какое влияние оказывает топливная промышленность на окружающую промышленность
Экологические проблемы использования топливно-энергетических ресурсов в России. Пути их решения
Исторические данные
Топливной промышленностью называют совокупность отраслей, которые занимаются добычей и переработкой разных ресурсов. В Российской Федерации она входит в состав топливно-энергетического комплекса. Основные отрасли топливной промышленности государства:
В экономике России промышленность играет одну из главных ролей. Благодаря научно-техническому прогрессу топливо начали использовать для механизации, теплофикации, электрификации и автоматизации производств. Это поспособствовало интенсивному росту народного хозяйства.
В 1913 году Россия добывала около 48 млн т топлива, пятую часть составляли дрова. Ими обогревали жилые и производственные помещения, на них работали некоторые виды транспорта и техники. Уже в 1940-е объем вырос до 238 млн т. Изменилась и структура топлива, геологи обнаружили месторождения природного газа.
Серьезный урон всем отраслям нанесли действия немецких войск во время Великой Отечественной войны. А начиная с 1946 года постепенно восстанавливалась топливная промышленность. Уже в 1950 уровень добычи газа и угля превысил ожидаемый план на 31%.
Ранее были открыты месторождения нефти. Уже в 1975 году Советский Союз стал мировым лидером по ее добыче. За этот период также обработали более 700 млн тонн каменного угля. До 1980 года добыча минеральных ресурсов возросла практически в пять раз.
Крупнейшие угольные бассейны
Рассмотрим основные месторождения угля и проблемы данной отрасли в виде таблицы:
Влияние на окружающую среду, вследствие изменения инженерно-геологической обстановки при добыче нефти, газа или угля возникают повсюду и всегда. Даже при современных методах освоения избежать их полностью не представляется возможным. Поэтому главной задачей является то, чтобы минимизировать негативное воздействие на окружающую среду, а также максимально рационально использовать богатства природы.
Посмотрите видео: Основные экологические проблемы отрасли топливной промышленности
Нефтяная промышленность Износ и устаревание нефтедобывающего оборудования. Большая часть трубопровода возведена около 30–50 лет назад, в связи с этим происходят частые порывы, ежегодная потеря нефти составляет от 10 до 15 млн. т, наиболее сложная ситуация в западной Сибири, суровые природные условия изрядно укорачивают срок службы тр. В этом регионе большая часть водоемов загрязнены. Уровень содержания вредных веществ в реках и озерах повышен в десятки раз. Вдоль нефтепровода тысячи гектар земли буквально пропитаны нефтью. Нефтяные запасы располагаются в удаленных местах (Архангельская область, Якутия, Ненецкий АО), в связи с этим отмечается повышение себестоимости продукции. Принимая во внимание экологические проблемы России, топливная промышленность, своим активным развитием в данном регионе может нанести непоправимый вред Северно-Ледовитому океану.
Газовая промышленность Предприятия, занимающиеся, добычей и переработкой газа существенно загрязняют атмосферу углеводородами, особенно при бурении скважин в период разведки газовых месторождений. Невзирая на то, что газ считается экологически чистым топливом, при его разработке происходит загрязнение открытых водоемов и почвы. По трассам дорог на всей протяженности магистрального газопровода отмечается нарушение растительного покрова, увеличение глубины промерзания грунта, активно развиваются эрозионные процессы, необратимо изменяется рельеф и ландшафт. На дальнейшее освоение месторождений в северном регионе требуются большие финансовые затраты. Для сохранения баланса экологии и природной среды, наземный вид транспорта в этом районе может передвигаться лишь в зимний период. Летом передвижение запрещено, по причине сохранения растительного покрова оленьих пастбищ.
Угольная промышленность оборудование требует модернизации, внедрение технологий, предусматривающих максимальную безопасность как для людей, так и для поддержания экологического баланса; добыча угля оказывает негативное влияние на состояние экологии: глубокие карьеры, большое количество отвалов требуют рекультивации, шахтный способ является небезопасным для человека, нередко случаются обвалы, взрывы; угольная промышленность приносит огромный вклад в загрязнение атмосферы, например, в Нерюнгринском угольном разрезе загрязненность пылью превышает нормативы в 300 раз, сажи – в 1,5 –2 раза, что не может не отразиться на реках Чульман, Нерюнгри, Тимптон;
Какое влияние оказывает топливная промышленность на окружающую промышленность
Подробное решение параграф § 41 по географии для учащихся 8 класса, авторов А. И. Алексеев, В. В. Николина, Е. К. Липкина 2016
2. Что такое топливно-энергетический комплекс (ТЭК)? Топливно-энергетический баланс?
Топливно-энергетический комплекс – объединение предприятий по добыче и переработке всех видов топлива, производству электроэнергии, её распределению и транспортировке.
