Modern enerjinin sorunları ve beklentileri. Rus Enerjisi: Sorunlar ve Beklentiler
Enerji sorunu, günümüzde insanlığın çözmesi gereken en önemli sorunlardan biridir. Anlık iletişim, hızlı ulaşım ve uzay araştırmaları araçları olarak bilim ve teknolojinin bu tür başarıları şimdiden tanıdık hale geldi. Ancak tüm bunlar büyük bir enerji harcaması gerektirir. Enerji üretimi ve tüketimindeki keskin büyüme, insanlık için ciddi bir tehlike oluşturan yeni bir akut çevre kirliliği sorununu ortaya çıkardı.
Dünyanın enerji ihtiyacı önümüzdeki yıllarda hızla artacaktır. Herhangi bir enerji kaynağı bunları sağlayamayacak, bu nedenle tüm enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve enerji kaynaklarının verimli kullanılması gerekmektedir.
Enerji gelişiminin bir sonraki aşamasında (21. yüzyılın ilk on yılları), termal ve hızlı nötron reaktörlü kömür enerjisi ve nükleer enerji en umut verici olmaya devam edecek. Bununla birlikte, insanlığın sürekli artan miktarlarda enerji tüketimiyle ilişkili ilerleme yolunda durmayacağını umabiliriz.
Yunancadan "enerji" kelimesi eylem, aktivite anlamına gelir. Enerji kavramının önemi, korunum yasasına uymasıyla belirlenir. Enerji kavramı, sürekli hareket eden bir makine yaratmanın imkansızlığını anlamaya yardımcı olur. İş, yalnızca çevredeki cisimlerde veya sistemlerde (yanan yakıt, düşen su) belirli değişikliklerin bir sonucu olarak yapılabilir. Bir vücudun bir durumdan diğerine geçişi sırasında belirli bir işi (çalışma kapasitesi) gerçekleştirme yeteneğine enerji denir. Şimdi, her zamankinden daha fazla soru ortaya çıktı: insanlığı ne bekliyor - enerji açlığı veya enerji bolluğu. Gazete ve dergilerin sayfalarından enerji kriziyle ilgili yazılar çıkmıyor. Doğanın değişmez kanunları, kullanılabilir enerji elde etmenin tek yolunun onu başka formlardan dönüştürmek olduğunu söyler. Sürekli hareket makineleri maalesef mümkün değil. Bugün ise üretilen 5 kilovat elektriğin 4'ü yakıt yakılarak veya içinde depolanan kimyasal enerji kullanılarak termik santrallerde elektriğe dönüştürülerek elde ediliyor. Yükselen petrol fiyatları, nükleer enerjinin hızlı gelişimi, çevrenin korunmasına yönelik artan talepler, enerjiye yeni bir yaklaşım gerektirdi.
"Enerji, endüstrinin ekmeğidir" demelerine şaşmamalı. Sanayi ve teknoloji ne kadar gelişirse, o kadar çok enerjiye ihtiyaç duyarlar. Hatta özel bir konsept var - "enerjinin ileri gelişimi". Bu, enerjinin kaynağı belirlenmeden veya yeniden yaratılmadan hiçbir sanayi kuruluşu, yeni şehir ve hatta ev yapılamayacağı anlamına gelir.
hangisini tüketecekler. Bu nedenle, üretilen ve kullanılan enerji miktarına göre, herhangi bir devletin teknik ve ekonomik gücü veya daha basit bir şekilde zenginliği oldukça doğru bir şekilde değerlendirilebilir.
Doğada, enerji rezervleri çok büyüktür. Güneş ışınları, rüzgarlar ve hareket eden su kütleleri tarafından taşınır, odun, gaz, petrol ve kömür birikintilerinde depolanır. Maddenin atomlarının çekirdeklerinde "mühürlenmiş" enerji pratik olarak sınırsızdır. Ancak tüm formları doğrudan kullanıma uygun değildir.
Enerji endüstrisinin uzun tarihi boyunca, enerjinin çıkarılması ve insanların ihtiyaç duyduğu biçimlere dönüştürülmesi için birçok teknik araç ve yöntem birikmiştir. Aslında insan ancak termal enerjiyi almayı ve kullanmayı öğrendiğinde insan oldu. Şenlik ateşlerinin ateşi, doğasını henüz anlamayan ilk insanlar tarafından yakıldı, ancak bu kimyasal dönüştürme yöntemi
enerjinin termal enerjiye dönüştürülmesi binlerce yıldır korunmuş ve geliştirilmiştir.
İnsanlar kendi kaslarının ve ateşlerinin enerjisine hayvanların kas enerjisini eklediler. Dayanıklı seramik ürünler üreten çanak çömlek fırınlarının termal enerjisini kullanarak kilden kimyasal olarak bağlı suyu çıkarmak için bir teknik icat ettiler. Tabii ki, bir kişi aynı anda meydana gelen süreçleri yalnızca bin yıl sonra öğrendi.
Sonra insanlar, rüzgar akımlarının ve rüzgarın enerjisini dönen bir şaftın mekanik enerjisine dönüştürmek için bir teknik olan değirmenleri buldular. Ancak ancak bir buhar makinesinin, içten yanmalı bir motorun, hidrolik, buhar ve gaz türbinlerinin, bir elektrik jeneratörünün ve bir motorun icadıyla, insanlık emrinde yeterince güçlüydü.
teknik cihazlar. Doğal enerjiyi, kullanıma uygun ve büyük miktarda iş elde eden diğer türlerine dönüştürebilirler. Yeni enerji kaynakları arayışı burada bitmedi: piller, yakıt hücreleri, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürenler ve - zaten 20. yüzyılın ortalarında - nükleer reaktörler icat edildi.
Dünya ekonomisinin birçok sektörüne elektrik enerjisi sağlama sorunu, Dünya'nın altı milyardan fazla insanının sürekli artan ihtiyaçları artık giderek daha acil hale geliyor.
Modern dünya enerjisinin temeli termik ve hidroelektrik santrallerdir. Bununla birlikte, gelişimleri bir dizi faktör tarafından kısıtlanmaktadır. Termik santrallere güç sağlayan kömür, petrol ve gazın maliyeti artıyor ve bu yakıtların doğal kaynakları azalıyor. Ayrıca birçok ülke kendi yakıt kaynaklarına sahip değildir veya bunlardan yoksundur. Termik santrallerde elektrik üretimi sürecinde atmosfere zararlı maddeler salınır. Ayrıca, yakıt, başka bir kullanım türü için çok az değere sahip olan ve yüksek miktarda gereksiz safsızlık içeren kömür, özellikle kahverengi ise, emisyonlar devasa oranlara ulaşır. Ve son olarak, termik santrallerdeki kazalar, herhangi bir büyük yangının verdiği zararla karşılaştırılabilecek kadar büyük doğa tahribatına neden olur. En kötü durumda, böyle bir yangına, bir kömür tozu veya kurum bulutu oluşturan bir patlama eşlik edebilir.
Gelişmiş ülkelerdeki hidroelektrik kaynakları neredeyse tamamen kullanılmaktadır: hidroteknik inşaat için uygun nehir bölümlerinin çoğu zaten geliştirilmiştir. Ve hidroelektrik santraller doğaya ne zarar veriyor! HES'lerden havaya emisyon yoktur, ancak
su ortamına önemli zararlar verir. Öncelikle hidroelektrik barajlarını aşamayan balıklar zarar görüyor. Hidroelektrik santrallerin inşa edildiği nehirlerde, özellikle birkaç tane varsa - sözde hidroelektrik santralleri kaskadları - barajlardan önceki ve sonraki su miktarı önemli ölçüde değişir. Düz nehirlerde büyük rezervuarlar taşar ve sular altında kalan araziler geri dönüşü olmayan bir şekilde tarım, ormanlar, çayırlar ve insan yerleşimi için kaybolur. Hidroelektrik santrallerdeki kazalara gelince, herhangi bir hidroelektrik santralin delinmesi durumunda, barajın altında bulunan tüm hidroelektrik santralleri süpürecek kadar büyük bir dalga oluşur. Ancak bu barajların çoğu, birkaç yüz bin nüfuslu büyük şehirlerin yakınında bulunuyor.
Bu durumdan çıkış yolu nükleer enerjinin geliştirilmesinde görüldü. 1989 yılı sonu itibariyle dünyada 400'den fazla nükleer enerji santrali (NPS) inşa edilmiş ve işletilmiştir. Ancak günümüzde nükleer santraller artık ucuz ve çevre dostu bir enerji kaynağı olarak görülmemektedir. Nükleer santraller, rezervleri sınırlı, pahalı ve çıkarılması zor bir hammadde olan uranyum cevheri ile beslenir. Ayrıca nükleer santrallerin inşası ve işletilmesi büyük zorluklar ve maliyetlerle ilişkilendirilmektedir. Şu anda sadece birkaç ülke yeni nükleer santraller inşa etmeye devam ediyor. Çevre kirliliği sorunları, nükleer enerjinin daha da geliştirilmesi önünde ciddi bir frendir. Bütün bunlar nükleer enerjiye yönelik tutumu daha da karmaşık hale getiriyor. Giderek artan bir şekilde, genel olarak nükleer yakıt kullanımının terk edilmesini, tüm nükleer santrallerin kapatılmasını ve termik ve hidroelektrik santrallerde elektrik üretimine geri dönülmesini ve ayrıca sözde yenilenebilir - küçük veya "geleneksel olmayan" - enerji üretimi türleri. İkincisi, öncelikle rüzgar, su, güneş, jeotermal enerjinin yanı sıra su, hava ve toprakta bulunan ısıyı kullanan kurulumları ve cihazları içerir.
Abartmadan, elektrik enerjisi kompleksi kilit endüstrilerden biri olarak adlandırılabilir. Elektrik olmadan hemen hemen her alanda üretim yapmak imkansızdır. Dolayısıyla, ülkemizin tüm ekonomisi nihayetinde enerjiye bağlıdır. Rus enerji endüstrisinin şu anda hangi durumda olduğunu ve gelecekte ondan ne bekleneceğini anlamaya çalışalım.
Rusya, küresel enerji pazarındaki liderlerden biri
Şu anda Rusya, en büyük on elektrik üreticisinden biri ve en büyük enerji kaynakları rezervine sahip ülkelerden biri. Birçok yönden, bugünün liderliği Sovyet inşaatçıların esası tarafından belirlendi - büyük ölçekli termik ve hidroelektrik santrallerin (GOELRO projesi) ve daha sonra nükleer santrallerin inşasından bahsediyoruz. 1960'larda ve 1980'lerde, Batı ve Doğu Sibirya'nın doğal kaynaklarının aktif olarak geliştirilmesi yoluyla ilerleme sağlandı.
Ancak 20. yüzyılın son on yılında enerji fiilen terk edildi. O dönemde hayata geçirilen yeni projeler ise tam anlamıyla parmakla sayılabilir. 2000'li yılların başında durum kademeli olarak iyileşmeye başladı, ancak hala birçok sorun var ve büyüme oranları istediğimiz kadar yüksek değil.
