1.2. Основные направления экологической политики при развитии ТЭК

Объем вредных выбросов зависит от структуры топливноэнергетического баланса (ТЭБ), экологической чистоты используемого топлива, от технического уровня и условий эксплуатации топливоиспользующих установок и очистного оборудования, от организации управления природозащитной деятельностью. Поэтому для успешного решения проблемы защиты окружающей среды недостаточно применения каких-то отдельных разрозненных мероприятий, связанных с научно-техническим прогрессом в какой-то одной отрасли, а необходима система взаимосвязанных технических, организационных, правовых и экономических мероприятий [2].

Как отмечалось ранее, энергетика является одной из сфер человеческой деятельности, оказывающей существенное негативное влияние на природную среду, с одной стороны, потребляя не возобновляемые природные ресурсы, а с другой – выбрасывая в огромных количествах в окружающую среду вредные отходы энергетического производства. Так, при производстве 1 МВт∙ч электроэнергии на угольной электростанции потребление ресурсов составляет: топлива – 0,32–0,34 т у. т., свежей воды – 100– 125 м3; отчуждение земель составляет 0,4–1,0 га. При этом вредных выбросов в атмосферу (газов) образуется 20–25 кг, твердых отходов – 200–500 кг, сброс загрязненных сточных вод достигает 0,5 м3 [1]. Несколько меньшие значения указанных параметров характерны также и для электростанций, сжигающих мазут и природный газ (табл. 1.4).

Таблица 1.4 Коэффициенты эмиссии парниковых газов при сжигании, добыче и

транспорте традиционных энергетических ресурсов

В мире в настоящее время производится около 20 млрд МВт∙ч электроэнергии, 39,8; 15,7 и 6,7 % которой вырабатывается соответственно с использованием угля, газообразного и жидкого топлива. В России в 2008 г. произведено примерно 1,0 млрд МВт∙ч, из которых 60,5 % выработано на ТЭС. Приняв в качестве параметров воздействия ТЭС на природную среду их средние значения, указанные в табл. 1.4, получим следующие значения нагрузки на окружающую среду со стороны ТЭС в глобальном масштабе и в масштабе отдельной страны – России (табл. 1.5), объемы которых впечатляют.

Таблица 1.5 Масштабы воздействия на окружающую среду от производства энергии

на ТЭС мира и России

Однако энергетика – не единственная отрасль промышленности, оказывающая серьезное негативное влияние на природную среду. Среди других существенных «загрязнителей» природной среды – транспорт, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, оборонный комплекс, горнодобывающие отрасли и другие. Вследствие изъятия ресурсов они создают серьезные угрозы для устойчивого экономического развития мира и отдельных стран, а также для стабильного состояния природноклиматического комплекса – из-за выбросов в атмосферу окислов углерода, разогретого водяного пара и других газов, а также изъятия в больших объемах кислорода из атмосферы при сжигании органического топлива .

Учет требований защиты окружающей среды и охраны природы начинается с формирования и оптимизации ТЭБ страны и экономических районов. Экономическая потребность, как известно, может быть покрыта различными видами топлива и энергии, которые имеют различную эколо-

12

гическую чистоту и экономические показатели, изменяющиеся в широком диапазоне.

На объем вредных выбросов оказывает влияние качество топлива, экологическая чистота и совершенство технологии его подготовки и сжигания (табл. 1.6).

Важным направлением уменьшения объема вредных выбросов является комплексная переработка топлива и утилизация отходов его сжигания. Комплексная переработка топлива не только позволяет решать остро стоящие проблемы экологии, но и существенно расширяет сырьевую базу важной для страны продукции (алюминия, кремния, галлия, серы). Особенного внимания заслуживает вопрос утилизации серы, содержащейся в топливе. При сложившемся дефиците серы в народном хозяйстве увеличивается выход ее в окружающую среду в составе выбросов и отходов при использовании топлива. Причем себестоимость извлечения попутной серы из топлива меньше, чем ее производство из самородных источников. Вместе с тем в стране извлекается только 20 % попутной серы от содержания в исходном сырье. Из угля извлекается – 0,4 %, из нефти – 1,8 %, в газовой промышленности доля извлекаемой серы составляет 90 %, что обусловлено не интересом к использованию серы, а необходимостью обеспечить требования к качеству газа. Увеличение извлечения серы из топлива до рациональных объемов позволит ликвидировать дефицит серы в народном хозяйстве без выделения капитальных вложений на добычу самородной серы [2].

Таблица 1.6 Удельные выбросы вредных веществ в атмосферу

при сжигании топлива различными потребителями, кг/т у. т

Золошлаковые отходы электростанций (объем достигает 100 млн т/год) являются ценным сырьем для производства строительных материалов и могут применяться в дорожном строительстве, производстве мине-

13

ральных удобрений. Однако, несмотря на растущую потребность в строительных материалах и сырье, фактические объемы утилизации золошлаковых отходов в народном хозяйстве составляют около 10 %. На перспективу намечается наращивание объемов золошлаковых отходов. Необходимо строительство установок по сбору золы и шлаков электростанций. Ввод необходимых мощностей для их переработки даст большой экономический и экологический эффект.

