Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова Межфакультетский учебный курс Марфенин Николай Николаевич, профессор биологического ф-та; Попова Людмила Владимировна, в.н.с., к.б.н. Музея землеведения Лекция №6: Климатические изменения и способы производства электроэнергии Почтовый ящик курса: [email protected] пароль: 2014ecopro Рекомендуемые источники информации по теме «Изменение климата» • http://www.skepticalscience.com/translation.php?lang=16 • http://www.grida.no/publications/vg/climate/ • Клименко А. В., Клименко В. В. Виновато ли человечество в глобальном изменении климата // Россия в окружающем мире: 1998 (Аналитический ежегодник). М., 1998. С. 53–66. • Тарко А.М. Парниковый эффект и климат. // Экология и жизнь, 2001, № 1, с. 48-51. • Тарко А.М. Можем ли мы затормозить глобальное потепление? // Россия в окружающем мире. 2008. № 11. С. 17-43. • Сорохтин О.Г. Адиабатическая теория парникового эффекта http://fiz.1september.ru/articlef.php?ID=200501111%22 • Бялко А. В. Палеоклимат: дополнения к теории Миланковича // Природа, 2009, №12 (http://elementy.ru/lib/430974?page_design=print) • Разуваев, В. Н. Погода и климат в России в XX веке // Россия в окружающем мире: 2001. - М., 2001. - С. 163-193 Рекомендуемые источники информации Популярные издания WWF России подготовленные на базе «Оценочного доклада» РАН и Росгидромета, вышли в 2010 г. http://www.wwf.ru/resources/publ/book/434 http://www.wwf.ru/resources/ publ/book/434 Дополнительные источники информации Ежемесячный бюллетень Росгидромета для широкого круга читателей «Изменение климата» www.meteorf.ru (см. Выпуски в ленте новостей) Специальный сайт Росгидромета по проблеме глобального изменения климата для широкого круга читателей www.global-climate-change.ru Дополнительные источники информации Ежегодный «Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 201_ год» www.meteorf.ru (весь год висит «красной» строкой как «верхняя» новость) Оценочный доклад об изменении климата и их последствиях на территории РФ (по состоянию на 2008 г.) подготовлен институтами РАН и Росгидромета http://climate2008.igce.ru Ны неш нее изм енение к лим ата из-за человек а и от нас зависит к лим ат XXI век а Дополнительные источники информации Обзор последствий изменений климата на территории России и их прогнозов (работа конца 2011 г., на сайте ГГО) http://voeikovmgo.ru/download/publikacii/2011/Mokryk.pdf Всемирный дискуссионный сайт по проблеме изменения климата (Ин-т им. Годдарда, NASA), все вопросы, кроме политических www.realclimate.org http://www.skepticalscience.com/docs/Guid e_to_Skepticism.pdf http://www.skepticalscience.com/tra nslation.php?lang=16 • • • • • http://www.unep.org/climatechange/mitigation/Default.aspx http://www.globalissues.org/issue/178/climate-change-and-global-warming http://climate.nasa.gov/causes http://www.worldclimatereport.com http://www.worldresourcesreport.org/wrr-2010-2011 Метеорологические экстремумы, засухи, наводнения, бури, недороды, голод и эпидемии в Европе на протяжении 2000 лет . с IV века до н.э. по XVI век н.э. включительно • • • • 905 экстремальных лет, в том числе 456 голодных лет, а повсеместный голод 263 раза. Следовательно: каждый 2-й год бывает неблагоприятным, а каждый 9-й столь неблагоприятным, что вызывал бедствие в международном масштабе • Бараш С.И. История неурожаев и погоды в Европе. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 237 с. «Зима 400/01 г. была чрезвычайно суровой. Все Черное море замерзло. Лед сохранялся 20 дней. Замерзли реки Темза, Рейн, Дунай, Рона». «В 762 г. в Европе зима была очень суровой. Особенно суровой была зима 763/64 г. Подобной зимы в прошлом не наблюдалось. Уже 5 октября 763 г. все реки и моря Европы внезапно замерзли. Замерзли также Черное море и Дарданеллы. Они покрылись льдом толщиной 75 см. Зима была многоснежной (снежный покров достигал высоты 20 локтей), весна — многоводной. Февральская оттепель вызвала сильные наводнения в Европе. Тяжелый ледоход наблюдался на Босфоре у Константинополя». «Очень суровой и многоснежной была зима 826/27 г. Темза замерзла на 7 месяцев. В низких широтах Европы наблюдались полярные сияния. В 829 г. зима была исключительно суровой. Все реки Европы замерзли. По данным Р. Хеннига [159], замерз даже Нил на 6 месяцев». С. И. Бараш История неурожаев и погоды в Европе «Следует отметить, что в аномальные годы северное сияние нередко наблюдается в средних и низких широтах и имеет обычно красноваторозовый оттенок. По свидетельству римского философа Сенеки (ок. 4 г. до н. э. — 65 г. н. э.), в 37 г. н. э. северное сияние над Римом было такое красное, что римляне решили, что горит вся колония Остия, и император Тиберий (14—37 гг. н. э.) поспешил выслать туда для помощи подразделение своих войск. По данным П. Раиса [165], подобный случай произошел еще в 18—19 гг. н. э. Интересен и тот факт, что почти две тысячи лет спустя, 25 января 1938 г., красно-багровое сияние в северной части горизонта произвело на людей впечатление столь необычайного пожара, что были вызваны пожарные команды из некоторых южноевропейских городов». С. И. Бараш История неурожаев и погоды в Европе http://simbir-archeo.narod.ru/klimat/barash1.htm Каковы причины изменения климата ? • Гипотеза периодического изменения активности Солнца • Теория влияния на климат циклических процессов изменения положения Земли по отношению к Солнцу • Жозеф Фурье, 1827 - Гипотеза парникового эффекта; • Сванте Аррениус , 1896 – Роль углекислого газа в парниковом эффекте Циклы солнечной активности Александр Леонидович Чижевский (1897-1964) http://divinecosmos.e-puzzle.ru/img/8-11image002.jpg Колебания солнечной активности не является главной причиной изменения климата http://temperatures.ru/articles/global_climate_change При дальнейшем наращивании потребления горючих ископаемых происходит: 1. Возрастание концентрации СО2 в атмосфере 2. Парниковый эффект 3. Повышение средней температуры приземного слоя атмосферы 4. Таяние льдов и ледников, сопровождаемое сокращением отражательной способности планеты 5. Увеличение риска«лавинообразной реакции» потепления климата 6. Повышение уровня Мирового океана 7. Смещение климатических зон вызовет сокращение биоразнообразия 8. Увеличение числа и силы природных катаклизмов 9. Уменьшение площади территории вечной мерзлоты 10. Распространение тропических болезней Основные факторы изменения климата на Земле – «Циклы Миланковича»: • • • Милутин Миланкович (18791958) – сербский инженер Наклон оси вращения планеты к плоскости орбиты (эклиптике) Эксцентриситет орбиты степень вытянутости орбиты Прецессия - колебание угла наклона оси планеты «Циклы Миланковича», соотнесенные с циклами оледенения в прошлом вплоть до 1 млн лет http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Milankovitch_Variations.png?uselang=ru Прогноз динамики поглощения тепла поверхностью Земли согласно расчетам М.Миланковича ε – наклон оси вращения Земли. e – эксцентриситет орбиты. ϖ наклон эклиптики к небесному экватору. esin(ϖ) –индекс прецессии. Q day (W m-2 ) – количество энергии, (Ватт/ кв.м*сут) достигающей поверхность Земли в день летнего солнцестояния для широты 65о С.