Топливно-энергетический баланс – соотношение размеров добычи разных видов топлива и выработанной электроэнергии (приход) и размеров использования их в хозяйстве (расход).
3. Выберете верный ответ. В состав ТЭК входят: а) топливная промышленность и электроэнергетика; б) топливная промышленность; в) топливная промышленность и атомная энергетика.
Верный ответ а) топливная промышленность и электроэнергетика.
4. Какое влияние оказывает топливная промышленность на окружающую среду?
Топливная промышленность – одна из отраслей, в наибольшей степени загрязняющих природную среду. Особенно разрушительное воздействие на природу оказывает добыча угля открытым способом и разливы нефти при её добычи и транспортировке. Ухудшение экологической ситуации в районах нефтедобычи ставит под угрозу традиционные занятия коренного населения. Поэтому при добыче топлива необходимо предусмотреть и затраты на восстановление природы.
5. Каковы особенности размещения угольной промышленности в России?
Главные разрабатываемые угольные бассейны нашей страны расположены на юге Сибири.
6. Дайте характеристику основных угольных бассейнов нашей страны. Как вы думаете, в каких угольных бассейнах нужно наращивать добычу угля? Почему?
Общероссийское значение имеют следующие угольные бассейны:
Кузнецкий (Кузбасс), расположенный в Кемеровской области, дает почти 60% российской добычи относительно недорогого угля высокого качества. По запасам, качеству угля и мощности пластов Кузбасс не имеет равных среди российских угольных бссейнов, расположенных в обжитых районах. В перспективе он останется главным угольным районом России;
Печорский каменноугольный бассейн, расположен на севере республики Коми в районе Воркуты. Начал активно разрабатываться во время Великой Отечественной войны. В настоящее время бассейн требует больших средств на модернизацию. Здесь добывается около 13 млн т угля высокого качества;
Российская часть Донбасса находится на западе Ростовской области, в районе городов Шахты, Новошахтинск, Гуково. Составляет небольшую часть всего Донецкого бассейна, дает около 5 млн т угля высокого качества, но довольно дорогого, поскольку уголь залегает глубоко и маломощными пластами;
Иркутский (Черемховский) каменноугольный бассейн начал развиваться еще до Великой Октябрьской Социалистической революции, чтобы поставлять топливо для паровозов Транссибирской магистрали. Открытым способом добывается около 10 млн т угля, которым снабжаются теплоэлектростанции и котельные городов Восточной Сибири;
Южно-Якутский каменноугольный бассейн стал разрабатываться в конце 1970-х гг. Здесь богатые запасы хорошего коксующегося угля, разрабатываемого открытым способом. Добыча его составляет около 10 млн т, причем значительная часть угля экспортируется в Японию. Для этого были построены железная дорога и специальный угольный терминал в порту Восточный близ Находки.
Наращивание добычи угля целесообразно проводить в рентабельных месторождениях, используя при этом высокопроизводительные и экологичные угольные технологии. Прогнозируется низкий уровень затрат на добычу угля перспективных месторождений, таких, как Ерунаковское в Кузбассе, Эльгинское в Якутии, Элегестское в Тыве.
7. Выберете верный ответ. Наиболее низкая себестоимость добычи угля: а) в Кузбассе; б) в Печорском бассейне, в) в Канско-Ачинском бассейне.
Верный ответ в) в Канско-Ачинском бассейне.
8. Ответьте на вопрос: «Что способствует и что мешает развитию угольной промышленности в России?».
9. Используя карты и статистические материалы, составьте характеристику Печорского каменноугольного бассейна по плану: а) географическое положение; б) площадь бассейна; в) вид и качество угля; г) объемы добычи; д) проблемы и перспективы развития.
А) Печорский каменноугольный бассей расположен на западном склоне полярного Урала и Пай-Хоя, в республике Коми и Ненецком автономном округе Архангельской области.
Б) Общая площадь бассейна составляет около 90 тыс. км². Общие геологические запасы исчисляются в 344,5 млрд тонн.
В) Месторождение содержит в себе два вида качественного угля: коксующийся и антрацит. Пласты средней мощности 1,53 м.
Г) Объем добычи угля высокого качества составляет около 13 млн т.
Д) На территории Печорского угольного бассейна достаточно острая экологическая ситуация. Идет комплексное нарушение земель, деградация естественных кормовых угодий, истощение водных ресурсов и нарушение гидрологического режима подземных и поверхностных вод, загрязнение воздушного бассейна твердыми и газообразными вредными веществами при применении существующих технологических процессов добычи, переработки и сжигания твердого топлива. Атмосферный воздух также претерпевает изменения в процессе проветривания шахт. Изменения состава воздуха сводятся к уменьшению содержания кислорода и увеличению содержания углекислого газа, азота, а также к появлению вредных газов и пыли. Экологические проблемы связаны с использованием терриконов. Люди уезжают из Воркуты в более благоприятные для жизни районы. Бассейн имеет небольшие перспективы развития из-за высокой себестоимости углей.
