Экологически чистая технология
Под экологически чистой технологией обычно понимается метод производства продукции при наиболее рациональном использовании сырья и энергии, который позволяет одновременно снизить объем выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ и количество отходов, образующихся при производстве и эксплуатации изготовляемых продуктов.
В настоящее время основные усилия сосредоточены в области контроля загрязнения окружающей среды и переработки отходов, а не в области создания экологически чистых технологий и комплексных схем предотвращения загрязнения окружающей среды. Одним из важнейших направлений действий крупных экологических фирм остается создание оборудования и технологий по переработке отходов и их безопасному захоронению [261].[ ...]
Разработка комплексной технологии утилизации нефтяных шламов, начиная от исследования характеристик нефтешлама и физико-химических основ процесса и заканчивая выдачей практических рекомендаций для техникоэкономического обоснования строительства опытно-промышленной установки утилизации нефтешламов. Была поставлена задача разработки такого процесса, который, с одной стороны, удовлетворяет современным тенденциям создания высокоэффективных, экологически чистых технологий и, с другой, является экономически эффективным.
Иногда используют понятие «экологически чистая технология», подразумевая такой метод производства продукции, при котором сырье и энергию применяют настолько рационально, что объемы выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ и отходов сведены к минимуму.
Будет происходить экологизация технологий и их переориентация на ресурсосбережение, широкое распространение получат безотходные экологически чистые технологии, начнется формирование новой отрасли, специализирующейся на производстве средств мониторинга и защиты природной среды, предотвращение угрозы экологических катастроф.
Третье направление — это развитие водосберегающих и экологически чистых технологий.
В качестве первого направления названо совершенствование технологии —создание экологически чистой технологии, внедрение безотходных, малоотходных производств, обновление основных фондов.
Загрязнение биосферы продуктами сгорания. Известно, что существующая технология энергетики на угле и нефти наносит вред природе и человеку вследствие выбросов летучей золы, сернистого газа, оксидов азота и некоторых углеводородов. Природный газ -самое чистое ископаемое топливо - при сгорании образует лишь оксиды азота, которые, однако, практически исключаются при применении экологически чистых технологий его сжигания.
Приоритетным направлением работы компании считается внедрение современных, экологически чистых технологий и оборудования, не наносящих у щерба окружающей среде. Специалисты-экологи ОАО «ЛУКОЙЛ» и «Архангельскгеолдобычи» разработали и реализуют «Программу повышения экологической безопасности бурения на нефть, газ и нефтедобычи».[ ...]
Необходимо отметить, что кроме указанных выше фирм разработкой природоохранных технологий и технических средств для их реализации занимаются и другие. К ним относятся "Baker Hughes" "Newpark International Services", TSB H20 и некоторые другие. Общим для них является то, что все они ориентируются на применение экологически чистых систем буровых растворов как обязательного элемента экологически чистой технологии строительства скважин, а также применение специальной техники, обеспечивающей минимальный объем образования отходов бурения, их очистку и обезвреживание до соответствующего уровня, определяемого действующими природоохранными нормативами.
Вопросы золоудаления являются составной частью комплексной проблемы при создании экологически чистой технологии производства тепло- и электроэнергии. Наиболее предпочтительной здесь является пневмогидравлическая система золоудаления, в которой сухая зола из бункеров электрофильтров собирается и транспортируется в пределах главного корпуса тепловой Электростанции аэрожелобами, а затем в виде сгущенной пульпы перекачивается на золоотвалы. Такая схема позволяет отгружать золу и положительно себя зарекомендовала при промышленной эксплуатации оборудования на Прибалтийской и Эстонской ГРЭС. Известны и другие схемы, разработанные Уральским политехническим институтом, Уралтехэнерго и др. организациями, для удаления золы после ее предварительного гранулирования. Гранулированная зола может складироваться в терриконы или использоваться в качестве строительного материала.[ ...]
