Экологические проблемы использования традиционных источников энергии

Современный период развития человечества иногда характе­ризуют через три «Э»: энергетика, экономика, экология. Энергетика в этом ряду занимает особое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее зависит экономический потен­циал государств и благосостояние людей. Она оказывает наибо­лее сильное воздействие на окружающую среду, экологические сис­темы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы,

Таблица 2.6 Сводка данных по максимальному и минимальному вариантам прогноза мировой энергетики, опубликованному МИРЭС в 1993 году

Общие данные	Фактические данные за 1990 г	Прогноз на 2020 г.
максимальный вариант	Минимальный (экологический) вариант
Численность населения, млн. чел.
Экономический рост: валовый внутренний продукт, трлн. дол. ВВП на одного жителя, дол. США	21,0	64,7	55,7
Потребность в первичных энергетических ресурсах: суммарные, млн. т у.т. удельные, т у.т./чел.
Потребность в электроэнергии, млрд. кВт.ч.		23000*	23000*
Энергоемкость экономики, кг у.т./дол.	0,55	0,41*	0,41*
Структура мирового энергетического баланса, % к итогу: уголь нефть природный газ атомная энергия гидроэнергия возобновляемые источники энергии	26,3 31,0 19,5 5,0 5,3 12,9	28,2 26,7 21,2 5,7 5,8 12,4	18,9 25,7 22,1 6,1 5,9 21,3
Потребность в первичных энергетических ресурсах по регионам, млн. т у.т.: Северная Америка Латинская Америка Западная Европа Центральная и Восточная Европа Содружество Независимых Государств Ближний Восток и Северная Африка Африка южнее пустыни Сахары Тихоокеанский регион** Южная Азия	2635 (1358)	6989 (3328)	4273 (2528)
Выбросы в атмосферу: сера, млн. т. азот, млн.т. углерод, млн. т.	64,6 24,0 5,9	98,1 37,9 11,5	42,8 20,9 6,3

*По среднему варианту.

**Включая страны Азии с плановой экономикой (данные по этой группе стран приведены в скобках).

Таблица 2.7 Стоимость электроэнергии, производимой на основе использования различных видов топлива и НВИЭ за рубежом, дол. США/кВт.ч.

Источники энергии	1980 г.	1989 г.	2000 г.	2020 г.*
Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
Энергия солнца	0,25	0,07	0,04	0,01
Тепловая солнечная энергия	0,24	0,12	0,05	0,03
Фотоэлектрическая солнечная энергия	1,5	0,35	0,06	0,02-0,03
АЭС и станции на органическом топливе
Атомная энергия	0,04 – 0,13
Энергия, полученная при сжигании нефтепродуктов	0,06
Энергия, полученная при сжигании угля	0,04

*Прогнозная оценка

Таблица 2.8 Материалоемкость и трудоемкость создания и эксплуатации некоторых типов энергоустановок

Первичный энергоресурс, источник энергии	Материалоемкость установки, отн. ед.	Общая трудоемкость создания и эксплуа­тации установки, отн. ед.
Природный газ	1,0	1.0
Нефть	2,2	1,6
Уголь	3,2	2,0
Ядерная энергия	5,6	2,8 А»
Энергия солнца: на отопление фотопреобразование	62,5 109,4	40,0 140,0
Гидроэнергия	62,5	-
Энергия ветра	250,0	72,0

Таблица 2.9 Средняя площадь, необходимая для производства 1 МВт в год электроэнергии на электростанциях различного типа, м²

АЭС
ТЭС: на жидком топливе на природном газе на угле
Солнечные электростанции
ГЭС
Ветроэнергетические станции

такие как изменение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязне­ние среды, стремительное истощение запасов органического топли­ва, прямо или косвенно связаны с производством или использованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромаг­нитном, радиоактивном, вибрационном. Поэтому от решения энерге­тических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем. Энергетика-отрасль производства, развивающая­ся невиданными темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40—50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каж­дые 12—15 лет.

Проблемы отыскания альтернативных способов получения энер­гии всегда интересовали человечество, однако столь волнующими, как сегодня, они не были никогда. Мировое потребление энергии ста­ло соизмеримым с запасами горючих ископаемых - базой современ­ной энергетики. То, что природой создавалось на протяжении геоло­гических эпох (миллионов лет), расходуется в течение нескольких десятилетий. Если до 1980 г. всего в мире было добыто 150 млрд. т топливно-энергетических ресурсов, то за 20 последних лет XX в. их использовано почти в 1,2 раза больше, что грозит не только исчерпа­нием легкодоступных, дешевых месторождений ТЭР, но и серьезны­ми экологическими осложнениями.

Во всем мире для производства электрической и тепловой энер­гии используется органическое топливо, атомная и гидроэнергия. При условии, что энергоресурсы будут потребляться все возрастающими темпами, называются следующие приблизительные сроки их полно­го израсходования: уголь - в конце XXII в; нефть и газ - в конце XXI в; уран - в середине XXI в.

Гидроэнергия относится к возобновляемым видам энергии, но и ее освоение, по прогнозам, закончится уже в ближайшее время.

Однако некоторые футурологи считают, что раньше, чем челове­чество сожжет последний килограмм топлива, оно израсходует после­дний килограмм кислорода. По имеющимся расчетам, расход кислоро­да быстро растет. Так, если в 1960 г. на сожжение всех видов топлива понадобилось 1,3 млрд. т кислорода, то в 1980 г. - уже 12 млрд. т, а в 2000 г. энергетика поглотила около 60 млрд. т кислорода атмосферы.

Кроме проблемы ограниченности природных ресурсов имеется и ряд других негативных последствия использования органического топлива на окружающую среду. Так, извлечение нефти и природного газа ведет к оседанию почвы. Нефть и газ, скопившиеся в пористых породах под поверхностью Земли, служат своеобразной «подушкой», поддерживающей лежащую сверху породу. Когда эта подушка извле­кается, земная поверхность в районе залегания нефти и газа опускает­ся на глубину до 10 метров. Кроме того, добыча полезных ископаемых ведет к перераспределению гравитационных напряжений в земной коре, которые иногда заканчиваются землетрясениями.

Сжигание топлива—не только основной источник энергии, но и важнейший поставщик в окружающую среду загрязняющих веществ. Тепловые электростанции вместе с транспортом поставляют в атмос­феру основную долю техногенного углерода (в основном в виде СО), около 50 % диоксида серы, 35 % оксидов азота и около 35 % пыли.

