Основы эффективного энергоиспользования на производственных предприятиях дорожной отрасли

8. Экологические аспекты энергосбережения

Потребляемая человеком энергия влияет на естественные процессы, происхо­

дящие на нашей планете. Годовое потребление энергии на Земле достигло таких ко­

личеств, которые соизмеримы с протекающими в природе энергетическими процес­

сами. Примерные значения мощности некоторых объектов и протекающих процес­

сов приведены в таблице 8.1., рис.8.1. Обращает внимание доминирующая роль сол­

нечного излучения в суммарном потоке энергии процессов окружающей среды.

Таблица 8.1

Ориентировочные значения мощности природных и искусственных процессов и

объектов

Общепризнанно, что антропогенное воздействие на окружающую среду достиг­

ло таких размеров, при которых начинается глобальное изменение климата, и даль­

нейшее существование человечества напрямую зависит от возможных неблагопри­

ятных последствий. Очевидна надобность срочных изменений в различных аспектах

деятельности людей, прежде всего, в сознании населения, во взглядах на соотноше­

ния биосферы и технического прогресса. В этой связи необходимо ознакомление с

основными понятиями, относящимися к экологической стороне нашей жизни.

263

Рис.8.1. Энергия процессов, протекающих в окружающей среды и их использование.

Представление биосферы ввел великий русский ученый академик В.И. Вернад­ ский. Биосфера - область части литосферы (суши), атмосферы и всей гидросферы (Мировой океан), занятая живым веществом. Атмосфера (воздушный бассейн) -

слой газов, распространяющийся от поверхности Земли на несколько тысяч кило­ метров, следующий за суточным движением Земли. Большая ее часть сосредоточена в слоях до 5-10 метров от поверхности. Общая масса атмосферы оценивается в одну миллионную часть всей массы Земли и составляет не более 6-10 тонн. По объему атмосфера состоит из азота (79 - 80%), кислорода (20 - 19%), аргона, диоксида уг­ лерода, водяных паров и других элементов (всего до 1%). Атмосфера играет жиз­ ненно важную роль в биосфере: дыхание всего живого, защитный покров от резких

264

колебаний температуры, от воздействия смертоносного рентгеновского космическо­ го излучения и пр.

В результате протекания технологических процессов атмосфера загрязняется многими веществами и ингредиентами. Выбросы и их структура на территории Бе­ ларуси представлена рис. 8.2 - 8.5. Суммарные выбросы в атмосферу в 1998 году оцениваются в 1,8 миллионов тонн. Основной вклад в них составляют выбросы ав­ тотранспорта (77%), на долю стационарных источников приходится около 23%. Среди областей РБ наиболее неблагополучное положение в Минской и Витебской областях. Несмотря на наметившуюся тенденцию к снижению выбросов (рис.8.5), сохраняется общая неблагополучная ситуация.

До 8-10^ % выбросов приходится на долю концернов «Белнефтехим» (23%), «Белэнерго» (22%), Министерства архитектуры и строительства (11%), Министерст­ ва жилищно-коммунального хозяйства (10%), Министерства промышленности (7%), Министерства сельского хозяйства и продовольствия (7%).

Среди предприятий наибольший вклад по выбросам имеют Новополоцое ПО «Нафтан», Лукомльская ГРЭС, Мозырский НПЗ. От стационарных источников наи­ большие выбросы по городам в 1998 году были в Новополоцке, Минске, Новолукомле, Гомеле.

Жизнедеятельность человека складывалась так, что он, как правило, не задумы­ вался о последствиях. Когда его деятельность приводила к неблагоприятным изме­ нениям в биосфере некоторых районов, происходило переселение в другие районы. Ограниченность территории, при этом, не ощущалась. Это было допустимо пока масштабы деятельности и потребляемые в ходе ее энергоресурсы, были несопоста­ вимы с энергией явлений протекающих в природе.

По предварительным оценкам, предельно допустимое годовое потребление энергии всей цивилизацией на Земле составляет 3% энергии, поступающей на Зем­ лю от Солнца. Энергия всех видов энергоресурсов, потребляемых в настоящее время на планете в течение года, оценивается в 1,8*10 кДж и составляет 0,003% энергии Солнца, поступающей в течение года на Землю, величина которой составляет около 5,5-10^ кДж.

