Энергетика и охрана окружающей среды

За все время развития цивилизации человечество употребило количество энергии, эквивалентное более чем 250 млрд.т условного топлива (у.т), причем 2/3 – после Второй мировой войны. В 1985 г. Потреблено 11 млрд. т у.т, в 2000 г. – около 14 млрд. т у.т. Прогнозируется, что к концу XXI-го века ежегодно будет потребляться до 80 млрд. т условного топлива.

С увеличением потребления энергии вырастает актуальность охраны окружающей среды. Эта проблема касается здоровья и продолжительности жизни людей, на которые влияют такие явления, как кислотные дожди, парниковый эффект, воздействующий на климат планеты, и изменения в биосфере.

Давление цивилизации на окружающую среду в последние десятилетия достигло беспрецедентной интенсивности. Уже раздаются голоса, что «точка возврата» пройдена и теперь глобальная экологическая катастрофа, связанная с истощением всех ресурсов, - только вопрос времени.

Основное беспокойство сейчас вызывают все более очевидные процессы изменения климата в связи с нарастающим парниковым эффектом. Такой эффект является следствием повышения потребления ископаемого топлива и увеличения выбросов углекислого газа (СО₂).

Если человечество сделает ставку только на экономический рост (любой ценой), то уже к 2032 году увеличение потребления органического топлива приведет к тому, что объем выбросов СО₂ в атмосферу достигнет 16 млрд. т в год. Глобальное потепление станет необратимым и повлечет за собой катастрофическое изменение климата.

Сегодня основные объемы электроэнергии в большинстве стран производится на ТЭС. Исключением являются скандинавские страны, где установленная мощность ТЭС составляет 10% в Норвегии и 30% - в Швеции. Важнейшую роль ТЭС играют в электроэнергетике Нидерландов (96%) и Польше (94%). Доля Российских ТЭС в производстве электроэнергии составляет 65%.

Данные о выбросах диоксида серы, окислов азота, твердых частиц и углекислого газа в ведущих странах Европы и США на конец 2000 г. Представлены в табл.1.

Таблица 1

Данные о выбросах диоксида серы со стационарных ТЭС свидетельствуют о тенденции сокращения выбросов SO₂ во всех странах по сравнению с 1990 годом. Особые успехи достигнуты в Германии, где выбросы SO₂ сокращены на 72%. В большинстве приведенных стран существенно уменьшены и выбросы NO_х. В Чехии, например, они сокращены на 43%, в Германии – на 33%.

Наиболее опасными по последствиям являются выбросы СО₂ – основного газа, способствующего возникновению «парникового эффекта». Чрезмерная концентрация углекислого газа в атмосфере чревата нарушением ее теплового баланса с перегревом поверхности Земли, таянием льдов на полюсах и повышением уровня воды Мирового океана. Из представленных в табл.1 стран больше всего СО₂ в атмосферу выбрасывают США и Германия. Для сравнения: от ТЭС России выбросы СО₂ составили в 2000 году 400 млн. т в год или в среднем 550-600 г/кВт∙ч.

Снижение выбросов в атмосферу пока идет недостаточными темпами.

Киотский протокол и вопросы электроэффективности энергетики России

16.02.2005 г. Вступил в силу Киотский протокол – международное соглашение о контроле за выбросами парниковых газов за период с 2008 по 2012 год. Для вступления Протокола в силу необходимо, чтобы его ратифицировали страны, охваченные протоколом, на долю которых приходились бы 55% от общего количества выбросов. Ратификация протокола Россией, на долю которой приходится 17,4% выбросов парниковых газов, стала решающей для вступления в силу. Общая доля выбросов составила 61,1% общего количества. С этого момента положения, прописанные в Протоколе, становятся обязательными к выполнению.

Обязательства России означают, что в период до 2012 г. Объем выбросов должен оставаться на уровне 1990 г. И состоят из нескольких групп.

Первая группа содержит самое важное требование – не превышать в указанный период (5 лет) совокупный выброс 1990 г., умноженный на 5.