Обобщен Многолетний опыт создания орошаемых культурных пастбищ, описаны перспективные экологически чистые технологии улучшения природных кормовых угодий, создания и рационального использования пастбищных травостоев. По сравнению с третьим, четвертое дополнено и переработано с учетом последних достижений науки и практики. Приведены новые приемы ухода за орошаемыми пастбищами, методы их удобрения с учетом почвенной и растительной диагностики, требований к качеству пастбищных кормов и охране окружающей среды. Показана эффективность орошаемых культурных пастбищ.
Четвертая программа действия по охране окружающей среды определяет цели политики и подчеркивает, в частности, важность внедрения чистых технологий и переработки отходов; она в 1989 г. начала реализацию стратегии обращения с отходами по пяти основным направлениям: 1) предупреждение распространения отходов. Разрабатываемая в ЕС стратегия должна защищать экологически чистые технологии и продукты; 2) возрастание переработки и повторного использования в процессе развития производства, внедрения сортировки и создания переработанных и вторично используемых продуктов (в этой связи Комиссия объявила о финансовой поддержке технологий по использованию и переработке отходов и внесла предложения по нормативному регулированию обращения пластиковых отходов и металлической упаковки); 3) оптимизация уничтожения, когда Комиссия внесла предложения по складированию и сжиганию опасных отходов; 4) транспортировка отходов (для решения этой задачи Комиссия объявила о необходимости очистки загрязненных местностей и изыскания финансовых инструментов для устранения вреда, причиняемого отходами, оставляемыми на земле).[ ...]
Для повышения санитарно-защитной и рекреационной функции лесов зеленой зоны города необходимо, с одной стороны, снижение токсичности промышленных выбросов предприятий путем внедрения экологически чистых технологий, а с другой - введение в структуру зеленых насаждений древесно-кустарниковых культур, устойчивых к специфическим загрязнителям промышленных предприятий Соликамска.
С точки зрения экологии реальным представляется сокращение существующих сроков службы масел в 2-3 раза в комплексе с их рациональной утилизацией. Отметим, что утилизация отработанных масел является важнейшим аспектом повышения экологической безопасности. Исследование вопросов использования отработанных масел представляет научный и практический интерес как с точки зрения рационального использования нефтепродуктов, так и для решения вопросов охраны окружающей среды. Сбор экологически грязного работе иного нефтепродукта для централизованной регенерации в настоящее время считается менее эффективным из-за больших транспортных расходов. Дефицит на смазочные материалы, их дороговизна и экологические проблемы вызывают необходимость создания небольших регенерационных установок, работающих по экологически чистым технологиям непосредственно на местах потребления смазочных материалов.
Использование силикатных гелей для изоляции водопритоков с целью повышения добычи нефти — наиболее яркий пример их практического использования, который позволяет в цифрах показать технологическую и экономическую эффективность технологии. В действительности, область применения силикатных гелей значительно шире. Способ изоляции водопритоков послужил основой для разработки целой серии экологически чистых технологий.
Чрезмерная химизация сельского хозяйства. В течение нескольких десятилетий химические способы защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей признавались наиболее перспективными методами повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. В нашей стране до последнего времени это представление служило "обоснованием" для выделения значительных средств на производство пестицидов в ущерб развитию альтернативных, экологически чистых технологий ведения сельского хозяйства .
Планы водоохранных мероприятий. В целях достижения нормативов ПДС водопользователями разрабатываются планы водоохранных мероприятий, включающие в себя работы по восстановлению, рациональному использованию и охране водных объектов, которые должны быть обеспечены финансово и материально. По мере осуществления отдельных этапов планов водоохранных мероприятий по достижении нормативов ПДС лимиты пересматриваются в сторону их уменьшения с учетом внедрения наилучших имеющихся технологий по очистке сточных вод, а также с учетом возможности внедрения малоотходных и иных экологически чистых технологий основного производства, включая ограничение применения опасных веществ и материалов.
Примеры экологически чистых технологий.
- Биотопливо из водорослей.
