких пределах в зависимости от района размещения, типа и технологических особенностей конструкции станции. Сред­нее значение составляет 10 МВт/км². Шумовой эффект в непосредственной

306 Экология городов

б лизости от ВЭС в зависимости от ее мощности может достигать 50—80 дБ. Пороговая выносливость человеческого уха, принятая на основе болевых ощущений, равна 180 дБ. Особенно высокие шумовые воздействия возника­ют при эксплуатации установок мощностью более 250 кВт, когда на концах лопаток ветроколес большого диаметра скорости потока воздуха достигают сверхзвуковых. При этом возникает инфразвуковой эффект, отрицательно воздействующий на человека и на другие биологические субъекты.

Существенную роль играет показатель затрат металла на единицу мощно­сти. В зависимости от уровня мощности этот показатель для ВЭС ориентиро­вочно меняется в диапазоне 50—70 кг/кВт. В настоящее время имеется тен­денция замены элементов металлических конструкций, в первую очередь ло­пастей ветроколес, на стеклопластиковые. Следовательно, необходим экологический анализ последствий химических производств, связанных с со­зданием данных конструкционных материалов.

По оценкам Всемирного конгресса Международного общества по солнеч­ной энергии в Денвере (США), если принимать во внимание экологические факторы, то СЭС и ВЭС уже сегодня более экономичны, чем ТЭС и АЭС.

Геотермальная энергия. Использование энергии высокопотенциальных гео­термальных источников издавна привлекало человечество. К настоящему вре­мени сложилось следующее распределение установленных мощностей геотер­мальных теплоэлектростанций (ГеоТЭС) в индустриально развитых странах мира: 70% — в США; 28% — в Италии, Новой Зеландии и Японии; оставшиеся 2% приходятся на Грецию, Исландию, Португалию, Россию и Францию.

Экологическое воздействие ГеоТЭС и геотермальных технологических ус­тановок на окружающую среду сводится: к воздействию минерализованных геотермальных вод и пара; к опусканию земной поверхности (иногда значи­тельному по размерам), находящейся над разрабатываемым геотермальным пластом; к повышенному (в сравнении с ТЭС равной мощности) тепловому воздействию ГеоТЭС на окружающую среду. В составе выводимых на поверх­ность вод находятся: нитриты, хлориды и сульфиды некоторых металлов; опас­ные химические элементы (бор, мышьяк); сероводород (безвредный — в не­больших количествах, токсичный — с ростом концентрации). При отсутствии обратной закачки в пласт возникает опасность засоления водных объектов и почв в районе использования геотермальных вод и падения пластового давле­ния. Изменение давления в пласте в процессе длительной эксплуатации сква­жин влияет на уровень подземных вод в этом районе и может оказать отрица­тельное воздействие на работу артезианских скважин и водоснабжение.

Энергия биомассы. Особое значение источники энергии данного типа имеют для развивающихся стран. В энергобалансе стран Африки они составляют в среднем 60%, Латинской Америки — до 30%, азиатских стран — до 40%, некото­рых стран Европы, Ближнего Востока и Северной Африки — до 10% общего энергопотребления. Однако и индустриально развитые страны стимулируют раз­витие данного направления нетрадиционной энергетики. США, Дания и Шве­ция довели производство энергии биомассы до 400 МВт. Значительное развитие получила переработка биомассы, основанная на процессах газификации, пиро-