Enerji belası - modası geçmiş ekipman ve teknolojiler, personel ve yatırım eksikliği
Uzmanlara göre, bugün Rus enerji üretiminde kullanılan ekipmanların %50 ila %80'i şimdiden tükendi veya önümüzdeki yıllarda kaynağını tüketecek. Ve bu, öngörülebilir gelecekte bir elektrik kıtlığı ve tahmin edebileceğiniz gibi fiyatlarda bir artışla karşı karşıya kalabileceğimiz anlamına gelir. 2003 yılından bu yana elektrik üretiminde artış olmasına rağmen, elektrik giderek kıt hale gelmektedir. Yeterli üretim kapasitemiz yok ve sahip olduklarımız yeterince verimli kullanılmıyor: Güç şebekelerinin yetersiz gelişimi nedeniyle, üretilen enerjinin tamamını tüketiciye aktarmak çoğu zaman zordur.
SSCB'den miras aldığımız temel sorun, ülkedeki elektriğin yarısının, düşük verimlilikle karakterize edilen gaz yakıtlı buhar türbini ünitelerinden üretilmesidir. Gaz buhar türbini ünitelerinin verimi, kombine çevrim ünitelerine göre bir buçuk kat daha düşüktür.
Avrupa Birliği ülkeleri ve ABD yavaş yavaş eskimiş buhar türbini teknolojisini değiştiriyor. Bugün elektriğin %30'dan azı bu tür bloklarda üretiliyor.
2009 yılında, Avrupa İmar ve Kalkınma Bankası'ndan uzmanlar, Rus enerji kompleksi hakkında bir çalışma yürüttüler ve ülkenin hidro ve termik santrallerinin çoğunda ekipmanın tamamen değiştirilmesi de dahil olmak üzere radikal bir reformun gerekli olduğu sonucuna vardılar. Hesaplarına göre, sektörü modernize etmenin toplam maliyeti en az 48 milyar avro olacak.
Aynı zamanda, 1985'ten bu yana rekor bir rakam olan 6 GW elektrik üreten üretim tesislerini geçen yıl faaliyete geçirmeyi başardık.
Öte yandan, Rus endüstrisi son derece enerji yoğun olmaya devam ediyor. GSYİH üretimi için enerji maliyetleri dünya ortalamasını 2,3 kat ve Avrupa ülkelerinin göstergesine göre - üç kat aşıyor.
Diğer bir sorun da sanayide bilim ve üretim potansiyelinin azalmasıdır. Bugün, operasyonel parametreler açısından dünya analoglarından daha düşük olmayan jeneratörler ve transformatörler üretebiliyoruz. Ancak güvenilirlik ve güvenlik açısından zaten bir miktar gecikme var. Ayrıca, mevcut üretim tesislerinin modernizasyonu ve yeni teknolojilerin tanıtılması, diğer şeylerin yanı sıra, gerekli niteliklere sahip gerekli sayıda uzmanın olmaması nedeniyle engellenmektedir.
Gelecekte ne bekleniyor?
Uzmanların tahminlerine göre, 2007'den 2015'e kadar olan dönemde elektrik için iç talep artışı yılda ortalama %3,7-4,0 ve 2016'dan 2020'ye kadar olan dönemde - %3,6-3,7 olacak. Büyümedeki düşüş, üretimin modernizasyonu ve daha az enerji yoğun teknolojilerin kullanılmaya başlanmasıyla açıklanıyor. Bu konuda enerji mühendisleri her yıl 130-200 milyon kW'lık kapasiteleri işletmeye almak zorundadır.
Rusya Federasyonu Hükümeti, ekonominin çeşitli alanlarının enerji yoğunluğunu azaltmayı planladığı çerçevede birkaç program uygulamaya karar verdi:
- "Enerji verimli çeyrek". Program çerçevesinde, bir dizi küçük kasabanın ve bireysel mikro bölgelerin enerji tedarik sistemlerinin radikal bir şekilde modernize edilmesi planlanmaktadır. Daha sonra, deneyim ülke genelindeki sistemlere yayılacak;
- Yerel üretim kapasitelerinin ekipmanının değiştirilmesinin planlandığı "Küçük Entegre Enerji";
- "Yenilikçi Enerji", yeni teknolojileri ve çözümleri tanıtmak için bir proje.
Ayrıca nükleer enerjiye de büyük önem verilmektedir. Birikmiş deneyim sayesinde Rusya, dünya pazarında rekabetçi kalabilmek için her türlü fırsata sahiptir. Ancak, 15 yıllık bozulmanın sektörü etkilemeden edemeyeceği anlaşılmalıdır, bu nedenle bugün önemli bir yatırıma ihtiyacı var.
Devlet planlarına göre, 2015 yılında nükleer santrallerin üretim kapasitelerinin büyümesi 34-36 GW'a ve 2020 - 51-53 GW'a ulaşmalıdır. Önümüzdeki on yıldan başlayarak, hızlı nötron reaksiyonundan ve kapalı bir yakıt döngüsünden yararlanmaya dayalı yeni bir platforma kademeli geçiş planlanıyor.
Ancak enerji kompleksindeki sorunların çözümü için yatırımlarda ciddi artış, sanayide enerji verimliliğinin artırılması ve alternatif kaynaklardan elektrik üretiminin yaygınlaştırılması gerekiyor.
Ne yazık ki, çok uzun zaman önce oldukça ciddi bir hata yaptık: Rusya'nın RAO UES'inin bölünmesi ve özelleştirilmesi. Özel sermayenin sektöre girmesine izin verilirse, bunun onu kalkınma ve modernizasyona yatırım yapmaya teşvik etmesi planlandı. Ama bu olmadı. Üretim kapasitelerinin ve tedarik şirketlerinin sahipleri, modernizasyona yatırım yapmak istemedikleri için modası geçmiş ekipmanları kullanmaya devam ediyor. Diğer birçok sektörde olduğu gibi burada da aynı kural geçerlidir: "hızlı" kârlara odaklanmak ve geleceği düşünme isteksizliği. Devlet tarafından enerji kompleksine yapılan yatırımlar hala toplamın %85-90'ını oluşturmaktadır. Devletin fonları yatırdığı ve karı özel tüccarın aldığı ortaya çıktı.
Tüm bunlarla bağlantılı olarak, bugün yetkililerin mevzuatta aşağıdakileri amaçlayan değişiklikleri uygulamaya özen göstermesi gerektiği sonucuna varmak zor değil:
Sektördeki şirketlerin faaliyetleri üzerinde artan kontrol;
Şirket sahibinin sabit varlıkların yenilenmesine ve yeni teknolojilerin tanıtılmasına veya bir seçenek olarak vergi teşvikleri ve diğer tavizler yoluyla modernizasyon için ekonomik teşviklere yönlendirmekle yükümlü olduğu belirli kar göstergelerinin oluşturulması;
Enerji sektöründeki kamu şirketlerinin yönetimine uzman yetkililerin dönüşü. Bu, kontrolü artıracak ve durumun daha iyi kontrol edilmesini sağlayacaktır. Tedbir, elbette, büyük ölçüde tartışmalıdır, ancak özel yöneticiler düzgün çalışmazsa, geriye başka hiçbir şey kalmayacaktır.
Çağımızın küresel sorunlarından biri de enerji sektöründe kullanılan yakıt rezervlerinin (petrol, gaz, kömür, şist vb.) tükenmesidir. Ek olarak, bu tür yakıtlar (modern gereksinimlere uygulanan) çevre dostu değildir, çünkü yakıldıklarında atmosfere büyük miktarda zararlı madde salınır ve büyük miktarda katı atık (kül ve kül ve cüruf) açığa çıkar. oluşturulan.
Bununla birlikte, elektriğin yaklaşık %50'si katı yakıtlar (kömür, turba, şist), petrol ve gaz kondensatı ve gaz yakan termik santrallerden sağlanmaktadır. Katı yakıtları yakarken, başta kömür ve linyit kömürü (yakılan toplam dünya yakıt hacminin %30'una kadar), kükürt ve kükürt dioksit, nitrojen oksitler, karbon dioksit, kurum ve ağır metaller atmosfere salınır. Asit yağmurunun ortaya çıkmasında bir faktör olarak hizmet eden, kömürle (ve diğer katı yakıt türleri) çalışan enerji santrallerinin emisyonlarıydı.
Çeşitli filtreler, duman ve partikül kapanları, katalizörler mutlaka kullanılıyor ama şu ana kadar çok etkili ve pahalı değiller. Ayrıca katı yakıtları yakarken çok miktarda kül, cüruf ve kül ve cüruf oluşur. Rusya topraklarında her yıl enerji santrallerinden 3,5 milyar tona kadar insan yapımı atık birikiyor! Maden yöntemiyle 1 ton kömür çıkarırken 0,5 ton atık kaya, açık (taş ocağı) yöntemle madencilik yaparken 6 ton ve 1 ton kömür yakarken 130 kg kül oluştuğuna dikkat edilmelidir. kül ve cüruf oluşur.
Enerji santrallerinden çıkan kül, kül ve cüruf (ancak atık miktarının yalnızca %2'si!), şu anda inşaatta, yapı malzemelerinin üretiminde ve yol yapımında başarıyla kullanılmaktadır.
Atık kaya yığınları (http://politiko.ua/blogpost79251)
Termik santrallerin yıllık 61 milyon tondan fazla kül ve cüruf çöpü geri dönüşüm için tüketilmektedir (bağlayıcı üretimi, seramik, refrakter, ısı ve ses yalıtım malzemeleri üretimi için, organik bileşiklerce zengin kömür içeren atıklar kullanılabilir) mineral gübreler olarak). Bu çok başarılı ve büyüyen bir iş, madencilik ve (kısmen) nakliye maliyetleri hariç - sadece işleme ve kullanım.
Bununla birlikte, Rusya'da enerji atıklarının gerçek kullanımı% 4-5'ten fazla değildir. Ana sorunlar hem bürokrasinin durgunluğu, çok sayıda onay hem de işadamlarının hızlı gelir getirmeyen atık işleme işletmelerine yatırım yapma (henüz!) isteksizliği ile bağlantılıdır. Devletin yardımı (en azından yasama) ve vergi teşvikleri olmadan kimse yapamaz.
Uzmanlar, yenilenemeyen yakıtların (nükleer santraller için kömür, şist, petrol, gaz) rezervlerinin sınırsız olmadığını ve belirli sayıda yılda insanlığın enerji açlığı sorunuyla karşı karşıya kalacağını belirtiyor (uzmanlara göre, Rusya'daki petrol rezervleri 21 yıl, gaz 50-60 yıl sürecek). Şu anda, alternatif enerji ve yakıt türlerine, bu teknolojilerin geliştirilmesine ve yaygınlaştırılmasına yatırım yapmak gerekli ve alakalıdır.
Enerji santrallerinden kaynaklanan zararlı emisyonlara bir alternatif nükleer enerjidir. Bununla birlikte, bu enerji dalı çevresel olarak güvensizdir ve çok olası ve öngörülemeyen felaketler durumunda (örneğin, 1986'daki Çernobil'i hatırlayın) korkunç çevre sorunlarıyla tehdit eder. Ek olarak, radyoaktif atıkların (özellikle Rusya'da yürütülen) bertaraf edilmesi ve işlenmesi konusunda ciddi bir sorun vardır. Rus işletmeleri tüm Avrupa'dan gelen radyoaktif atıkları işliyor ve sadece %10'u doğal uranyum haline getiriliyor, geri kalan %90 (!!!) ancak bertaraf edilebiliyor (MK, 10 Mart 2006). Çevrenin radyoaktif atıklarla kirlenmesine ilişkin garantiler bulunmuyor!
