معهد النقل والاتصالات

الدفاع المدني

الموضوع: مشاكل الطاقة البيئية

النوع: مجردة

أكمله: سيتنيكوف مكسيم

المجموعة 3301 مليار

تاريخ التقديم للتحقق: ______ ___

تاريخ العودة للمراجعة:______ ___

يتخطى الفشل

المعلم: ل.ن. زغربينا

ريغا 2004
مقدمة

هناك تعبير مجازي بأننا نعيش في عصر ثلاثة "Es": الاقتصاد، والطاقة، والبيئة. وفي الوقت نفسه، فإن علم البيئة كعلم وطريقة تفكير يجذب المزيد والمزيد من اهتمام البشرية.

تعتبر البيئة علمًا وأكاديميًا يهدف إلى دراسة العلاقات بين الكائنات الحية والبيئة بكل تنوعها. وفي هذه الحالة، لا تُفهم البيئة على أنها عالم الطبيعة غير الحية فحسب، بل تُفهم أيضًا على أنها تأثير بعض الكائنات الحية أو مجتمعاتها على كائنات ومجتمعات أخرى. ترتبط علم البيئة في بعض الأحيان فقط بدراسة الموائل أو البيئة. وهذا الأخير صحيح من حيث الأساس مع التعديل الكبير الذي مفاده أنه لا يمكن النظر إلى البيئة بمعزل عن الكائنات الحية، تماما مثل الكائنات الحية خارج بيئتها. هذه هي مكونات كل وظيفي واحد، وهو ما تم التأكيد عليه من خلال التعريف أعلاه لعلم البيئة كعلم العلاقة بين الكائنات الحية والبيئة.

من المهم التأكيد على هذا الارتباط المزدوج نظرًا لحقيقة أنه غالبًا ما يتم الاستهانة بهذا الموقف الأساسي: تقتصر البيئة على تأثير البيئة على الكائنات الحية فقط. إن مغالطة مثل هذه المواقف واضحة، لأن الكائنات الحية هي التي شكلت البيئة الحديثة. كما أن لها دورًا أساسيًا في تحييد تلك التأثيرات على البيئة التي حدثت وتحدث لأسباب مختلفة.

الأسس المفاهيمية للانضباط. منذ نشأتها، تطورت "علم البيئة" في إطار علم الأحياء لمدة قرن كامل تقريبًا - حتى الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي. لم يتم النظر في الإنسان، كقاعدة عامة، في هذه الأنظمة - كان يعتقد أن علاقاته مع البيئة لا تخضع للقوانين البيولوجية، ولكن للقوانين الاجتماعية وهي موضوع العلوم الاجتماعية والفلسفية.

حاليًا، شهد مصطلح "علم البيئة" تحولًا كبيرًا. لقد أصبح أكثر توجهاً نحو الإنسان بسبب تأثيره الواسع النطاق والمحدد على البيئة.

ما سبق يسمح لنا باستكمال تعريف "البيئة" وتسمية المهام التي يتعين عليها حلها في الوقت الحاضر. يمكن اعتبار علم البيئة الحديث علمًا يدرس علاقات الكائنات الحية، بما في ذلك الإنسان، مع البيئة، وتحديد الحجم والحدود المسموح بها لتأثير المجتمع البشري على البيئة، وإمكانيات الحد من هذه التأثيرات أو تحييدها بالكامل. من الناحية الاستراتيجية، هذا هو علم بقاء البشرية وطريقة الخروج من الأزمة البيئية، التي اكتسبت (أو تكتسب) أبعادًا عالمية - داخل كوكب الأرض بأكمله.

لقد أصبح من الواضح بشكل متزايد أن الإنسان لا يعرف إلا القليل عن البيئة التي يعيش فيها، وخاصة عن الآليات التي تشكل البيئة وتحافظ عليها. يعد اكتشاف هذه الآليات (الأنماط) من أهم مهام علم البيئة الحديث.

وهكذا اكتسب محتوى مصطلح "البيئة" جانبًا اجتماعيًا وسياسيًا وفلسفيًا. بدأت تتغلغل في جميع فروع المعرفة تقريبًا، وترتبط بها إضفاء الطابع الإنساني على العلوم الطبيعية والتقنية، ويتم إدخالها بنشاط في العلوم الإنسانية. لا تعتبر البيئة علمًا مستقلاً فحسب، بل تعتبر أيضًا وجهة نظر عالمية مصممة لتتغلغل في جميع العلوم والعمليات التكنولوجية ومجالات النشاط البشري.

ولذلك فمن المسلم به أن التدريب البيئي يجب أن يسير في اتجاهين على الأقل من خلال دراسة دورات متكاملة خاصة ومن خلال تخضير جميع الأنشطة العلمية والصناعية والتربوية.

إلى جانب التعليم البيئي، يتم إيلاء اهتمام كبير للتعليم البيئي، الذي يرتبط باحترام الطبيعة والتراث الثقافي والمنافع الاجتماعية. وبدون التثقيف البيئي العام الجاد، فإن حل هذه المشكلة يعد أيضًا مشكلة كبيرة.

وفي الوقت نفسه، أصبحت البيئة عصرية بطريقتها الخاصة، ولم تتجنب ابتذال الفهم والمحتوى. في عدد من الحالات، تصبح البيئة ورقة مساومة لتحقيق أهداف سياسية معينة ومكانة معينة في المجتمع.

غالبًا ما يتم رفع القضايا المتعلقة بالصناعات وأنواع ونتائج النشاط البشري إلى فئة القضايا البيئية، وذلك ببساطة إذا أضيفت إليها الكلمة العصرية "علم البيئة". هكذا تظهر التعبيرات الغريبة، بما في ذلك في الصحافة، مثل "البيئة الجيدة والسيئة"، "البيئة النظيفة والقذرة"، "البيئة المدللة"، وما إلى ذلك. وهذا يعادل تخصيص نفس الصفات للرياضيات والفيزياء والتاريخ، علم أصول التدريس ، إلخ. ص.

على الرغم من الغموض والتكاليف الملحوظة في فهم نطاق ومحتوى واستخدام مصطلح "البيئة"، فإن حقيقة أهميته القصوى في الوقت الحاضر تظل بلا شك.

بشكل معمم، يدرس علم البيئة الأنماط الأكثر عمومية للعلاقات بين الكائنات الحية ومجتمعاتها مع البيئة في الظروف الطبيعية.

تدرس البيئة الاجتماعية العلاقات في نظام "طبيعة المجتمع"، والدور المحدد للإنسان في أنظمة من مختلف الرتب، والفرق بين هذا الدور والكائنات الحية الأخرى، وطرق تحسين العلاقة بين الإنسان والبيئة، والأسس النظرية. الإدارة البيئية الرشيدة.

مشاكل الطاقة

الطاقة هي فرع من فروع الإنتاج يتطور بوتيرة سريعة غير مسبوقة. إذا تضاعف عدد السكان خلال 40-50 سنة في ظل ظروف الانفجار الديموغرافي الحديث، فإن هذا يحدث في إنتاج واستهلاك الطاقة كل 12-15 سنة. ومع وجود مثل هذه النسبة بين معدلات نمو السكان والطاقة، فإن توافر الطاقة يتزايد بشكل كبير ليس فقط من حيث القيمة الإجمالية، ولكن أيضًا من حيث نصيب الفرد.

لا يوجد سبب لتوقع أن تتغير معدلات إنتاج واستهلاك الطاقة بشكل كبير في المستقبل القريب (يتم تعويض بعض تباطؤها في الدول الصناعية من خلال الزيادة في توافر الطاقة في دول العالم الثالث)، لذلك من المهم الحصول على إجابات على الأسئلة التالية:

· ما هو تأثير الأنواع الرئيسية من الطاقة الحديثة (الحرارية، المائية، النووية) على المحيط الحيوي وعناصره الفردية وكيف ستتغير نسبة هذه الأنواع في توازن الطاقة على المدى القصير والطويل؟

· هل من الممكن الحد من التأثير السلبي على البيئة للطرق الحديثة (التقليدية) للحصول على الطاقة واستخدامها؟

· ما هي إمكانيات إنتاج الطاقة باستخدام الموارد البديلة (غير التقليدية) مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والمياه الحرارية وغيرها من المصادر التي لا تنضب والصديقة للبيئة.

في الوقت الحالي، يتم تلبية احتياجات الطاقة بشكل رئيسي من خلال ثلاثة أنواع من موارد الطاقة: الوقود العضوي والماء والنواة الذرية. يستخدم الإنسان الطاقة المائية والطاقة الذرية بعد تحويلها إلى طاقة كهربائية. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام كمية كبيرة من الطاقة الموجودة في الوقود العضوي في شكل حرارة ويتم تحويل جزء منها فقط إلى كهرباء. ومع ذلك، في كلتا الحالتين، يرتبط إطلاق الطاقة من الوقود العضوي باحتراقه، وبالتالي بإطلاق منتجات الاحتراق في البيئة.

المشاكل البيئية للطاقة الحرارية

يتم إنتاج حوالي 90% من الطاقة حاليًا عن طريق حرق الوقود (بما في ذلك الفحم والحطب والموارد الحيوية الأخرى). يتم تقليل حصة المصادر الحرارية إلى 80-85٪ في إنتاج الكهرباء. وفي الوقت نفسه، يستخدم النفط والمنتجات النفطية في البلدان الصناعية بشكل رئيسي لتلبية احتياجات النقل. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية (بيانات عام 1995)، شكل النفط 44% من إجمالي ميزان الطاقة في البلاد، و3% فقط من إنتاج الكهرباء. ويتميز الفحم بالنمط المعاكس: حيث يشكل 22% من إجمالي رصيد الطاقة، وهو المصدر الرئيسي للكهرباء (52%). وفي الصين تقترب حصة الفحم في إنتاج الكهرباء من 75%، أما في روسيا فإن المصدر الغالب للكهرباء هو الغاز الطبيعي (حوالي 40%)، ولا تمثل حصة الفحم سوى 18% من الطاقة الواردة، حصة النفط لا تتجاوز 10%.

وعلى المستوى العالمي، توفر الموارد المائية حوالي 5-6% من الكهرباء، وتوفر الطاقة النووية 17-18% من الكهرباء. علاوة على ذلك، فهي هي المهيمنة في عدد من البلدان في ميزان الطاقة (فرنسا - 74٪، بلجيكا -61٪، السويد - 45٪).

ولا يعد احتراق الوقود المصدر الرئيسي للطاقة فحسب، بل هو أيضا أهم مصدر للملوثات للبيئة. محطات الطاقة الحرارية هي "المسؤولة" بشكل كبير عن زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري والهطول الحمضي. وهي، إلى جانب وسائل النقل، تزود الغلاف الجوي بالحصة الرئيسية من الكربون التكنولوجي (أساسًا في شكل ثاني أكسيد الكربون)، وحوالي 50% من ثاني أكسيد الكبريت، و35% من أكاسيد النيتروجين، وحوالي 35% من الغبار. هناك أدلة على أن محطات الطاقة الحرارية تلوث البيئة بالمواد المشعة 2-4 مرات أكثر من محطات الطاقة النووية من نفس الطاقة.

تحتوي الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية على كمية كبيرة من المعادن ومركباتها. عند تحويلها إلى جرعات مميتة، تحتوي الانبعاثات السنوية الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية بقدرة مليون كيلووات على أكثر من 100 مليون جرعة من الألومنيوم ومركباته، و400 مليون جرعة من الحديد، و1.5 مليون جرعة من المغنيسيوم. ولا يحدث التأثير القاتل لهذه الملوثات إلا لأنها تدخل الجسم بكميات قليلة. لكن هذا لا يستبعد تأثيرها السلبي من خلال المياه والتربة وأجزاء أخرى من النظم البيئية.

وفي الوقت نفسه، يعتمد تأثير الطاقة على البيئة وسكانها إلى حد كبير على نوع حاملات الطاقة (الوقود) المستخدمة. أنظف أنواع الوقود هو الغاز الطبيعي، يليه النفط (زيت الوقود)، والفحم، والفحم البني، والصخر الزيتي، والجفت.

على الرغم من أن حصة كبيرة من الكهرباء يتم إنتاجها حاليًا من الوقود النظيف نسبيًا (الغاز والنفط)، إلا أن هناك ميلًا طبيعيًا لانخفاض حصتها. ووفقا للتوقعات المتاحة، ستفقد شركات الطاقة هذه أهميتها الرائدة في الربع الأول من القرن الحادي والعشرين.

لا يمكن استبعاد إمكانية حدوث زيادة كبيرة في ميزان الطاقة العالمي لاستخدام الفحم. وفقا للحسابات المتاحة، فإن احتياطيات الفحم تكفي لتلبية احتياجات العالم من الطاقة لمدة 200-300 عام. ويقدر الإنتاج المحتمل للفحم، مع الأخذ في الاعتبار الاحتياطيات المستكشفة والمتوقعة، بأكثر من 7 تريليون طن. ولذلك فمن الطبيعي أن نتوقع زيادة حصة الفحم أو منتجاته المعالجة (الغاز على سبيل المثال) في إنتاج الطاقة، وبالتالي في التلوث البيئي. يحتوي الفحم على نسبة تتراوح من 0.2 إلى عشرات بالمائة من الكبريت، خاصة على شكل بيريت وكبريتات وحديد حديدي وجبس. لا يتم دائمًا استخدام الطرق المتاحة لالتقاط الكبريت أثناء احتراق الوقود نظرًا لتعقيدها وتكلفتها العالية. ولذلك فإن كمية كبيرة منه تدخل، ويبدو أنها ستدخل إلى البيئة في المستقبل القريب. ترتبط المشاكل البيئية الخطيرة بالنفايات الصلبة الناتجة عن محطات الطاقة الحرارية - الرماد والخبث. على الرغم من أن الجزء الأكبر من الرماد يتم التقاطه بواسطة مرشحات مختلفة، إلا أنه يتم إطلاق حوالي 250 مليون طن من الهباء الجوي الناعم في الغلاف الجوي سنويًا على شكل انبعاثات من محطات الطاقة الحرارية. هذا الأخير قادر على تغيير توازن الإشعاع الشمسي على سطح الأرض بشكل كبير. كما أنها نواة تكثيف لبخار الماء وتكوين الأمطار؛ وعندما تدخل الجهاز التنفسي للإنسان والكائنات الأخرى، فإنها تسبب أمراض الجهاز التنفسي المختلفة.

تعد الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية مصدرًا مهمًا لمادة مسرطنة قوية مثل البنزوبيرين. ويرتبط تأثيره بزيادة الإصابة بالسرطان. تحتوي الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم أيضًا على أكاسيد السيليكون والألومنيوم. يمكن لهذه المواد الكاشطة أن تدمر أنسجة الرئة وتسبب أمراضًا مثل السيليكا.

هناك مشكلة خطيرة بالقرب من محطات الطاقة الحرارية وهي تخزين الرماد والحمير. ويتطلب ذلك مساحات كبيرة لم يتم استخدامها لفترة طويلة، وتكون أيضًا بؤرًا لتراكم المعادن الثقيلة وزيادة النشاط الإشعاعي.

هناك من الأدلة ما يشير إلى أنه إذا كانت كل الطاقة اليوم تعتمد على الفحم، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سوف تصل إلى 20 مليار طن سنويا (والآن تقترب من 6 مليار طن سنويا). وهذا هو الحد الذي من المتوقع أن تؤدي بعده التغيرات المناخية إلى عواقب كارثية على المحيط الحيوي.

تعد محطات الطاقة الحرارية مصدرًا مهمًا للمياه الساخنة، والتي تستخدم هنا كعامل تبريد. غالبًا ما تنتهي هذه المياه في الأنهار والمسطحات المائية الأخرى، مما يسبب تلوثها الحراري وما يصاحبها من تفاعلات سلسلة طبيعية (تكاثر الطحالب، وفقدان الأكسجين، وموت الكائنات المائية، وتحول النظم البيئية المائية عادة إلى مستنقعات، وما إلى ذلك).

المشاكل البيئية للطاقة الكهرومائية

يرتبط أحد أهم تأثيرات الطاقة الكهرومائية بعزل مساحات كبيرة من الأراضي الخصبة (السهول الفيضية) لإنشاء الخزانات. وفي روسيا، حيث لا يتم إنتاج أكثر من 20% من الطاقة الكهربائية من خلال استخدام الموارد المائية، غمرت المياه ما لا يقل عن 6 ملايين هكتار من الأراضي أثناء بناء محطات الطاقة الكهرومائية. وفي مكانها، تم تدمير النظم البيئية الطبيعية. تتعرض مساحات كبيرة من الأراضي القريبة من الخزانات للفيضانات نتيجة لارتفاع مستويات المياه الجوفية. هذه الأراضي، كقاعدة عامة، تصبح الأراضي الرطبة. في الظروف المسطحة، يمكن أن تمثل الأراضي المغمورة بالمياه 10% أو أكثر من الأراضي المغمورة بالمياه. ويحدث تدمير الأراضي والنظم البيئية المتأصلة فيها أيضًا نتيجة لتدميرها بالمياه (التآكل) أثناء تكوين الخط الساحلي. تستمر عمليات التآكل عادةً لعقود من الزمن وتؤدي إلى معالجة كميات كبيرة من التربة وتلوث المياه وتراكم الطمي في الخزانات. وبالتالي، يرتبط بناء الخزانات باضطراب حاد في النظام الهيدرولوجي للأنهار، وأنظمتها البيئية المميزة وتكوين أنواع الكائنات المائية.

يحدث تدهور نوعية المياه في الخزانات لأسباب مختلفة. تزداد كمية المواد العضوية فيها بشكل حاد بسبب النظم الإيكولوجية التي غرقت تحت الماء (الخشب وبقايا النباتات الأخرى ودبال التربة وما إلى ذلك) وبسبب تراكمها نتيجة لبطء تبادل المياه. إنها نوع من خزانات الترسيب ومراكم المواد القادمة من مستجمعات المياه.

في الخزانات، يزداد تسخين المياه بشكل حاد، مما يزيد من فقدان الأكسجين والعمليات الأخرى الناجمة عن التلوث الحراري. هذا الأخير، جنبا إلى جنب مع تراكم العناصر الغذائية، يخلق الظروف الملائمة للنمو المفرط للمسطحات المائية والتنمية المكثفة للطحالب، بما في ذلك الطحالب الخضراء المزرقة السامة (السيانيوم). لهذه الأسباب، وكذلك بسبب بطء تجديد المياه، تقل قدرتها على التنقية الذاتية بشكل حاد. ويؤدي تدهور نوعية المياه إلى وفاة العديد من سكانها. تتزايد حالات الإصابة بالأمراض في المخزون السمكي، وخاصة أضرار الديدان الطفيلية. تتناقص صفات الذوق لدى سكان البيئة المائية. يتم تعطيل طرق هجرة الأسماك وتدمير مناطق التغذية والتكاثر وما إلى ذلك.

في نهاية المطاف، تتحول أنظمة الأنهار التي تسدها الخزانات من العبور إلى التراكمي. بالإضافة إلى العناصر الغذائية، تتراكم هنا المعادن الثقيلة والعناصر المشعة والعديد من المواد الكيميائية السامة ذات العمر الطويل. تجعل منتجات التراكم من الصعب استخدام الأراضي التي تشغلها الخزانات بعد تصفيتها. هناك أدلة على أنه نتيجة لترسب الطمي، تفقد خزانات الأراضي المنخفضة قيمتها كمرافق للطاقة بعد 50 إلى 100 سنة من بنائها. على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أن سد أسوان العظيم، الذي بني على نهر النيل في الستينيات، سوف يمتلئ بالطمي إلى النصف بحلول عام 2025. وعلى الرغم من الرخص النسبي للطاقة التي يتم الحصول عليها من الموارد المائية، فإن حصتها في ميزان الطاقة تتناقص تدريجيا. ويرجع ذلك إلى استنفاد أرخص الموارد وإلى القدرة الإقليمية الكبيرة لخزانات الأراضي المنخفضة. ومن المعتقد أن إنتاج الطاقة العالمي من محطات الطاقة الكهرومائية لن يتجاوز في المستقبل 5% من الإجمالي.

الخزانات لها تأثير كبير على العمليات الجوية. على سبيل المثال، في المناطق القاحلة (القاحلة)، يتجاوز التبخر من سطح الخزانات التبخر من سطح أرض متساوٍ بعشرات المرات. ترتبط زيادة التبخر بانخفاض درجة حرارة الهواء وزيادة الظواهر الضبابية. إن الاختلاف في التوازنات الحرارية للخزانات والأراضي المجاورة يحدد تكوين الرياح المحلية مثل النسائم. وتؤدي هذه الظواهر، بالإضافة إلى غيرها من الظواهر، إلى تغير في النظم البيئية (ليست إيجابية دائمًا) وتغير في الطقس. وفي بعض الحالات، في منطقة الخزانات، من الضروري تغيير اتجاه الزراعة. على سبيل المثال، في الأجزاء الجنوبية من العالم، لا يتوفر لدى بعض المحاصيل المحبة للحرارة (البطيخ) وقت لتنضج، وتزداد حالات الإصابة بالأمراض النباتية، وتتدهور جودة المنتجات.

تكون التكاليف البيئية للبناء الهيدروليكي أقل بشكل ملحوظ في المناطق الجبلية، حيث تكون الخزانات عادة صغيرة المساحة. ومع ذلك، في المناطق الجبلية المعرضة للزلازل، يمكن للخزانات أن تثير الزلازل. يزداد احتمال حدوث الانهيارات الأرضية واحتمال وقوع الكوارث نتيجة التدمير المحتمل للسدود. وهكذا، في عام 1960 في الهند (ولاية جونجارات)، أودت المياه بحياة 15 ألف شخص نتيجة انهيار السد.

المشاكل البيئية للطاقة النووية

حتى وقت قريب، كانت الطاقة النووية تعتبر الأكثر واعدة. ويرجع ذلك إلى الاحتياطيات الكبيرة نسبيًا من الوقود النووي وتأثيره اللطيف على البيئة. وتشمل المزايا أيضًا إمكانية بناء محطات الطاقة النووية دون الارتباط برواسب الموارد، حيث أن نقلها لا يتطلب تكاليف كبيرة بسبب الكميات الصغيرة. ويكفي أن نلاحظ أن 0.5 كجم من الوقود النووي ينتج نفس كمية الطاقة التي ينتجها حرق 1000 طن من الفحم.

حتى منتصف الثمانينات، كانت البشرية تنظر إلى الطاقة النووية باعتبارها أحد السبل للخروج من مأزق الطاقة. وفي غضون عشرين عاما فقط (من منتصف الستينيات إلى منتصف الثمانينيات)، ارتفعت الحصة العالمية من الطاقة التي تنتجها محطات الطاقة النووية من الصفر تقريبا إلى 15% إلى 17%، وأصبح هذا الأمر سائدا في عدد من البلدان. ولم يحقق أي نوع آخر من الطاقة معدلات نمو كهذه. حتى وقت قريب، كانت المشاكل البيئية الرئيسية لمحطات الطاقة النووية مرتبطة بالتخلص من الوقود المستهلك، وكذلك بتصفية محطات الطاقة النووية نفسها بعد انتهاء عمرها التشغيلي المسموح به. هناك أدلة على أن تكلفة أعمال التصفية هذه تتراوح من 1/6 إلى 1/3 من تكلفة محطات الطاقة النووية نفسها.

يعرض الجدول بعض معالم تأثير محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية على البيئة:

مقارنة محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية من حيث استهلاك الوقود وتأثيرها على البيئة. تبلغ قوة محطات توليد الكهرباء 1000 ميجاوات، وتعمل على مدار العام؛ (ب. نيبل، 1993)

أثناء التشغيل العادي لمحطة الطاقة النووية، تكون انبعاثات العناصر المشعة في البيئة ضئيلة للغاية. في المتوسط، فهي أقل بمقدار 2-4 مرات من محطات الطاقة الحرارية بنفس الطاقة.

بحلول مايو 1986 إن وحدات الطاقة الـ 400 التي تعمل في العالم والتي توفر أكثر من 17% من الكهرباء زادت من النشاط الإشعاعي الطبيعي في الخلفية بما لا يزيد عن 0.02%. قبل كارثة تشيرنوبيل، ليس فقط في العالم، ولكن أيضًا في روسيا، لم يكن هناك أي صناعة لديها مستوى أقل من الإصابات المهنية مقارنة بمحطات الطاقة النووية. قبل 30 عاما من المأساة، توفي 17 شخصا في حوادث، ثم لأسباب غير إشعاعية. بعد عام 1986، بدأ الخطر البيئي الرئيسي لمحطات الطاقة النووية يرتبط بإمكانية وقوع حوادث. وعلى الرغم من أن احتمال وجودها في محطات الطاقة النووية الحديثة ضئيل، إلا أنه لا يمكن استبعاده. وأكبر حادث من هذا النوع هو ما حدث في الوحدة الرابعة بمحطة تشيرنوبيل للطاقة النووية.

