Некоторые пути решения проблем современной энергетики

Несомненно, что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличения доли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В этой связи рассмотрим некоторые пути и способы их использования, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива и улавливания вредных отходов. В их числе можно назвать следующие.

1. Использование и совершенствование очистных устройств. В настоящее время на многих ТЭС улавливаются в основном твердые выбросы с помощью различного вида фильтров. Наиболее агрессивный загрязнитель – сернистый ангидрид на многих ТЭС не улавливается или улавливается в ограниченном количестве. В то же время имеются ТЭС (США, Япония), на которых производится практически полная очистка от данного загрязнителя, а также от окислов азота и других вредных полютантов. Для этого используются специальные десульфурационные (для улавливания диоксида и триоксида серы) и денитрификационные (для улавливания окислов азота) установки. Наиболее широко улавливание окислов серы и азота осуществляется посредством пропускания дымовых газов через раствор аммиака. Конечными продуктами такого процесса являются аммиачная селитра, используемая как минеральное удобрение, или раствор сульфита натрия (сырье для химической промышленности). Такими установками улавливается до 96 % окислов серы и более 80 % оксидов азота. Существуют и другие методы очистки от названных газов.

2. Уменьшение поступления соединений серы в атмосферу посредством предварительного обессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива (нефть, газ, горючие сланцы) химическими или физическими методами. Этими методами удается извлечь из топлива от 50 до 70 % серы до момента его сжигания.

3. Большие и реальные возможности уменьшения или стабилизации поступления загрязнений в среду связаны с экономией электроэнергии. Особенно велики такие возможности для России за счет снижения энергоемкости получаемых изделий. Например, в США на единицу получаемой продукции расходовалось в среднем в 2 раза меньше энергии, чем в бывшем СССР. В Японии такой расход был меньшим в три раза. Не менее реальна экономия энергии за счет уменьшения металлоемкости продукции, повышения ее качества и увеличения продолжительности жизни изделий, за счет перехода на наукоемкие технологии, связанные с использованием компьютерных и других устройств.

4. Не менее значимы возможности экономии энергии в быту и на производстве за счет совершенствования изоляционных свойств зданий. Реальную экономию энергии дает замена ламп накаливания с КПД около 5 % флуоресцентными и светодиодными, КПД которых в несколько раз выше.

Крайне расточительно использование электрической энергии для получения тепла. Важно иметь в виду, что получение электрической энергии на ТЭС связано с потерей примерно 60 – 65 % тепловой энергии, а на АЭС – не менее 70 % энергии. Энергия теряется также при передаче ее по проводам на расстояние. Поэтому прямое сжигание топлива для получения тепла, особенно газа, намного рациональнее, чем через превращение его в электричество, а затем вновь в тепло.

5. Заметно повышается также КПД топлива при его использовании вместо ТЭС на ТЭЦ. В последнем случае объекты получения энергии приближаются к местам ее потребления и тем самым уменьшаются потери, связанные с передачей на расстояние. Наряду с электроэнергией на ТЭЦ используется тепло, которое улавливается охлаждающими агентами. При этом заметно сокращается вероятность теплового загрязнения водной среды. Наиболее экономично получение энергии на небольших установках типа ТЭЦ (когенирование) непосредственно в зданиях. В этом случае потери тепловой и электрической энергии снижаются до минимума. Такие способы в отдельных странах находят все большее применение.

Выбросы в атмосферу

Воздушный бассейн Украины испытывает антропогенную нагрузку, как от региональных источников, так и вследствие трансграничного переноса. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автотранспорт, объекты энергетики и промышленные предприятия. Ими в 2000 г. выброшено в атмосферу 1311,3 тыс. т загрязняющих веществ. Большая часть из них продуцирована передвижными источниками (прежде всего автотранспортом) – 952,8 тыс. т или 72,7 %. На долю стационарных источников пришлось около 27,3 % суммарных выбросов – 358,5 тыс. т (рис. 10.1).

Рис. 11.1. Структура выбросов в атмосферу на территории Украины в 2000 г.

В составе выбросов преобладали оксид углерода – 54,7 %, диоксид серы – 10,7 %, оксиды азота – 10,3 % и углеводороды – 18,4 %. Большая часть выброшенных в атмосферу оксида углерода (88,3 %) и оксидов азота (62,7 %) обусловлены работой автотранспорта. С последним связаны также выбросы высокотоксичного бенз(а)пирена – около 0,75 т/год.

Рис. 11.2. Динамика выбросов в атмосферу на территории Украины

Рис. 11.3. Динамика трансграничных выбросов в атмосферу

11.6. Трансграничный перенос и атмосферные выпадения
загрязняющих веществ

Ежегодно на территории Украины осаждаются 180 – 190 тыс. т серы, 60 – 70 тыс. т окисленного азота, 150 – 170 тыс. т восстановленного азота, а также другие загрязняющие вещества, как от местных источников выбросов, так и от трансграничных.

Особенности географического положения Украины обусловили резкое преобладание в составе атмосферных выпадений трансграничной составляющей. В поступлении на территорию Украины окисленных серы и азота основной вклад принадлежит странам-соседям: Польше (24 и 23 %), Германии (8 и 10 %), Украине (7 и 6 %), России (6 и 10 %) Белоруссии (12%). Восстановленный азот имеет в основном местное происхождение.