Ш. http://votedeath.ru/wp-content/uploads/2011/01/Kogo-parit-–-parnikovyy-effekt.jpg http://johnstonanalytics.com/energy Изменение температуры по данным метеостанции «Потстдам-Телеграфенберг» за 1893-2007 гг. — самый продолжительный ряд непрерывных метеорологических измерений на Земле http://polit.ru/article/2009/09/16/poteplenie/ Повышение среднегодовой температуры и концентрации CO2 http://temperatures.ru/articles/global_climate_change http://www.rgo.ru/2010/12/parnikovye-gazy/ Послойное исследование соотношение изотопов кислорода в керне льда Гренландского ледника http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Paleoclimatology_IceCores/ Слоистая структура льда. Толщина ледового покрова 3500 м. Изменение температуры за последние 10 000 лет по данным анализа изотопов в толще гренландского ледника http://theclimatescepticsparty.blogspot.ru/2013/01/the-changing-climate-of-climate-change.html Процентное соотношение изотопа дейтерия (2Н) послойно в кернах льда из двух скважин в Антарктиде % содержание изотопа 18О послойно в кернах осадочных отложений на дне океана http://vivovoco.rsl.ru/VV/NEWS/PRIRODA/2004/PR_11_04.HTM Реконструкция колебаний содержания CO2 и средней глобальной температуры земной поверхности (160 тыс. лет назад — 2100 г.). (Источник: Global Common Institute, London. Weizsдcker E.U. von. Earth Politics. Foreword by the President of the Club of Rome. L.; New Jersey, 1994. P.43.) «…бытующие представления о существенном влиянии антропогенных выбросов углекислого газа на потепление климата являются мифом, реально же эти выбросы никак не влияют на климат Земли. Более того, увеличение концентрации углекислого газа в земной атмосфере, безусловно, является полезным фактором, повышающим продуктивность сельского хозяйства и способствующим более эффективному восстановлению растительной массы в районах сведения лесов». Сорохтин О.Г., 2005 http://fiz.1september.ru/articlef.php?ID=200501111%22 «Бывший президент Национальной академии наук США проф. Ф.Зейтц подготовил петицию учёных правительству США с призывом отказаться от Международного соглашения по глобальному потеплению климата, заключённого в Киото (Япония) в декабре 1997 г., и других аналогичных соглашений. В петиции, в частности, говорится: «Не существует никаких убедительных научных свидетельств того, что антропогенный выброс диоксида углерода, метана или других парниковых газов вызывает или может в обозримом будущем вызвать катастрофическое прогревание атмосферы Земли и разрушение её климата. Кроме того, имеются существенные научные свидетельства, показывающие, что увеличение в атмосфере концентрации диоксида углерода приводит к положительному влиянию на естественный прирост растений и животных в окружающей среде Земли». Сорохтин О.Г., 2005 http://fiz.1september.ru/articlef.php?ID=200501111%22 Мы проанализировали возможные причины глобального потепления атмосферы. Из всех причин наиболее вероятной является рост количества диоксида углерода в атмосфере, связанный со сжиганием ископаемых органических топлив, вырубкой лесов и эрозией почв. На основе математического моделирования были оценены последствия сокращения выбросов диоксида углерода и показано, что это позволит в некоторой степени снизить скорость роста содержания диоксида углерода в атмосфере. Предполагаемое уменьшение будет не слишком велико, однако, как показывают расчеты на математической модели глобального цикла углерода, если не будут приняты меры по ограничению выбросов в атмосферу, не исключена возможность, начиная с 2050 г., прекращения компенсации биосферой выбросов диоксида углерода, нарушение устойчивого развития биосферы и значительное увеличение глобального потепления. Тарко А.