Экологические проблемы тепловой энергетики. В выбро­сах ТЭС содержится значительное количество металлов и их соеди­нений. При пересчете на смертельные дозы в годовых выбросах ТЭС мощностью 1 млн. кВт содержится алюминия и его соединений свы­ше 100 млн. доз, железа- 400 млн. доз, магния - 1,5 млн. доз. Леталь­ный эффект этих загрязнителей не проявляется только потому, что они попадают в живые организмы в незначительных количествах, что, однако, не исключает их отрицательного влияния через воду, почву и другие звенья экологической системы.

Тепловая энергетика оказывает отрицательное влияние практи­чески на все элементы окружающей среды, в том числе на человека, другие живые организмы и их сообщества.

Влияние энергетики на окружающую среду очень зависит от вида используемого топлива. Наиболее «чистым» топливом является природный газ, дающий при его сжигании наименьшее количество загрязняющих атмосферу веществ. Далее следует нефть (мазут), ка­менные угли, бурые угли, сланцы, торф.

Как уже говорилось выше, в процессе сжигания топлива об­разуется много побочных веществ. При сжигании угля появляется значительное количество золы и шлака. Большую часть золы можно уловить, но не всю. Все отходящие газы потенциально вредны, даже пары воды и диоксид углерода СО₂. Эти газы поглощают инфракрас­ное излучение земной поверхности и часть его вновь отражают на Землю, создавая так называемый «парниковый эффект». Если уро­вень концентрации СО₂ в атмосфере Земли будет увеличиваться, мо­гут произойти глобальные климатические изменения.

При сжигании топлива образуется теплота, часть которой выбра­сывается в атмосферу, приводя к тепловому загрязнению атмосферы. Это, в конечном итоге, влечет повышение температуры водного и воз­душного бассейнов, таяние ледников и тому подобные явления. Про­цесс накопления теплоты может привести к ощутимому повышению температуры на Земле, если использование энергии будет продолжать расти такими же темпами, как сейчас. В свою очередь, повышение температу­ры может вызвать глубокие изменения климата на всей Земле.

Таким же катастрофическим может быть эффект от поступления в атмосферу большого количества твердых частиц. В табл. 2.10 приводятся количественные данные о различных веществах, образующихся при ра­боте типовой ТЭС мощностью 1000 МВт на органическом топливе

Таблица 2.10 Выбросы загрязняющих веществ при работе ТЭС мощностью 1000 МВт

Загрязняющее вещество	Количество за год
SOx, т	1 100
NxOx, т
С()2, т	72 500
СО, т
Твердые частицы, т
Радиоактивность *, Бк
Дымовые газы, ГДж
Теплота от конденсата, ГДж	4 050

* Радиоактивность дают, главным образом, изотопы радия ^23:Ra и ^23llRa. Приводятся данные для угля. Для нефти этот показатель в 50 раз меньше.

Экологические проблемы гидроэнергетики. Одно из важ­нейших воздействий гидроэнергетики связано с отчуждением значи­тельных площадей плодородных (пойменных) земель под водохра­нилища. При этом уничтожаются естественные экологические системы. Значительные площади земель вблизи водохранилищ ис­пытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило, переходят в категорию заболоченных.

Со строительством водохранилищ связано резкое нарушение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видо­вого состава населяющих их живых организмов.

Кроме того, в водохранилищах по разным причинам происходит ухудшение качества воды. В них резко увеличивается количество орга­нических веществ как за счет ушедших под воду экосистем (древесина, другие растительные осадки, гумус почв и т.п.), так и вследствие их накопления в результате замедленного водообмена. Это своего рода от­стойники и аккумуляторы веществ, поступающих с водосборов.

В водохранилищах резко усиливается прогревание воды, что ин­тенсифицирует потерю ею кислорода и другие процессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Последнее, совместно с накоплением био­генных веществ, создает условия для зарастания водоемов и интенсив­ного развития водорослей, в том числе и ядовитых сине-зеленых (цианей). По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости вод резко снижается их способность к самоочищению. Ухудшение каче­ства воды ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболевае­мость рыбного стада, особенно поражение гельминтами. Снижаются вкусовые качества обитателей водной среды. Нарушаются пути мигра­ции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т.п.

В конечном счете, перекрытые водохранилищами речные сис­темы из транзитных превращаются в транзитно-аккумулятивные. Кроме биогенных веществ, здесь аккумулируются тяжелые металлы, радио­активные элементы и многие ядохимикаты с длительным периодом жизни. Продукты аккумуляции делают проблематичной возможность использования территорий, занимаемых водохранилищами, после их ликвидации.

Водохранилища оказывают заметное влияние на атмосферные процессы. Например, в засушливых районах испарение с поверхно­сти водохранилищ превышает испарение с равновеликой поверхнос­ти суши в десятки раз. С повышенным испарением связано пониже­ние температуры воздуха, увеличение туманных явлений. Различие тепловых балансов водохранилищ и прилегающей суши обусловли­вает формирование местных ветров типа бризов. Эти, а также другие явления вызывают смену экосистем (не всегда положительную), из­менение погоды.

Экологические проблемы ядерной энергетики. До недав­него времени ядерная энергетика рассматривалась как наиболее пер­спективная. Это связано как с относительно большими запасами ядер­ного топлива, так и со щадящим их воздействием на окружающую среду. К преимуществам АЭС относится также возможность их стро­ительства, без привязки к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами (0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько дает сжигание 1000 т каменного угля).

До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались лишь с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков их эк­сплуатации.

При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элемен­тов в окружающую среду незначительны. В среднем они в 2—4 раза меньше, чем от ТЭС такой же мощности, работающей на угле.

После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали свя­зывать с возможностью аварий на них, к наиболее крупным из кото­рых относится авария на Чернобыльской АЭС. По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе ЧАЭС составил от 3,5 % (63 кг) до 28 % (50 т) (для сравнения: бомба, сброшенная на Хиросиму, дала 740 г радиоактивного вещества).

В результате аварии на ЧАЭС радиоактивному загрязнению подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20 государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных терри­торий превышает 8 млн. га.