Nükleer yakıt (uranyum), doğal enerji hammaddelerinin yenilenemeyen rezervlerinden biridir ve Rusya şu anda bir “uranyum açlığı” yaşamaktadır. Birkaç yıl önce, Federal Toprak Altı Kullanım Ajansı Başkanı A. Ledovskikh (Rossiyskaya Gazeta, 28 Şubat 2006), SSCB'nin dağılmasından sonra Rusya'da keşfedilen tüm uranyum rezervlerinin% 20'sinden fazlasının kalmadığını kaydetti ve yıllık 15-16 bin ton uranyum talebi ile 3 bin tonun biraz üzerinde madencilik yapılıyor. Mevcut uranyum stokları sadece 2015-2020'ye kadar sürecek.
Bununla birlikte, yenilenebilir enerji türleri iyi bilinmektedir: su (hidro istasyonlar), güneş enerjisi (güneş enerjisi), rüzgar (rüzgar enerjisi), Dünya'nın ısısı (hidrotermal), deniz gelgitlerinin gücü.
Suyun akma gücü, yani hidroelektrik santraller uzun zamandır (1891'den beri) olmuştur ve dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır. Atmosfere neredeyse hiç emisyon olmadığından (çok şartlı olarak) çevre dostu olarak kabul edilirler. Ancak, bir dizi nehri (örneğin, Volga) rezervuar zincirlerine dönüştüren enerji santralleri, tüm enerji ve çevre hastalıkları için her derde deva değildir. Rezervuarların inşası ve işletilmesi sırasında ciddi sorunlar ortaya çıkıyor - sakinlerin yeniden yerleşimini gerektiren tarım arazilerinin, ormanların, yerleşim yerlerinin yabancılaşması ve su basması.
Örneğin, Novosibirsk rezervuarının inşası sırasında 54 yerleşim yeri sular altında kaldı ve sadece tarım arazisinin 281 km 2'si sular altında kaldı. Angarsk rezervuar çağlayanının (Irkutsk, Bratsk, Ust-Ilimsk) inşası sırasında, 760 bin hektar arazi (230 bin hektar ekilebilir ve mera, 500 bin hektar orman arazisi), Balagansk şehri ve eski Bratsk, daha fazlası 300'den fazla köy sular altında kaldı.
Ayrıca rezervuarlar, sismik aktivitenin yoğunlaşmasına ve hatta ortaya çıkmasına katkıda bulunur. Örneğin, 1967'de Hindistan'da Deccan Platosu'nda Koid rezervuarı tarafından kışkırtılan 8 büyüklüğünde bir deprem meydana geldi, ancak ön araştırmalara ve çalışmalara göre bu alan sismik olarak güvenli kabul edildi.
GHPP'deki kazalar, örneğin şuralarda olduğu gibi ciddi insan yapımı felaketlere yol açabilir: Sayano-Shushenskaya HES17 Ağustos 2009. Kaza sonucunda 75 kişi hayatını kaybederken, istasyonun teçhizat ve tesislerinde ciddi hasar meydana geldi. Elektrik üretimine yönelik istasyonun çalışmalarına ara verildi. Kazanın sonuçları, komşu bölgenin ekolojik durumunu ve bölgenin sosyal ve ekonomik alanlarını etkiledi.
Hem barajların inşasıyla (milyonlarca metreküp çeşitli inşaat malzemelerinin kullanılması) hem de rezervuarların işleyişiyle (dibin çamurlanması, turba bataklıklarının kaplanması, bankaların aşınması, jeolojik süreçler, baraj yıkılma tehdidi vb.). Böylece büyük hidroelektrik santralleri enerji sorununu çözse de hem çevresel hem de toplumsal sorunlar yaratmaktadır.
Büyük HES'lere bir alternatif, mini HES'lerdir, yani. büyük miktarda su gerektirmeyen (rezervuar şeklinde) ve örneğin bir şehre veya işletmeye enerji sağlayan küçük hidroelektrik santraller. Art arda sıralanan mini HES'ler, büyük enerji canavarlarıyla rekabet edebilecek. Bu alandaki sorunlar ve beklentiler nelerdir?
Mini hidroelektrik santraller güçlü nehir akıntılarının olduğu bölgelerde kendilerini çok iyi kanıtlayabilirler ve şu anda özellikle küçük hidroelektrik santraller için mini türbinlere ihtiyaç duyulmaktadır. Mini HES'ler için küçük türbinlerin üretilmesi ve en önemlisi yatırımların cazibesi zaten bir ihtiyaç. Modern enerji sorunları ve elektrik tarifelerinin maliyetindeki artışla birlikte, özerklik ve enerji ağlarından bağımsızlık gereklidir.
Güneş enerjisi (güneş enerjisi). Son zamanlarda, güneş enerjisi (güneş enerjisi) kullanma problemine olan ilgi önemli ölçüde artmıştır.
Güneş enerjisi santralleri hem yerel enerji sorunlarının çözümünde hem de küresel enerji sorunlarının çözümünde kullanılabilir. Dünyadaki pratik uygulama esas olarak hibrit güneş yakıtlı enerji santralleri tarafından alınmıştır (üretilen elektriğin maliyeti kWh başına 0,08-0,12 $'dır).
İspanya'daki (Endülüs) güneş enerjisi santralleri. Yazarın fotoğrafı
Güneş teknolojilerinin başarılı bir şekilde uygulanmasına bir örnek olarak, binaların şeffaf ısı yalıtımı için bir teknolojinin ve 90-50 ° C sıcaklığa sahip güneş kollektörlerinin kurulumunun geliştirildiği Almanya'daki 2000 Solar Çatılar projesi not edilebilir. Bununla birlikte, bu teknoloji, enerji eksikliğinin telafi edildiği (fazlalık durumunda enerji şebekeye aktarılan) bir yedek güç şebekesi kaynağına bağlıdır. Bu projenin uygulanması sırasında, tesislerin maliyetinin %70'e varan kısmının federal ve eyalet bütçelerinden ödendiği belirtilmelidir.
ABD'de 1,5 milyon eve toplam kapasitesi 1400 MW olan güneş enerjili su ısıtıcıları kuruludur. Mojave Çölü'nde (ABD), Los Angeles'a 250 km uzaklıkta, yaklaşık 600 MW kapasiteli dünyanın en büyük güneş enerjisi istasyonu LUZ oluşturuldu. Projenin maliyeti 1,5 milyar doları buldu.
Güneş enerjisi santrallerinin küresel enerji sisteminde seri üretimi ve kullanımı, kurulu güç maliyetini 1-2 $/W'a ve elektrik maliyetini 0,1 $/kWh'e düşürebilecek teknolojilerin ve malzemelerin oluşturulması ile ilişkilidir.
Bu tür bir maliyet azaltma için temel sınırlama, yüksek kaliteli silikonun yüksek maliyetidir - 40-100 $/kg. Bu nedenle, silikon üretimi için maliyetinde radikal bir azalma sağlayan yeni teknolojilerin oluşturulması, enerji sektöründeki alternatif teknolojiler listesinde bir numaralı görevdir. Rusya şu anda yılda 2 MW güneş pili ve modülü üretecek teknolojiye ve üretim kapasitesine sahiptir.
Fuel oil ile çalışan bir termik santralin verimini %33 olarak alırsak, 1 kg silisyum elektrik üretimi olarak yaklaşık 75 ton petrole eşdeğerdir! Rusya'da bulunan kum, kuvarsit, kumtaşı şeklindeki büyük silikon rezervleri, modern güneş enerjisi ile ilişkili çevresel iş teknolojileri için oldukça uygundur.
Ancak dezavantajları da var... Güneş enerjisi santrallerinin etkin bir şekilde işletilmesi ancak güneş ışığının yüksek olduğu belirli alanlarda mümkündür. Ek olarak, güneş enerjisi, en malzeme yoğun enerji üretimi türlerinden biridir (silikon hammaddelerinin madenciliği ve işlenmesi ve zenginleştirilmesi, heliostatların, toplayıcıların imalatı, vb.). Unutulmamalıdır ki, güneş enerjisi kullanılarak 1 MW/yıl elektrik enerjisi üretimi için 10.000 ila 40.000 adam-saat harcamak gerekecektir, fosil yakıt kullanan geleneksel enerjide bu rakam 200-500 adam-saattir. .
Şimdiye kadar güneş ışınlarının ürettiği elektrik, geleneksel yöntemlerle elde edilen elektrikten çok daha pahalıydı. Ve şu anda otonom fotovoltaik tesislerin toplam dünya kapasitesi 500 MW'a ulaşmış olsa da, devlet yardımı hala vazgeçilmezdir. ABD'de kabul edilen büyük ölçekli “Milyon Güneş Çatıları” programı, uygulanması için federal bütçeden 6 milyar dolardan fazla para gerektirdi.
Sadece ilk etapta Kazakistan Cumhuriyeti'nde güneş enerjisinin geliştirilmesi için 10 milyon dolar harcanması planlanıyor.
Rüzgar enerjisi. Rüzgar enerjisi en genç enerji endüstrilerinden biridir, ancak cirodaki yıllık artış etkileyicidir. Örneğin, 2003'te dünya rüzgar enerjisinden yaklaşık 3 milyar avro "geçti" ve 2004'te - 8 milyar, 2005'te - 12 milyar avro! Birçok ülkede yeni bir endüstri ortaya çıktı - rüzgar enerjisi mühendisliği. Kısa vadede rüzgar enerjisi lider konumunu koruyacaktır ve rüzgar enerjisi kullanımında dünya liderleri ABD, Almanya, Hollanda, Danimarka ve Hindistan'dır.
Çeşitli tahminlere göre, büyük rüzgar enerjisi santrallerinin (RES) ve rüzgar enerjisi santrallerinin (RES) toplam küresel kurulu gücü 10 ile 2 arasında değişmektedir.
0 GW. Rüzgar enerjisine özel yatırım, diğer alternatif enerji türlerinin çoğu kullanıldığında olduğundan daha düşüktür, sadece rüzgar türbinlerinin toplam kapasitesi değil, aynı zamanda 1 MW'ı aşan birim kapasiteleri de artar.
Pireneler'deki rüzgar türbinleri, İspanya ve Andorra arasındaki sınır. Yazarın fotoğrafı
Tarifa, Endülüs. Dağların tepesinde rüzgar türbinleri. Yazarın fotoğrafı
Fransa. Üzüm bağları arasında rüzgar türbinleri. Yazarın fotoğrafı
Fransa. Provence. Rüzgar tesisatları. Yazarın fotoğrafı
Dünyanın rüzgar enerjisinin üçte birini üreten Almanya'da hâlihazırda 14.000 rüzgar türbini faaliyet gösteriyor ve rüzgar enerjisi teknolojileri ile çalışan binden fazla işletme var. 3000 kW kapasiteli ve 150 metre yüksekliğe sahip dünyanın en büyük rüzgar jeneratörü 1982 yılında Kuzey Almanya'da, Friesland'da kuruldu.