М., 2008 http://www.rus-stat.ru/index.php?vid=1&year=2008&id=105 «Принцип (экологической) предосторожности»: • "В тех случаях, когда существует угроза серьезных необратимых экологических нарушений, отсутствие полной научной определенности не должно использоваться в качестве основания для того, чтобы откладывать принятие экономически эффективных мер по предотвращению экологической деградации" (Декларация Рио-деЖанейро, 1992 г.. Принцип 15). Аналоги принципа предосторожности: • Вердикт медицинского консилиума • Инженерные решения (коэффициент запаса прочности) • Геополитические оценки и военные доктрины государств • Техника безопасности • Учебные тревоги на корабле Нужны ли еще доказательства благоразумности трат на предотвращение возможного парникового эффекта ? Каковы источники парниковых газов и как можно снизить их эмиссию? http://www.rgo.ru/2010/12/parnikovye-gazy/ http://www.grida.no/publications/vg/climate/page/3060.aspx Побочные продукты С/Х Твердые отходы и их переработка Добыча ископаемых http://saferenvironment.files.wordpress.com/2008/10/greenhousegaschart.png http://www.rgo.ru/2010/12/parnikovye-gazy/ Сокращение ледников (куб.миль) http://temperatures.ru/articles/global_climate_change Сокращение снежного покрова в северном полушарии (млн.кв.км) http://temperatures.ru/articles/global_climate_change Сокращение площади ледового покрытия в Северном Ледовитом Океане (26.08.2012) по сравнению с 2007 г и средним за 1979-2000 Quirin Schiermeier. Ice loss shifts Arctic cycles // Nature. 2012. V. 489. P. 185–186. http://elementy.ru/news/431896 Арктика: минимальная площадь льдов по годам http://www.iup.uni-bremen.de:8084/amsr/minimum2011-en.pdf Трехкратное уменьшение объема летних льдов в Арктике Polar Science Center http://psc.apl.washington.edu/wordpress/research/projects/a rctic-sea-ice-volume-anomaly/ Повышение теплосодержания Мирового океана в поверхностном слое воды (0-700 м) http://temperatures.ru/articles/global_climate_change Повышение уровня моря (мм) http://temperatures.ru/articles/global_climate_change Сокращение территории вечной мерзлоты в РФ А.В.Павлов, Г.Ф.Гравис, Вечная мерзлота и современный климат // Природа, 2000, № 4. Разрушение зданий и сооружений в зоне вечной мерзлоты 1– малый риск 2– средний риск 3– высокий риск Source: Anisimov and Reneva, 2006; calculations of the basis of climate scenario GFDL Температура, СО2, сжигание топлива, природные катастрофы http://eco-capital.ru/ecospravka.php?ELEMENT_ID=170 Динамика природных катастроф и ущерба http://www.rgo.ru/wp-content/uploads/2010/12/3-ekon-ushcherb-pogodam.jpg Большие природные катастрофы за 55 лет http://www.rgo.ru/2010/12/prirodnye-katastrofy-za-poslednie-polveka/ http://vzglyadzagran.ru/wp-content/uploads/2011/06/8b4e45e0c02d.jpg Вклад различных причин природных, техногенных и социальных катастроф http://www.rgo.ru/wp-content/uploads/2010/12/2-sluchai-67-91.jpg Выводы относительно глобального потепления климата • Глобальное изменение климата происходит прежде всего под влиянием ряда циклических природных процессов • Однако избыточное потребление (сжигание) горючих полезных ископаемых может ускорить естественный процесс и неблагоприятно сказаться на климате • Потепление климата неизбежно приведет к значительному экономическому ущербу, косвенно обострит социальные и политические проблемы, может увеличить риск эпидемической опасности Мировое потребление ископаемых источников органического топлива в период с 1950 по 1999 гг. (по:Worldwatch Datebase Disk, 2000) 9000 8000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 млн. т нефт.экв. 1998 1995 1992 1989 1986 1983 1980 1977 1974 1971 1968 1965 1962 1959 1956 1953 0 1950 млн. тонн нефт.эквив. 7000 Экологические особенности получения электроэнергии различными способами Основные способы получения электроэнергии 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Тепловые электростанции Гидроэлектростанции Атомные электростанции Приливные электростанции Энергия волн Геотермальные электростанции Солнечные электростанции Ветрогенераторы Теплоэлектростанции (ТЭС, ТЭЦ) (примерно: 63%); • Положительные особенности ТЭС: • мобильность и независимость электрогенераторов; • возможность быстро изменять количество продуцируемой электроэнергии; • невысокая по современным понятиям цена генерируемой