Impactul centralelor termice asupra mediului depinde în mare măsură de tipul de combustibil ars (solid și lichid).
La ardere combustibil solid cenusa zburătoare cu particule de combustibil nearse, anhidride sulfuroase și sulfurice, oxizi de azot, o anumită cantitate de compuși ai fluorului, precum și produse gazoase de ardere incompletă a combustibilului intră în atmosferă. Cenușa zburătoare în unele cazuri conține, pe lângă componentele netoxice, impurități mai dăunătoare. Deci, în cenușa antracitului Donețk, arsenul este conținut în cantități mici, iar în cenușa Ekibastuz și în alte depozite - dioxid de siliciu liber, în cenușa de șisturi și cărbuni din bazinul Kansk-Achinsk - oxid de calciu liber.
Cărbune - cel mai abundent combustibil fosil de pe planeta noastră. Experții cred că rezervele sale vor dura 500 de ani. În plus, cărbunele este distribuit mai uniform în întreaga lume și este mai economic decât petrolul. Combustibilul lichid sintetic poate fi obținut din cărbune. Metoda de obținere a combustibilului prin prelucrarea cărbunelui este cunoscută de mult. Cu toate acestea, costul unor astfel de produse era prea mare. Procesul are loc la presiune mare. Acest combustibil are un avantaj incontestabil - are un octan mai mare. Aceasta înseamnă că va fi mai ecologic.
Turbă. Există o serie de impacturi negative asupra mediului asociate cu utilizarea energetică a turbei ca urmare a exploatării turbei la scară largă. Acestea includ, în special, încălcarea regimului sistemelor de apă, modificări ale peisajului și acoperirii solului în locurile de extracție a turbei, deteriorarea calității surselor locale de apă dulce și poluarea bazinului aerian și o deteriorare bruscă a condițiilor de viață. a animalelor. Dificultăți semnificative de mediu apar și în legătură cu necesitatea de a transporta și depozita turba.
La ardere combustibil lichid(pacură) cu gazele de ardere în aerul atmosferic intră: anhidride sulfuroase și sulfurice, oxizi de azot, compuși de vanadiu, săruri de sodiu, precum și substanțe îndepărtate de pe suprafața cazanelor în timpul curățării. Din punct de vedere al mediului, combustibilii lichizi sunt mai „igieni”. Totodată, dispare complet problema haldelor de cenușă care ocupă suprafețe mari, exclud folosirea lor utilă și sunt o sursă de poluare atmosferică constantă în zona stației din cauza îndepărtării unei părți din cenușă odată cu vânturile. Nu există cenușă zburătoare în produsele de ardere a combustibililor lichizi.
Gaz natural. Când gazele naturale sunt arse, oxizii de azot sunt un poluant semnificativ al aerului. Cu toate acestea, emisia de oxizi de azot atunci când gazul natural este ars la centralele termice este în medie cu 20% mai mică decât atunci când este ars cărbunele. Acest lucru se datorează nu proprietăților combustibilului în sine, ci particularităților proceselor de ardere. Raportul de exces de aer pentru arderea cărbunelui este mai mic decât pentru arderea gazelor naturale. Astfel, gazul natural este cel mai ecologic tip de combustibil energetic în ceea ce privește eliberarea de oxizi de azot în timpul arderii.
Impactul complex al centralelor termice asupra biosferei în ansamblu este ilustrat în Tabel. unu.
Astfel, cărbunele, petrolul și produsele petroliere, gazele naturale și, mai rar, lemnul și turba sunt folosite drept combustibil în centralele termice. Principalele componente ale materialelor combustibile sunt carbonul, hidrogenul și oxigenul, sulful și azotul sunt conținute în cantități mai mici, sunt prezente și urme de metale și compușii acestora (cel mai adesea oxizi și sulfuri).
În industria energiei termice, sursa emisiilor masive în atmosferă și a deșeurilor solide de mare tonaj sunt centralele termice, întreprinderile și instalațiile de instalații de energie cu abur, adică orice întreprinderi a căror activitate este asociată cu arderea combustibilului.
Alături de emisiile gazoase, ingineria energiei termice produce mase uriașe de deșeuri solide. Acestea includ cenușa și zgura.
Instalațiile de preparare a cărbunelui rezidual conțin 55-60% SiO 2 , 22-26% Al 2 O 3 , 5-12% Fe 2 O 3 , 0,5-1% CaO, 4-4,5% K 2 O și Na 2 O și până la 5% C. Intră în haldele, care produc praf, fum și înrăutățesc drastic starea atmosferei și a teritoriilor adiacente.
Viața pe Pământ a apărut într-o atmosferă reducătoare și abia mult mai târziu, după aproximativ 2 miliarde de ani, biosfera a transformat treptat atmosfera reducătoare într-una oxidantă. În același timp, materia vie a îndepărtat anterior diverse substanțe din atmosferă, în special dioxid de carbon, formând depozite uriașe de calcar și alți compuși care conțin carbon. Acum civilizația noastră tehnogenă a generat un flux puternic de gaze reducătoare, în primul rând datorită arderii combustibililor fosili pentru a obține energie. Timp de 30 de ani, din 1970 până în 2000, aproximativ 450 de miliarde de barili de petrol, 90 de miliarde de tone de cărbune, 11 trilioane. m 3 de gaz (Tabelul 2).
Emisii în aer de la o centrală electrică de 1.000 MW/an (tone)
Cea mai mare parte a emisiilor este ocupată de dioxid de carbon - aproximativ 1 milion de tone în termeni de carbon 1 Mt. Cu apele uzate de la o centrală termică se elimină anual 66 de tone de materie organică, 82 de tone de acid sulfuric, 26 de tone de cloruri, 41 de tone de fosfați și aproape 500 de tone de particule în suspensie. Cenușa de la centralele electrice conține adesea concentrații ridicate de pământuri grele, rare și substanțe radioactive.
O centrală electrică pe cărbune necesită 3,6 milioane de tone de cărbune, 150 m 3 de apă și aproximativ 30 miliarde m 3 de aer. Aceste cifre nu iau în considerare perturbările de mediu asociate cu extracția și transportul cărbunelui.
Având în vedere că o astfel de centrală funcționează activ de câteva decenii, atunci impactul ei poate fi comparat cu cel al unui vulcan. Dar dacă acesta din urmă aruncă de obicei produsele vulcanismului în cantități mari la un moment dat, atunci centrala electrică face asta tot timpul. Timp de zeci de milenii, activitatea vulcanică nu a reușit să afecteze în mod semnificativ compoziția atmosferei, iar activitatea economică umană a provocat astfel de schimbări de-a lungul a aproximativ 100-200 de ani, în principal din cauza arderii combustibililor fosili și a emisiilor de gaze cu efect de seră distruse. și ecosisteme deformate.
Eficiența centralelor este încă scăzută și se ridică la 30-40%, cea mai mare parte a combustibilului este ars degeaba. Energia primită este folosită într-un fel sau altul și în cele din urmă se transformă în căldură, adică, pe lângă poluarea chimică, poluarea termică intră în biosferă.
Poluarea și deșeurile din instalațiile energetice sub formă de faze gazoase, lichide și solide sunt distribuite în două fluxuri: unul provoacă schimbări globale, iar celălalt provoacă schimbări regionale și locale. Același lucru este valabil și în alte sectoare ale economiei, dar totuși arderea energiei și a combustibililor fosili rămâne o sursă de poluanți majori la nivel mondial. Ele intră în atmosferă și, datorită acumulării lor, se modifică concentrația micilor componente gazoase ale atmosferei, inclusiv gazele cu efect de seră. În atmosferă au apărut gaze care erau practic absente în ea înainte - clorofluorocarburi. Aceștia sunt poluanți globali care au un efect de seră ridicat și, în același timp, participă la distrugerea ecranului de ozon stratosferic.
Astfel, trebuie remarcat faptul că, în stadiul actual, centralele termice emit în atmosferă aproximativ 20% din cantitatea totală a tuturor deșeurilor industriale periculoase. Ele afectează în mod semnificativ mediul din zona în care se află și starea biosferei în ansamblu. Cele mai dăunătoare sunt centralele electrice în condensare care funcționează cu combustibili de calitate scăzută. Deci, la arderea la stație timp de 1 oră, 1060 de tone de cărbune Donețk, 34,5 tone de zgură sunt îndepărtate din cuptoarele cazanelor, 193,5 tone de cenușă este îndepărtată din buncărele precipitatoarelor electrostatice care curăță gazele cu 99% și 10 milioane. m 3 sunt emise în atmosferă prin conducte de gaze de ardere. Aceste gaze, pe lângă reziduurile de azot și oxigen, conțin 2350 de tone de dioxid de carbon, 251 de tone de vapori de apă, 34 de tone de dioxid de sulf, 9,34 de tone de oxizi de azot (din punct de vedere al dioxidului) și 2 tone de cenușă zburătoare neprinse. ” prin precipitatoare electrostatice.
Apele uzate de la termocentrale și apele pluviale de pe teritoriul acestora, contaminate cu deșeuri din ciclurile tehnologice ale centralelor electrice și care conțin vanadiu, nichel, fluor, fenoli și produse petroliere, atunci când sunt evacuate în corpurile de apă, pot afecta calitatea apei și organismele acvatice. O modificare a compoziției chimice a anumitor substanțe duce la o încălcare a condițiilor de habitat stabilite în rezervor și afectează compoziția speciilor și abundența organismelor acvatice și bacteriilor și, în cele din urmă, poate duce la încălcări ale proceselor de auto-purificare a corpurilor de apă. de la poluare şi la o deteriorare a stării lor sanitare.
Așa-numita poluare termică a corpurilor de apă cu diverse încălcări ale stării lor este, de asemenea, periculoasă. Centralele termice produc energie folosind turbine conduse de abur încălzit. În timpul funcționării turbinelor, este necesară răcirea aburului de evacuare cu apă, prin urmare, un curent de apă pleacă continuu din centrala electrică, de obicei încălzit cu 8-12 ° C și descărcat în rezervor. Centralele termice mari au nevoie de cantități mari de apă. Deversează 80-90 m 3 /s de apă în stare încălzită. Aceasta înseamnă că un curent puternic de apă caldă curge continuu în rezervor, aproximativ la scara râului Moscova.
Zona de încălzire, formată la confluența unui „râu” cald, este un fel de secțiune a rezervorului, în care temperatura este maximă la punctul de deversare și scade odată cu distanța de acesta. Zonele de încălzire ale centralelor termice mari ocupă o suprafață de câteva zeci de kilometri pătrați. Iarna, poliniile se formează în zona încălzită (în latitudinile nordice și mijlocii). În timpul lunilor de vară, temperaturile din zonele încălzite depind de temperatura naturală a apei de admisie. Dacă temperatura apei în rezervor este de 20 °C, atunci în zona de încălzire poate ajunge la 28-32 °C.
Ca urmare a creșterii temperaturii într-un rezervor și a încălcării regimului lor hidrotermal natural, procesele de „înflorire” a apei sunt intensificate, capacitatea gazelor de a se dizolva în apă scade, proprietățile fizice ale apei se modifică, toate chimice. iar procesele biologice care au loc în ea sunt accelerate etc. În zona de încălzire, transparența apei scade, pH-ul crește, viteza de descompunere a substanțelor ușor oxidate crește. Rata fotosintezei într-o astfel de apă este semnificativ redusă.
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
COLEGIUL METALURGIC SEROV
abstract
pe Bazele ecologice ale managementului naturii
pe subiect:Probleme de mediu asociate cu dezvoltarea energiei
împlinitA: student
departamentul de corespondență
IVcurs TiTO grup
Sochneva Natalia
Verificat de: profesor
Chernysheva N.G.
Introducere
1. Probleme de mediu ale ingineriei termoenergetice
2. Probleme de mediu ale hidroenergiei
3. Probleme ale energiei nucleare
4. Câteva moduri de a rezolva problemele energiei moderne
Concluzie
Lista literaturii folosite
Introducere
Există o expresie figurată că trăim în epoca celor trei „E”: economie, energie, ecologie. În același timp, ecologia ca știință și mod de gândire atrage din ce în ce mai mult atenția omenirii.
Ecologia este considerată o știință și o disciplină academică care este concepută pentru a studia relația dintre organisme și mediu în toată diversitatea lor. În același timp, mediul înconjurător este înțeles nu doar ca lumea naturii neînsuflețite, ci și ca impactul unor organisme sau al comunităților lor asupra altor organisme și comunități. Ecologia este uneori asociată doar cu studiul habitatului sau al mediului. Aceasta din urmă este fundamental corectă, cu corecția esențială, totuși, că mediul nu poate fi considerat izolat de organisme, la fel cum nu pot fi luate în considerare organismele din afara habitatului lor. Acestea sunt părți constitutive ale unui singur întreg funcțional, care este subliniat de definiția de mai sus a ecologiei ca știință a relației dintre organisme și mediu.
Ecologia energetică este o ramură a producției care se dezvoltă într-un ritm fără precedent. Dacă populația în condițiile exploziei moderne a populației se dublează în 40-50 de ani, atunci în producția și consumul de energie acest lucru se întâmplă la fiecare 12-15 ani. Cu o astfel de rată a populației și a ratelor de creștere a energiei, aprovizionarea cu energie crește ca o avalanșă nu numai în termeni totali, ci și pe cap de locuitor.
În prezent, nevoile energetice sunt satisfăcute în principal de trei tipuri de resurse energetice: combustibil organic, apă și nucleul atomic. Energia apei și energia atomică sunt folosite de om după ce o transformă în energie electrică. În același timp, o cantitate semnificativă de energie conținută în combustibilul organic este utilizată sub formă de energie termică și doar o parte din aceasta este transformată în energie electrică. Cu toate acestea, în ambele cazuri, eliberarea de energie din combustibilul organic este asociată cu arderea acestuia și, în consecință, cu eliberarea în mediu a produselor de ardere.
Scopul acestei lucrări este de a studia impactul asupra mediului al diferitelor tipuri de energie (energie termică, hidroenergetică, nucleară) și de a lua în considerare modalități de reducere a emisiilor și a poluării de la instalațiile energetice. Când scriu acest eseu, mi-am propus sarcina de a identifica modalități de rezolvare a problemelor fiecăruia dintre tipurile de energie considerate.