Влияние отраслей топливной промышленности на экологию: суть воздействия и основные проблемы
Топливная промышленность — совокупность производственных отраслей, осуществляющих добычу природных топливных ресурсов, их преобразование, транспортировку, распределение и потребление. Группа включает угольную, газовую, нефтяную и торфяную промышленность. Топливно-энергетический комплекс является одним из основных источников заражения окружающей среды.
Основные экологические проблемы топливной промышленности
Согласно официальным данным, основная доля самых негативных экологических последствий, воздействующих на природную среду, приходится на нефтеперерабатывающие, газовые предприятия, а также угольную и торфяную отрасли.
Угольная отрасль
Мировые угольные ресурсы занимают 15% земной суши, они расположены в угольных бассейнах 75 стран и составляют порядка 14.8 триллиона тонн. Добыча угля осуществляется карьерным (открытым) способом, при помощи штолен (наклонных скважин) и в шахтах, в том числе подводных.
Открытый способ добычи угля влияет на следующие компоненты природной среды:
Подземная выработка оказывает влияние на компоненты:
Сжигание угля на тепловых электростанциях, являющееся, с точки зрения экологии, наиболее опасным процессом, влияет на почвы, поверхностные воды и воздух. К основным загрязнителям относятся:
Работа угольных ТЭС также влияет на тепловое загрязнение окружающей среды. Порядка 10% теплоты уходит в атмосферу. Сброс теплых сточных вод оказывает благоприятное влияние на размножение теплолюбивых организмов, что способствует изменению видового состава водной сферы.
Газовая отрасль
Мировые запасы природного газа сосредоточены в 16 государствах, большая часть которого (56%) находится в недрах Катара, Ирана и России. Газ добывается из скважин.
Технологии добычи газа предполагают использование до 85 токсичных веществ, среди которых:
При добыче сланцевого газа оказывается негативное влияние на следующее:
При потреблении природного газа происходит задымление атмосферы, образование кислотных дождей, изменение характера облачности, что способствует усилению парникового эффекта.
Нефтяная отрасль
Распространение месторождений нефти, которых насчитывается более 50 тысяч, на планете неравномерное. Наиболее крупные (94% всех запасов) сосредоточены в странах Ближнего и Среднего Востока, СНГ, Венесуэле. Добыча нефти, как и газа, производится из скважин.
Этапы освоения и разработки нефтяных месторождений сопровождаются экологическими проблемами:
При наземном способе добычи нефти затрагиваются следующие составляющие окружающей среды:
Вдоль трасс нефтепроводов развиваются термоэрозии и термокарсты. Танкерные перевозки нефти обуславливают биоинвазии (проникновение живых организмов за пределы их природного пространства). В результате попадания в водоемы буровых сточных вод происходит изменение цвета, запаха и прозрачности воды и связывание химическими реагентами растворенного в природной воде кислорода.
На загрязнение акватории также влияют подводный способ добычи ресурсов, потери при транспортировке нефти, аварии на морских нефтеперерабатывающих установках, сбросы промышленных сточных вод. Тяжелые фракции нефтепродуктов откладываются на дне водоема, легкие — растворяются в воде. На поверхности воды образуется масляная пленка, способствующая изменению физико-химических процессов, ухудшению газообмена, повышению температуры поверхностного слоя воды.
При сжигании продуктов нефти в атмосферу попадают загрязнители:
Экологические проблемы топливно-энергетического комплекса
Топливно-энергетический комплекс России остается главным загрязнителем биосферы. Это связано с тем, что предприятия по добыче и переработке природных углеводородов, урана, тепловые, атомные, гидроэлектростанции в структуре хозяйства страны удерживают лидирующие позиции. Нефть, газ остаются главными источниками энергоресурсов и техногенных выбросов. По официальным данным Росстата, проблема топливного комплекса связана с экологией. Основная масса загрязняющих веществ формируется в ведущих отраслях:
Об экологических проблемах топливной промышленности на мировом уровне заговорили еще в конце 70-х. Развитые страны перешли на политику энергосбережения, стали решать экологические проблемы ТЭК, но в нашей стране топливный сектор по-прежнему занимает 2/3 объема экономики. Это сказывается на ухудшении экологической обстановки, меняется состав воды, воздуха, ландшафт земли. Создается угроза для жизни человека.