Если не помешает мировой экономический кризис, к 2030 году 12% авиационного топлива будет производиться из водорослей. Мексика рассчитывает достичь 1% в течение 4 лет. Первый автомобиль на биотопливе из водорослей был построен в 2009 году. Это биотопливо – жидкость, напоминающая растительное масло, выделяет лишь пятую часть от количества углекислого газа, получаемого от сжигания ископаемого топлива и может производиться в прибрежных областях. Главной проблемой остаются деньги – стоимость производства предстоит снизить на 90%. (Ashley Cooper/ Ashley Cooper/Corbis) - Цинково-воздушный аккумулятор.
Поскольку мировые запасы цинка в 100 раз больше запасов лития, переход на цинково-воздушные батареи сможет сделать ноутбуки более автономными, удешевить электромобили и увеличить надежность слуховых аппаратов. Цинк пригоден для переработки, относительно дешев и обладает большой удельной энергией. Сейчас такие батареи используются в качестве одноразовых источников питания в слуховых аппаратах, но в ближайшие годы ожидается запуск производства подзаряжаемых аккумуляторных батарей. (Matt Cardy/Getty Images) - Органические солнечные элементы.
Компания Carbon Trust считает, что дешевые органические солнечные элементы могут быть достаточно эффективными, чтобы иметь коммерческий успех. Carbon Trust поддерживает проект по созданию печатных батарей солнечных элементов, которые могут использоваться в Африке и Индии. Но пока цифры неутешительны: КПД составляет всего 9%. Если показатели удастся повысить, многие из нас перешли бы на солнечную энергию. (Alex Hofford/EPA) - Морская энергетика.
Великобритания, США, Канада и Норвегия являются мировыми лидерами в развитии волновых и приливных электростанций. Стоимость таких установок пока что вдвое превышает их эффективность. Кроме того, в Великобритании места, подходящие для их размещения, находятся в глубоких или сложных для навигации водах. В настоящее время ведутся разработки по созданию более дешевых и совершенных приливных электростанций. По оценкам Carbon Trust, к 2020 году морская энергетика сможет обеспечить около 20% потребностей Великобритании в электроэнергии. (E.ON/PA) - «Умное» освещение.
Вытеснение ламп накаливания флуоресцентными лампами, которые на 80% эффективнее – только начало. Умное освещение это область инноваций, в которой работают сотни мелких предприятий, создающих новые способы обеспечения бедных стран освещением и разрабатывающих чувствительные к внешнему освещению системы с датчиками присутствия для фабрик и заводов. На очереди лампы, предоставляющие доступ к Интернету и выявляющие опасные химикаты. (Ashden Awards) - Пиролизное масло.
Ведутся усиленные поиски биотоплива завтрашнего дня, которые тут же порождают споры о дороговизне использования земли и других противоречивых особенностях производства биоэтанолов. Ведутся исследования для производства пиролизного масла, которое обычно получают путем сжигания отходов при температуре 500 градусов Цельсия. Проект стартует в Великобритании в 2014 году и в ближайшие 10-15 лет должен начать приносить прибыль. .(Chip Somodevilla/Getty Images) - Автоматизация строений.
Немецкая компания EnOcean, попавшая в список из 100 компаний, разрабатывающих “чистые” технологии Cleantech 100 в 2011 году, разрабатывает систему, которая реагирует на изменения температуры. Посылаемые системой сигналы управляют автоматическим оборудованием здания, которое контролирует освещение и отопление. Также эта технология, разрабатываемая в сотрудничестве с компаниями со всего мира, должна в перспективе поличуть расширенные возможности управления беспроводными системами в зданиях. (EnOcean) - Надежная технология морских ветрогенераторов.
Что делать, если установка, сравнимая по размерам с башней Мэри-Экси лондонским колесом обозрения сломается в 150 милях от берега в суровых водах Доггер-банки? Именно это – главная проблема, из-за которой Великобритания использует морскую ветроэнергетику лишь менее чем на 5%. Консорциум компаний, занимающихся энергетикой ищет способы усовершенствовать конструкцию и способы монтажа и обслуживания. (Murdo Macleod/Murdo MacLeod) - Экономичные способы опреснения воды.