Rusya'da ayrıca, fosil enerji kaynakları ve elektrik fiyatlarının artması, çevre düzenlemelerine uyma ihtiyacı, enerji tekellerinin "faaliyetleri" ve genel olarak ülkenin altyapısı ile ilişkili olan rüzgar enerjisi ekipmanlarına yönelik bir talep var. Halen deneme işletmesinde olan 250 ve 1000 kW kapasiteli yerli rüzgar santrali (RES) örnekleri oluşturulmuştur.
Rusya'da, rüzgar enerjisi santrallerinin (Vetropark Engineering, CJSC Rüzgar Enerjisi Kompleksi ve diğerleri) üretimi, kurulumu ve işletilmesi için 300 kW ila 500 kW kapasiteli rüzgar türbinleri üreten şirketler zaten var. "Electrosphere" şirketinin yerli rüzgar jeneratörleri ("Breeze-5000", "Breeze-leader") 3 m/s rüzgar hızında çalışır ve 5 ila 50 kW güç üretir. Çeşitli "ev tipi" elektrik jeneratörlerinin maliyeti 5.000 ila 10.000 Euro arasındadır (bir arabanın fiyatıyla oldukça karşılaştırılabilir!) Ve hizmet ömrü 20 yıla kadardır.
Rus işi için rüzgar enerjisi en umut verici yatırım türüdür, çünkü bu durumda beklentiler hem çevre ile hem de tam özerklik, enerji tekellerinden bağımsızlık ile ilişkilidir. Özel evlerde, işletmelerde elektrik üretimi için rüzgar enerjisinin kullanılması mümkündür ve rüzgar türbini kompleksleri belirli alanlara elektrik sağlayabilecektir.
1996 yılında Rostovenergo JSC, Rostov bölgesinin Tsymlyansky semtindeki Markinskoye yan çiftliğinin topraklarında 300 kW kapasiteli bir rüzgar santralinin inşası için Rus-Alman Eldorado rüzgar projesini hayata geçirdi. İstasyon 3 hektarlık bir alanı kaplar ve 4 m/s rüzgar hızında çalışmaya başlayan, 12 metrelik bıçaklarla dama tahtası düzeninde düzenlenmiş 10 adet 27 metrelik kafes kuleden oluşur. Alınan enerji, bir trafo merkezi aracılığıyla genel elektrik şebekesine aktarılır ve küçük bir köyün ihtiyaçlarına hizmet eder. Kompleks elektronik tarafından otomatikleştirilir ve kontrol edilir ve rüzgar çiftliğine sadece 4 kişi hizmet eder!
Dünyanın termal enerjisi (hidrotermal kaynaklar).İzlanda domates, elma ve hatta muzda tamamen kendi kendine yeterli! Bu ada devletinin başkenti Reykjavik şehri (170 bin kişi), İzlanda'da neredeyse hiçbir yerel enerji kaynağı olmadığı için yalnızca yer altı kaynaklarıyla ısıtılıyor.
Dünyanın ısısını kullanan ilk elektrik santrali (GeoTPP), 1904 yılında İtalya'nın Larderello şehrinde inşa edildi ve bugün istasyonun gücü 360.000 kilovata ulaştı. Yeni Zelanda'da Wairakei bölgesinde 160.000 kilovat kapasiteli bir hidrotermik santral bulunmaktadır. 500.000 kilovat kapasiteli bir jeotermal santral, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki San Francisco'ya 120 km uzaklıkta elektrik üretiyor.
1967 yılında ülkemizdeki ilk 5 MW kapasiteli Pauzhetskaya GeoTPS Kamçatka'da oluşturulmuş ve daha sonra 11 MW kapasiteye getirilmiştir. 1968 yılında, yapımında ilk kez aşamalı yüzer baraj inşaatı yönteminin kullanıldığı 0,4 MW kapasiteli deneysel Kislogubskaya TPP ortaya çıktı.
Kaluga Turbine Works, 4 ve 20 MW kapasiteli blok modüler GeoTPP'lerin üretiminde uzmanlaştı. Kamçatka'daki Verkhne-Mutnovskaya Jeotermal Enerji Santraline her biri 4 MW'lık bu tür üç ünite kuruldu. Sırada, önümüzdeki yıllarda inşa edilecek olan 40-50 MW kapasiteli Mutnovskaya GeoTPS var. Hidrotermal kaynakların Rusya'da yalnızca Kamçatka ve Kuril Adaları'nda (Kafkasya'da daha az ölçüde) bulunduğuna dikkat edilmelidir, bu nedenle jeotermal enerji bir bütün olarak ülke ölçeğinde önemli bir rol oynayamaz, ancak bu alanlar için, yakıtla bir sonraki tanker beklentisiyle kendilerini periyodik olarak hayatta kalmanın eşiğinde bulan jeotermal enerji, enerji arzı sorununu kökten çözebilir.
GeoTPP'lerin toplam küresel kapasitesi en az 6 GW olup, geleneksel yakıt santrallerine kıyasla oldukça rekabetçidirler. Bununla birlikte, GeoTPP'ler coğrafi olarak buhar hidrotermal yataklarına veya jeotermal tesislerin kapsamını sınırlayan termal anormalliklere bağlıdır.
Biyoenerji. Biyoenerji, biyokütlenin (gübre, bitkiler, ağaç işleme endüstrisinden ve tarımdan kaynaklanan atıklar) ayrışması (çürümesi) sırasında oluşan metan içeren biyogazı kullanır. Avrupa'da kullanılan biyokütlede ahşabın payı %16'dır, ancak odun biyoyakıtları AB ülkelerinde çok popüler kabul edilmektedir, örneğin İsveç'te biyoyakıtlar ev ısıtması için gereken ısının en az %21'ini sağlamaktadır.
Bununla birlikte, biyoyakıtlar yandığında, yine de (daha küçük miktarlarda da olsa) karbondioksit oluşur, ayrıca biyokütlenin yer ve yüzey sularına ve toprağa ve metan atmosfere (mühür arızası durumunda) girme olasılığı ve buna bağlı olarak , çevre kirliliği göz ardı edilmez. Bununla birlikte, bir yandan atık sorununu çözen, diğer yandan enerji şirketlerine bağımlılığı ortadan kaldıran, üreticiyi yükselişten koruyan biyoenerji teknolojilerinin Rus tarım komplekslerinde (kümes hayvanları ve hayvancılık) kullanımı çok önemlidir. üretim maliyetini düşürmeyi mümkün kılan elektrik fiyatları ve ayrıca elektrik kesintileri ve elektrik kesintilerinde sizi büyük kayıplardan kurtaracaktır (Mayıs 2005 enerji krizini hatırlayın).
Gelgitlerin ve dalgaların enerjisi. Dünyada, Fransa'da (Brittany) Rance Nehri'nin ağzında, 1966'da açılan, yıllık 544 milyon kW kapasiteli tek bir büyük faal gelgit elektrik santrali (TPP) vardır. 800 metreden fazla barajda kurulu 24 türbin jeneratörü var, projenin maliyeti 420 milyon frank (XX yüzyılın 60'larının fiyatlarıyla) idi.
Rusya'daki gelgit enerjisi beklentilerine gelince, gelgit santrallerinin (TPP'ler) çok büyük bir kapasiteye sahip olması gerektiğine dikkat edilmelidir (Beyaz Deniz'de Mezenskaya TPP - 19200 MW, Okhotsk Denizi'nde Tugurskaya TPP - 7800 MW ). Her istasyonda birkaç yüz hidroelektrik ünitesi, uzun inşaat süreleri, büyük yatırımlar (hem doğrudan termik santrallerde hem de bunları elektrik sistemine uyarlamak için gerekli önlemlerde), termik santrallerin oluşumunu çok uzak bir gelecek haline getiriyor.
Alternatif enerjinin sorunları ve beklentileri. Ne yazık ki, teknik bilimler doktoru, geleneksel olmayan enerji kaynakları ve enerji tasarrufu bölümü başkanı olarak, JSC “A.I. GM Krzhizhanovsky" Boris Tarnizhevsky'ye göre, alternatif enerji türlerinin çoğunun "ücretsiz" doğası, uygun ekipmanın satın alınması için önemli maliyetlerle ilişkilidir. Ve belirli bir paradoks ortaya çıkıyor - alternatif "bedava" enerji üretilebilir ve esas olarak ... zengin ülkeler tarafından kullanılabilir.
Bununla birlikte, modern bir enerji altyapısına, gelişmiş bir merkezi enerji tedarik ağına sahip olmayan alternatif enerji türlerinin geliştirilmesiyle en çok ilgilenen gelişmekte olan devletlerdir. Ve gelişmekte olan ülkeler için ve (maalesef) Rusya dahil (geniş toprakları ve özel iklim koşulları ile), alternatif enerji kaynaklarının kullanımı yoluyla özerk bir enerji kaynağı oluşturmak gereklidir. Bununla birlikte, zengin ülkeler henüz enerji açlığı yaşamıyor ve temel olarak ekoloji, enerji tasarrufu ve enerji kaynaklarının çeşitlendirilmesi nedenleriyle alternatif enerjiye ilgi gösteriyor.
Dünyada alternatif enerji türlerinin kullanımı somut bir ölçek ve istikrarlı bir artış eğilimi kazanmıştır, ancak IAEA'ya göre dünyadaki tüm alternatif enerji türlerinin (güneş, rüzgar, gelgit istasyonları vb.) payı %3-5'ten azdır.
Şu anda herhangi bir eksiklik olmayan çeşitli öngörü tahminlerine göre, bu pay 2015 yılına kadar. birçok eyalette yalnızca %10'a ulaşacak (hatta aşacaktır).
Rusya'da, alternatif enerji türlerinin pratik kullanımı, alternatif enerji türlerinin pratik olarak sınırsız kaynakları, bu alanda oldukça yüksek bir bilimsel, teknik ve endüstriyel potansiyel gibi elverişli koşullara rağmen, diğer ülkelerde ulaşılan ölçeğin çok gerisinde kalmaktadır.
Genel olarak, Rusya'da alternatif enerjinin geliştirilmesi ve alternatif enerji türlerinin (diğer birçok alanda olduğu gibi) kullanımı üzerindeki frenin hem ekonominin kronik olarak tatmin edici olmayan durumu hem de bu alandaki finansmanın azalması olduğu açıktır. alternatif enerji. Ayrıca oligarşik şirketlerin güçlü bir lobisi, elektrik, petrol, gaz, kömür vb. satan tekelciler bu sorun alanında çalışan araştırmacıların önünde durmaktadır. ve elbette kendi konumlarını zayıflatmakla kesinlikle ilgilenmiyorlar.
Edebiyat
Kazdım A.A. Rusya'da modern enerjinin gelişimi için ekolojik beklentiler - sorun bildirimi / / Alternatif enerji ve ekoloji. 3 (71), 2009, s. 117-121
Çevre sorunlarını çözmenin bazı yolları
Kısa vadede termal enerji, dünyanın ve tek tek ülkelerin enerji dengesinde baskın olmaya devam edecektir.
Aşağıdaki yakıt kullanma yolları ve yöntemleri (esas olarak yakıt hazırlama ve tehlikeli atık yakalama teknolojilerinin geliştirilmesine dayalıdır) çevre üzerindeki olumsuz etkiyi önemli ölçüde azaltabilir:
1. Arıtma cihazlarının kullanımı ve iyileştirilmesi (katı emisyonları ve kükürt (%96) ve nitrojen (%80) oksitlerini yakalama ve kimya endüstrisi için amonyum nitrat - gübre ve sodyum sülfat çözeltisi elde etme).
