Автор: Иваницкая Наталья Владимировна
Экологические проблемы традиционной энергетики. Переход к альтернативным видам энергии в мире.
Статью подготовила преподаватель географии
Иваницкая Наталья Владимировна
Место работы: ЧУ ОШ «Классика-М»
Московская область, г. Мытищи
Содержание:
1. Что такое традиционная энергетика………………………………………2
2. Угрозы, связанные с потреблением традиционной энергетики…………………………………………………………………………………………3
3. Что такое альтернативная энергетика……………………………………..4
4. Проблемы, связанные добычей альтернативной энергии. Сравнение масштабов воздействия на окружающую среду использования альтернативной и традиционной энергетики………11
5. Перспективы развития альтернативных источников энергии…14
1. Традиционная энергетика.
Исторически сложилось так, что использование традиционных видов ископаемого топлива играет превалирующую роль в мировой добыче электроэнергии. Традиционные или невозобновляемые источники энергии – это полезные ископаемые, которые могут быть использованы человеком в его хозяйственной деятельности для производства энергии. К ним относятся: уголь, нефть, газ и ядерное топливо (радиоактивные металлы; например, уран, плутоний). Основу традиционной энергетики составляют угольные, газовые, мазутные тепловые и атомные электростанции.
Россия, США и страны ближнего Востока сохраняют ведущие позиции по объемам добываемой нефти. Суммарно они получают более 26 миллионов баррелей топлива в сутки (согласно данным отчёта Statistical Review of World Energy 2021 компании British Petroleum и данных Росстата).
Применение невозобновляемых ресурсов весьма широко: металлургическая и химическая промышленность, топливная промышленность, медицина, даже изготовление синтетического белка (более дешёвого в сравнении с животным) и парафиновой смолы для жевательных резинок.
2. Угрозы, связанные с использованием традиционной энергетики.
Энергетика является одним из главных источников загрязнения окружающей среды и неблагоприятного воздействия на человека. Потребление кислорода, выбросы различных газов и твердых частиц наносят непоправимый вред атмосфере. Сбросы жидких отходов, загрязненных вод, создание искусственных водохранилищ влияют на гидросферу. Извлекание полезных ископаемых из недр Земли, изменение ландшафтов, захоронение отходов оказывают влияние на литосферу.
Более того, по прогнозам британской нефтегазовой компании British Petroleum, нынешние топливно-энергетические ресурсы истощатся через 100-150 лет
Всё это подводит человечество к вопросу о развитии альтернативной энергетики.
3. Что такое альтернативная энергетика.
Известно, что максимальное изменение окружающей среды создает топливно-энергетическая индустрия с её громоздким циклом, включающим добычу сырья, его транспортировку, сжигание и утилизацию отходов от производства.
Поисками альтернативных источников энергии человечество озадачилось достаточно давно, а именно около двухсот лет назад. Именно тогда первые энтузиасты стали высказывать свои предположения относительно производства энергии из нетрадиционных источников.
Нетрадиционные или возобновляемые источники энергии – это источники, которые основаны на постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоках энергии, а также в жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества.
Около 30 лет назад Генеральной Ассамблеей ООН было введено понятие «новые и возобновляемые источники энергии», в которое включают следующие виды энергии: солнечная, ветровая, геотермальная, энергия морских волн, приливов океана, гидравлическая энергия и энергия биомассы. Потенциал таких видов энергии огромен и оценивается миллиардами тонн ископаемого топлива.
Нетрадиционные источники энергии можно классифицировать по следующим признакам, которые представлены в таблице.
Классификация возобновляемых источников энергии.
|
Источники первичной энергии |
Природные проявления |
Как используются |
Вторичная преобразованная энергия |
|
Земля |
Тепло недр Земли |
Геотермальные электростанции |
Тепловая и электрическая энергии |
|
Солнце |
Испарение атмосферных осадков |
Гидроэлектростанции |
|
|
Движение воздушных масс |
Ветровые электростанции |
||
|
Морские течения |
Морские электростанции |
||
|
Движение волн |
Волновые электростанции |
||
|
Таяние ледников |
Ледниковые электростанции |
||
|
Фотосинтез |
Электростанции на биомассе |
||
|
Луна |
Приливы и отливы |
Приливные электростанции |
Альтернативные виды энергии представляют собой идеальный источник энергии. Они неистощимы, не выделяют парниковых газов и других загрязняющих веществ в процессе эксплуатации и от них очень мало отходов.
Применение альтернативных источников энергии актуально как в промышленном и сельскохозяйственном производстве, так и в быту. Это связано с необходимостью улучшения экологической обстановки, с проблемами доставки топлива, энергообеспечения районов с неразвитой инфраструктурой и электропитанием объектов, удаленных от линий электропередач.