Кроме страшных последствий аварийных ситуаций на АЭС можно назвать следующие их воздействия на окружающую среду:

· разрушение экосистем и их элементов (почвы, грунта, водоносных структур и т.п.) в местах добычи руд, особенно при открытом способе добычи;

· изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно зна­чительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для АЭС мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у ос­нования 100-120 м и высотой, равной 40-этажному зданию;

· изъятие значительных объемов вод из различных источников
и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки (другие
естественные источники), в последних наблюдается потеря кислоро­да, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления тепло­вого стресса у водных обитателей;

· не исключено попадание радиоактивного загрязнения в ат­мосферный воздух, воду, почву в процессе добычи и транспорти­ровки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронении.

Лекция 19

Тема 19.Нетрадиационные и возобновляемые источники энергии

План лекции:

1.Краткая характеристика нетрадиационных источников энергии

2.Другие виды нетрадиционной энергетики

Основная литература

1. Свидерская, О.В. Основы энергосбережения: курс лекций / О.В. Свидерская. – 3-е изд. – Минск: Акад. упр. при Президенте Респ. Беларусь, 2004. – 294 с.

2. Пашинский, В.А. Энергетическая и экологическая оценка эксплуатации мини-ГЭС / В.А. Пашинский, А.Н. Баран, А.А. Бутько // Экология на предприятии. – 2012. – № 5. – С. 81–89.

3. Поспелова, Т.Г. Основы энергосбережения. – Минск: УП «Технопринт», 2000. – 352 с.

4. Баштовой В.Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники энер-гии: учеб.-метод. пособие / В.Г. Баштовой. – Минск, 2000. – 36 с.

5.Беляев, В.М. Основы энергосбережения: учеб.-метод. комплекс для студ. эконом. спец. / В.М. Беляев, В.В. Ивашин. – Минск: Изд-во МИУ, 2004. – 124 с.

Дополнительная литература

1. Врублевский, Б.И. Основы энергосбережения: учеб. пособие / Б.И. Врублевский [и др.]; ред. Б.И. Врублевский. – Гомель, 2002. – 190 с.

2. Фролов, А.В. Основы энергосбережения: учеб.-метод. комплекс / А.В. Фролов. – Минск, 2005. – 112 с.

3. Белый, О.А. Состояние и перспективы развития ветроэнергетики в Беларуси / О.А. Белый, И.А. Назарова // Экологический вестник. – 2011. – № 4 (18). – С. 91–96.

4. Об энергосбережении: Закон Респ. Беларусь от 15 июля 1998 г. № 190-З: с изм. и доп.: принят Палатой представителей 19 июня 1998 г.: одобрен Советом Республики 29 июня 1998 г. [ Электронный ресурс] / Нац. центр правовой информ. Респ. Беларусь. – Режим доступа: http://www.pravo.by/main.aspx?guid=3871&p0=h19800190&p2={NRPA}

Краткая характеристика нетрадиационных источников энергии

Главным фактором роста энергопроизводства является рост численности населения и прогресс качества жизни общес­тва, который тесно связан с потреблением энергии на душу на­селения. Сейчас на каждого жителя Земли приходится 2 кВт, а признанная норма качества — 10 кВт (в развитых странах). Если все население Земли рано или поздно должно иметь ду­шевое потребление 10 кВт, то с учетом теплового барьера чис­ленность населения не должна превышать 10 млрд. чел. Таким образом, развитие энергетики на невозобновляемых ресурсах ставит жесткий предел численности населения планеты. Од­нако уже через 75 лет население Земли может достигнуть 20 млрд. чел. Отсюда видно: уже сейчас надо думать о сокраще­нии темпов прироста населения примерно вдвое, к чему циви­лизация совсем не готова. Очевиден надвигающийся энергоде­мографический кризис. Это еще один веский аргумент в поль­зу развития нетрадиционной энергетики.

Многие специалисты энергетики считают, что единствен­ный способ преодоления кризиса — это масштабное использо­вание возобновляемых источников энергии: солнечной, ветро­вой, океанической, или как их еще называют нетрадицион­ных. Правда, ветряные и водяные мельницы известны с неза­памятных времен, и в этом смысле они — самые, что ни есть традиционные. В наши дни поворот к использованию энергии ветра, солнца, воды происходит на новом более высоком уров­не развития науки и техники.

Использование традиционных энергоресурсов, кроме погло­щения кислорода, приводит к значительному загрязнению окружаю­щей среды. Ограниченность энергоресурсов, влияние их в результа­те использования на состав атмосферного воздуха и другие негативные воздействия на окружающую среду (образование отхо­дов, нарушение пластов земной коры, изменение климата) вызывают повышенный интерес во всем мире к нетрадиционным источникам энергии, к которым относятся: солнечная энергия; энергия ветра; гео­термальная энергия: энергия океанов и морей в виде аккумулирован­ной теплоты, морских течений, морских волн, приливов и отливов, использование водорослей, сельскохозяйственных и городских от­ходов, биомассы.

Экономическое сравнение электростанций разного типа (на 1991 г.) представлено в табл.2.1.

Экономически целесообразным считается строительство элек­тростанций с удельными капитальными затратами до 2000 USD/кВт.

К 2010 году страны Европейского союза (ЕС) планируют увеличить использование нетрадиционных источников энергии до 8 % в общем объеме энергопотребления. По оценкам специа­листов института Белэнергосетьпроект в Республике Беларусь теоретически от нетрадиционных источников энергии можно получить до 60 % от общего объема энергопотребления; техни­ческая возможность ограничивается 20 %, а экономически це­лесообразно использовать 5—8 % в период до 2010 года.

Удельные мощности нетрадиционных возобновляемых ис­точников энергии (НВИЭ) для сопоставления и сравнения с традиционными источниками представлены в табл. 2.2.

Таблица 2.1 Экономическое сравнение электростанций разного типа

Тип электростанции	Затраты на строительство, USD/кВт	Стоимость произведенной энергии, цент/кВт-ч
ГЭС на угле	1000-1400	5,2-6,3
АЭС	2000-3500	3,6-4,5
ГЭС	1000-2500	2,1-6
ВЭС	300-1000	4,7-7.2
Приливные (ПЭС)	1000-3500	5-9
Волновые	От 13000	от 15
Солнечные (СЭС)	От 14000	от 20

Говоря о НВИЭ, необходимо также отметить, что многие из них на единицу произведенной электроэнергии и обеспечение функцио­нирования требуют расхода природных источников энергии (табл.2.3).

