Экологические проблемы использования нетрадиционных источников энергии

 БОУ Чувашской Республики СПО

"Чебоксарский электромеханический  колледж"

 

 

 

Отделение               Вычислительной техники           

 

Дисциплина     Ресурсо и энергосберегающие технологии                                        

 

 

 

 

 

^{РЕФЕРАТ}

«Экологические проблемы

использования нетрадиционных

источников  энергии»

                                                         

 

 

 

X.В309.00.XX00

 

 

 

Выполнил студент      4    курса, группы В3-09

Ядровский Н.Н.

  ^{(Фамилия И. О.)}

^{(подпись)    (чч.мм.гггг)}

Преподаватель          Павлова М.Н.

 ^{(Фамилия И. О.)}

Зачтено 

^{(чч.мм.гггг)}

с оценкой 

Подпись

^{(подпись)                  (расшифровка подписи)}

 

 

2013

 

 

 

Содержание

 

Экологические  проблемы  использования

        нетрадиционных  и ............................................................................

        возобновляемых источников энергии .............................................. 

Проблема взаимодействия энергетики и экологии  ...........................

Экологические последствия  развития солнечной

        энергетики ........................................................................................... 

Влияние ветроэнергетики  на природную среду ................................

Возможные экологические  проявления геотермальной ...................

        энергетики

Экологические последствия  использования энергии  .......................

        океана 

Экологическая характеристика использования ..................................

       биоэнергетических установок….........................................................

Литература …......................................................................................... 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проблема взаимодействия энергетики и экологии

 

     В комплексе существующих экологических проблем энергетика зани-мает одно из ведущих мест. В связи с интенсивным вовлечением возобнов-ляемых источников энергии в практическое использование особое внимание обращается на экологический аспект их воздействия на окружающую среду.

Существует мнение, что выработка электроэнергии за счет возобнов-ляемых источников представляет собой абсолютно экологически «чистый» вариант. Это не совсем верно, так как эти источники энергии обладают принципиально иным спектром воздействия на окружающую среду по срав-нению с традиционными энергоустановками на органическом, минеральном и гидравлическом топливе, причем в некоторых случаях воздействия послед-них представляют даже меньшую опасность. К тому же определенные виды экологического воздействия НВИЭ на окружающую среду не ясны до на-стоящего времени, особенно во временном аспекте, а потому изучены и раз-работаны еще в меньшей степени, чем технические вопросы использования этих источников.

    Разновидностью возобновляемых источников энергии являются гидро-энергетические ресурсы. Долгое время их относили к экологически «чистым» источникам энергии. Не принимая во внимание экологические по-следствия такого использования, естественно, не проводилось достаточных разработок природоохранных и средозащитных мероприятий, что привело гидроэнергетику на рубеже 90-х годов к глубокому кризису. Поэтому воз-можные экологические последствия применения НВИЭ должны быть иссле-дованы заранее.

 Преобразование энергии нетрадиционных возобновляемых источников в наиболее пригодные формы ее использования – электричество или тепло – на уровне современных знаний и технологий обходится довольно дорого. Однако во всех случаях их использование приводит к эквивалентному сни-жению расходов органического топлива и меньшему загрязнению окружаю-щей среды.  Актуальной становится задача разработки научно обоснованных методов экономической ценки экологических последствий использования различных видов возобновляющихся источников энергии и новых методов преобразования энергии

 

 

 

 

 

 

 

Экологические последствия развития солнечной энергетики

 

   Солнечные станции являются еще недостаточно изученными объекта-ми, поэтому отнесение их к экологически чистым электростанциям нельзя назвать полностью обоснованным. В лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию – стадию эксплуатации СЭС, и то относи-тельно.

     Солнечные станции являются достаточно землеемкими. Удельная зем-леемкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее вероятными значениями 0,003–0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. При этом надо учесть, что солнечные станции весьма мате-риалоемки (металл, стекло, бетон и т.д.), к тому же в приведенных значениях землеемкости не учитываются изъятие земли на стадиях добычи и обработки сырья. В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеем-

кость повысится и увеличится опасность  загрязнения подземных вод рассо-лами.

  Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, раститель-ности и т. д. Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некото-рых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих кон-центраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетиче-ских системах во время длительной эксплуатации могут привести к значи-тельному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жид-кости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными ве-ществами.

    Гелиотехника косвенным образом оказывает влияние на окружающую среду. В районах ее развития должны возводиться крупные комплексы по производству бетона, стекла и стали. Во время изготовления кремниевых, кадмиевых и арсенидогелиевых фотоэлектрических элементов в воздухе производственных помещений появляются кремниевая пыль, кадмиевые и арсенидные соединения, опасные для здоровья людей.

 

Космические СЭС за счет СВЧ-излучения могут оказывать влияние на климат, создавать помехи теле- и радиосвязи, воздействовать на незащищен-ные живые организмы, попавшие в зону его влияния. В связи с этим необхо-димо использовать экологически чистый диапазон волн для передачи энер-гии на Землю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неблагоприятные воздействия солнечной энергии на окружающую среду могут проявляться:

 

− в отчуждении земельных площадей, их возможной деградации;

• в большой материалоемкости;
• в возможности утечки рабочих жидкостей, содержащих хлораты и нитриты;

− в опасности перегрева и возгорания систем, заражения продуктов ток-сичными веществами при использовании солнечных систем в сельском хозяйстве;

• в изменении теплового баланса, влажности, направления ветра в рай-оне расположения станции;
• в затемнении больших территорий солнечными концентраторами, воз-можной деградации земель;

• в воздействии на климат космических СЭС;
• в создании помех телевизионной и радиосвязи;
• в передаче энергии на Землю в виде микроволнового излучения, опас-ного для живых организмов и человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влияние ветроэнергетики  на природную среду

 

Факторы воздействия  ВЭС на природную среду, а также последствия этого влияния и основные мероприятия по снижению и устранению отрица-тельных проявлений приведены в табл. 18.3.1. Рассмотрим некоторые из них более подробно.