2. Kömürün kükürtten arındırılması (kükürt içeriklerinin azaltılması) ve diğer yakıtların (petrol, gaz, şist) kimyasal veya fiziksel yöntemlerle kükürt bileşiklerinin atmosfere girişinin azaltılması. Bu yöntemler, yanmadan önce yakıttan %50-70'e varan kükürtün çıkarılmasını mümkün kılar.
3. Enerji tasarrufu - ürünlerin enerji yoğunluğunu azaltmak (Amerika Birleşik Devletleri'nde, alınan ürünlerin birimi başına eski SSCB'ye göre 2 kat daha az enerji harcandı, Japonya'da - 3 kat daha az), ürünlerin metal tüketimini azaltmak, iyileştirmek kalite ve sonuç olarak hizmet ömrünün artması.
4. Binaların yalıtım özelliklerini iyileştirerek günlük yaşamda ve işte enerji tasarrufu. Elektriği bir ısı kaynağı olarak kullanmayı reddetme, çünkü termik santrallerdeki üretimindeki kayıplar, termik enerji üretimine göre% 60-65 ve nükleer santrallerde% 70'ten fazladır.
5. Enerji üretim tesislerinin tüketiciye yakınlığı nedeniyle bir termik santralde termik santral yerine kullanıldığında yakıt verimliliğinin arttırılması ve bir termik güçte soğutucu ajanların yakaladığı ısı kullanıldığında sucul ortamın termal kirliliğinin azaltılması bitki. Binalarda doğrudan küçük CHP tesislerinde (kojenerasyon) enerji elde etmek en ekonomik olanıdır.
Enerji tasarrufu teknolojilerinin büyük ölçekte geliştirilmesinin ekonomik verimliliği, kişi başına yaklaşık 10 kW'lık bir enerji tüketimi düzeyinde önemli hale gelir. Rusya'da bu gösterge şu anda yaklaşık 2 kW seviyesinde tutuluyor ve enerji tüketimi yapısında endüstriyel bileşen hakim.
Örneğin: ABD'de endüstriyel olmayan alan (evsel, sosyal ve kültürel vb.) enerji tüketiminin% 50'sinden fazlasını oluşturuyorsa, o zaman Rusya'da -% 25'ten fazla değil.
2.14.1. Alternatif enerji kaynakları
Modern enerji kaynaklarının temel sorunları tükenebilirlik ve çevre kirliliğidir. Alternatif kaynaklar Güneş enerjisi, rüzgar, su, termonükleer füzyon ve diğer kaynaklardır. Yenilenemeyen fosil yakıtlı enerji kaynaklarının kullanımı en ciddi ekonomik ve çevresel sorunları oluştursa da insanlar çok daha azını kullanır. yenilenebilir enerji kaynakları doğa. Daha küçük oldukları için değil (çok daha büyükler), devasa enerjileri kararsız olduğu, geniş alanlara dağıldığı, az yoğunlaştığı ve kontrol edilmesi zor olduğu için.
2.14.2. güneş enerjisi
Güneş enerjisi diğer enerji türleri ile karşılaştırıldığında istisnai özelliklere sahiptir: pratik olarak tükenmez, çevre dostu, yönetilebilir ve insanlığın kullanabileceği diğer kaynakların tüm enerjisinden binlerce kat daha büyüktür. Güneş enerjisinin operasyonel kaynak potansiyelinin 100 ila 500 TW kapasitede olduğu tahmin edilmektedir. Bu enerjinin düşük yoğunluğu nedeniyle, teknosfer bunun önemsiz bir bölümünü tüketir. Kapalı zemin sistemlerinde uygun bir termal rejim oluşturmak için pasif bir biçimde belirli bir miktar kullanılır. Bu kullanım biçiminin yanı sıra, güneş enerjisi ve ısı pompalarının termal depolama teknik araçlarının iyileştirilmesi çok büyük bir beklentiye sahiptir.
Bununla birlikte, güneş enerjisini yoğunlaştırma yöntemlerine ve bunun doğrudan elektriğe dönüştürülmesine daha fazla ilgi var. Bu durumda enerji aydınlatması, yakalama alanı, dönüştürme verimliliği ve biriktirme verimliliği gibi faktörler belirleyici öneme sahiptir. Güneş enerjisi kullanımının teknik potansiyelinin 500 GW olduğu tahmin edilmektedir. Doğrudan güneş enerjisi dönüştürme sistemlerinin toplam kapasitesi, 100 MW yer tabanlı fotovoltaik dönüştürücüler dahil olmak üzere 4 GW'a ulaştı.
Güneş enerjisi doğrudan (teknik cihazlar tarafından yakalanma yoluyla) veya dolaylı olarak (fotosentez ürünleri, su döngüsü, hava kütlelerinin hareketi ve güneşin etkisinin neden olduğu diğer süreçler aracılığıyla) kullanılabilir.
1. Termal enerji kaynağı olarak güneş.
Güneş ısısının kullanılması, bireysel enerji problemlerini çözmenin en basit ve en ucuz yoludur. Ülke enerjisinin yaklaşık %25'inin alan ısıtma ve sıcak su için kullanıldığı tahmin edilmektedir. Rusya dahil kuzey ülkelerinde bu oran çok daha yüksek. Bu arada bu amaçlar için ihtiyaç duyulan ısının önemli bir kısmı güneş ışınlarının enerjisinin yakalanmasıyla elde edilebilir. Bu fırsatlar, daha doğrudan güneş radyasyonu Dünya yüzeyine ulaştıkça daha da önemlidir.
Kullanım yolları:
A) Güneş panelleri;
Güneş enerjisini yakalamanın en yaygın yolu, çeşitli güneş enerjisi türleridir. koleksiyonerler.
En basit haliyle, bunlar ısıyı yakalamak için koyu renkli yüzeyler ve biriktirmek ve tutmak için cihazlardır. Her iki blok da tek bir bütünü temsil edebilir.
Kollektörler, sera prensibi ile çalışan şeffaf bir odaya yerleştirilir. Enerji dağılımını azaltmak (iyi yalıtım) ve bunun örneğin hava veya su akışlarıyla ortadan kaldırılmasını sağlayan cihazlar da vardır.
B ) ısıtma sistemleri pasif tip;
Koleksiyonculardan bile daha basit. Buradaki soğutucuların sirkülasyonu, konveksiyon akımlarının bir sonucu olarak gerçekleştirilir: ısıtılmış hava veya su yükselir ve bunların yerini soğutulmuş soğutucular alır. Örnek: güneşe bakan büyük pencereleri ve ısıyı uzun süre tutabilen malzemelerin iyi yalıtım özellikleri olan bir oda. Gündüz aşırı ısınmayı ve geceleri ısı transferini azaltmak için perdeler, panjurlar, siperlikler ve diğer koruyucu cihazlar kullanılır.
Güneş enerjisinin en rasyonel kullanımı sorunu, binaların doğru tasarımı ile çözülmektedir. İnşaat maliyetindeki bir miktar artış, ucuz ve temiz enerji kullanımının etkisiyle dengeleniyor.
Amerika Birleşik Devletleri'nde (California), pasif bir güneş enerjisi birikimiyle bile, %5-10'luk ek inşaat maliyetleriyle enerji maliyetlerinden %75'e kadar tasarruf sağlayabilen binalar var.
Kıbrıs'ta yazlık evlerin, birçok otel ve apartmanın %90'ında ısı temini ve sıcak su temini sorunu güneş enerjili su ısıtıcıları ile çözülmektedir. Diğer ülkelerde, güneş enerjisinin hedeflenen kullanımı henüz büyük değil, ancak çeşitli güneş kolektörü türlerinin üretimi yoğun bir şekilde artıyor. Hala sıcak suyun sadece %0,5'ini sağlamasına rağmen, bu tür binlerce sistem Amerika Birleşik Devletleri'nde şu anda faaliyette.
v) ısı depolama cihazları seralarda veya diğer yapılarda güneşli saatlerde;
Bunun için mekana geniş yüzeyli ve ısıl kapasitesi iyi olan bir malzeme konur. Taş, kaba kum, su, çakıl, metal olabilir. Gündüzleri ısı biriktirirler ve geceleri yavaş yavaş verirler. Bu tür cihazlar, Rusya'nın güneyinde, Kazakistan'da ve Orta Asya'daki seralarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
2. Elektrik kaynağı olarak güneş.
Kullanım yolları:
a) fotoseller;
fotosellerde güneş enerjisi, ek cihazlar olmadan elektrik akımına dönüştürülür. Bu tür cihazların verimi düşük olmasına rağmen hareketli parça olmaması nedeniyle yavaş aşınma avantajına sahiptir.
Fotosellerin kullanımındaki ana zorluklar, yüksek maliyetleri ve yerleştirilmeleri için geniş alanlara duyulan ihtiyaç ile ilişkilidir. Sorun, metal enerji foto dönüştürücülerini elastik, sentetik olanlarla değiştirerek, evlerin çatılarını ve duvarlarını pilleri yerleştirmek için kullanarak ve dönüştürücüleri uzaya götürerek bir dereceye kadar çözülebilir.
Az miktarda enerjinin gerektiği durumlarda fotosel kullanımı ekonomik olarak (hesap makineleri, telefonlar, televizyonlar, klimalar, deniz fenerleri, şamandıralar, küçük sulama sistemleri) zaten mümkündür.
Büyük miktarda güneş radyasyonu olan ülkelerde, ekonominin belirli sektörlerinin, örneğin tarımın, güneş enerjisi nedeniyle tamamen elektrifikasyonuna yönelik projeler vardır. Bu şekilde elde edilen enerji, özellikle yüksek çevre dostu olması dikkate alındığında, geleneksel yöntemlerle elde edilen enerjiye göre maliyet açısından daha kârlıdır. Güneş enerjisi istasyonları ayrıca, sadece ilave piller - güneş alıcıları - bağlayarak çalışma sırasında güçlerini hızlı bir şekilde devreye alma ve artırma yeteneği ile de çekicidir.
B) suyu buhara dönüştürmek, turbojeneratörleri çalıştıran;
Bu durumlarda, genellikle enerji depolama kullanılır. güç kuleleri güneş ışınlarını yoğunlaştıran çok sayıda merceğin yanı sıra özel güneş havuzları, iki su katmanından oluşur: alt katman yüksek konsantrasyonda tuz içerir ve üst katman temiz tatlı su içerir. Enerji biriktiren malzemenin rolü, salin solüsyonu tarafından gerçekleştirilir. Isıtılmış su, düşük sıcaklıklarda kaynayan sıvıları ısıtmak veya buharlaştırmak için kullanılır.
3. ortak Elektroliz yoluyla sudan hidrojen elde etmek için bir kaynak olarak güneş enerjisi.
Hidrojen "geleceğin yakıtı" olarak adlandırılır. Suyun ayrışması ve hidrojenin salınması, güneş santrallerinde elde edilen elektrik akımının elektrotlar arasından geçirilmesi sürecinde gerçekleştirilir. Bu tür kurulumların dezavantajları, hala düşük verimlilik (hidrojenin içerdiği enerji, su elektrolizi için harcanan enerjiden sadece% 20 daha fazladır) ve hidrojenin yüksek yanıcılığı ve ayrıca depolama tanklarından difüzyonu ile ilişkilidir.