وفقًا لمصادر مختلفة، تراوح إجمالي إطلاق المنتجات الانشطارية الموجودة في المفاعل من 3.5% (63 كجم) إلى 28% (50 طنًا). وللمقارنة، نلاحظ أن القنبلة التي أسقطت على هيروشيما لم تنتج سوى 740 جرامًا من المادة المشعة.

ونتيجة لحادث محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، تعرضت منطقة داخل دائرة نصف قطرها أكثر من ألفي كيلومتر، تغطي أكثر من 20 دولة، للتلوث الإشعاعي. وفي داخل الاتحاد السوفييتي السابق، تأثرت 11 منطقة يسكنها 17 مليون شخص. وتتجاوز المساحة الإجمالية للأراضي الملوثة 8 ملايين هكتار، أي 80 ألف كيلومتر مربع. وأدى الحادث إلى مقتل 31 شخصا وتلقى أكثر من 200 شخص جرعة من الإشعاع أدت إلى مرض الإشعاع. وتم إجلاء 115 ألف شخص من المنطقة الأكثر خطورة (30 كيلومترا) فور وقوع الحادث. يتزايد عدد الضحايا وعدد السكان الذين تم إجلاؤهم، وتتوسع منطقة التلوث نتيجة لحركة المواد المشعة عن طريق الرياح والحرائق والنقل وما إلى ذلك. وستؤثر عواقب الحادث على حياة عدة أجيال أخرى.

بعد الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، قررت بعض الدول حظر بناء محطات الطاقة النووية بشكل كامل. وتشمل هذه السويد وإيطاليا والبرازيل والمكسيك. بالإضافة إلى ذلك، أعلنت السويد عزمها تفكيك جميع المفاعلات القائمة (يوجد 12 منها)، رغم أنها توفر نحو 45% من إجمالي الكهرباء في البلاد. لقد تباطأت وتيرة تطوير هذا النوع من الطاقة في بلدان أخرى بشكل حاد. تم اتخاذ تدابير لتعزيز الحماية ضد الحوادث في محطات الطاقة النووية القائمة والتي هي قيد الإنشاء والمخطط لها. وفي الوقت نفسه، تدرك البشرية أنه من المستحيل الاستغناء عن الطاقة النووية في المرحلة الحالية من التطور. ويتزايد تدريجيا بناء وتشغيل محطات الطاقة النووية الجديدة. يوجد حاليًا أكثر من 500 مفاعل نووي عامل في العالم. وهناك حوالي 100 مفاعل قيد الإنشاء.

أثناء التفاعلات النووية، يحترق فقط 0.5-1.5% من الوقود النووي. يطلق مفاعل نووي بقدرة 1000 ميجاوات حوالي 60 طنًا من النفايات المشعة سنويًا. تتم معالجة بعضها، ولكن الجزء الأكبر يتطلب الدفن. تكنولوجيا الدفن معقدة للغاية ومكلفة. وعادة ما يتم نقل الوقود المستهلك إلى حمامات التبريد، حيث ينخفض ​​النشاط الإشعاعي وتوليد الحرارة بشكل كبير على مدى عدة سنوات. يتم الدفن عادة على أعماق لا تقل عن 500-600 حفرة. وتقع الأخيرة على مسافة من بعضها البعض بحيث يتم استبعاد إمكانية التفاعلات الذرية.

النتيجة الحتمية لتشغيل محطة الطاقة النووية هي التلوث الحراري. لكل وحدة من الطاقة الواردة هنا، فهي أكبر بمقدار 2-2.5 مرة من محطات الطاقة الحرارية، حيث يتم إطلاق المزيد من الحرارة في الغلاف الجوي. ينتج إنتاج مليون كيلوواط من الكهرباء في محطة للطاقة الحرارية 1.5 كيلومتر مكعب من الماء الساخن، وفي محطة للطاقة النووية بنفس الطاقة يصل حجم الماء الساخن إلى 3-3.5 كيلومتر مكعب.

نتيجة فقدان الحرارة الكبير في محطات الطاقة النووية هو انخفاض كفاءتها مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية. في الأخير تبلغ 35٪ وفي محطات الطاقة النووية 30-31٪ فقط.

وبشكل عام يمكن ذكر التأثيرات التالية لمحطات الطاقة النووية على البيئة:

· تدمير النظم البيئية وعناصرها (التربة، التربة، طبقات المياه الجوفية، إلخ) في أماكن استخراج الخام (خاصة الطريقة المفتوحة)؛

· الاستيلاء على الأراضي لبناء محطات الطاقة النووية نفسها. يتم تخصيص مساحات كبيرة بشكل خاص لبناء هياكل لتزويد وتصريف وتبريد المياه الساخنة. تحتاج محطة توليد كهرباء بقدرة 1000 ميجاوات إلى بركة تبريد تبلغ مساحتها حوالي 800-900 هكتار. ويمكن استبدال البرك بأبراج تبريد عملاقة يبلغ قطر قاعدتها 100-120 مترًا وارتفاعها يعادل مبنى مكون من 40 طابقًا؛

· سحب كميات كبيرة من المياه من مختلف المصادر وتصريف المياه الساخنة. وإذا دخلت هذه المياه إلى الأنهار والمصادر الأخرى فإنها تعاني من فقدان الأكسجين، وتزداد احتمالية التزهير، وتزداد ظاهرة الإجهاد الحراري في الكائنات المائية؛

· لا يمكن استبعاد التلوث الإشعاعي للغلاف الجوي والمياه والتربة أثناء استخراج المواد الخام ونقلها، وكذلك أثناء تشغيل محطات الطاقة النووية وتخزين النفايات ومعالجتها والتخلص منها.

بعض الطرق لحل مشاكل الطاقة الحديثة

ليس هناك شك في أن الطاقة الحرارية ستظل في المستقبل القريب هي المهيمنة في ميزان الطاقة في العالم والبلدان الفردية. وهناك احتمال كبير لزيادة حصة الفحم وأنواع الوقود الأخرى الأقل نظافة في إنتاج الطاقة. وفي هذا الصدد، سننظر في بعض طرق وأساليب استخدامها التي يمكن أن تقلل بشكل كبير من التأثير السلبي على البيئة. تعتمد هذه الأساليب بشكل أساسي على تحسين تقنيات تحضير الوقود وجمع النفايات الخطرة. من بينها ما يلي:

1. استخدام وتحسين أجهزة التنظيف. في الوقت الحالي، تقوم العديد من محطات الطاقة الحرارية بشكل أساسي بالتقاط الانبعاثات الصلبة باستخدام أنواع مختلفة من المرشحات. إن أكثر الملوثات عدوانية، وهو ثاني أكسيد الكبريت، لا يتم احتجازه في العديد من محطات الطاقة الحرارية أو يتم احتجازه بكميات محدودة. وفي الوقت نفسه، هناك محطات للطاقة الحرارية (الولايات المتحدة الأمريكية واليابان) تقوم بإزالة هذا الملوث بشكل شبه كامل، وكذلك أكاسيد النيتروجين وغيرها من الملوثات الضارة. ولهذا الغرض، يتم استخدام منشآت خاصة لإزالة الكبريت (لالتقاط ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد) ونزع النتروجين (لالتقاط أكاسيد النيتروجين). يتم تنفيذ عملية التقاط أكاسيد الكبريت والنيتروجين الأكثر انتشارًا عن طريق تمرير غازات المداخن عبر محلول الأمونيا. المنتجات النهائية لهذه العملية هي نترات الأمونيوم، المستخدمة كسماد معدني، أو محلول كبريتيت الصوديوم (مادة خام للصناعة الكيميائية). تلتقط هذه المنشآت ما يصل إلى 96% من أكاسيد الكبريت وأكثر من 80% من أكاسيد النيتروجين. وهناك طرق أخرى للتنقية من هذه الغازات.

2. الحد من دخول مركبات الكبريت إلى الغلاف الجوي من خلال إزالة الكبريت الأولية (إزالة الكبريت) من الفحم وأنواع الوقود الأخرى (النفط والغاز والصخر الزيتي) بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية. تتيح هذه الطرق استخلاص ما بين 50 إلى 70% من الكبريت من الوقود قبل حرقه.

3. إن الفرص الكبيرة والحقيقية لتقليل أو تثبيت تدفق التلوث إلى البيئة ترتبط بتوفير الطاقة. تعتبر هذه الفرص رائعة بشكل خاص بسبب انخفاض كثافة الطاقة في المنتجات الناتجة. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية، في المتوسط، تم استهلاك طاقة أقل بمقدار مرتين لكل وحدة من المنتجات المنتجة مقارنة بالاتحاد السوفييتي السابق. وفي اليابان، كان هذا الاستهلاك أقل بثلاث مرات. إن توفير الطاقة عن طريق تقليل استهلاك المنتجات المعدنية وتحسين جودتها وزيادة العمر المتوقع للمنتجات ليس أقل واقعية. يعد توفير الطاقة من خلال الانتقال إلى تقنيات التكنولوجيا الفائقة المرتبطة باستخدام أجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة ذات التيار المنخفض أمرًا واعدًا.

4. لا تقل أهمية عن فرص توفير الطاقة في الحياة اليومية وفي العمل من خلال تحسين الخصائص العازلة للمباني. يأتي التوفير الحقيقي في الطاقة من خلال استبدال المصابيح المتوهجة ذات الكفاءة التي تبلغ حوالي 5٪ بمصابيح الفلورسنت التي تكون كفاءتها أعلى بعدة مرات.

من الإسراف الشديد استخدام الطاقة الكهربائية لتوليد الحرارة. من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن إنتاج الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة الحرارية يرتبط بفقدان ما يقرب من 60-65٪ من الطاقة الحرارية، وفي محطات الطاقة النووية - ما لا يقل عن 70٪ من الطاقة. تُفقد الطاقة أيضًا عندما تنتقل عبر الأسلاك عبر مسافة. ولذلك فإن الاحتراق المباشر للوقود لإنتاج الحرارة، وخاصة الغاز، أكثر عقلانية من تحويله إلى كهرباء ثم إعادته إلى حرارة.

5. كما تزداد كفاءة الوقود بشكل ملحوظ عند استخدامه بدلاً من محطات الطاقة الحرارية في محطات الطاقة الحرارية. وفي الحالة الأخيرة، تكون كائنات إنتاج الطاقة أقرب إلى أماكن استهلاكها وبالتالي يتم تقليل الخسائر المرتبطة بنقلها عبر مسافة. إلى جانب الكهرباء، تستخدم محطات الطاقة الحرارية الحرارة التي يتم التقاطها بواسطة عوامل التبريد. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل احتمالية التلوث الحراري للبيئة المائية بشكل ملحوظ. الطريقة الأكثر اقتصادا للحصول على الطاقة هي في المنشآت الصغيرة مثل محطات الطاقة الحرارية (التأين) مباشرة في المباني. في هذه الحالة، يتم تقليل خسائر الطاقة الحرارية والكهربائية إلى الحد الأدنى. يتم استخدام هذه الأساليب بشكل متزايد في بعض البلدان.

مصادر طاقه بديله

يمكن اعتبار المصادر الحديثة الرئيسية للطاقة (وخاصة الوقود الأحفوري) وسيلة لحل مشاكل الطاقة في المستقبل القريب. ويرجع ذلك إلى استنزافها والتلوث الحتمي للبيئة. وفي هذا الصدد، من المهم التعرف على إمكانيات استخدام مصادر الطاقة الجديدة التي من شأنها أن تحل محل المصادر الموجودة. وتشمل هذه المصادر الطاقة من الشمس والرياح والماء والاندماج النووي الحراري ومصادر أخرى.

الشمس كمصدر للطاقة الحرارية

إنه مصدر للطاقة لا ينضب عمليا. ويمكن استخدامه بشكل مباشر (من خلال الالتقاط بواسطة الأجهزة التقنية) أو بشكل غير مباشر من خلال منتجات التمثيل الضوئي ودورة المياه وحركة الكتل الهوائية وغيرها من العمليات التي تحددها الظواهر الشمسية.

يعد استخدام الحرارة الشمسية أبسط وأرخص طريقة لحل بعض مشاكل الطاقة. تشير التقديرات إلى أنه في الولايات المتحدة، يتم استهلاك حوالي 25٪ من الطاقة المنتجة في البلاد لتدفئة الأماكن وإمدادات المياه الساخنة. وفي بلدان الشمال، بما في ذلك لاتفيا، تكون هذه الحصة أعلى بشكل ملحوظ. وفي الوقت نفسه، يمكن الحصول على جزء كبير من الحرارة اللازمة لهذه الأغراض عن طريق التقاط طاقة الأشعة الشمسية. وتصبح هذه الاحتمالات أكثر أهمية كلما وصل الإشعاع الشمسي المباشر إلى سطح الأرض.

الطريقة الأكثر شيوعًا هي التقاط الطاقة الشمسية من خلال أنواع مختلفة من المجمعات. وهو في أبسط صوره عبارة عن سطح داكن اللون لاحتجاز الحرارة وجهاز لتجميعها والاحتفاظ بها. يمكن أن تمثل كلا الكتلتين كلًا واحدًا. يتم وضع المجمعات في غرفة شفافة تعمل على مبدأ الدفيئة. كما توجد أجهزة لتقليل تبديد الطاقة (العزل الجيد) وإزالتها مثلاً عن طريق تيارات الهواء أو الماء.

أنظمة التدفئة من النوع السلبي أبسط. يتم تداول المبردات هنا نتيجة لتيارات الحمل الحراري: يرتفع الهواء الساخن أو الماء إلى الأعلى، ويتم أخذ مكانها بواسطة المبردات الأكثر برودة. مثال على هذا النظام هو غرفة ذات نوافذ كبيرة تواجه الشمس وخصائص عزل جيدة للمواد التي يمكنها الاحتفاظ بالحرارة لفترة طويلة. لتقليل ارتفاع درجة الحرارة أثناء النهار وفقدان الحرارة أثناء الليل، يتم استخدام الستائر والستائر والأقنعة وأجهزة الحماية الأخرى. وفي هذه الحالة يتم حل مشكلة الاستخدام الأكثر عقلانية للطاقة الشمسية من خلال التصميم الصحيح للمباني. ويقابل بعض الزيادة في تكاليف البناء تأثير استخدام الطاقة الرخيصة والنظيفة تمامًا.

إن الاستخدام المستهدف للطاقة الشمسية ليس كبيرا بعد، ولكن إنتاج أنواع مختلفة من مجمعات الطاقة الشمسية يتزايد بشكل مكثف. يوجد الآن الآلاف من الأنظمة المماثلة قيد التشغيل في الولايات المتحدة، على الرغم من أنها توفر حاليًا 0.5% فقط من إمدادات الماء الساخن.

تُستخدم أحيانًا أجهزة بسيطة جدًا في البيوت الزجاجية أو غيرها من الهياكل. ولمزيد من تراكم الحرارة في الأوقات المشمسة من اليوم، يتم وضع مواد ذات سطح كبير وقدرة حرارية جيدة في مثل هذه الغرف. يمكن أن تكون هذه الحجارة والرمل الخشن والماء والحصى والمعادن وما إلى ذلك. خلال النهار تتراكم الحرارة، وفي الليل تطلقها تدريجيا. تستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في البيوت الزجاجية.

الشمس كمصدر للطاقة الكهربائية

يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال استخدام الخلايا الكهروضوئية، حيث يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى تيار كهربائي دون أي أجهزة إضافية. وعلى الرغم من أن كفاءة هذه الأجهزة منخفضة، إلا أنها تتمتع بميزة التآكل البطيء بسبب عدم وجود أي أجزاء متحركة. ترتبط الصعوبات الرئيسية في استخدام الخلايا الكهروضوئية بتكلفتها العالية واحتلال مساحات كبيرة لوضعها. يمكن حل المشكلة إلى حد ما عن طريق استبدال المحولات الضوئية المعدنية بمحولات اصطناعية مرنة، واستخدام أسطح وجدران المنازل لإيواء البطاريات، ونقل المحولات إلى الفضاء الخارجي، وما إلى ذلك.

وفي الحالات التي تتطلب كمية صغيرة من الطاقة، يكون استخدام الخلايا الكهروضوئية ممكنًا اقتصاديًا بالفعل. ومن أمثلة هذه الاستخدامات الآلات الحاسبة، والهواتف، وأجهزة التلفزيون، ومكيفات الهواء، والمنارات، والعوامات، وأنظمة الري الصغيرة، وما إلى ذلك.

في البلدان التي لديها كمية كبيرة من الإشعاع الشمسي، هناك مشاريع للكهربة الكاملة لقطاعات معينة من الاقتصاد، على سبيل المثال الزراعة، باستخدام الطاقة الشمسية. والطاقة التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة، وخاصة مع مراعاة ملاءمتها العالية للبيئة، تعتبر أكثر فعالية من حيث التكلفة من الطاقة التي يتم الحصول عليها بالطرق التقليدية.

تتميز محطات الطاقة الشمسية أيضًا بقدرتها على التشغيل السريع وزيادة طاقتها أثناء التشغيل بمجرد توصيل بطاريات تجميع الطاقة الشمسية الإضافية. تم بناء محطة للطاقة الشمسية في ولاية كاليفورنيا، تكفي قوتها لتزويد 2400 منزل بالكهرباء.

أما الطريقة الثانية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية فتتضمن تحويل الماء إلى بخار، وهو ما يحرك المولدات التوربينية. وفي هذه الحالات، يتم استخدام أبراج تخزين الطاقة التي تحتوي على عدد كبير من العدسات التي تركز أشعة الشمس، بالإضافة إلى البرك الشمسية الخاصة في أغلب الأحيان. جوهر الأخير هو أنها تتكون من طبقتين من الماء: الطبقة السفلية ذات تركيز عالٍ من الأملاح والطبقة العلوية ممثلة بالمياه العذبة الصافية. يلعب المحلول الملحي دور مادة تخزين الطاقة. يستخدم الماء الساخن لتسخين أو تحويل إلى سوائل بخارية تغلي عند درجات حرارة منخفضة.

وفي بعض الحالات، تعد الطاقة الشمسية أيضًا واعدة لإنتاج الهيدروجين من الماء، والذي يسمى “وقود المستقبل”. يتم تحلل الماء وإطلاق الهيدروجين من خلال تمرير تيار كهربائي بين الأقطاب الكهربائية التي يتم الحصول عليها في تركيبات الهلام. لا تزال عيوب مثل هذه التركيبات مرتبطة بالكفاءة المنخفضة (الطاقة الموجودة في الهيدروجين أعلى بنسبة 20٪ فقط من تلك المستهلكة في التحليل الكهربائي للماء) وقابلية الهيدروجين العالية للاشتعال، فضلاً عن انتشاره عبر صهاريج التخزين.

تسخير الطاقة الشمسية من خلال عملية التمثيل الضوئي والكتلة الحيوية

ويتركز أقل من 1% من تدفق الطاقة الشمسية سنويًا في الكتلة الحيوية. ومع ذلك، فإن هذه الطاقة تتجاوز بشكل كبير ما يتلقاه الشخص من مصادر مختلفة في الوقت الحاضر وسيحصل عليه في المستقبل.

إن أبسط طريقة لاستخدام طاقة التمثيل الضوئي هي من خلال الاحتراق المباشر للكتلة الحيوية. وفي بعض البلدان التي لم تشرع بعد في طريق التنمية الصناعية، تعتبر هذه الطريقة هي الطريقة الرئيسية. ومع ذلك، فإن الأمر الأكثر تبريرًا هو معالجة الكتلة الحيوية وتحويلها إلى أنواع أخرى من الوقود، على سبيل المثال تحويلها إلى غاز حيوي أو كحول إيثيلي. الأول هو نتيجة التخمر اللاهوائي (بدون أكسجين)، والثاني هو نتيجة التخمر الهوائي (في بيئة أكسجين).

هناك أدلة على أن مزرعة ألبان مكونة من ألفي رأس ليست قادرة على تزويد المزرعة نفسها بالغاز الحيوي من خلال استخدام النفايات فحسب، بل يمكنها أيضًا توليد دخل كبير من بيع الطاقة المستلمة. وتتركز موارد الطاقة الكبيرة أيضًا في حمأة المجاري والقمامة والنفايات العضوية الأخرى.

يتزايد استخدام الكحول الذي يتم الحصول عليه من الموارد الحيوية في محركات الاحتراق الداخلي. وهكذا، منذ السبعينيات، قامت البرازيل بتحويل جزء كبير من مركباتها إلى وقود الكحول أو إلى خليط من الكحول والبنزين - كحول البنزين. هناك خبرة في استخدام الكحول كحامل للطاقة في الولايات المتحدة الأمريكية ودول أخرى.

للحصول على الكحول، يتم استخدام المواد الخام العضوية المختلفة. في البرازيل يتم إنتاجه بشكل أساسي من قصب السكر، وفي الولايات المتحدة الأمريكية يتم إنتاجه من الذرة. في بلدان أخرى - محاصيل الحبوب المختلفة والبطاطس ولب الخشب. العوامل التي تحد من استخدام الكحول كحامل للطاقة هي عدم وجود أرض للحصول على المواد العضوية والتلوث البيئي أثناء إنتاج الكحول (حرق الوقود الأحفوري)، فضلا عن التكلفة العالية الكبيرة (حوالي 2 مرات أكثر تكلفة من الغازولين).

بالنسبة لروسيا، حيث لا يتم استخدام كمية كبيرة من الخشب، وخاصة الأنواع المتساقطة (البتولا، الحور الرجراج)، عمليًا (لا يتم قطعها أو تركها في مناطق القطع)، فمن الواعد جدًا الحصول على الكحول من هذه الكتلة الحيوية باستخدام تقنيات تعتمد على التحلل المائي. تتوفر أيضًا احتياطيات كبيرة للحصول على الوقود الكحولي من نفايات المناشر وشركات معالجة الأخشاب.

في الآونة الأخيرة، ظهرت مصطلحات "محاصيل الطاقة" و"غابات الطاقة" في الأدبيات. يتم فهمها على أنها نباتات نباتية تمت زراعتها لمعالجة كتلتها الحيوية إلى غاز أو وقود سائل. عادة ما يتم تعيين "غابات الطاقة" على أنها الأراضي التي يتم فيها زراعة وحصاد أنواع الأشجار سريعة النمو (أشجار الحور والأوكالبتوس وغيرها) باستخدام تقنيات مكثفة في فترة زمنية قصيرة (5-10 سنوات).

بشكل عام، يمكن اعتبار الوقود الحيوي عاملاً مهمًا في حل مشاكل الطاقة، إن لم يكن الآن، ففي المستقبل. الميزة الرئيسية لهذا المورد هو تجديده المستمر والسريع، ومع الاستخدام السليم، لا ينضب.

الرياح كمصدر للطاقة

تعتبر الرياح، مثل المياه المتحركة، من أقدم مصادر الطاقة. لعدة قرون، تم استخدام هذه المصادر كمصادر ميكانيكية في المطاحن، والمناشر، وفي أنظمة إمدادات المياه إلى أماكن الاستهلاك، وما إلى ذلك، كما تم استخدامها لتوليد الطاقة الكهربائية، على الرغم من أن حصة الرياح في هذا الصدد ظلت ضئيلة للغاية.

وتزايد الاهتمام باستخدام الرياح لتوليد الكهرباء في السنوات الأخيرة. وقد تم حتى الآن اختبار توربينات الرياح ذات القدرات المختلفة، بما في ذلك العملاقة منها. وقد تم التوصل إلى أنه في المناطق ذات الحركة الجوية المكثفة، يمكن لتوربينات الرياح توفير الطاقة للاحتياجات المحلية. إن استخدام توربينات الرياح لخدمة الكائنات الفردية (المباني السكنية، والصناعات غير كثيفة الاستهلاك للطاقة، وما إلى ذلك) له ما يبرره. وفي الوقت نفسه، أصبح من الواضح أن توربينات الرياح العملاقة ليست مبررة بعد بسبب ارتفاع تكلفة الهياكل والاهتزازات القوية والضوضاء والفشل السريع. تعتبر مجمعات توربينات الرياح الصغيرة المدمجة في نظام واحد أكثر اقتصادا.

وفي الولايات المتحدة الأمريكية، تم بناء محطة طاقة الرياح من خلال الجمع بين عدد كبير من توربينات الرياح الصغيرة بقدرة حوالي 1500 ميجاوات (حوالي 1.5 محطة للطاقة النووية). يتم العمل على نطاق واسع على استخدام طاقة الرياح في كندا وهولندا والدنمارك والسويد وألمانيا وبلدان أخرى. بالإضافة إلى عدم استنفاد الموارد والصداقة البيئية العالية للإنتاج، تشمل مزايا توربينات الرياح انخفاض تكلفة الطاقة التي تنتجها. إنه أقل هنا بمقدار 2-3 مرات مما هو عليه في محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية.