Загрязнение атмосферного воздуха
Если рассматривать структуру предприятий ТЭКа, теплоэлектростанции остаются основной нерешаемой проблемой с точки зрения негативного влияния на экологию. Они генерируют 67% общего объема электроэнергии. Топливный сырьевой комплекс поставляет для этого:
Сжигание газа, угля оказывает негативное воздействие на экосферу в первую очередь загрязнением атмосферного воздуха. Главная проблема топливной отрасли – выбросы, это 26,6% общего количества загрязнений.
Вредные продукты сжигания топливных ресурсов:
Утилизация продуктов горения – проблема топливной энергетики, требующая серьезных капиталовложений.
Загрязнение природной среды нефтью и нефтепродуктами
По объемам добычи нефти РФ занимает пятую строчку мирового рейтинга. Нефтяная промышленность – составляющая ТЭК, еще один источник экологических проблем. Нефть используется для производства:
Проблемы топливной отрасли связаны с загрязнением воды, воздуха, почвы в процессе:
Попадание нефтепродуктов в землю происходит со стоками, грунтовыми водами, из разломов земной коры и трещин. Проблема в том, что продукты переработки токсичны. Их разделяют по степени воздействия на живые организмы, скорости разложения в естественных условиях. Влияют на изменение биоценоза, угнетают растительный покров, делают земли непригодными для сельского хозяйства.
Выбросы в окружающую среду попутного нефтяного газа
Фонтаны, появляющиеся в процессе бурения нефтяных скважин, бывают газосодержащими. В нефти растворяются смеси углеводородов, залегающие в толще земной коры. Попутный нефтяной газ – основная проблема нефтяников. Обычно сопутствующий топливный газ сжигается. По разным оценкам, ежегодно выделяется до 400 тысяч тонн загрязняющих атмосферу вредных веществ, есть другие цифры: более 20 млрд кубических метров. В среднем в РФ на 1 тонну добытой нефти приходится до 8 кг выбросов. Это колоссальный экологический вред, проблема топливной энергетики.
ПНГ – ценное сырье для переработки. Но стимула для его использования нет. Собственники не хотят вкладывать деньги в переработку, проблема утилизации ПНГ остается актуальной. Газ сжигают на факельных установках, хотя государством установлена плата за негативное воздействие на природу.
Взимаемые платежи несопоставимы с расходами на инвестиционные проекты по переработке ПНГ. Повлиять на сокращение выбросов продуктов сжигания ПНГ помогут экономические меры.
Добиться снижения загрязнения атмосферного воздуха можно стимулированием переработки ПНГ, рационального использования ценного природного ресурса.
Нарушение слоев почвы при добыче угля
РФ на мировом уровне по запасам угля входит в список стран-лидеров, занимает второе место. Уголь – твердый вид топлива, используемый в теплоэнергетике, металлургии. Ежегодно в РФ добывается 373 миллиона тонн угля, работает 240 углеперерабатывающих предприятий.
Разработки значительно меняют ландшафт, на дальнейшее освоение месторождений выделяются огромные средства. 96 шахт и 150 разрезов негативно влияют на экологию. Основные проблемы отрасли:
Проблемы возобновляемости
Жидкое и твердое топливо – невозобновляемые ресурсы. Хотя природа газовых и нефтяных залежей до конца не изучена, но доказано, что на формирование месторождений потребовались миллиарды лет. Природные запасы горючих веществ небезграничные. Они используются для производства энергии без возврата. К невосполняемым видам природного топлива относится:
Ученые сделали оценку общемировых запасов, и пришли к выводу, что необходимо ориентировать экономику на использование восполняемых энергетических природных запасов. С каждым годом увеличивается объем производства электроэнергии солнечными станциями, ветровыми ЭС. Люди научились использовать энергию приливных морских волн, речных течений.
Влияние газовой промышленности на окружающую среду
Переработка и утилизация попутного нефтяного газа
Загрязнение мирового океана нефтью и нефтепродуктами
Способы, стоимость и продукты утилизации мазута. Так ли это выгодно?
Влияние добычи нефти на окружающую среду
Экологические проблемы при добыче нефти
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии
Основные источники и последствия загрязнения вод мирового океана
Причины возникновения экологических проблем в больших городах
Экологические последствия загрязнения атмосферы
Антропогенное загрязнение атмосферы: виды, основные источники, последствия
Глобальные экологические проблемы и способы их решения
Топливно-энергетический комплекс России и его влияние на окружающую среду
Энергия и ее источники играли и играют важную роль в жизни человека; с древних времен до наших дней. Человек всегда уделял большое внимание проблеме энергетических ресурсов. Особую актуальность эта проблема имеет сейчас, когда некоторые районы нашей страны находятся на пороге энергетического кризиса.
Однако использование минерального топлива влечет за собой появление отбросов, шлаков, золы и т.д. Сейчас большинство предприятий сбрасывают эти отходы в окружающую среду. В рассмотрении воздействий этих выбросов на компоненты географической оболочки и заключалась цель моей работы.