Almanya, Kanada'nın fazla hidro kaynaklarını kullanarak sıvı hidrojen üretme veya Sahra çölüne güneş panelleri yerleştirme ve ardından elektrolizle üretilen sıvı hidrojeni tankerlerde veya bir boru hatları ağı aracılığıyla tüketim yerine taşıma projelerini düşünüyor. Özellikle umut verici olan, uçak, araç ve uzay teknolojisi için yakıt olarak kullanılmasıdır. Bununla birlikte, projenin uygulanmasında zorluklar vardır: Ortaya çıkan hidrojen, yalnızca -253 ° C sıcaklıkta atmosfer basıncında sıvı halde olabilir ve aynı zamanda kolayca buharlaşır, bu nedenle depolama tanklarına özel gereksinimler getirilir. - ultra düşük sıcaklıklar ve hızlı buharlaşmaya karşı koruma sağlamak için Dogoar kabı şeklinde kaplar inşa etmek gerekir. Ayrıca hidrojenin fiyatı yüksektir, benzinden daha pahalıdır.
4. Fotosentez ve biyokütle (biyoyakıt) yoluyla güneş enerjisinin kullanılması.
Yıllık güneş enerjisi akışının %1'inden azı biyokütlede yoğunlaşmaktadır. Bununla birlikte, bu enerji, bir kişinin şu anda çeşitli kaynaklardan aldığı ve gelecekte alacağı enerjiyi önemli ölçüde aşmaktadır.
Kullanım yolları:
A) biyokütlenin doğrudan yanması;
Fotosentez enerjisini kullanmanın en kolay yolu budur. Endüstriyel gelişme yoluna girmemiş bireysel ülkelerde, bu yöntem ana yöntemdir.
B) biyokütlenin diğer yakıt türlerine işlenmesi;
Böylece biyogaz (anaerobik - oksijen fermantasyonu olmadan) veya etil alkol (aerobik fermantasyon ile) elde edebilirsiniz.
Bu daha mantıklı bir yol. 2.000 kafalık bir mandıra çiftliğinin, yalnızca atık kullanımı yoluyla çiftliğe biyogaz sağlayabildiğine değil, aynı zamanda alınan enerjinin satışından somut gelir getirebildiğine dair kanıtlar var. Büyük enerji kaynakları da lağım çamuru, çöp ve diğer organik atıklarda yoğunlaşmıştır.
Biyokaynaklardan elde edilen alkol, içten yanmalı motorlarda giderek daha fazla kullanılmaktadır.Böylece, yirminci yüzyılın 70'lerinden beri Brezilya, araçların önemli bir bölümünü alkollü yakıta veya alkol ve benzin karışımı - gasohol'e aktarmıştır. Amerika Birleşik Devletleri'nde bir enerji taşıyıcısı olarak alkol kullanımına ilişkin deneyim mevcuttur.
Alkol elde etmek için çeşitli organik hammaddeler kullanılır - Brezilya'da şeker kamışı, ABD'de mısır, diğer ülkelerde çeşitli ürünler, patates, odun hamuru (talaş) -. Alkolün bir enerji taşıyıcısı olarak kullanımı için sınırlayıcı faktörler, organik madde elde etmek için arazi eksikliği ve alkol üretimi sırasında çevrenin kirlenmesi (yanan fosil yakıtlar) ve ayrıca daha yüksek maliyettir (fiyatın yaklaşık iki katı). benzin).
Büyük miktarda ahşabın, özellikle yaprak döken türlerin (huş ağacı, titrek kavak) pratik olarak kullanılmadığı (kesilmediği veya ağaç kesme alanlarında kaldığı) Rusya için, bu biyokütleden alkol elde etmek, teknolojilere dayalı olarak çok umut vericidir. hidroliz. Bıçkı fabrikaları ve ağaç işleme işletmelerinin atıklarına dayalı olarak alkol yakıtı veya termal enerji elde etmek için büyük rezervler de mevcuttur.
v) "enerji mahsulleri" veya "enerji ormanları" yetiştirmek;
"Enerji ormanları", biyokütlelerini gaz veya sıvı yakıta dönüştürmek için yetiştirilen fitosenozlardır. “Enerji ormanları” genellikle hızlı büyüyen ağaç türlerinin (kavak, okaliptüs ve diğerleri) yoğun teknolojiler kullanılarak kısa sürede (5-10 yıl) yetiştirildiği ve hasat edildiği araziler için ayrılmıştır. Genel olarak, biyoyakıtlar gelecekteki enerji sorunlarının çözümünde önemli bir yardımcı olarak kabul edilebilir. Bu kaynağın ana avantajı, sürekli ve hızlı yenilenebilirliği ve uygun kullanımı ile tükenmez olmasıdır.
2.14.3. Bir enerji kaynağı olarak rüzgar
Rüzgar, tıpkı hareketli su gibi, en eski enerji kaynaklarıdır. Birkaç yüzyıl boyunca, bu kaynaklar değirmenlerde, kereste fabrikalarında ve tüketim yerlerine su sağlama sistemlerinde mekanik kaynaklar olarak kullanıldı. Rüzgârın toplam üretimdeki payı son derece küçük olmasına rağmen (Danimarka'da toplam elektrik üretiminin %3,7'si), elektrik üretmek için de kullanılırlar.
Elektrik üretmek için rüzgar kullanımına olan ilgi son yıllarda yeniden canlanmıştır. Bugüne kadar, devasa kapasitelere kadar çeşitli kapasitelerdeki rüzgar türbinleri test edilmiştir. Hava hareketinin yoğun olduğu bölgelerde rüzgar türbinlerinin yerel ihtiyaçlara enerji sağlayabileceği sonucuna varılmıştır.
Bireysel tesislere (konut binaları, enerji yoğun olmayan endüstriler) hizmet vermek için rüzgar türbinlerinin kullanılması haklıdır. Aynı zamanda, yapıların yüksek maliyeti, güçlü titreşimler, gürültü ve hızlı arıza nedeniyle dev rüzgar türbinlerinin henüz haklı olmadığı ortaya çıktı. Tek bir sistemde birleştirilen küçük rüzgar türbini kompleksleri daha ekonomiktir.
Amerika Birleşik Devletleri'nde, yaklaşık 1500 MW (yaklaşık 1,5 nükleer santral) kapasiteli çok sayıda küçük rüzgar türbininin birleştirilmesi temelinde bir rüzgar çiftliği inşa edilmiştir. Rüzgar enerjisinin kullanımı konusunda Kanada, Hollanda, Danimarka, İsveç ve Almanya'da yaygın olarak yürütülen çalışmalar. Tükenmez kaynak ve yüksek çevre dostu üretime ek olarak, rüzgar türbinlerinin avantajları arasında onlardan alınan enerjinin düşük maliyeti yer alır. Burada termik santrallere ve nükleer santrallere göre 2-3 kat daha az.
Bilinen rüzgar türbinlerinin çoğu için, nominal gücün sağlandığı tasarım rüzgar hızı 8-14 m/s olmalı ve ekonomik nedenlerle yılda en az 2500 saat korunmalıdır. Bu tür koşullar, Rusya Federasyonu topraklarının önemli bir bölümünde yoktur.
2.14.4. Geleneksel olmayan su kaynaklarının kullanımı
Hidro kaynaklar, elde etme yöntemlerinin modern yöntemlerden daha çevre dostu olması koşuluyla, önemli bir potansiyel enerji kaynağı olmaya devam etmektedir. Örneğin, orta ve küçük nehirlerin (10 ila 200 km uzunluğundaki) enerji kaynakları aşırı derecede yetersiz kullanılmaktadır. Sadece Rusya'da bu tür 150 binden fazla nehir var. Eskiden en önemli enerji kaynağı küçük ve orta büyüklükteki nehirlerdi.
Nehirler üzerindeki küçük barajlar, nehirlerin ve bitişik alanların hidrolojik rejimini bozmakla kalmaz, aynı zamanda optimize eder. Çevresel olarak belirlenmiş doğa yönetiminin, doğal süreçlere yumuşak müdahalenin bir örneği olarak kabul edilebilirler.
Küçük nehirlerde oluşturulan rezervuarlar genellikle kanalların ötesine geçmiyordu. Bu tür rezervuarlar, nehirlerdeki su dalgalanmalarını azaltır ve bitişik taşkın yatağı alanlarındaki yeraltı suyu seviyelerini dengeler. Bunun hem su hem de taşkın yatağı ekosistemlerinin üretkenliği ve sürdürülebilirliği üzerinde olumlu bir etkisi vardır. Küçük ve orta ölçekli nehirlerde, modern büyük hidroelektrik santrallerinde alınandan daha az enerji elde edilemeyeceğine dair hesaplamalar var.
Şu anda baraj yapılmadan nehirlerin doğal akışından enerji elde edilmesini sağlayan türbinler var. Bu tür türbinler nehirlere kolayca monte edilir ve gerekirse başka yerlere taşınır. Bu tür tesislerde alınan enerjinin maliyeti, büyük hidroelektrik santraller, termik santraller veya nükleer santrallerden belirgin şekilde daha yüksek olmasına rağmen, yüksek çevre dostu olması, onu elde etmeyi uygun kılmaktadır.
2.14.5. Deniz, okyanus enerji kaynakları
ve termal sular
Denizlerin ve okyanusların su kütleleri büyük enerji kaynaklarına sahiptir. Bunlar, gelgitlerin enerjisini, deniz akıntılarını ve çeşitli derinliklerdeki sıcaklık gradyanlarını içerir. Şu anda, bu enerji, elde edilmesinin yüksek maliyeti nedeniyle son derece küçük bir miktarda kullanılmaktadır. Ancak bu, gelecekte enerji dengesindeki payının artmayacağı anlamına gelmez.
1. Halihazırda dünyada faaliyet gösteren üç adet gelgit santrali bulunmaktadır. Rusya'da, Beyaz Deniz'de gelgit enerjisi fırsatları önemlidir. Ancak, yüksek enerji maliyetine ek olarak, bu tip santraller yüksek düzeyde çevre dostu olarak sınıflandırılamaz. Koylar, yapımları sırasında, çevresel faktörleri ve organizmaların yaşam koşullarını önemli ölçüde değiştiren barajlar tarafından engellenir.
2. Okyanus sularında, farklı derinliklerdeki sıcaklık farkı enerji üretmek için kullanılabilir. Sıcak akıntılarda, örneğin Gulf Stream'de 20 ° C'ye ulaşırlar. İlke, küçük sıcaklık farklarında kaynayan ve yoğunlaşan sıvıların kullanımına dayanmaktadır.
Yüzey katmanlarının ılık suyu, sıvıyı türbini döndüren buhara dönüştürmek için kullanılır. Soğuk derin kütleler - buharın bir sıvıya yoğunlaşması için. Zorluklar, yapıların hacmi ve yüksek maliyetleri ile ilişkilidir. Bu tür kurulumlar henüz test aşamasındadır (örneğin, ABD'de).
