География. 11 класс

Геоэкологические проблемы использования альтернативных источников энергии. Считается, что использование возобновляемых источников энергии является реальным способом остановить изменения климата без создания новых угроз для ныне живущих и будущих поколений. Однако опыт их использования в течение более 50 лет показывает и обратную картину — проявление негативных последствий. Рассмотрим эти вопросы более подробно.

Ветровая энергетика. С ростом стоимости ископаемого топлива и осознания экологических последствий его применения надежды многих исследователей стали связываться с ветровой энергетикой.

Клуб знатоков-географов. Человечество давно использует энергию ветра. Парусные суда — основной вид транспорта, который в течение столетий обеспечивал связь людей различных континентов, представляют наиболее яркий пример использования ветровой энергии. Другой хорошо известный пример эффективного использования ветровой энергии — ветряные мельницы. Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в XIX в. в Дании. Там в 1890 г. была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908 г. насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 м. и четырёхлопастные роторы диаметром 23 м.

Ветровые электрогенераторы имеют широкий спектр отрицательных экологических последствий, выявленных только после того, как в 1970 г. начался период активного возрождения ветровой энергетики.

Главные недостатки ветровой энергетики — низкая энергетическая плотность, сильная изменчивость в зависимости от погодных условий, необходимость утилизации отработанных ветрогенераторов, ярко выраженная географическая неравномерность распределения ветровой энергии.

Ещё одной важной проблемой использования ветровых генераторов являются сильные вибрации их несущих частей, которые передаются в грунт.

Так как скорость вращения лопастей ветровых генераторов близка к частоте синхронизации телевидения ряда стран, то работа ветровых генераторов нарушает приём телепередач в радиусе 1–2 км от генератора. Ветровые генераторы являются также источниками радиопомех.

Вращение лопастей ветровых генераторов губит птиц. Так как обычно ветровые установки в больших количествах располагаются в районах сильных ветров (хребты, морское побережье), то они могут приводить к нарушению миграции перелётных птиц. В Бельгии установили, что это приводит к нарушению устойчивости экосистем полей, расположенных в зоне ветровых установок, в частности наблюдается падение урожайности.

Наконец, ветровая энергетика требует больших площадей для размещения установок. Поэтому системы ветровых установок стараются размещать в безлюдной местности, что, в свою очередь, удорожает стоимость передачи энергии.

Мир и Беларусь. Где в Республике Беларусь расположены самые крупные ветропарки?

В настоящее время в мире начался период перехода от исследовательских работ в области ветровой энергетики к их широкому внедрению. Темпы развития ветровой энергетики в таких странах, как Китай (рис. 164-1), Дания, США, Бельгия, Великобритания, Норвегия, имеющих высокий ветроэнергетический потенциал, остаются очень высокими. Крупнейшей в мире ВЭС является Ганьсу (Китай).

Прямое использование солнечной энергии. Мощность солнечной радиации, поглощённой атмосферой и земной поверхностью, составляет 10⁵ ТВт (10¹⁷ Вт). Эта величина кажется огромной по сравнению с современным мировым энергопотреблением, равным 10 ТВт. Поэтому её считают наиболее перспективным видом нетрадиционной (альтернативной) энергетики. Крупнейшим в мире солнечным парком является Тэнгэр (Китай) (рис. 164-2).

Использование энергии солнца предполагает обязательное наличие накопителей электроэнергии достаточной ёмкости. Как правило, это обычные аккумуляторы. Поэтому, если рассматривать солнечную энергетику полного цикла, то суммарное влияние такой энергетики на загрязнение окружающего пространства оказывается не таким уж и незначительным.

Мир и Беларусь. Где в Республике Беларусь расположены СЭС?

Волновая энергия. В последнее время пристальное внимание учёных и конструкторов привлекает использование различных видов энергии Мирового океана.

Клуб знатоков-географов. Первая заявка на патент волновой электростанции была подана в Париже в 1799 г. Уже в 1890 г. была предпринята первая попытка практического использования энергии волн, хотя первая волновая электростанция Pelamis P-750 мощностью 2,25 МВт вошла в коммерческую эксплуатацию только в 2008 г. в районе Агусадора (Португалия) на расстоянии 5 км от берега (рис. 164-3).