1.Топливно-энергетический комплекс России
1.Значение отрасли и объемы производства.
Топливная промышленность – комплексная базовая отрасль, основной источник энергии и важного промышленного сырья. Кроме добычи топлива она включает нефте- и газопереработку.
Доля ее продукции в общем промышленном производстве страны составляет 17,4% и занимает второе место после машиностроения.
Основными топливными ресурсами, главными составляющими топливного баланса являются нефть, газ и уголь. За последние десятилетия топливный баланс подвергся коренной реконструкции – из угольного он превратился в нефтегазовый и даже – в газонефтяной.
Таблица 1.1 Добыча топлива в России в пересчете на условное топливо, %
Примечание: теплотворная способность условного топлива – 7 тыс. ккал/кг. Этот показатель по отдельным видам топлива составляет: нефть – 10,5тыс. ккал/кг, газ – 10,4 тыс.ккал/кг, антрацит – 8,5. Тепловой коэффициент: нефть – 1,43; газ – 1,22; уголь – 0,73; торф – 0,37; сланцы – 0,30.
В структуре топливного баланса экономически развитых стран гораздо активнее используется уголь. Он дешевле нефти и газа, кроме того, использование современных технологий его сжигания позволяет уменьшить вредные отходы. В среднем в мире добыча угля составляет 25-30% топливного баланса. В США и Германии этот уровень гораздо выше – 55-60%.
Еще выше степень использования угля тепловыми электростанциями в экономически развитых странах: в США, например, доля угля составляет 80%, а нефти и газа соответственно – 6 и 14%. В мире происходит перевод энергоснабжения на каменный уголь. Тепловые электростанции в нашей стране используют около 1/3 добываемого в стране топлива со следующей структурой: уголь – 40%; нефть – 20%; газ – 40%.
В нашей стране запасы угля огромны и многие специалисты считают, что именно на угле должна базироваться вся наша топливно-энергетическая политика. Как известно, еще Д. И. Менделеев отмечал, что топить нефтью – все равно, что топить ассигнациями. Однако такая активизация использования угольного топлива едва возможна из-за удаленности основных бассейнов и отсутствия экологичных технологий сжигания.
Добыча топлива в последние годы снижается из-за общей экономической депрессии, отсутствия современных технологий, моральной отсталости и физической изношенности оборудования. Без привлечения иностранных инвестиций остановить падение производства отрасли считается невозможным.
В 1997 г. в России было добыть 306 млн. т нефти, 571 млрд. куб. м газа и 244 млн. т угля. В конце 80-х гг. добыча нефти доходила до 624, газа – до 815, угля – до 800 (в тех же единицах измерения). Россия по-прежнему занимает первое место по добычи газа.
Большое значение для народного хозяйства имеет добыча и производство ядерного топлива из урановых руд. Россия наряду с США, Канадой, Австралией, ЮАР производит и экспортирует обогащенный уран. В России существует единственное разрабатываемое месторождение урана – Краснокаменский рудник в Забайкалье. Переработку руды осуществляет Приаргунский горно-химический комбинат.
Электроэнергетика – комплексная базовая отрасль, объединяющая все процессы генерирования, передачи, трансформации и потребления электроэнергии.
Значительно выросла в наше время доля стоимости продукции электроэнергетической отрасли в общем промышленном производстве страны (15,1%), где она занимает по этому показателю третье место.
Выработка энергии в мире возрастает ежегодно на 3-5%. Это наиболее высокий показатель роста в мировом хозяйстве. Почти во всех странах капиталовложения в энергетику доминируют. Стремительный рост потребления энергии закономерен. Дополнительных расходов энергии требуют:
Объемы производства электроэнергии сократились до 77% с 1990 г. по 1997 г. в меньшей степени, чем продукция других отраслей. В 1997 г. электростанциями России выработано электроэнергии 834 млрд. кВт/ч. Экспорт электроэнергии в 1996 г. составил 32 млрд. кВт/ч (4%).
Производство электроэнергии на душу населения по ряду экономически развитых стран в 1994 г. составляло: Норвегия – 28 тыс. кВт/ч; Швеция – 16; США – 13; Франция – 8; Германия – 6; Италия – 4 тыс. кВт/ч. В России сейчас производится 5,8 тыс. кВт/ч на человека. Однако следует отметить, что, во-первых, это показатель производства электроэнергии, но не её потребления, во-вторых, показатель этот весьма изменчив в разных регионах: в Восточно-Сибирском экономическом районе он составляет более 15 тыс. кВт/ч, а в Северо-Кавказском – только 2,4.
Резкое снижение объемов строительства новых энергетических мощностей привело к тому, что около 40% оборудования электростанций выработало свой ресурс и требует реконструкции и технического перевооружения. Однако руководство РАО «ЕЭС России» утверждает, что российские энергетики сегодня обладают возможностью произвести более триллиона кВт/ч электроэнергии.
