5.3 Расчёт предельно допустимой площади и мощности теплоэнергетической станции

Требуется определить предельно допустимую площадь и мощность энергетического объекта (ТЭС, ВЭС, БиоТЭС) с учётом экологических нормативов на стациально-деструктивное загрязнение.

Исходными данными для расчётов являются сведения об экосистемах природного и антропогенного ландшафта территории района, а также величина критического коэффициента устойчивости проектируемой лесо-агроэкосистемы [Ку] = 0,65, рассчитанного по естественной продуктивности лесо-агроэкосистемы района.

Ландшафтные экосистемы хорошо приспособлены к рассеиванию энергии и противостоят процессу энтропии своей саморегуляцией, включая процесс экологического дублирования. Человек постоянно нарушает способность саморегуляции экосистем (организмов) частыми и резкими воздействиями, которые приводят к усилению энтропии вплоть до деградации природы.

Задача проектирования антропогенного ландшафта района состоит в том, чтобы, развивая энергетику, не нарушить границы устойчивого функционирования экосистем (К_д.мин = 0,60). Выполним расчёт предельно допустимой площади и мощности теплоэнергетической станции.

В 1 кв. км площади содержится:

^{1 км2} = 1000м  1000м = 10⁶ м²/км²

Площадь территории района равна:

^А_т.р.=2102,9 км² 10⁶ м²/км²=2,102910⁹м^2.

Непродуктивные земли от общей площади составляют:

откуда

Продуктивная площадь района равна:

Удельная продукция биомассы на территории района за календарный год:

р_уд = х_ор_м= 4,872 балла/м²год0.1кг/балл=0,4872 кг/м²год,

где р_м= 0,1кг/балл- масштабный коэффициент перевода продуктивности ЭС в баллы.

Общая продукция биомассы территории равна:

Каждый килограмм продукции биомассы эквивалентен ω_к=4000 ккал энергии. Отсюда общая продукция биомассы, равноценная произведённой биоэнергии, ккал:

1ккал эквивалентна ω_э = 1,16  10^-3 кВтч/ккал электроэнергии (источник Олейникова Л.Д. Единицы физических единиц в энергетике. – М.: Энергоатомиздат, 1983). В календарном году

n_ч = 365 дн./год  24ч/дн=8760ч/год.

Готовая продукция лесо-агроэкосистемы района, эквивалентна выработке валового количества электроэнергии:

При равномерной загрузке агрегатов и их коэффициенте полезного действия для выработки такого количества электроэнергии потребуется фактическая мощность энергообъекта

откуда

Критический коэффициент устойчивости лесо-агроэкосистемы района составляет Следовательно, предельная техногенная энергетическая нагрузка на территории может быть принята равной 0,60, отсюда предельно допустимая мощность ТЭС района составит:

Фактическую суммарную мощность ТЭС Борского района, включая местные котельные установки, определим условно по требуемому расходу тепловой и электрической энергии на общее число жителей городских и сельских административных районов:

где число городских жителей Борского района, чел;

число сельских жителей района, n_с.ж= 26000 человек;

количество электроэнергии, кВтч, расходуемой на одного городского жителя в год, 3000 кВтч/год;

количество электроэнергии, кВтч, расходуемой на одного жителя сельской местности в год, 2000 кВтч/год;

коэффициент полезного действия электрического агрегата;

число часов в сутках, 24 ч/сут;

T – число дней в календарном году, Т=365 дн./год.

Фактическая используемая мощность ТЭС не превышает предельно допустимую энергетическую нагрузку на экосистему района. Устойчивость лесо-агросистемы района обеспечивается.

Определим предельно допустимую площадь, необходимую для размещения на территории района ТЭС. С учётом санитарно-производственных нормативов и экологических требований размещения, утилизации и захоронения отходов производства, на каждые 50 МВт мощности ТЭС требуется площадь землеотведения, равная 1 кв. км (по опыту эксплуатации средних и крупных теплоэлектростанций). Следовательно, для строительства производственных корпусов ТЭС мощностью и размещения отходов производства на полигонах требуется площадь территории:

что составляет 0,63% территории Борского района.