1. Ecologiștiiprobleme de cal ale ingineriei energiei termice
Impactul centralelor termice asupra mediului depinde în mare măsură de tipul de combustibil ars (solid și lichid).
La ardere combustibil solid cenusa zburătoare cu particule de combustibil nearse, anhidride sulfuroase și sulfurice, oxizi de azot, o anumită cantitate de compuși ai fluorului, precum și produse gazoase de ardere incompletă a combustibilului intră în atmosferă. Cenușa zburătoare în unele cazuri conține, pe lângă componentele netoxice, impurități mai dăunătoare. Deci, în cenușa antracitului Donețk, arsenul este conținut în cantități mici, iar în cenușa Ekibastuz și în alte depozite - dioxid de siliciu liber, în cenușa de șisturi și cărbuni din bazinul Kansk-Achinsk - oxid de calciu liber.
Cărbune - cel mai abundent combustibil fosil de pe planeta noastră. Experții cred că rezervele sale vor dura 500 de ani. În plus, cărbunele este distribuit mai uniform în întreaga lume și este mai economic decât petrolul. Combustibilul lichid sintetic poate fi obținut din cărbune. Metoda de obținere a combustibilului prin prelucrarea cărbunelui este cunoscută de mult. Cu toate acestea, costul unor astfel de produse era prea mare. Procesul are loc la presiune mare. Acest combustibil are un avantaj incontestabil - are un octan mai mare. Aceasta înseamnă că va fi mai ecologic.
Turbă. Există o serie de impacturi negative asupra mediului asociate cu utilizarea energetică a turbei ca urmare a exploatării turbei la scară largă. Acestea includ, în special, încălcarea regimului sistemelor de apă, modificări ale peisajului și acoperirii solului în locurile de extracție a turbei, deteriorarea calității surselor locale de apă dulce și poluarea bazinului aerian și o deteriorare bruscă a condițiilor de viață. a animalelor. Dificultăți semnificative de mediu apar și în legătură cu necesitatea de a transporta și depozita turba.
La ardere combustibil lichid(pacură) cu gazele de ardere în aerul atmosferic intră: anhidride sulfuroase și sulfurice, oxizi de azot, compuși de vanadiu, săruri de sodiu, precum și substanțe îndepărtate de pe suprafața cazanelor în timpul curățării. Din punct de vedere al mediului, combustibilii lichizi sunt mai „igieni”. Totodată, dispare complet problema haldelor de cenușă care ocupă suprafețe mari, exclud folosirea lor utilă și sunt o sursă de poluare atmosferică constantă în zona stației din cauza îndepărtării unei părți din cenușă odată cu vânturile. Nu există cenușă zburătoare în produsele de ardere a combustibililor lichizi.
Gaz natural. Când gazele naturale sunt arse, oxizii de azot sunt un poluant semnificativ al aerului. Cu toate acestea, emisia de oxizi de azot atunci când gazul natural este ars la centralele termice este în medie cu 20% mai mică decât atunci când este ars cărbunele. Acest lucru se datorează nu proprietăților combustibilului în sine, ci particularităților proceselor de ardere. Raportul de exces de aer pentru arderea cărbunelui este mai mic decât pentru arderea gazelor naturale. Astfel, gazul natural este cel mai ecologic tip de combustibil energetic în ceea ce privește eliberarea de oxizi de azot în timpul arderii.
Impactul complex al centralelor termice asupra biosferei în ansamblu este ilustrat în Tabel. unu.
Astfel, cărbunele, petrolul și produsele petroliere, gazele naturale și, mai rar, lemnul și turba sunt folosite drept combustibil în centralele termice. Principalele componente ale materialelor combustibile sunt carbonul, hidrogenul și oxigenul, sulful și azotul sunt conținute în cantități mai mici, sunt prezente și urme de metale și compușii acestora (cel mai adesea oxizi și sulfuri).
În industria energiei termice, sursa emisiilor masive în atmosferă și a deșeurilor solide de mare tonaj sunt centralele termice, întreprinderile și instalațiile de instalații de energie cu abur, adică orice întreprinderi a căror activitate este asociată cu arderea combustibilului.
Alături de emisiile gazoase, ingineria energiei termice produce mase uriașe de deșeuri solide. Acestea includ cenușa și zgura.
Instalațiile de preparare a cărbunelui rezidual conțin 55-60% SiO 2 , 22-26% Al 2 O 3 , 5-12% Fe 2 O 3 , 0,5-1% CaO, 4-4,5% K 2 O și Na 2 O și până la 5% C. Intră în haldele, care produc praf, fum și înrăutățesc drastic starea atmosferei și a teritoriilor adiacente.
Viața pe Pământ a apărut într-o atmosferă reducătoare și abia mult mai târziu, după aproximativ 2 miliarde de ani, biosfera a transformat treptat atmosfera reducătoare într-una oxidantă. În același timp, materia vie a îndepărtat anterior diverse substanțe din atmosferă, în special dioxid de carbon, formând depozite uriașe de calcar și alți compuși care conțin carbon. Acum civilizația noastră tehnogenă a generat un flux puternic de gaze reducătoare, în primul rând datorită arderii combustibililor fosili pentru a obține energie. Timp de 30 de ani, din 1970 până în 2000, aproximativ 450 de miliarde de barili de petrol, 90 de miliarde de tone de cărbune, 11 trilioane. m 3 de gaz (Tabelul 2).
Emisii în aer de la o centrală electrică de 1.000 MW/an (tone)
Cea mai mare parte a emisiilor este ocupată de dioxid de carbon - aproximativ 1 milion de tone în termeni de carbon 1 Mt. Cu apele uzate de la o centrală termică se elimină anual 66 de tone de materie organică, 82 de tone de acid sulfuric, 26 de tone de cloruri, 41 de tone de fosfați și aproape 500 de tone de particule în suspensie. Cenușa de la centralele electrice conține adesea concentrații ridicate de pământuri grele, rare și substanțe radioactive.
O centrală electrică pe cărbune necesită 3,6 milioane de tone de cărbune, 150 m 3 de apă și aproximativ 30 miliarde m 3 de aer. Aceste cifre nu iau în considerare perturbările de mediu asociate cu extracția și transportul cărbunelui.
Având în vedere că o astfel de centrală funcționează activ de câteva decenii, atunci impactul ei poate fi comparat cu cel al unui vulcan. Dar dacă acesta din urmă aruncă de obicei produsele vulcanismului în cantități mari la un moment dat, atunci centrala electrică face asta tot timpul. Timp de zeci de milenii, activitatea vulcanică nu a reușit să afecteze în mod semnificativ compoziția atmosferei, iar activitatea economică umană a provocat astfel de schimbări de-a lungul a aproximativ 100-200 de ani, în principal din cauza arderii combustibililor fosili și a emisiilor de gaze cu efect de seră distruse. și ecosisteme deformate.
Eficiența centralelor este încă scăzută și se ridică la 30-40%, cea mai mare parte a combustibilului este ars degeaba. Energia primită este folosită într-un fel sau altul și în cele din urmă se transformă în căldură, adică, pe lângă poluarea chimică, poluarea termică intră în biosferă.
Poluarea și deșeurile din instalațiile energetice sub formă de faze gazoase, lichide și solide sunt distribuite în două fluxuri: unul provoacă schimbări globale, iar celălalt provoacă schimbări regionale și locale. Același lucru este valabil și în alte sectoare ale economiei, dar totuși arderea energiei și a combustibililor fosili rămâne o sursă de poluanți majori la nivel mondial. Ele intră în atmosferă și, datorită acumulării lor, se modifică concentrația micilor componente gazoase ale atmosferei, inclusiv gazele cu efect de seră. În atmosferă au apărut gaze care erau practic absente în ea înainte - clorofluorocarburi. Aceștia sunt poluanți globali care au un efect de seră ridicat și, în același timp, participă la distrugerea ecranului de ozon stratosferic.
Astfel, trebuie remarcat faptul că, în stadiul actual, centralele termice emit în atmosferă aproximativ 20% din cantitatea totală a tuturor deșeurilor industriale periculoase. Ele afectează în mod semnificativ mediul din zona în care se află și starea biosferei în ansamblu. Cele mai dăunătoare sunt centralele electrice în condensare care funcționează cu combustibili de calitate scăzută. Deci, la arderea la stație timp de 1 oră, 1060 de tone de cărbune Donețk, 34,5 tone de zgură sunt îndepărtate din cuptoarele cazanelor, 193,5 tone de cenușă este îndepărtată din buncărele precipitatoarelor electrostatice care curăță gazele cu 99% și 10 milioane. m 3 sunt emise în atmosferă prin conducte de gaze de ardere. Aceste gaze, pe lângă reziduurile de azot și oxigen, conțin 2350 de tone de dioxid de carbon, 251 de tone de vapori de apă, 34 de tone de dioxid de sulf, 9,34 de tone de oxizi de azot (din punct de vedere al dioxidului) și 2 tone de cenușă zburătoare neprinse. ” prin precipitatoare electrostatice.
Apele uzate de la termocentrale și apele pluviale de pe teritoriul acestora, contaminate cu deșeuri din ciclurile tehnologice ale centralelor electrice și care conțin vanadiu, nichel, fluor, fenoli și produse petroliere, atunci când sunt evacuate în corpurile de apă, pot afecta calitatea apei și organismele acvatice. O modificare a compoziției chimice a anumitor substanțe duce la o încălcare a condițiilor de habitat stabilite în rezervor și afectează compoziția speciilor și abundența organismelor acvatice și bacteriilor și, în cele din urmă, poate duce la încălcări ale proceselor de auto-purificare a corpurilor de apă. de la poluare şi la o deteriorare a stării lor sanitare.
Așa-numita poluare termică a corpurilor de apă cu diverse încălcări ale stării lor este, de asemenea, periculoasă. Centralele termice produc energie folosind turbine conduse de abur încălzit. În timpul funcționării turbinelor, este necesară răcirea aburului de evacuare cu apă, prin urmare, un curent de apă pleacă continuu din centrala electrică, de obicei încălzit cu 8-12 ° C și descărcat în rezervor. Centralele termice mari au nevoie de cantități mari de apă. Deversează 80-90 m 3 /s de apă în stare încălzită. Aceasta înseamnă că un curent puternic de apă caldă curge continuu în rezervor, aproximativ la scara râului Moscova.
Zona de încălzire, formată la confluența unui „râu” cald, este un fel de secțiune a rezervorului, în care temperatura este maximă la punctul de deversare și scade odată cu distanța de acesta. Zonele de încălzire ale centralelor termice mari ocupă o suprafață de câteva zeci de kilometri pătrați. Iarna, poliniile se formează în zona încălzită (în latitudinile nordice și mijlocii). În timpul lunilor de vară, temperaturile din zonele încălzite depind de temperatura naturală a apei de admisie. Dacă temperatura apei în rezervor este de 20 °C, atunci în zona de încălzire poate ajunge la 28-32 °C.
Ca urmare a creșterii temperaturii într-un rezervor și a încălcării regimului lor hidrotermal natural, procesele de „înflorire” a apei sunt intensificate, capacitatea gazelor de a se dizolva în apă scade, proprietățile fizice ale apei se modifică, toate chimice. iar procesele biologice care au loc în ea sunt accelerate etc. În zona de încălzire, transparența apei scade, pH-ul crește, viteza de descompunere a substanțelor ușor oxidate crește. Rata fotosintezei într-o astfel de apă este semnificativ redusă.
2. Problemele de mediu ale hidroenergiei
Cea mai importantă caracteristică a resurselor hidroenergetice în comparație cu resursele de combustibil și energie este reînnoirea continuă a acestora. Lipsa necesarului de combustibil pentru CHE determină costul scăzut al energiei electrice generate la CHE. Prin urmare, construcției de CHE, în ciuda investițiilor de capital specifice semnificative la 1 kW de capacitate instalată și a perioadelor lungi de construcție, a primit și i se acordă o importanță deosebită, mai ales atunci când este asociată cu amplasarea industriilor intensive din punct de vedere electric.
O centrală hidroelectrică este un complex de structuri și echipamente prin intermediul cărora energia fluxului de apă este transformată în energie electrică. Centrala hidroelectrică este formată dintr-o serie de structuri hidraulice care asigură concentrarea necesară a debitului de apă și creează presiune, și echipamente de putere care transformă energia apei care se mișcă sub presiune în energie mecanică de rotație, care, la rândul său, este transformată în energie electrică. .
În ciuda relativului ieftinitate a energiei obținute din resursele hidro, ponderea acestora în bilanțul energetic scade treptat. Acest lucru se datorează atât epuizării celor mai ieftine resurse, cât și capacității teritoriale mari a rezervoarelor de câmpie. Se crede că, în viitor, producția mondială de energie hidroelectrică nu va depăși 5% din total.
Unul dintre cele mai importante motive pentru scăderea ponderii energiei primite la CHE este impactul puternic al tuturor etapelor de construcție și exploatare a structurilor hidraulice asupra mediului (Tabelul 3).
Potrivit diverselor studii, unul dintre cele mai importante impacturi ale hidroenergiei asupra mediului este înstrăinarea unor suprafețe mari de teren fertil (lunca) pentru rezervoare. În Rusia, unde nu mai mult de 20% din energia electrică este produsă prin utilizarea resurselor hidroelectrice, cel puțin 6 milioane de hectare de teren au fost inundate în timpul construcției hidrocentralelor. Ecosistemele naturale au fost distruse în locul lor.
Zone semnificative de teren din apropierea rezervoarelor se confruntă cu inundații ca urmare a creșterii nivelului apei subterane. Aceste terenuri, de regulă, intră în categoria zonelor umede. În condiții de plată, terenurile inundate pot reprezenta 10% sau mai mult din suprafața inundată. Distrugerea terenurilor și a ecosistemelor acestora are loc și ca urmare a distrugerii lor de către apă (abraziune) în timpul formării liniei de coastă. Procesele de abraziune durează de obicei zeci de ani, având ca rezultat prelucrarea unor mase mari de sol, poluarea apei și colmatarea rezervoarelor. Astfel, construcția de rezervoare este asociată cu o încălcare bruscă a regimului hidrologic al râurilor, a ecosistemelor acestora și a compoziției speciilor hidrobionților.
