4. Экологические характеристики гидроэнергетики

В нашей стране в 1993 г. на ГЭС было выработано 175 млрд кВт • ч электроэнергии — 18% общего количества, в США — 12%. Гид­роэнергия непрерывно возобновляется и будет существовать до тех пор, пока энергия Солнца поступает на Землю.

Однако работа ГЭС имеет ряд экологических недостатков:

1. затопление земель, пригодных для сельского хозяйства (в частности, при строительстве каскада ГЭС на Волге);

2. изменение климата в зонах водохранилищ;

3. нарушение условий существования и нереста рыбы, сокра­ щение рыбных запасов (в частности, на Волге и Енисее);

4. разрушение ГЭС при военных действиях приведет к спуску воды водохранилища, возникновению волны высотой в десятки метров, которая может уничтожить города, расположенные ниже ГЭС;

5. строительство ГЭС приводит к наведенной сейсмичности, в частности в США и Индии возникали землетрясения, разрушив­шие ГЭС.

5. Экологические характеристики альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия. В настоящее время исследования по использованию солнечной энергии ведутся на всех континентах. В США к 2020 г. предполагают удовлетворить от 10 до 30% своих энергетических потребностей страны за счет солнечных установок, Поток солнечной энергии, достигающий земной поверхности, в 9 тыс. раз больше суммарной энергии, производимой в мире в настоящее время с помощью органических видов топлива и урана.

Солнечная энергия обладает рядом преимуществ. Она имеется повсюду, практически неисчерпаема и доступна в одной и той же форме на бесконечно долгий период времени. Чтобы обеспечить свои энергетические потребности в 2100 г., человечеству доста­точно использовать меньше 0,1 % падающей на Землю солнечной энергии или сороковую часть солнечной энергии, падающей на пустыни.

Недостатки. Однако солнечная энергия обладает низкой плотностью потока (800—1000 Вт/м²), ее интенсивность меняется в течение суток, зависит от сезона и т.д. Как падающая, так и рассеянная солнечная радиация относится к прямым видам солнечной энер­гии. Косвенными видами солнечной энергии являются энергия ветра, волн, приливов, тепловые градиенты океана, гидроэнергия и энергия, полученная благодаря фотосинтезу.

В Италии и США уже созданы солнечные электростанции. Их экологическими недостатками являются большие затраты мате­риалов и нарушения экологического равновесия под солнечными батареями, занимающими площадь в несколько гектаров.

2. Биотехнологическое топливо. Одним из наиболее пер­спективных в будущем представляется процесс раз­ложения воды на водород и кислород под действием солнечной радиации. Дело в том, что запасы воды на Земле практически неогра­ниченны, а водород — это ценный химический про­дукт, который можно ис­пользовать в виде экологи­чески чистого топлива, не дающего вредных отходов. Водород является лучшим топливом из всех известных видов: по теплотворности на единицу массы он в 2,6 раза превосходит природный газ и в 3,3 раза нефть или бензин. Кроме того, по мнению ряда ученых, он может пере­даваться по трубам на большие расстояния с затратами, близкими к стоимости передачи электрической энергии.

Извлечь водород из воды можно как электролитически, что довольно дорого, так и прямым химическим (или фотохимиче­ским) путем. Однако видимая часть солнечного света воду прак­тически не разлагает. Поэтому вся проблема сводится к тому, что­бы найти соответствующие катализаторы.

3. Энергия ветра. Все большее внимание привлекает использование энергии вет­ра, поскольку в масштабах планеты энергия ветра в 1000 раз превышает гидроэнергию. В Дании в 1997 г. вращались лопасти 4000 электростанций, использующих энергию ветра.

Дания является ведущей страной по применению энергии ветра. Национальные программы освоения энергии ветра развернуты так­же в Нидерландах, Канаде, ФРГ, Франции, Швеции, КНР и дру­гих странах.

Опытные работы, проведенные в ФРГ, показали, что современные оптимальные по энергетике ветроэлектростанции (ВЭС) будут иметь гигантские размеры: на 90-метровых башнях дол­жны вращаться пропеллеры с размахом лопастей 80—100 м, кото­рые приводят в движение роторы генераторов электрической энер­гии ВЭС. Башни должны отстоять друг от друга на расстоянии 300 м., поэтому ВЭС занимают сейчас большие площади.

В качестве главного экологического недостатка ВЭС отмечают генерацию ими инфразвукового шума, вызывающего постоянное угнетенное состояние, чувство дискомфорта и беспокойства. Как показывает опыт эксплуатации подобных установок в США, этот шум не выдерживают ни животные, ни птицы. Территории, где размещаются ВЭС большой мощности, оказываются практически непригодными для проживания.

В России построено 1500 ветроустановок разной мощности. В на­шей стране целесообразно использовать ВЭС в Калининградской области, на побережье Каспийского и Черного морей, на Байкале, Камчатке и Сахалине, побережье Северного Ледовитого океана.

4. Геотермальная энергетика на базе термальных (горячих подзем­ных) вод развивается достаточно интенсивно в США, на Филип­пинах, в Мексике, Италии, Японии, где построены геотермаль­ные тепловые электростанции. В России большие ресурсы геотер­мальной энергии имеются на Камчатке, Сахалине и Курильских островах, меньшие — на Кавказе. Геотермальная энергия может применяться в сельском (обогрев теплиц) и коммунальном (го­рячее водоснабжение) хозяйствах.