 

Под мощные промышленные ВЭС необходима площадь из расчета  от 5 до 15 МВт/км² в зависимости от розы ветров и местного рельефа района. Для ВЭС мощностью 1000 МВт потребуется площадь от 70 до 200 км². Выделе-ние таких площадей в промышленных регионах сопряжено с большими труд-ностями, хотя частично эти земли могут использоваться и под хозяйственные нужды. Например, в Калифорнии в 50 км от г. Сан-Франциско на перевале Алтамонт-Пасс земля, отведенная под парк мощной ВЭС, одновременно служит для сельскохозяйственных целей.

 

 

 

 

 

 Методы устранения негативного влияния ВЭУ на окружающую среду

	Факторы воздействия					Методы устранения
I. Изъятие		земельных			ресур-	Размещение ВЭУ на неиспользуемых землях
сов,  изменение свойств поч-						Оптимизация размещения –			минимизация
венного слоя						расхода земли
						Целенаправленный учет изменений свойств
						почвенного слоя
						Компенсационные	расчеты с землепользо-
						вателями
II. Акустическое			воздействие			Изменение числа	оборотов		ветроколеса
(шумовые эффекты)						(ВК)
						Изменение форм лопасти  ВК
						Удаление ВЭУ от объектов социальной
						инфраструктуры
						Замена материалов лопастей ВК
III.  Влияние на ландшафт и						Учет особенностей ландшафта  при разме-
его восприятие						щении ВЭУ
						Рекреационное использование  ВЭУ
						Изыскание различных  форм опорных кон-
						струкций, окраски и т.д.
IV. Электромагнитное излуче-						Сооружение ретрансляторов
ние, телевидение и радиосвязь						Замена материалов лопастей ВК
						Внедрение специальной аппаратуры в кон-
						струкцию ВЭУ
						Удаление от коммуникаций
V. Влияние на орнитофауну на						Анализ поражаемости		птиц	на	трассах
перелетных трассах  и мор-						перелета и рыб на путях миграции
скую фауну при размещении						Расчет вероятности  поражения птиц и рыб
ВЭС на акваториях
VI.	Аварийные			ситуации,		Расчет вероятности поломок ветроколеса,
опасность		поломки		и	отлета	траектории и дальности  отлета
поврежденных частей ВК						Оценка надежности		безаварийной		работы
						ВЭУ
						Зонирование производства вокруг ВЭУ
VII.	Факторы,		улучшающие			Уменьшение силы ветра
экологическую			ситуацию			Снижение ветровой эрозии почв
						Уменьшение ветров с  акваторий водоемов и
						водохранилищ

 

 

Проблема использования  территории упрощается при размещении ВЭС на акваториях. Например, предложения по созданию мощных ВЭС на мелко- 

водных акваториях Финского залива и Ладожского озера не связаны  с изъя-тием больших территорий из хозяйственного, пользования. Из отводимой площади акватории для ВЭС непосредственно под сооружения для ВЭУ по-надобится лишь около 2 %. В Дании дамба, на которой установлен парк ВЭУ, одновременно является пирсом для рыболовных судов. Использование тер-ритории, занятой ветровым парком, под другие цели зависит от шумовых эффектов и степени риска при поломках ВЭУ. У больших ВЭУ лопасть при отрыве может быть отброшена на 400–800 м.

Наиболее важный фактор влияния ВЭС на окружающую среду – это акустическое воздействие. В зарубежной практике выполнено достаточно ис-следований и натурных изменений уровня и частоты шума для различных ВЭУ с ветроколесами, отличающимися конструкцией, материалами, высотой над землей, и для разных природных условий (скорость и направление ветра, подстилающая поверхность и т. д.).

 

Шумовые эффекты от ВЭУ  имеют разную природу и подразделяются на механические (шум от редукторов, подшипников и генераторов) и аэро-динамические воздействия. Последние, в свою очередь, могут быть низко-частотными (менее 16-20 Гц) и высокочастотными (от 20 Гц до нескольких кГц). Они вызваны вращением рабочего колеса и определяются следующими явлениями: образованием разряжения за ротором или ветроколесом с уст-ремлением потоков воздуха в некую точку схода турбулентных потоков; пульсациями подъемной силы на профиле лопасти; взаимодействием турбу-лентного пограничного слоя с задней кромкой лопасти.

 

Удаление ВЭС от населенных пунктов и мест отдыха решает проблему шумового эффекта для людей. Однако шум может повлиять на фауну, в том числе на морскую фауну в районе экваториальных ВЭС. По зарубежным данным, вероятность поражения птиц ветровыми турбинами оценивается в 10%, если пути миграции проходят через ветровой парк. Размещение ветро-вых парков повлияет на пути миграции птиц и рыб для экваториальных ВЭС.

 

 

 

 

     Высказываются предположения, что экранирующее действие ВЭС на пути естественных воздушных потоков будет незначительным и его можно не принимать во внимание. Это объясняется тем, что ВЭУ используют не-большой приземный слой перемещающихся воздушных масс (около 100-150 м) и притом не более 50 % их кинетической энергии. Однако мощные ВЭС могут оказать влияние на окружающую среду: например, уменьшить венти-ляцию воздуха в районе размещения ветрового парка. Экранирующее дейст-вие ветрового парка может оказаться эквивалентным действию возвышенно-сти такой же площади и высотой порядка 100-150 м.