În rezervoare, încălzirea apelor crește brusc, ceea ce intensifică pierderea de oxigen și alte procese cauzate de poluarea termică. Acesta din urmă, împreună cu acumularea de substanțe biogene, creează condiții pentru creșterea excesivă a corpurilor de apă și dezvoltarea intensivă a algelor, inclusiv a celor otrăvitoare albastru-verde. Din aceste motive, precum și din cauza reînnoirii lente a apelor, capacitatea acestora de a se autopurifica este puternic redusă.
Deteriorarea calității apei duce la moartea multor locuitori ai acesteia. Incidența stocurilor de pește este în creștere, în special susceptibilitatea la helminți. Calitățile gustative ale locuitorilor mediului acvatic sunt reduse.
Rutele de migrare a peștilor sunt perturbate, terenurile furajere, zonele de depunere a icrelor etc. sunt distruse. Volga și-a pierdut în mare măsură semnificația ca loc de reproducere pentru sturionii caspic după construcția unei centrale hidroelectrice în cascadă.
În cele din urmă, sistemele fluviale blocate de rezervoare se transformă din sisteme de tranzit în sisteme de tranzit-acumulare. Pe lângă substanțele biogene, aici se acumulează metale grele, elemente radioactive și multe pesticide cu o durată lungă de viață. Produsele de acumulare fac problematică utilizarea teritoriilor ocupate de rezervoare după lichidarea acestora.
Rezervoarele au un impact semnificativ asupra proceselor atmosferice. De exemplu, în regiunile aride (aride), evaporarea de la suprafața rezervoarelor depășește de zeci de ori evaporarea de la o suprafață de pământ egală.
O scădere a temperaturii aerului și o creștere a fenomenelor de ceață sunt asociate cu creșterea evaporării. Diferența dintre bilanțele termice ale rezervoarelor și terenul adiacent determină formarea vântului local, cum ar fi brize. Acestea, ca și alte fenomene, au ca rezultat o schimbare a ecosistemelor (nu întotdeauna pozitivă), o schimbare a vremii. În unele cazuri, în zona rezervoarelor, este necesar să se schimbe direcția agriculturii. De exemplu, în regiunile sudice ale țării noastre, unele culturi iubitoare de căldură (pepenii) nu au timp să se coacă, incidența plantelor crește, iar calitatea produselor se deteriorează.
Costurile construcției hidraulice pentru mediu sunt considerabil mai mici în regiunile muntoase, unde rezervoarele sunt de obicei mici ca suprafață. Cu toate acestea, în zonele muntoase seismice, rezervoarele pot provoca cutremure. Probabilitatea alunecărilor de teren și probabilitatea dezastrelor ca urmare a posibilei distrugeri a barajelor este în creștere. Astfel, în 1960, în India (statul Gunjarat), ca urmare a unei străpungeri de baraj, apa a adus 15.000 de vieți.
Datorită specificului tehnologiei de utilizare a energiei apei, instalațiile hidroenergetice transformă procesele naturale pe perioade foarte lungi. De exemplu, un rezervor al unei centrale hidroelectrice (sau un sistem de rezervoare în cazul unei cascade a unei centrale hidroelectrice) poate exista timp de zeci și sute de ani, în timp ce în locul unui curs de apă natural apare un obiect artificial cu reglare artificială a procese naturale - un sistem natural-tehnic (NTS). În acest caz, sarcina se reduce la formarea unui astfel de PTS care ar asigura formarea fiabilă și sigură pentru mediu a complexului. În același timp, raportul dintre principalele subsisteme ale PTS (obiectul artificial și mediul natural) poate fi semnificativ diferit în funcție de prioritățile alese - tehnice, de mediu, socio-economice etc., și de principiul de mediu. siguranța poate fi formulată, de exemplu, ca menținerea unei anumite stări stabile a PTS creat.
O modalitate eficientă de reducere a inundațiilor teritoriilor este creșterea numărului de CHE în cascadă cu scăderea presiunii în fiecare etapă și, în consecință, a suprafeței unui rezervor.
O altă problemă de mediu a hidroenergiei este legată de evaluarea calității mediului acvatic. Poluarea actuală a apei este cauzată nu de procesele tehnologice de generare a energiei electrice la hidrocentrale (volumul de poluare provenit din apele uzate de la hidrocentrale reprezintă o proporție nesemnificativ mică din masa totală de poluare a complexului economic), ci de calitatea slabă a lucrărilor sanitare și tehnice în timpul creării rezervoarelor și deversării efluenților netratati în obiectele de apă.
Majoritatea nutrienților adusi de râuri sunt reținuți în rezervoare. Pe vreme caldă, algele sunt capabile să se înmulțească în mase în straturile de suprafață ale unui rezervor bogat în nutrienți sau eutrofic. În timpul fotosintezei, algele consumă nutrienți din rezervor și produc cantități mari de oxigen. Algele moarte dau apei un miros și un gust neplăcut, acoperă fundul cu un strat gros și împiedică oamenii să se odihnească pe malurile rezervoarelor.
În primii ani după umplerea rezervorului, în el apare multă vegetație descompusă, iar „noul” sol poate reduce dramatic nivelul de oxigen din apă. Putrerea materiei organice poate duce la eliberarea de cantități uriașe de gaze cu efect de seră - metan și dioxid de carbon.
Având în vedere impactul HPP asupra mediului, ar trebui totuși să remarcăm funcția de salvare a vieții a HPP. Astfel, generarea fiecărui miliard de kWh de energie electrică la hidrocentrale în locul centralelor termice duce la o scădere a mortalității cu 100-226 de persoane pe an.
3. Probleme ale energiei nucleare
Energia nucleară poate fi considerată în prezent cea mai promițătoare. Acest lucru se datorează atât stocurilor relativ mari de combustibil nuclear, cât și impactului blând asupra mediului. Printre avantaje se numără și posibilitatea construirii unei centrale nucleare fără a fi legată de zăcăminte de resurse, deoarece transportul acestora nu necesită costuri semnificative din cauza volumelor mici. Este suficient să spunem că 0,5 kg de combustibil nuclear vă permite să obțineți la fel de multă energie precum arderea a 1000 de tone de cărbune.
Se știe că procesele care stau la baza producției de energie la centralele nucleare - reacțiile de fisiune ale nucleelor atomice - sunt mult mai periculoase decât, de exemplu, procesele de ardere. De aceea, pentru prima dată în istoria dezvoltării industriale, energia nucleară implementează principiul siguranței maxime la cea mai mare productivitate posibilă la producerea energiei.
Mulți ani de experiență în exploatarea centralelor nucleare din toate țările arată că acestea nu au un impact semnificativ asupra mediului. Până în 2000, durata medie de funcționare a CNE era de 20 de ani. Fiabilitatea, siguranța și eficiența economică a centralelor nucleare se bazează nu numai pe reglementarea strictă a funcționării centralelor nucleare, ci și pe reducerea la minimum absolut a impactului centralelor nucleare asupra mediului.
În tabel. 4 prezintă date comparative ale centralelor nucleare și centralelor termice privind consumul de combustibil și poluarea mediului pe anul la o putere de 1000 MW.
Consumul de combustibil și poluarea mediului
În timpul funcționării normale a centralelor nucleare, eliberările de elemente radioactive în mediu sunt extrem de nesemnificative. In medie, sunt de 2-4 ori mai putine decat de la centralele termice de aceeasi capacitate.
Până în mai 1986, 400 de unități de putere care funcționează în lume și furnizează mai mult de 17% din electricitate au crescut fondul natural de radioactivitate cu cel mult 0,02%. Înainte de dezastrul de la Cernobîl din țara noastră, nicio industrie nu a avut un nivel mai scăzut de accidentări industriale decât centralele nucleare. Cu 30 de ani înainte de tragedie, 17 persoane au murit în accidente, și chiar și atunci nu din motive de radiații. După 1986, principalul pericol pentru mediu al centralelor nucleare a început să fie asociat cu posibilitatea unui accident. Deși probabilitatea lor la centralele nucleare moderne este scăzută, aceasta nu este exclusă. Cele mai mari accidente de acest gen includ accidentul care s-a produs la a patra unitate a centralei nucleare de la Cernobîl.
Potrivit diverselor surse, eliberarea totală a produselor de fisiune din cele conținute în reactor a variat de la 3,5% (63 kg) la 28% (50 de tone). Pentru comparație, trebuie menționat că bomba aruncată pe Hiroshima a produs doar 740 g de material radioactiv.
În urma accidentului de la centrala nucleară de la Cernobîl, un teritoriu pe o rază de peste 2 mii km, care acoperă peste 20 de state, a fost supus unei contaminări radioactive. În limitele fostei URSS au fost afectate 11 regiuni, în care trăiesc 17 milioane de oameni. Suprafața totală a teritoriilor contaminate depășește 8 milioane de hectare, sau 80.000 km 2 . În Rusia, regiunile Bryansk, Kaluga, Tula și Oryol au avut cel mai mult de suferit. Există puncte de poluare în Belgorod, Ryazan, Smolensk, Leningrad și alte regiuni. În urma accidentului, 31 de persoane au murit și peste 200 de persoane au primit o doză de radiații care a dus la boala radiațiilor. 115 mii de persoane au fost evacuate din cea mai periculoasă zonă (30 km) imediat după accident. Numărul victimelor și numărul locuitorilor evacuați este în creștere, zona de contaminare se extinde ca urmare a deplasării substanțelor radioactive prin vânt, incendii, transport etc. Consecințele accidentului vor afecta viața mai multor generații.
După accidentul de la Cernobîl din multe state, la cererea publicului, programele de construcție a centralelor nucleare au fost temporar oprite sau restrânse, dar energia nucleară a continuat să se dezvolte în 32 de țări.
Acum, discuțiile privind acceptabilitatea sau inacceptabilitatea energiei nucleare au început să scadă, a devenit clar că lumea nu poate să se cufunde din nou în întuneric sau să se împace cu efectele extrem de periculoase asupra atmosferei ale dioxidului de carbon și ale altor produse de ardere a combustibililor fosili. nociv pentru oameni. Deja în cursul anului 1990, 10 noi centrale nucleare au fost conectate la rețea. Construcția de centrale nucleare nu se oprește: la sfârșitul anului 1999, în lume erau în funcțiune 436 de unități nucleare, față de 434 înregistrate în 1998. Puterea electrică totală a centralelor care funcționează în lume este de aproximativ 335 GW (1 GW = 1000 MW = 10 9 W). Centralele nucleare în exploatare acoperă 7% din necesarul mondial de energie, iar ponderea lor în producția mondială de energie electrică este de 17%. Doar în Europa de Vest, centralele nucleare produc în medie aproximativ 50% din toată energia electrică.
Dacă acum înlocuim toate centralele nucleare care funcționează în lume cu centrale termice, economia globală, întreaga noastră planetă și fiecare persoană în parte ar suferi daune ireparabile. Această concluzie se bazează pe faptul că generarea de energie la centralele nucleare previne simultan eliberarea anuală a până la 2300 de milioane de tone de dioxid de carbon, 80 de milioane de tone de dioxid de sulf și 35 de milioane de tone de oxizi de azot în atmosfera Pământului prin reducerea cantitatea de combustibil fosil ars la centralele termice. În plus, la ardere, combustibilul organic (cărbune, petrol) eliberează în atmosferă o cantitate imensă de substanțe radioactive care conțin în principal izotopi de radiu cu un timp de înjumătățire de aproximativ 1600 de ani! În acest caz, nu ar fi posibilă extragerea tuturor acestor substanțe periculoase din atmosferă și protejarea populației Pământului de impactul lor. Iată doar un exemplu concret. Închiderea centralei nucleare Barsebæk-1 din Suedia a dus la faptul că Suedia a început să importe energie electrică din Danemarca pentru prima dată în ultimii 30 de ani. Consecințele asupra mediului ale acestui lucru sunt următoarele: la centralele pe cărbune din Danemarca au fost arse în plus aproape 350 de mii de tone de cărbune din Rusia și Polonia, ceea ce a dus la o creștere a emisiilor de dioxid de carbon cu 4 milioane de tone (!) pe fiecare. an și o creștere semnificativă a cantității de ploi acide care cad în toată partea de sud a Suediei.
Construcția centralelor nucleare se realizează la o distanță de 30-35 km de orașele mari. Locul trebuie să fie bine ventilat, nu inundat în timpul inundației. În jurul centralei nucleare este prevăzut un loc pentru o zonă de protecție sanitară în care populației este interzis să locuiască.
În Federația Rusă, 29 de unități electrice sunt în prezent în funcțiune la nouă centrale nucleare cu o capacitate electrică instalată totală de 21,24 GW. În 1995-2000 centralele nucleare din Rusia au generat mai mult de 13% din producția totală de energie electrică din țară, acum - 14,4%. În ceea ce privește capacitatea totală instalată a centralelor nucleare, Rusia ocupă locul cinci după SUA, Franța, Japonia și Germania. În prezent, peste 100 de miliarde de kWh generați de unitățile nucleare ale țării aduc o contribuție semnificativă și necesară la furnizarea de energie a părții sale europene - 22% din toată energia electrică produsă. Electricitatea produsă la centralele nucleare este cu peste 30% mai ieftină decât la centralele termice care utilizează combustibili fosili.
Siguranța exploatării centralelor nucleare este una dintre cele mai importante sarcini ale industriei nucleare rusești. Toate planurile pentru construcția, reconstrucția și modernizarea centralelor nucleare din Rusia sunt implementate doar ținând cont de cerințele și standardele moderne. Un studiu al stării principalelor echipamente ale centralelor nucleare rusești în exploatare a arătat că este foarte posibil să-și prelungească durata de viață cu cel puțin încă 5-10 ani. Mai mult, datorită implementării unui set adecvat de lucrări pentru fiecare unitate de putere, menținând în același timp un nivel ridicat de siguranță.
Pentru a asigura dezvoltarea în continuare a energiei nucleare în Rusia în 1998, a fost adoptat „Programul de dezvoltare a energiei nucleare în Federația Rusă pentru 1998-2000”. și pentru perioada până în 2010”. Acesta notează că în 1999, CNE rusești au generat cu 16% mai multă energie decât în 1998. Pentru a produce această cantitate de energie la TPP, ar fi necesare 36 de miliarde de m 3 de gaz în valoare de 2,5 miliarde de dolari la prețuri de export. O creștere cu 90% a consumului de energie în țară a fost asigurată de generarea acesteia la centralele nucleare.