Таблица 2.2 Удельные мощности нетрадиционных возобновляемых источников энергии

Источник	Мощность, Вт/м^2	Примечание
Солнце	100-250
Ветер	1500-5000	При скорости 8—12 м/с, может быть и больше (в зависимости от скорости ветра)
Геотермальное тепло	0 06
Ветровые океанические волны	3000 Вт/пог. м	Может достигать 10000 Вт/пог. М
Двигатель внутреннего сгорания Турбореактивный двигатель Ядерный реактор	Около 100 кВт/л   До 1 МВт/л До 1 МВт/л

Таблица 2. 3 Энергетические потребности для производства электро­энергии при использовании возобновляемых источников

Тип энергетической установки	Расход энергии природного источника на единицу произве­денной электроэнергии, отн.ед.
Установка на биомассе	0,82—1,13
ГеоТЭС	0,08—0,37
ГЭС малой мощности большой мощности	0,03—0,12 0,09—0,39
Солнечная фотоэлектрическая установка: наземная спутниковая	0,47 0,11—0,48
Солнечная теплоустановка (зер­кала)	0,15—0,24
Приливная станция	0,07
Ветроэнергетическая установка	0,06—1,92
Волновая станция	0,3—0,58

Ветроэнергетика

Ветровая энергетика — это получение механической энер­гии от ветра с последующим преобразованием ее в электричес­кую.

Она является одним из наиболее древ­них источников энергии. Энергия ветра широко приме­нялась для привода мельниц и водоподъемных устройств в Египте и на Ближнем востоке. В Европе ветряные мель­ницы появились в начале XIX века, в России действовало около 250 тыс. ветряных мельниц. Появление паровых машин заставило забыть на длительное время ветровые установки. Кроме того, низкие единичные мощности аг­регатов, постоянная зависимость их работы от погодных условий ограничивали направления широкого использо­вания этого природного источника энергии. В середине XX века в связи с широким внедрением электричества наблюдалось увеличение интереса к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ) и прежде всего в направлении создания ветроэнергетических станций (ВЭС). Первая в мире ВЭС с диаметром рабочего колеса 30 м и мощностью 100 кВт была спроектирована и построена в Крыму в 1931 г.

Имеются ветровые двигатели с вертикальной и горизон­тальной осью вращения. Энергию ветра можно успешно исполь­зовать при скорости более 5 м/с. Недостатком является шум.

Государство	Мощности ветроэлектростанций, введен­ных в 1995 г., МВт	Суммарные действующие мощности ветроэлектростанций по состоянию на 1996 г., МВт
Германия
Индия
Дания
Нидерланды
Испания
США
Швеция
Китай
Италия
Другие
Всего

Таблица. Развитие ветроэнергетики в странах мира

Опыт освоения энергии ветра в развитых государствах по­казывает, что наиболее оптимальными являются ветроустановки мощностью более 100 кВт, особенно в диапазоне 200—500 кВт. При этом в Дании, например, стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, произведенной на ветроэлектростанции, де­шевле, чем на теплоэлектростанции.

Хотя средняя скорость ветра в Республике Беларусь счита­ется недостаточной для массового развития ветроэнергетики, у нас существуют сотни отдельных мест и территорий, на кото­рых можно устанавливать современные ветроустановки.

По оценкам комитета экономики ТЭК и химпрома Минэко­номики Республики Беларусь потенциал ветровой энергии в Беларуси составляет 150 МВт. Однако средняя скорость ветра в нашей стране — 4,1 м/с (в Голландии — до 15 м/с). Кроме то­го, энергия ветра — величина непостоянная, помимо ветряков, необходимо ставить резервные мощности по производству электроэнергии. В настоящее время кадастр ветроэнергети­ческих площадок включает 800 позиций на территории Рес­публики Беларусь.

Например, в Гродненской области вблизи деревень Богуши Сморгонского, Житрополь Новогрудского и Дебеси Островецкого районов, где скорость ветра колеблется от 3 до 4,7 метров в секунду, запланировано строительство ветроэнергетических установок (ВЭУ). Под Минском уже установлена и работает ВЭУ мощностью 100 кВт. Роторная ветроэнергетическая уста­новка по использованию энергетического потенциала ветра на сегодняшний день пока является нетрадиционным источни­ком энергии, своего рода ноу-хау в области энергосбережения. По своим техническим характеристикам она не имеет анало­гов в мире. Установка способна работать при скорости ветра 3 метра в секунду, что характерно для континентального кли­мата Беларуси. Как сообщили создатели проекта — руководи­тели ООО "Аэрола", в ближайшие два года в республике мож­но будет разместить 1840 площадок для ветроэнергетических установок. А их дальнейшее внедрение позволит Беларуси пя­тую часть энергии получать с помощью ветра. Есть готовые проекты ВЭУ на 10, 20, 50 и 300 кВт, разработанные Белорус­ским государственным научно-исследовательским Теплоэнер­гетическим институтом (БелТЭИ).

Расчеты, выполненные специалистами НАН РБ, НПО "Ветроэн", НИИ Белэнергосетьпроект показали, что энергия ветра может позволить ежегодно производить 6,5—7,0 млрд. кВт-ч электрической энергии, что эквивалентно использованию око­ло 2 млн. т у.т. в год.

Однако следует учитывать, что ветроагрегаты используют не весь потенциал энергии ветра, поэтому при внедрении важно определить количественные показатели ВЭУ по степени утилизации ветроэнергоресурсов.

Уже сейчас экономически целесообразна установка ВЭУ на Минской возвышенности, в Верхнедвинской зоне, возле Солигорска, озера Нарочь.

Гелиоэнергетика

Гелиоэнергетика — получение энергии от Солнца. Почти все источники энергии на Земле так или иначе использовали и используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ и т. д. Эти природные ископаемые пред­ставляют собой не что иное, как «законсервированную» солнечную энергию. Под действием солнечного тепла и света на Земле росли растения, накапливали в себе энер­гию, а потом в результате длительных процессов превра­тились в употребляемое сегодня топливо. Солнце каж­дый год дает человечеству миллиарды тонн зерна и дре­весины. Энергия рек, океанов, ветра также происходит от Солнца, которое поддерживает жизненный цикл на Земле.

Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 секунду - 170 млрд.Дж. Большую часть этой энергии рассеивает или поглощает атмосфера, особенно облака, и только треть ее достигает земной поверхности. Вся энергия, излучаемая Солнцем, больше той ее части, которую получает Земля, в 5 млрд. раз. Использование всего лишь 0,0125 % энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5 % - полностью покрыть потребности - на перспективу.