Самым распространенным альтернативным источником энергии является энергия падающей воды, которая с древних времен используется для вращения колеса на мельницах и лесопилках. С 1882 года вода используется для производства энергии на гидроэлектростанциях. В 2015 году на ГЭС вырабатывалось 16,4% мировой электроэнергии.
Существуют три основных вида гидроэнергетических установок:
1) Гидроэлектростанция (ГЭС);
2) Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС);
3) Приливная электростанция (ПЭС)
Гидроэлектростанции обладают рядом существенных преимуществ перед тепловыми и атомными станциями:
— они лучше приспособлены для автоматического режима работы;
— требуют меньшего количества персонала в процессе эксплуатации;
— вода является возобновляемым источником энергии;
— экологическая чистота
В настоящее время в мире большой интерес вызывают малые гидроэлектростанции, мощностью не более 30 МВт. Небольшие ГЭС позволяют сохранить природный ландшафт в процессе строительства, а вода может использоваться для водоснабжения населения. Погодные условия не влияют на использование малой гидроэнергетики, в отличии от энергии ветра и солнца. Сооружение объектов малой гидроэнергетики связано с низкими затратами и быстрой окупаемостью.
Около 100 лет назад учеными высказывались идеи получения энергии за счет разности температур воды у поверхности и на глубине океана. Установки, которые работают на этом принципе получения энергии, называются гидротермическими станциями. Пока такие установки действуют в экспериментальном режиме, например, у берегов Гавайских островов.
Энергия ветра использовалась еще в глубокой древности на мельницах, которые впоследствии были вытеснены паровыми, а затем и электрическими двигателями. Интерес к энергии ветра и большим ветровым турбинам возрос в период мирового энергетического кризиса 70-х годов прошлого века, а к 80-м годам ветряные электростанции стали привычной картиной в сельскохозяйственных районах многих стран мира. В Дании и Нидерландах ветряные двигатели используются уже достаточно давно.
Гигантские ветряки генерируют электрическую энергию, когда ветер вращает их лопасти, которые подключены к электрогенератору. Крупные ветряные электростанции способны удовлетворить основные потребности в энергии. Отдельно стоящие ветряки могут вырабатывать энергию для дома или небольшого предприятия.
Потенциал ветровой энергии огромен (50 млрд. тонн нефтяного эквивалента) и как минимум в 5 раз превышает современное потребление энергии человечеством. Плюсы ветряной энергетики очевидны, ведь не требуется ни сжигания топлива, ни расхода водных ресурсов. Одна ветровая турбина мощностью 1 МВт позволяет за 20 лет эксплуатации сэкономить до 30 тысяч тонн угля или до 90 тысяч баррелей нефти, не выделяя при этом в атмосферу вредных веществ.
Солнечная энергетика или гелиоэнергетика – это направление альтернативной энергетики, использующее солнечное излучение для получения электрической и тепловой энергии. Этот относительно новый способ производства электрической энергии.
Потенциал солнечной энергетики огромен и неисчерпаем. В теории гелиоэнергетика может производить до 25% всей электроэнергии мира к 2050 году и обеспечить сокращение выбросов двуокиси углерода на 6 миллиардов тонн ежегодно (прогноз Международного энергетического агентства).
Крупнейшие солнечные электростанции мира находятся в США (СТЭС Айвонпа), Китае (tengger desert solar park), Испании(Iberdrola) и Индии (Бхадла). Лидером среди регионов мира по установленной мощности гелиоэнергетики является Европа, а среди отдельных стран – Китай.
У гелиоэнергетики множество плюсов: энергия солнца бесплатна, возобновляема и неисчерпаема, нет выбросов парниковых газов, шумового и любого другого загрязнения. Раньше получать альтернативную энергию с помощью солнца потребители могли только в ясную, но теперь энергетические установки дополняются специальными аккумуляторами для обеспечения электроэнергией и в пасмурную погоду.
1. Проблемы, связанные с добычей энергии
Основная часть электроэнергии мира в настоящий момент производится на тепловых электростанциях. Во многих странах мира доля энергии, вырабатываемой на ТЭС, составляет более 50%. ТЭС могут работать на угле, метане и нефтепродуктах (в основном мазут). Это влечёт за собой негативное воздействие на окружающую среду. Это выбросы углекислого газа (СО2), угарного газа и ртутных соединений; возможность утечки опасных токсичных веществ (например, нефти). Помимо этого, отходы ядерных реакторов остаются радиоактивными долгие годы. Всё это не может оставаться незамеченным ещё по одной крайне важной причине – парниковые газы (углекислый газ, метан и др.) являются главными источниками изменения климата. Выбросы двуокиси углерода в атмосферу Земли от сжигания топлива увеличиваются с каждым годом и на 2015 год составили 32,1 млрд. тонн. Для сравнения в 2000 году этот показатель был равен 22,5 млрд. тонн.