فرص استغلال الموارد المائية غير التقليدية

لا تزال الموارد المائية تشكل مصدرا محتملا هاما للطاقة، شريطة استخدام طرق أكثر ملاءمة للبيئة للحصول عليها من الطرق الحديثة. على سبيل المثال، فإن موارد الطاقة في الأنهار المتوسطة والصغيرة (التي يتراوح طولها من 10 إلى 200 كيلومتر) غير مستغلة بشكل كبير. في الماضي، كانت الأنهار الصغيرة والمتوسطة الحجم هي أهم مصدر للطاقة. لا تؤدي السدود الصغيرة المقامة على الأنهار إلى تعطيل النظام الهيدرولوجي للأنهار والأراضي المجاورة بقدر ما تعمل على تحسينه. ويمكن اعتبارها مثالاً على الإدارة البيئية المحددة بيئيًا، والتدخل اللطيف في العمليات الطبيعية. الخزانات التي تم إنشاؤها على الأنهار الصغيرة عادة لا تمتد إلى ما وراء مجاري الأنهار. تعمل هذه الخزانات على تخفيف تقلبات المياه في الأنهار وتثبيت مستويات المياه الجوفية تحت أراضي السهول الفيضية المجاورة. وهذا له تأثير مفيد على إنتاجية واستدامة النظم الإيكولوجية المائية والسهول الفيضية.

هناك حسابات أنه في الأنهار الصغيرة والمتوسطة الحجم من الممكن الحصول على طاقة لا تقل عن تلك التي يتم الحصول عليها من محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة الحديثة. حاليا، هناك توربينات تمكن من الحصول على الطاقة باستخدام التدفق الطبيعي للأنهار، دون بناء السدود. يمكن تركيب هذه التوربينات بسهولة على الأنهار، وإذا لزم الأمر، نقلها إلى أماكن أخرى. على الرغم من أن تكلفة الطاقة المنتجة في مثل هذه المنشآت أعلى بشكل ملحوظ من محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة أو محطات الطاقة الحرارية أو محطات الطاقة النووية، إلا أن ملاءمتها البيئية العالية تجعل من المناسب الحصول عليها.

موارد الطاقة من البحر والمحيطات والمياه الحرارية

تتمتع الكتل المائية في البحار والمحيطات بموارد طاقة كبيرة. وتشمل هذه طاقة المد والجزر، والتيارات البحرية، وتدرجات درجات الحرارة على أعماق مختلفة. حاليا، يتم استخدام هذه الطاقة بكميات صغيرة للغاية بسبب ارتفاع تكلفة الإنتاج. لكن هذا لا يعني أن حصتها في ميزان الطاقة لن تزيد في المستقبل.

يوجد حاليًا محطتان أو ثلاث محطات لتوليد طاقة المد والجزر في العالم. ومع ذلك، وبصرف النظر عن التكلفة العالية للطاقة، لا يمكن اعتبار محطات الطاقة من هذا النوع صديقة للبيئة بدرجة كبيرة. أثناء بنائها، تسد السدود الخلجان، مما يغير بشكل كبير العوامل البيئية والظروف المعيشية للكائنات الحية.

وفي مياه المحيطات، يمكن استخدام الاختلافات في درجات الحرارة على أعماق مختلفة لتوليد الطاقة. وفي التيارات الدافئة، مثل تيار الخليج، تصل درجة الحرارة إلى 20 درجة مئوية، ويقوم المبدأ على استخدام السوائل التي تغلي وتتكثف عند اختلافات صغيرة في درجات الحرارة. ويستخدم الماء الدافئ في الطبقات السطحية لتحويل السائل إلى بخار، مما يؤدي إلى تدوير التوربين، بينما يستخدم الماء العميق البارد لتكثيف البخار إلى سائل. ترتبط الصعوبات بضخامة الهياكل وتكلفتها العالية. التركيبات من هذا النوع لا تزال في مرحلة الاختبار.

إن إمكانيات استخدام موارد الطاقة الحرارية الأرضية أكثر واقعية بما لا يقاس. في هذه الحالة، مصدر الحرارة هو الماء الساخن الموجود في أحشاء الأرض. وفي بعض المناطق، تتدفق هذه المياه إلى السطح على شكل ينابيع ماء حارة. يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في شكل حرارة ولتوليد الكهرباء.

وتجري أيضًا تجارب على استخدام الحرارة الموجودة في الهياكل الصلبة لقشرة الأرض. ويتم استخراج هذه الحرارة من الأعماق عن طريق ضخ المياه، والتي تستخدم بعد ذلك بنفس طريقة استخدام المياه الحرارية الأخرى.

بالفعل في الوقت الحاضر، يتم تزويد المدن أو المؤسسات الفردية بالطاقة من المياه الحرارية الأرضية. وهذا ينطبق على وجه الخصوص على عاصمة أيسلندا - ريكيافيك. في أوائل الثمانينات، أنتج العالم حوالي 5000 ميجاوات من الكهرباء من محطات الطاقة الحرارية الأرضية (حوالي 5 محطات للطاقة النووية). من بين دول الاتحاد السوفييتي السابق، لا تتوفر موارد كبيرة من المياه الحرارية الأرضية إلا في روسيا في كامتشاتكا، لكنها لا تزال تستخدم بكميات صغيرة. وفي الاتحاد السوفييتي السابق، تم إنتاج حوالي 20 ميجاوات فقط من الكهرباء من هذا النوع من الموارد.

طاقة الانصهار

تعتمد الطاقة النووية الحديثة على تقسيم النوى الذرية إلى نواتين أخف وزنا مع إطلاق طاقة تتناسب مع فقدان الكتلة. مصدر الطاقة ومنتجات الاضمحلال هي عناصر مشعة. وترتبط بها المشاكل البيئية الرئيسية للطاقة النووية.

يتم إطلاق المزيد من الطاقة في عملية الاندماج النووي، حيث تندمج نواتان في واحدة أثقل، ولكن أيضًا مع فقدان الكتلة وإطلاق الطاقة. العناصر الأولية للتخليق هي الهيدروجين، والعنصر الأخير هو الهيليوم. كلا العنصرين ليس لهما تأثير سلبي على البيئة ولا ينضب عمليا.

نتيجة الاندماج النووي هي طاقة الشمس. وقد تم تصميم هذه العملية من قبل البشر في انفجارات القنابل الهيدروجينية. وتتمثل المهمة في جعل الاندماج النووي قابلاً للتحكم واستخدام طاقته بشكل هادف. تكمن الصعوبة الرئيسية في أن الاندماج النووي ممكن عند ضغوط عالية جدًا ودرجات حرارة تصل إلى حوالي 100 مليون درجة مئوية. لا توجد مواد يمكن صنع المفاعلات منها لإجراء تفاعلات ذات درجات حرارة عالية جدًا (نووية حرارية). أي مادة تذوب وتتبخر.

لقد سلك العلماء طريق البحث عن إمكانية حدوث تفاعلات في بيئة غير قادرة على التبخر. ولتحقيق ذلك، يجري حاليا اختبار نهجين. يعتمد أحدهما على الاحتفاظ بالهيدروجين في مجال مغناطيسي قوي. التثبيت من هذا النوع يسمى TOKAMAK (الغرفة الحلقية ذات المجال المغناطيسي). تم تطوير هذه الكاميرا في المعهد الروسي الذي سمي باسمه. كورتشاتوفا. أما الطريقة الثانية فتتضمن استخدام أشعة الليزر، والتي تضمن الحصول على درجة الحرارة المطلوبة، وإيصال الهيدروجين إلى أماكن تركيزه.

على الرغم من بعض النتائج الإيجابية في تنفيذ الاندماج النووي الخاضع للرقابة، يتم التعبير عن الآراء أنه في المستقبل القريب من غير المرجح أن يتم استخدامه لحل مشاكل الطاقة والبيئة. ويرجع ذلك إلى الطبيعة التي لم يتم حلها للعديد من القضايا والحاجة إلى تكاليف هائلة لمزيد من التطويرات التجريبية، وحتى الصناعية.

خاتمة

في الختام، يمكننا أن نستنتج أن المستوى الحالي للمعرفة، وكذلك التقنيات الحالية والتي قيد التطوير، توفر أسبابًا لتوقعات متفائلة: الإنسانية ليست في خطر الوصول إلى حالة من الجمود سواء فيما يتعلق باستنزاف موارد الطاقة أو من حيث المشاكل البيئية الناتجة عن الطاقة. هناك فرص حقيقية للتحول إلى مصادر الطاقة البديلة (التي لا تنضب والصديقة للبيئة). ومن هذه المواقف يمكن اعتبار الطرق الحديثة لإنتاج الطاقة نوعا من التحول. والسؤال هو ما هي مدة هذه الفترة الانتقالية وما هي الإمكانيات المتاحة لتقصيرها.

مقدمة
1. مشاكل الطاقة
2. المشاكل البيئية للطاقة الحرارية
3. المشاكل البيئية للطاقة الكهرومائية
4. المشاكل البيئية للطاقة النووية
5. طرق حل مشاكل الطاقة الحديثة
خاتمة
قائمة الأدب المستخدم

مقدمة

تعتبر الفترة البشرية ثورية في تاريخ الأرض. تتجلى الإنسانية على أنها أعظم قوة جيولوجية من حيث حجم أنشطتها على كوكبنا. وإذا تذكرنا قصر مدة وجود الإنسان مقارنة بحياة الكوكب، فإن أهمية أنشطته ستظهر بشكل أوضح.

لقد تزايدت قدرة الإنسان التقنية على تغيير بيئته الطبيعية بشكل سريع، لتصل إلى أعلى مستوياتها في عصر الثورة العلمية والتكنولوجية. وهو الآن قادر على تنفيذ مشاريع لتحويل البيئة الطبيعية لم يكن يجرؤ حتى على الحلم بها إلا في وقت قريب نسبياً. يؤدي نمو القوة البشرية إلى زيادة عواقب أنشطته السلبية على الطبيعة، وفي نهاية المطاف، خطرة على الوجود الإنساني، والتي بدأت أهميتها الآن فقط في التنفيذ.

رافق تكوين وتطور المجتمع البشري أزمات بيئية محلية وإقليمية ذات أصل بشري. ويمكن القول إن خطوات البشرية إلى الأمام على طريق التقدم العلمي والتكنولوجي كانت مصحوبة باستمرار بجوانب سلبية أدى تفاقمها الحاد إلى أزمات بيئية.

ومن السمات المميزة لعصرنا هذا تكثيف وعولمة التأثير البشري على البيئة الطبيعية، والذي يصاحبه تكثيف وعولمة غير مسبوقة للعواقب السلبية لهذا التأثير. وإذا كانت البشرية السابقة قد شهدت أزمات بيئية محلية وإقليمية، يمكن أن تؤدي إلى موت أي حضارة، لكنها لم تعيق التقدم الإضافي للجنس البشري ككل، فإن الوضع البيئي الحالي محفوف بالانهيار البيئي العالمي. لأن الإنسان الحديث يدمر آليات العمل المتكامل للمحيط الحيوي على نطاق كوكبي. هناك المزيد والمزيد من نقاط الأزمة، سواء بالمعنى الإشكالي أو المكاني، وتبين أنها مترابطة بشكل وثيق. هذا هو الظرف الذي يسمح لنا بالحديث عن وجود أزمة بيئية عالمية وتهديد بكارثة بيئية.

هناك تعبير مجازي بأننا نعيش في عصر ثلاثة "Es": الاقتصاد، والطاقة، والبيئة. وفي الوقت نفسه، فإن علم البيئة كعلم وطريقة تفكير يجذب المزيد والمزيد من اهتمام البشرية.

حاليًا، شهد مصطلح "علم البيئة" تحولًا كبيرًا. لقد أصبح أكثر توجهاً نحو الإنسان بسبب تأثيره الواسع النطاق والمحدد على البيئة.

لقد أصبح من الواضح بشكل متزايد أن الإنسان لا يعرف إلا القليل عن البيئة التي يعيش فيها، وخاصة عن الآليات التي تشكل البيئة وتحافظ عليها. يعد اكتشاف هذه الآليات (الأنماط) من أهم مهام علم البيئة الحديث.

1. مشاكل الطاقة

الطاقة هي قطاع الإنتاج الذي يتطور بوتيرة سريعة غير مسبوقة. إذا تضاعف عدد السكان خلال 40-50 سنة في ظل ظروف الانفجار الديموغرافي الحديث، فإن هذا يحدث في إنتاج واستهلاك الطاقة كل 12-15 سنة. ومع وجود مثل هذه النسبة بين معدلات نمو السكان والطاقة، فإن توافر الطاقة يتزايد بشكل كبير ليس فقط من حيث القيمة الإجمالية، ولكن أيضًا من حيث نصيب الفرد.

لا يوجد سبب لتوقع أن تتغير معدلات إنتاج واستهلاك الطاقة بشكل كبير في المستقبل القريب (يتم تعويض بعض تباطؤها في الدول الصناعية من خلال الزيادة في توافر الطاقة في دول العالم الثالث)، لذلك من المهم الحصول على إجابات على الأسئلة التالية:

1. ما هو تأثير الأنواع الرئيسية من الطاقة الحديثة (الحرارية، المائية، النووية) على المحيط الحيوي وعناصره الفردية، وكيف ستتغير نسبة هذه الأنواع في توازن الطاقة على المدى القريب والطويل؛
2. هل من الممكن الحد من التأثير السلبي على البيئة للطرق الحديثة (التقليدية) للحصول على الطاقة واستخدامها؛
3. ما هي إمكانيات إنتاج الطاقة باستخدام الموارد البديلة (غير التقليدية)، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والمياه الحرارية وغيرها من المصادر التي لا تنضب والصديقة للبيئة.

في الوقت الحالي، يتم تلبية احتياجات الطاقة بشكل رئيسي من خلال ثلاثة أنواع من موارد الطاقة:

1) الوقود العضوي،

3) النواة الذرية.

يستخدم الإنسان الطاقة المائية والطاقة الذرية بعد تحويلها إلى طاقة كهربائية. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام كمية كبيرة من الطاقة الموجودة في الوقود العضوي على شكل حرارة، ولا يتم تحويل سوى جزء منها إلى كهرباء. ومع ذلك، في كلتا الحالتين، يرتبط إطلاق الطاقة من الوقود العضوي باحتراقه، وبالتالي بإطلاق منتجات الاحتراق في البيئة.

2. المشاكل البيئية للطاقة الحرارية

يتم إنتاج حوالي 90% من الطاقة حاليًا عن طريق حرق الوقود (بما في ذلك الفحم والحطب والموارد الحيوية الأخرى). يتم تقليل حصة المصادر الحرارية إلى 80-85٪ في إنتاج الكهرباء. وفي الوقت نفسه، يستخدم النفط والمنتجات النفطية في البلدان الصناعية بشكل رئيسي لتلبية احتياجات النقل. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية (بيانات عام 1995)، شكل النفط 44% من إجمالي ميزان الطاقة في البلاد، و3% فقط من إنتاج الكهرباء. ويتميز الفحم بالنمط المعاكس: حيث يشكل 22% من إجمالي رصيد الطاقة، وهو المصدر الرئيسي للكهرباء (52%). وفي الصين تقترب حصة الفحم في إنتاج الكهرباء من 75%، أما في روسيا فإن المصدر الغالب للكهرباء هو الغاز الطبيعي (حوالي 40%)، ولا تمثل حصة الفحم سوى 18% من الطاقة الواردة، حصة النفط لا تتجاوز 10%.

وعلى المستوى العالمي، توفر الموارد المائية حوالي 5-6% من الكهرباء، وتوفر الطاقة النووية 17-18% من الكهرباء. علاوة على ذلك، فهي هي المهيمنة في عدد من البلدان في ميزان الطاقة (فرنسا - 74٪، بلجيكا -61٪، السويد - 45٪).

ولا يعد احتراق الوقود المصدر الرئيسي للطاقة فحسب، بل هو أيضا أهم مصدر للملوثات للبيئة. محطات الطاقة الحرارية هي "المسؤولة" بشكل كبير عن زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري والهطول الحمضي. وهي، إلى جانب وسائل النقل، تزود الغلاف الجوي بالحصة الرئيسية من الكربون التكنولوجي (أساسًا في شكل ثاني أكسيد الكربون)، وحوالي 50% من ثاني أكسيد الكبريت، و35% من أكاسيد النيتروجين، وحوالي 35% من الغبار. هناك أدلة على أن محطات الطاقة الحرارية تلوث البيئة بالمواد المشعة 2-4 مرات أكثر من محطات الطاقة النووية من نفس الطاقة.

تحتوي الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية على كمية كبيرة من المعادن ومركباتها. عند تحويلها إلى جرعات مميتة، تحتوي الانبعاثات السنوية الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية بقدرة مليون كيلووات على أكثر من 100 مليون جرعة من الألومنيوم ومركباته، و400 مليون جرعة من الحديد، و1.5 مليون جرعة من المغنيسيوم. ولا يحدث التأثير القاتل لهذه الملوثات إلا لأنها تدخل الجسم بكميات قليلة. لكن هذا لا يستبعد تأثيرها السلبي من خلال المياه والتربة وأجزاء أخرى من النظم البيئية.

وفي الوقت نفسه، يعتمد تأثير الطاقة على البيئة وسكانها إلى حد كبير على نوع حاملات الطاقة (الوقود) المستخدمة. أنظف أنواع الوقود هو الغاز الطبيعي، يليه النفط (زيت الوقود)، والفحم، والفحم البني، والصخر الزيتي، والجفت.

على الرغم من أن حصة كبيرة من الكهرباء يتم إنتاجها حاليًا من الوقود النظيف نسبيًا (الغاز والنفط)، إلا أن هناك ميلًا طبيعيًا لانخفاض حصتها. ووفقا للتوقعات المتاحة، ستفقد شركات الطاقة هذه أهميتها الرائدة في الربع الأول من القرن الحادي والعشرين.

لا يمكن استبعاد إمكانية حدوث زيادة كبيرة في ميزان الطاقة العالمي لاستخدام الفحم. وفقا للحسابات المتاحة، فإن احتياطيات الفحم تكفي لتلبية احتياجات العالم من الطاقة لمدة 200-300 عام. ويقدر الإنتاج المحتمل للفحم، مع الأخذ في الاعتبار الاحتياطيات المستكشفة والمتوقعة، بأكثر من 7 تريليون طن. ولذلك فمن الطبيعي أن نتوقع زيادة حصة الفحم أو منتجاته المعالجة (الغاز على سبيل المثال) في إنتاج الطاقة، وبالتالي في التلوث البيئي. يحتوي الفحم على نسبة تتراوح من 0.2 إلى عشرات بالمائة من الكبريت، خاصة على شكل بيريت وكبريتات وحديد حديدي وجبس. لا يتم دائمًا استخدام الطرق المتاحة لالتقاط الكبريت أثناء احتراق الوقود نظرًا لتعقيدها وتكلفتها العالية. ولذلك فإن كمية كبيرة منه تدخل، ويبدو أنها ستدخل إلى البيئة في المستقبل القريب. ترتبط المشاكل البيئية الخطيرة بالنفايات الصلبة الناتجة عن محطات الطاقة الحرارية - الرماد والخبث. على الرغم من أن الجزء الأكبر من الرماد يتم التقاطه بواسطة مرشحات مختلفة، إلا أنه يتم إطلاق حوالي 250 مليون طن من الهباء الجوي الناعم في الغلاف الجوي سنويًا على شكل انبعاثات من محطات الطاقة الحرارية. هذا الأخير قادر على تغيير توازن الإشعاع الشمسي على سطح الأرض بشكل كبير. كما أنها نواة تكثيف لبخار الماء وتكوين الأمطار؛ وعندما تدخل الجهاز التنفسي للإنسان والكائنات الأخرى، فإنها تسبب أمراض الجهاز التنفسي المختلفة.

تعد الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية مصدرًا مهمًا لمادة مسرطنة قوية مثل البنزوبيرين. ويرتبط تأثيره بزيادة الإصابة بالسرطان. تحتوي الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم أيضًا على أكاسيد السيليكون والألومنيوم. يمكن لهذه المواد الكاشطة أن تدمر أنسجة الرئة وتسبب أمراضًا مثل السيليكا.

هناك مشكلة خطيرة بالقرب من محطات الطاقة الحرارية وهي تخزين الرماد والحمير. ويتطلب ذلك مساحات كبيرة لم يتم استخدامها لفترة طويلة، وتكون أيضًا بؤرًا لتراكم المعادن الثقيلة وزيادة النشاط الإشعاعي.

هناك من الأدلة ما يشير إلى أنه إذا كانت كل الطاقة اليوم تعتمد على الفحم، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سوف تصل إلى 20 مليار طن سنويا (والآن تقترب من 6 مليار طن سنويا). وهذا هو الحد الذي من المتوقع أن تؤدي بعده التغيرات المناخية إلى عواقب كارثية على المحيط الحيوي.

تعد محطات الطاقة الحرارية مصدرًا مهمًا للمياه الساخنة، والتي تستخدم هنا كعامل تبريد. غالبًا ما تنتهي هذه المياه في الأنهار والمسطحات المائية الأخرى، مما يسبب تلوثها الحراري وما يصاحبها من تفاعلات سلسلة طبيعية (تكاثر الطحالب، وفقدان الأكسجين، وموت الكائنات المائية، وتحول النظم البيئية المائية عادة إلى مستنقعات، وما إلى ذلك).

3. المشاكل البيئية للطاقة الكهرومائية

يرتبط أحد أهم تأثيرات الطاقة الكهرومائية بعزل مساحات كبيرة من الأراضي الخصبة (السهول الفيضية) لإنشاء الخزانات. وفي روسيا، حيث لا يتم إنتاج أكثر من 20% من الطاقة الكهربائية من خلال استخدام الموارد المائية، غمرت المياه ما لا يقل عن 6 ملايين هكتار من الأراضي أثناء بناء محطات الطاقة الكهرومائية. وفي مكانها، تم تدمير النظم البيئية الطبيعية. تتعرض مساحات كبيرة من الأراضي القريبة من الخزانات للفيضانات نتيجة لارتفاع مستويات المياه الجوفية. هذه الأراضي، كقاعدة عامة، تصبح الأراضي الرطبة. في الظروف المسطحة، يمكن أن تمثل الأراضي المغمورة بالمياه 10% أو أكثر من الأراضي المغمورة بالمياه. ويحدث تدمير الأراضي والنظم البيئية المتأصلة فيها أيضًا نتيجة لتدميرها بالمياه (التآكل) أثناء تكوين الخط الساحلي. تستمر عمليات التآكل عادةً لعقود من الزمن وتؤدي إلى معالجة كميات كبيرة من التربة وتلوث المياه وتراكم الطمي في الخزانات. وبالتالي، يرتبط بناء الخزانات باضطراب حاد في النظام الهيدرولوجي للأنهار، وأنظمتها البيئية المميزة وتكوين أنواع الكائنات المائية.

يحدث تدهور نوعية المياه في الخزانات لأسباب مختلفة. تزداد كمية المواد العضوية فيها بشكل حاد بسبب النظم الإيكولوجية التي غرقت تحت الماء (الخشب وبقايا النباتات الأخرى ودبال التربة وما إلى ذلك) وبسبب تراكمها نتيجة لبطء تبادل المياه. إنها نوع من خزانات الترسيب ومراكم المواد القادمة من مستجمعات المياه.

في الخزانات، يزداد تسخين المياه بشكل حاد، مما يزيد من فقدان الأكسجين والعمليات الأخرى الناجمة عن التلوث الحراري. هذا الأخير، جنبا إلى جنب مع تراكم العناصر الغذائية، يخلق الظروف الملائمة للنمو المفرط للمسطحات المائية والتنمية المكثفة للطحالب، بما في ذلك الطحالب الخضراء المزرقة السامة (السيانيوم). لهذه الأسباب، وكذلك بسبب بطء تجديد المياه، تقل قدرتها على التنقية الذاتية بشكل حاد. ويؤدي تدهور نوعية المياه إلى وفاة العديد من سكانها. تتزايد حالات الإصابة بالأمراض في المخزون السمكي، وخاصة أضرار الديدان الطفيلية. تتناقص صفات الذوق لدى سكان البيئة المائية. يتم تعطيل طرق هجرة الأسماك وتدمير مناطق التغذية والتكاثر وما إلى ذلك.