Evaluând perspectivele de dezvoltare a energiei nucleare mondiale, majoritatea organizațiilor internaționale autorizate implicate în studiul problemelor globale de combustibil și energie sugerează că după 2010-2020. în lume, nevoia de construcție pe scară largă a centralelor nucleare va crește din nou. Conform versiunii realiste, se prevede că la mijlocul secolului XXI. aproximativ 50 de țări vor avea energie nucleară. Totodată, capacitatea electrică instalată totală a centralelor nucleare din lume aproape că se va dubla până în 2020, ajungând la 570 GW, iar până în 2050, la 1100 GW.
4. Câteva moduri de a rezolva problemele energiei moderne
Fără îndoială, în viitorul apropiat, energia termică va rămâne dominantă în balanța energetică a lumii și a țărilor individuale. Există o mare probabilitate de creștere a ponderii cărbunelui și a altor tipuri de combustibili mai puțin curați în producția de energie. În acest sens, vom avea în vedere câteva modalități și metode de utilizare a acestora, care pot reduce semnificativ impactul negativ asupra mediului. Aceste metode se bazează în principal pe îmbunătățirea tehnologiilor de preparare a combustibilului și captarea deșeurilor periculoase. Printre acestea se numără următoarele:
1. Utilizarea și îmbunătățirea dispozitivelor de curățare. În prezent, multe centrale termice captează în principal emisii solide folosind diferite tipuri de filtre. Dioxidul de sulf, cel mai agresiv poluant, nu este captat la multe TPP-uri sau este captat în cantități limitate. În același timp, există centrale termice (SUA, Japonia), care efectuează purificarea aproape completă din acest poluant, precum și din oxizi de azot și alți poluanți nocivi. Pentru aceasta se folosesc instalatii speciale de desulfurare (pentru captarea dioxidului de sulf si trioxid) si denitrificare (pentru captarea oxizilor de azot). Cei mai larg captați oxizi de sulf și azot se efectuează prin trecerea gazelor de ardere printr-o soluție de amoniac. Produsele finale ale unui astfel de proces sunt nitratul de amoniu, folosit ca îngrășământ mineral, sau soluția de sulfit de sodiu (materie primă pentru industria chimică). Astfel de instalații captează până la 96% din oxizi de sulf și mai mult de 80% din oxizi de azot. Există și alte metode de purificare a acestor gaze.
2. Reducerea pătrunderii compușilor sulfuri în atmosferă prin desulfurarea (desulfurarea) prealabilă a cărbunelui și a altor combustibili (petrol, gaz, șisturi bituminoase) prin metode chimice sau fizice. Aceste metode fac posibilă extragerea de la 50 la 70% din sulf din combustibil înainte de arderea acestuia.
3. Oportunitățile mari și reale pentru reducerea sau stabilizarea fluxului de poluare în mediu sunt asociate cu economiile de energie. Astfel de posibilități sunt deosebit de mari datorită reducerii intensității energetice a produselor obținute. De exemplu, în Statele Unite, s-a cheltuit în medie de 2 ori mai puțină energie per unitate de producție decât în fosta URSS. În Japonia, acest consum a fost de trei ori mai mic. Economiile de energie nu sunt mai puțin reale prin reducerea consumului de metal al produselor, îmbunătățirea calității acestora și creșterea speranței de viață a produselor. Este promițător să economisească energie prin trecerea la tehnologii intensive în știință asociate cu utilizarea computerelor și a altor dispozitive cu curent redus.
4. Nu mai puțin semnificative sunt posibilitățile de economisire a energiei în viața de zi cu zi și la locul de muncă prin îmbunătățirea proprietăților izolatoare ale clădirilor. Economiile reale de energie provin din înlocuirea lămpilor incandescente cu o eficiență de aproximativ 5% cu lămpi fluorescente, a căror eficiență este de câteva ori mai mare. Este extrem de risipitor să folosești energia electrică pentru a produce căldură. Este important de reținut că producția de energie electrică la centralele termice este asociată cu o pierdere de aproximativ 60-65% din energie termică, iar la centralele nucleare - cel puțin 70% din energie. Energia se pierde, de asemenea, atunci când este transmisă prin fire la distanță. Prin urmare, arderea directă a combustibilului pentru a produce căldură, în special gaz, este mult mai eficientă decât transformarea acestuia în electricitate și apoi înapoi în căldură.
5. Eficiența combustibilului este, de asemenea, semnificativ crescută atunci când este folosit în locul unei centrale termice la o centrală termică. În acest din urmă caz, obiectele de obținere a energiei sunt mai aproape de locurile de consum a acesteia și, astfel, pierderile asociate cu transmiterea pe distanță sunt reduse. Alături de electricitate, căldura este utilizată în centralele de cogenerare, care este captată de agenții de răcire. Acest lucru reduce semnificativ probabilitatea poluării termice a mediului acvatic. Cel mai economic este să obțineți energie în centralele mici de cogenerare (iogenare) direct în clădiri. În acest caz, pierderile de căldură și energie electrică sunt reduse la minimum. Astfel de metode în țările individuale sunt din ce în ce mai utilizate.
Concluzie
Așadar, am încercat să acoper toate aspectele unei astfel de probleme de actualitate astăzi ca „Problemele de mediu asociate cu dezvoltarea energiei”. Știam deja ceva din materialul prezentat, dar am întâlnit ceva pentru prima dată.
În concluzie, aș dori să adaug că problemele de mediu se numără printre problemele globale ale lumii. Dictaturile politice, economice, ideologice, militare au fost înlocuite de o dictatură mai crudă și nemiloasă - dictatura resurselor limitate ale biosferei. Granițele într-o lume schimbată de astăzi nu sunt determinate de politicieni, nu de patrulele de frontieră și nu de serviciul vamal, ci de modelele regionale de mediu.
Culista literaturii folosite
1. Akimova T.A. Ecologie. - M.: „UNIȚI”, 2000
2. Dyakov A.F. Principalele direcții de dezvoltare a energiei în Rusia. - M.: „Phoenix”, 2001
3. Kiselev G.V. Problema dezvoltării energiei nucleare. - M.: „Cunoașterea”, 1999.
4. Hwang T.A. Ecologie industrială. - M.: „Phoenix”, 2003
Documente similare
Structura complexului de combustibil și energie: industria petrolului, cărbunelui, gazelor, industria energiei electrice. Impactul energetic asupra mediului. Principalii factori de poluare. Surse de combustibil natural. Utilizarea energiei alternative.
prezentare, adaugat 26.10.2013
Metode de generare a energiei electrice și probleme de mediu conexe. Rezolvarea problemelor de mediu pentru centralele termice și nucleare. Surse alternative de energie: energie solară, eoliană, mareomoenică, geotermală și biomasă.
prezentare, adaugat 31.03.2015
Impactul instalațiilor nucleare asupra mediului. Problema poluării termice a corpurilor de apă. Modulațiile ecologice anuale ale zooplanctocenozelor în iazul de răcire al CNE Novo-Voronezh. necesitatea monitorizării integrate a ecosistemelor acvatice.
rezumat, adăugat 28.05.2015
Petrolul și gazele sunt minerale sedimentare. Industria de prelucrare a petrolului și gazelor din regiunea autonomă Khanty-Mansiysk. Probleme de mediu asociate cu producția de petrol și gaze din raion. Modalități de rezolvare a problemelor de mediu în Khanty-Mansi Autonomous Okrug.
rezumat, adăugat 17.10.2007
Esența problemelor de mediu locale, regionale și globale ale timpului nostru. Industria ca factor de impact asupra mediului, impactul acesteia asupra diferitelor componente de mediu. Modalități de a rezolva probleme și de a îmbunătăți managementul naturii.
rezumat, adăugat 17.12.2009
Analiza problemelor de mediu asociate cu impactul complexului de combustibil și energie și al centralelor termice asupra mediului. Natura impactului tehnogen. Nivelurile de distribuție a emisiilor nocive. Cerințe pentru centralele termice ecologice.
rezumat, adăugat 20.11.2010
Impactul uman asupra mediului. Fundamentele problemelor de mediu. Efectul de seră (încălzirea globală): istorie, semne, posibile consecințe asupra mediului și modalități de rezolvare a problemei. Precipitări acide. Distrugerea stratului de ozon.
lucrare de termen, adăugată 15.02.2009
Principalele probleme de mediu ale vremurilor noastre. Influența activităților economice ale oamenilor asupra mediului natural. Modalități de rezolvare a problemelor de mediu în regiunile statelor. Distrugerea stratului de ozon, efect de seră, poluare a mediului.
rezumat, adăugat 26.08.2014
Modalități de rezolvare a problemelor de mediu ale orașului: probleme de mediu și poluarea aerului, solului, radiațiilor, apei teritoriului. Rezolvarea problemelor de mediu: aducerea la standarde sanitare, reducerea emisiilor, reciclarea.
rezumat, adăugat 30.10.2012
Creșterea crizelor de mediu regionale odată cu dezvoltarea societății umane. Trăsăturile caracteristice ale timpului nostru sunt intensificarea și globalizarea impactului omului asupra mediului său natural. Poluarea litosferei, hidrosferei și atmosferei.
Analiza problemei extinderii mecanismelor Protocolului de la Kyoto după încheierea primei perioade de angajament
munca de absolvent
2.3 Determinarea categoriilor de surse de emisie asociate arderii combustibililor pentru nevoile energetice
Ghidurile IPCC revizuite din 1996 introduc următoarea clasificare a principalelor categorii de surse:
1) Energie. În această categorie sunt incluse centralele termice și centralele termice ale RAO UES, și regionale AO Energos, centrale termice industriale, alte centrale electrice, cazane municipale și industriale care furnizează energie rețelei publice pentru nevoile de alimentare cu energie electrică și termică în regiune, precum și întreprinderile din industria combustibililor. Se iau în considerare consumul de combustibil pentru producerea de energie electrică și termică și pentru nevoi proprii, precum și pierderile;
2) Industrie și construcții. În total, această categorie include întreprinderile din toate industriile care activează în regiune, inclusiv metalurgia feroasă, metalurgia neferoasă, industria chimică și petrochimică, industria ușoară, alimentară, silvicultură (exploatare forestieră) și prelucrarea lemnului și celuloza și hârtie, construcția de mașini, producția de materiale de construcție și construcția propriu-zisă etc. Se ia în considerare consumul de combustibil ars pentru toate nevoile finale (proprii) de energie în toate magazinele și instalațiile principale (de producție) și auxiliare ale întreprinderilor (organizațiilor);
3) Transport. Include calea ferată, aerian, apă, drum și conductă. Se ia în considerare consumul de combustibil ars direct de vehicule, excluzând transportul la fermă și nevoile auxiliare ale întreprinderilor de transport;
4) Sectorul de utilități publice include serviciile sociale, economia urbană, comerțul, alimentația publică și serviciile. Se are în vedere consumul de combustibil ars direct de întreprinderi pentru nevoile finale de energie;
5) Populația. Se ia în considerare consumul de combustibil ars în gospodărie pentru diverse nevoi energetice;
6) Agricultura. Se ține cont de consumul de combustibil ars din surse staționare și mobile în timpul diferitelor activități agricole de către organizațiile de orice tip. Acest lucru se datorează compoziției informațiilor privind consumul de combustibil și energie în agricultură, adoptate în statisticile ruse;
7) Alte surse staţionare şi mobile. Se ține cont de consumul de combustibil ars pentru toate celelalte nevoi, pentru care există informații statistice privind consumul de combustibil, dar nu este clar cărei categorii ar trebui să fie repartizat.
UNFCCC are, de asemenea, o serie de caracteristici în problema proprietății asupra emisiilor de GES, care trebuie remarcate în mod special.
Emisiile provenite din producția de energie electrică sunt deținute în totalitate de persoana care a generat-o (și a vândut-o). Adică, economisirea energiei electrice reprezintă o reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră doar dacă centrala este inclusă și în proiectul sau programul de reducere a emisiilor și reducerea se observă efectiv la centrală.
Emisiile asociate cu combustibilul de buncăr vândut navelor și aeronavelor care sunt vehicule internaționale sunt raportate separat și nu sunt incluse în emisiile naționale. Adică, deocamdată sunt excluși efectiv din sistemul de control al emisiilor din cauza imposibilității de a ajunge la un consens în chestiunea dreptului de proprietate asupra emisiilor (portul de expediere a combustibilului, pavilionul navei, înregistrarea navei etc.).
Emisiile asociate cu eliminarea și prelucrarea deșeurilor nu aparțin întreprinderilor care produc deșeuri, ci organizațiilor implicate în exploatarea depozitelor de deșeuri și a instalațiilor de tratare.
De regulă, emisiile de gaze cu efect de seră sunt estimate acolo în funcție de datele brute privind prelucrarea deșeurilor solide sau lichide.
Emisiile provenite din arderea sau descompunerea lemnului și a produselor din lemn, precum și deșeurile agricole (paie etc.), sunt presupuse acolo unde a fost recoltat lemnul și în anul recoltării. Există o consecință foarte importantă a acestui fapt: utilizarea produselor sau a deșeurilor de lemn ca combustibil nu este o emisie. Se presupune că îndepărtarea lemnului din pădure este deja luată în considerare ca o emisie la calcularea bilanţului total de CO 2 forestier (absorbţie minus emisia).
Există emisii directe și indirecte de gaze cu efect de seră.
Emisiile directe de gaze cu efect de seră sunt emisii din surse care sunt deținute sau controlate de întreprinderea care efectuează inventarierea, cum ar fi emisiile de la cazane, instalațiile de fabricație și ventilație prin coșurile de fum din fabrică, emisiile de la vehiculele deținute de întreprindere.