3. Jeotermal kaynakları kullanma olasılıkları kıyaslanamayacak kadar daha gerçektir. Bu durumda, ısı kaynağı, dünyanın bağırsaklarında bulunan ısıtılmış sudur. Bazı bölgelerde, bu tür sular gayzer şeklinde yüzeye dökülür (örneğin Kamçatka'da). Jeotermal enerji hem ısı hem de elektrik şeklinde kullanılabilir.
4. Yerkabuğunun katı yapılarında bulunan ısının kullanımı konusunda da deneyler yapılmaktadır. Derinliklerden gelen bu tür ısı, daha sonra diğer termal sularla aynı şekilde kullanılan su pompalanarak çıkarılır.
Halihazırda, tek tek şehirlere veya işletmelere jeotermal sulardan enerji sağlanmaktadır. Bu, özellikle İzlanda'nın başkenti Reykjavik için geçerlidir. 1980'li yılların başında dünyada jeotermal enerji santrallerinde (yaklaşık 5 nükleer santral) yaklaşık 5.000 MW elektrik üretiliyordu. Rusya'da, Kamçatka'da önemli jeotermal su kaynakları mevcuttur, ancak bunlar hala az miktarda kullanılmaktadır. Eski SSCB'de bu tür bir kaynaktan sadece yaklaşık 20 MW elektrik üretildi.
2.14.6. Füzyon enerjisi
Modern nükleer enerji, kütle kaybıyla orantılı olarak enerjinin serbest bırakılmasıyla atom çekirdeğinin iki hafif olana bölünmesine dayanır. Enerji kaynağı ve bozunma ürünleri radyoaktif elementlerdir. Nükleer enerjinin ana çevre sorunları ile ilişkilidirler.
İki çekirdeğin daha ağır bir çekirdekte birleştiği, ancak aynı zamanda kütle ve enerji salınımı kaybıyla birlikte nükleer füzyon sürecinde daha da fazla enerji açığa çıkar. Hidrojen sentezin başlangıç elementidir ve helyum son elementtir. Her iki unsur da çevreyi olumsuz etkilemez ve pratik olarak tükenmez. Nükleer füzyonun sonucu güneş enerjisidir. Bu süreç, hidrojen bombalarının patlaması sırasında insan tarafından modellenmiştir. Görev, nükleer füzyonu kontrol edilebilir hale getirmek ve enerjisini amaçlı kullanmaktır.
Asıl zorluk, nükleer füzyonun çok yüksek basınçlarda ve yaklaşık 100 milyon °C sıcaklıkta mümkün olmasıdır. Ultra yüksek sıcaklıklı (termonükleer) reaksiyonların uygulanması için reaktör üretmenin mümkün olduğu hiçbir malzeme yoktur. Herhangi bir malzeme erir ve buharlaşır.
Bilim adamları, reaksiyonların buharlaşma yeteneği olmayan bir ortamda gerçekleştirilme olasılığını araştırma yoluna girmişler ve bunun için şu anda iki yol denenmektedir. Bunlardan biri güçlü bir manyetik alanda hidrojenin tutulmasına dayanmaktadır. Enstitüde geliştirilen bu tip bir tesise TOKAMAK (manyetik alanlı toroidal oda) adı verildi. Kurchatov. İkinci yol, gerekli sıcaklığın elde edilmesi ve konsantrasyon yerlerine hidrojen sağlanması nedeniyle lazer ışınlarının kullanılmasıdır.
Kontrollü nükleer füzyonun uygulanmasındaki bazı olumlu sonuçlara rağmen, yakın gelecekte enerji ve çevre sorunlarını çözmek için kullanılmasının pek olası olmadığı yönünde görüşler var. Bunun nedeni, birçok sorunun çözülmemiş doğası ve daha fazla deneysel ve hatta daha endüstriyel gelişmeler için devasa harcamalara duyulan ihtiyaçtır.
ª Kendi kendine muayene için sorular
1. Yakıt kullanmanın hangi yeni yöntemleri enerjinin çevre üzerindeki etkisini azaltabilir?
2. Güneş enerjisi kullanmanın diğer enerji türlerine göre avantajları nelerdir?
3. Güneşten ısı ve elektrik kaynağı olarak yararlanma yollarını sıralar.
4. Enerji sektöründe sıvı hidrojen kullanımına ilişkin beklentiler nelerdir?
5. Biyoyakıt nedir, nasıl elde edilir?
6. “Enerji ormanı” nedir?
7. Rüzgarın bir enerji kaynağı olarak yaygın olarak kullanılmasını engelleyen sorunlar nelerdir?
8. Küçük ve büyük HES'lerin çevresel etkilerini karşılaştırın.
9. Gelgit hidroelektrik enerjisinin ekosistemler üzerindeki olumsuz etkisi nedir?
10. Okyanustaki sıcaklık değişimlerinden enerji elde etmenin ilkesi nedir?
11. Termonükleer füzyon reaksiyonunun koşulları nelerdir ve şu anda bununla hangi zorluklar ilişkilidir?
Modern elektrik enerjisi endüstrisi birçok sorunu vardır, bunlar yakıtın yüksek maliyetinden, çevre üzerindeki olumsuz etkisinden vb.
Örneğin, hidroelektrik teknolojilerinin birçok avantajı vardır, ancak önemli dezavantajları da vardır. Tepegöz, yağışlı mevsimler, kuraklıklar sırasında su kaynaklarının azalması üretilen enerji miktarını ciddi şekilde etkileyebilir. Bu, hidroelektrik enerjinin ülkenin enerji kompleksinin önemli bir parçası olduğu, barajların birçok sorunun kaynağı olduğu durumlarda ciddi bir sorun haline gelebilir: sakinlerin yeniden yerleşimi, doğal nehir yataklarının kuruması, rezervuarların siltlenmesi, komşu ülkeler arasındaki su anlaşmazlıkları, önemli bu projelerin maliyeti Ova nehirlerindeki hidroelektrik santralleri geniş alanların sular altında kalmasına neden olur. Oluşan rezervuar alanlarının önemli bir kısmı sığ sulardır. Yaz aylarında, güneş radyasyonu nedeniyle, içlerinde aktif olarak su bitki örtüsü gelişir, suyun sözde "çiçek açması" meydana gelir.
Su seviyesindeki bir değişiklik, bazı yerlerde tam kuruma noktasına ulaştığında, bitki örtüsünün ölümüne yol açar. Barajlar balık göçünü engeller. Çok kademeli hidroelektrik santraller, nehirleri şimdiden bataklıkların göründüğü bir dizi göle dönüştürdü. Bu nehirlerde balıklar ölüyor ve çevrelerindeki mikro iklim değişiyor ve doğal ekosistemleri daha da yok ediyor.
Termik santrallerin tehlikeleri üzerine, termik motorlarda yakıtın yanması sırasında zararlı maddeler açığa çıkar: karbon monoksit, nitrojen bileşikleri, kurşun bileşikleri ve ayrıca atmosfere önemli miktarda ısı salınır.
Ayrıca termik santrallerde buhar türbinlerinin kullanılması, egzoz buharının soğutulduğu havuzlar için geniş alanların ayrılmasını gerektirmektedir. Dünyada her yıl 5 milyar ton kömür ve 3,2 milyar ton petrol yakılmakta, buna atmosfere 2 10 J ısı salınımı eşlik etmektedir. Dünyadaki fosil yakıt rezervleri son derece düzensiz bir şekilde dağılmıştır ve mevcut tüketim oranında kömür 150-200 yıl, petrol 40-50 yıl ve gaz yaklaşık 60 yıl dayanacaktır. Fosil yakıtların (çoğunlukla kömür) çıkarılması, taşınması ve yakılması ve ayrıca atık üretimi ile ilgili tüm iş döngüsüne, büyük miktarda kimyasal kirletici salınımı eşlik eder. Kömür madenciliği, suyun madenlerden boşaltıldığı su rezervuarlarının önemli ölçüde tuzlanmasıyla ilişkilidir. Ek olarak, pompalanan su radyum ve radon izotopları içerir. Termik santral, kömür yakma ürünlerini temizlemek için modern sistemlere sahip olmasına rağmen, çeşitli tahminlere göre yılda atmosfere 10 ila 120 bin ton kükürt oksit, 2-20 bin ton azot oksit, 700-1500 ton kül (arındırılmadan - 2-3 kat daha fazla) ve 3-7 milyon ton karbon monoksit yayar. Ayrıca yaklaşık 400 ton zehirli metal (arsenik, kadmiyum, kurşun, cıva) içeren 300 bin tondan fazla kül oluşur. Kömürle çalışan bir termik santralin, aynı kapasitedeki bir nükleer santrale göre atmosfere daha fazla radyoaktif madde saldığı not edilebilir. Bunun nedeni, kömürde bulunan çeşitli radyoaktif elementlerin inklüzyonlar (radyum, toryum, polonyum vb.) şeklinde salınmasıdır. doz değeri ile radyasyona maruz kalan kişi sayısının çarpımı (kişi-sievert olarak ifade edilir). Geçen yüzyılın 90'lı yıllarının başında, Ukrayna nüfusunun termal enerji nedeniyle yıllık toplu maruz kalma dozunun 767 kişi / n ve nükleer enerji nedeniyle - 188 kişi / n olduğu ortaya çıktı.
Şu anda, her yıl atmosfere 20-30 milyar ton karbon monoksit salınmaktadır. Tahminler, bu oranların devam etmesi durumunda, Dünya'daki ortalama sıcaklığın yüzyılın ortasına kadar birkaç derece artabileceğini ve bunun da öngörülemeyen küresel iklim değişikliklerine yol açabileceğini gösteriyor. Çeşitli enerji kaynaklarının çevresel etkilerini karşılaştırırken, insan sağlığı üzerindeki etkilerini de hesaba katmak gerekir. Kömür kullanımı durumunda işçiler için yüksek risk, madenlerde ve nakliyede çıkarılması ve yanma ürünlerinin çevresel etkisi ile ilişkilidir. Son iki neden petrol ve gazla ilgilidir ve tüm nüfusu etkiler. Kömür ve petrol yanmasından kaynaklanan emisyonların insan sağlığı üzerindeki küresel etkisinin, yılda bir kez meydana gelen Çernobil gibi bir kaza ile hemen hemen aynı şekilde işlediği tespit edilmiştir. Bu, sonuçları doğrudan görünmeyen, ancak sürekli olarak çevreyi etkileyen "sessiz bir Çernobil" dir. Kimyasal atıktaki zehirli safsızlıkların konsantrasyonu sabittir ve nükleer santrallerin bozunmasından kaynaklanan radyoaktif atıkların aksine, sonunda hepsi ekosfere geçecektir.
Genel olarak, nükleer santrallerin çevre üzerindeki gerçek radyasyon etkisi, izin verilenden çok (10 kat veya daha fazla) daha azdır. Çeşitli enerji kaynaklarının insan sağlığı üzerindeki çevresel etkisini hesaba katarsak, o zaman yenilenebilir enerji kaynakları arasında, normal çalışan nükleer santrallerden kaynaklanan risk, hem faaliyetleri nükleer yakıt döngüsünün çeşitli aşamalarıyla ilişkili çalışanlar hem de nüfus. Nükleer yakıt döngüsünün tüm aşamalarında nükleer enerjinin küresel radyasyon katkısı, şu anda doğal arka planın yaklaşık %0,1'i kadardır ve gelecekte yoğun gelişimi ile bile %1'i geçmeyecektir.