За все время, от первых скромных опытов в XVII веке и до космических полетов, прямому использованию сол­нечной энергии уделяли недостаточное внимание. Только в наши дни начинает формироваться новая научная и техническая дисциплина, занимающаяся проблемами ис­пользования солнечной энергии - так называемая гелиоэнергетика.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую, использо­вана в химических и биологических процессах. Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах. Они используются для получения горячей воды, опреснения морской воды, суш­ки материалов и сельскохозяйственных продуктов и т. п. Благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фо­тосинтеза и рост растений, происходят различные фото­химические процессы.

Имеет­ся несколько технологий солнечной энергетики. Фотоэлектро­генераторы для прямого преобразования энергии излучения Солнца, собранные из большого числа последовательно и па­раллельно соединенных элементов, получили название сол­нечных батарей.

Получение электроэнергии от лучей Солнца не дает вред­ных выбросов в атмосферу, производство стандартных сили­коновых солнечных батарей также причиняет мало вреда. Но производство в широких масштабах многослойных элементов с использованием таких экзотических материалов, как арсенид галлия или сульфид кадмия, сопровождается вредными выбросами.

Солнечные батареи занимают много места. Однако в срав­нении с другими источниками, например с углем, они вполне приемлемы. Более того, солнечные батареи могут помещаться на крышах домов, вдоль шоссейных дорог, а также использо­ваться в богатых солнцем пустынях.

Особенности солнечных батарей позволяют располагать их на значительном расстоянии, а модульные конструкции мож­но легко транспортировать и устанавливать в другом месте. Поэтому солнечные батареи, применяемые в сельской мест­ности и в отдаленных районах, дают более дешевую электро­энергию. И, конечно, солнечных лучей по всему земному шару найдется больше, чем других источников энергии.

Жители отдаленных районов используют энергию солнеч­ных батарей для освещения, радиовещания и других бытовых нужд. Практическое применение солнечной энергии следует отметить также при подъеме воды из скважин и на нужды здравоохранения.

Главной причиной, сдерживающей использование солнеч­ных батарей, является их высокая стоимость, которая в буду­щем, вероятно, снизится благодаря развитию более эффектив­ных и дешевых технологий. Нынешняя стоимость солнечной электроэнергии равняется 4,5 дол. за 1 Вт мощности и, как ре­зультат, цена 1 кВт-ч электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной традиционным путем сжигания топлива. Когда же цена производства солнечной энергии сравняется с ценой энергии от сжигания топлива, оно получит еще более широкое распространение, причем с начала 90-х гг. темпы роста гелиоэнергетики составляют 16 % в год, в то время как мировое пот­ребление нефти растет на 1,5 % в год.

Возможно использование солнечной энергии для получе­ния тепловой, в частности, для отопления жилищ.

Однако в условиях нашей страны 80 % энергии Солнца приходится на летний период, когда нет необходимости отап­ливать жилье, кроме того, солнечных дней в году недостаточ­но, чтобы использование солнечных батарей стало экономи­чески целесообразным.

По данным метеорологов в Республике Беларусь 150 дней в году пасмурно, 185 дней – с переменной облачностью и 30 – ясных, а всего число часов солнечного сияния в Беларуси достигает 1200 часов на севере страны и 1300 – на юге.

На основании двадцатилетнего периода наблюдения уста­новлено, что средняя продолжительность солнечного сияния в Беларуси составляет 1815 часов в год. Годовой приход суммар­ной солнечной радиации на горизонтальную поверхность — 980—1180 кВтч/м². Наиболее благоприятным для примене­ния теплосистем является период с апреля по сентябрь. Прове­денный сравнительный анализ продолжительности солнечно­го сияния и прихода суммарной солнечной радиации в стра­нах Западной Европы с умеренным климатом, расположен­ных между 50 и 60 ° с.ш., показал, что Беларусь по продолжи­тельности солнечного сияния имеет близкие значения с этими странами, а по приходу среднемесячной солнечной радиации даже превосходит северную часть Германии, Швецию, Данию, Великобританию. Эти государства наряду с "солнечными странами" считаются лидирующими в Европе по выпуску и применению гелиоэнергетического оборудования.

В Республике Беларусь целесообразны три варианта ис­пользования солнечной энергии:

· пассивное использование солнечной энергии методом строительства домов "солнечной архитектуры". Расчеты пока­зывают, что количество энергии, падающей на южную сторо­ну крыши домов площадью 100 м² на широте Минска, вполне хватает даже для отопления зимой (при том, что 10 % солнеч­ной энергии аккумулируется летом и затраты на отопление квадратного метра в отопительный сезон составляют 70 кВт-ч при хорошей теплоизоляции стен, полов, потолков). Размеры дешевого гравийного теплового аккумулятора под домом при этом вполне приемлемы: 10 10 1,5 м³. Однако в настоящее время полностью игнорируются даже принципы пассивного солнечного отопления. Единственное здание в Беларуси, пос­троенное с использованием этого принципа — немецкий Меж­дународный Образовательный Центр (IBB) в Минске;

· использование солнечной энергии для целей горячего во­доснабжения и отопления с помощью солнечных коллекторов;

· использование солнечной энергии для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических установок.

На теплоснабжение зданий используется около 40 % всего расходуемого топлива. В Беларуси существующие дома имеют теплопотребление более 250 кВт-ч/м². Если проектирование зданий проводить с учетом энергетического потенциала кли­мата местности и условий для саморегулирования теплового режима зданий, то расход энергии на теплоснабжение можно сократить на 20—60 %. Так, строительство на принципах "солнечной архитектуры" может снизить удельное годовое теплопотребление до 70—80 кВтч/м².

Солнечные коллекторы позволяют обеспечить такие дома теплом, а также теплой водой для нужд проживающих в них людей.

Результаты экспериментальных исследований позволили выбрать материалы, конструкцию гелиоколлекторов и схемы гелиоустановок. Разработан и внедрен ряд гелиоводоподогревателей производственного и бытового назначения.

В настоящее время финансируется создание отечественной установки на фотоэлементах. Одна солнечная электростанция установлена в Беловежской пуще и отапливает два дома, еще несколько установлено в чернобыльской зоне. Солнечные кол­лекторы, вырабатывающие тепло, рекомендуется устанавли­вать в коттеджах и загородных домах. Они экономичнее тра­диционных угольных котлов.