1.2. Структура отрасли. За последние десятилетия структура производства электроэнергии в России медленно изменяется (Таблица 1.3.2).
Тепловые электростанции. Этот вид электростанций отличается надежностью, отработанностью процесса. Производство постоянно, нет сезонности, основную роль играют мощные ГРЭС.
Крупные ГРЭС размещаются, как правило, в районах добычи топлива и их мощность превышает 2 млн. кВт каждой. Важным принципом современного развития и размещения тепловых электростанций является изменение топливного баланса в пользу
Таблица 1.3.2 Структура производства электроэнергии в России.
Типы электростанций
Тепловые
Гидравлические
Атомные
большего использования газа. Все в меньшей степени будет использоваться в качестве котельно-печного топлива нефть, а также уголь.
Анализ размещения ТЭС на карте показывает, что в европейской части страны основными ареалами концентрации ГРЭС являются наиболее мощные индустриальные экономические районы: Центральный район, в котором преимущественно на привозном газе и мазуте работают такие ГРЭС, как Конаковская и Костромская, мощностью более 3 млн. кВт/ч каждая; Уральский район, в котором на местных и привозных углях, мазуте, газе работают Рефтинская, Троицкая, Ириклинская, Пермская ГРЭС, мощностью от 2,4 до 3,8 млн. кВт/ч; Поволжье – Заинская ГРЭС; Северо-западный район, где на привозном топливе работает значительное количество ГРЭС.
В восточных районах страны крупными тепловыми электростанциями являются ТЭС Канско-Ачинского ТПК: Назаровская, Красноярская, Березовская. Мощность Березовской ГРЭС-1 планировалась на уровне 6,4 млн. кВт/ч. Первый блок построен и вырабатывает электроэнергию. Целый куст ГРЭС строится на попутном и природном газе Западно-Сибирского ТПК. Две Сургутские ГРЭС имеют суммарную мощность более 6 млн. кВт. Вводятся в строй очередные блоки третьей Сургутской, Нижневартовской и Уренгойской ГРЭС.
Хотя тепловая энергетика ориентируется в основном на топливные базы, обладающие большими ресурсами дешевого топлива, с поставкой электроэнергии в районы потребления, в то же время работают ТЭС разной величины и на местных видах топлива: Нерюнгринская, Гусиноозерская, Харанорская в Дальневосточном районе и многие другие.
К тепловым электростанциям относятся и теплоэлектроцентрали, обеспечивающие теплом предприятия и жилье, с одновременным производством электроэнергии. Теплофикация обеспечивает экономию топлива, значительно увеличивая КПД электростанций (60% полезного использования топлива вместо 35% на ТЭС). ТЭЦ размещаются в пунктах потребления пара и горячей воды, поскольку радиус передачи тепла невелик (10-12 км). В настоящее время на теплоэлектроцентрали приходится около 1/3 мощности всех паровых турбин. Появились крупные ТЭЦ. Мощность более 1 млн. кВт имеют ТЭЦ-21, ТЭЦ-22 и ТЭЦ-23 Мосэнерго и Нижнекамская ТЭЦ.
В крупных промышленных центрах стали появляться газотурбинные электростанции, работающие на двигателях внутреннего сгорания, которые выгодно использовать для покрытия пиковых нагрузок. Для введения их в действие нужно всего 20 минут (паровой – 5-7 часов).
Гидравлические электростанции. ГЭС являются весьма эффективными источниками энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, обладают простотой управления и имеют высокий КПД (более 80%). В результате себестоимость производимой на ГЭС энергии в 5-6 раз ниже, чем на ТЭС.
Освоение гидроресурсов наиболее эффективно в восточных районах страны, что определяется сочетанием многоводности рек, горного рельефа территории, узости скальных русел и, следовательно, созданием большого напора воды. В результате себестоимость электроэнергии в 4-5 раз дешевле, чем в европейской части страны. ГЭС восточных районов играли первичную роль в освоении природных ресурсов и развитии производительных сил. На их основе созданы ТПК, специализирующиеся на энергоемких производствах.
Характерной чертой гидроэнергостроительства в стране являлось сооружение на реках каскадов гидроэлектростанций с комплексным использованием гидроресурсов: для получения электроэнергии, снабжения производства и населения водой, устранения паводков, улучшения транспортных условий. Крупнейшими каскадами являются Волжско-Камский и Ангаро-Енисейский.