في نهاية المطاف، تتحول أنظمة الأنهار التي تسدها الخزانات من العبور إلى التراكمي. بالإضافة إلى العناصر الغذائية، تتراكم هنا المعادن الثقيلة والعناصر المشعة والعديد من المواد الكيميائية السامة ذات العمر الطويل. تجعل منتجات التراكم من الصعب استخدام الأراضي التي تشغلها الخزانات بعد تصفيتها. هناك أدلة على أنه نتيجة لترسب الطمي، تفقد خزانات الأراضي المنخفضة قيمتها كمرافق للطاقة بعد 50 إلى 100 سنة من بنائها. على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أن سد أسوان العظيم، الذي بني على نهر النيل في الستينيات، سوف يمتلئ بالطمي إلى النصف بحلول عام 2025. وعلى الرغم من الرخص النسبي للطاقة التي يتم الحصول عليها من الموارد المائية، فإن حصتها في ميزان الطاقة تتناقص تدريجيا. ويرجع ذلك إلى استنفاد أرخص الموارد وإلى القدرة الإقليمية الكبيرة لخزانات الأراضي المنخفضة. ومن المعتقد أن إنتاج الطاقة العالمي من محطات الطاقة الكهرومائية لن يتجاوز في المستقبل 5% من الإجمالي.

الخزانات لها تأثير كبير على العمليات الجوية. على سبيل المثال، في المناطق القاحلة (القاحلة)، يتجاوز التبخر من سطح الخزانات التبخر من سطح أرض متساوٍ بعشرات المرات. ترتبط زيادة التبخر بانخفاض درجة حرارة الهواء وزيادة الظواهر الضبابية. إن الاختلاف في التوازنات الحرارية للخزانات والأراضي المجاورة يحدد تكوين الرياح المحلية مثل النسائم. وتؤدي هذه الظواهر، بالإضافة إلى غيرها من الظواهر، إلى تغير في النظم البيئية (ليست إيجابية دائمًا) وتغير في الطقس. وفي بعض الحالات، في منطقة الخزانات، من الضروري تغيير اتجاه الزراعة. على سبيل المثال، في الأجزاء الجنوبية من العالم، لا يتوفر لدى بعض المحاصيل المحبة للحرارة (البطيخ) وقت لتنضج، وتزداد حالات الإصابة بالأمراض النباتية، وتتدهور جودة المنتجات.

تكون التكاليف البيئية للبناء الهيدروليكي أقل بشكل ملحوظ في المناطق الجبلية، حيث تكون الخزانات عادة صغيرة المساحة. ومع ذلك، في المناطق الجبلية المعرضة للزلازل، يمكن للخزانات أن تثير الزلازل. يزداد احتمال حدوث الانهيارات الأرضية واحتمال وقوع الكوارث نتيجة التدمير المحتمل للسدود. وهكذا، في عام 1960 في الهند (ولاية جونجارات)، نتيجة لفشل السد، أودت المياه بحياة 15 ألف شخص.

4. المشاكل البيئية للطاقة النووية

حتى وقت قريب، كانت الطاقة النووية تعتبر الأكثر واعدة. ويرجع ذلك إلى الاحتياطيات الكبيرة نسبيًا من الوقود النووي وتأثيره اللطيف على البيئة. وتشمل المزايا أيضًا إمكانية بناء محطات الطاقة النووية دون الارتباط برواسب الموارد، حيث أن نقلها لا يتطلب تكاليف كبيرة بسبب الكميات الصغيرة. ويكفي أن نلاحظ أن 0.5 كجم من الوقود النووي يسمح لك بالحصول على نفس كمية الطاقة التي يحرقها 1000 طن من الفحم.

حتى منتصف الثمانينات، كانت البشرية تنظر إلى الطاقة النووية باعتبارها أحد السبل للخروج من مأزق الطاقة. وفي غضون عشرين عاما فقط (من منتصف الستينيات إلى منتصف الثمانينيات)، ارتفعت الحصة العالمية من الطاقة التي تنتجها محطات الطاقة النووية من الصفر تقريبا إلى 15% إلى 17%، وأصبح هذا الأمر سائدا في عدد من البلدان. ولم يحقق أي نوع آخر من الطاقة معدلات نمو كهذه. حتى وقت قريب، كانت المشاكل البيئية الرئيسية لمحطات الطاقة النووية مرتبطة بالتخلص من الوقود المستهلك، وكذلك بتصفية محطات الطاقة النووية نفسها بعد انتهاء عمرها التشغيلي المسموح به. هناك أدلة على أن تكلفة أعمال التصفية هذه تتراوح من 1/6 إلى 1/3 من تكلفة محطات الطاقة النووية نفسها.

يعرض الجدول بعض معالم تأثير محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية على البيئة.

الجدول 4.1

مقارنة محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية من حيث استهلاك الوقود وتأثيرها على البيئة.

وتبلغ قوة محطات توليد الكهرباء 1000 ميجاوات، وتعمل على مدار العام.

أثناء التشغيل العادي لمحطة الطاقة النووية، تكون انبعاثات العناصر المشعة في البيئة ضئيلة للغاية. في المتوسط، فهي أقل بمقدار 2-4 مرات من محطات الطاقة الحرارية بنفس الطاقة.

بحلول مايو 1986 إن وحدات الطاقة الـ 400 التي تعمل في العالم والتي توفر أكثر من 17% من الكهرباء زادت من النشاط الإشعاعي الطبيعي في الخلفية بما لا يزيد عن 0.02%. قبل كارثة تشيرنوبيل، ليس فقط في العالم، ولكن أيضًا في روسيا، لم يكن هناك أي صناعة لديها مستوى أقل من الإصابات المهنية مقارنة بمحطات الطاقة النووية. قبل 30 عاما من المأساة، توفي 17 شخصا في حوادث، ثم لأسباب غير إشعاعية. بعد عام 1986، بدأ الخطر البيئي الرئيسي لمحطات الطاقة النووية يرتبط بإمكانية وقوع حوادث. وعلى الرغم من أن احتمال وجودها في محطات الطاقة النووية الحديثة ضئيل، إلا أنه لا يمكن استبعاده. وأكبر حادث من هذا النوع هو ما حدث في الوحدة الرابعة بمحطة تشيرنوبيل للطاقة النووية.

وفقًا لمصادر مختلفة، تراوح إجمالي إطلاق المنتجات الانشطارية الموجودة في المفاعل من 3.5% (63 كجم) إلى 28% (50 طنًا). وللمقارنة نلاحظ أن القنبلة التي ألقيت على هيروشيما أنتجت 740 مادة مشعة فقط.

ونتيجة لحادث محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، تعرضت منطقة داخل دائرة نصف قطرها أكثر من ألفي كيلومتر، تغطي أكثر من 20 دولة، للتلوث الإشعاعي. وفي داخل الاتحاد السوفييتي السابق، تأثرت 11 منطقة يسكنها 17 مليون شخص. وتتجاوز المساحة الإجمالية للأراضي الملوثة 8 ملايين هكتار، أي 80 ألف كيلومتر مربع. وأدى الحادث إلى مقتل 31 شخصا وتلقى أكثر من 200 شخص جرعة من الإشعاع أدت إلى مرض الإشعاع. وتم إجلاء 115 ألف شخص من المنطقة الأكثر خطورة (30 كيلومترا) فور وقوع الحادث. يتزايد عدد الضحايا وعدد السكان الذين تم إجلاؤهم، وتتوسع منطقة التلوث نتيجة لحركة المواد المشعة عن طريق الرياح والحرائق والنقل وما إلى ذلك. وستؤثر عواقب الحادث على حياة عدة أجيال أخرى.

بعد الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، قررت بعض الدول حظر بناء محطات الطاقة النووية بشكل كامل. وتشمل هذه السويد وإيطاليا والبرازيل والمكسيك. بالإضافة إلى ذلك، أعلنت السويد عزمها تفكيك جميع المفاعلات القائمة (يوجد 12 منها)، رغم أنها توفر نحو 45% من إجمالي الكهرباء في البلاد. لقد تباطأت وتيرة تطوير هذا النوع من الطاقة في بلدان أخرى بشكل حاد. تم اتخاذ تدابير لتعزيز الحماية ضد الحوادث في محطات الطاقة النووية القائمة والتي هي قيد الإنشاء والمخطط لها. وفي الوقت نفسه، تدرك البشرية أنه من المستحيل الاستغناء عن الطاقة النووية في المرحلة الحالية من التطور. ويتزايد تدريجيا بناء وتشغيل محطات الطاقة النووية الجديدة. يوجد حاليًا أكثر من 500 مفاعل نووي عامل في العالم. وهناك حوالي 100 مفاعل قيد الإنشاء.

أثناء التفاعلات النووية، يحترق فقط 0.5-1.5% من الوقود النووي. يطلق مفاعل نووي بقدرة 1000 ميجاوات حوالي 60 طنًا من النفايات المشعة سنويًا. تتم معالجة بعضها، ولكن الجزء الأكبر يتطلب الدفن. تكنولوجيا الدفن معقدة للغاية ومكلفة. وعادة ما يتم نقل الوقود المستهلك إلى حمامات التبريد، حيث ينخفض ​​النشاط الإشعاعي وتوليد الحرارة بشكل كبير على مدى عدة سنوات. يتم الدفن عادة على أعماق لا تقل عن 500-600 حفرة. وتقع الأخيرة على مسافة من بعضها البعض بحيث يتم استبعاد إمكانية التفاعلات الذرية.

النتيجة الحتمية لتشغيل محطة الطاقة النووية هي التلوث الحراري. لكل وحدة من الطاقة الواردة هنا، فهي أكبر بمقدار 2-2.5 مرة من محطات الطاقة الحرارية، حيث يتم إطلاق المزيد من الحرارة في الغلاف الجوي. ينتج إنتاج مليون كيلوواط من الكهرباء في محطة للطاقة الحرارية 1.5 كيلومتر مكعب من الماء الساخن، وفي محطة للطاقة النووية بنفس الطاقة يصل حجم الماء الساخن إلى 3-3.5 كيلومتر مكعب.

نتيجة فقدان الحرارة الكبير في محطات الطاقة النووية هو انخفاض كفاءتها مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية. في الأخير تبلغ 35٪ وفي محطات الطاقة النووية 30-31٪ فقط.

وبشكل عام يمكن ذكر التأثيرات التالية لمحطات الطاقة النووية على البيئة:

• تدمير النظم البيئية وعناصرها (التربة، التربة، طبقات المياه الجوفية، إلخ) في أماكن تعدين الخام (خاصة بالطريقة المفتوحة)؛
• الاستيلاء على الأراضي لبناء محطات الطاقة النووية نفسها. يتم تخصيص مساحات كبيرة بشكل خاص لبناء هياكل لتزويد وتصريف وتبريد المياه الساخنة. تحتاج محطة توليد كهرباء بقدرة 1000 ميجاوات إلى بركة تبريد تبلغ مساحتها حوالي 800-900 هكتار. ويمكن استبدال البرك بأبراج تبريد عملاقة يبلغ قطر قاعدتها 100-120 وارتفاعها يعادل مبنى مكون من 40 طابقاً؛
• سحب كميات كبيرة من المياه من مصادر مختلفة وتصريف المياه الساخنة. وإذا دخلت هذه المياه إلى الأنهار والمصادر الأخرى فإنها تعاني من فقدان الأكسجين، وتزداد احتمالية التزهير، وتزداد ظاهرة الإجهاد الحراري في الكائنات المائية؛
• لا يمكن استبعاد التلوث الإشعاعي للغلاف الجوي والمياه والتربة أثناء استخراج المواد الخام ونقلها، وكذلك أثناء تشغيل محطات الطاقة النووية وتخزين النفايات ومعالجتها والتخلص منها.

5. طرق حل مشاكل الطاقة الحديثة

ليس هناك شك في أن الطاقة الحرارية ستظل في المستقبل القريب هي المهيمنة في ميزان الطاقة في العالم والبلدان الفردية. وهناك احتمال كبير لزيادة حصة الفحم وأنواع الوقود الأخرى الأقل نظافة في إنتاج الطاقة. وفي هذا الصدد، سننظر في بعض طرق وأساليب استخدامها التي يمكن أن تقلل بشكل كبير من التأثير السلبي على البيئة. تعتمد هذه الأساليب بشكل أساسي على تحسين تقنيات تحضير الوقود وجمع النفايات الخطرة. من بينها ما يلي:

1. استخدام وتحسين أجهزة التنظيف. في الوقت الحالي، تقوم العديد من محطات الطاقة الحرارية بشكل أساسي بالتقاط الانبعاثات الصلبة باستخدام أنواع مختلفة من المرشحات. إن أكثر الملوثات عدوانية، وهو ثاني أكسيد الكبريت، لا يتم احتجازه في العديد من محطات الطاقة الحرارية أو يتم احتجازه بكميات محدودة. وفي الوقت نفسه، هناك محطات للطاقة الحرارية (الولايات المتحدة الأمريكية واليابان) تقوم بإزالة هذا الملوث بشكل شبه كامل، وكذلك أكاسيد النيتروجين وغيرها من الملوثات الضارة. ولهذا الغرض، يتم استخدام منشآت خاصة لإزالة الكبريت (لالتقاط ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد) ونزع النتروجين (لالتقاط أكاسيد النيتروجين). يتم تنفيذ عملية التقاط أكاسيد الكبريت والنيتروجين الأكثر انتشارًا عن طريق تمرير غازات المداخن عبر محلول الأمونيا. المنتجات النهائية لهذه العملية هي نترات الأمونيوم، المستخدمة كسماد معدني، أو محلول كبريتيت الصوديوم (مادة خام للصناعة الكيميائية). تلتقط هذه المنشآت ما يصل إلى 96% من أكاسيد الكبريت وأكثر من 80% من أكاسيد النيتروجين. وهناك طرق أخرى للتنقية من هذه الغازات.

2. الحد من دخول مركبات الكبريت إلى الغلاف الجوي من خلال إزالة الكبريت الأولية (إزالة الكبريت) من الفحم وأنواع الوقود الأخرى (النفط والغاز والصخر الزيتي) بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية. تتيح هذه الطرق استخلاص ما بين 50 إلى 70% من الكبريت من الوقود قبل حرقه.

3. إن الفرص الكبيرة والحقيقية لتقليل أو تثبيت تدفق التلوث إلى البيئة ترتبط بتوفير الطاقة. تعتبر هذه الفرص رائعة بشكل خاص بسبب انخفاض كثافة الطاقة في المنتجات الناتجة. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية، في المتوسط، تم استهلاك طاقة أقل بمقدار مرتين لكل وحدة من المنتجات المنتجة مقارنة بالاتحاد السوفييتي السابق. وفي اليابان، كان هذا الاستهلاك أقل بثلاث مرات. إن توفير الطاقة عن طريق تقليل استهلاك المنتجات المعدنية وتحسين جودتها وزيادة العمر المتوقع للمنتجات ليس أقل واقعية. يعد توفير الطاقة من خلال الانتقال إلى تقنيات التكنولوجيا الفائقة المرتبطة باستخدام أجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة ذات التيار المنخفض أمرًا واعدًا.

4. لا تقل أهمية عن فرص توفير الطاقة في الحياة اليومية وفي العمل من خلال تحسين الخصائص العازلة للمباني. يأتي التوفير الحقيقي في الطاقة من خلال استبدال المصابيح المتوهجة ذات الكفاءة التي تبلغ حوالي 5٪ بمصابيح الفلورسنت التي تكون كفاءتها أعلى بعدة مرات.

من الإسراف الشديد استخدام الطاقة الكهربائية لتوليد الحرارة. من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن الحصول على الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة الحرارية يرتبط بفقدان ما يقرب من 60-65٪ من الطاقة الحرارية، وفي محطات الطاقة النووية - ما لا يقل عن 70٪ من الطاقة. تُفقد الطاقة أيضًا عندما تنتقل عبر الأسلاك عبر مسافة. ولذلك فإن الاحتراق المباشر للوقود لإنتاج الحرارة، وخاصة الغاز، أكثر عقلانية من تحويله إلى كهرباء ثم إعادته إلى حرارة.

5. كما تزداد كفاءة الوقود بشكل ملحوظ عند استخدامه بدلاً من محطات الطاقة الحرارية في محطات الطاقة الحرارية. وفي الحالة الأخيرة، تكون كائنات إنتاج الطاقة أقرب إلى أماكن استهلاكها وبالتالي يتم تقليل الخسائر المرتبطة بنقلها عبر مسافة. إلى جانب الكهرباء، تستخدم محطات الطاقة الحرارية الحرارة التي يتم التقاطها بواسطة عوامل التبريد. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل احتمالية التلوث الحراري للبيئة المائية بشكل ملحوظ. الطريقة الأكثر اقتصادا للحصول على الطاقة هي في المنشآت الصغيرة مثل محطات الطاقة الحرارية (التأين) مباشرة في المباني. في هذه الحالة، يتم تقليل خسائر الطاقة الحرارية والكهربائية إلى الحد الأدنى. يتم استخدام هذه الأساليب بشكل متزايد في بعض البلدان.

هناك أيضًا مصادر بديلة مختلفة للطاقة. يمكن اعتبار المصادر الحديثة الرئيسية للطاقة (وخاصة الوقود الأحفوري) وسيلة لحل مشاكل الطاقة في المستقبل القريب. ويرجع ذلك إلى استنزافها والتلوث الحتمي للبيئة. وفي هذا الصدد، من المهم التعرف على إمكانيات استخدام مصادر الطاقة الجديدة التي من شأنها أن تحل محل المصادر الموجودة. وتشمل هذه المصادر طاقة الشمس والرياح والماء والاندماج النووي الحراري وغيرها من المصادر التي يمكن استخدامها على النحو التالي:

• الشمس كمصدر للطاقة الحرارية
• الشمس كمصدر للطاقة الكهربائية
• تسخير الطاقة الشمسية من خلال عملية التمثيل الضوئي والكتلة الحيوية
• الرياح كمصدر للطاقة
• إمكانيات استخدام الموارد المائية غير التقليدية
• موارد الطاقة من البحر والمحيطات والمياه الحرارية
• الطاقة النووية الحرارية.

خاتمة

دعونا ننظر في الجدول مصادر الطاقة البديلة المختلفة، وحالتها، والود البيئي، وآفاق التنمية لحل مشاكل الطاقة التي تؤثر على البيئة.

مصدر طاقة	الحالة والود البيئي	آفاق الاستخدام
فحم	صعب
	التلوث الكيميائي للغلاف الجوي يؤخذ تقليديا على أنه 1	الاحتياطيات المحتملة 10125 مليار طن، واعدة لمدة 100 عام على الأقل
زيت	سائل
	التلوث الكيميائي للغلاف الجوي 0.6 وحدة تقليدية	الاحتياطي المحتمل 270-290 مليار طن، واعدة لمدة 30 عاما على الأقل
غاز	الغازي
	التلوث الكيميائي للغلاف الجوي 0.2 وحدة تقليدية	احتياطي محتمل 270 مليار طن، واعدة لمدة 30-50 سنة
لائحة	صعب
	كمية كبيرة من النفايات والانبعاثات التي يصعب القضاء عليها	احتياطيات أكثر من 38400 مليار طن، وهي غير واعدة بسبب التلوث
الخث	صعب
	ارتفاع نسبة الرماد والمخالفات البيئية في مواقع التعدين	الاحتياطيات كبيرة: 150 مليار طن، وهي غير واعدة بسبب ارتفاع محتوى الرماد والانتهاكات البيئية في مواقع الإنتاج
الطاقة الكهرومائية	سائل
	اضطراب التوازن البيئي	احتياطيات 890 مليون طن من مكافئ النفط
الحرارة الأرضية	سائل
طاقة	التلوث الكيميائي	لا ينضب، واعدة
طاقة شمسية		عمليا لا ينضب، واعدة
طاقة المد والجزر	سائل
	التلوث الحراري	لا ينضب عمليا
طاقة الاضمحلال الذري	صعب	الاحتياطيات لا تنضب جسديا وخطرة على البيئة

في الختام، يمكننا أن نستنتج أن المستوى الحالي للمعرفة، وكذلك التقنيات الحالية والتي قيد التطوير، توفر أسبابًا لتوقعات متفائلة: الإنسانية ليست في خطر الوصول إلى حالة من الجمود سواء فيما يتعلق باستنزاف موارد الطاقة أو من حيث المشاكل البيئية الناتجة عن الطاقة.

هناك فرص حقيقية للتحول إلى مصادر الطاقة البديلة (التي لا تنضب والصديقة للبيئة). ومن هذه المواقف يمكن اعتبار الطرق الحديثة لإنتاج الطاقة نوعا من التحول. والسؤال هو ما هي مدة هذه الفترة الانتقالية وما هي الإمكانيات المتاحة لتقصيرها.

قائمة الأدب المستخدم

1. أتالي ج. على عتبة الألفية الجديدة: ترانس. من الانجليزية - م: العلاقات الدولية، 1993.
2. برودسكي أ.ك. دورة قصيرة في علم البيئة العامة: كتاب مدرسي. — الطبعة الثالثة. - م، 1999.
3. جوريلوف أ.أ. علم البيئة: كتاب مدرسي. مخصص. - م: المركز، 1998.
4. إيروفيف بي.في. قانون البيئة: كتاب مدرسي للجامعات. - م: الفقه، 1999.
5. إيروفيف بي.في. القانون البيئي لروسيا: كتاب مدرسي. - م: يوريست، 1996.
6. لافروف إس.بي. المشاكل العالمية في عصرنا: الجزء الأول. - سانت بطرسبرغ، 1993.
7. لافروف إس.بي. المشاكل العالمية في عصرنا: الجزء 2. - سانت بطرسبرغ، 1995.

1.5.1. الجانب البيئي لإنتاج ونقل الكهرباء

يأتي توليد الكهرباء بآثار بيئية سلبية. ومن حيث درجة التأثير، تعد منشآت الطاقة من بين أكثر المنشآت تأثيرًا على بيئة الكوكب. تؤثر مرافق الطاقة الكهربائية، وفي المقام الأول محطات الطاقة الحرارية، على الهواء الجوي بانبعاثات الملوثات، وتؤثر على المياه الطبيعية بتصريف مياه الصرف الصحي الملوثة إلى المسطحات المائية، وتستخدم كمية كبيرة من موارد المياه والأرض، وتلوث المناطق المحيطة بالرماد والخبث. يضيع. تم وصف مدى هذا التأثير في روسيا بمزيد من التفصيل في 11.8. أما نقل الكهرباء عبر خطوط الكهرباء فهو صديق للبيئة مقارنة بنقل أنواع الوقود المختلفة وضخها عبر أنظمة الأنابيب.

في المرحلة الحالية، اكتسبت مشكلة التفاعل بين مرافق الطاقة والبيئة ميزات جديدة تؤثر على المناطق الشاسعة والأنهار والبحيرات والغلاف الجوي والغلاف المائي للأرض. تحدد الكميات الأكبر من استهلاك الطاقة في المستقبل المنظور مزيدًا من التوسع في مجال التأثير على جميع مكونات البيئة على نطاق عالمي.

مع نمو قدرات الوحدات ومحطات الطاقة وأنظمة الطاقة، والمستويات المحددة والإجمالية لاستهلاك الطاقة، نشأت مهمة الحد من انبعاثات الملوثات في أحواض الهواء والماء، وكذلك استخدام قدرتها الطبيعية على التبديد بشكل كامل. في السابق، عند اختيار طرق الحصول على الطاقة الكهربائية والحرارية، وطرق حل مشاكل الطاقة وإدارة المياه والنقل بشكل شامل وتحديد المعلمات الأساسية للأشياء (نوع وقوة المحطة، وحجم الخزان، وما إلى ذلك)، كانوا كانت تسترشد في المقام الأول من خلال تقليل التكاليف الاقتصادية. في الوقت الحالي، تبرز في المقدمة قضايا تقييم العواقب المحتملة لبناء وتشغيل منشآت الطاقة على البيئة.

من المعتاد التمييز بين ثلاثة مستويات من القيود البيئية:

• محلي - معايير لمؤشرات الأداء البيئي المطلقة والمحددة لمؤسسة الطاقة؛
• إقليمي - القيود المفروضة على التدفقات العابرة للحدود لانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين من مؤسسات الطاقة الموجودة على الأراضي الأوروبية لروسيا؛
• المستوى العالمي - القيود المفروضة على إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة (ثاني أكسيد الكربون).

لقد كان تصنيف انبعاثات الغازات الدفيئة كمشكلة بيئية دائمًا مثيرًا للجدل، نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون ليس ملوثًا بيئيًا. هناك انبعاثات طبيعية وبشرية. إن تأثير الانبعاثات البشرية المنشأ على ظاهرة الانحباس الحراري العالمي، بل وحقيقة الانحباس الحراري العالمي ذاتها، كان سبباً في إثارة قدر كبير من الجدل. في 2005-2006 لقد أثبت عمل الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ بشكل مقنع حقيقة الانحباس الحراري العالمي واعتماده على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناجمة عن الأنشطة البشرية.