Вторая группа предусматривает необходимость реализации национальной политики и мер, направленных на сокращение выбросов парниковых газов.

Третья группа – это обязательства по созданию национальных систем оценки выбросов парниковых газов, а также создание кадастра выбросов и абсорбции.

В концепции реализации экологической политики ЕЭС России основными направлениями снижения вредного воздействия на атмосферный воздух названы повышение энергоэффективности и энергосбережения. За год по энергосберегающей технологии возможно сокращение выбросов на 2-3 млн.т. В таком случае к 2015 году объем выбросов можно уменьшить на 13.5 млн.т в год.

Проектов по снижению вредных выбросов несколько:

· повышение эффективности производства тепла и электроэнергии за счет внедрения современного (более совершенного) оборудования на ТЭС;

· более широкое использование возобновляемых источников (Солнца, ветра, воды и др.);

· перевод ТЭС на биотопливо, попутный газ, который выделяется при добыче нефти и сжигается сегодня в факелах;

· совершенствование систем теплоснабжения с целью уменьшения потерь в распределительных сетях городов.

Для России наиболее важной стороной Киотского протокола является стратегия энергосбережения, которой должна быть отведена решающая роль.

В 2003 г. Институт «Теплоэлектропроект» совместно с ведущими энергетическими организациями России разработал Программу обновления основного оборудования ТЭС на период до 2010 г. И прогнозную оценку до 2015 г. В 2006 г. Утвержден перечень энергорайонов первоочередных вводов генерирующих мощностей в ЕЭС России. В него включены электростанции, на которых предусматривается замена оборудования по проектам «ТЭП»:

Щекинская ГРЭС – на ПГУ – 400 МВт;

Сочинская ТЭЦ – на ПГУ – 39 МВт, с увеличением мощности;

Калининградская ТЭЦ – на ПГУ – 450 МВт.

Эффект сокращения образования СО₂ объясняется следующими причинами:

· переводом работы оборудования с твердого топлива на сжигание природного газа;

· изменением электрического КПД станции с 31% при сжигании угля до 55% при использовании технологии GПГУ.

Удельные объемы СО₂ при сжигании различных топлив составляют:

· твердое топливо – 2,76 кг/т у.т.;

· бурый уголь – 2,86 кг/т у.т.;

· мазут – 2,28 кг/т у.т.;

· природный газ – 1,62 кг/т у.т..

По грубой оценке снижение выбросов СО₂ при переводе угольных ГРЭС на ПГУ исходная мощность 300 МВТ и  возрастает до 325 МВт с ; при этом выброс СО₂ составит максимум 1 млн.т.

Россия на продаже квот, при реализации обязательств, могла бы зарабатывать ежегодно до 20 млрд. долл. На совещании в Маракеше, где обсуждались мероприятия стран Средней и Восточной Европы по торговле лицензиями на выбросы газов в атмосферу, была отмечена возможность торговли Россией квотами со странами Европейского Союза и с Японией.

Как ни странно, человечество всего несколько десятилетий назад всерьез задумалось о масштабах ущерба, причиняемого окружающей среде. Однако за такой недолгий срок пройден заметный путь от теоретических диспутов до реальных мер по спасению экологии Земли. Требования к защите окружающей среды существенно изменились, став не только важной частью межгосударственных отношений, но и основополагающим элементом стратегии ведущих мировых корпораций.

Так с чего же началось и какие тенденции в защите окружающей среды будут преобладать в ближайшем будущем?

До середины 60-х годов XX века необходимость защиты окружающей среды рассматривалась лишь в локальных масштабах, на уровне отдельных источников загрязнения, Между тем упускались из вида глобальные причины и следствия пагубного воздействия на природу массовых загрязнений.

По сути впервые на международном уровне эти вопросы рассматривались на конференции, прошедшей в Стокгольме (Швеция) в 1972 г. По ее итогам был принят документ, получивший название «Стокгольмская декларация», который впервые обозначил глобальность экологических проблем и определил принципы международного экологического сотрудничества.