Uranyum cevherlerinin çıkarılması ve işlenmesi de olumsuz çevresel etkilerle ilişkilidir.
Uranyum madenciliği ve reaktörler için yakıt üretiminin tüm aşamalarında tesis personeli ve halk tarafından alınan toplu doz, nükleer yakıt çevriminin toplam dozunun %14'üdür. Ancak asıl sorun, yüksek seviyeli atıkların bertaraf edilmesidir. Yüksek derecede tehlikeli radyoaktif atıkların hacmi, oldukça toksik kimyasal elementler ve bunların kararlı bileşikleri dahil olmak üzere toplam atık miktarının yaklaşık yüz binde biridir. Konsantrasyonları, güvenilir bağlanmaları ve uzmanlara göre bin yıl boyunca tutulabilecekleri sabit jeolojik oluşumlara yerleştirilmeleri için yöntemler geliştirilmektedir. Nükleer enerjinin ciddi bir dezavantajı, kullanılan yakıtın ve fisyon ürünlerinin radyoaktivitesidir. Bu, nükleer santraller tarafından üretilen enerjiyi önemli ölçüde artıran çeşitli radyoaktif radyasyon türlerine karşı koruma oluşturulmasını gerektirir. Ayrıca nükleer santrallerin bir diğer dezavantajı da suyun ısıl kirlenmesidir yani. ısıtması.
Bir grup İngiliz doktora göre, 1946-1988 yılları arasında İngiliz nükleer endüstrisinde çalışan insanların ortalama olarak daha uzun yaşadıklarını ve aralarında kanser de dahil olmak üzere tüm nedenlere bağlı ölüm oranlarının çok daha düşük olduğunu not etmek ilginçtir. Atmosferdeki gerçek radyasyon seviyelerini ve kimyasalların konsantrasyonunu hesaba katarsak, ikincisinin bir bütün olarak flora üzerindeki etkisinin radyasyonun etkisine kıyasla oldukça önemli olduğunu söyleyebiliriz.
Sunulan veriler, enerji santrallerinin işletilmesi sırasında çevresel nükleer enerjinin etkisi termalden on kat daha düşüktür.
Çernobil trajedisi, Ukrayna için düzeltilemez bir kötülük olmaya devam ediyor. Ancak bunun, nükleer enerjiden çok, onu doğuran toplumsal düzenle ilgisi var. Ne de olsa, Çernobil dışında dünyadaki hiçbir nükleer santralde, doğrudan insanların ölümüne yol açan bir kaza olmadı.
Nükleer santrallerin güvenliğini bir bütün olarak hesaplamak için olasılık yöntemi, aynı elektrik birimini üretirken, bir nükleer santralde büyük bir kaza olasılığının kömür enerjisinden 100 kat daha düşük olduğunu gösterir. Bu karşılaştırmanın sonuçları açıktır.
Elektrik enerjisi kullanımının artması, çevre sorunlarının ağırlaşması, elektrik üretimi için çevre dostu yollar arayışını önemli ölçüde yoğunlaştırmıştır. Yakıt olmayan yenilenebilir enerjiyi - güneş, rüzgar, jeotermal, dalga enerjisi, gelgit enerjisi, biyogaz enerjisi, vb. - kullanmanın yolları yoğun bir şekilde geliştirilmiştir. insanlığın ihtiyaçları.
Son araştırmalar ağırlıklı olarak rüzgar enerjisinden elektrik enerjisi üretimine odaklanmıştır. Rüzgar çiftlikleri esas olarak doğru akımla inşa edilir. Rüzgar çarkı, paralel bağlı pilleri aynı anda şarj eden bir elektrik akımı olan bir dinamoyu çalıştırır.
Bugün, rüzgar türbinleri petrol işçilerine güvenilir bir şekilde akım sağlıyor, ulaşılması zor alanlarda, uzak adalarda, Kuzey Kutbu'nda, yakınlarda büyük yerleşim birimlerinin ve kamu elektrik santrallerinin bulunmadığı binlerce tarım çiftliğinde başarıyla çalışıyorlar.
Rüzgâr güç ünitelerinin normal şartlar altında yaygın olarak kullanılması, yüksek maliyetleri nedeniyle hala engellenmektedir. Rüzgarı kullanırken ciddi bir sorun ortaya çıkıyor: rüzgarlı havalarda enerji fazlalığı ve sakin bir dönemde enerji eksikliği. Rüzgar enerjisinin kullanımı, düşük enerji yoğunluğuna sahip olması nedeniyle karmaşıktır., gücünü ve yönünü değiştirmenin yanı sıra. Rüzgar türbinleri genellikle iyi bir rüzgar rejiminin olduğu yerlerde kullanılır. Yüksek güçlü rüzgar türbinleri oluşturmak için, büyük olması gerekir, ayrıca pervanenin yeterli bir yüksekliğe yükseltilmesi gerekir, çünkü daha yüksek bir irtifada rüzgar daha kararlıdır ve daha yüksek bir hıza sahiptir. Fosil yakıtlarla çalışan yalnızca bir elektrik santrali (üretilen enerji miktarı açısından) binlerce rüzgar türbininin yerini alabilir.
Yüzyıllar boyunca insanlar denizdeki gelgitlerin nedenini düşündüler. Bugün, güçlü bir doğa olayının - deniz sularının ritmik hareketinin - Ay ve Güneş'in çekim güçlerinden kaynaklandığını kesin olarak biliyoruz. Gelgitlerin enerjisi muazzamdır, Dünya üzerindeki toplam gücü yaklaşık 1 milyar kW'dır ve bu, dünyadaki tüm nehirlerin toplam gücünden fazladır.
Gelgit santrallerinin çalışma prensibi çok basittir. Yüksek gelgitte su, dönen hidrotürbinler rezervuarı doldurur ve gelgitten sonra rezervuarı okyanusa bırakarak tekrar türbinleri döndürür. Ana şey, gelgitin yüksekliğinin önemli olacağı barajın montajı için uygun bir yer bulmaktır. Enerji santralleri inşa etmek ve işletmek karmaşık bir iştir. Deniz suyu çoğu metalin paslanmasına neden olur, tesisat detaylarında yosun oluşumuna neden olur.
Dünya'ya ulaşan güneş radyasyonunun termal akısı çok büyüktür. Dünyadaki her türlü yakıt ve enerji kaynaklarının toplam kullanımını 5.000 kattan fazla aşmaktadır.
Güneş enerjisinin faydaları arasında— sonsuzluğu ve olağanüstü ekolojik temizliği. Güneş enerjisi, Dünya'nın tüm yüzeyine sağlanır, sadece gezegenin kutup bölgeleri onun eksikliğinden muzdariptir. Yani dünyanın hemen hemen tamamında sadece bulutlar ve gece sürekli kullanmanıza engel oluyor. Bu tür genel mevcudiyet, petrol ve gazın aksine, bu tür enerjinin tekelleştirilmesini imkansız kılar. Tabii maliyeti 1 kWh. güneş enerjisi, geleneksel yöntemle elde edilenden çok daha yüksektir. Güneş ışığının sadece beşte biri elektrik akımına dönüştürülür, ancak bu oran dünyanın dört bir yanındaki bilim adamlarının ve mühendislerin çabaları sayesinde büyümeye devam ediyor.
Güneş radyasyonu enerjisi geniş bir alana dağıldığından (diğer bir deyişle, düşük yoğunluğa sahip olduğundan), güneş enerjisinin doğrudan kullanımına yönelik herhangi bir kurulum, yeterli yüzey alanına sahip bir cihaza sahip olmalıdır. Bu türdeki en basit cihaz düz toplayıcıdır; prensip olarak alttan iyi yalıtılmış siyah bir levhadır.
Biraz farklı tipte enerji santralleri var, farkları, kulenin tepesine odaklanan güneş ısısının, suyu buhar oluşturmak için ısıtan bir sodyum soğutucuyu harekete geçirmesidir. Uzmanlara göre güneş enerjisinin dönüşümü ile ilgili en çekici fikir yarı iletkenlerde fotoelektrik etkinin kullanılmasıdır. Ancak yeterli gücü sağlamak için güneş panellerinin yüzeyinin yeterince büyük olması gerekir (günlük 500 MWh çıkış için. 500.000 m 2'lik bir yüzey alanı gereklidir), bu da oldukça pahalıdır. Güneş enerjisi, enerji üretiminin en yoğun malzeme türlerinden biridir. Güneş enerjisinin büyük ölçekli kullanımı, malzeme ihtiyacında ve sonuç olarak hammaddelerin çıkarılması, zenginleştirilmesi, malzeme üretimi, helyostatların, toplayıcıların, diğer ekipmanların imalatı için işgücü kaynaklarına olan ihtiyaçta devasa bir artışı gerektirir. ve bunların taşınması. Ekvatordan uzak bölgelerdeki güneş enerjisi santrallerinin verimi, kararsız atmosfer koşulları, nispeten düşük güneş radyasyonu yoğunluğu ve ayrıca gece ve gündüzün değişmesinden kaynaklanan dalgalanmalar nedeniyle oldukça düşüktür.
Jeotermal enerji, termal enerji üretmek için yer kabuğunun derin iç kısmının yüksek sıcaklıklarını kullanır.
Dünyanın bazı yerlerinde, özellikle tektonik plakaların kenarlarında, sıcak su kaynakları - gayzerler ve volkanlar - şeklinde ısı yüzeye çıkar. Diğer alanlarda, su altı kaynakları sıcak yer altı oluşumlarından akar ve bu ısı, ısı değişim sistemleri ile alınabilir. İzlanda bir ülke örneğidir jeotermal enerji yaygın olarak kullanılmaktadır.
Özel bakterilerin aktivitesi nedeniyle (reaksiyona katılmadan katılan) yüksek moleküler bileşiklerin düşük moleküler olanlara ayrışmasının kimyasal reaksiyonunun bir sonucu olarak biyolojik hammaddelerden yanıcı gazların çıkarılmasına izin veren teknolojiler artık geliştirilmiştir. atmosferik oksijene erişim). Reaksiyon şeması: biyokütle + + bakteriler -> yanıcı gazlar + diğer gazlar + gübreler.
Biyokütle, tarımsal üretimin (hayvancılık, işleme endüstrisi) bir atığıdır.
Biyogaz üretimi için ana hammadde, biyogaz istasyonlarına teslim edilen gübredir. Biyogaz tesisinin ana ürünü, yanıcı gazların bir karışımıdır (karışımın %90'ı metandır). Bu karışım ısı üretim tesislerine, enerji santrallerine verilir.
Yenilenebilir kaynakların (su enerjisi hariç) ortak bir dezavantajı vardır: enerjileri çok zayıf bir şekilde konsantredir ve bu da pratik kullanım için önemli zorluklar yaratır. Yenilenebilir kaynakların maliyeti (hidroelektrik santraller hariç) geleneksel olanlardan çok daha yüksektir. Hem güneş hem de rüzgar ve diğer enerji türleri, birkaç kilovattan onlarca kilovata kadar güç aralığında elektrik üretmek için başarıyla kullanılabilir. Ancak bu tür enerjiler, güçlü endüstriyel enerji kaynaklarının yaratılması için pek umut verici değildir.