أدى تنفيذ اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ وبروتوكول كيوتو الملحق بها (تتم مناقشة هذه المسألة في 11.8) إلى تشكيل أنظمة في عدد من البلدان لإدارة حدود انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، استنادًا إلى مجموعة من القرارات الحكومية بشأن حجم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. القيود والتخفيضات، والأسواق لتخفيضات ثاني أكسيد الكربون. يمكننا القول أنه يتم تشكيل نظام عالمي لإدارة عملية الحد من انبعاثات غازات الدفيئة البشرية المنشأ في العالم.

تؤثر مكافحة تغير المناخ العالمي بشكل متزايد على السياسات الاقتصادية للبلدان. وقد أصبح هذا النضال أحد أهم الأهداف الاجتماعية للسياسة الاقتصادية، حيث يحدد تطورها نحو اقتصاد مبتكر والابتعاد عن التوجه القائم على الموارد.

لذلك، أصبحت مشكلة الحد من انبعاثات غازات الدفيئة مجالًا موضوعيًا مستقلاً، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالسياسة البيئية، ولكنه لا يزال يختلف عنها في النهج العالمي والتعقيد وتنوع الأدوات لحل المشكلات. تتضمن مجموعة الأدوات هذه استخدام نماذج خاصة للنمذجة العالمية لخيارات تطوير مجمع الاقتصاد والطاقة على المدى الطويل. وأشهرها مجمع نماذج MARKAL ونسخته المحسنة TIMES، التي تم تطويرها تحت رعاية وكالة الطاقة الدولية (IEA) وتستخدم في العديد من البلدان حول العالم. تتضمن مجموعة أدوات الحد من انبعاثات غازات الدفيئة وخفضها مجموعة من التدابير لتحسين كفاءة استخدام الطاقة في الاقتصاد، واستخدام أفضل التقنيات الحالية والناشئة لإنتاج واستهلاك الطاقة، وإدخال رسوم على انبعاثات غازات الدفيئة وتسويقها آليات لتداول التخفيضات في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

وخلافاً لمسألة الغازات الدفيئة، فإن المشاكل البيئية التقليدية هي في الغالب ذات طبيعة محلية وإقليمية.

إن إنشاء شركات توليد جديدة في صناعة الكهرباء وآفاق التكامل بين أسواق الكهرباء المحلية والأجنبية يحدد مدى أهمية تطوير سياسة بيئية جديدة في مجال الكهرباء. هدفها الرئيسي هو تهيئة الظروف وتطوير نظام من التدابير لضمان إنتاج ونقل وتوزيع الطاقة بشكل موثوق وصديق للبيئة بما يتوافق مع معايير ومتطلبات التشريعات البيئية.

عند تطوير السياسة البيئية في صناعة الطاقة الكهربائية، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار الانتقال الحتمي للتشريعات الوطنية إلى مبدأ استخدام أفضل التقنيات الموجودة وإدخال المعايير الفنية للانبعاثات المسموح بها وتصريف المواد في البيئة.

يتم تحديد مجالات الأولوية لاستخدام أفضل التقنيات الموجودة في صناعة الطاقة الكهربائية (باستثناء الطاقة النووية) من خلال مفهوم السياسة الفنية لـ RAO UES في روسيا. تعرض هذه الوثيقة الحلول التقنية الأكثر تقدمًا وتصف أفضل التقنيات الموجودة التي ينبغي استخدامها في تصميم وتشغيل وإعادة بناء وبناء مؤسسات الطاقة.

ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن تنفيذ التقنيات الواعدة في صناعة الطاقة الكهربائية، بما في ذلك استخدام تقنيات الغاز البخاري وتكنولوجيا القاعدة المميعة المتداولة في محطات الطاقة الحرارية، في عدد من الحالات (في المراكز الصناعية وغيرها من الأماكن ذات الزيادة المتزايدة) العبء البشري على البيئة، وكذلك بالقرب من المناطق الطبيعية المحمية بشكل خاص) لا يتوافق دائمًا مع متطلبات ضمان معايير الجودة البيئية الصارمة. في هذه الحالة، من الضروري إدخال تدابير بيئية خاصة.

1.5.2. ملامح المشاكل البيئية لمحطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الكهرومائية وطرق حلها.

حول القضايا البيئية محطات توليد الطاقة الحراريةتشمل التي تستخدم الوقود الأحفوري لتوليد الطاقة الكهربائية والحرارية انبعاثات أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت والمواد الجزيئية وكذلك انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتصريف الملوثات في المسطحات المائية ووجود كمية كبيرة من رماد النفايات ومواد الخبث وانخفاض مستوى استخدامها المفيد.

أكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجينتشكل مشكلة بيئية خطيرة. ومع زيادة تركيزات هذه الملوثات، يزداد عدد أمراض الجهاز التنفسي، وخاصة بين كبار السن. بالإضافة إلى أكاسيد الكبريت والنيتروجين، فإن جزيئات الهباء الجوي الحمضية التي تحتوي على الكبريتات أو حمض الكبريتيك تشكل أيضًا خطورة على صحة الإنسان (تعتمد درجة خطورتها على حجمها: يتم الاحتفاظ بالغبار وجزيئات الهباء الجوي الأكبر حجمًا في الجهاز التنفسي العلوي، والصغيرة (أقل من 1 ميكرون) يمكن أن تخترق القطرات أو الجسيمات إلى أبعد الرئتين (درجة التأثيرات الضارة تتناسب مع تركيز الملوثات).

أيضًا، نتيجة للتفاعل بين الماء وأكاسيد الكبريت (SO2) والنيتروجين (NOx)، يتشكل المطر الحمضي (يتحول ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين المنبعثة في الغلاف الجوي للأرض إلى جزيئات مكونة للحمض تتفاعل مع الغلاف الجوي الماء، فيحوله إلى محاليل حمضية، ويتساقط على شكل أمطار حمضية). يشكل المطر الحمضي خطرا على وجود المحيط الحيوي وعلى الإنسان نفسه، وهو أحد أسباب موت الحياة في المسطحات المائية والغابات والمحاصيل والغطاء النباتي، ويسرع تدمير المباني والمعالم الثقافية وخطوط الأنابيب، ويقلل من خصوبة التربة .

الجسيمات الدقيقه- الرماد المتطاير من محطات الطاقة الحرارية إلى الغلاف الجوي (بكمية تزيد عن 3 ملايين طن سنويًا) له أيضًا تأثير سلبي على الجهاز التنفسي للإنسان والحيوان وأراضي الغابات والمسطحات المائية.

الرماد والخبث- نفايات الرماد والخبث الناتجة عن محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم، والتي يتم التخلص منها في مقالب الرماد التي تشغل بالفعل أكثر من 22 ألف هكتار من الأراضي. تعد إزالة واستخدام نفايات الرماد والخبث إحدى المشكلات البيئية الرئيسية لمحطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم. إن الممارسة الحالية المتمثلة في استخدام إزالة الرماد الهيدروليكي مع التخزين اللاحق للرماد ونفايات الخبث لا تلبي المتطلبات المستقبلية ولا تسمح بالاستخدام الفعال للرماد ومواد الخبث في صناعة البناء، مما يؤدي إلى زيادة تراكم الرماد والخبث في مقالب بمقدار 25-30 مليون طن سنويا.

تصريف الملوثات إلى المسطحات المائيةيجب ألا تتجاوز القدرة الاستيعابية للمسطحات المائية (القدرة على قبول كتلة معينة من المواد لكل وحدة زمنية دون انتهاك معايير جودة المياه في موقع خاضع للرقابة أو نقطة استخدام المياه) المستخدمة للشرب وإمدادات المياه المنزلية، لصيد الأسماك وغيرها المقاصد.

انبعاثات CO2:تمثل صناعة الطاقة الكهربائية الروسية حوالي ربع غازات الدفيئة المنبعثة من المصادر الصناعية الثابتة. وفي سياق الاهتمام المستمر من جانب المنظمات الدولية والروسية بقضايا تغير المناخ، يجب على صناعة الكهرباء أن تتحكم بشكل صارم في مستويات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الخاصة بها.

المشاكل البيئية لمحطات الطاقة الحرارية التي تستخدم الفحم كوقود أكثر وضوحًا من محطات توليد الطاقة بالغاز. ويتجلى ذلك من خلال البيانات الواردة في الجدول 1.5.1.

الجدول 1.5.1

انبعاثات الملوثات من محطات الطاقة الحرارية عند توليد 1 ميجاوات/ساعة(عند حرق الفحم والغاز)

	انبعاثات الملوثات، كجم/ميجاواط/ساعة

لذلك، يتم إيلاء الاهتمام الرئيسي في تطوير التقنيات البيئية لمحطات الطاقة الحرارية التي تستخدم الفحم.

كما هو مبين في الفقرة 1.4، في عدد من القطاعات الفرعية وأنواع الإنتاج، يتخلف المستوى الفني لصناعة الطاقة الكهربائية الروسية عن المعايير العالمية. بدون إدخال معدات حماية البيئة الجديدة وتحديثها في محطات الطاقة الحرارية الروسية الحالية بأحمالها الاسمية، قد يتم تجاوز الحد الأقصى لمعايير الانبعاثات المسموح بها (MPE) بحلول عام 2015: بالنسبة لجزيئات الرماد الصلبة - بنسبة 50٪ من محطات الطاقة الحرارية، لأكاسيد النيتروجين - بنسبة 44% من محطات الطاقة الحرارية، وأكسيد الكبريت - بنسبة 25% من محطات الطاقة الحرارية.

تتضمن قائمة حلول المشكلات البيئية عند تشغيل محطات الطاقة الحرارية الأساليب التكنولوجية لقمع أكاسيد النيتروجين وإدخال أنظمة تنقية النيتروجين ومحطات إزالة الكبريت الخاصة ومجمعات الرماد عالية الكفاءة والتقنيات المتقدمة لمعالجة المياه والتخلص من الرماد والخبث. بشكل عام، ينبغي استخدام نهج مختلف لمحطات الطاقة الحرارية، اعتمادًا على نوع الوقود والطاقة وعمر الخدمة للمعدات:

• محطات غلايات ذات معاملات منخفضة (9 ميجا باسكال/510 درجة مئوية و2.9 ميجا باسكال/420 درجة مئوية) وتم تشغيلها مرة أخرى في الخمسينيات. وينبغي تفكيك القرن الماضي بمجرد أن يصبح من الممكن تزويد المستهلكين بالطاقة الحرارية والكهربائية من مصادر أخرى؛
• على الغلايات التي ستعمل على الوقود الصلب وزيت الغاز لفترة طويلة، تنفيذ مجموعة من التدابير للحد من انبعاثات أكاسيد النيتروجين سفي الغلاف الجوي (الجدول 1.5.2). في معظم الحالات، يمكن لشركات الإصلاح تنفيذ هذه الإجراءات على حساب زيادة طفيفة في تكلفة وتوقيت الإصلاحات الكبرى؛

على نفس المجموعة من المعدات (غلايات الفحم المسحوق بمعلمات بخار تبلغ 13.8 ميجا باسكال مع عمر خدمة متبقي يزيد عن 10 سنوات)، من الضروري تنفيذ تدابير منخفضة التكلفة لزيادة كفاءة جمع الرماد و (في حالة حرق الفحم عالي الكبريت) خطط مبسطة لإزالة الكبريت.

الجدول 1.5.2

طرق للحد من انبعاثات أكاسيد النيتروجين س للغلايات الموجودة مع فترة طويلة من التشغيل اللاحق

اسم الطريقة	كفاءة، ٪		حدود قابلية التطبيق	ملحوظة
تحديث عملية الاحتراق
مواقد منخفضة السمية		جميع أنواع الوقود	استقرار اللهب والاحتراق الكامل للوقود	يتطلب إدخال الهواء أو الوقود المتدرج على القسم الأفقي للشعلة مسافة معينة إلى الشاشة المقابلة
إعادة تدوير غاز المداخن		الرقم الأكبر مخصص للغاز، والرقم الأصغر مخصص للفحم شديد التفاعل. غير مناسب لـ AS وT وSS	استقرار اللهب في غلايات الأسطوانة - زيادة في درجة الحرارة الزائدة	يتم توريد غازات إعادة التدوير من خلال الشعلات. عند حرق الفحم - من خلال نظام الغبار (مع الهواء الأساسي).
الاحتراق على مرحلتين		جميع أنواع الوقود		عند حرق الوقود المحتوي على الكبريت، خاصة في غلايات SKD، هناك خطر تآكل شاشات الاحتراق بسبب درجات الحرارة المرتفعة
الاحتراق المركز		الفحم البني والفحم البيتوميني ذو الإنتاج المتطاير العالي		عند إعادة بناء صناديق النار العرضية، يمكنك أن تقتصر على استبدال الشعلات. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل الخبث والتآكل لشاشات الاحتراق
احتراق ثلاثي المراحل مع استعادة أكاسيد النيتروجين (إعادة الحرق)		جميع أنواع الوقود (لـ AS وT، 10-15% من الغاز مطلوب بالحرارة)	ظهور ثاني أكسيد الكربون ونمو المواد القابلة للاشتعال في التصريف	يتم تحقيق تأثير أكبر عند استخدام الغاز لإنشاء منطقة اختزال (10-15٪ بالحرارة).

لتحسين الوضع البيئي في محطات الطاقة الحرارية القائمة، مع الأخذ في الاعتبار الزيادة المحتملة في حصة الوقود الصلب في هيكل توازن الوقود لديها:

• على كتل اقتصادية للغاية بقدرة 300-800 ميجاوات على فحم كانسك-أتشينسك، لتقليل تكوين أكاسيد النيتروجين، يُنصح باستخدام مبدأ الاحتراق في درجات الحرارة المنخفضة، والذي أثبت نفسه في العديد من الغلايات العاملة (P-67، BKZ -500-140)؛
• عند استخدامه على كتل من الفحم الصلب بقدرة 300-500 ميجاوات من حوض كوزنتسك لتقليل تكوين أكسيد النيتروجين س، من الضروري استخدام مواقد منخفضة السمية وحرق الوقود على مراحل. من خلال الجمع بين هذه التدابير فمن الممكن ضمان تركيز NO سأقل من 350 ملغم/م3 وتفي بالمعايير الخاصة بمعدات محطات الطاقة الحرارية التي تم طرحها حديثًا؛
• عند حرق الوقود منخفض التفاعل (ASh وفحم Kuznetsk الخالي من الدهون) في غلايات مع إزالة الخبث السائل، إذا كان الغاز الطبيعي متوفرًا في محطات الطاقة، فمن المستحسن تنظيم الاحتراق على ثلاث مراحل مع تقليل أكسيد النيتروجين سفي الجزء العلوي من صندوق الاحتراق (عملية إعادة التدوير).

حيث لا يمكن تقليل تركيز أكاسيد النيتروجين باستخدام الطرق التكنولوجية سإلى المستوى المطلوب، يجب استخدام أنظمة تنقية النيتروجين. تتمتع تقنيتان لتنقية النيتروجين بآفاق للتطبيق الصناعي: التخفيض غير التحفيزي الانتقائي والتخفيض التحفيزي الانتقائي لأكاسيد النيتروجين.

وللحد من تكوين أكاسيد الكبريت، ينبغي استخدام الجير الرطب وكبريتات الأمونيا أو التقنيات الرطبة والجافة المبسطة. يكون الخياران الأولان مناسبين عندما يكون محتوى كبريت الوقود حوالي 0.15% كجم/ميجا جول، عندما يكون من الضروري ربط أكثر من 90-95% من ثاني أكسيد الكبريت، والتكنولوجيا الرطبة والجافة المبسطة (تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت بنسبة 50-70%). - عند حرق الوقود منخفض ومتوسط ​​الكبريت .

من الممكن التأكد من الكفاءة المطلوبة لتجميع الرماد (تركيز الجزيئات الصلبة (الرماد) في غازات المداخن بعد التنظيف هو 50 ملغم/م3) وتزويد الرماد للمستهلك عند تشغيل محطات الطاقة الحرارية باستخدام الكهرباء الأفقية متعددة المجالات المرسبات.

يُنصح باستخدام المرسبات الكهروستاتيكية مع وضع إمداد الطاقة القياسي (المستمر) لتجميع الرماد من فحم كانسك-أتشينسك ودونيتسك، ومع مصدر طاقة متقطع ونابض - لجمع الرماد من فحم إيكيباستوز وكوزنتسك. ويجري إعادة بناء المرسبات الكهروستاتيكية بحيث يمكن وضعها على الأساسات القائمة. إن استخدام طاقة الميكروثانية عند جمع الرماد من فحم كوزنتسك يجعل من الممكن وضع الأجهزة في طبقة واحدة.

ونتيجة للتنفيذ المنهجي لتدابير حماية البيئة على الغلايات الموجودة والتي ستظل قيد التشغيل حتى عام 2015، ينبغي تحقيق تركيزات المواد الضارة الواردة في الجدول. 1.5.3.

الجدول 1.5.3

التركيزات القصوى المتوقعة للانبعاثات الضارة للمعدات الموجودة بحلول عام 2015.

الانبعاثات(من حيث O 2 = 15%)	التركيز ملغم/م3 عند O2 = 6%
الجسيمات الدقيقه		جميع أنواع الفحم
أكاسيد الكبريت		الفحم وزيت الوقود
أكاسيد النيتروجين أثناء تركيب الغلاية		غاز طبيعي
		الفحم البني
		الفحم الحجري
		الفحم النحيف و AS
أكاسيد النيتروجين أثناء تركيب توربينات الغاز		غاز طبيعي

*) الحد الأدنى للغلايات ذات الطاقة الحرارية أكثر من 500 ميجاوات، والحد الأقصى أقل من 100 ميجاوات.

إن حل المشكلات البيئية لمحطات الطاقة الحرارية لأسطول موجود من محطات الطاقة يختلف بشكل كبير عن التدابير المستخدمة لمحطات الطاقة المشيدة حديثًا.

في الجدول يحتوي 1.5.4 على مؤشرات بيئية متوقعة لوحدات الفحم المنشأة حديثًا لمحطات الطاقة الحرارية في روسيا حتى عام 2030. ولتحقيقها، من الضروري تحسين تقنيات تنظيف الغاز المعروفة حاليًا وإنشاء تقنيات جديدة أكثر كفاءة. وترد في الجدول توقعات استخدام هذه التقنيات حتى عام 2030. 1.5.5.

الجدول 1.5.4

المؤشرات البيئية القابلة للتحقيق لوحدات الفحم المشيدة حديثًا لمحطات الطاقة الحرارية في روسيا

فِهرِس
معدل التقاط SO 2، %
تركيز أكاسيد النيتروجين (O2 = 6%) ملجم/م3
الجسيمات الصلبة، ملغم/م3		20¸30; القيود المفروضة على محتوى الجسيمات الأصغر من 10 ميكرون (RM-10)	5¸10; الحد على محتوى الجزيئات الأصغر من 2.5 ميكرومتر (PM 2.5)
درجة احتجاز الزئبق (المعادن الثقيلة) %
استخدام الرماد والخبث النفايات،٪

ويجب أن تكون وحدات الطاقة التي تعمل بالفحم والمنشأة حديثاً مجهزة بمجموعة كاملة من معدات حماية البيئة، بما في ذلك منشآت تنظيف غازات المداخن من الجسيمات، وأكاسيد الكبريت (SO 2) وأكاسيد النيتروجين (NO x).

ينبغي استخدام المرسبات الكهروستاتيكية متعددة المجالات كمجمعات للرماد في الغلايات الجديدة، القادرة على تلبية معايير اليوم للانبعاثات المسموح بها في الغلاف الجوي (تركيزات كتلة الرماد في غازات المداخن بعد التنظيف 30-50 مجم/م3).

يمكن الحصول على تأثير إضافي عند حرق فحم كوزنتسك وإيكيباستوز عن طريق خفض درجة الحرارة وتكييف غازات المداخن.

لاستخدام المعدات المعقدة في ظروف ضيقة، يمكن استخدام المرسب الكهروستاتيكي ثنائي المنطقة. تعد أجهزة جمع الرماد المدمجة (المرسب الكهربائي بالإضافة إلى مرشح الكيس، والمرسب الكهربائي بالإضافة إلى جهاز الماء لتجميع الجزيئات الصغيرة) واعدة للاستخدام في قطاع الطاقة.

لحل مشكلة إعادة تدوير الرماد والخبث بنجاح والتسبب في الحد الأدنى من الأضرار البيئية على البيئة، عند تطوير أنظمة إزالة الرماد والخبث لمحطات الطاقة الحرارية الجديدة التي تعمل بالفحم، يجب تضمين حلول التصميم التي تهدف إلى إزالة الرماد والخبث بشكل منفصل. من الضروري توفير إمكانية جمع وشحن الرماد الجاف بنسبة 100٪ (بما في ذلك مجموعات من الكسور)، بالإضافة إلى الحد الأقصى من الميكنة والأتمتة لجميع العمليات التكنولوجية.

وينبغي أن يكون عنصرا إلزاميا لوحدات الطاقة الجديدة التي تعمل بالفحم، كما ذكرنا سابقا محطات إزالة الكبريت من غاز المداخن. في الوقت الحالي، تعد أنظمة إزالة الكبريت من الحجر الجيري الرطب أكثر شيوعًا في محطات الطاقة الحرارية الأجنبية، مما يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمعدل 95٪. وفي وحدات الطاقة الروسية الجديدة، عند حرق الفحم عالي الكبريت، من أجل تلبية المعايير المقبولة والمستقبلية لانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت المسموح بها، سيكون من الضروري استخدام نفس المخططات أو تكنولوجيا إزالة الكبريت من كبريتات الأمونيا المطبقة بالفعل في محطة دوروغوبوز لتوليد الطاقة الكهربائية.

فعند حرق أنواع الوقود المتوسطة والمنخفضة الكبريت (والتي تشمل أغلب رواسب الفحم في روسيا، بما في ذلك الفحم المستخرج من حوضي كوزنتسك وكانسك-آشينسك)، فإن تكنولوجيا إزالة الكبريت الرطبة والجافة المبسطة والأقل كثافة في رأس المال تصبح فعّالة إلى حد كبير. حاليًا، تتم دراسة تقنيات إزالة الكبريت الجديدة باستخدام مواد ماصة أكثر فعالية، مما يجعل من الممكن حل مشاكل إزالة المواد الضارة بطريقة شاملة (بما في ذلك المعادن الثقيلة).

يتم تقليل انبعاثات أكسيد النيتروجين أثناء بناء وحدات CCGT وأثناء تركيب غلايات الفحم المسحوق القوية من خلال الحلول التكنولوجية التالية. انبعاثات NO التنظيمية سعند حرق الغاز الطبيعي في وحدات توربينات الغاز، يمكن تحقيق ذلك باستخدام أحدث جيل من غرف الاحتراق "الجافة". من المحتمل أن وحدات الطاقة المزودة بوحدات CCGT لن تحتاج إلى تركيب تنقية النيتروجين لغازات المداخن المنبعثة في الغلاف الجوي. الوضع أكثر تعقيدًا مع غلايات الفحم المسحوق لوحدات الطاقة القوية. إن الأساليب التكنولوجية التي تم تطويرها واختبارها في الصناعة تجعل من الممكن حاليًا تلبية المعايير المحلية لانبعاثات أكسيد النيتروجين المسموح بها سفقط عند حرق الفحم البني، وكذلك الفحم الصلب من الدرجات D وG. بالنسبة للفحم الصلب الآخر، وخاصة الأنثراسايت، لا يمكن حل المشكلة إلا عن طريق تركيب مفاعل حفاز خلف المرجل وتقليل أكاسيد النيتروجين الناتجة عن طريق تغذية الأمين - تحتوي على الكواشف في مسار الغاز (ماء الأمونيا أو اليوريا).

في المستقبل، ونظرًا للحاجة إلى تقريب المعايير المحلية من المعايير الأوروبية (حيث تركيز NO سفي غازات المداخن خلف غلاية الفحم يجب ألا تتجاوز 200 ملغم / م 3 بنسبة 6٪ O 2)، فمن الواضح أنه سيكون من الضروري تطبيق ليس فقط مجموعة من الأساليب التكنولوجية (الشعلات منخفضة السمية، وخيارات مختلفة لثنائي وثلاثي - مرحلة الاحتراق) إلى غلايات الفحم المسحوق الجديدة، ولكن أيضًا أنظمة تنقية النيتروجين لغازات المداخن من أكسيد النيتروجين س. من الممكن أن تظهر في السنوات القادمة تقنيات جديدة لتنقية غازات المداخن من أكسيد النيتروجين س. على سبيل المثال، عند تركيب نظام إزالة الكبريت من الحجر الجيري الرطب على وحدة جديدة، يحدث انخفاض كبير (يصل إلى 90%) في انبعاثات أكسيد النيتروجين سيمكن تحقيق ذلك عن طريق حقن الفوسفور العنصري P4 في المدخنة قبل جهاز الغسيل عند درجة حرارة تتراوح بين 121 و280 درجة مئوية.

