13.8. Екологізащя енергетики

Традиційно людство для отримання енергії користувалося лише двома джерелами. Спочатку це було спалювання деревини, пізніше — викопного палива. їх лише частково доповнювало використання енергії текучої води. Отримання енергії за рахунок спалювання викопного палива супроводжується значним забрудненням природного середовища. Тому наприкінці XX століття було висунуто на порядок денний пошук альтернативних способів отримання енергії — перш за все, електрики і

тепла. Але як традиційні, так і альтернативні енергоджерела мають свої плюси й мінуси з точки зору екології.

Атомна енергетика. Атомні електростанції (АЕС) мають чимало уявних переваг: займають мало площі, низьковідходні, у них немає безпосередніх викидів пилу, вуглекислого газу, оксидів сірки та азоту і т.ін. Паливо, на якому вони працюють, має високу теплотворну здатність, властивість до бридінгу, тобто відтворюється в процесі роботи АЕС. За станом на 1990 рік у світі працювало 430 атомних реакторів, які виробляли приблизно 400 МВт енергії.

Але атомна енергетика має чимало й вразливих місць. ККД сучасних АЕС щодо випалювання палива всього 30-40%. АЕС потужністю в 1 тисячу МВт на рік споживає ЗО т урану й дає у вигляді відходів 300 кг плутонію і 1100 кг інших речовин, що розкладаються. До цього часу не розроблені способи їх знешкодження. При роботі АЕС вилучається досить багато води. Здійснюються також експлуатаційні радіоактивні викиди. Відходи від АЕС, по суті, становлять велику небезпеку для людства, більшу, ніж навіть окремі аварії на них.

Гідроенергетика. ГЕС виводить з ладу великі площі землі, цінної для сільського господарства. Наприклад, будівництво греблі на Дніпрі призвело до втрати величезних територій заплавних високородючих земель. Але екологічно ГЕС чисті та мало-відходні.

Теплові електростанції. ТЕС працюють на викопному паливі. Виробництво енергії на ТЕС є екологічно найбруднішим: спалювання 1 т кам’яного вугілля приводить до утворення 1,5 кг оксидів азоту, 9 кг оксиду вуглецю і 13 кг оксидів сірки. Великі ТЕЦ скидають до 90 м³/с теплої води. Хоча можливості зниження екологічних збитків від них більші, оскільки паливо можна готувати до спалювання, збагачувати, очищати від сірки. У майбутньому, безумовно, доведеться відмовитися від прямого спалювання кам’яного вугілля. Його доцільно попередньо газифікувати, що робить нешкідливими продукти згорання й дозволяє отримувати корисні матеріали: смолу, масло, аміак, сірку.

Вітрові електростанції. ВЕС – екологічно чисті і дають дешеву енергію. Але ідея не нова. Перший проект промислової ВЕС на 12 МВт був розроблений Ю£. Кондратюком ще в 1932 році. Перша вітрова електростанція потужністю на 100 кВт була запущена в Криму в 1931 році. Вона працювала до 1942 року. На сучасних ВЕС в Данії вартість одного кіловата енергії можна порівняти з електростанцією, що працює на вугіллі, і нижча, ніж на ЕС, що працює на нафті. Великі ВЕС займають велику площу, досить шумні, створюють радіоперешкоди і небезпечні для птахів.

Тим не менше при правильному їх розміщенні ВЕС є серйозною альтернативою тепловим електростанціям і АЕС. На сьогодні вони прогресивно розвиваються (табл. 13.3), і на 2000 рік на ВЕС вироблялося вже близько 10 тисяч МВт енергії.

Сонячні електростанції. CEC, які користуються невичерпним джерелом енергії – сонячною радіацією, мають значну перспективу. Хоча вони займають великі площі (для електростанції в 1 млн. кВт необхідна була б площа у 35 км²) і матеріалоємні, але процес їх експлуатації найбільш екологічно чистий. CEC не мають рухомих частин, довговічні, не створюють небезпечних відходів. Зараз в одній лише Європі для нагрівання води і одержання електроенергії використовуються сонячні колектори загальною площею 10 млн. м². Лідирують у цьому відношенні Китай, Німеччина, Греція (табл. 13.4). Високий потенціал сонячної енергії має Україна (рис. 13.4), але використовує його поки не повною мірою.

У ряді районів екологічно та економічно вигідними можуть бути:

а) геотермальні електростанції, що працюють за рахунок теплового градієнту;

б) електростанції, що використовують глибинний градієнт температури морської води;

в) електростанції, які працюють за рахунок енергії припливів та відпливів.

Але геотермальні електростанції збільшують сейсмічну активність району, можуть викликати

локальні осідання ґрунту, а їх робота супроводжується тією чи іншою кількістю токсичних газів, що викидаються в атмосферу. Собівартість геотермальної енергії зростає через швидку корозію обладнання, оскільки геотермальні води звичайно мають високий вміст сірки.

Визначаючи стратегічні шляхи розвитку енергетики, доводиться зважати на те, що отримання енергії з невідновлюваних джерел обмежене наявністю сировини. Екологічна конверсія потребує широкого впровадження біоенергетичних технологій. Деревина та інші види біомаси є непоганим джерелом енергії, її можна:

а) спалювати;

б) переробляти на біогаз;

в) переробляти на спирт, який придатний для спалювання у двигунах внутрішнього згорання.

Як енергетична сировина дуже вигідний етанол. Він найменше забруднює навколишнє середовище продуктами згорання, енергоємний, але дорогий у виробництві.

Серйозно вивчаються можливості водневої енергетики. Водень можна отримувати гідролізом води з використанням сонячних електростанцій, а потім транспортувати у місця споживання. Спалювання водню практично не дає шкідливих викидів. Вивчається можливість отримання водню й біотехнологічним способом, за рахунок життєдіяльності фотосинтезуючих бактерій.

На думку ВЛ. Осадчука та ЮА. Юхнова (1991), проблеми енергетики України можуть бути досить успішно вирішені вже до 2015 року шляхом:

а) реконструкції всіх гідровузлів;

б) збереження великих ГЕС для задоволення потреб в енергії у години пікових навантажень;

в) переходу на отримання енергії, головним чином, у системі малих і середніх ГЕС, які відповідають гідроресурсам України.

І, звісно, будь-які види енергії мають витрачатися дуже бережливо.