Emisiile indirecte de gaze cu efect de seră sunt emisii care apar ca urmare a activității acestei întreprinderi, dar în afara controlului acesteia, de exemplu: emisii din producția de energie electrică pe care întreprinderea o cumpără; emisii provenite din producția de produse achiziționate în baza contractelor; emisiile asociate cu utilizarea produselor fabricate. Conform metodologiei IPCC, inventarul presupune luarea în considerare doar a emisiilor directe. Metodologiile de inventariere la nivel de companie, cum ar fi Protocolul de contabilitate GHG dezvoltat de World Business Council for Sustainable Development, recomandă luarea în considerare a emisiilor indirecte în anumite cazuri. De asemenea, atunci când se planifica proiecte de reducere a emisiilor, este de dorit să se estimeze cel puțin aproximativ emisiile indirecte, deoarece modificările acestora ca urmare a proiectului pot crește sau scădea semnificativ valoarea proiectului.
Absorbția de CO 2 de către păduri și terenuri agricole este o „emisie în minus”.
În conformitate cu UNFCCC și Protocolul de la Kyoto, absorbția (numită și absorbții sau eliminări de gaze cu efect de seră) este de asemenea luată în considerare, dar separat de emisii. În unele cazuri, este considerat a fi echivalent cu emisiile, de exemplu atunci când se calculează angajamentele la nivel de țară pentru prima perioadă de angajament din Protocolul de la Kyoto. Dar, în majoritatea cazurilor, absorbția de CO2 de către păduri este extrem de inegală, ceea ce reflectă într-o oarecare măsură temporalitatea și instabilitatea unei astfel de absorbții, deoarece pădurile nu pot stoca carbon pentru totdeauna, în cele din urmă lemnul fie se descompune, fie este ars - iar CO 2 este returnat înapoi. în atmosferă. Pentru aceasta au fost introduse unități speciale de absorbție, există restricții puternice asupra tipurilor de proiecte forestiere etc.
Din punct de vedere metodologic, problemele contabilității absorbției nu au fost încă rezolvate definitiv la nivel internațional. De exemplu, metodologia IPCC nu include deloc un capitol despre absorbția din cauza schimbării utilizării terenurilor. Din cauza dificultăților mari, s-a decis să se întocmească un manual metodologic separat, lucrările la care se apropie de finalizare.
Deoarece această publicație are un caracter educațional general, fără a pune accent pe activitățile forestiere, o gamă largă de probleme și dificultăți în contabilizarea absorbției de CO 2 de către păduri nu este luată în considerare în detaliu aici.
Tehnicile de inventar cunoscute vă permit să îl abordați foarte flexibil. Ele implică practic mai multe „niveluri” de detaliu și precizie în estimarea valorilor aberante. Cel mai simplu nivel (nivelul 1) necesită de obicei un minim de date și capacități analitice. Cel mai complex (Nivelul 2) se bazează pe date detaliate și, de obicei, ia în considerare caracteristicile specifice ale țării/regiunii. Cel mai înalt nivel (Tier 3) presupune dezagregarea datelor la nivelul întreprinderilor și instalațiilor individuale și măsurători directe ale emisiilor majorității gazelor.
Utilizarea obligatorie a unuia sau altuia nu este de obicei reglementată de metodologia internațională, ci depinde de deciziile la nivel național. Aceste aspecte sunt discutate în detaliu mai jos, în secțiunea metodologică.
În marea majoritate a cazurilor, emisiile dintr-o sursă nu sunt măsurate, ci calculate din datele privind consumul și producția de combustibil (dacă producția duce la emisii de gaze cu efect de seră) etc. În cea mai generală formă, calculul se bazează pe schema:
(date despre anumite activități, cum ar fi arderea combustibilului) x (factori de emisie) = (emisii)
Analiza hidro-ecologică a utilizării apei din oraș
Consumul mediu zilnic de apă este determinat de formula Qday. medie = , m3/zi, unde Kn este un coeficient care ține cont de consumul de apă pentru nevoile instituțiilor, organizațiilor și întreprinderilor de servicii garantate social...
Determinarea emisiilor de poluanți din arderea combustibilului de către autovehicule
Starea problemei La bursa de mărfuri, 5 grade de cărbune sunt oferite la un preț - 1,0 ruble / GJ, este necesar să se determine (ținând cont de proprietățile de mediu ale diferitelor tipuri și grade de cărbune) cea mai profitabilă opțiune pentru asigurarea intreprinderii cu combustibil...
Evaluarea impactului asupra mediului al producției de fibră de sticlă
Sursele organizate ale întreprinderii includ un puț de ventilație, sursele neorganizate includ un depozit pentru produse finite, un depozit pentru depozitarea bobinelor de mănunchi de sticlă, o platformă pentru pomparea materiilor prime atunci când sunt livrate de cisterne ...
Dezvoltarea unui proiect pentru emisiile maxime admise și monitorizarea mediului în hotelul Oktyabrskaya
Inventarul de emisii (în conformitate cu GOST 17.2.1.04--77) este o sistematizare a informațiilor despre distribuția surselor pe teritoriul întreprinderii, parametrii surselor de emisie ...
Calculul emisiilor de la o fabrică de borcane ceramice
Cazanul MK-151 funcționează cu combustibil de la Apsatk de calitate SS și cărbune din alte zăcăminte. Emisiile de poluanți în atmosferă sunt date în Tabelul 1. Tabelul 1 - Emisiile de poluanți din arderea combustibilului în unitățile de cazane „KVSM-1...
Calculul emisiilor de praf de cărbune
Consumul estimat de combustibil se calculează după cum urmează (formula (7)): , (7) unde Вс - consumul estimat de combustibil, t/an; B - consum real de combustibil, 1166,5 tone/an; q4 - pierderi de căldură din arderea mecanică incompletă, 9,8%...
Metoda este concepută pentru a calcula emisiile de substanțe nocive cu produse de combustie gazoasă în timpul arderii combustibililor solizi, păcură și gaze în cuptoarele de funcționare a cazanelor industriale și municipale și a generatoarelor de căldură menajeră...
Analizați conținutul de poluanți anorganici și organici (agenți tensioactivi, coloranți, metale grele etc.) în apele uzate ale întreprinderilor textile, identificați soluții tehnologice...
Probleme geoecologice moderne ale industriei textile
Întreprinderile din industria cărbunelui au un impact negativ semnificativ asupra resurselor de apă și terenuri. Principalele surse de emisii de substanțe nocive în atmosferă sunt industriale...
Evaluarea ecologică a sursei de emisii de funingine și pentan din cazanul portului marfă-pasageri și determinarea poluării stratului de suprafață al atmosferei cu funingine
În conformitate cu cerințele GOST 17.2.302.78, pentru o sursă de emisie (staționară sau mobilă), este stabilită emisia maximă admisă a fiecărei substanțe dăunătoare în atmosferă (MPI), care ia în considerare ...
Pentru a calcula cantitatea de poluanți eliberați în timpul tratamentului galvanic, a fost adoptat indicatorul specific q, referitor la suprafața băii galvanice (vezi Tabelul 2.21). În acest caz, cantitatea de poluant (g/s)...
Justificarea de mediu a instalației industriale proiectate
În condițiile modificărilor negative ale compoziției calitative a aerului atmosferic sub influența factorilor antropici, cea mai importantă sarcină este de a ține cont pe deplin de emisiile de poluanți și de a evalua impactul acestora asupra mediului...
Poluarea energetică
Centralele termice folosesc cărbune, petrol și produse petroliere, gaze naturale și mai rar lemn și turbă ca combustibil. Principalele componente ale materialelor combustibile sunt carbonul, hidrogenul și oxigenul...
21. Probleme de mediu ale energiei și modalități de rezolvare a acestora.
În prezent, nevoile energetice sunt satisfăcute în principal de trei tipuri de resurse energetice: combustibil organic, apă și nucleul atomic. Energia apei și energia atomică sunt folosite de om după ce o transformă în energie electrică. În același timp, o cantitate semnificativă de energie conținută în combustibilul organic este utilizată sub formă de căldură și doar o parte din aceasta este transformată în energie electrică. Cu toate acestea, în ambele cazuri, eliberarea de energie din combustibilul organic este asociată cu arderea acestuia și, în consecință, cu eliberarea în mediu a produselor de ardere.
Probleme de mediu ale ingineriei energiei termice
Impactul centralelor termice asupra mediului depinde în mare măsură de tipul de combustibil ars.
combustibil solid. Când combustibilii solizi sunt arse, în atmosferă intră cenușa zburătoare cu particule de combustibil nearse, anhidride sulfuroase și sulfurice, oxizi de azot, o anumită cantitate de compuși ai fluorului și, de asemenea, produse gazoase de ardere incompletă a combustibilului. Cenușa zburătoare în unele cazuri conține, pe lângă componentele netoxice, impurități mai dăunătoare. Deci, în cenușa antracitului Donețk, arsenul este conținut în cantități mici, iar în cenușa Ekibastuz și în alte depozite - dioxid de siliciu liber, în cenușa de șisturi și cărbuni din bazinul Kansk-Achinsk - oxid de calciu liber. Combustibilii solizi includ cărbunele și turba.
Combustibil lichid. La arderea combustibilului lichid (pacură) cu gaze de ardere, dioxid de sulf și anhidride sulfurice, oxizi de azot, compuși de vanadiu, săruri de sodiu, precum și substanțe îndepărtate de pe suprafața cazanelor în timpul curățării, intră în aerul atmosferic. Din punct de vedere al mediului, combustibilii lichizi sunt mai „igieni”. Totodată, dispare complet problema haldelor de cenușă care ocupă suprafețe mari, exclud folosirea lor utilă și sunt o sursă de poluare atmosferică constantă în zona stației din cauza îndepărtării unei părți din cenușă odată cu vânturile. Nu există cenușă zburătoare în produsele de ardere a combustibililor lichizi. Combustibilii lichizi includ gazele naturale (???).
Centralele termice folosesc cărbune, petrol și produse petroliere, gaze naturale și, mai rar, lemn și turbă ca combustibil. Principalele componente ale materialelor combustibile sunt carbonul, hidrogenul și oxigenul, sulful și azotul sunt conținute în cantități mai mici, sunt prezente și urme de metale și compușii acestora (cel mai adesea oxizi și sulfuri).
În industria energiei termice, sursa emisiilor masive în atmosferă și a deșeurilor solide de mare tonaj sunt centralele termice, întreprinderile și instalațiile de instalații de energie cu abur, adică orice întreprinderi a căror activitate este asociată cu arderea combustibilului.
Alături de emisiile gazoase, ingineria energiei termice produce mase uriașe de deșeuri solide; acestea includ cenușa și zgura.
Deșeurile de la instalațiile de preparare a cărbunelui conțin 55-60% SiO2, 22-26% Al2O3, 5-12% Fe2O3, 0,5-1% CaO, 4-4,5% K2O și Na2O și până la 5% C. Intră în haldele, care produc praf, fum si agraveaza drastic starea atmosferei si a teritoriilor adiacente.
O centrală electrică pe cărbune necesită 3,6 milioane de tone de cărbune, 150 m3 de apă și aproximativ 30 miliarde m3 de aer anual. Aceste cifre nu iau în considerare perturbările de mediu asociate cu extracția și transportul cărbunelui.
Având în vedere că o astfel de centrală funcționează activ de câteva decenii, atunci impactul ei poate fi comparat cu cel al unui vulcan. Dar dacă acesta din urmă aruncă de obicei produsele vulcanismului în cantități mari la un moment dat, atunci centrala electrică face asta tot timpul.
Poluarea și risipa de instalații energetice sub formă de faze gazoase, lichide și solide sunt distribuite în două fluxuri: unul provoacă schimbări globale, iar celălalt - regional și local. Același lucru este valabil și în alte sectoare ale economiei, dar totuși arderea energiei și a combustibililor fosili rămâne o sursă de poluanți majori la nivel mondial. Ele intră în atmosferă și, datorită acumulării lor, se modifică concentrația micilor componente gazoase ale atmosferei, inclusiv gazele cu efect de seră. În atmosferă au apărut gaze care erau practic absente în ea înainte - clorofluorocarburi. Aceștia sunt poluanți globali care au un efect de seră ridicat și, în același timp, participă la distrugerea ecranului de ozon stratosferic.
Astfel, trebuie remarcat faptul că, în stadiul actual, centralele termice emit în atmosferă aproximativ 20% din cantitatea totală a tuturor deșeurilor industriale periculoase. Ele afectează în mod semnificativ mediul din zona în care se află și starea biosferei în ansamblu. Cele mai dăunătoare sunt centralele electrice în condensare care funcționează cu combustibili de calitate scăzută.
Apele uzate de la termocentrale și apele pluviale de pe teritoriul acestora, contaminate cu deșeuri din ciclurile tehnologice ale centralelor electrice și care conțin vanadiu, nichel, fluor, fenoli și produse petroliere, atunci când sunt evacuate în corpurile de apă, pot afecta calitatea apei și organismele acvatice. O modificare a compoziției chimice a anumitor substanțe duce la o încălcare a condițiilor de habitat stabilite în rezervor și afectează compoziția speciilor și abundența organismelor acvatice și bacteriilor și, în cele din urmă, poate duce la încălcări ale proceselor de auto-purificare a corpurilor de apă. de la poluare şi la o deteriorare a stării lor sanitare.
Așa-numita poluare termică a corpurilor de apă cu diverse încălcări ale stării lor este, de asemenea, periculoasă. Centralele termice produc energie folosind turbine conduse de abur încălzit. În timpul funcționării turbinelor, este necesară răcirea aburului de evacuare cu apă, prin urmare, un curent de apă pleacă continuu din centrala electrică, de obicei încălzit cu 8-12 ° C și descărcat în rezervor. Centralele termice mari au nevoie de cantități mari de apă. Deversează 80-90 m3/s de apă în stare încălzită. Aceasta înseamnă că un curent puternic de apă caldă curge continuu în rezervor, aproximativ la scara râului Moscova.
Zona de încălzire, formată la confluența unui „râu” cald, este un fel de secțiune a rezervorului, în care temperatura este maximă la punctul de deversare și scade odată cu distanța de acesta. Zonele de încălzire ale centralelor termice mari ocupă o suprafață de câteva zeci de kilometri pătrați. Iarna, poliniile se formează în zona încălzită (în latitudinile nordice și mijlocii). În timpul lunilor de vară, temperaturile din zonele încălzite depind de temperatura naturală a apei de admisie. Dacă temperatura apei în rezervor este de 20 °C, atunci în zona de încălzire poate ajunge la 28-32 °C.