В ряде волновых установок для повышения эффективности плотность волновой энергии искусственно повышается. Изменяя рельеф дна в прибрежной зоне, можно сконцентрировать морские волны подобно линзе, фокусирующей световые волны. Если сфокусировать волны с побережья длиной в несколько километров на фронте в 500 м, то высота волны может достигнуть 30 м. Попадая в специальные сооружения, вода поднимается на высоту в 100 м.

Перед волновой энергетикой не стоит в острой форме проблема воздействия на окружающую среду. Однако если значительная часть акватории будет покрыта волновыми преобразователями, это может привести к негативным экологическим последствиям. Это связано с тем, что волны играют важную роль в очистке поверхности моря и приводного слоя воздушного потока от загрязнения. Поэтому волновую энергетику следует рассматривать только как дополнительный к традиционным источник энергии, который может иметь значение только в некоторых районах мира.

В мире всё взаимосвязано. Регионы, наиболее потенциально пригодные для запуска волновых электростанций, — это территории с побережьем большой протяжённости и наличием стабильных сильных ветров. В такие зоны входят европейское западное побережье, британский север, берега Тихого океана в Северной и Южной Америке, Новой Зеландии и Австралии, а также Южной Африке.

Приливные электростанции. В прибрежной зоне приливные волны проявляются в периодическом подъёме и опускании уровня. В некоторых местах высота прилива достигает значительной величины — 12–20 м. Энергия приливных волн огромна.

Клуб знатоков-географов. Человек уже давно начал использовать энергию приливов. Так, приливные мельницы использовались в XV в. в Англии, были широко распространены на северо-восточном побережье Канады в XVII в. Первая в мире приливная гидроэлектростанция мощностью 320 МВт была запущена в 1966 г. в устье реки Ранс (Франция). Несколько приливных станций построено в заливе Фанди, который характеризуется самыми высокими приливами в мире. Наиболее развитым в мире рынком электроэнергии, выработанной посредством волн и приливов, является Шотландия (рис. 164-4), где установлены самые большие приливные турбины в проливе Пентленд-Ферт.

Опыт строительства и эксплуатации подобных станций показал, что они экономически оправданы. Издержки их эксплуатации гораздо ниже, чем при эксплуатации обычных ГЭС.

Использование энергии приливов ограничивается в основном высокой стоимостью сооружения. Но приливные станции характеризуются также отрицательным влиянием на окружающую среду. Сооружение плотины приведёт к увеличению амплитуды прилива. Даже небольшое повышение амплитуды прилива вызовет значительное изменение распределение грунтовых вод в береговой зоне, увеличит зону затопления, нарушит циркуляцию водных масс, изменит ледовый режим в части бассейна за плотиной и т. д.

Геотермальная энергетика. Интерес к использованию геотермальной энергии резко вырос в мире в 1960–70-х гг.

Клуб знатоков-географов. Первая в мире геотермальная электростанция была построена в 1904 г. в Италии. Геотермальная энергия в Исландии (рис. 164-5) начала использоваться в 1944 г. Геотермальные станции успешно функционирует в ряде стран — Италии, Исландии, США. Самой крупной в мире ГеоТЭС является Хедлисхейди (Исландия).

Наиболее доступна геотермальная энергетика в зонах повышенной вулканической деятельности и землетрясений. Такая привязка к определённым районам является одним из её недостатков.

Использование геотермальной энергии имеет отрицательные экологические последствия. Для конденсации пара на геотермальных станциях используется большое количество охлаждающей воды, поэтому геотермальные станции являются источниками теплового загрязнения. При одинаковой мощности с ТЭС или АЭС геотермальная электростанция потребляет для охлаждения значительно большее количество воды, т. к. её КПД ниже.

Сброс сильно минерализованной геотермальной воды в поверхностные водоёмы может привести к нарушению их экосистем. В геотермальных водах в больших количествах содержится сероводород и радон, который вызывает радиоактивное загрязнение окружающей среды.