في المنطقة تقنيات التقاط الجسيمات دون الميكرونيةإن إدخال المتطلبات المذكورة أعلاه يعني الحاجة إلى إضافة أجهزة جديدة إلى المرسبات الكهروستاتيكية الجافة التي تجعل من الممكن التقاط الجسيمات دون الميكرون بشكل أكثر فعالية (بتكلفة مقبولة): مرشحات الأكياس، والأجهزة الهجينة التي تتكون من مرحلة التنظيف الكهربائي ومرحلة الترشيح، وحتى المرسبات الكهروستاتيكية الرطبة. كما أن استخدام هذه التكنولوجيات الجديدة، بالإضافة إلى الجسيمات الصلبة دون الميكرونية، يجعل من الممكن احتجاز الزئبق ومركباته. كل هذا يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند اختيار معدات تنظيف الغاز، حيث أن البلدان الصناعية تولي بالفعل اهتماما كبيرا للحد من انبعاثات الزئبق من غازات المداخن من محطات الطاقة الحرارية.

الجدول 1.5.5.

تقنيات واعدة للحد من انبعاثات الملوثات في الغلاف الجوي من محطات الطاقة الحرارية

اسم الملوثات	حتى عام 2010
التكنولوجيا وفعاليتها
أكاسيد النيتروجين	الأساليب التكنولوجية
	لغلايات الفحم - 30÷50%؛ لـ CCGT مدعوم بالغاز الطبيعي - 50 مجم / م 3	لغلايات الفحم - 40÷60%؛ لـ CCGT - 20÷30 مجم / م 3	لغلايات الفحم - 50÷70%؛ لPGU- 10÷15 ملغم/م3
	سنكر - 30÷50%	SNKV-M - 50÷80%	SCR - 90÷95%
	SCR - 70÷80%	SCR - 80÷90%
أكاسيد الكبريت	الوقود منخفض الكبريت
	استخدام مجمعات الرماد الرطب η = 30÷60%؛ تقنية الجفاف الرطب المبسطة - η = = 50÷60%	تكنولوجيا الحجر الجيري الرطب (الحجر الجيري). η = 80÷90%	تكنولوجيا الحجر الجيري الرطب (الحجر الجيري) η = 90÷95%
	الوقود الكبريتي
	التقنيات الرطبة (الحجر الجيري، كبريتات الأمونيوم، كبريتات المغنيسيوم).
	η SO2 = 90÷95%	η SO2 = 95÷98%
	تقنية الرطب والجاف مع كتلة خاملة متداولة η SO2 = 90%	تقنية التجفيف الرطب مع CFB η SO2 = 92÷95%	تكنولوجيا الأمونيا الحلقية η SO2 = 99%
			التقنيات الرطبة مع المواد الماصة الفعالة الجديدة η SO2 = 99%
جزيئات الرماد	المرسبات الكهروستاتيكية η = 98%؛ جامعات الرماد الرطب الحديثة η > 95%	المرسبات الكهربائية η = 98÷99%؛ مرشحات الأكياس η = 98÷99%؛ الأجهزة الجافة المجمعة (المرسب الكهربائي + مرشح النسيج) η = 99.0%	المرسبات الكهروستاتيكية η > 99.5%؛ المرسبات الكهروستاتيكية الرطبة η > 99.5%؛ الأجهزة الهجينة الجافة η > 99.5%؛ التنظيف المعقد للمرسبات الكهروستاتيكية الرطبة المزودة بمصدر طاقة نابض
الزئبق (المعادن الثقيلة)		حقن المواد الماصة (الكربون المنشط، وما إلى ذلك) قبل المرسب الكهروستاتيكي؛ η = 50÷60%	حقن المواد الماصة المحتوية على الهالوجين في مسار الغاز + إزالة الكبريت؛ η = 90÷95%
	زيادة كفاءة وحدات الطاقة، بما في ذلك. للتوليد المشترك للكهرباء والحرارة	مشاريع تجريبية لإزالة ثاني أكسيد الكربون من دورة محطات توليد الطاقة والتخلص منه لاحقًا	محطات عرض كبيرة مزودة بتقنيات مختلفة لإزالة التدوير والتخلص من ثاني أكسيد الكربون:

المشكلة الرئيسية لمحطات الطاقة الكهرومائية القائمة الصناعة، من الضروري استيفاء المتطلبات التالية في وقت واحد:

التوفير غير المشروط لإنتاج كميات الكهرباء المحددة في جدول التوزيع؛

الامتثال لأولويات الشرب وإمدادات المياه المنزلية، والملاحة، ومصايد الأسماك في أجزاء من الأنهار والخزانات التي تعتبر مهمة لحفظ وتكاثر الموارد السمكية، وتنفيذ نظام ملء الخزانات وتصريفها، ومنع تآكل الخط الساحلي للخزانات و تصريف الزيوت فيها.

حيث في محطات الطاقة الكهرومائية قيد الإنشاء من الضروري حل مشاكل إزالة الغابات والفيضانات في الأراضي وعرقلة طرق هجرة الأسماك ونقل السكان من منطقة الفيضانات وما إلى ذلك في الوقت المناسب.

وفيما يتعلق بمنشآت الطاقة الكهرومائية، تشمل تدابير حماية البيئة ما يلي:

• اختيار مواقع محطات الطاقة الكهرومائية الجديدة، مع مراعاة الرفاه البيئي للمنطقة، وضمان أولوية الحفاظ على التنوع البيولوجي وحماية المناطق الطبيعية المحمية بشكل خاص عند تصميم وتحديد مواقع محطات الطاقة الكهرومائية الجديدة؛
• ضمان التعويض الكامل وفي الوقت المناسب عن الأضرار التي لحقت بالموارد البيولوجية المائية؛
• تنفيذ أعمال الاستصلاح وسد المناطق الضحلة من الخزانات لاستخدامها المتكامل (الزراعي والسمكي)؛
• إنشاء مرافق صيد الأسماك التعويضية، وممرات الأسماك وهياكل الحماية، ووضع تدابير للحفاظ على الأرصدة السمكية، ومناطق التكاثر والتغذية، وإدخال الأجهزة التقنية للحفاظ على طرق هجرة الأسماك من أجل الحد من التأثير السلبي لمحطات المياه على الإكثيوفونا؛
• تطوير وتنفيذ مآخذ انتقائية للمياه في محطات الطاقة الكهرومائية، والتي تسمح بتنظيم نظام درجة حرارة المياه في حوض السباحة السفلي عن طريق أخذها من أعماق مختلفة من الخزان وبالتالي تقليل التأثير على المناخ المحلي؛
• إعادة بناء أنظمة التخلص من مياه الصرف الصحي من أجل الوقف الكامل لتصريف مياه الصرف الصحي المنزلية غير المعالجة إلى المسطحات المائية؛
• استخدام المواد الحديثة في عناصر مختلفة من الطاقة الهيدروليكية والمعدات الهيدروميكانيكية، وبناء شلالات من محطات الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة من وحدات الكتل المصنوعة في المصنع باستخدام التكنولوجيا العائمة؛
• استخدام الدفاعات التي تمنع تسرب السوائل الخطرة بيئيًا إلى مسار التدفق؛
• استخدام مواد التشحيم الذاتي في وحدات الاحتكاك للآليات الحركية (دون استخدام الزيوت)؛
• تنظيم توفير السكن المريح للسكان الذين أعيد توطينهم من مناطق الفيضانات.

1.5.3. مشكلة انبعاثات الغازات الدفيئة

من المشاكل البيئية الحادة للغاية التي يواجهها مهندسو الطاقة والمرتبطة باستخدام الوقود الأحفوري انبعاثات غازات الدفيئة الرئيسية - ثاني أكسيد الكربون - في الغلاف الجوي. وقد قدم الاتحاد الأوروبي بالفعل مدفوعات مقابل زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن محطات الطاقة الحرارية.

فعالة، بما في ذلك. ومن وجهة نظر الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، يتم تحسين عمليات إنتاج الطاقة في محطات الطاقة الحرارية على أساس:

• إدخال وحدات طاقة الفحم ذات معلمات البخار فوق الحرجة (الكفاءة = 41%) وفوق الحرجة (الكفاءة = 46%)؛
• إدخال محطات الغاز ذات الدورة المركبة (الكفاءة = 55-60%)؛
• استخدام الغلايات ذات الطبقة المميعة المتداولة عند حرق الوقود منخفض الجودة؛
• استخدام الوقود ذو القيمة الحرارية العالية والغاز الطبيعي؛
• استخدام تقنيات احتراق الوقود التي تستخدم الأكسجين.

تتكون عملية عزل ثاني أكسيد الكربون الناتج عن احتراق الوقود الأحفوري من ثلاثة أجزاء رئيسية: الالتقاط والنقل والتخلص.

يمكن تنظيم عملية احتجاز ثاني أكسيد الكربون إما بعد احتراق الوقود (الاستخلاص من غازات المداخن) أو قبل احتراقه (إزالة ثاني أكسيد الكربون في عملية تغويز الوقود).

عند التقاط ثاني أكسيد الكربون، يمكن استخدام طرق فيزيائية أو كيميائية مختلفة: الفصل المبرد، أو الفصل الغشائي، أو الامتزاز الفيزيائي، أو الامتصاص الكيميائي. في المستقبل، من الممكن استخدام طرق غير تقليدية صناعيًا لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: احتراق الوقود في الدورة الكيميائية، والامتزاز المتجدد الجاف، وما إلى ذلك.

الاتجاه الواعد المهم لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون هو دفنه في تجاويف الأرض باستخدام الطرق التالية:

• استخدام الهياكل التي يسهل اختراقها.
• استخدام الخزانات في الأملاح.
• الحقن في مكامن النفط النشطة.

يمكن توقع أفضل النتائج أثناء البناء الجديد من وحدات الطاقة CCGT مع تغويز الفحم. من الناحية التكنولوجية، تسمح هذه المنشآت بإنتاج الهيدروجين الزائد لاستخدامه في العمليات التكنولوجية أو كوقود لخلايا الوقود (وحدات CCGT مماثلة بسعة تصل إلى 500 ميجاوات (ولكن بدون فصل وإزالة ثاني أكسيد الكربون) تعمل بالفعل في محطات الطاقة تخدم مصافي النفط، والمواد الأولية لها هي بقايا النفط الثقيل، ومنتجاتها - الطاقة الكهربائية والحرارة على شكل بخار والهيدروجين الذي يستخدم في عمليات تكرير النفط).

معهد النقل والاتصالات

الدفاع المدني

الموضوع: مشاكل الطاقة البيئية

النوع: مجردة

أكمله: سيتنيكوف مكسيم

المجموعة 3301 مليار

تاريخ التقديم للتحقق: ______ ___

تاريخ العودة للمراجعة:______ ___

يتخطى الفشل

المعلم: ل.ن. زغربينا

مقدمة

هناك تعبير مجازي بأننا نعيش في عصر ثلاثة "Es": الاقتصاد، والطاقة، والبيئة. وفي الوقت نفسه، فإن علم البيئة كعلم وطريقة تفكير يجذب المزيد والمزيد من اهتمام البشرية.

تعتبر البيئة علمًا وأكاديميًا يهدف إلى دراسة العلاقات بين الكائنات الحية والبيئة بكل تنوعها. وفي هذه الحالة، لا تُفهم البيئة على أنها عالم الطبيعة غير الحية فحسب، بل تُفهم أيضًا على أنها تأثير بعض الكائنات الحية أو مجتمعاتها على كائنات ومجتمعات أخرى. ترتبط علم البيئة في بعض الأحيان فقط بدراسة الموائل أو البيئة. وهذا الأخير صحيح من حيث الأساس مع التعديل الكبير الذي مفاده أنه لا يمكن النظر إلى البيئة بمعزل عن الكائنات الحية، تماما مثل الكائنات الحية خارج بيئتها. هذه هي مكونات كل وظيفي واحد، وهو ما تم التأكيد عليه من خلال التعريف أعلاه لعلم البيئة كعلم العلاقة بين الكائنات الحية والبيئة.

من المهم التأكيد على هذا الارتباط المزدوج نظرًا لحقيقة أنه غالبًا ما يتم الاستهانة بهذا الموقف الأساسي: تقتصر البيئة على تأثير البيئة على الكائنات الحية فقط. إن مغالطة مثل هذه المواقف واضحة، لأن الكائنات الحية هي التي شكلت البيئة الحديثة. كما أن لها دورًا أساسيًا في تحييد تلك التأثيرات على البيئة التي حدثت وتحدث لأسباب مختلفة.

الأسس المفاهيمية للانضباط. منذ نشأتها، تطورت "علم البيئة" في إطار علم الأحياء لمدة قرن كامل تقريبًا - حتى الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي. لم يتم النظر في الإنسان، كقاعدة عامة، في هذه الأنظمة - كان يعتقد أن علاقاته مع البيئة لا تخضع للقوانين البيولوجية، ولكن للقوانين الاجتماعية وهي موضوع العلوم الاجتماعية والفلسفية.

حاليًا، شهد مصطلح "علم البيئة" تحولًا كبيرًا. لقد أصبح أكثر توجهاً نحو الإنسان بسبب تأثيره الواسع النطاق والمحدد على البيئة.

ما سبق يسمح لنا باستكمال تعريف "البيئة" وتسمية المهام التي يتعين عليها حلها في الوقت الحاضر. يمكن اعتبار علم البيئة الحديث علمًا يدرس علاقات الكائنات الحية، بما في ذلك الإنسان، مع البيئة، وتحديد الحجم والحدود المسموح بها لتأثير المجتمع البشري على البيئة، وإمكانيات الحد من هذه التأثيرات أو تحييدها بالكامل. من الناحية الاستراتيجية، هذا هو علم بقاء البشرية وطريقة الخروج من الأزمة البيئية، التي اكتسبت (أو تكتسب) أبعادًا عالمية - داخل كوكب الأرض بأكمله.

لقد أصبح من الواضح بشكل متزايد أن الإنسان لا يعرف إلا القليل عن البيئة التي يعيش فيها، وخاصة عن الآليات التي تشكل البيئة وتحافظ عليها. يعد اكتشاف هذه الآليات (الأنماط) من أهم مهام علم البيئة الحديث.

وهكذا اكتسب محتوى مصطلح "البيئة" جانبًا اجتماعيًا وسياسيًا وفلسفيًا. بدأت تتغلغل في جميع فروع المعرفة تقريبًا، وترتبط بها إضفاء الطابع الإنساني على العلوم الطبيعية والتقنية، ويتم إدخالها بنشاط في العلوم الإنسانية. لا تعتبر البيئة علمًا مستقلاً فحسب، بل تعتبر أيضًا وجهة نظر عالمية مصممة لتتغلغل في جميع العلوم والعمليات التكنولوجية ومجالات النشاط البشري.

ولذلك فمن المسلم به أن التدريب البيئي يجب أن يسير في اتجاهين على الأقل من خلال دراسة دورات متكاملة خاصة ومن خلال تخضير جميع الأنشطة العلمية والصناعية والتربوية.

إلى جانب التعليم البيئي، يتم إيلاء اهتمام كبير للتعليم البيئي، الذي يرتبط باحترام الطبيعة والتراث الثقافي والمنافع الاجتماعية. وبدون التثقيف البيئي العام الجاد، فإن حل هذه المشكلة يعد أيضًا مشكلة كبيرة.

وفي الوقت نفسه، أصبحت البيئة عصرية بطريقتها الخاصة، ولم تتجنب ابتذال الفهم والمحتوى. في عدد من الحالات، تصبح البيئة ورقة مساومة لتحقيق أهداف سياسية معينة ومكانة معينة في المجتمع.

غالبًا ما يتم رفع القضايا المتعلقة بالصناعات وأنواع ونتائج النشاط البشري إلى فئة القضايا البيئية، وذلك ببساطة إذا أضيفت إليها الكلمة العصرية "علم البيئة". هكذا تظهر التعبيرات الغريبة، بما في ذلك في الصحافة، مثل "البيئة الجيدة والسيئة"، "البيئة النظيفة والقذرة"، "البيئة المدللة"، وما إلى ذلك. وهذا يعادل تخصيص نفس الصفات للرياضيات والفيزياء والتاريخ، علم أصول التدريس ، إلخ. ص.

على الرغم من الغموض والتكاليف الملحوظة في فهم نطاق ومحتوى واستخدام مصطلح "البيئة"، فإن حقيقة أهميته القصوى في الوقت الحاضر تظل بلا شك.

بشكل معمم، يدرس علم البيئة الأنماط الأكثر عمومية للعلاقات بين الكائنات الحية ومجتمعاتها مع البيئة في الظروف الطبيعية.

تدرس البيئة الاجتماعية العلاقات في نظام "طبيعة المجتمع"، والدور المحدد للإنسان في أنظمة من مختلف الرتب، والفرق بين هذا الدور والكائنات الحية الأخرى، وطرق تحسين العلاقة بين الإنسان والبيئة، والأسس النظرية. الإدارة البيئية الرشيدة.

مشاكل الطاقة

الطاقة هي فرع من فروع الإنتاج يتطور بوتيرة سريعة غير مسبوقة. إذا تضاعف عدد السكان خلال 40-50 سنة في ظل ظروف الانفجار الديموغرافي الحديث، فإن هذا يحدث في إنتاج واستهلاك الطاقة كل 12-15 سنة. ومع وجود مثل هذه النسبة بين معدلات نمو السكان والطاقة، فإن توافر الطاقة يتزايد بشكل كبير ليس فقط من حيث القيمة الإجمالية، ولكن أيضًا من حيث نصيب الفرد.

لا يوجد سبب لتوقع أن تتغير معدلات إنتاج واستهلاك الطاقة بشكل كبير في المستقبل القريب (يتم تعويض بعض تباطؤها في الدول الصناعية من خلال الزيادة في توافر الطاقة في دول العالم الثالث)، لذلك من المهم الحصول على إجابات على الأسئلة التالية:

ما هو تأثير الأنواع الرئيسية للطاقة الحديثة (الحرارية والمائية والنووية) على المحيط الحيوي وعناصره الفردية وكيف ستتغير نسبة هذه الأنواع في توازن الطاقة في المستقبل القريب والبعيد؛

هل من الممكن الحد من التأثير السلبي على البيئة للطرق الحديثة (التقليدية) للحصول على الطاقة واستخدامها؛

ما هي إمكانيات إنتاج الطاقة باستخدام الموارد البديلة (غير التقليدية)، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والمياه الحرارية وغيرها من المصادر التي لا تنضب والصديقة للبيئة.

في الوقت الحالي، يتم تلبية احتياجات الطاقة بشكل رئيسي من خلال ثلاثة أنواع من موارد الطاقة: الوقود العضوي والماء والنواة الذرية. يستخدم الإنسان الطاقة المائية والطاقة الذرية بعد تحويلها إلى طاقة كهربائية. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام كمية كبيرة من الطاقة الموجودة في الوقود العضوي في شكل حرارة ويتم تحويل جزء منها فقط إلى كهرباء. ومع ذلك، في كلتا الحالتين، يرتبط إطلاق الطاقة من الوقود العضوي باحتراقه، وبالتالي بإطلاق منتجات الاحتراق في البيئة.

المشاكل البيئية للطاقة الحرارية

يتم إنتاج حوالي 90% من الطاقة حاليًا عن طريق حرق الوقود (بما في ذلك الفحم والحطب والموارد الحيوية الأخرى). يتم تقليل حصة المصادر الحرارية إلى 80-85٪ في إنتاج الكهرباء. وفي الوقت نفسه، يستخدم النفط والمنتجات النفطية في البلدان الصناعية بشكل رئيسي لتلبية احتياجات النقل. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية (بيانات عام 1995)، شكل النفط 44% من إجمالي ميزان الطاقة في البلاد، و3% فقط من إنتاج الكهرباء. ويتميز الفحم بالنمط المعاكس: حيث يشكل 22% من إجمالي رصيد الطاقة، وهو المصدر الرئيسي للكهرباء (52%). وفي الصين تقترب حصة الفحم في إنتاج الكهرباء من 75%، أما في روسيا فإن المصدر الغالب للكهرباء هو الغاز الطبيعي (حوالي 40%)، ولا تمثل حصة الفحم سوى 18% من الطاقة الواردة، حصة النفط لا تتجاوز 10%.

وعلى المستوى العالمي، توفر الموارد المائية حوالي 5-6% من الكهرباء، وتوفر الطاقة النووية 17-18% من الكهرباء. علاوة على ذلك، فهي هي المهيمنة في عدد من البلدان في ميزان الطاقة (فرنسا - 74٪، بلجيكا -61٪، السويد - 45٪).

ولا يعد احتراق الوقود المصدر الرئيسي للطاقة فحسب، بل هو أيضا أهم مصدر للملوثات للبيئة. محطات الطاقة الحرارية هي "المسؤولة" بشكل كبير عن زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري والهطول الحمضي. وهي، إلى جانب وسائل النقل، تزود الغلاف الجوي بالحصة الرئيسية من الكربون التكنولوجي (أساسًا في شكل ثاني أكسيد الكربون)، وحوالي 50% من ثاني أكسيد الكبريت، و35% من أكاسيد النيتروجين، وحوالي 35% من الغبار. هناك أدلة على أن محطات الطاقة الحرارية تلوث البيئة بالمواد المشعة 2-4 مرات أكثر من محطات الطاقة النووية من نفس الطاقة.

تحتوي الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية على كمية كبيرة من المعادن ومركباتها. عند تحويلها إلى جرعات مميتة، تحتوي الانبعاثات السنوية الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية بقدرة مليون كيلووات على أكثر من 100 مليون جرعة من الألومنيوم ومركباته، و400 مليون جرعة من الحديد، و1.5 مليون جرعة من المغنيسيوم. ولا يحدث التأثير القاتل لهذه الملوثات إلا لأنها تدخل الجسم بكميات قليلة. لكن هذا لا يستبعد تأثيرها السلبي من خلال المياه والتربة وأجزاء أخرى من النظم البيئية.

وفي الوقت نفسه، يعتمد تأثير الطاقة على البيئة وسكانها إلى حد كبير على نوع حاملات الطاقة (الوقود) المستخدمة. أنظف أنواع الوقود هو الغاز الطبيعي، يليه النفط (زيت الوقود)، والفحم، والفحم البني، والصخر الزيتي، والجفت.

على الرغم من أن حصة كبيرة من الكهرباء يتم إنتاجها حاليًا من الوقود النظيف نسبيًا (الغاز والنفط)، إلا أن هناك ميلًا طبيعيًا لانخفاض حصتها. ووفقا للتوقعات المتاحة، ستفقد شركات الطاقة هذه أهميتها الرائدة في الربع الأول من القرن الحادي والعشرين.

لا يمكن استبعاد إمكانية حدوث زيادة كبيرة في ميزان الطاقة العالمي لاستخدام الفحم. وفقا للحسابات المتاحة، فإن احتياطيات الفحم تكفي لتلبية احتياجات العالم من الطاقة لمدة 200-300 عام. ويقدر الإنتاج المحتمل للفحم، مع الأخذ في الاعتبار الاحتياطيات المستكشفة والمتوقعة، بأكثر من 7 تريليون طن. ولذلك فمن الطبيعي أن نتوقع زيادة حصة الفحم أو منتجاته المعالجة (الغاز على سبيل المثال) في إنتاج الطاقة، وبالتالي في التلوث البيئي. يحتوي الفحم على نسبة تتراوح من 0.2 إلى عشرات بالمائة من الكبريت، خاصة على شكل بيريت وكبريتات وحديد حديدي وجبس. لا يتم دائمًا استخدام الطرق المتاحة لالتقاط الكبريت أثناء احتراق الوقود نظرًا لتعقيدها وتكلفتها العالية. ولذلك فإن كمية كبيرة منه تدخل، ويبدو أنها ستدخل إلى البيئة في المستقبل القريب. ترتبط المشاكل البيئية الخطيرة بالنفايات الصلبة الناتجة عن محطات الطاقة الحرارية - الرماد والخبث. على الرغم من أن الجزء الأكبر من الرماد يتم التقاطه بواسطة مرشحات مختلفة، إلا أنه يتم إطلاق حوالي 250 مليون طن من الهباء الجوي الناعم في الغلاف الجوي سنويًا على شكل انبعاثات من محطات الطاقة الحرارية. هذا الأخير قادر على تغيير توازن الإشعاع الشمسي على سطح الأرض بشكل كبير. كما أنها نواة تكثيف لبخار الماء وتكوين الأمطار؛ وعندما تدخل الجهاز التنفسي للإنسان والكائنات الأخرى، فإنها تسبب أمراض الجهاز التنفسي المختلفة.