Мероприятия по освобождению светлых нефтепродуктов на транспорте и замене их альтернативными видами топлива также являются важной природоохранной мерой. Вытеснение бензина и дизельного топлива сжатым, сжиженным газом не только сокращает удельный расход топлива, но и в 2,5 раза снижает выход вредных веществ в воздушный бассейн при эксплуатации двигателей. Помимо этого, от объектов добычи и переработки газа загрязнение окружающей среды в 7 раз меньше, чем от объектов добычи и переработки нефти. В целом при замене нефтепродуктов на сжатый и сжиженный газ выход вредных веществ в атмосферу снижается на 650 кг в расчете на тонну замещаемых на транспорте светлых нефтепродуктов.

Энергетическое использование метана, образующегося при шахтной добыче угля, позволило бы предотвратить более 4 млн т ежегодных выбросов углеводородов при одновременном расширении ресурсов экологически чистого газообразного топлива.

Благоприятные для окружающей среды последствия будет иметь намечаемое на перспективу повышение степени хозяйственного использования попутного нефтяного газа, уменьшение потерь нефтепродуктов при переработке и хранении нефти.

1.3. Место возобновляемых источников энергии в удовлетворении энергетических потребностей человека

Все возрастающие нагрузки на окружающую среду традиционной энергетикой, промышленностью, транспортом, антропогенной деятельностью человечества привели к острой необходимости в интеграции энергетической, экологической и социально-экономической политики.

В РФ разработана Государственная научно-техническая программа «Экологически чистая энергетика», включающая набор проектов решения этой проблемы.

Одним из перспективных путей решения возникших в традиционной энергетике проблем является использование возобновляемых источников энергии, применение которых дает возможность комплексно решать следующие задачи:

снижения отрицательного воздействия традиционной теплоэнергетики на окружающую среду;

14

осуществления потребностей в энергии определенной части населения, в первую очередь проживающих в сельской местности и в районах, расположенных вдали от централизованных источников энергоснабжения;

снижения в известном масштабе, использования органического топлива в низкопотенциальных процессах и сохранение его как сырья для химической промышленности.

ВИЭ следует рассматривать на достаточно продолжительный период (по крайней мере, на первую четверть XXI в.) не как альтернативу традиционной энергетики, а как дополнительный источник энергии, решающий важные экологические и социально-экономические задачи.

КВИЭ в мировой практике относят: солнечную, ветровую, геотермальную, гидравлическую энергии; энергию морских течений, волн, приливов, температурного градиента морской воды, низкотемпературного тепла Земли, воздуха; биомассу животного, растительного и бытового происхождения, водородную энергетику.

Например, на поверхность Земли в течение года поступает солнечная энергия, эквивалентная энергии, заключенной в 1,2∙1014 т у. т, что значительно превышает запасы органического топлива (6∙1012 т у. т) и атомной энергии (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Запасы энергии органического топлива и атомной энергии и ежегодное поступление солнечной энергии на поверхность Земли

Потенциальные возможности ВИЭ практически не ограничены. Однако несовершенство техники и технологии, отсутствие необходимых конструкционных и других материалов пока не позволяет широко вовлекать ВИЭ в энергетический баланс.

15

За последние годы в мире особенно заметен научно-технический прогресс в сооружении установок по использованию ВИЭ и в первую очередь: фотоэлектрических преобразований солнечной энергии, ветроэнергетических агрегатов и биомассы. Сейчас в мире действует более 100 тыс ветроэлектростанций мощностью 2500 МВт, в том числе, более 16 тыс – в США; 233 ГеоТЭС суммарной мощностью 5136 МВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 МВт. Доля биомассы и древесины в ТЭБ США составляет 4 %, Индии – 50 %. В КНР используется 328 млн т у.т/год биомассы для 800 млн человек сельского населения. Представляет интерес состояние и прогноз данных о себестоимости электроэнергии на основе ВИЭ

(Renewable Sources of Energy, Paris), а также сравнительные оценки удель-

ных капиталовложений на строительство электростанций (табл. 1.7 и табл. 1.8).

Экономический ресурс ВИЭ в мире в настоящее время оценивают в 20 млрд т у. т. в год, что в 2 раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. Это обстоятельство указывает путь развития энергетики ближайшего будущего [2].

Таблица 1.7 Себестоимость электроэнергии, долл. США/кВт∙ч

Таблица 1.8 Сравнительные оценки удельных капиталовложений на строитель-

ство электростанций, долл. США/кВт

Многие из нетрадиционных источников энергии являются сложными энергоресурсами, компоненты которых позволяют получать и не топливную продукцию, широко применяемую в химии, строительной индустрии, сельском хозяйстве, металлургии и т. д. Например, термальные воды, горючие сланцы и битуминозные породы содержат в промышленных концентрациях литий, никель, рубидий, серу и другие элементы, принципиальная возможность извлечения которых доказана. Минеральная составляющая горючих сланцев и битуминозных пород является исходным сырь-

16

ем при производстве изделий для дорожной и строительной индустрии. Рациональная утилизация различных видов отходов (биомасса) позволяет получить высококачественные удобрения. Ресурсы этих видов энергии велики.

Основное преимущество ВИЭ – неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии. ВИЭ играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетики, экологии и продовольствия.

17