Создано опытное производство систем горячего водоснаб­жения, базирующихся на использовании солнечной энергии. Эти устройства включают в себя солнечные коллекторы (их число и площадь может варьироваться в зависимости от требо­ваний конкретного проекта) и теплонакопители. Оптималь­ный для местного климата вариант — система с четырьмя кол­лекторами — позволяет обеспечить потребности в горячем во­доснабжении семью из 4—5 человек. Благодаря большой пло­щади поверхности коллекторов система аккумулирует доста­точное количество солнечной энергии даже в пасмурную пого­ду, а теплонакопитель большой вместимости (более 500 л) поз­воляет создать стратегический запас горячей воды. В период с марта по октябрь система полностью удовлетворяет потребнос­ти здания в горячей воде. Зимой установку можно интегриро­вать со стандартной системой отопления. Стоимость оборудо­вания варьирует в пределах 900—3500 дол. США.

Кроме того, в Республике Беларусь организовано производ­ство гелиосистем для нагрева воды. Они представляют собой легкие, компактные конструкции, собираемые по модульному принципу. В зависимости от конкретных условий можно по­лучить установку любой производительности. Основой гелио­систем является пленочно-трубочный адсорбирующий кол­лектор. Он обладает высокой адсорбирующей способностью, благодаря чему даже небольшие дозы солнечного излучения превращаются в полезную тепловую энергию. Теплообменни­ки, входящие в состав систем, изготовляются из специальных материалов, исключающих коррозию или замерзание. Проб­ные гелиосистемы устанавливают на земле, плоских и скат­ных крышах, в вагонах-бытовках и т.д. Гелиоустановки могут подключаться к централизованной системе отопления или ра­ботать автономно с заправкой бака-накопителя требуемой ем­кости. Приблизительная цена систем составляет 400 дол. США.

Однако в целом в ближайшее время на значительное увели­чение доли солнечной энергетики в Беларуси рассчитывать не приходится. Но специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии Солнца на мировом энергетическом рынке превысит 50 %.

Интересны примеры использования солнечной энергии в разных странах.

В условиях Великобритании жители сельской местности покрывают потребность в тепловой энергии на 40—50 % за счет использования энергии Солнца.

В Германии (под Дюссельдорфом) проводились испытания солнечной водонагревательной установки площадью коллек­торов 65 м². Эксплуатация установки показала, что средняя экономия тепла, расходуемого на обогрев, составила 60 %, а в летний период — 80—90 %. Для условий Германии семья из 4 человек может обеспечить себя теплом при наличии энерге­тической крыши площадью 6—9 м².

Современные солнечные коллекторы могут обеспечить нуж­ды сельского хозяйства в теплой воде в летний период на 90 %, в переходный период — на 55—65 %, в зимний — на 30 %.

В Австрии установлено, что для обеспечения 80 % теплой водой в жилых сельских домах на 1 человека требуется уста­новка солнечных коллекторов с поверхностью 2—3 м² и емкос­тью бака для воды 100—150 л. Установка площадью 25 м² с емкостью для нагретой воды на 1000—1500 л обеспечивает теплой водой 12 человек или небольшой сельский двор.

Наиболее эффективно в странах ЕС солнечные энергоуста­новки эксплуатируются в Греции, Португалии, Испании, Фран­ции: выработка энергии солнечными энергоустановками состав­ляет соответственно 870 000, 290 000, 255 200, 174 000 МВт-ч в год.

В целом по Европейскому союзу вырабатывается 185600 МВт-ч в год (по данным 1992 г.).

Наибольшей суммарной площадью установленных солнеч­ных коллекторов располагают: США — 10 млн.м², Япония — 8 млн.м², Израиль — 1,7 млн.м², Австралия — 1,2 млн. м². В настоящее время 1 м² солнечного коллектора вырабатывает электрической энергии:

4,86—6,48 кВт-ч в сутки;

1070—1426 кВт-ч в год.

Нагревает воды в сутки:

420—360 л (при 30 °С);

210—280 л (при 40 °С);

130—175 л (при 50 °С);

90 — 120 л (при 60 °С).

Экономит в год:

электроэнергии — 1070—1426 кВт-ч;

условного топлива — 0,14—0,19 т;

природного газа — 110—145 нм³;

угля — 0,18—0,24 т;

древесного топлива — 0,95—1,26 т.

Площадь солнечных коллекторов 2—6 млн.м² обеспечи­вает выработку 3,2—8,6 млрд.кВт-ч энергии и экономит 0,42—1,14 млн. т у.т. в год.

Биоэнергетика

Биоэнергетика — это энергетика, основанная на использо­вании биотоплива. Она включает использование раститель­ных отходов, искусственное выращивание биомассы (водорос­лей, быстрорастущих деревьев) и получение биогаза. Биогаз — смесь горючих газов (примерный состав: метан — 55—65 %, углекислый газ — 35—45 %, примеси азота, водо­рода, кислорода и сероводорода), образующаяся в процессе би­ологического разложения биомассы или органических быто­вых расходов. Энергия, получаемая при сжигании биогаза, может достигать от 60 до 90 % той, которой обладает исходный материал. Промышленное получение биогаза из органических от­ходов имеет ряд существенных преимуществ: фактичес­ки происходит санитарная обработка сточных вод (осо­бенно животноводческих и коммунально-бытовых), унич­тожаются патогенная микрофлора и семена сорняков. Кроме того, анаэробная переработка отходов животновод­ства и растениеводства приводит к минерализации отхо­дов азотом и фосфором - основных слагаемых удобрений, что обеспечивает их сохранение, тогда как при традицион­ных способах приготовления удобрений методами компос­тирования безвозвратно теряется до 30-40 % N₂ и Р.

Получение биогаза экономически оправдано и являет­ся предпочтительным при переработке постоянного по­тока отходов (стоки животноводческих ферм, скотобоен, растительных отходов и т. д.). Экономичность заключа­ется в том, что нет нужды в предварительном сборе отхо­дов, в организации и управлении их подачей; при этом известно, сколько и когда будет получено отходов. В аг­ропромышленных комплексах, где существует возмож­ность полного экологического цикла, биогаз можно ис­пользовать для освещения, отопления, вентиляции, приго­товления пищи, для приведения в действие механизмов, транспорта, электрогенераторов. Биогазовые установки легко разместить в любом районе, они не требуют строи­тельства дорогостоящих газопроводов.

Способы промышленного получения биогаза из­вестны с конца прошлого века (1885 г.). В мире эксплуатируются десятки миллионов установок для получения биогаза, например, только в Китае более 10 млн.