Крупнейшими гидроэлектростанциями являются ГЭС Восточно-Сибирского экономического района: Саяно-Шушенская, Красноярская, Братская, Усть-Илимская. Мощные ГЭС европейской части страны созданы на равнинных реках, в условиях мягких грунтов. Это, прежде всего, ГЭС на Волге: в Волгограде, Самаре, Саратове, Чебоксарах, Воткинске и др., всего 13 гидроузлов общей мощностью 11, 5 млн. кВт.
В европейской части страны перспективно развитие нового вида гидроэлектростанций – гидроаккумулирующих (ГАЭС). Электроэнергия на ГАЭС производится за счет перемещения массы воды между двумя бассейнами, размещенными в разных уровнях и соединенных водопроводами. В ночное время, за счет излишков электроэнергии, вырабатываемой на постоянно работающих ТЭС и ГЭС, вода из нижнего бассейна по водопроводам, работающим как насосы, закачивается в верхний бассейн. В часы дневных пиковых нагрузок, когда энергии в сети не хватает, вода из верхнего бассейна по водопроводам, работающим уже как турбины, сбрасывается в нижний бассейн с выработкой энергии. Это один из немногих способов аккумуляции электроэнергии и поэтому ГАЭС строятся в районах ее наибольшего потребления. В эксплуатацию введена Загорская ГАЭС, общая мощность которой составляет 1,2 млн. кВт.
Атомные электростанции. Важной особенностью развития электроэнергетики на современном этапе является строительство АЭС. Их доля в суммарной выработке электроэнергии в нашей стране составляет 13%
На наших АЭС эксплуатируются реакторы 3-х основных типов: водо-водяные (ВВЭР), большой мощности канальные – уроно-графитовые (РБМК) и на быстрых нейтронах (БН). ВВЭР (12блоков) считаются надёжными, но только ВВЭР на Нововоронежской, Кольской, Тверской имеют защитные колпаки. Такой колпак при аварии на «Тримал-Айленд» (США, 1979г.) не допустил радиоактивного выброса. Наиболее опасными являются РБМК, которые по экономическим и техническим причинам нельзя защитить колпаком. В этом состоит трагедия атомной энергетики в нашей стране, избравшей в своем развитии изначально порочный путь.
В настоящее время в России на 9 атомных станциях эксплуатируется 29 энергоблоков. Крупнейшими АЭС являются Санкт-Петербургская (г. Сосновый Бор) – 4 млн. кВт (РБМК); Курская (г. Курчатов) – 4 млн. кВт (РБМК); Балаковская (Саратовская обл.) – 4 млн. кВт (ВВЭР); Смоленская – 3 млн. кВт (РБМК); Тверская (г. Удомля) – 2 млн. кВт (ВВЭР);Нововоронежская – 1,8 млн. кВт (ВВЭР); Кольская (г. Кандалакша) – 1,8 млн.кВт (ВВЭР).
Энергосистемы. Важной чертой современного развития электроэнергетики является сооружение электроэнергетический систем, их объединение и создание в стране единой энергетической системы.
Энергосистема – это комплекс тепловых, гидравлических, атомных электростанций, объединенных между собой высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП). Создание мощных ЛЭП экономически выгодно: способствует территориальному рассредоточению производства и, следовательно, рациональному использованию природных ресурсов всех районов страны; повышается надежность снабжения электроэнергией народного хозяйства, выравниваются суточные и годовые графики потребления электроэнергии.
РАО «ЕЭС России» – крупнейшая в мире энергосистема, имеющая в своем потенциале 600 тепловых, 100 гидроэлектростанций и 9 атомных.
1.3. Проблемы развития отрасли. Ряд первоочередных проблем в отрасли относится к общеэкономическим: сокращается прирост мощностей; не производится замена, модернизация работающего оборудования; ряд районов испытывает трудности с обеспечением электроэнергией.
Необходимы поиски и внедрения более эффективных путей передачи электроэнергии, например, использование явления высокотемпературной сверхпроводимости.
Все современные способы производства электроэнергии имеют массу недостатков и работа ТЭС, ГЭС, АЭС сопровождается рядом отрицательных экологических последствий.
ТЭС. Имеют низкий КПД – не более 35%, что вызывает необходимость добычи огромных объемов топлива, а это значительные затраты труда, металла, земли, перегруженность транспорта, сжигание нефти, большие потери энергии при ее передаче – до 10% на каждую тысячу километров ЛЭП.
Кроме того, работа ТЭС ведет к загрязнению природного окружения, прежде всего загрязнению воздуха сернистым ангидридом, превращающимся в серную кислоту и золой, способствует «парниковому эффекту». Характерны для тепловой энергетики выбросы наиболее токсичных веществ – пятиокиси ванадия и бенз(а)пирена. Велики объемы сброса загрязненных сточных вод и золошлакоотвалов.
Следует добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов.
