ТЭС (Тепловые электростанции)

Введение

 

Как известно не малую часть загрязнения экосистемы состоит из продуктов переработки, сжигания, добычи таких видов топлива как: угол, нефть, газ - считаемых традиционными. Глобальный спрос на энергию увеличивается примерно на 3% в год - в 2025 году энергопотребление составит 22,8 млрд т у. т. Мировые запасы традиционных энергетических ресурсов, по оценкам специалистов, составляют: угля - более 1500 млрд тонн, нефти - 170 млрд т, газа - 172 трлн куб. м. По прогнозам, мировых запасов угля, нефти и газа при непрерывном росте промышленности как основного потребителя энергетической отрасли хватит на 100 лет и более.

В течение многих лет человечество ищет замену традиционным энергоресурсам. В качестве альтернативных источников энергии предлагаются геотермальные воды и недра планеты, водород и радиоактивные материалы, мощные потоки поверхностной воды и многое другое. Но каждый из этих источников имеет свои недостатки, которые порой не оправдывают их достоинства. Атомная энергия очень дорога и опасна, гидроэнергия требует наличия текущей воды, а способы использования сейсмической энергии только начинают разрабатываться.

Существуют "традиционные" виды альтернативной энергии - энергия воды, Солнца, ветра, энергия морских волн, приливов и отливов, - без которых трудно представить энергетику ближайшего будущего. Но их использование не дает достаточного результата, что бы отказаться от традиционных источников энергии, поэтому человечество продолжает искать другие способы заменить их.

В этой работе я перечислю и охарактеризую некоторые основные альтернативные источники энергии, используемые человечеством, и выберем наиболее перспективный из них.

Предпосылки развития альтернативной энергетики (традиционная энергетика)

 

ГЭС (Гидроэлектростанции)

 

К числу основных возобновляемых источников энергии относится гидроэнергетика. Экономический потенциал гидроэнергетики (без малой) в мире составляет около 8100 ТВт*ч в год. На сегодня доля гидроэнергии в общем производстве электроэнергии составляет 16%, в мировом топливном балансе - 6%. В мире действуют более 7000 ГЭС общей мощностью 715 ГВт. Крупнейшими производителями являются Бразилия, Канада, США, Китай, Россия. В ближайшие годы в мире планируется строительство новых гигантских ГЭС общей мощностью до 140 ГВт, что позволит увеличить производство гидроэнергии на 20%. Для многих стран малая и возобновляемая энергетика уже в настоящее время является важным компонентом энергообеспечения. Она играет существенную роль в энергоснабжении Дании, Исландии, Новой Зеландии, Канады, Германии, Норвегии, Испании и других стран.

За последние десятилетия устойчивое положение в мировой электроэнергетике заняла малая гидроэнергетика. В международной терминологии выделяются малые ГЭС мощностью от 1 до 10 МВт, мини-ГЭС мощностью от 100 кВт до 1 МВт и микро-ГЭС менее 100 кВт. Установленная мощность малых ГЭС от общей мощности в Китае 46%, в Японии 6%, в России 2%.

В России сегодня эксплуатируются около 300 малых ГЭС суммарной мощностью 1 ГВт, планируется увеличение мощности малых и микро-ГЭС в 2015 году до 2200 МВт. Ожидается, к 2020 году общая мощность малых ГЭС в мире увеличится вдвое.

Однако развитие гидроэнергетики требует учета территориальных аспектов. Строительства гидроэлектростанций является целесообразным и экономически выгодным только для горных рек. В противном случае, при строительстве ГЭС на равнинных реках, возникает ряд негативных последствий, как экономических, так и экологических. Наиболее серьезными и общими является:

затопление земель, изъятие их из хозяйственного оборота;

снижение скорости течения рек, замедление водообмена и самоочищения;

изменение микроклимата окружающей территории;

Подтопление берегов, заболачивание, развитие оползневых процессов.

Перечень совершенных ошибок при строительстве ГЭС немал. Вот лишь несколько примеров, представляющих бедствия и экологические угрозы:

· ·Новосибирская ГЭС отсекла большую часть нерестилищ, резко снизив промысловые уловы сибирского осетра; в 1999 г. он занесен в Красную книгу России;

· ·при строительстве Братской ГЭС в ложе водохранилища оставили строевую сосну, которая стала разлагаться, превратив водохранилище в мертвый водоем;

· ·сооружение на Енисее Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС привело к необратимым процессам: изменению микроклимата региона, нарушению водного и теплового баланса реки. Прогретые массы водохранилищ не позволяют реке полностью покрыться льдом. Во время ледохода создаются заторы, перегораживающие реку по всей ширине, бомбежка которых малоэффективна. Каждый ледоход приносит местным жителям большие беды;

· ·Иркутская ГЭС построена в сейсмически активной зоне; катастрофическое разрушение плотины приведет к уничтожению ряда городов вдоль Ангары;

· ·многие города Сибири - Новосибирск, Красноярск, Иркутск и другие - находятся ниже водохранилищ с высокими плотинами. Природная катастрофа или диверсионный взрыв могут привести к уничтожающему наводнению.

ТЭС (Тепловые электростанции)

 

Тепловая электростанция - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Тепловые электростанции работают по такому принципу: топливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та, в свою очередь, - вал электрического генератора. Затем отработавший пар конденсируется; вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел.

Энергетическими показателями ТЭС служат кпд, удельные расходы тепла и топлива.

Примерно ¾ антропогенных выбросов СО₂ в последнее 20-летие связано со сжиганием органического топлива: нефти, газа и угля. На долю тепловых станций, транспорта и муниципального хозяйства приходится примерно по третьей части всего углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу.

С экологической точки зрения тепловые электростанции представляют собой непрерывно действующие уже в течение десятков лет источники выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива и сбросов в водоемы большого количества низкопотенциального тепла.

Рассматривая воздействие ТЭС на атмосферу, растительный и животный мир, имеют в виду прежде всего выбросы тех веществ, на которые установлены ПДК в воздухе населенных мест. При сжигании природного газа это оксиды азота (NO, NO2), оксид углерода (СО) и бенз (а) пирен (С20Н12), причем токсичность уходящих газов связана практически только с оксидами азота, так как концентрация бенз (а) пирена ничтожно мала. Образование оксида углерода при сжигании природного газа и мазута минимизируется путем рациональной организации топочного режима.

При сжигании твердого и жидкого топлива добавляются оксиды серы (SO2, SO3) и зола, причем в серосодержащих топливах 97-98% серы окисляется до SO2, а остальные 2-3% - до SO3. Поэтому все выбросы оксидов серы тепловыми электростанциями при оценке загрязнения атмосферного воздуха определяют в виде SO2.

В период с 1990 по 1998 г. снижение выбросов ТЭС в атмосферу составило 34%. При этом выбросы золы уменьшились на 40%, оксидов азота - на 24%, диоксида серы - на 34%. Это произошло благодаря технологическим мероприятиям по уменьшению выбросов оксидов азота, повышению эффективности золоуловителей на котлах, а также переводу некоторых ТЭС на природный газ и вытеснению из топливного баланса мазута.

Сегодня структура топливного баланса следующая: природный газ составляет 63% потребляемого на ТЭС топлива, уголь - 28%, мазут и прочие виды топлива - 19%.