В Республике Беларусь первая биогазовая установка была сооружена в 1961 г. на экспериментальной базе АПК «Заречье» (г. Жодино). Произво­дительность составляла около 600 м³ биогаза в сутки. На очистных соору­жениях областных городов Республики Беларусь уже несколько десятков лет успешно эксплуатируются биогазовые установки, которые также нахо­дят свое применение в различных хозяйствах АПК. Наиболее распростра­нены биогазовые установки типа «Огре», «Пярну». «Кобос», «Биогаз». В 90-е годы в Брестской области более двух лет эксплуатировалась биогазо­вая установка «Кобос» производительностью около 500 м³ биогаза в сутки при расходе навоза крупного рогатого скота около 50 м³.

Недавно в г. Заславле на птицефабрике введена в эксплуатацию био­газовая установка производительностью 200 м³ биогаза в сутки, предна­значенная для переработки куриного помета. Установка спроектирована и изготовлена в Республике Беларусь.

Биомасса — наиболее дешевая и крупномасштабная фор­ма аккумулирования возобновляемой энергии. Под терми­ном "биомасса" подразумеваются любые материалы биологи­ческого происхождения, продукты жизнедеятельности и от­ходы органического происхождения. Биомасса будет на Зем­ле, пока на ней существует жизнь. Ежегодный прирост орга­нического вещества на Земле эквивалентен производству такого количества энергии, которое в десять раз больше годово­го потребления энергии всем человечеством на современном этапе (табл. 2.5).

Источники биомассы, характерные для нашей республики, могут быть разделены на несколько основных групп.

1. Продукты естественной вегетации (древесина, древесные отходы, торф, листья и т.п.).

2. Отходы жизнедеятельности людей, включая производственную деятельность (твердые бытовые отходы, отходы промышленного производства и др.).

3. Отходы сельскохозяйственного производства (навоз, ку­риный помет, стебли, ботва и т.д.).

4. Специально выращиваемые высокоурожайные агрокультуры и растения.

Однако наличие биомассы даже в большом количестве еще не означает решения проблемы получения из нее различ­ных продуктов и веществ, в том числе топлива. Непереработанная же биомасса приносит непоправимый вред окружаю­щей среде.

В настоящее время древесные отходы уже находят приме­нение: созданы установки, осваивается технология производ­ства генераторного газа и его сжигание. Наиболее эффективным способом сжигания древесных отходов является их переработка в газогенераторных установках. В Респуб­лике Беларусь освоен выпуск газогенераторов мощностью 30-200 кВт, ра­ботающих на низкокалорийных местных видах топлива. Специалисты счита­ют, что при правильном использовании древесины, древесных отходов и быстрорастущих лесных насаждений может быть покрыто 15 % потребностей в топливе. При современном объе­ме потребления это составит около 6 млн.т у.т.

Таблица 2.5 Источники биомассы и примеры переработки

Источник биомассы	Произво­димое био­топливо	Техноло­гия	Пример­ный КПД преобра­зования	Потреб­ность в энергии (н — не­обходимо; о — опти­мально)	Примерный энергети­ческий выход био­топлива, МДж/кг
Лесоразра­ботки	Тепло	Сжигание		Сушка (о)	16—20
Отходы переработки древесины а)	Тепло	-		Сушка (о)	16—20
б)	Газ Нефть Уголь	Пиролиз		Сушка (о)	40*
Зерновые	Солома	Сжигание		Сушка (о)	14—16***
Сахарный тростник, сок	Этанол	Сбражива­ние		Тепло (н) Электроэ­нергия (о)	3—6
То же, отходы	Жмых	Сжигание		Сушка (о)	5—8
Навоз (тропики)	Метан	Анаэроб­ное разло­жение		-	4 - 8***
То же (умерен­ный пояс)	Метан	То же		Тепло (н)	2—4**
Городские стоки	Метан	То же		Тепло	2—4***
Мусор	Тепло	Сжигание		-	15—16***

*Суммарная величина; имеются затраты биогаза на обогрев установки.

**Без учета азота.

***Сухой материал.

Перспективным направлением биоэнергетики является выращивание биомассы на топливо с использованием почв (около 200 тыс. га), мало при­годных для АПК.

В Республике Беларусь выращивание быстрорастущей древесины проводится с 2001 г. в рамках финансируемого ЕС международного проек­та по реабилитации загрязненных радионуклидами территорий через ми­грацию радиоцезия из почвы в биомассу.

Экономически целесообразный потенциал биотоплива в Республике Беларусь составляет только на выработанных торфяниках не менее 1,2 млн. т у. т.

Топливо на основе биомассы гречишных имеет технико-экономи­ческие показатели, сопоставимые с характеристикой древесных отходов, соломы и торфа. Удельная теплота сгорания составляет около 10 МДж/кг при влажности 16%, зольности 1%, содержании серы 0,2%, выходе летучих веществ 76,5%.

Разработаны четыре технологические схемы производства топлива на основе гречишных с использованием имеющейся техники. Биомасса при влажности не более 16% хранится в течение всего отопительного сезона. Топливные брикеты на основе биомассы гречишных в комбинации с тор­фом (50:50) по прочности не хуже торфобрикетов, а в смеси с бурым уг­лем, лигнином - лучше.

В настоящее время использование биомассы дает в Китае более 6 % всей потребляемой тепловой энергии, в США — 6 %, в странах ЕС — 5,7 %, в Бразилии — 32,9 %, в Беларуси — 1,6 %.

Переработка биомассы в топливо осуществляется по трем основным направлениям.

Первое: биоконверсия или разложение органических ве­ществ растительного или животного происхождения в анаэ­робных (без доступа воздуха) условиях специальными видами бактерий с образованием газообразного топлива (биогаза) и/или жидкого топлива (этанола, бутанола и т.д.). В настоя­щее время в Бразилии на этаноле, полученном в результате разложения биомассы из отходов сахарного тростника, рабо­тает городской автотранспорт и многие личные автомобили. В США этанол получают из отходов кукурузы. Этанол является хорошим заменителем бензина, при этом в отличие от нефти биомасса является достаточно быстро возобновляемым ресур­сом. К биоконверсии относится также получение тепловой энергии при аэробном микробиологическом окислении орга­нических веществ. Так по научному называется компостиро­вание и биоподогрев, о чем знает каждый огородник.

Второе: термохимическая конверсия (пиролиз, газифика­ция, быстрый пиролиз, синтез) твердых органических веществ (дерева, торфа, угля) в "синтез-газ", метанол, искусственный бензин, древесный уголь.