ГЭС. Строительство водохранилищ связано с потерями большого количества плодородных земель на равнинах. В горах такое строительство, как считают ряд специалистов, может вызвать землетрясение в результате усиления тектонического давления массы воды на земную кору. Сокращаются рыбные запасы. Вода обедняется кислородом и становится почти безжизненной.
Перспективно строительство сравнительно небольших электростанций, работающих в автоматическом режиме, прежде всего в горной местности, а также – обваловка водохранилищ для освобождения плодородных земель.
Альтернативная или нетрадиционная электроэнергетика. К наиболее современной, экологически чистой энергетике будущего относятся геотермальные, солнечные, ветровые, приливные, биогазовые, водородные электростанции.
Геотермальные электростанции используют тепло земных недр, где температура повышается на один градус через каждые 33 метра вглубь. Пока используются в основном естественные термальные воды. Например, на Камчатке работает Паужетская ГеоТЭС – старая, несовершенная, но дающая самую дешевую энергию. АО «Геотерм» начато строительство Мунтовской ГеоТЭС. Решено построить 7 блоков общей мощностью 92 МВт. Зпапсы термальных вод в стране велики – только в недрах Западной Сибири имеется целое море кипятка, превосходящее по объему Средиземное.
Однако основным направлением в геотермальной энергетике является использование сухих раскаленных пород в глубине Земли. Бурение сверхглубоких скважин, закачка воды, её разогрев и подача пара по параллельной скважине – замкнутый цикл. Эта работа начата в США, Японии, Италии, Новой Зеландии.
Солнечная энергия пока используется в основном для низкотемпературного нагревания воды при отоплении жилищ. Первая наша СЭС была построена в Крыму. Работала она на гелиостатах – нагревание сфокусированными солнечными лучами воды в емкости, а дальше – обычный процесс производства электроэнергии с помощью пара.
Разработаны уже более эффективные пути использования гелиоэнергии – непосредственное преобразование солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлементов. Использование в фотоэлементах полупроводников на основе галлия позволяет получать КПД порядка 12%. В Японии строятся первые СЭС такого типа.
Приливно-отливные электростанции используют энергию напора воды, который создается между морем и отсеченным от него плотиной заливом. Первой такой станцией является Кислогубская ПЭС (400 кВт), которая назодится в хорошем состоянии.
2. Воздействие на окружающую среду.
2.1. Выбросы в атмосферу.
Из 316 предприятий – основных загрязнителей атмосферного воздуха почти половина (49,4%) приходится на ТЭК.
В 1997 г. на предприятиях электроэнергетики образовалось 8,1 млн.т токсичных отходов, нефтеперерабатывающей промышленности – 0,76 млн. т, газовой – 0,06 млн.т, угольной промышленности – 0,15 млн. т.
Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу и во время пребывания там ведущие себя по-разному (изменяется температура, свойства, фазовые и агрегатные состояния, образуются и разлагаются химические соединения, смеси) называются примесными выбросами.
Происходящие в продуктах сгорания при движении их в пределах энергоустановки, изменения обусловлены высокими абсолютными температурами, большими перепадами температур, высокими скоростями движения, взаимодействием с конструкционными материалами (огнеупорные и изоляционные материалы, металлы и сплавы), а также взаимодействиями, происходящими в этих условиях.
При выходе в атмосферу выбросы содержат продукты реакций в твердой, жидкой и газовой фазах. Изменения состава выбросов после их выхода могут проявляться в виде: осаждения тяжелых фракций; распада на компоненты по массе и размерам; химические реакции с компонентами воздуха; взаимодействия с воздушными течениями, облаками, атмосферными осадками, солнечным излучением различной частоты (фотохимические реакции) и др.
В результате состав выбросов может существенно измениться, могут образоваться новые компоненты, поведение и свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым реакциям) могут значительно отличаться от исходных. Не все эти процессы в настоящее время изучены с достаточной полнотой, но по наиболее важным имеются общие представления, касающиеся газообразных, жидких и твердых веществ.
2.1.1.Газообразные выбросы образуют соединения углерода, серы и азота.
Окислы углерода практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования почти не ограничено. К числу примесей относятся, прежде всего, окись и двуокись углерода. Свойства СО2 и СО, как и других газов, по отношению к солнечному излучению характеризуются избирательностью в небольших участках спектра. Так, для СО2 при нормальных условиях характерны три полосы селективного поглощения излучения в диапазонах длин волн: 2,4-3,0; 4,0-4,8; 12,5-16,5 мкм. С ростом температуры ширина полос увеличивается, а поглощательная способность уменьшается, так как уменьшается плотность газа.
Воздействие серы на людей, животных и растения, а также на различные вещества разнообразна и зависит от концентрации и от различных факторов окружающей среды.
Азот. В процессе горения азота образует с кислородом ряд соединений: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5, свойства которых существенно различаются (табл. 2.1.).