электроэнергии; • возможность сочетать с производством электроэнергии также и выработку тепла (для отопления) – так называемая когенерация; • значительные сырьевые ресурсы, необходимые для работы ТЭС. Доля различны х источников получения электроэнергии в мире в 1999 г. (по:www.eia.doe.gov /emeu/iea) ТЭС ГЭС АЭС Геотерм и др. • Отрицательные особенности ТЭС: 1. прямое тепловое загрязнение окружающей среды; 2. основной источник антропогенной эмиссии углекислого газа, усиливающий парниковый эффект; 3. загрязнение воздуха сопутствующими частицами и газами. Выбросы ТЭС стали основным источником «кислотных дождей» (см. главу 16); 4. при возрастающем потреблении нефтепродуктов неизбежно возрастает и риск загрязнения окружающей среды в местах добычи нефти, при авариях на нефтепроводах или танкеров, перевозящих нефть; 5. радиоактивное загрязнение в результате попадания в выбросы радиоактивных продуктов, содержащихся в нефти и, особенно, в угле в незначительных количествах. При длительной работе ТЭС на окружающей территории постепенно возрастает концентрация радиоактивных веществ; 6. нефть – ценнейшее природное сырье; еще Д.И.Менделеев писал, что сжигать его лишь для того, чтобы получить энергию, равносильно растапливанию печки ассигнациями. Способы уменьшения неблагоприятных воздействий от ТЭС: • Предварительная очистка топлива от загрязняющих веществ (прежде всего, серы); • Очистка выбросов на специальных устройствах; • Повышение эффективности генерации электроэнергии; • Снижение доли ТЭС в генерации электроэнергии; • Снижение потребления электроэнергии. Гидроэлектростанции (ГЭС) (примерно 18%) Положительные особенности ГЭС: 1. самая низкая себестоимость генерируемой электроэнергии; 2. технологическая простота сооружения ГЭС и их безопасность; 3. неисчерпаемость ресурса; 4. одновременное снижение риска наводнений; 5. аккумуляция воды в водохранилищах для ирригации прилежащих сельскохозяйственных территорий; 6. отсутствие теплового загрязнения окружающей среды; 7. отсутствие какого-либо химического загрязнения; 8. отсутствие радиоактивного загрязнения; 9. проектная жизнь вдвое больше, чем ТЭЦ; 10. по сравнению с другими способами получения электроэнергии ГЭС более эффективны, так как 95% времени они работают. • Отрицательные особенности ГЭС: 1. зарегулирование стока рек приводит к значительному изменению водных экосистем: вместо проточных возникают стоячие водоемы; 2. при строительстве водохранилищ в низовьях рек происходит затопление значительных территорий (пойм) – наиболее плодородных земель, общее количество которых на Земле не столь велико; в СССР за время гидростроительства были переселены 1 млн. 100 тыс. человек; 3. при значительном смыве с берегов почвы и поступлении бытовых и сельскохозяйственных стоков происходит эвтрофикация вод, что приводит к цветению фитопланктона и последующим заморам; 4. проходные (мигрирующие из моря в верховья рек или наоборот) рыбы лишаются возможности достичь своих нерестилищ. Продольный профиль каскада ГЭС и водохранилищ на реках Волге и Каме (по: Авакян, 1999) Затапливаемые при создании водохранилищ угодья (луга, леса, поля, деревни, дороги) Атомные электростанции (АЭС) (примерно 17%) • Положительные особенности АЭС: 1. продолжительная работа на ограниченном по массе источнике энергии; 2. возможность обеспечения электроэнергией регионов, находящихся вдали от источников органического топлива или гидроэнергетических ресурсов; 3. предполагаемая неисчерпаемость ядерного топлива; 4. возможность одновременного получения материала для создания ядерного оружия; 5. отсутствие химического загрязнения окружающей среды; 6. отсутствие негативных экологических последствий, подобных строительству плотин и водохранилищ. • Отрицательные особенности АЭС: 1. утечки радиации в штатном