تعد الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية مصدرًا مهمًا لمادة مسرطنة قوية مثل البنزوبيرين. ويرتبط تأثيره بزيادة الإصابة بالسرطان. تحتوي الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالفحم أيضًا على أكاسيد السيليكون والألومنيوم. يمكن لهذه المواد الكاشطة أن تدمر أنسجة الرئة وتسبب أمراضًا مثل السيليكا.

هناك مشكلة خطيرة بالقرب من محطات الطاقة الحرارية وهي تخزين الرماد والحمير. ويتطلب ذلك مساحات كبيرة لم يتم استخدامها لفترة طويلة، وتكون أيضًا بؤرًا لتراكم المعادن الثقيلة وزيادة النشاط الإشعاعي.

هناك من الأدلة ما يشير إلى أنه إذا كانت كل الطاقة اليوم تعتمد على الفحم، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سوف تصل إلى 20 مليار طن سنويا (والآن تقترب من 6 مليار طن سنويا). وهذا هو الحد الذي من المتوقع أن تؤدي بعده التغيرات المناخية إلى عواقب كارثية على المحيط الحيوي.

تعد محطات الطاقة الحرارية مصدرًا مهمًا للمياه الساخنة، والتي تستخدم هنا كعامل تبريد. غالبًا ما تنتهي هذه المياه في الأنهار والمسطحات المائية الأخرى، مما يسبب تلوثها الحراري وما يصاحبها من تفاعلات سلسلة طبيعية (تكاثر الطحالب، وفقدان الأكسجين، وموت الكائنات المائية، وتحول النظم البيئية المائية عادة إلى مستنقعات، وما إلى ذلك).

المشاكل البيئية للطاقة الكهرومائية

يرتبط أحد أهم تأثيرات الطاقة الكهرومائية بعزل مساحات كبيرة من الأراضي الخصبة (السهول الفيضية) لإنشاء الخزانات. وفي روسيا، حيث لا يتم إنتاج أكثر من 20% من الطاقة الكهربائية من خلال استخدام الموارد المائية، غمرت المياه ما لا يقل عن 6 ملايين هكتار من الأراضي أثناء بناء محطات الطاقة الكهرومائية. وفي مكانها، تم تدمير النظم البيئية الطبيعية. تتعرض مساحات كبيرة من الأراضي القريبة من الخزانات للفيضانات نتيجة لارتفاع مستويات المياه الجوفية. هذه الأراضي، كقاعدة عامة، تصبح الأراضي الرطبة. في الظروف المسطحة، يمكن أن تمثل الأراضي المغمورة بالمياه 10% أو أكثر من الأراضي المغمورة بالمياه. ويحدث تدمير الأراضي والنظم البيئية المتأصلة فيها أيضًا نتيجة لتدميرها بالمياه (التآكل) أثناء تكوين الخط الساحلي. تستمر عمليات التآكل عادةً لعقود من الزمن وتؤدي إلى معالجة كميات كبيرة من التربة وتلوث المياه وتراكم الطمي في الخزانات. وبالتالي، يرتبط بناء الخزانات باضطراب حاد في النظام الهيدرولوجي للأنهار، وأنظمتها البيئية المميزة وتكوين أنواع الكائنات المائية.

يحدث تدهور نوعية المياه في الخزانات لأسباب مختلفة. تزداد كمية المواد العضوية فيها بشكل حاد بسبب النظم الإيكولوجية التي غرقت تحت الماء (الخشب وبقايا النباتات الأخرى ودبال التربة وما إلى ذلك) وبسبب تراكمها نتيجة لبطء تبادل المياه. إنها نوع من خزانات الترسيب ومراكم المواد القادمة من مستجمعات المياه.

في الخزانات، يزداد تسخين المياه بشكل حاد، مما يزيد من فقدان الأكسجين والعمليات الأخرى الناجمة عن التلوث الحراري. هذا الأخير، جنبا إلى جنب مع تراكم العناصر الغذائية، يخلق الظروف الملائمة للنمو المفرط للمسطحات المائية والتنمية المكثفة للطحالب، بما في ذلك الطحالب الخضراء المزرقة السامة (السيانيوم). لهذه الأسباب، وكذلك بسبب بطء تجديد المياه، تقل قدرتها على التنقية الذاتية بشكل حاد. ويؤدي تدهور نوعية المياه إلى وفاة العديد من سكانها. تتزايد حالات الإصابة بالأمراض في المخزون السمكي، وخاصة أضرار الديدان الطفيلية. تتناقص صفات الذوق لدى سكان البيئة المائية. يتم تعطيل طرق هجرة الأسماك وتدمير مناطق التغذية والتكاثر وما إلى ذلك.

في نهاية المطاف، تتحول أنظمة الأنهار التي تسدها الخزانات من العبور إلى التراكمي. بالإضافة إلى العناصر الغذائية، تتراكم هنا المعادن الثقيلة والعناصر المشعة والعديد من المواد الكيميائية السامة ذات العمر الطويل. تجعل منتجات التراكم من الصعب استخدام الأراضي التي تشغلها الخزانات بعد تصفيتها. هناك أدلة على أنه نتيجة لترسب الطمي، تفقد خزانات الأراضي المنخفضة قيمتها كمرافق للطاقة بعد 50 إلى 100 سنة من بنائها. على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أن سد أسوان العظيم، الذي بني على نهر النيل في الستينيات، سوف يمتلئ بالطمي إلى النصف بحلول عام 2025. وعلى الرغم من الرخص النسبي للطاقة التي يتم الحصول عليها من الموارد المائية، فإن حصتها في ميزان الطاقة تتناقص تدريجيا. ويرجع ذلك إلى استنفاد أرخص الموارد وإلى القدرة الإقليمية الكبيرة لخزانات الأراضي المنخفضة. ومن المعتقد أن إنتاج الطاقة العالمي من محطات الطاقة الكهرومائية لن يتجاوز في المستقبل 5% من الإجمالي.

الخزانات لها تأثير كبير على العمليات الجوية. على سبيل المثال، في المناطق القاحلة (القاحلة)، يتجاوز التبخر من سطح الخزانات التبخر من سطح أرض متساوٍ بعشرات المرات. ترتبط زيادة التبخر بانخفاض درجة حرارة الهواء وزيادة الظواهر الضبابية. إن الاختلاف في التوازنات الحرارية للخزانات والأراضي المجاورة يحدد تكوين الرياح المحلية مثل النسائم. وتؤدي هذه الظواهر، بالإضافة إلى غيرها من الظواهر، إلى تغير في النظم البيئية (ليست إيجابية دائمًا) وتغير في الطقس. وفي بعض الحالات، في منطقة الخزانات، من الضروري تغيير اتجاه الزراعة. على سبيل المثال، في الأجزاء الجنوبية من العالم، لا يتوفر لدى بعض المحاصيل المحبة للحرارة (البطيخ) وقت لتنضج، وتزداد حالات الإصابة بالأمراض النباتية، وتتدهور جودة المنتجات.

تكون التكاليف البيئية للبناء الهيدروليكي أقل بشكل ملحوظ في المناطق الجبلية، حيث تكون الخزانات عادة صغيرة المساحة. ومع ذلك، في المناطق الجبلية المعرضة للزلازل، يمكن للخزانات أن تثير الزلازل. يزداد احتمال حدوث الانهيارات الأرضية واحتمال وقوع الكوارث نتيجة التدمير المحتمل للسدود. وهكذا، في عام 1960 في الهند (ولاية جونجارات)، أودت المياه بحياة 15 ألف شخص نتيجة انهيار السد.

المشاكل البيئية للطاقة النووية

حتى وقت قريب، كانت الطاقة النووية تعتبر الأكثر واعدة. ويرجع ذلك إلى الاحتياطيات الكبيرة نسبيًا من الوقود النووي وتأثيره اللطيف على البيئة. وتشمل المزايا أيضًا إمكانية بناء محطات الطاقة النووية دون الارتباط برواسب الموارد، حيث أن نقلها لا يتطلب تكاليف كبيرة بسبب الكميات الصغيرة. ويكفي أن نلاحظ أن 0.5 كجم من الوقود النووي ينتج نفس كمية الطاقة التي ينتجها حرق 1000 طن من الفحم.

حتى منتصف الثمانينات، كانت البشرية تنظر إلى الطاقة النووية باعتبارها أحد السبل للخروج من مأزق الطاقة. وفي غضون عشرين عاما فقط (من منتصف الستينيات إلى منتصف الثمانينيات)، ارتفعت الحصة العالمية من الطاقة التي تنتجها محطات الطاقة النووية من الصفر تقريبا إلى 15% إلى 17%، وأصبح هذا الأمر سائدا في عدد من البلدان. ولم يحقق أي نوع آخر من الطاقة معدلات نمو كهذه. حتى وقت قريب، كانت المشاكل البيئية الرئيسية لمحطات الطاقة النووية مرتبطة بالتخلص من الوقود المستهلك، وكذلك بتصفية محطات الطاقة النووية نفسها بعد انتهاء عمرها التشغيلي المسموح به. هناك أدلة على أن تكلفة أعمال التصفية هذه تتراوح من 1/6 إلى 1/3 من تكلفة محطات الطاقة النووية نفسها.

يعرض الجدول بعض معالم تأثير محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية على البيئة:

مقارنة محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية من حيث استهلاك الوقود وتأثيرها على البيئة. تبلغ قوة محطات توليد الكهرباء 1000 ميجاوات، وتعمل على مدار العام؛ (ب. نيبل، 1993)

العوامل المؤثرة على البيئة

3.5 مليون طن من الفحم

1.5 طن يورانيوم

أو 1000 طن من خام اليورانيوم

ثاني أكسيد الكربون

ثاني أكسيد الكبريت

وغيرها من الاتصالات

المشعة

أثناء التشغيل العادي لمحطة الطاقة النووية، تكون انبعاثات العناصر المشعة في البيئة ضئيلة للغاية. في المتوسط، فهي أقل بمقدار 2-4 مرات من محطات الطاقة الحرارية بنفس الطاقة.

بحلول مايو 1986 إن وحدات الطاقة الـ 400 التي تعمل في العالم والتي توفر أكثر من 17% من الكهرباء زادت من النشاط الإشعاعي الطبيعي في الخلفية بما لا يزيد عن 0.02%. قبل كارثة تشيرنوبيل، ليس فقط في العالم، ولكن أيضًا في روسيا، لم يكن هناك أي صناعة لديها مستوى أقل من الإصابات المهنية مقارنة بمحطات الطاقة النووية. قبل 30 عاما من المأساة، توفي 17 شخصا في حوادث، ثم لأسباب غير إشعاعية. بعد عام 1986، بدأ الخطر البيئي الرئيسي لمحطات الطاقة النووية يرتبط بإمكانية وقوع حوادث. وعلى الرغم من أن احتمال وجودها في محطات الطاقة النووية الحديثة ضئيل، إلا أنه لا يمكن استبعاده. وأكبر حادث من هذا النوع هو ما حدث في الوحدة الرابعة بمحطة تشيرنوبيل للطاقة النووية.

وفقًا لمصادر مختلفة، تراوح إجمالي إطلاق المنتجات الانشطارية الموجودة في المفاعل من 3.5% (63 كجم) إلى 28% (50 طنًا). وللمقارنة، نلاحظ أن القنبلة التي أسقطت على هيروشيما لم تنتج سوى 740 جرامًا من المادة المشعة.

ونتيجة لحادث محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، تعرضت منطقة داخل دائرة نصف قطرها أكثر من ألفي كيلومتر، تغطي أكثر من 20 دولة، للتلوث الإشعاعي. وفي داخل الاتحاد السوفييتي السابق، تأثرت 11 منطقة يسكنها 17 مليون شخص. وتتجاوز المساحة الإجمالية للأراضي الملوثة 8 ملايين هكتار، أي 80 ألف كيلومتر مربع. وأدى الحادث إلى مقتل 31 شخصا وتلقى أكثر من 200 شخص جرعة من الإشعاع أدت إلى مرض الإشعاع. وتم إجلاء 115 ألف شخص من المنطقة الأكثر خطورة (30 كيلومترا) فور وقوع الحادث. يتزايد عدد الضحايا وعدد السكان الذين تم إجلاؤهم، وتتوسع منطقة التلوث نتيجة لحركة المواد المشعة عن طريق الرياح والحرائق والنقل وما إلى ذلك. وستؤثر عواقب الحادث على حياة عدة أجيال أخرى.

بعد الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية، قررت بعض الدول حظر بناء محطات الطاقة النووية بشكل كامل. وتشمل هذه السويد وإيطاليا والبرازيل والمكسيك. بالإضافة إلى ذلك، أعلنت السويد عزمها تفكيك جميع المفاعلات القائمة (يوجد 12 منها)، رغم أنها توفر نحو 45% من إجمالي الكهرباء في البلاد. لقد تباطأت وتيرة تطوير هذا النوع من الطاقة في بلدان أخرى بشكل حاد. تم اتخاذ تدابير لتعزيز الحماية ضد الحوادث في محطات الطاقة النووية القائمة والتي هي قيد الإنشاء والمخطط لها. وفي الوقت نفسه، تدرك البشرية أنه من المستحيل الاستغناء عن الطاقة النووية في المرحلة الحالية من التطور. ويتزايد تدريجيا بناء وتشغيل محطات الطاقة النووية الجديدة. يوجد حاليًا أكثر من 500 مفاعل نووي عامل في العالم. وهناك حوالي 100 مفاعل قيد الإنشاء.

أثناء التفاعلات النووية، يحترق فقط 0.5-1.5% من الوقود النووي. يطلق مفاعل نووي بقدرة 1000 ميجاوات حوالي 60 طنًا من النفايات المشعة سنويًا. تتم معالجة بعضها، ولكن الجزء الأكبر يتطلب الدفن. تكنولوجيا الدفن معقدة للغاية ومكلفة. وعادة ما يتم نقل الوقود المستهلك إلى حمامات التبريد، حيث ينخفض ​​النشاط الإشعاعي وتوليد الحرارة بشكل كبير على مدى عدة سنوات. يتم الدفن عادة على أعماق لا تقل عن 500-600 حفرة. وتقع الأخيرة على مسافة من بعضها البعض بحيث يتم استبعاد إمكانية التفاعلات الذرية.

النتيجة الحتمية لتشغيل محطة الطاقة النووية هي التلوث الحراري. لكل وحدة من الطاقة الواردة هنا، فهي أكبر بمقدار 2-2.5 مرة من محطات الطاقة الحرارية، حيث يتم إطلاق المزيد من الحرارة في الغلاف الجوي. ينتج إنتاج مليون كيلوواط من الكهرباء في محطة للطاقة الحرارية 1.5 كيلومتر مكعب من الماء الساخن، وفي محطة للطاقة النووية بنفس الطاقة يصل حجم الماء الساخن إلى 3-3.5 كيلومتر مكعب.

نتيجة فقدان الحرارة الكبير في محطات الطاقة النووية هو انخفاض كفاءتها مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية. في الأخير تبلغ 35٪ وفي محطات الطاقة النووية 30-31٪ فقط.

وبشكل عام يمكن ذكر التأثيرات التالية لمحطات الطاقة النووية على البيئة:

تدمير النظم البيئية وعناصرها (التربة، التربة، طبقات المياه الجوفية، إلخ) في أماكن تعدين الخام (خاصة بالطريقة المفتوحة)؛

الاستيلاء على الأراضي لبناء محطات الطاقة النووية نفسها. يتم تخصيص مساحات كبيرة بشكل خاص لبناء هياكل لتزويد وتصريف وتبريد المياه الساخنة. تحتاج محطة توليد كهرباء بقدرة 1000 ميجاوات إلى بركة تبريد تبلغ مساحتها حوالي 800-900 هكتار. ويمكن استبدال البرك بأبراج تبريد عملاقة يبلغ قطر قاعدتها 100-120 مترًا وارتفاعها يعادل مبنى مكون من 40 طابقًا؛

سحب كميات كبيرة من المياه من مصادر مختلفة وتصريف المياه الساخنة. وإذا دخلت هذه المياه إلى الأنهار والمصادر الأخرى فإنها تعاني من فقدان الأكسجين، وتزداد احتمالية التزهير، وتزداد ظاهرة الإجهاد الحراري في الكائنات المائية؛

لا يمكن استبعاد التلوث الإشعاعي للغلاف الجوي والمياه والتربة أثناء استخراج المواد الخام ونقلها، وكذلك أثناء تشغيل محطات الطاقة النووية وتخزين النفايات ومعالجتها والتخلص منها.

بعض الطرق لحل مشاكل الطاقة الحديثة

ليس هناك شك في أن الطاقة الحرارية ستظل في المستقبل القريب هي المهيمنة في ميزان الطاقة في العالم والبلدان الفردية. وهناك احتمال كبير لزيادة حصة الفحم وأنواع الوقود الأخرى الأقل نظافة في إنتاج الطاقة. وفي هذا الصدد، سننظر في بعض طرق وأساليب استخدامها التي يمكن أن تقلل بشكل كبير من التأثير السلبي على البيئة. تعتمد هذه الأساليب بشكل أساسي على تحسين تقنيات تحضير الوقود وجمع النفايات الخطرة. من بينها ما يلي:

1. استخدام وتحسين أجهزة التنظيف. في الوقت الحالي، تقوم العديد من محطات الطاقة الحرارية بشكل أساسي بالتقاط الانبعاثات الصلبة باستخدام أنواع مختلفة من المرشحات. إن أكثر الملوثات عدوانية، وهو ثاني أكسيد الكبريت، لا يتم احتجازه في العديد من محطات الطاقة الحرارية أو يتم احتجازه بكميات محدودة. وفي الوقت نفسه، هناك محطات للطاقة الحرارية (الولايات المتحدة الأمريكية واليابان) تقوم بإزالة هذا الملوث بشكل شبه كامل، وكذلك أكاسيد النيتروجين وغيرها من الملوثات الضارة. ولهذا الغرض، يتم استخدام منشآت خاصة لإزالة الكبريت (لالتقاط ثاني أكسيد الكبريت وثالث أكسيد) ونزع النتروجين (لالتقاط أكاسيد النيتروجين). يتم تنفيذ عملية التقاط أكاسيد الكبريت والنيتروجين الأكثر انتشارًا عن طريق تمرير غازات المداخن عبر محلول الأمونيا. المنتجات النهائية لهذه العملية هي نترات الأمونيوم، المستخدمة كسماد معدني، أو محلول كبريتيت الصوديوم (مادة خام للصناعة الكيميائية). تلتقط هذه المنشآت ما يصل إلى 96% من أكاسيد الكبريت وأكثر من 80% من أكاسيد النيتروجين. وهناك طرق أخرى للتنقية من هذه الغازات.

2. الحد من دخول مركبات الكبريت إلى الغلاف الجوي من خلال إزالة الكبريت الأولية (إزالة الكبريت) من الفحم وأنواع الوقود الأخرى (النفط والغاز والصخر الزيتي) بالطرق الكيميائية أو الفيزيائية. تتيح هذه الطرق استخلاص ما بين 50 إلى 70% من الكبريت من الوقود قبل حرقه.

3. إن الفرص الكبيرة والحقيقية لتقليل أو تثبيت تدفق التلوث إلى البيئة ترتبط بتوفير الطاقة. تعتبر هذه الفرص رائعة بشكل خاص بسبب انخفاض كثافة الطاقة في المنتجات الناتجة. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة الأمريكية، في المتوسط، تم استهلاك طاقة أقل بمقدار مرتين لكل وحدة من المنتجات المنتجة مقارنة بالاتحاد السوفييتي السابق. وفي اليابان، كان هذا الاستهلاك أقل بثلاث مرات. إن توفير الطاقة عن طريق تقليل استهلاك المنتجات المعدنية وتحسين جودتها وزيادة العمر المتوقع للمنتجات ليس أقل واقعية. يعد توفير الطاقة من خلال الانتقال إلى تقنيات التكنولوجيا الفائقة المرتبطة باستخدام أجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة ذات التيار المنخفض أمرًا واعدًا.

4. لا تقل أهمية عن فرص توفير الطاقة في الحياة اليومية وفي العمل من خلال تحسين الخصائص العازلة للمباني. يأتي التوفير الحقيقي في الطاقة من خلال استبدال المصابيح المتوهجة ذات الكفاءة التي تبلغ حوالي 5٪ بمصابيح الفلورسنت التي تكون كفاءتها أعلى بعدة مرات.

من الإسراف الشديد استخدام الطاقة الكهربائية لتوليد الحرارة. من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن إنتاج الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة الحرارية يرتبط بفقدان ما يقرب من 60-65٪ من الطاقة الحرارية، وفي محطات الطاقة النووية - ما لا يقل عن 70٪ من الطاقة. تُفقد الطاقة أيضًا عندما تنتقل عبر الأسلاك عبر مسافة. ولذلك فإن الاحتراق المباشر للوقود لإنتاج الحرارة، وخاصة الغاز، أكثر عقلانية من تحويله إلى كهرباء ثم إعادته إلى حرارة.

5. كما تزداد كفاءة الوقود بشكل ملحوظ عند استخدامه بدلاً من محطات الطاقة الحرارية في محطات الطاقة الحرارية. وفي الحالة الأخيرة، تكون كائنات إنتاج الطاقة أقرب إلى أماكن استهلاكها وبالتالي يتم تقليل الخسائر المرتبطة بنقلها عبر مسافة. إلى جانب الكهرباء، تستخدم محطات الطاقة الحرارية الحرارة التي يتم التقاطها بواسطة عوامل التبريد. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل احتمالية التلوث الحراري للبيئة المائية بشكل ملحوظ. الطريقة الأكثر اقتصادا للحصول على الطاقة هي في المنشآت الصغيرة مثل محطات الطاقة الحرارية (التأين) مباشرة في المباني. في هذه الحالة، يتم تقليل خسائر الطاقة الحرارية والكهربائية إلى الحد الأدنى. يتم استخدام هذه الأساليب بشكل متزايد في بعض البلدان.

مصادر طاقه بديله

يمكن اعتبار المصادر الحديثة الرئيسية للطاقة (وخاصة الوقود الأحفوري) وسيلة لحل مشاكل الطاقة في المستقبل القريب. ويرجع ذلك إلى استنزافها والتلوث الحتمي للبيئة. وفي هذا الصدد، من المهم التعرف على إمكانيات استخدام مصادر الطاقة الجديدة التي من شأنها أن تحل محل المصادر الموجودة. وتشمل هذه المصادر الطاقة من الشمس والرياح والماء والاندماج النووي الحراري ومصادر أخرى.

الشمس كمصدر للطاقة الحرارية

إنه مصدر للطاقة لا ينضب عمليا. ويمكن استخدامه بشكل مباشر (من خلال الالتقاط بواسطة الأجهزة التقنية) أو بشكل غير مباشر من خلال منتجات التمثيل الضوئي ودورة المياه وحركة الكتل الهوائية وغيرها من العمليات التي تحددها الظواهر الشمسية.

يعد استخدام الحرارة الشمسية أبسط وأرخص طريقة لحل بعض مشاكل الطاقة. تشير التقديرات إلى أنه في الولايات المتحدة، يتم استهلاك حوالي 25٪ من الطاقة المنتجة في البلاد لتدفئة الأماكن وإمدادات المياه الساخنة. وفي بلدان الشمال، بما في ذلك لاتفيا، تكون هذه الحصة أعلى بشكل ملحوظ. وفي الوقت نفسه، يمكن الحصول على جزء كبير من الحرارة اللازمة لهذه الأغراض عن طريق التقاط طاقة الأشعة الشمسية. وتصبح هذه الاحتمالات أكثر أهمية كلما وصل الإشعاع الشمسي المباشر إلى سطح الأرض.

الطريقة الأكثر شيوعًا هي التقاط الطاقة الشمسية من خلال أنواع مختلفة من المجمعات. وهو في أبسط صوره عبارة عن سطح داكن اللون لاحتجاز الحرارة وجهاز لتجميعها والاحتفاظ بها. يمكن أن تمثل كلا الكتلتين كلًا واحدًا. يتم وضع المجمعات في غرفة شفافة تعمل على مبدأ الدفيئة. كما توجد أجهزة لتقليل تبديد الطاقة (العزل الجيد) وإزالتها مثلاً عن طريق تيارات الهواء أو الماء.