Возобновляемые или альтернативные источники энергии считаются главными защитниками от изменения климата нашей планеты, т.к. оказывают намного менее негативное воздействие на неё.
Главным существенным минусом «зеленой» энергетики является ее стоимость. Изготовление и установка ветряков, солнечных панелей, их обслуживание и строительство инновационных электростанций обходится довольно дорого.
Считается, что это временная дороговизна и многие страны мира готовы вкладывать деньги в развитие альтернативной энергетики. Об этом свидетельствует тот факт, что ежегодно строительство ветровых и солнечных электростанций растет ураганными темпами.
Помимо этого, добыча альтернативных видов энергии так же имеет и другие издержки в виде воздействия на окружающую среду, которые мы сейчас рассмотрим.
Ветроэнергетические установки оказывают интенсивное акустическое воздействие на местность, в которой расположены. Есть доказательства того, что некоторые ВЭС в США мощностью свыше 1 МВт отключаются на ночь из-за сильного шума. Они могут отпугивать и ранить птиц, особенно при расположении на перелетных трассах. Ветряные электростанции занимают большие площади, потому что турбины должны быть отделены на определенное расстояние, которое позволит потоку ветра восстанавливаться, а сами турбины не будут мешать работать друг другу.
Низкая интенсивность солнечной радиации у поверхности земли означает, что ее нужно уловить на большой площади, сконцентрировать и превратить в электроэнергию. Зависимость от состояния атмосферы вынуждает иметь запас энергии и аккумулирующих систем, чтобы поддерживать энергоснабжение в пасмурные дни и ночные часы.
Что касается гидроэнергетики, строительство плотины приливной электростанции неизбежно приведет к увеличению амплитуды прилива. Из-за этого увеличиться зона затопления, ускориться береговая эрозия, нарушиться циркуляция водных масс и измениться ледовый режим внутри водоема.
Рассмотрев все упомянутые минусы добычи зелёной энергии, мы вполне можем продумать пути обхождения затруднительных или опасных моментов и ситуаций, ещё больше сократить негативное воздействие технических сооружений на окружающую среду. Как итог, общий вред от использования альтернативной энергетики несоизмеримо мал в сравнении с традиционной.
2. Перспективы развития альтернативных источников энергии
К выводам об относительной безопасности и безвредности использования альтернативной энергии пришли и учёные многих стран. Сейчас зелёная энергетика получает всё большее распространение, особенно, учитывая государственную поддержку в смене энергетических режимов.
Например, в Германии примерно каждый 10 гражданин Германии владеет ветровой или солнечной энергетической установкой. В 2016 году уже две федеральные земли Германии полностью обеспечивали себя электроэнергией благодаря энергии ветра и солнца. А 8 мая 2016 года был установлен своеобразный рекорд: с помощью энергии солнца, ветра, воды и биомассы было произведено 90% потребленной электроэнергии за день в стране.
В Великобритании в 2015 году доля альтернативной энергетики в стране, включая гидроэнергию, составила 26,3%. Основным видом возобновляемой энергетики является ветровая энергия. Великобритания обладает большим потенциалом для ее развития.
Во Франции с помощью альтернативной энергетики вырабатывается 16,5% в 2015 году. Французским парламентом в 2014 году было принято решение о сокращении электроэнергии, выработанной с помощью АЭС и постепенный переход на ВИЭ. К 2025 году вторая после США атомная держава будет вырабатывать на АЭС 50% электроэнергии вместо 75% на сегодняшний день. Главной «чистой» энергией должна стать энергия океана. Крупнейшая солнечная электростанция Европы «Cestas» также находится во Франции.
В Австрии самая большая из девяти федеральных земель – Нижняя Австрия с населением в 1,7 млн. человек, полностью обеспечивает себя энергией из возобновляемых источников. 65% обеспечивает гидроэнергия, 25% дает энергия ветра, 8% биомасса и 2% солнце. Благодаря этому было создано 38000 рабочих мест, а к 2030 году планируется увеличение до 50000.
Доля РФ на мировом рынке возобновляемой энергии на данный составляет не более 0,5%, однако, по сравнению с предыдущими годами, мы можем наблюдать постепенный развитие данной отрасли. Например, 2/3 солнечных батарей в стране были установлены за последние 5 лет.
Таким образом, мы можем прийти к выводу: альтернативная энергетика развивается, имеет большие шансы на замену немалой доли традиционной энергетики в мире в будущем. И у нас есть возможность стать частью мирового энергетически безопасного сообщества.