режиме; 2. радиоактивная опасность в случае аварии; 3. сложность безопасного захоронения ядерных отходов; 4. непродолжительность проектного срока службы АЭС; 5. сложность решения проблемы демонтажа АЭС и обезвреживания радиоактивных конструкций; 6. достаточно высокая себестоимость получаемой электроэнергии; 7. весьма ограниченные ресурсы урана для получения ядерного топлива. Авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. http://rbic.ibrae.ru/RBIC/accident.html Масштаб катастрофы • Радиоактивное облако от аварии прошло над европейской частью СССР, Восточной Европой , Скандинавией , Великобританией и восточной частью США . • Примерно 60 % радиоактивных осадков выпало на территории Белоруссии . • Около 200 000 человек было эвакуировано из зон, подвергшихся загрязнению. • Непосредственно во время аварии острому радиационному воздействию подверглось свыше 300 человек из персонала АЭС и пожарных. • Из них 237 был поставлен первичный диагноз «острая лучевая болезнь» (ОЛБ). • Наиболее тяжело пострадавших, а это 31 человек, спасти не удалось. • После аварии, к работам по ликвидации ее последствий были привлечены сотни тысяч граждан СССР, из них около 300 тысяч — граждане Беларуси и России. Карта загрязнения после катастрофы на ЧАЭС http://rbic.ibrae.ru/RBIC/ima ges/sentrobank.jpg Загрязнение в Скандинавии КАТАСТРОФА НА ЯДЕРНОМ КОМБИНАТЕ «МАЯК» 29 сентября 1957 г. Восточно-уральский радиоактивный след http://nuclear.tatar.mtss.ru/images/vurs.gif http://greenworld.org.ru/sites/default/greenfiles/bodrov_r1.jpg Число атомных реакторов по странам мира в 2009 и 2011 г http://4.bp.blogspot.com/-knxqpYQWAQI/TjLT0Ff0iXI/AAAAAAAAACg/ALadMoF3haE/s1600/1.png Состояние атомной энергетики по странам Страны с АЭС: эксплуатируются АЭС, строятся новые энергоблоки ; планируется строительство новых энергоблоков , строительство новых пока не планируется, рассматривается сокращение их кол-ва. Страны без АЭС: станции строятся, строительство планируется; станций нет и не планируются; гражданская ядерная энергетика запрещена законом После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. ряд стран приняли решение в виде закона или моратория о запрете строительства АЭС После 1986 г в Австралии, Италии, Норвегии, Швеции и Швейцарии предусмотрено прекращение строительства новых и вывод из эксплуатации к 2010 г. действующих АЭС. В 2010 г Швеция сняла мораторий на строительство АЭС. 30 июня 2011 года в Германии принят закон о полном отказе от производства ядерной энергии до конца 2022 года Подтвержденные ресурсы урана ведущих сырьевых стран на 1998 г., тыс. т (по: Юсфин и др., 2002) Австра лия Казахст Канада ан ЮАР Бразилия Намибия США Остальн ые 615 430 215 180 165 325 105 660 После 1986 г в Австралии, Италии, Норвегии, Швеции и Швейцарии предусмотрено прекращение строительства новых и вывод из эксплуатации к 2010 г. действующих АЭС. В 2010 г Швеция сняла мораторий на строительство АЭС. 30 июня 2011 года в Германии принят закон о полном отказе от производства ядерной энергии до конца 2022 года Доля АЭС в национальных энергобалансах (%) по странам в 2010 году (http://ar2010.rosatom.ru/images /gr_ru/3-2-16.jpg) Расположение АЭС в мире в 1998 г http://green3mii.blogspot.ru/2011/07/3.html Карта расположения АЭС в России (http://www.rosatom.ru/) http://4energetic.ru/pages/page54 Присутствие госкорпорации «Росатом» на зарубежном рынке строительства АЭС В мире в стадии строительства находится 65 блоков АЭС (2011 г.) http://green3mii.blogspot.ru/2011/07/3.html Строить АЭС или нет ? Ответ Перу: "Обладая избытком гидроэнергетических, газовых и нефтяных ресурсов, Перу может сегодня позволить себе взять обязательство в ближайшие 100 лет или больше не использовать атомную энергию, избавив население от опасности ядерного заражения, тем более