Во многом именно на основе Стокгольмской декларации в 1982 г. На Генеральной Ассамблее ООН была принята Всемирная хартия природы. Этот документ имел уже гораздо большую юридическую силу.

Если в 1970-е годы наиболее передовые страны лишь разворачивались в сторону окружающей среды, то в 1980-е годы мир перешел к активному решению экологических проблем. Благодаря строительству очистных сооружений и введению жестких экологических нормативов страны стали меньше загрязнять воздух и воду.

Профессор Н.Марфенин отмечает, что раньше бытовало мнение, будто экономика и экология – антиподы, т.е. бурное развитие экономики влечет за собой разрушение биосферы. С середины 1980-х годов пришло понимание, что законодательные ограничения способны примирить экологию с экономикой при условии, что они дают преимущество прогрессивным природосберегающим и энергоэффективным технологиям. В условиях такого регулирования экономика в целом и промышленность в частности начинают перестраиваться на новый экологический стиль развития.

Итогом названного этапа стало проведение в 1992 г. конференции в Рио-де-Жанейро (Бразилия), на которой была принята программа под названием «Повестка дня на XXI век». Важность конференции заключалась в том, что на ней окончательно сформировалась концепция «устойчивого развития человечества», сложилось понимание того, что прогресс не наносит вреда будущим поколениям и природе. Девиз конференции в Рио-де-Жанейро звучал красноречиво: «Наш последний шанс спасти планету».

Но очень скоро стало понятно: такие проблемы, как изменение климата, стоят настолько остро, что требуют принятия скорейших мер. И в декабре 1997 г. В Японии при участии более 120 стран был принят Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Этот документ распределил обязательства развитых стран по ограничению выбросов парниковых газов и стал первым глобальным шагом в противодействии изменению климата планеты Земля.

В начале 2006 г. На всемирном экономическом форуме в Давосе (Швейцария) был впервые оглашен индекс экологических достижений Государств мира. Каждая страна оценивалась на основе 16 критериев, в числе которых были «Экологическое здоровье», «Качество воздуха», «Состояние водных ресурсов», «Устойчивое энергетическое развитие» и т.п. В первую десятку государств, добившихся наибольших успехов в экологической сфере, вошли Новая Зеландия, Швеция, Финляндия, Чехия, Великобритания, Австрия, Дания, Канада, Малайзия и Ирландия. Россия в этом рейтинге заняла 32-е место, но все же оказалась лучшей среди стран СНГ.

Стратегия развития электроэнергетики России на период до 2030 г. Предусматривает выход отечественной отрасли с точки зрения экологии к концу рассматриваемого периода на уровень развитых стран. Учет и выполнение экологических ограничений будут достигнуты с помощью комплекса общесистемных и объектных природоохранных мероприятий, которые, дополняя друг друга, обеспечат наибольший экологический эффект.

Все ТЭС на природном газе будут иметь необходимый комплекс технологических методов сокращения выбросов окислов азота (NO_х). На ТЭС, сжигающих твердое топливо, будут установлены современные золоуловители со степенью очистки дымовых газов 99,3-99,7%, в том числе электрофильтры с системами периодического встряхивания электродов, знакопеременным питанием, рукавными фильтрами и эмульгаторами.

Требования по ограничению оксидов серы (SO₂) будут обеспечиваться путем широкого использования бурых углей Канско-Ачинского бассейна, которые содержат значительное количество кальция в золе, позволяющего связать до 30-40% оксидов серы, и применения технологий сероочистки, в первую очередь мокро-сухой известняковый. На ТЭС с энергоблоками до 200 МВт, работающих на низкосортном топливе, будут внедряться котлоагрегаты со сжиганием такого топлива в циркулирующем кипящем слое.

Стратегией развития электроэнергетики России на период до 2030 г. Предусматривается рост доли угля, используемого на тепловых электростанциях, что приводит к возрастанию выбросов парниковых газов. Ожидается, что к 2030 г. Этот уровень в 1,4 раза превзойдет показатель 1990 г., что потребует применения специальных методов снижения выбросов СО₂ в атмосферу.