Превращение морской воды в питьевую или техническую – процесс, уже освоенный крупными предприятиями в ОАЭ, США и еще нескольких странах. Но потребность в пресной воде растет, в том числе и из-за растущих потребностей Китая. Поскольку применяемые сегодня процессы требуют больших затрат средств и энергии, существует большая заинтересованность в усовершенствовании фильтрации, техники обратного осмоса, идет заимствование технологий из области умягчения воды. (Jim Hollander/EPA) - Технология захвата и хранения углерода.
Технология захвата и хранения углерода (CCS) способна снизить выделение углекислого газа на газовых и угольных электростанциях, на производстве цемента и других производствах на 90%. Из-за проблем с финансированием проекта, технология пока что существует лишь на бумаге. Более 200 британских ученых из36 университетов участвуют в исследованиях. Международное агентство энергетики подсчитало, что для предотвращения повышения температуры на планете на 2 градуса к 2050 году потребуется применение около 3000 систем CCS на предприятиях во всем мире. Реакция правительства Великобритании ожидается в ближайшем времени.
Малоотходная технология
Принципиально новых подход к развитию любого производства - создание малоотходной и безотходной технологии.
Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.
В 1984г. эта же комиссия ООН проняла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология представляет собой такой способ производства продукции, при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы производство потребление вторичные ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования»
Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо думать, что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в природе нет, оно противоречит второму началу термодинамики (вторам началом термодинамики считается полученное опытным путем утверждение о невозможности построения периодически действующего устройства, которое совершает работу за счет охлаждения одного источника теплоты, т.е. вечного двигателя второго рода). Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование природных систем. Другими словами, мы должны выработать критерии ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным производством следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение. На современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.
Принципами для становления малоотходного или безотходного производства должны являться:
1. принцип системности - самый основной. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания.
2. комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при переработке комплексных руд.
3. комплексного экономного использования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.
4. цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.
5. требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения.
6. рациональность организации малоотходных и безотходных технологий. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства.
Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружающей среды и рациональным освоением природных ресурсов, необходимо выделить главные направления создания мало- и безотходных производств. К ним относятся комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствование существующих и разработки принципиально новых технологических процессов и производств и соответствующего оборудования; внедрение водо- и газооборотных циклов (на базе эффективных газо- и водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.
На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:
осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье; · применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов; · интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация; · создание энерготехнологических процессов. Сочетание энергетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов. Примером такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.
Имеются некоторые направления и разработки безотходной и малоотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.
1. Энергетика.
В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.
2. Горная промышленность.
В горной промышленнпо полной утилизации отходов, как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.
3. Металлургия.
В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:
вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами; · переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии; · резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения; · разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненности окружающей среды; 4. Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.
В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление и восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей; биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.
5. Машиностроение.
В машиностроении в области гальванического производства следует направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков.
6. Бумажная промышленность.
В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять разработки по сокращению на единицу продукции расхода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения: содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.
7. На транспорте:
Необходимо внедрение экологически чистых видов топлива (газа, неэтилованных бензинов), устройство каталитического дожигания и улавливания вредных веществ, широкое внедрение электромобилей.
8. В холодильной технике и технике кондиционирования переходить от хладагентов на базе хлорсодержащих углеводородов (фреонов), разрушающих озоновый слой, к озоно-безопасным смеям, состоящим только из фторуглеводорода.
Ресурсосберегающие технологии
Данная технология, как понятно из её названия, призвана сохранять - сберегать - ресурсы.
Ресурсосбережение - производство и реализация конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах производственного цикла и с наименьшим воздействием на человека и природные экосистемы.
Существуют некоторые рекомендации по организации ресурсосберегающих технологий, а именно:
- все производственные процессы должны осуществляться при минимальном числе технологических этапов, поскольку на каждом из них образуются отходы и теряется сырьё.
- технологические процессы должны быть непрерывными, что позволит наиболее эффективно использовать сырьё.