265

ВРБ-0Д5 ТДж, Средняя годовая мощность потребления энергии на человека на планете оцени­

вается в 1 кВт, при высокой неоднородности этого показателя в различных странах: от 10 кВт в США, 4 кВт в Западной Европе до 0,1 кВт в ряде слаборазвитых стран.

Для оценки дальнейшего изменения потребления энергоресурсов на бытовые и хозяйственные цели можно прибегнуть к следующей простейшей модели. Потреб­ ность в энергии сообщества из N человек и среднегодовой расход энергии на од­ ного человека w может быть определена

Население планеты сегодня оценивается 6 миллиардами и возрастает на 3% в год. Средние темпы роста национального дохода в мире не превышают 5%. Если по­ стулировать постоянство коэффициента эффективности преобразования энергии ц, ежегодное увеличение потребления энергии на планете, согласно соотношению 8.3 должно увеличиваться на 8%, что, надо признать, требует соответствующих меро­ приятий, в том числе и в экологическом аспекте.

Отрицательное влияние техногенной деятельности на биосферу связано, прежде всего, с расходованием большого количества кислорода на осуществление процес­ сов горения топлива и связанного с этим выбросом в атмосферу газов, получивших название «парниковых». Это газы, молекула которых содержит три и более атомов. Они пропускают электромагнитное излучение коротких длин волн и задерживают излучение в длинноволновом диапазоне. Тепловое излучение любого предмета име­ ет широкий спектр длин волн, но основная его энергия переносится волнами опре­ деленной длины. Эта длина зависит от температуры излучающего предмета, чем она выше - тем короче длина волн переносящих основную энергию излучения. По-

268

скольку излучение поверхности Земли низкотемпературное (~2*102 < Тпз < ~3,5*102

К, здесь Тпз, К - температура поверхности Земли), а излучение Солнца высокотемпературное (в центре его температура ~20*10 К, на поверхности ~6*10 К), «парни­ ковые» газы пропускают энергию излучения Солнца на Землю и задерживают об­ ратное излучение Земли в космическое пространство. В итоге происходит накопле­ ние энергии внутри системы и ее разогрев (подобно парнику, что и дало название газам и всему эффекту. 25% выбросов всех газов, приводящих к парниковому эф­ фекту на планете, приходится на США). Повышение средней температуры на Земле даже на доли градуса чревато весьма и весьма серьезными последствиями.

На Земле ежегодно выбрасывается в атмосферу в результате деятельности чело­ века: диоксида углерода -- 0,4-10^ млн. тонн, диоксида серы ~ 0,2-10^ млн. тонн, ок­ сидов азота ~ 0,06-10^ млн. тонн (Отметим, что оксиды азота обладают канцероген­ ными свойствами. Их выброс в атмосферу регламентирован: в РБ не выше 0,085 мг/м , в США до 1,0 мг/м ), углеводородов ~ 0,09-10 млн. тонн, пыли ~ 0,4-10 млн. тонн. Выбросы пыли при извержении вулканов сопоставимы, поскольку на порядок превышают приведенные выше цифры. Запыленность атмосферы Земли крайне не­ равномерна: над океаном в 1 см^ содержится - 0,5-10^ пылинок, над городами на два порядка больше -- 10^.

Вредное воздействие техногенной деятельности человека связано и с водоемами, куда идет сброс охлаждающей воды, например, ряда тепловых электростанций. Теп­ ловое загрязнение водоемов дополняется загрязнением химическим, бактеорологическим и пр. в результате сброса сточных вод предприятий и городов, что пагубно для гидросферы, для всего живого.

Использование твердого топлива, а это, прежде всего, уголь, сопровождается ра­ диоактивным заражением местности, образованием больших золоотвалов, увеличе­ нием выбросов диоксида углерода (СО2) в 1,7 раза в сравнении с природным газом и увеличению в 5-10 раз токсичности выбросов, что вызовет серьезные экологиче­ ские последствия. Надо помнить о неизбежном подорожании электроэнергии на по­ рядок в сравнении с использованием газового топлива. В качестве иллюстрации можно привести такие факты:

269