أنظمة التدفئة من النوع السلبي أبسط. يتم تداول المبردات هنا نتيجة لتيارات الحمل الحراري: يرتفع الهواء الساخن أو الماء إلى الأعلى، ويتم أخذ مكانها بواسطة المبردات الأكثر برودة. مثال على هذا النظام هو غرفة ذات نوافذ كبيرة تواجه الشمس وخصائص عزل جيدة للمواد التي يمكنها الاحتفاظ بالحرارة لفترة طويلة. لتقليل ارتفاع درجة الحرارة أثناء النهار وفقدان الحرارة أثناء الليل، يتم استخدام الستائر والستائر والأقنعة وأجهزة الحماية الأخرى. وفي هذه الحالة يتم حل مشكلة الاستخدام الأكثر عقلانية للطاقة الشمسية من خلال التصميم الصحيح للمباني. ويقابل بعض الزيادة في تكاليف البناء تأثير استخدام الطاقة الرخيصة والنظيفة تمامًا.

إن الاستخدام المستهدف للطاقة الشمسية ليس كبيرا بعد، ولكن إنتاج أنواع مختلفة من مجمعات الطاقة الشمسية يتزايد بشكل مكثف. يوجد الآن الآلاف من الأنظمة المماثلة قيد التشغيل في الولايات المتحدة، على الرغم من أنها توفر حاليًا 0.5% فقط من إمدادات الماء الساخن.

تُستخدم أحيانًا أجهزة بسيطة جدًا في البيوت الزجاجية أو غيرها من الهياكل. ولمزيد من تراكم الحرارة في الأوقات المشمسة من اليوم، يتم وضع مواد ذات سطح كبير وقدرة حرارية جيدة في مثل هذه الغرف. يمكن أن تكون هذه الحجارة والرمل الخشن والماء والحصى والمعادن وما إلى ذلك. خلال النهار تتراكم الحرارة، وفي الليل تطلقها تدريجيا. تستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في البيوت الزجاجية.

الشمس كمصدر للطاقة الكهربائية

يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال استخدام الخلايا الكهروضوئية، حيث يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى تيار كهربائي دون أي أجهزة إضافية. وعلى الرغم من أن كفاءة هذه الأجهزة منخفضة، إلا أنها تتمتع بميزة التآكل البطيء بسبب عدم وجود أي أجزاء متحركة. ترتبط الصعوبات الرئيسية في استخدام الخلايا الكهروضوئية بتكلفتها العالية واحتلال مساحات كبيرة لوضعها. يمكن حل المشكلة إلى حد ما عن طريق استبدال المحولات الضوئية المعدنية بمحولات اصطناعية مرنة، واستخدام أسطح وجدران المنازل لإيواء البطاريات، ونقل المحولات إلى الفضاء الخارجي، وما إلى ذلك.

وفي الحالات التي تتطلب كمية صغيرة من الطاقة، يكون استخدام الخلايا الكهروضوئية ممكنًا اقتصاديًا بالفعل. ومن أمثلة هذه الاستخدامات الآلات الحاسبة، والهواتف، وأجهزة التلفزيون، ومكيفات الهواء، والمنارات، والعوامات، وأنظمة الري الصغيرة، وما إلى ذلك.

في البلدان التي لديها كمية كبيرة من الإشعاع الشمسي، هناك مشاريع للكهربة الكاملة لقطاعات معينة من الاقتصاد، على سبيل المثال الزراعة، باستخدام الطاقة الشمسية. والطاقة التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة، وخاصة مع مراعاة ملاءمتها العالية للبيئة، تعتبر أكثر فعالية من حيث التكلفة من الطاقة التي يتم الحصول عليها بالطرق التقليدية.

تتميز محطات الطاقة الشمسية أيضًا بقدرتها على التشغيل السريع وزيادة طاقتها أثناء التشغيل بمجرد توصيل بطاريات تجميع الطاقة الشمسية الإضافية. تم بناء محطة للطاقة الشمسية في ولاية كاليفورنيا، تكفي قوتها لتزويد 2400 منزل بالكهرباء.

أما الطريقة الثانية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية فتتضمن تحويل الماء إلى بخار، وهو ما يحرك المولدات التوربينية. وفي هذه الحالات، يتم استخدام أبراج تخزين الطاقة التي تحتوي على عدد كبير من العدسات التي تركز أشعة الشمس، بالإضافة إلى البرك الشمسية الخاصة في أغلب الأحيان. جوهر الأخير هو أنها تتكون من طبقتين من الماء: الطبقة السفلية ذات تركيز عالٍ من الأملاح والطبقة العلوية ممثلة بالمياه العذبة الصافية. يلعب المحلول الملحي دور مادة تخزين الطاقة. يستخدم الماء الساخن لتسخين أو تحويل إلى سوائل بخارية تغلي عند درجات حرارة منخفضة.

وفي بعض الحالات، تعد الطاقة الشمسية أيضًا واعدة لإنتاج الهيدروجين من الماء، والذي يسمى “وقود المستقبل”. يتم تحلل الماء وإطلاق الهيدروجين من خلال تمرير تيار كهربائي بين الأقطاب الكهربائية التي يتم الحصول عليها في تركيبات الهلام. لا تزال عيوب مثل هذه التركيبات مرتبطة بالكفاءة المنخفضة (الطاقة الموجودة في الهيدروجين أعلى بنسبة 20٪ فقط من تلك المستهلكة في التحليل الكهربائي للماء) وقابلية الهيدروجين العالية للاشتعال، فضلاً عن انتشاره عبر صهاريج التخزين.

تسخير الطاقة الشمسية من خلال عملية التمثيل الضوئي والكتلة الحيوية

ويتركز أقل من 1% من تدفق الطاقة الشمسية سنويًا في الكتلة الحيوية. ومع ذلك، فإن هذه الطاقة تتجاوز بشكل كبير ما يتلقاه الشخص من مصادر مختلفة في الوقت الحاضر وسيحصل عليه في المستقبل.

إن أبسط طريقة لاستخدام طاقة التمثيل الضوئي هي من خلال الاحتراق المباشر للكتلة الحيوية. وفي بعض البلدان التي لم تشرع بعد في طريق التنمية الصناعية، تعتبر هذه الطريقة هي الطريقة الرئيسية. ومع ذلك، فإن الأمر الأكثر تبريرًا هو معالجة الكتلة الحيوية وتحويلها إلى أنواع أخرى من الوقود، على سبيل المثال تحويلها إلى غاز حيوي أو كحول إيثيلي. الأول هو نتيجة التخمر اللاهوائي (بدون أكسجين)، والثاني هو نتيجة التخمر الهوائي (في بيئة أكسجين).

هناك أدلة على أن مزرعة ألبان مكونة من ألفي رأس ليست قادرة على تزويد المزرعة نفسها بالغاز الحيوي من خلال استخدام النفايات فحسب، بل يمكنها أيضًا توليد دخل كبير من بيع الطاقة المستلمة. وتتركز موارد الطاقة الكبيرة أيضًا في حمأة المجاري والقمامة والنفايات العضوية الأخرى.

يتزايد استخدام الكحول الذي يتم الحصول عليه من الموارد الحيوية في محركات الاحتراق الداخلي. وهكذا، منذ السبعينيات، قامت البرازيل بتحويل جزء كبير من مركباتها إلى وقود الكحول أو إلى خليط من الكحول والبنزين - كحول البنزين. هناك خبرة في استخدام الكحول كحامل للطاقة في الولايات المتحدة الأمريكية ودول أخرى.

للحصول على الكحول، يتم استخدام المواد الخام العضوية المختلفة. في البرازيل يتم إنتاجه بشكل أساسي من قصب السكر، وفي الولايات المتحدة الأمريكية يتم إنتاجه من الذرة. في بلدان أخرى - محاصيل الحبوب المختلفة والبطاطس ولب الخشب. العوامل التي تحد من استخدام الكحول كحامل للطاقة هي عدم وجود أرض للحصول على المواد العضوية والتلوث البيئي أثناء إنتاج الكحول (حرق الوقود الأحفوري)، فضلا عن التكلفة العالية الكبيرة (حوالي 2 مرات أكثر تكلفة من الغازولين).

بالنسبة لروسيا، حيث لا يتم استخدام كمية كبيرة من الخشب، وخاصة الأنواع المتساقطة (البتولا، الحور الرجراج)، عمليًا (لا يتم قطعها أو تركها في مناطق القطع)، فمن الواعد جدًا الحصول على الكحول من هذه الكتلة الحيوية باستخدام تقنيات تعتمد على التحلل المائي. تتوفر أيضًا احتياطيات كبيرة للحصول على الوقود الكحولي من نفايات المناشر وشركات معالجة الأخشاب.

في الآونة الأخيرة، ظهرت مصطلحات "محاصيل الطاقة" و"غابات الطاقة" في الأدبيات. يتم فهمها على أنها نباتات نباتية تمت زراعتها لمعالجة كتلتها الحيوية إلى غاز أو وقود سائل. عادة ما يتم تعيين "غابات الطاقة" على أنها الأراضي التي يتم فيها زراعة وحصاد أنواع الأشجار سريعة النمو (أشجار الحور والأوكالبتوس وغيرها) باستخدام تقنيات مكثفة في فترة زمنية قصيرة (5-10 سنوات).

بشكل عام، يمكن اعتبار الوقود الحيوي عاملاً مهمًا في حل مشاكل الطاقة، إن لم يكن الآن، ففي المستقبل. الميزة الرئيسية لهذا المورد هو تجديده المستمر والسريع، ومع الاستخدام السليم، لا ينضب.

الرياح كمصدر للطاقة

تعتبر الرياح، مثل المياه المتحركة، من أقدم مصادر الطاقة. لعدة قرون، تم استخدام هذه المصادر كمصادر ميكانيكية في المطاحن، والمناشر، وفي أنظمة إمدادات المياه إلى أماكن الاستهلاك، وما إلى ذلك، كما تم استخدامها لتوليد الطاقة الكهربائية، على الرغم من أن حصة الرياح في هذا الصدد ظلت ضئيلة للغاية.

وتزايد الاهتمام باستخدام الرياح لتوليد الكهرباء في السنوات الأخيرة. وقد تم حتى الآن اختبار توربينات الرياح ذات القدرات المختلفة، بما في ذلك العملاقة منها. وقد تم التوصل إلى أنه في المناطق ذات الحركة الجوية المكثفة، يمكن لتوربينات الرياح توفير الطاقة للاحتياجات المحلية. إن استخدام توربينات الرياح لخدمة الكائنات الفردية (المباني السكنية، والصناعات غير كثيفة الاستهلاك للطاقة، وما إلى ذلك) له ما يبرره. وفي الوقت نفسه، أصبح من الواضح أن توربينات الرياح العملاقة ليست مبررة بعد بسبب ارتفاع تكلفة الهياكل والاهتزازات القوية والضوضاء والفشل السريع. تعتبر مجمعات توربينات الرياح الصغيرة المدمجة في نظام واحد أكثر اقتصادا.

وفي الولايات المتحدة الأمريكية، تم بناء محطة طاقة الرياح من خلال الجمع بين عدد كبير من توربينات الرياح الصغيرة بقدرة حوالي 1500 ميجاوات (حوالي 1.5 محطة للطاقة النووية). يتم العمل على نطاق واسع على استخدام طاقة الرياح في كندا وهولندا والدنمارك والسويد وألمانيا وبلدان أخرى. بالإضافة إلى عدم استنفاد الموارد والصداقة البيئية العالية للإنتاج، تشمل مزايا توربينات الرياح انخفاض تكلفة الطاقة التي تنتجها. إنه أقل هنا بمقدار 2-3 مرات مما هو عليه في محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية.

فرص استغلال الموارد المائية غير التقليدية

لا تزال الموارد المائية تشكل مصدرا محتملا هاما للطاقة، شريطة استخدام طرق أكثر ملاءمة للبيئة للحصول عليها من الطرق الحديثة. على سبيل المثال، فإن موارد الطاقة في الأنهار المتوسطة والصغيرة (التي يتراوح طولها من 10 إلى 200 كيلومتر) غير مستغلة بشكل كبير. في الماضي، كانت الأنهار الصغيرة والمتوسطة الحجم هي أهم مصدر للطاقة. لا تؤدي السدود الصغيرة المقامة على الأنهار إلى تعطيل النظام الهيدرولوجي للأنهار والأراضي المجاورة بقدر ما تعمل على تحسينه. ويمكن اعتبارها مثالاً على الإدارة البيئية المحددة بيئيًا، والتدخل اللطيف في العمليات الطبيعية. الخزانات التي تم إنشاؤها على الأنهار الصغيرة عادة لا تمتد إلى ما وراء مجاري الأنهار. تعمل هذه الخزانات على تخفيف تقلبات المياه في الأنهار وتثبيت مستويات المياه الجوفية تحت أراضي السهول الفيضية المجاورة. وهذا له تأثير مفيد على إنتاجية واستدامة النظم الإيكولوجية المائية والسهول الفيضية.

هناك حسابات أنه في الأنهار الصغيرة والمتوسطة الحجم من الممكن الحصول على طاقة لا تقل عن تلك التي يتم الحصول عليها من محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة الحديثة. حاليا، هناك توربينات تمكن من الحصول على الطاقة باستخدام التدفق الطبيعي للأنهار، دون بناء السدود. يمكن تركيب هذه التوربينات بسهولة على الأنهار، وإذا لزم الأمر، نقلها إلى أماكن أخرى. على الرغم من أن تكلفة الطاقة المنتجة في مثل هذه المنشآت أعلى بشكل ملحوظ من محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة أو محطات الطاقة الحرارية أو محطات الطاقة النووية، إلا أن ملاءمتها البيئية العالية تجعل من المناسب الحصول عليها.

موارد الطاقة من البحر والمحيطات والمياه الحرارية

تتمتع الكتل المائية في البحار والمحيطات بموارد طاقة كبيرة. وتشمل هذه طاقة المد والجزر، والتيارات البحرية، وتدرجات درجات الحرارة على أعماق مختلفة. حاليا، يتم استخدام هذه الطاقة بكميات صغيرة للغاية بسبب ارتفاع تكلفة الإنتاج. لكن هذا لا يعني أن حصتها في ميزان الطاقة لن تزيد في المستقبل.

يوجد حاليًا محطتان أو ثلاث محطات لتوليد طاقة المد والجزر في العالم. ومع ذلك، وبصرف النظر عن التكلفة العالية للطاقة، لا يمكن اعتبار محطات الطاقة من هذا النوع صديقة للبيئة بدرجة كبيرة. أثناء بنائها، تسد السدود الخلجان، مما يغير بشكل كبير العوامل البيئية والظروف المعيشية للكائنات الحية.

وفي مياه المحيطات، يمكن استخدام الاختلافات في درجات الحرارة على أعماق مختلفة لتوليد الطاقة. وفي التيارات الدافئة، مثل تيار الخليج، تصل درجة الحرارة إلى 20 درجة مئوية، ويقوم المبدأ على استخدام السوائل التي تغلي وتتكثف عند اختلافات صغيرة في درجات الحرارة. ويستخدم الماء الدافئ في الطبقات السطحية لتحويل السائل إلى بخار، مما يؤدي إلى تدوير التوربين، بينما يستخدم الماء العميق البارد لتكثيف البخار إلى سائل. ترتبط الصعوبات بضخامة الهياكل وتكلفتها العالية. التركيبات من هذا النوع لا تزال في مرحلة الاختبار.

إن إمكانيات استخدام موارد الطاقة الحرارية الأرضية أكثر واقعية بما لا يقاس. في هذه الحالة، مصدر الحرارة هو الماء الساخن الموجود في أحشاء الأرض. وفي بعض المناطق، تتدفق هذه المياه إلى السطح على شكل ينابيع ماء حارة. يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في شكل حرارة ولتوليد الكهرباء.

وتجري أيضًا تجارب على استخدام الحرارة الموجودة في الهياكل الصلبة لقشرة الأرض. ويتم استخراج هذه الحرارة من الأعماق عن طريق ضخ المياه، والتي تستخدم بعد ذلك بنفس طريقة استخدام المياه الحرارية الأخرى.

بالفعل في الوقت الحاضر، يتم تزويد المدن أو المؤسسات الفردية بالطاقة من المياه الحرارية الأرضية. وهذا ينطبق على وجه الخصوص على عاصمة أيسلندا - ريكيافيك. في أوائل الثمانينات، أنتج العالم حوالي 5000 ميجاوات من الكهرباء من محطات الطاقة الحرارية الأرضية (حوالي 5 محطات للطاقة النووية). من بين دول الاتحاد السوفييتي السابق، لا تتوفر موارد كبيرة من المياه الحرارية الأرضية إلا في روسيا في كامتشاتكا، لكنها لا تزال تستخدم بكميات صغيرة. وفي الاتحاد السوفييتي السابق، تم إنتاج حوالي 20 ميجاوات فقط من الكهرباء من هذا النوع من الموارد.

طاقة الانصهار

تعتمد الطاقة النووية الحديثة على تقسيم النوى الذرية إلى نواتين أخف وزنا مع إطلاق طاقة تتناسب مع فقدان الكتلة. مصدر الطاقة ومنتجات الاضمحلال هي عناصر مشعة. وترتبط بها المشاكل البيئية الرئيسية للطاقة النووية.

يتم إطلاق المزيد من الطاقة في عملية الاندماج النووي، حيث تندمج نواتان في واحدة أثقل، ولكن أيضًا مع فقدان الكتلة وإطلاق الطاقة. العناصر الأولية للتخليق هي الهيدروجين، والعنصر الأخير هو الهيليوم. كلا العنصرين ليس لهما تأثير سلبي على البيئة ولا ينضب عمليا.

نتيجة الاندماج النووي هي طاقة الشمس. وقد تم تصميم هذه العملية من قبل البشر في انفجارات القنابل الهيدروجينية. وتتمثل المهمة في جعل الاندماج النووي قابلاً للتحكم واستخدام طاقته بشكل هادف. تكمن الصعوبة الرئيسية في أن الاندماج النووي ممكن عند ضغوط عالية جدًا ودرجات حرارة تصل إلى حوالي 100 مليون درجة مئوية. لا توجد مواد يمكن صنع المفاعلات منها لإجراء تفاعلات ذات درجات حرارة عالية جدًا (نووية حرارية). أي مادة تذوب وتتبخر.

لقد سلك العلماء طريق البحث عن إمكانية حدوث تفاعلات في بيئة غير قادرة على التبخر. ولتحقيق ذلك، يجري حاليا اختبار نهجين. يعتمد أحدهما على الاحتفاظ بالهيدروجين في مجال مغناطيسي قوي. التثبيت من هذا النوع يسمى TOKAMAK (الغرفة الحلقية ذات المجال المغناطيسي). تم تطوير هذه الكاميرا في المعهد الروسي الذي سمي باسمه. كورتشاتوفا. أما الطريقة الثانية فتتضمن استخدام أشعة الليزر، والتي تضمن الحصول على درجة الحرارة المطلوبة، وإيصال الهيدروجين إلى أماكن تركيزه.

على الرغم من بعض النتائج الإيجابية في تنفيذ الاندماج النووي الخاضع للرقابة، يتم التعبير عن الآراء أنه في المستقبل القريب من غير المرجح أن يتم استخدامه لحل مشاكل الطاقة والبيئة. ويرجع ذلك إلى الطبيعة التي لم يتم حلها للعديد من القضايا والحاجة إلى تكاليف هائلة لمزيد من التطويرات التجريبية، وحتى الصناعية.

خاتمة

في الختام، يمكننا أن نستنتج أن المستوى الحالي للمعرفة، وكذلك التقنيات الحالية والتي قيد التطوير، توفر أسبابًا لتوقعات متفائلة: الإنسانية ليست في خطر الوصول إلى حالة من الجمود سواء فيما يتعلق باستنزاف موارد الطاقة أو من حيث المشاكل البيئية الناتجة عن الطاقة. هناك فرص حقيقية للتحول إلى مصادر الطاقة البديلة (التي لا تنضب والصديقة للبيئة). ومن هذه المواقف يمكن اعتبار الطرق الحديثة لإنتاج الطاقة نوعا من التحول. والسؤال هو ما هي مدة هذه الفترة الانتقالية وما هي الخيارات المتاحة لتقصيرها.

خلال هذه الفترة، قررت العديد من الدول التخلي بشكل كامل أو تدريجي عن تطوير الطاقة النووية. 1.3 مميزات الطاقة الهيدروجينية البديلة تشمل الطاقة الهيدروجينية المجالات الرئيسية التالية: تطوير طرق وعمليات فعالة لإنتاج الهيدروجين الرخيص على نطاق واسع من غاز الميثان والغاز الطبيعي المحتوي على كبريتيد الهيدروجين، وكذلك على أساس تحلل الماء؛ ...

يمكن أن يغير الوضع البيئي في البلاد بشكل كبير، ويحسن حماية البيئة واستخدام الموارد الطبيعية. من الواضح أنه من المستحيل حل المشاكل البيئية وتحقيق نوع مستدام من التنمية دون تحسن عام في الوضع الاقتصادي للبلاد وسياسة اقتصادية كلية فعالة. ويتأثر تدهور الوضع البيئي في الجمهورية بعدد من العوامل الاقتصادية...

سيصل خيار الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة في عام 2020 إلى 99% من مستوى الانبعاثات المقابلة في عام 1990، وفي عام 2030 سيتجاوزها بنسبة 3...4%. المشاكل البيئية لتطوير صناعة الطاقة الكهربائية في RAO UES في روسيا العوامل الرئيسية التي تحدد الحمل البيئي في إنتاج الطاقة الكهربائية هي: وجود مستوى عالٍ من إجمالي انبعاثات المواد الضارة في...

تحدث أزمة الطاقة عندما يرتفع الطلب على موارد الطاقة عن المعروض منها. تكمن أسباب هذه الأزمة في مجالات السياسة والخدمات اللوجستية ونقص الطاقة المادية.

استهلاك الطاقة هو شرط أساسي لوجود المجتمع البشري. إن توفر الطاقة المتاحة للاستهلاك هو الشرط الأساسي لتلبية احتياجات الإنسان، وزيادة متوسط ​​العمر، وتحسين ظروفه.

ومع ذلك، فإن الطاقة لها تأثير استراتيجي سلبي على البيئة والناس، أي البيئة. تغير الطاقة الغلاف الجوي (يزداد استهلاك الأكسجين وانبعاثات الرطوبة والغاز والمواد الصلبة). تعمل الطاقة على تعطيل إيقاع الغلاف المائي للأرض (يزيد استهلاك المياه، ويتم إنشاء خزانات صناعية، وتصريف المياه الساخنة والملوثة والنفايات). كما يتأثر الغلاف الصخري بشكل كبير (جفاف الوقود الأحفوري، وتغير المناظر الطبيعية، وملء الأرض بالنفايات السامة).

لكن على الرغم من العوامل المذكورة أعلاه، إلا أن نمو استهلاك الطاقة استمر ولم يثير استمراره قلقاً كبيراً في المجتمع. واستمر هذا الوضع حتى منتصف السبعينيات. في ذلك الوقت، تلقى العلماء الكثير من البيانات التي تشير إلى الضغط القوي للغاية الذي يمارسه الإنسان على المناخ. تم استخلاص الاستنتاجات - هذا الضغط محفوف بالتهديد بالكوارث العالمية مع زيادة استهلاك الطاقة. منذ ذلك الحين، بدأت هذه المشكلة العلمية في جذب الاهتمام الأقرب.

ويعتقد أن الطاقة كانت أحد الأسباب الرئيسية لهذا التغيير. ونعني به أي مجال من مجالات النشاط البشري يتعلق باستهلاك وإنتاج الطاقة. يتم توفير معظم الطاقة من خلال استهلاك الطاقة التي تنطلق أثناء احتراق الوقود الأحفوري (الفحم والغاز والنفط)، وهذا يؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من الملوثات في الغلاف الجوي للأرض.

وحتى هذا النهج المبسط يضر بالاقتصاد العالمي. ويمكن أن يوجه ضربة قاصمة لاقتصاديات الدول التي لم تصل إلى مستوى استيعاب الطاقة الكافي لاستكمال المرحلة الصناعية من التنمية. والاتحاد الروسي هو أحد هذه البلدان. كل شيء في الواقع أكثر تعقيدًا. بالإضافة إلى ظاهرة الاحتباس الحراري، والتي نشأت، من بين أمور أخرى، بسبب الطاقة، فإن مناخ كوكبنا يتأثر بالأسباب الطبيعية. مع

من بينها: النشاط الشمسي، والنشاط البركاني، والتغيرات في معالم مدار الأرض، والتقلبات في نظام المحيطات والغلاف الجوي. ولكن هنا لم تتم دراسة جميع الجوانب بعد، ولا يمكن تحقيق التحليل الصحيح للمشكلة إلا من خلال مراعاة جميع العوامل. وفي الوقت نفسه، من الضروري إضفاء بعض الوضوح على مسألة كيفية سلوك الاستهلاك العالمي للطاقة في المستقبل، وما إذا كانت البشرية ستحتاج حقًا إلى وضع قيود صارمة على استهلاكها للطاقة من أجل تجنب العواقب الكارثية للاحتباس الحراري. .