- единичная мощность технологического оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному коэффициенту полезного действия и минимальным потерям.
- при разработке нового технологического оборудования необходимо предусматривать широкое использование автоматических систем на базе компьютерной техники, обеспечивающих оптимальное ведение технологических процессов.
- выделяющаяся в различных технологических процессах теплота должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы и сырьё.
Ресурсосберегающие технологии крайне важны, скажем, в черной и цветной металлургии. Они позволят увеличить интенсивность процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоносителей, снизить объём отходящих газов и вредную нагрузку на окружающую среду.
Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй половине нашего столетия.В последние годы к ее решению начали подходить на научной основе - комплексно и всеобъемлюще.Бездумное расходование природных ресурсов:угля,нефти,газа,вырубка лесов(испозование древисины как сырье для промышленности),постоянно возрастающее потребление энергии - все это население планеты расходует на свои бытовые нужды,а бурно развивающаяся промышленность - на технические.
Обострению этой проблемы способствовало поднятие цен на нефть и газ международными нефтяными концернами,что позволило им резко увеличить свои прибыли. Рзаразился так называемый энергетический кризис. Сегодня как никогда встает вопрос об экономии энергоресурсов и рациональном их использовании во всех областях человеческой жизни.
Строительство - это также одна из крупнейших отраслей, относящаяся к крупным потребителям материальных ресурсов, и в первую очередь цемента, металла, лесоматериалов, топлива и элекроэнергии. Одной из важнейщиъ задач является экономное их расходование при производстве строительных материалов и конструкций.
В последнее десятилетие проблема экономии ресурсов особенно обострилась и стала одной из причин долгостроя, незавершенного строительства и его низкого качества. Сегодня для полного удовлетворения потребности в основных строительных материалах пришлось бы построить сотни новых заводов, пойти на огромные капиталовложения в развитие строительной индустрии. Отказаться от строительства новых предприятий невозможно,однако это не единственный путь,чтобы покончить с дефицитом строительных материалов. Необходимо осуществить техническое перевооружение или реконструкцию действующих предприятий - перевести их на ресурсосберегающие технологии, рационально организовать работы на стройплощадках, закладывать в проекты прогрессивные технологии, конструкции, материалы и методы производства работ,навести порядок с транспортированием и хранением материалов. Если все это осуществить,то расход ресурсов, прежде всего цемента, можно существенно сократить и практически ликвидировать их дефицит.
*Ресурсы, которыми располагает наша планета, принято делить на два основных типа: исчерпаемые и неисчерпаемые .
Неисчерпаемых ресурсов по количеству очень много, но человек до сих пор еще не научился использовать их в нужном количестве. Например, солнечная энергия, энергия воздушных масс, энергия водных масс Мирового океана, космическая энергия. Что они могли бы дать человеку, если бы он обладал техникой их широкого использования? Рациональное использование всей этой энергии принесло бы большую пользу народному хозяйству. И тем не менее использование неисчерпаемых природных ресурсов народным хозяйством в широких масштабах - это дело будущих десятилетий. Сегодня же «больной» вопрос - использование исчерпаемых ресурсов.
Исчерпаемые ресурсы принято делить на два вида: возобновляемые и невозобноляемые. В состав возобновляемых ресурсов включаются животный и растительный мир, т.е. то, что мы называем живой природой (биотой). Особое место в них занимают почва и вода. К невозобновляемым ресурсам относятся полезные ископаемые, минералы и пр. Правда, в наше время происходит некоторая переоценка понятий «возобновляемый» и «невозобновляемый». Дело в том, что человек столь активно и нерационально использует ресурсы, что даже некоторые возобновляемые ресурсы восстановить стало невозможно. Несмотря на всю ценность естественной биоты, на нее ведется стремительное наступление. Это еще при жизни нашего поколения может привести к почти полному ее уничтожению. Главные удары здесь следующие:
- разрушение местообитаний в результате отчуждения земель человеком;
- загрязнение;
- чрезмерная эксплуатация;
- интродукция новых видов;
- сочетание вредных факторов и деградация среды.