Ca urmare a creșterii temperaturii într-un rezervor și a încălcării regimului lor hidrotermal natural, procesele de „înflorire” a apei sunt intensificate, capacitatea gazelor de a se dizolva în apă scade, proprietățile fizice ale apei se modifică, toate chimice. iar procesele biologice care au loc în ea sunt accelerate etc. În zona de încălzire, transparența apei scade, pH-ul crește, viteza de descompunere a substanțelor ușor oxidate crește. Rata fotosintezei într-o astfel de apă este semnificativ redusă.
Problemele de mediu ale hidroenergiei
În ciuda relativului ieftinitate a energiei obținute din resursele hidro, ponderea acestora în bilanțul energetic scade treptat. Acest lucru se datorează atât epuizării celor mai ieftine resurse, cât și capacității teritoriale mari a rezervoarelor de câmpie. Se crede că, în viitor, producția mondială de energie hidroelectrică nu va depăși 5% din total.
Unul dintre cele mai importante motive pentru scăderea ponderii energiei primite la hidrocentrale este impactul puternic al tuturor etapelor de construcție și exploatare a instalațiilor hidroelectrice asupra mediului.
Potrivit diverselor studii, unul dintre cele mai importante impacturi ale hidroenergiei asupra mediului este înstrăinarea unor suprafețe mari de teren fertil (lunca) pentru rezervoare. În Rusia, unde nu mai mult de 20% din energia electrică este produsă prin utilizarea resurselor hidroelectrice, cel puțin 6 milioane de hectare de teren au fost inundate în timpul construcției hidrocentralelor. Ecosistemele naturale au fost distruse în locul lor.
Zone semnificative de teren din apropierea rezervoarelor se confruntă cu inundații ca urmare a creșterii nivelului apei subterane. Aceste terenuri, de regulă, intră în categoria zonelor umede. În condiții de plată, terenurile inundate pot reprezenta 10% sau mai mult din suprafața inundată. Distrugerea terenurilor și a ecosistemelor acestora are loc și ca urmare a distrugerii lor de către apă (abraziune) în timpul formării liniei de coastă. Procesele de abraziune durează de obicei zeci de ani, având ca rezultat prelucrarea unor mase mari de sol, poluarea apei, colmatarea rezervoarelor. Astfel, construcția de rezervoare este asociată cu o încălcare bruscă a regimului hidrologic al râurilor, a ecosistemelor acestora și a compoziției speciilor hidrobionților.
În rezervoare, încălzirea apelor crește brusc, ceea ce intensifică pierderea de oxigen și alte procese cauzate de poluarea termică. Acesta din urmă, împreună cu acumularea de substanțe biogene, creează condiții pentru creșterea excesivă a corpurilor de apă și dezvoltarea intensivă a algelor, inclusiv a celor otrăvitoare albastru-verde. Din aceste motive, precum și din cauza reînnoirii lente a apelor, capacitatea acestora de a se autopurifica este puternic redusă.
Deteriorarea calității apei duce la moartea multor locuitori ai acesteia. Incidența stocurilor de pește este în creștere, în special susceptibilitatea la helminți. Calitățile gustative ale locuitorilor mediului acvatic sunt reduse.
Rutele de migrare a peștilor sunt perturbate, terenurile furajere, zonele de depunere a icrelor etc. sunt distruse. Volga și-a pierdut în mare măsură semnificația ca loc de reproducere pentru sturionii caspic după construcția unei centrale hidroelectrice în cascadă.
În cele din urmă, sistemele fluviale blocate de rezervoare se transformă din sisteme de tranzit în sisteme de tranzit-acumulare. Pe lângă substanțele biogene, aici se acumulează metale grele, elemente radioactive și multe pesticide cu o durată lungă de viață. Produsele de acumulare fac problematică utilizarea teritoriilor ocupate de rezervoare după lichidarea acestora.
Rezervoarele au un impact semnificativ asupra proceselor atmosferice. De exemplu, în regiunile aride (aride), evaporarea de la suprafața rezervoarelor depășește de zeci de ori evaporarea de la o suprafață de pământ egală.
O scădere a temperaturii aerului și o creștere a fenomenelor de ceață sunt asociate cu creșterea evaporării. Diferența dintre bilanțele termice ale rezervoarelor și terenul adiacent determină formarea vântului local, cum ar fi brize. Acestea, ca și alte fenomene, au ca rezultat o schimbare a ecosistemelor (nu întotdeauna pozitivă), o schimbare a vremii. În unele cazuri, în zona rezervoarelor, este necesar să se schimbe direcția agriculturii. De exemplu, în regiunile sudice ale țării noastre, unele culturi iubitoare de căldură (pepenii) nu au timp să se coacă, incidența plantelor crește, iar calitatea produselor se deteriorează.
Costurile construcției hidraulice pentru mediu sunt considerabil mai mici în regiunile muntoase, unde rezervoarele sunt de obicei mici ca suprafață. Cu toate acestea, în zonele muntoase seismice, rezervoarele pot provoca cutremure. Probabilitatea alunecărilor de teren și probabilitatea dezastrelor ca urmare a posibilei distrugeri a barajelor este în creștere.
Datorită specificului tehnologiei de utilizare a energiei apei, instalațiile hidroenergetice transformă procesele naturale pe perioade foarte lungi. De exemplu, un rezervor al unei centrale hidroelectrice (sau un sistem de rezervoare în cazul unei cascade a unei centrale hidroelectrice) poate exista timp de zeci și sute de ani, în timp ce în locul unui curs de apă natural apare un obiect artificial cu reglare artificială a procese naturale - un sistem natural-tehnic (NTS).
Având în vedere impactul HPP asupra mediului, ar trebui totuși să remarcăm funcția de salvare a vieții a HPP. Astfel, generarea fiecărui miliard de kWh de energie electrică la hidrocentrale în locul centralelor termice duce la o scădere a mortalității cu 100-226 de persoane pe an.
Probleme ale energiei nucleare
Energia nucleară poate fi considerată în prezent cea mai promițătoare. Acest lucru se datorează atât stocurilor relativ mari de combustibil nuclear, cât și impactului blând asupra mediului. Printre avantaje se numără și posibilitatea construirii unei centrale nucleare fără a fi legată de zăcăminte de resurse, deoarece transportul acestora nu necesită costuri semnificative din cauza volumelor mici. Este suficient să spunem că 0,5 kg de combustibil nuclear face posibilă obținerea de energie cât arderea a 1000 de tone de cărbune.
Mulți ani de experiență în exploatarea centralelor nucleare din toate țările arată că acestea nu au un impact semnificativ asupra mediului. Până în 1998, durata medie de funcționare a CNE era de 20 de ani. Fiabilitatea, siguranța și eficiența economică a centralelor nucleare se bazează nu numai pe reglementarea strictă a procesului de funcționare a centralelor nucleare, ci și pe reducerea la minimum absolut a impactului centralelor nucleare asupra mediului.
În timpul funcționării normale a centralelor nucleare, eliberările de elemente radioactive în mediu sunt extrem de nesemnificative. In medie, sunt de 2-4 ori mai putine decat de la centralele termice de aceeasi capacitate.
Înainte de dezastrul de la Cernobîl din țara noastră, nicio industrie nu a avut un nivel mai scăzut de accidentări industriale decât centralele nucleare. Cu 30 de ani înainte de tragedie, 17 persoane au murit în accidente, și chiar și atunci nu din motive de radiații. După 1986, principalul pericol pentru mediu al centralelor nucleare a început să fie asociat cu posibilitatea unui accident. Deși probabilitatea lor la centralele nucleare moderne este scăzută, aceasta nu este exclusă.
Până de curând, principalele probleme de mediu ale centralelor nucleare erau asociate cu eliminarea combustibilului uzat, precum și cu lichidarea centralelor nucleare în sine după încheierea duratei lor de funcționare permise. Există dovezi că costul unor astfel de lucrări de lichidare este de la 1/6 până la 1/3 din costul centralelor centrale. În general, pot fi menționate următoarele impacturi ale centralelor nucleare asupra mediului: 1 - distrugerea ecosistemelor și a elementelor acestora (soluri, soluri, structuri purtătoare de apă etc.) în siturile de exploatare a minereului (în special prin metodă deschisă); 2 - retragerea terenurilor pentru construcția de centrale nucleare în sine; 3 - retragerea unor volume importante de apă din diverse surse și evacuarea apei încălzite; 4 - contaminarea radioactivă a atmosferei, apelor și solurilor în timpul extracției și transportului materiilor prime, precum și în timpul funcționării centralelor nucleare, depozitarea și prelucrarea deșeurilor, iar eliminarea acestora nu este exclusă.
Fără îndoială, în viitorul apropiat, energia termică va rămâne dominantă în balanța energetică a lumii și a țărilor individuale. Există o mare probabilitate de creștere a ponderii cărbunelui și a altor tipuri de combustibili mai puțin curați în producția de energie. Unele moduri și metode de utilizare a acestora pot reduce semnificativ impactul negativ asupra mediului. Aceste metode se bazează în principal pe îmbunătățirea tehnologiilor de preparare a combustibilului și captarea deșeurilor periculoase. Printre ei:
1. Utilizarea și îmbunătățirea dispozitivelor de curățare.
2. Reducerea pătrunderii compușilor sulfuri în atmosferă prin desulfurarea (desulfurarea) prealabilă a cărbunelui și a altor combustibili (petrol, gaz, șisturi bituminoase) prin metode chimice sau fizice.
3. Oportunitățile mari și reale pentru reducerea sau stabilizarea fluxului de poluare în mediu sunt asociate cu economiile de energie.
4. Nu mai puțin semnificative sunt posibilitățile de economisire a energiei în viața de zi cu zi și la locul de muncă prin îmbunătățirea proprietăților izolatoare ale clădirilor. Este extrem de risipitor să folosești energia electrică pentru a produce căldură. Prin urmare, arderea directă a combustibilului pentru a produce căldură, în special gaz, este mult mai eficientă decât transformarea acestuia în electricitate și apoi înapoi în căldură.
5. Eficiența combustibilului este, de asemenea, semnificativ crescută atunci când este folosit în locul unei centrale termice la o centrală termică. + Utilizarea energiei alternative
6. Utilizarea surselor alternative de energie ori de câte ori este posibil.
MOTOARE CU ARDERE INTERNA SI ECOLOGIE.
1.3. Combustibili alternativi
1.5. Neutralizare
Bibliografie
MOTOARE CU ARDERE INTERNA SI ECOLOGIE
1.1. Emisii nocive în compoziția gazelor de eșapament și impactul acestora asupra vieții sălbatice
Odată cu arderea completă a hidrocarburilor, produsele finale sunt dioxidul de carbon și apa. Cu toate acestea, arderea completă în motoarele cu combustie internă alternativă este imposibil de realizat din punct de vedere tehnic. Astăzi, aproximativ 60% din cantitatea totală de substanțe nocive emise în atmosfera marilor orașe este reprezentată de transportul rutier.
Compoziția gazelor de eșapament ale motoarelor cu ardere internă include peste 200 de substanțe chimice diferite. Printre ei:
- produse de ardere incompletă sub formă de monoxid de carbon, aldehide, cetone, hidrocarburi, hidrogen, compuși peroxidici, funingine;
- produse ale reacțiilor termice ale azotului cu oxigenul - oxizi de azot;
- compuși ai substanțelor anorganice care fac parte din combustibil - plumb și alte metale grele, dioxid de sulf etc.;
- excesul de oxigen.
Cantitatea și compoziția gazelor de eșapament sunt determinate de caracteristicile de proiectare ale motoarelor, modul lor de funcționare, starea tehnică, calitatea suprafețelor drumului, condițiile meteorologice. Pe fig. 1.1 prezintă dependențele conținutului de substanțe de bază în compoziția gazelor de eșapament.
În tabel. 1.1 prezintă caracteristicile ritmului urban al mașinii și valorile medii ale emisiilor ca procent din valoarea lor totală pentru un ciclu complet de trafic urban convențional.
Monoxidul de carbon (CO) se formează în motoare în timpul arderii amestecurilor îmbogățite aer-combustibil, precum și datorită disocierii dioxidului de carbon, la temperaturi ridicate. În condiții normale, CO este un gaz incolor și inodor. Efectul toxic al CO constă în capacitatea sa de a transforma o parte din hemoglobina din sânge în carbo-xihemoglobină, ceea ce provoacă o încălcare a respirației tisulare. Împreună cu aceasta, CO are un efect direct asupra proceselor biochimice tisulare, rezultând o încălcare a metabolismului grăsimilor și carbohidraților, echilibrului vitaminelor etc. Efectul toxic al CO este asociat și cu efectul său direct asupra celulelor sistemului nervos central. Când este expus unei persoane, CO provoacă dureri de cap, amețeli, oboseală, iritabilitate, somnolență și durere în regiunea inimii. Otrăvirea acută se observă atunci când aerul este inhalat cu o concentrație de CO mai mare de 2,5 mg/l timp de 1 oră.
Tabelul 1.1
Caracteristici ale ritmului urban al mașinii
Oxizii de azot din gazele de evacuare se formează ca urmare a oxidării reversibile a azotului cu oxigenul atmosferic sub influența temperaturilor și presiunii ridicate. Pe măsură ce gazele de eșapament se răcesc și le diluează cu oxigenul atmosferic, oxidul de azot se transformă în dioxid. Oxidul de azot (NO) este un gaz incolor, dioxidul de azot (NO 2) este un gaz roșu-brun cu un miros caracteristic. Oxizii de azot, atunci când sunt ingerați, se combină cu apa. În același timp, formează compuși ai acidului azotic și azotat în tractul respirator. Oxizii de azot irită membranele mucoase ale ochilor, nasului și gurii. Expunerea la NO 2 contribuie la dezvoltarea bolilor pulmonare. Simptomele otrăvirii apar abia după 6 ore sub formă de tuse, sufocare și este posibilă creșterea edemului pulmonar. NOX este, de asemenea, implicat în formarea ploii acide.
Oxizii de azot și hidrocarburile sunt mai grele decât aerul și se pot acumula în apropierea drumurilor și străzilor. În ele, sub influența razelor solare, au loc diverse reacții chimice. Descompunerea oxizilor de azot duce la formarea ozonului (O 3). În condiții normale, ozonul este instabil și se descompune rapid, dar în prezența hidrocarburilor, procesul de descompunere a acestuia încetinește. Reacționează activ cu particulele de umiditate și alți compuși, formând smog. În plus, ozonul corodează ochii și plămânii.
