Действие альтернативных источников энергии на окружающую среду

Размещено на http://www.allbest.ru/

Действие альтернативных источников энергии на окружающую среду

Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Однако, многие нефтедобывающие страны живут исключительно сегодняшним днем. Они нещадно расходуют подаренные им природой нефтяные запасы. Что же произойдет, когда неизбежно месторождения нефти и газа будут исчерпаны? Вероятность скорого истощения мировых запасов топлива, а также ухудшение экологической ситуации в мире, (переработка нефти и довольно частые аварии во время ее транспортировки представляют реальную угрозу для окружающей среды) заставили более внимательно отнестись к другим видам топлива, способных заменить нефть и газ. Сейчас в мире все больше ученых инженеров занимаются поисками новых, нетрадиционных источников которые могли бы взять на себя хотя бы часть забот по обеспечению человечества энергией.

Солнечная

Солнечные станции являются еще недостаточно изученными объектами, поэтому отнесение их к экологически чистым электростанциям нельзя назвать полностью обоснованным. В лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию - стадию эксплуатации СЭС, и то относительно. Солнечные станции являются достаточно землеёмкими. Меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. При этом надо учесть, что солнечные станции весьма материалоемки (металл, стекло, бетон и т.д.), к тому же в приведенных значениях землеемкости не учитываются изъятие земли на стадиях добычи и обработки сырья. В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеемкость повысится и увеличится опасность загрязнения подземных вод рассолами.

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

Неблагоприятные воздействия солнечной энергии на окружающую среду могут проявляться:

· в отчуждении земельных площадей, их возможной деградации;

· в большой материалоемкости;

· в возможности утечки рабочих жидкостей, содержащих хлораты и нитриты;

· в опасности перегрева и возгорания систем, заражения продуктов токсичными веществами при использовании солнечных систем в сельском хозяйстве;

· в изменении теплового баланса, влажности, направления ветра в районе расположения станции;

· в затемнении больших территорий солнечными концентраторами, возможной деградации земель;

· в воздействии на климат космических СЭС;

· в создании помех телевизионной и радиосвязи;

· в передаче энергии на Землю в виде микроволнового излучения, опасного для живых организмов и человека.

Солнечные панели являются экологически чистым источником энергии, однако доцент кафедры гражданского и экологического инжиниринга Крис Черри из Университета Теннеси обнаружил, что в развивающихся странах солнечная энергия сильно зависит от свинцово-кислотных батарей и оказывает вредное воздействие на экологию. Так, только в Китае и Индии каждый год в окружающую среду попадает более в 2,4 млн тонн свинца.

Аккумуляторная промышленность является крупнейшим потребителем свинца, используя около 80% мировой добычи этого металла. При этом производство свинцовых аккумуляторов увеличивается, поскольку в развивающихся странах растет спрос на этот дешевый вид батарей. «Свинцовый бум», связанный с распространением альтернативных источников энергии, уже серьезно влияет на здоровье населения и вызывает загрязнение окружающей среды.

Отравление свинцом вызывает многочисленные неблагоприятные последствия для здоровья, в том числе повреждение центральной нервной системы, почек, сердечно-сосудистой и репродуктивной систем. У детей высокая концентрация свинца в крови провоцирует нарушение когнитивных процессов, а также гиперактивное и агрессивное поведение.

Крис Черри изучил официальные государственные планы по развертыванию солнечной энергетики и спрогнозировал развитие ситуации до 2022 года. Ученый обнаружил, что несовершенные технологические процессы развивающихся стран приводят к серьезным утечкам свинца в процессе производства. Например при добыче, плавке свинца и производстве аккумуляторов в Китае в окружающую среду попадает 33% обрабатываемого токсичного металла, а в Индии - 22%. Кроме того, большой процент новых солнечных энергетических систем по прежнему зависит от свинцово-кислотных батарей, что связано с отсталостью технологий и нехваткой средств на современные аккумуляторы. Надо отметить, что совсем недавно в СМИ появились новости о многочисленных отравлениях свинцом в Китае, в результате чего были закрыты более 583 заводов по переработке свинца и производству аккумуляторов. Крис Черри констатирует прискорбный факт: «Без значительной модернизации производств по переработке свинцовых аккумуляторов, внедрения современных технологий хранения электроэнергии и «умных» электросетей, ситуация с отравлениями свинцом в развивающихся странах будет только ухудшаться по мере роста индустрии альтернативной энергетики».

Достоинства

· Общедоступность и неисчерпаемость источника.

· Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить характеристику отражательной (рассеивающей) способности земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).

Недостатки

· Зависимость от погоды и времени суток.

· Как следствие необходимость аккумуляции энергии.

· Высокая стоимость конструкции.

· Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.

· Нагрев атмосферы над электростанцией.

Энергия приливов

В приливах и отливах, сменяющих друг друга дважды в день, также заключена огромная энергия.