что мы проживаем в сейсмоопасной зоне", заявил Гарсия в эфире радиостанции RPP. (РИА Новости: 19.03.2011) Приливные электростанции (ПЭС) • Положительные особенности ПЭС: • неисчерпаемый источник энергии; • отсутствие теплового, химического, радиоактивного загрязнений; • низкая эксплуатационная стоимость ПЭС, что со временем снижает себестоимость электроэнергии; • в ряде случаев при сооружении ПЭС удается одновременно повысить привлекательность акватории к водным видам отдыха и привлечь туристов • Недостатки ПЭС: • недостаток подходящих мест для строительства рентабельных ПЭС; • отдаленность мест размещения ПЭС от потребителей; • большие затраты и значительная продолжительность строительства ПЭС; • непостоянство генерируемой электроэнергии; • изменение характера водообмена на больших акваториях, что приводит к изменению состава местных водных экосистем; Карта расположения мест с высокими приливами (по: Бирштейн и др., 1987) Осуществленные и проектируемые приливные электростанции (по: Бернштейн и др., 1994) Название Страна Год Прилив Мощность Число турбин Ранс Франция 1968 13,5 м 240 МВт 24 Кислогубская СССР 1968 4 400 КВт 1 Фанди США проект 18 4864 МВт 128 Анаполис США 1980-х 8,7 20 МВт 1 Северн Великобр. начало 11,6 8640 МВт 216 Мерсей Великобр. проект 6,4 700 МВт 28 Тугурская СССР проект 9 6800 420 Цсянсян КНР проект 9 3,5 МВт 6 La Rance Tidal Power Plant http://knowledge.allianz.com/en/media/galleries/energy_profile_water/7.html Кислогубская ПЭС (Мурманская область) Использование энергии Солнца • Положительные особенности СЭС: 1. неисчерпаемый источник энергии; 2. отсутствие химического, теплового и радиоактивного загрязнения окружающей среды; 3. полная независимость энергопотребления от производителей электричества; 4. неприхотливость и долгий срок службы солнечных батарей, в которых отсутствуют движущиеся части; 5. модульность конструкции, позволяющая монтировать СЭС любой мощности и формы; 6. возможность расположения маломощных СЭС на существующих строениях, без использования дополнительной территории. Недостатки СЭС: высокая себестоимость получаемой электроэнергии; неравномерность выработки электричества; сложности с аккумуляцией электричества для обеспечения непрерывного энергоснабжения; 4. загрязнение окружающей среды при производстве самих солнечных батарей и аккумуляторов к ним; 5. большая площадь, занимаемая солнечными батареями относительно мощности вырабатываемой ими электроэнергии; 6. сложности передачи электроэнергии на значительные расстояния, возникающие из-за слабой мощности оптимальных СЭС • 1. 2. 3. Солнечный коллектор, приводящий в действие паровую машину, дающую энергию для печатного станка (по: Ревель, Ревель, 1995. Т.3) Проект «Солнечной башни» Строго ориентированные зеркала вокруг «солнечной башни» Общемировые тенденции изменения соотношения использования различных источников получения электроэнергии (по: : Worldwatch database, 2000) Ветрогенераторы +24.2 Солнечные батареи +17.3 Геотермальные электростанции +4.3 Теплоэлектростанции на природном газе Гидроэлектростанции +1.9 Теплоэлектростанции на нефтепродуктах +0.8 Атомные электростанции +0.5 Теплоэлектростанции на угле -0.5 +1.8 Солнечный водонагреватель (по: Ревель, Ревель, 1995. Т.3) Современные теплоаккумулирующие панели 250 Увеличение совокупной мощности (МВт) продаваемых ежегодно солнечных батарей в мире в период с 1971 по 2000 гг. 200 МВт 150 100 (по: Worldwatch database, 2000) 50 1998 1995 1992 1989 1986 1983 1980 1977 1971 0 «Солнечная башня» для концентрации энергии солнечного света в ограниченном объеме и разогрева до нескольких тысяч градусов Геотермальные электростанции • Положительные особенности геотермальной энергетики: 1. 