Виды энергетики

1. Традиционная

2. Альтернативная (нетрадиционная)

Традиционная энергетика

1. Теплоэнергетика

Большинство электроэнергии мира до сих пор вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС) – в мире > 60 % (63), в СНГ > 70 %, в КР < 20 % (все данные без учета АЭС)

Механизм преобразования энергии на ТЭС: тепловая энергия  механическая  электрическая

Главный недостаток всех ТЭС – использование невозобновляемых источников энергии.

1. Конденсационные электростанции (КЭС) составляют большую часть предприятий теплоэнергетики, поэтому их часто так и называют ТЭС.

Рассмотрим негативные стороны КЭС

• интенсивное загрязнение атмосферы на относительно небольшой территории (к тому же на КЭС чаще используют низкосортный высокозольный уголь, что усугубляет ситуацию)

• истощение природных богатств (ценного органического сырья)

Это были экологические минусы, но т.к. природопользование это «экономика + экология», необходимо рассмотреть и экономическую сторону вопроса

• низкий КПД (30-35 %)

• КЭС сильно привязаны к источникам топлива, т.к. перевозить некачественный уголь (с содержанием углерода около 30 %) невыгодно. Поэтому его сжигают на местах добычи, а транспортируют уже электроэнергию

• удаленность от потребителя (большинство месторождений угля находится далеко от центров экономики – главного потребителя электроэнергии, а имеющиеся близ пром.центров ресурсы давно исчерпаны)

• потери электроэнергии при транспортировке (в СССР в 1990 г – 3 %)

Кроме отрицательных сторон у КЭС имеются и положительные

+ равномерная выработка энергии независимо от природных условий, сезонов года и времени суток

+ удаленность от потребителя способствует загрязнению атмосферы в малонаселенных районах (где мало других источников загрязнения – что удовлетворяет принципу равномерности распределения отходов), что способствует лучшему самоочищению атмосферы и не сказывается отрицательно на здоровье больших масс людей

2. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

+ Кроме электроэнергии вырабатывают тепло в виде горячей воды (бытовые нужды, отопление) и водяного пара (химическая промышленность, строительство) =>

+ КПД около 70%

• тяготеют к потребителю (привязанность),строятся не далее чем в 20-30 км от потребителя

• загрязняют атмосферу в местах массового скопления людей (особенно работающие на угле, газ – чище)

• значительные расходы на доставку топлива

• зависимость от других стран и регионов

3. Атомная энергетика

Специфичная отрасль теплоэнергетики, поэтому часто выделяется в самостоятельную отрасль.

Механизм преобразования энергии на АЭС несколько усложняется: атомная (ядерная) энергия  тепловая  механическая  электрическая.

При грамотном подходе может быть самой экологически чистой отраслью энергетики.

Реакция деления урана была открыта в 1939 году. «Испытания» первых атомных бомб прошли 6 и 9 августа 1945 года в Хиросиме и Нагасаки. В СССР атомная бомба была создана в 1949 году (на каджисайском уране – Киргизия). Первая АЭС в мире была пущена в июне 1954 года в СССР – Обнинская АЭС, мощностью 5 000 кВт. Мощность современных АЭС достигает 4 млн. кВт (Ленинградская, Курская)

Сейчас АЭС имеются более чем в 30 странах мира и производят они около 17 % электроэнергии мира. Доля АЭС в этих странах различна: Литва – 80 %, Франция – 78 % (1997 г. – 91 %), ФРГ – 35 %, ЕС – 34 %, США – 33 %, Япония – 30 %, РФ – 10 %, б. СССР – 12 %, КР – 0 %.

Атомная энергетика использует уран-235 (изотоп), ведутся разработки по урану-238. По выделяемой энергии 1 кг урана-235 эквивалентен 2.500.000 кг лучшего угля.

Несмотря на неблагоприятное отношение к атомной энергетике у большинства населения Земли, она имеет массу положительных черт и преимуществ:

+ АЭС строят там, где нет других источников энергии

+ возможность максимально приблизить к потребителю

+ низкая себестоимость производимой энергии

+ сравнительно небольшие транспортные расходы

+ сбережение исчерпаемых и невозобновляемых, но очень необходимых человеку топливных ресурсов (которые давно уже пора перевести из топливных в органическое сырьё – не зря ещё Д.И. Менделеев заметил, что сжигать нефть - то же, что топить печь ассигнациями)

+ огромные, практически неисчерпаемые запасы сырья (10¹⁴ т при ежегодном потреблении не более 10⁴ т)

+ не потребляет кислорода

+ требует минимальных транспортных расходов

+ относительно небольшое количество отходов, возможность их обогащения и повторного использования

Негативных черт у АЭС значительно меньше (но каковы!):

• качество отходов, их опасность и стойкость, радиоактивные захоронения

• тяжелейшие последствия аварий

Однако современные достижения НТР позволяют свести негатив АЭС к минимуму.

Радиоактивные отходы (РАО)

Изначально РАО захоранивали в контейнерах в глубоководных частях Мирового океана, много отходов осталось в хвостохранилищах (в Кыргызстане известны Майлисайское, Каджисайское). Контейнеры в океане уже начали разрушаться, хвостохранилища занимают огромные площади, размываются паводками, грозя попасть (и попадая) в водоемы. Это настоящее бедствие, борьба с которым требует колоссальных средств. Однако сейчас найдены более достойные варианты распоряжения РАО.

1. Твёрдые. Идеальный вариант и вторичное использование (если ещё недавно это было довольно дорогостояще, то сейчас имеются относительно недорогие технологии). Это также позволяет экономить ценное сырьё. Если все-таки решили захоронить (по принципу «умерла, так умерла» или «доктор сказал в морг, значит в морг»), то необходимо строить подземные хранилища РАО или экономически выгодно использовать отработанные шахты, заключая отходы в свинцово-железобетонный саркофаг.

2. Жидкие (самые распространенные). Выпаривают, смешивают с цементом, бетоном или битумом, превращая в твердые, а далее, как с твердыми.

3. Газообразные (наиболее редки). Фильтруются, опять-таки превращаясь в твердые и т.д.

Аварии на АЭС

Международное агентство по атомной энергетике (МАГАТЭ) разработало (в 1989 году) Международную (7-уровневую) шкалу аварий на АЭС. Первые три уровня называют происшествиями, т.к. не представляют значимой опасности для здоровья населения и для окружающей среды. Такая опасность начинает резко возрастать с четвёртого уровня – это уже аварии.

1-й – незначительные происшествия на АЭС

2-й – происшествия средней тяжести

3-й – серьёзные происшествия

4-й – аварии в пределах АЭС

5-й – аварии с риском для окружающей среды

6-й – тяжелые аварии

7-й – глобальная авария (катастрофа)

Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (5-й уровень – США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (7-й уровень, катастрофа – бывший СССР, сейчас Украина). Это и вызывает огромное недоверия у большинства жителей Земли к довольно перспективной отрасли энергетики.

К теплоэнергетике (а порой и к гидро) относят и геотермальные электростанции (геоТЭС), использующие нетрадиционные источники энергии, поэтому мы их рассмотрим в разделе «Альтернативная энергетика».