10.5. Екологічні аспекти нетрадиційної енергетики

Оцінюючи перспективи розвитку нетрадицій­них і відновлюваних джерел енергії (НВДЖЕ), як правило, під­креслюють їхню екологічну чистоту. Це дійсно справедливо, але

тільки для певних видів НВДЖЕ, хоча взагалі вони впливають певним чином на довкілля. Утім, поза сумнівом, НВДЖЕ більш прийнятні з погляду впливу на екологію, ніж джерела традицій­ної енергетики (ТЕС, АЕС, ГЕС, ОПК, дизельні установки та ін.).

Ширше використання НВДЖЕ пов'язане з освоєнням нових технологій перетворення енергії сонця, вітру, біомаси, гідро­енергії й геотермального тепла землі. Особливу роль в енерге­тичній структурі НВДЖЕ на тривалу перспективу відводять гідроенергетиці, яка нині є основним видом відновлюваних джерел енергії. Екологічні напрями застосування малих ГЕС лише в окремих аспектах збігаються з проблемами традиційної гідроенергетики і не піддаються жодному порівнянню з ними.

Загальні неґативні способи застосування НВДЖЕ пов'язані з проблемами землекористування, шуму, зміни ландшафту, використання нових матеріалів, виробництво яких в окремих випадках може неґативно вплинути на довкілля (наприклад, одержання кремнію для сонячної енергетики), тощо. Необхідно враховувати, що характер взаємодії цих установок з довкіллям є принципово іншим за неґативних дій, характерних для кожного виду НВДЖЕ. Тому аналіз можливих наслідків повинен прово­диться ще на етапі їхньої розробки і проектування. Це дасть змогу уникнути помилок, допущених під час опанування традиційних енергоустановок, коли спочатку були створені технологічні прин­ципи і лише потім, у процесі експлуатації, розпочалися пошуки шляхів подолання неґативних екологічних впливів.

У процесі використання НВДЖЕ найхарактернішими з по­гляду дії на довкілля є такі аспекти.

Сонячна енергія. Низькотемпературні сонячні системи тепло- й водопостачання є найпоширенішими на цей час як в індустріально розвинених, так і в країнах, що розвиваються. В екологічному аспекті для експлуатації низькотемпературних систем характерні наслідки циклу видобутку початкових ма­теріалів та їхньої переробки; зниження неґативних впливів на довкілля, що іх роблять викиди продуктів згорання заміщених традиційних котелень; зниження теплового забруднення.

Середньо- і високотемпературні сонячні установки досі залишаються на стадії інтенсивної розробки. У світі створено

декілька станцій (СЕС) з використанням розосереджених пара­болічних систем концентратів (загальною потужністю 400 МВт). Досвід їхньої експлуатації показав, що основним екологічним чинником для СЕС за термодинамічним циклом перетворення енергії є блокування устаткуванням значних земельних тери­торій. Так, середню потенційну можливість СЕС такого циклу оцінюють у 30.40 МВт з 1км2.

Вітроенергетика. Дотепер у світі нагромаджено величезний досвід щодо практичної експлуатації найрізноманітніших дже­рел енергії вітру. Як засвідчив досвід експлуатації, у наш час економічно доречнішими є ВЕС у діапазоні потужностей від 100 до 350 кВт. Більшість європейських країн підтримує створення ВЕС з урахуванням екологічних вимог до енергоустановок, а також проблем надійності й безпеки енергозабезпечення.

Дія вітроенергетики зумовлена такими найголовнішими екологічними чинниками, як: блокування земельних терито­рій; шумові ефекти. що зростають із підвищенням потужності й числа вітродвигунів; висока металоємність вітроустановок, пов'язана з вимогами попереднього циклу видобутку і перероб­ки металів; вібраційна дія на біоту; загибель великої кількості птахів під лопатями вібродвигунів.

Максимальна потужність, яку можна одержати з 1 км2 площі, коливається в широких границях залежно від району викорис­тання, типу станції й технологічних особливостей конструкції (середнє значення ~ 10 МВт/км2). Шумовий ефект у безпосеред­ній близькості від ВЕС може досягати 50...80 дБ, тим часом як порогова витривалість людського вуха, прийнята на основі бо­льових відчуттів, становить 180 дБ. Окрема екологічна проблема виникає від шумової дії установок значної потужності (понад 250 кВт), коли швидкості потоку повітря на кінцях лопаток ві-троколіс великого діаметру є надзвуковими. При цьому з'явля­ється інфразвуковий ефект, що неґативно впливає на людину та інші біологічні суб'єкти.

Важливу роль відіграє показник витрат металу на одиницю потужності, він визначає об'єми циклу сировинної підготовки для виробництва. Залежно від рівня потужності цей показник для ВЕС орієнтовно змінюється в діапазоні 50.70 кг/кВт, при-

чому потрібна значна кількість високоміцних матеріалів. У наш час існує тенденція замінювати елементи металевих конструкцій (насамперед, лопатей вітроколіс) на склопластикові. Отже, конче необхідний екологічний аналіз наслідків хімічного виробни­цтва, пов'язаних зі створенням тих конструкційних матеріалів.

За оцінками Всесвітнього конґресу Міжнародного товари­ства з проблем сонячної енергії, що відбувся в Денвері (США), якщо брати до уваги екологічні чинники, то СЕС і ВЕС уже сьогодні більш економічні, ніж ТЕС й АЕС.