2. неисчерпаемый источник энергии; возможность совмещения процессов выработки электроэнергии с обогревом домов и с добычей некоторых химических элементов, например серы; относительно невысокая себестоимость электроэнергии в местах с большими ресурсами перегретого пара. 3. Геотермальные электростанции Геотермальная электростанция в США 8 000 7 000 2 000 Увеличение производства электроэнергии на геотермальных электростанциях в мире с 1950 по 1996 гг. (по: 1 000 Worldwatch Datebase, 2000) 6 000 4 000 3 000 1995 1990 1985 1980 1975 1970 1965 1960 1955 0 1950 МВт 5 000 • Недостатки геотермальной энергетики: 1. ограниченность геотермального ресурса отдельными местами вблизи зон вулканической активности; 2. отдаленность мест размещения ГТЭС от потребителей; 3. наличие теплового, химического, радиоактивного загрязнений при использовании воды и пара, поступающих из гейзеров; Ветрогенераторы • Положительные особенности ветрогенераторов: 1. неисчерпаемый и значительный по потенциальным ресурсам источник энергии; 2. возможность независимого размещения ветряков повсеместно, где ветер достаточно постоянен и силен, в частности в отдаленных арктических, горных районах и на островах; 3. отсутствие химического, теплового и радиоактивного загрязнения окружающей среды. • Недостатки ветрогенераторов: 1. непостоянство генерируемой мощности, в связи с чем требуется: либо подсоединяться к электросетям, либо иметь дополнительную небольшую электростанцию на органическом топливе, либо запасать электроэнергию в аккумуляторах; 2. слишком высокая стоимость современных ветрогенераторов, рассчитанных на автоматическую саморегуляцию и способных выдержать штормовые натиски ветра; 3. опасность для птиц, не способных заметить быстро вращающихся лопастей ветрового колеса; 4. создаваемые ветряками радиопомехи; 5. высокий уровень шумового загрязнения. Сила ветра в различных местах Европы (на высоте 80 м в 2000 г.) (источник: http://www.stanford.edu/group/efmh/winds/global_winds.html) 16 000 14 000 Увеличение совокупной мощности парка ветрогенераторов в период с 1980 по 1999 гг. (по: 12 000 8 000 Worldwatch Datebase Disk, 2000) 6 000 4 000 2 000 1998 1995 1992 1989 1986 1983 0 1980 МВт 10 000 Энергия ветра, Калифорния, США Ветряки в Калифорнии, США Стратегия перманентной экономии энергии 1. своевременное выключение освещения и снижение обогрева в помещениях без людей; 2. герметизация обогреваемых жилищ; 3. развитие системы общественного транспорта; 4. совместное пользование индивидуальным автотранспортом; 5. более частое использование велосипедов вместо автомобилей на коротких дистанциях; 6. окраска стен помещений в светлые тона; 7. установка экономичных ламп нового поколения; 8. снижение неоправданных расходов на световую рекламу и вообще на рекламную продукцию; 9. экономное потребление расходных материалов, в том числе писчей бумаги; 10. своевременная ликвидация протечек в водопроводной системе; установка водонагревателей, использующих пассивный нагрев от солнечного света; и др. Выводы: 1. 2. 3. 4. Каждый источник получения энергии имеет свои позитивные и негативные стороны. Полный переход на экологически безопасные способы получения энергии пока еще экономически и технически невозможен. Однако возможно уменьшение доли наиболее опасных для биосферы источников электроэнергии, таких как тепловые и атомные электростанции, за счет более широкого использования ветрогенераторов, приливных электростанций, прямого и косвенного использования солнечной энергии, и других так называемых «альтернативных» источников энергии. Без согласованной международной политики и государственной поддержки эта программа может запоздать или быть недостаточно эффективной. Благодарю за внимание e-mail: [email protected] Автономный плавучий дом http://filearchive.cnews.ru/img/reviews/2010/12/29/summer_476ce.jpg Проект «Плавучего города» http://aenergy.ru/491