Hidrocarburile individuale CH (benzapiren) sunt cei mai puternici agenți cancerigeni, purtătorii cărora pot fi particule de funingine.
Când motorul funcționează cu benzină cu plumb, se formează particule de oxid de plumb solid din cauza descompunerii plumbului de tetraetil. În gazele de eșapament, acestea sunt conținute sub formă de particule minuscule cu o dimensiune de 1-5 microni, care rămân în atmosferă pentru o lungă perioadă de timp. Prezența plumbului în aer provoacă leziuni grave ale organelor digestive, ale sistemului nervos central și periferic. Efectul plumbului asupra sângelui se manifestă prin scăderea cantității de hemoglobină și distrugerea globulelor roșii.
Compoziția gazelor de eșapament ale motoarelor diesel diferă de motoarele pe benzină (Tabelul 10.2). Într-un motor diesel, arderea combustibilului este mai completă. Acest lucru produce mai puțin monoxid de carbon și hidrocarburi nearse. Dar, în același timp, din cauza excesului de aer din motorul diesel, se formează o cantitate mai mare de oxizi de azot.
În plus, funcționarea motoarelor diesel în anumite moduri este caracterizată de fum. Fumul negru este un produs al arderii incomplete și este format din particule de carbon (funingine) de 0,1–0,3 µm. Fumul alb, produs în principal atunci când motorul este la ralanti, este format în principal din aldehide iritante, particule de combustibil vaporizate și picături de apă. Fumul albastru se formează atunci când gazele de eșapament sunt răcite în aer. Este format din picături de hidrocarburi lichide.
O caracteristică a gazelor de eșapament ale motoarelor diesel este conținutul de hidrocarburi aromatice policiclice cancerigene, dintre care dioxina (eterul ciclic) și benzapirenul sunt cele mai dăunătoare. Acesta din urmă, ca și plumbul, aparține primei clase de poluanți. Dioxinele și compușii înrudiți sunt de multe ori mai toxice decât otrăvurile precum curarul și cianura de potasiu.
Tabelul 1.2
Cantitatea de componente toxice (în g),
format în timpul arderii a 1 kg de combustibil
Acreolina a fost găsită și în gazele de eșapament (mai ales atunci când motoarele diesel funcționează). Are miros de grăsimi arse și, la niveluri de peste 0,004 mg/l, provoacă iritații ale căilor respiratorii superioare, precum și inflamarea mucoasei ochilor.
Substanțele conținute în gazele de eșapament auto pot provoca leziuni progresive ale sistemului nervos central, ficatului, rinichilor, creierului, organelor genitale, letargie, sindromul Parkinson, pneumonie, ataxie endemică, gută, cancer bronșic, dermatită, intoxicație, alergii, boli respiratorii și alte boli. . . Probabilitatea de apariție a bolilor crește pe măsură ce timpul de expunere la substanțele nocive și concentrația acestora crește.
1.2. Restricții legislative privind emisiile de substanțe nocive
Primii pași pentru limitarea cantității de substanțe nocive din gazele de eșapament au fost făcuți în Statele Unite, unde problema poluării cu gaze în orașele mari a devenit cea mai urgentă după cel de-al Doilea Război Mondial. La sfârșitul anilor ’60, când mega-orase din America și Japonia au început să se sufoce de smog, comisiile guvernamentale ale acestor țări au luat inițiativa. Actele legislative privind reducerea obligatorie a emisiilor toxice de la mașinile noi au forțat producătorii să îmbunătățească motoarele și să dezvolte sisteme de neutralizare.
În 1970, în Statele Unite a fost adoptată o lege, conform căreia nivelul componentelor toxice din gazele de eșapament ale mașinilor din anul 1975 trebuia să fie mai mic decât cel al mașinilor din 1960: CH - cu 87%, CO - cu 82% și NOx - cu 24%. Cerințe similare au fost legalizate în Japonia și în Europa.
Elaborarea regulilor, reglementărilor și standardelor paneuropene în domeniul ecologiei auto este realizată de Comitetul pentru transport interior în cadrul Comisiei Economice pentru Europa a Națiunilor Unite (UNECE). Documentele emise de acesta se numesc Regulile UNECE și sunt obligatorii pentru țările participante la Acordul de la Geneva din 1958, la care a aderat și Rusia.
Conform acestor reguli, emisiile admisibile de substanțe nocive din 1993 au fost limitate: pentru monoxid de carbon de la 15 g/km în 1991 la 2,2 g/km în 1996, iar pentru suma hidrocarburilor și oxizilor de azot de la 5,1 g/km în 1991 la 0,5 g/km în 1996. În anul 2000, au fost introduse standarde și mai stricte (Fig. 1.2). O înăsprire ascuțită a standardelor este prevăzută și pentru camioanele diesel (Fig. 1.3).
Orez. 1.2. Dinamica limitelor de emisie
pentru vehicule cu o greutate de până la 3,5 tone (benzină)
Standardele introduse pentru mașini în 1993 s-au numit EBPO-I, în 1996 - EURO-II, în 2000 - EURO-III. Introducerea unor astfel de norme a adus reglementările europene la nivelul standardelor americane.
Odată cu înăsprirea cantitativă a normelor are loc și schimbarea calitativă a acestora. În locul restricțiilor asupra fumului, s-a introdus raționalizarea particulelor solide, pe suprafața cărora sunt adsorbite hidrocarburi aromatice periculoase pentru sănătatea umană, în special benzapirenul.
Reglementarea emisiilor de particule limitează cantitatea de particule într-o măsură mult mai mare decât limitarea fumului, ceea ce permite doar estimarea cantității de particule care face vizibile gazele de eșapament.
Orez. 1.3. Dinamica limitelor de emisii nocive pentru camioanele diesel cu o greutate brută mai mare de 3,5 tone stabilite de CEE
Pentru a limita emisiile de hidrocarburi toxice, se introduc standarde pentru conținutul grupului de hidrocarburi fără metan din gazele de eșapament. Se plănuiește introducerea de restricții privind eliberarea de formaldehidă. Este prevăzută limitarea evaporării combustibilului din sistemul de alimentare cu energie al mașinilor cu motoare pe benzină.
Atât în SUA, cât și în Regulile UNECE, kilometrajul mașinilor (80 mii și 160 mii km) este reglementat, timp în care acestea trebuie să respecte standardele de toxicitate stabilite.
În Rusia, standardele care limitează emisiile de substanțe nocive de către autovehicule au început să fie introduse în anii 70: GOST 21393-75 „Mașini cu motoare diesel. Fumul de evacuare. Norme și metode de măsurători. Cerințe de siguranță” și GOST 17.2.1.02-76 „Protecția naturii. Atmosfera. Emisii de la motoarele de mașini, tractoare, mașini agricole autopropulsate și de construcție de drumuri. Termeni și definiții".
În anii optzeci, GOST 17.2.2.03-87 „Protecția naturii. Atmosfera. Norme și metode de măsurare a conținutului de monoxid de carbon și hidrocarburi în gazele de eșapament ale vehiculelor cu motoare pe benzină. Cerințe de siguranță” și GOST 17.2.2.01-84 „Protecția naturii. Atmosfera. Dieselurile sunt automobile. Fumul de evacuare. Norme și metode de măsurători”.
Normele, în concordanță cu creșterea flotei și orientarea către Regulamente similare UNECE, au fost înăsprite treptat. Cu toate acestea, încă de la începutul anilor 90, standardele rusești în ceea ce privește rigiditatea au început să fie semnificativ inferioare standardelor introduse de UNECE.
Motivele restanțelor sunt nepregătirea infrastructurii pentru exploatarea echipamentelor pentru automobile și tractoare. Pentru prevenirea, repararea și întreținerea autovehiculelor echipate cu sisteme electronice și de neutralizare este necesară o rețea dezvoltată de stații de service cu personal calificat, echipamente moderne de reparații și echipamente de măsurare, inclusiv în teren.
GOST 2084-77 este în vigoare, care prevede producția în Rusia de benzine care conțin tetraetilenă de plumb. Transportul și depozitarea combustibilului nu garantează că reziduurile cu plumb nu vor pătrunde în benzina fără plumb. Nu există condiții în care proprietarii de mașini cu sisteme de neutralizare ar fi garantați împotriva realimentării cu benzină cu aditivi de plumb.
Cu toate acestea, se lucrează pentru a înăspri cerințele de mediu. Decretul Standardului de Stat al Federației Ruse din 1 aprilie 1998 nr. 19 a aprobat „Regulile pentru efectuarea lucrărilor în sistemul de certificare a autovehiculelor și remorcilor”, care determină procedura temporară de aplicare în Rusia a UNECE Regulile nr. 834 și nr. 495.
La 1 ianuarie 1999, GOST R 51105.97 „Combustibili pentru motoarele cu ardere internă. Benzină fără plumb. Specificații". În mai 1999, Gosstandart a adoptat o rezoluție privind adoptarea standardelor de stat care limitează emisiile de poluanți de către mașini. Standardele conțin text autentic cu Regulamentele UNECE nr. 49 și nr. 83 și intră în vigoare la 1 iulie 2000. În același an, standardul GOST R 51832-2001 „Motoare și autovehicule cu aprindere prin combustie internă pe benzină. s-a adoptat.cu o greutate brută mai mare de 3,5 tone, echipat cu aceste motoare. Emisii de substanțe nocive. Cerințe tehnice și metode de încercare”. La 1 ianuarie 2004, GOST R 52033-2003 „Vehicule cu motoare pe benzină. Emisii de poluanți cu gazele de eșapament. Norme și metode de control în aprecierea stării tehnice”.
Pentru a respecta standardele din ce în ce mai stricte pentru emisiile de poluanți, producătorii de echipamente auto îmbunătățesc sistemele de putere și aprindere, folosesc combustibili alternativi, neutralizează gazele de eșapament și dezvoltă centrale electrice combinate.
1.3. Combustibili alternativi
Peste tot în lume, se acordă multă atenție înlocuirii combustibililor petrolieri lichizi cu gaz de hidrocarburi lichefiate (amestec propan-butan) și gaz natural comprimat (metan), precum și amestecuri care conțin alcool. În tabel. 1.3 prezintă indicatori comparativi ai emisiilor de substanțe nocive în timpul funcționării motoarelor cu ardere internă pe diverși combustibili.
Tabelul 1.3
Avantajele combustibilului pe gaz sunt un număr octanic ridicat și posibilitatea utilizării convertoarelor. Cu toate acestea, atunci când le utilizați, puterea motorului scade, iar masa și dimensiunile mari ale echipamentului de combustibil reduc performanța vehiculului. Dezavantajele combustibililor gazoși includ, de asemenea, sensibilitatea ridicată la ajustările echipamentului de combustibil. Cu o calitate nesatisfăcătoare de fabricație a echipamentelor de combustibil și cu o cultură de funcționare scăzută, toxicitatea gazelor de eșapament ale unui motor care funcționează cu combustibil gazos poate depăși valorile versiunii pe benzină.
În țările cu climă caldă, mașinile cu motoare care funcționează cu combustibili alcoolici (metanol și etanol) s-au răspândit. Utilizarea alcoolilor reduce emisia de substante nocive cu 20-25%. Dezavantajele combustibililor alcoolici includ o deteriorare semnificativă a calităților de pornire ale motorului și corozivitatea și toxicitatea ridicată a metanolului însuși. În Rusia, combustibilii alcoolici pentru mașini nu sunt utilizați în prezent.
O atenție din ce în ce mai mare, atât în țara noastră, cât și în străinătate, este acordată ideii de utilizare a hidrogenului. Perspectivele acestui combustibil sunt determinate de respectarea mediului înconjurător (pentru mașinile care rulează cu acest combustibil, emisia de monoxid de carbon este redusă de 30-50 de ori, oxizii de azot de 3-5 ori și hidrocarburile de 2-2,5 ori), nelimitat. și reînnoirea materiilor prime. Cu toate acestea, introducerea combustibilului cu hidrogen este constrânsă de crearea unor sisteme de stocare a hidrogenului consumatoare de energie la bordul mașinii. Bateriile cu hidrură metalică utilizate în prezent, reactoarele de descompunere a metanolului și alte sisteme sunt foarte complexe și costisitoare. Având în vedere și dificultățile asociate cu cerințele unei generări și stocări compacte și sigure a hidrogenului la bordul unei mașini, mașinile cu motor cu hidrogen nu au încă nicio aplicație practică vizibilă.
Ca alternativă la motoarele cu ardere internă, centralele electrice care utilizează surse de energie electrochimică, baterii și generatoare electrochimice prezintă un mare interes. Vehiculele electrice se disting prin adaptabilitate bună la moduri variabile de trafic urban, ușurință în întreținere și respectarea mediului. Cu toate acestea, aplicarea lor practică rămâne problematică. În primul rând, nu există surse de curent electrochimic fiabile, ușoare și suficient de mari consumatoare de energie. În al doilea rând, trecerea parcului auto la alimentarea bateriilor electrochimice va duce la cheltuirea unei cantități uriașe de energie pentru reîncărcarea acestora. Cea mai mare parte a acestei energie este generată în centrale termice. În același timp, datorită conversiei multiple a energiei (chimic - termic - electric - chimic - electric - mecanic), eficiența globală a sistemului este foarte scăzută, iar poluarea mediului din zonele din jurul centralelor va depăși de multe ori valorile curente.
1.4. Îmbunătățirea sistemelor de putere și aprindere
Unul dintre dezavantajele sistemelor de alimentare cu carburator este distribuția neuniformă a combustibilului peste cilindrii motorului. Acest lucru determină funcționarea neuniformă a motorului cu ardere internă și imposibilitatea epuizării reglajelor carburatorului din cauza epuizării excesive a amestecului și oprirea arderii în cilindri individuali (o creștere a CH) cu un amestec îmbogățit în rest (un mare conținutul de CO din gazele de eșapament). Pentru a elimina acest neajuns, ordinea de funcționare a cilindrilor a fost schimbată de la 1-2-4-3 la 1-3-4-2 și a fost optimizată forma conductelor de admisie, de exemplu, utilizarea receptoarelor în admisie. varietate. În plus, sub carburatoare au fost instalate diverse separatoare, care direcționează fluxul, iar conducta de admisie este încălzită. În URSS, un sistem autonom inactiv (XX) a fost dezvoltat și introdus în producția de masă. Aceste măsuri au făcut posibilă îndeplinirea cerințelor pentru regimurile XX.