Геотермальна енергія. Екологічний вплив ГеоТЕС і геотер­мальних технологічних установок на довкілля зводиться: до дії мінералізованних геотермальних вод і пари; до опускання земної поверхні (іноді значному за розмірами), розташованої над геотермальним шаром, який розробляється; до підвищеної (порівняно з ТЕС однакової потужності) теплової дії ГеоТЕС на довкілля.

Таким чином, розвиток геотермальної енергетики пов'я­заний з досить істотними неґативними екологічними наслід­ками. Перше — це надто висока вартість устаткування, що від­бирає і перетворює геотермальне тепло, тобто висока вартість одержання енергії. Друге — значний неґативний вплив на до­вкілля — деґрадація лісів і екосистем навколо родовищ, значне просідання землі після відбору води й пари з глибин, виділен­ня газів разом з парою, сильні забруднення ґрунтів, повітря і води в місцях відбору гідротерм, а це вимагає доволі серйозного контролю. Крім того, часто гідротермальні родовища розташо­вуються у важкодоступних місцях.

Використовують гідротермальну енергію двома способами: обігрівають будинки, теплиці, інші будівлі та виробляють елек­троенергію. Це залежить від того, в якому вигляді енергія надхо­дить із надр землі: чистої сухої пари без домішок крапельок води (у такому разі пару можна подавати безпосередньо в турбоаґре-ґати, що виробляють електроенергію) або у вигляді суміші пари і гарячої води (водяних крапель), яку не можна прямо використо­вувати для виробництва електроенергії, оскільки удари крапель псують турбіну. Ба більше, геотермальна вода має підвищені корозійні властивості, а тому газо-водяну суміш, призначену

для одержання електроенергії, треба заздалегідь розділяти на відцентрових сепараторах на суху пару і воду. Гарячу воду, що залишається, і відконденсовану пару також необхідно або за­качувати назад у землю, або використовувати як засіб обігріву. Утім, і тут зостається проблема мінералізації геотермальних вод: велика кількість солей, що містяться в них, забруднює будь-які водоймища, труби тощо.

У складі вод, що виводяться на поверхню, знаходяться нітрі-ди, хлориди і сульфіди деяких металів, а також небезпечні хімічні елементи (бор, арсен); сірководень (нешкідливий — у невеликих кількостях, токсичний — зі зростанням концентрації). За від­сутності зворотного закачування у пласт виникає небезпека за­солу ґрунтів у районі використання і падіння пластового тиску. Зміна тиску в пласті у процесі тривалої експлуатації свердловин впливає на рівень ґрунтових вод у цьому районі й може неґа-тивно позначитися на роботі артезіанських свердловин і водо­постачання.

Енергія біомаси. Особливе значення джерела енергії цього типу мають для країн, що розвиваються. В енергобалансі афри­канських країн вони становлять пересічно до 60%, Латинської Америки — до 30%, азіатських держав — до 40%, деяких країн Європи, Близького Сходу й Північної Африки — до 10% від загального енергоспоживання. При цьому вагомого розвитку набула переробка біомаси, заснована на процесах газифікації, піролізу й одержанні рідкого палива.

У результаті процесу ферментизації під час переробки біома­си в етанол утворюються побічні продукти, зокрема промиваль­ні води і залишки перегонки. Останні є серйозним джерелом екологічного забруднення довкілля. Їхня маса в кілька разів (до 10) перевищує масу вироблюваного продукту, тобто етилового спирту. Становлять інтерес технології, які дають змогу у процесі очищення цих відходів одержувати мінеральні речовини, що їх використовують у хімічній промисловості, а також як мінераль­ні добрива.

Різноманітним напрямам утилізації органічних відходів властива, перш за все, гостра екологічна скерованість. Значною мірою вона зорієнтована на переробку відходів. Ліквідація

останніх і пов'язане з нею поліпшення екологічних та санітар­но-епідеміологічних умов залюдненого середовища відіграють навіть більшу роль, аніж енергетичний ефект на основі викорис­тання цього виду сировинних ресурсів. Це особливо важливо для реґіонів з вологим теплим кліматом і для великих міст. Саме тут надзвичайну роль відіграє технологія ліквідації відходів, яка дає змогу одночасно використовувати їхній енергетичний потенціал,.

Міні- і мікроГЕС. Як наголошено в огляді Світової Енер­гетичної Ради, на основі цих установок ожливе економічно рентабельне виробництво електроенергії на рівні 6,5% від наяв­ного потенціалу гідроресурсів. Найбільше для мініГЕС важить удосконалення гідротурбін, що працюють на малих напорах. Такі установки мінімально впливають на довкілля, оскільки не потребують будівництва загат, водосховищ, берегових споруд.

Як бачимо, екологічні дії НВДЖЕ годі порівняти з наслідка­ми неґативного впливу на довкілля традиційних джерел енергії. Оцінювати їхні екологічні дії слід, виходячи із системних по­зицій. Треба враховувати весь комплекс різнорідних чинників, характерних для різних видів НВДЖЕ: блокування територій; вплив на екологічний процес зайнятих і прилеглих територій; вплив на флору і фауну; вивільнення хімічних та інших матері­алів; можливості використовувати ці речовини або продукти їх переробки як сировину для подальшого виробництва.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я