2.5.4. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СЫРЬЮ,МАТЕРИАЛАМ И ЭНЕРГОРЕСУРСАМ. ВИДЫ «ЧИСТОЙ» ЭНЕРГИИ

  При организации безотходного или малоотходного производства необходимо полноценное использование сырья и энергоресурсов, поэтому к ним также предъявляются определенные требования: адекватность качества сырья и материалов уровню технологического процесса; предварительное обезвреживание сырья и топлива; замена высокотоксичных веществ (например, тяжелых металлов) менее токсичными; замена традиционных видов сырья и энергоресурсов (уголь, нефть, газ, гидроэнергия) на новые.
Рассмотрим подробнее современные подходы к использованию нетрадиционных видов энергии.
Использование энергии атома. Существуют три возможности получения атомной энергии: деление ядер; использование реакций, при которых ядра одного делящегося вещества превращаются в ядра другого делящегося вещества; синтез легких ядер.
В качестве делящегося вещества используются обычно изотопы урана 92U233, 92U235, 92U238 и изотопы тория 90Th232, а также изотопы плутония 92Pu239, 94Pu240, 94Ри241. Но применение процессов деления не решает долговременных энергетических проблем, так как при этом используется только малая часть радиоактивного оксида урана, а его запасы не так уж и велики.
Вторая возможность получения атомной энергии основана на использовании реакций, при которых ядра одного делящегося вещества превращаются в ядра другого делящегося вещества. В этих реакциях количество воспроизводимого делящегося изотопа превышает количество первоначального изотопа. В бридерных реакторах (вторая возможность) воспроизводимое и первоначальное вещества представляют собой изотопы одного и того же химического элемента: «сжигается» U235, воспроизводится U233 и др.
Третий путь использования энергии атома — это синтез легких ядер. Эти реакции эффективно протекают при сверхвысоких температурах (~107-109 К) и продолжаются самопроизвольно за счет значительного выделения в них энергии. Такие реакции называются термоядерными. Основная проблема — это трудность реализации этой идеи, связанная с тем, что процесс синтеза не удается стабилизировать в связи с огромными температурами реакции.
Важно отметить, что атомная энергия считается «чистой» энергией, но в связи с проблемой захоронения ядер- ных отходов она не может считаться экологически «чистой », за исключением, по-видимому, только реакции синтеза.
Следующие виды «чистой» энергии могут считаться экологически «чистыми», так как при их производстве практически не причиняется ущерб окружающей среде: энергия Солнца, энергия системы «океан — Солнце», энергия ветра или системы «Солнце — гравитация», энергия приливов и отливов — гравитационная энергия.
Солнечная энергия. На Землю поступает от Солнца примерно 1,7-1017 Вт солнечной энергии. Если использовать около 1% поверхности Земли для улавливания этой энергии с помощью коллекторов излучения, то можно будет собрать ~1014 Вт энергии. Собираемой энергии вполне хватило бы для всего населения Земли, этот расчет весьма приблизителен, поскольку многие существующие коллекторы солнечного излучения имеют эффективность преобразования ниже 10% . С другой стороны, продолжительность светового дня ограничена, солнечное излучение не всегда падает перпендикулярно поверхности Земли, солнце может быть затенено облаками, пылью и т. д. Учет всех этих факторов, естественно, повышает размеры площади поверхности Земли, используемой для улавливания солнечной энергии, примерно в три раза. Кроме того, стоимость производства электроэнергии с помощью солнечных батарей превосходит стоимость производства электроэнергии на ТЭС, работающих на ископаемом топливе.
Энергия ветра. Заключенная в ветре механическая энергия может быть использована ветроэлектрическими станциями с КПД около 40% для выработки электроэнергии и приведения в действие различных бытовых механизмов (водяных насосов, мукомольных мельниц и др.), а также для освещения помещений. Установлено, что технически надежными и рентабельными в районах с постоянными ветрами являются электростанции мощностью от 50 до 100 кВт с высотой башни 15-25 м. По расчетам, большинство европейских стран, имеющих большую протяженность береговой линии, могли бы покрывать всю потребность электроэнергии за счет ветровой энергии. Хотя ветер как источник энергии имеет непостоянный характер, однако это вполне надежный источник, если суммировать его действие в течение года, поскольку роза ветров (или средняя повторяемость всех направлений ветра за год) достаточно стабильна для любого места в мире.
Энергия приливов — отливов. Приливные электростанции (гидроэлектрические станции) используют гравитационную энергию в виде энергии приливов и отливов, возникающих под действием сил притяжения Луны и Солнца и вращательного движения Земли. С этой целью весь морской залив отделяется от моря плотиной. Устремляющаяся в залив и из него вода приводит в движение турбины, которые вырабатывают электроэнергию. Сегодня единственная на Земле действующая приливная электростанция находится в устье реки Ране в Бретани (запад Франции, полуостров).
Все рассмотренные чистые источники электроэнергии (атомная энергия — с оговорками) являются возобновляемыми источниками энергии, т. е. постоянно возобновляются за счет естественных поставщиков энергии, прежде всего Солнца, и поэтому неисчерпаемы.
Энергия, получаемая при сжигании биотоплива. Биотопливо — это биогаз, получаемый при метановом сбраживании органических веществ (пищевых отходов, отходов животноводства и растениеводства, остатков сточных вод). Такой способ получения энергии на сегодняшний день является наиболее перспективным, так как позволяет одновременно решить две задачи — эффективную утилизацию отходов и получение дешевой энергии. 
<< | >>
Источник: Кривошеин Д. А., Дмитренко В. П, Федотова Н. В.. Основы экологической безопасности производств: Учебное пособие. 2015

Еще по теме 2.5.4. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СЫРЬЮ,МАТЕРИАЛАМ И ЭНЕРГОРЕСУРСАМ. ВИДЫ «ЧИСТОЙ» ЭНЕРГИИ:

  1. § 3. Требования, предъявляемые к судебному решению
  2. 2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ ЖУРНАЛИСТУ ИНТЕРНЕТОМ
  3. Группировка состояний населения по их чистой стоимости
  4. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ
  5. Зарождение идеи «чистой философии» и религиозное сознание
  6. § 3. Планирование и расчеты объема производства по нормативной условно чистой продукции
  7. РАЗДЕЛ 2. Поведение предприятий в условиях совершенной конкуренции и чистой монополии
  8. Использование энергии океана. 
  9. Альтернативные источники энергии. 
  10. ИНЕРЦИЯ И ЭНЕРГИЯ
  11. 1.16. Оправдано ли расточительство дешевой энергии?[*]
  12. Неизвестный. Правила пользования электрической энергией, 2010