Так, например, за период 2000 лет с лица земли навсегда исчезло 106 форм млекопитающих, не считая птиц и других животных. И если первые 33 формы млекопитающих исчезли за период в 1800 лет, то следующие 33 - за 100 лет, последние 40 - всего за полвека.
К альтернативным источникам энергии относятся, прежде всего, возобновимые и неисчерпаемые энергетические ресурсы.
Прямая солнечная энергия. Прямая солнечная радиация может быть использована для выработки тепла и электричества.
Преимущества выработки энергии с использованием солнечных батарей: надежность и бесшумность; изготовлены из второго по распространенности элемента в земной коре элемента (кремния); нет движущихся частей; долговечность; не требуют большого ухода; не загрязняется окружающая среда при выработке энергии.
Недостатки: высокая стоимость; значительное загрязнение окружающей среды при производстве солнечных батарей.
Выработка электричества силой падающей воды. Энергия падающей воды используется человечеством с 1700-х годов и на сегодняшний день является самым распространенным источником неисчерпаемых энергетических ресурсов. Различают два способа выработки гидроэнергии:
Ø в широкомасштабных проектах, когда реки перекрываются гигантскими плотинами, из которых вода с регулируемой скоростью падает, вращая турбину. Однако водохранилища вследствие заилевания становятся бесполезными через 30-300 лет, т.е. становятся невозобновимым источником энергии;
Ø в небольших проектах поперек реки строится низкая плотина, а водохранилище либо небольшое, либо его вообще нет.
Гидроэнергетика обеспечивает практически полностью производство энергии в Норвегии; 74% – в Швейцарии; 67% – в Австрии. Считается, что гидроэлектростанции (малые) вырабатывают самое дешевое электричество.
Преимущества: срок эксплуатации более чем в два раза выше, чем у угольных электростанций; высокий КПД; не происходит выбросов вредных веществ; незначительные эксплуатационные затраты; не отражается на состоянии окружающей среды (малые электростанции).
Недостатки: высокая стоимость крупных сооружений; затопление огромных территорий чаще всего негативно отражается на прилегающих экосистемах.
Энергия ветра. Ветер давно служит человечеству (паруса, ветряные мельницы). Использование энергии ветра для выработки электричества началось в 30-х годах нашего столетия. В больших масштабах разработка ветроэнергии начала осуществляться в конце 60-х годов. В настоящее время разработкой и использованием этого источника занимаются более 100 стран мира. Опыт показывает, что вырабатывать электроэнергию по приемлемой цене можно при скорости ветра от 6,5 м/с до 10,9 м/с, что характерно для горных перевалов и морских побережий.
Преимущества: относительно высокий КПД, не загрязняется окружающая среда; работают от 80 до 90% времени, когда дует ветер; ветроустановкам не требуется вода; быстрая установка.
Недостатки: ограниченность мест, где могут устанавливаться ветроэнергетические системы; турбины создают шум и помехи телевидению, могут служить помехами перелетным птицам.
Биологическое топливо (возобновимые энергетические ресурсы). Энергия может быть получена и при сжигании различных видов биологического топлива: древесина, сельскохозяйственный и городской мусор, жидкое и газообразное биотопливо.
Широко распространенным топливом, используемым во всем мире, и особенно в развивающихся странах, для отопления помещений и приготовления пищи, являются дрова. Однако во многих развивающихся странах запасы древесины быстро убывают, так как леса вырубаются без должных восстановительных работ.
Ограниченное количество качественного обогащенного метаном биогазового топлива может быть получено в процессе бактериального разложения растений и органических отходов, погребенных в больших свалках.
Этанол, вырабатываемый из сахара и зерновых культур, используется в некоторых странах как топливо для автомобилей. Однако без налоговых скидок цены на него оказываются довольно высокими.
Основное внимание при использовании неисчерпаемых и возобновимых источников энергии необходимо уделять небольшим децентрализованным системам, т.к. в этом случае они могут быть конкурентоспособными.