Третье: сжигание отходов в котлах и печах специальных конструкций. В мире сотни миллионов тонн таких отходов сжигаются с регенерацией энергии. Прессованные брикеты из бумаги, картона, древесины, полимеров по теплотворной спо­собности сравнимы с бурым углем.

Например, в нашей стране, на Поставском льнозаводе осво­ена японская технология производства теплобрикетов из отхо­дов переработки льна, которые по теплоотдаче не уступают ка­менному углю. Кстати, технология позволяет делать теплобрикеты из древесных опилок, бытового мусора. А к настояще­му времени на свалках в Беларуси скопилось столько отходов, что если их перевести в нефтяной эквивалент, то получится около 600—700 тыс. т нефти в год. К этому направлению мож­но было бы отнести и сжигание дров в бытовых печах. Но дро­ва почему-то выведены из понятия биомассы, хотя одна шес­тая часть годового потребления топлива в мире приходится на древесину и около трети всех срубленных деревьев исполь­зуется для приготовления пищи и отопления. Реальное пот­ребление древесного топлива в три раза превышает уровень, который показывает статистика. Около половины населения мира использует для приготовления пищи (а это 4/5 расхода энергии в домашнем хозяйстве) и отопления главным обра­зом дрова.

В условиях Беларуси развитие биоэнергетики наиболее экономически целесообразно и технически осуществимо, так как биомасса — вид топлива, которого у нас с избытком и не использовать который было бы непростительной ошибкой, что и предусмотрено целевой программой. Начиная с 2007 г. прогнозируемые годовые объемы использования биогаза, коммунальных отходов будут существенно увеличиваться (более чем в 6 раз к 2012 г.).

Ниже рассмотрим одну из проблем влияния человека на окружающую среду - проблему городских отходов.

До эры агломерации населенных пунктов (скопление населенных пунктов, особенно городов, часто имеющих также общность экономической жизни и инженерно­го оснащения) утилизация отходов была облег­чена благодаря всасывающей способности окружающей среды: земли и воды. Крестьяне, отправляя свою продук­цию с поля сразу к столу, производили мало отходов, т. к. они обходились без переработки, транспортировки, упа­ковки, рекламы и торговой сети. Овощные очистки и тому подобные отходы использовались в виде навоза как удобре­ние почвы. Переселение людей в города привело к совер­шенно иной потребительской структуре. Продукцию стали обменивать, а значит, упаковывать для большего удобства. В настоящее время жители Нью-Йорка выбрасывают в день в общей сложности около 24 тыс. т мусора. Эта смесь, состоящая в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные отходы, маку­латуру, пластик и пищевые отходы. В этой смеси содер­жится большое количество опасных отходов: ртуть из ба­тареек, фосфоро-карбонаты из флюорисцентных ламп и токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок и предохранителей деревянных покрытий.

С начала 70-х до конца 80-х годов XX века в России бытовых отходов стало в 2 раза больше. Это миллионы тонн. Сегодня только Москва выбрасывает в год более 10 млн. т промышленных отходов, по 1 т на каждого жителя.

Как видно, из приведенных примеров, масштабы за­грязнения окружающей среды городскими отходами та­ковы, что острота проблемы нарастает с каждым днем.

Приблизительно за 500 лет до нашей эры в Афинах был издан закон, запрещающий выбрасывать мусор на улицы, предписывающий мусор­щикам сбрасывать отходы не ближе, чем за милю от го­рода. С тех пор мусор складировали на различных хра­нилищах в сельской местности. В результате роста горо­дов свободные площади в их окрестностях уменьшались, а неприятные запахи, возросшее количество крыс, вызванное свалками, стали невыносимы. Отдельно стоящие свалки были заменены ямами хранения мусора.

В густонаселенных районах Европы способ захороне­ния отходов требует слишком больших площадей и спо­собствует загрязнению подземных вод, но предпочтен дру­гому - сжиганию. Первое систематическое использова­ние мусорных печей было опробовано в Англии в 1874 году. Сжигание сократило объем мусора на 70-90 %, в зависимости от состава, поэтому оно нашло свое применение по обе стороны Атлантики. Густонаселенные и наиболее значимые города вскоре внедрили экспери­ментальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании му­сора, стали использовать для получения электрической энергии. Но не везде эти проекты смогли оправдать зат­раты. Многие города, которые применили печи для сжи­гания мусора, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха. Захоронение отходов осталось в числе наи­более популярных методов решения данной проблемы.

Наиболее перспективным способом решения пробле­мы является переработка городских отходов. Получили развитие следующие основные направления в переработ­ке: органическая масса используется для получения удоб­рений, текстильная и бумажная макулатура используется для получения новой бумаги, металлолом направляется на переплавку. Основной проблемой в переработке явля­ется сортировка мусора и разработка технологических процессов переработки. Но в такой развитой стране, как Япония, эта проблема была решена еще много лет тому назад. На улицах рядом стоят несколько мусорных баков, предназначенных для стекла, пластика, пищевых отходов, бумаги, металла. Таким образом, проблема сортировки му­сора отпадает сама собой, т. к. ее решает население. Экономическая целесообразность способа переработки отходов зависит от стоимости альтернативных методов утилизации, положения на рынке вторсырья и затрат на их переработку. Долгие годы деятельность по переработке отходов затруднялась из-за того, что суще­ствовало мнение, будто любое дело должно приносить при­быль. Но забывалось то, что переработка, по сравнению с захоронением и сжиганием, наиболее эффективный спо­соб решения проблемы отходов, т. к. требует меньше пра­вительственных субсидий. Кроме того, этот способ позво­ляет экономить энергию и беречь окружающую среду. И поскольку стоимость площадей для захоронения му­сора растет из-за ужесточения норм, а печи слишком до­роги и опасны для окружающей среды, роль переработки отходов будет неуклонно расти.

Под биомассой ученые и специалисты нашей страны пони­мают, в первую очередь, древесную кору, стружку, опилки, мусор, деревья на зараженных радиацией территориях. Спе­циалисты БелТЭИ указывают, что при нынешнем использова­нии древесных отходов как топлива экономически оправдано увеличение объема использования древесных отходов в каче­стве топлива до 2 млн.т условного топлива. В Институте проб­лем энергетики Национальной Академии наук Республики Беларусь завершается серия исследований по возможности ис­пользования радиоактивной древесины в качестве топлива.

Дата добавления: 2015-10-23