Приливы - это результат гравитационного притяжения больших масс воды океанов со стороны Луны и, в меньшей степени, Солнца. При вращении Земли часть воды океана поднимается и некоторое время удерживается в этом положении гравитационным притяжением. Когда «горб» подъема воды достигает суши, как это должно происходить вследствие вращения Земли, наступает прилив. Дальнейшее вращение Земли ослабляет воздействие Луны на эту часть океана, и прилив спадает. Приливы и отливы повторяются дважды в сутки, хотя их точное время изменяется в зависимости от сезона и положения Луны средняя высота прилива составляет всего лишь 0,5 м, за исключением тех случаев, когда водные массы перемещаются в относительно узких пределах. В таких случаях возникает волна, высота которой может в 10-20 раз превышать нормальную высоту приливного подъема. Каждый год наиболее высокие приливы случаются тогда, когда Луна и Солнце находятся почти на одной линии, так что суммарное гравитационное воздействие увеличивает объем перемещаемой океанской воды.

Помимо стоимости сооружения станции, у приливной энергии есть и другие отрицательные стороны. Если приливная станция находится далеко от ближайшего крупного центра использования энергии, потребуются длинные и дорогие линии электропередачи. С другой стороны, такая передача на большие расстояния становится все более обычной по мере создания новых и более эффективных линий.

И наконец, следует упомянуть еще одну отрицательную черту приливной энергии - то, что ее выработка непостоянна. Это легко понять, если на минуту задуматься о ее природе. При обычной эксплуатации приливной энергии электричество вырабатывается только в начале отлива, т. е. тогда, когда уровень воды, запасенной в бассейне, в достаточной мере превышает ее уровень в море. По мере снижения уровня воды в бассейне выработка электроэнергии уменьшается и около нижней точки отлива падает до нуля, поскольку разность уровней исчезает. Если приливная станция оборудована реверсивными турбинами, то энергия может вырабатываться и за счет наступающего прилива, но только после того, как уровень прилива превысит в достаточной мере уровень воды позади плотины. Когда прилив достигает максимальной высоты, выработка энергии снова приближается к нулю. Таким образом, кривая выработки энергии снова приближается и падает дважды в сутки в соответствии с двумя приливными циклами. Эта циклическая выработка энергии вряд ли будет соответствовать суточным потребностям в ней.

Биологические и физические последствия постройки приливных электростанций

энергия альтернативный солнечный прилив

Физические последствия. Когда мы смотрим на приливы с их устрашающей энергией, нам следует подумать о воздействии на окружающую среду приливных бассейнов. Сосредоточимся на физических изменениях, которые могут произойти с морской стороны приливной электростанции.

Амплитуда прилива может увеличиваться всего лишь на 30 см, но даже такое небольшое изменение чревато серьезными последствиями. Поступающие приливные воды могут подняться на 15 см, а это способно привести к вторжению морской воды в прибрежные колодцы и создать угрозу для строений, расположенных вблизи верхней отметки прилива. Биологические последствия. На песчаных берегах обитают роющие сообщества, такие, как крабы, креветки, черви и некоторые двустворчатые моллюски, а на скалистых - организмы, прикрепленные к скалам (мидии, устрицы, морские желуди, крупные водоросли).

Энергия ветра

В поисках альтернативных источников энергии во многих странах немалое влияние уделяют ветроэнергетике. Ветровая энергетика не загрязняет воздух. Не требует воды для охлаждения и не вызывает теплового загрязнения. Не потребляет топливо. Но она производит шум, требует земельной площади и материалов для конструкций.

Имеется еще один вид воздействия ветровой энергетики. Большие ветродвигатели вращаются со скоростью около 30 оборотов в секунду. Это близко к частоте синхронизации телевидения. Поэтому крупные ветродвигатели могут мешать приему передач на расстоянии до 1,6 км. При использовании лопастей из стекловолокна, которые оказались дешевле металлических, расстояние помех уменьшается примерно вдвое. Но так дело обстоит лишь с большими ветродвигателями, и можно ожидать, что это не будет проблемой для меньших двигателей.

Лопасти ветродвигателей могут убить птиц, но трудно предсказать, в каких масштабах это будет происходить.

Несомненно, какой-то ущерб окружающей среде может наноситься также добычей руды, изготовлением аккумуляторных батарей и гораздо большим количеством проводов и линий передачи, необходимых для сбора электроэнергии от многочисленных ее источников. Но в целом, если мы учтем все затраты на охрану среды, они окажутся очень малыми.

Итак, обзор различных альтернативных источников энергии показывает, что на пороге широкомасштабного промышленного внедрения находятся ветротурбины и солнечные батареи. Если добавить к этому энергосбережение, есть надежда на решение встающих энергетических проблем; таким образом, строительство новых атомных и тепловых электростанций вовсе не обязательно. Однако их придется еще какое-то время сохранить в качестве резервных для стабильного энергообеспечения. Что же касается отдаленного будущего, то в первую очередь следует разрабатывать системы запасания энергии, вырабатываемой солнечными и ветровыми станциями.

С точки зрения окружающей среды и устойчивого развития эти альтернативные источники электричества вполне надежны. К сожалению, они никак не решают проблему сокращения запасов сырой нефти, которая по-прежнему необходима для транспорта.

Размещено на Allbest.ru