După cum am menționat mai sus, în timpul ciclului urban până la 40% din timp, mașina funcționează în regim de ralanti forțat (PHX) - frânare de motor. În același timp, sub supapa de accelerație, vidul este mult mai mare decât în modul XX, ceea ce determină re-îmbogățirea amestecului aer-combustibil și încetarea arderii acestuia în cilindrii motorului și cantitatea de emisii nocive. crește. Pentru a reduce emisiile în modurile PHH, au fost dezvoltate sisteme de amortizare a clapetei de accelerație (deschizătoare) și economizoare forțate de ralanti EPHH. Primele sisteme, deschizând ușor clapeta de accelerație, reduc vidul de sub acesta, prevenind astfel supra-îmbogățirea amestecului. Acestea din urmă blochează fluxul de combustibil în cilindrii motorului în modurile PXC. Sistemele PECH pot reduce cantitatea de emisii nocive cu până la 20% și pot crește eficiența combustibilului cu până la 5% în funcționarea urbană.
Emisiile de oxizi de azot NOx au fost combatute prin scăderea temperaturii de ardere a amestecului combustibil. Pentru aceasta, sistemele de alimentare atât ale motoarelor pe benzină, cât și ale motoarelor diesel au fost echipate cu dispozitive de recirculare a gazelor de eșapament. Sistemul, în anumite moduri de funcționare a motorului, a trecut o parte din gazele de eșapament de la evacuare la conducta de admisie.
Inerția sistemelor de dozare a combustibilului nu permite crearea unui design de carburator care să îndeplinească pe deplin toate cerințele de precizie a dozării pentru toate modurile de funcționare a motorului, în special cele tranzitorii. Pentru a depăși deficiențele carburatorului, au fost dezvoltate așa-numitele sisteme de putere „injecție”.
La început, acestea erau sisteme mecanice cu o alimentare constantă cu combustibil în zona supapei de admisie. Aceste sisteme au făcut posibilă îndeplinirea cerințelor inițiale de mediu. În prezent, acestea sunt sisteme electronice-mecanice cu injecție formulată și feedback.
În anii 1970, principala modalitate de a reduce emisiile nocive a fost utilizarea amestecurilor aer-combustibil din ce în ce mai slabe. Pentru aprinderea lor neîntreruptă a fost necesară îmbunătățirea sistemelor de aprindere pentru a crește puterea scânteii. Facirul de reținere în aceasta a fost întreruperea mecanică a circuitului primar și distribuția mecanică a energiei de înaltă tensiune. Pentru a depăși acest neajuns, au fost dezvoltate sisteme de contact-tranzistor și fără contact.
Astăzi, sistemele de aprindere fără contact cu distribuție statică a energiei de înaltă tensiune sub controlul unei unități electronice, care optimizează simultan alimentarea cu combustibil și sincronizarea aprinderii, devin din ce în ce mai frecvente.
La motoarele diesel, direcția principală de îmbunătățire a sistemului de alimentare a fost creșterea presiunii de injecție. Astăzi, norma este presiunea de injecție de aproximativ 120 MPa, pentru motoarele promițătoare de până la 250 MPa. Acest lucru permite arderea mai completă a combustibilului, reducând conținutul de CH și particule în gazele de eșapament. La fel ca și pentru benzină, pentru sistemele de alimentare cu motorină, au fost dezvoltate sisteme electronice de control al motorului care nu permit motoarelor să intre în moduri de fum.
Sunt dezvoltate diverse sisteme de posttratare a gazelor de eșapament. De exemplu, a fost dezvoltat un sistem cu un filtru în tractul de evacuare, care reține particulele. După un anumit timp de funcționare, unitatea electronică dă o comandă de creștere a alimentării cu combustibil. Acest lucru duce la o creștere a temperaturii gazelor de eșapament, care, la rândul său, duce la arderea funinginei și la regenerarea filtrului.
1.5. Neutralizare
În aceiași ani 70, a devenit clar că este imposibil să se obțină o îmbunătățire semnificativă a situației cu toxicitate fără utilizarea de dispozitive suplimentare, deoarece o scădere a unui parametru implică o creștere a altora. Prin urmare, s-au implicat activ în îmbunătățirea sistemelor de posttratare a gazelor de eșapament.
Sistemele de neutralizare au fost folosite în trecut pentru echipamentele auto și de tractor care funcționează în condiții speciale, cum ar fi tunelurile și dezvoltarea minelor.
Există două principii de bază pentru construirea convertoarelor - termice și catalitice.
Convertor termic este o cameră de ardere, care este situată în tractul de evacuare al motorului pentru arderea ulterioară a produselor de ardere incompletă a combustibilului - CH și CO. Poate fi instalat în locul conductei de evacuare și își poate îndeplini funcțiile. Reacțiile de oxidare ale CO și CH au loc destul de repede la temperaturi peste 830 °C și în prezența oxigenului nelegat în zona de reacție. Convertizoarele termice sunt utilizate la motoarele cu aprindere prin comanda, în care temperatura necesară pentru curgerea efectivă a reacțiilor de oxidare termică este asigurată fără alimentarea cu combustibil suplimentar. Temperatura deja ridicată a gazelor de eșapament ale acestor motoare crește în zona de reacție ca urmare a arderii unei părți a CH și CO, a căror concentrație este mult mai mare decât cea a motoarelor diesel.
Neutralizatorul termic (Fig. 1.4) constă dintr-o carcasă cu țevi de intrare (ieșire) și una sau două inserții de tub de flacără din tablă de oțel rezistentă la căldură. Amestecarea bună a aerului suplimentar necesar oxidării CH și CO cu gazele de evacuare se realizează prin formarea intensă de vortex și turbulența gazelor pe măsură ce acestea curg prin orificiile din conducte și ca urmare a schimbării direcției de mișcare a acestora printr-un sistem deflectoare. Pentru arderea ulterioară eficientă a CO și CH, este nevoie de un timp suficient de lung, prin urmare, viteza gazelor din convertor este setată la o valoare scăzută, ceea ce înseamnă că volumul său este relativ mare.
Orez. 1.4. Convertor termic
Pentru a preveni scăderea temperaturii gazelor de evacuare ca urmare a transferului de căldură către pereți, conducta de evacuare și convertorul sunt acoperite cu izolație termică, scuturi termice sunt instalate în canalele de evacuare, iar convertorul este plasat cât mai aproape. posibil la motor. În ciuda acestui fapt, este nevoie de o perioadă semnificativă de timp pentru a încălzi convertorul termic după pornirea motorului. Pentru a reduce acest timp, se crește temperatura gazelor de eșapament, ceea ce se realizează prin îmbogățirea amestecului combustibil și reducerea timpului de aprindere, deși ambele cresc consumul de combustibil. Se recurge la astfel de măsuri pentru a menține o flacără stabilă în timpul funcționării tranzitorii a motorului. Inserția cu flacără contribuie, de asemenea, la o scădere a timpului până când începe oxidarea efectivă a CH și CO.
convertori catalitici– dispozitive care conțin substanțe care accelerează reacțiile, – catalizatori . Convertizoarele catalitice pot fi „cu un singur sens”, „cu două căi” și „cu trei căi”.
Neutralizatori de tip oxidant monocomponent și bicomponent după ardere (reoxidează) CO (monocomponent) și CH (bicomponent).
2CO + O 2 \u003d 2CO 2(la 250–300°С).
C m H n + (m + n/4) O 2 \u003d mCO 2 + n / 2H 2 O(peste 400°С).
Convertorul catalitic este o carcasă din oțel inoxidabil inclusă în sistemul de evacuare. Blocul purtător al elementului activ este amplasat în carcasă. Primii neutralizatori au fost umpluți cu bile metalice acoperite cu un strat subțire de catalizator (vezi Fig. 1.5).
Orez. 1.5. Dispozitiv catalizator
Ca substanțe active s-au folosit: aluminiu, cupru, crom, nichel. Principalele dezavantaje ale neutralizatoarelor din prima generație au fost eficiența scăzută și durata de viață scurtă. Convertizoarele catalitice pe bază de metale nobile - platină și paladiu - s-au dovedit a fi cele mai rezistente la efectele „otrăvitoare” ale sulfului, organosiliciului și altor compuși formați ca urmare a arderii combustibilului și uleiului conținute în cilindrul motorului.
Purtătorul substanței active în astfel de neutralizatori este ceramica specială - un monolit cu mulți faguri longitudinali. Pe suprafața fagurilor se aplică un substrat dur special. Acest lucru face posibilă creșterea zonei efective de contact a acoperirii cu gazele de eșapament până la ~20 mii m 2 . Cantitatea de metale prețioase depuse pe substrat în această zonă este de 2-3 grame, ceea ce face posibilă organizarea producției în masă a produselor relativ ieftine.
Ceramica poate rezista la temperaturi de până la 800–850 °C. Defecțiunile sistemului de alimentare cu energie (pornire dificilă) și funcționarea prelungită pe un amestec de lucru re-îmbogățit duc la faptul că excesul de combustibil va arde în convertor. Acest lucru duce la topirea celulelor și la defecțiunea convertorului. Astăzi, fagurii metalici sunt folosiți ca purtători ai stratului catalitic. Acest lucru face posibilă creșterea suprafeței suprafeței de lucru, obținerea unei contrapresiuni mai puține, accelerarea încălzirii convertorului la temperatura de funcționare și extinderea intervalului de temperatură la 1000-1050 °C.
Convertoare catalitice cu medii de reducere, sau neutralizatoare cu trei căi, sunt utilizate în sistemele de evacuare, atât pentru reducerea emisiilor de CO și CH, cât și pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot. Stratul catalitic al convertorului conține, pe lângă platină și paladiu, elementul pământ rar rodiu. Ca rezultat al reacțiilor chimice de pe suprafața unui catalizator încălzit la 600-800 ° C, CO, CH, NOx conținute în gazele de eșapament sunt transformate în H 2 O, CO 2, N 2:
2NO + 2CO \u003d N 2 + 2CO 2.
2NO + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.
Eficiența unui convertor catalitic cu trei căi atinge 90% în condiții reale de funcționare, dar numai cu condiția ca compoziția amestecului combustibil să difere de cea stoichiometrică cu cel mult 1%.
Din cauza modificărilor parametrilor motorului din cauza uzurii acestuia, a funcționării în moduri nestaționare, a variației setărilor sistemului de alimentare, nu este posibilă menținerea compoziției stoechiometrice a amestecului combustibil numai datorită proiectării carburatoarelor sau injectoarelor. Este nevoie de feedback care să evalueze compoziția amestecului aer-combustibil care intră în cilindrii motorului.
Până în prezent, cel mai utilizat sistem de feedback folosind așa-numitul senzor de oxigen(sondă lambda) pe bază de ceramică de zirconiu ZrO 2 (Fig. 1.6).
Elementul sensibil al sondei lambda este un capac din zirconiu 2 . Suprafețele interioare și exterioare ale capacului sunt acoperite cu straturi subțiri de aliaj de platină-rodiu, care acționează ca exterior. 3 și interne 4 electrozi. Cu piesa filetata 1 senzorul este instalat în canalul de evacuare. În acest caz, electrodul exterior este spălat de gazele procesate, iar cel interior - de aerul atmosferic.
Orez. 1.6. Designul senzorului de oxigen
Dioxidul de zirconiu la temperaturi peste 350°C capătă proprietatea unui electrolit, iar senzorul devine o celulă galvanică. Valoarea EMF de pe electrozii senzorului este determinată de raportul presiunilor parțiale ale oxigenului pe părțile interioare și exterioare ale elementului senzor. În prezența oxigenului liber în gazele de evacuare, senzorul generează un EMF de ordinul a 0,1 V. În absența oxigenului liber în gazele de evacuare, EMF crește aproape brusc la 0,9 V.
Compoziția amestecului este controlată după ce senzorul s-a încălzit la temperaturile de funcționare. Compoziția amestecului este menținută prin modificarea cantității de combustibil furnizată la cilindrii motorului la limita tranziției EMF sondei de la nivelul de tensiune joasă la cel înalt. Pentru a reduce timpul până la atingerea modului de funcționare, se folosesc senzori încălziți electric.
Principalele dezavantaje ale sistemelor cu feedback și un convertor catalitic cu trei căi sunt: imposibilitatea de a rula motorul cu combustibil cu plumb, o resursă destul de scăzută a convertorului și a sondei lambda (aproximativ 80.000 km) și o creștere a rezistenței la evacuare. sistem.
Bibliografie
- Vyrubov D.N. Motoare cu ardere internă: teoria motoarelor cu piston și combinate / D.N. Vyrubov și colab. M.: Mashinostroenie, 1983.
- Motoare de automobile si tractor. (Teorie, sisteme de putere, proiectare și calcul) / Ed. I. M. Lenin. M.: Mai sus. scoala, 1969.
- Motoare auto si tractoare: In 2 ore Proiectare si calcul motoare / Ed. I. M. Lenin. Ed. a II-a, adaugă. și refăcut. M.: Mai sus. scoala, 1976.
- Motoare cu ardere internă: Proiectarea și funcționarea motoarelor cu piston și combinate / Ed. A. S. Orlin, M. G. Kruglov. Ed. a 3-a, revizuită. si suplimentare M.: Mashinostroenie, 1980.
- Arkhangelsky V. M. Motoare de automobile / V. M. Arkhangelsky. M.: Mashinostroenie, 1973.
- Kolchin A. I. Calculul motoarelor de automobile și de tractor / A. I. Kolchin, V. P. Demidov. M.: Mai sus. scoala, 1971.
- Motoare cu ardere internă / Ed. Dr. tech. Stiinte prof. V. N. Lukanin. M.: Mai sus. scoala, 1985.
- Khachiyan A.S. Motoare cu ardere internă / A.S. Khachiyan și colab. M.: Vyssh. scoala, 1985.
- Ross Tweg. Sisteme de injectie benzina. Dispozitiv, întreținere, reparații: Prakt. alocație / Ross Tweg. M.: Editura „La volan”, 1998.
