Закрити
Екологічний тренінг "Енергозбереження та екологія"
01 Липня 2012, 19:05 , Переглядів: 13520
FacebookTwitterLivejournal
Екологічний тренінг Фото: http://ecoenergy.dilovamova.com Екологічний тренінг "Енергозбереження та екологія"

Сценарії просвітницького тренінгів учасника І Всеукраїнського конкурсу "Творчий вчитель - обдарований учень".

Мета: розглянути енергозбереження з погляду розвитку енергетики та впливу її на екологію України.

Завдання:

  1. Визначити основні джерела енергії, які використовує людство.
  2. Розглянути вплив електростанцій на екологічну ситуацію України.
  3. Розглянути можливі шляхи покращення екологічного стану навколишнього середовища в зв’язку з енергозбереженням.
  4. Проаналізувати інформацію про відновлювані джерела енергії, спробувати намітити шляхи їх використання на території України.

Тип тренінгу: просвітницький.

Цільова група тренінгу: підлітки 14-16 років.

Кількість учасників: 15-25 осіб.

Тривалість тренінгу: 90 хвилин

Кількість тренерів: 1 - 2 особи.

Тренінгове приміщення: простора кімната; стільці (за кількістю присутніх), розташовані колом; 4-5 столів; дошка (фліпчарт).

МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТРЕНІНГУ:

№ п/п НАЗВА КІЛЬКІСТЬ
1. Альбоми для фліпчарту 2 блокноти
2. Папір білий формату А-4 1пачка
3. Папір кольоровий формату А-4 20 листків
4. Стікери (різних кольорів) 4 пачки
5. Маркери чорні 5 штук
6. Маркери червоні 10 штук
7. Маркери зелені 10 штук
8. Маркери сині 10 штук
9. Скотч 2 штук
10. Ножиці 5 штук
11. Клей-олівець 2 штук
12. Ручки 15-25 штук
13. Бейджі 15-25 штук
14. Силуети лампочки, долоні 15-25 штук
15. Степлер 1 штука
16. Скріпки до степлера 1 упаковка
  1. Відкриття тренінгу (3 хв.)

(привітання, тема, завдання, представлення тренера)

  1. Знайомство (10 хв.)

Мета вправи: Створити довірливу доброзичливу атмосферу між учасниками, познайомити учасників один з одним.

Намалювати на ватмані будинок. Кожен учасник отримує силует електричної лампочки, де записує своє ім’я та 3 електричні предмети побуту, що використовує найчастіше

Кожен учасник презентує свою роботу.

  1. Прийняття правил роботи групи (5 хв.)

Що необхідно для створення робочої атмосфери, почуття комфорту для всіх учасників?

Правила:

  • дотримуватись регламенту;
  • висловлюватись по черзі (правило руки);
  • зберігати конфіденційність (правило табу);
  • працювати в групі від початку до кінця;
  • бути активним;
  • не перебивати;
  • бути взаємно ввічливими;
  • взаєморозуміння.
  1. Очікування (7 хв.)

Чого чекаємо від тренінгу?

Мета: сформувати очікування для кожного учасника

Очікування формулюємо, передаючи клубок ниток (своєрідний символ електродротів)

  1. Бажане довкілля (10 хв.)

Мета: формувати уявлення про бажане довкілля

Робота в парах. Учасники розбиваються на пари, малюють силует долоні, на пальцях прописують тези бажаного життя, презентують їх

  1. Інформаційне повідомлення педагога "Енергетика в житті кожного" (5 хв.)

Мета: ознайомити учасників з енергетикою, як галуззю життя.

  1. Гра “Пересідалки”. (5 хв.)

Мета: розвантажити учасників, провести активізацію уваги.

Питання: хто має телевізор поміняйтеся місцями?

Хто сьогодні вмикав електрику?

Хто сьогодні викинув папірець в смітник?

  1. Електростанції та екологія (10 хв.)

Мета: формувати знання про екологічний вплив ТЕС, АЕС, ГЕС

Робота в групах.

Підготовка презентацій за інформацією.

Поділ на групи можна провести за кольорами світлофора

Презентація напрацювань

  1. Мозковий штурм. "Відновлювані джерела енергії" (5 хв.)

Мета: запропонувати відновлювані джерела енергії

  1. Міні-лекція "Альтернативні джерела енергії" (5 хв.) (інформація тренера).
  2. Цікаві факти (5 хв.)

Мета: обговорити альтернативні, відновлювані джерела енергії

Повідомлення учнів.

  • Вчені Харківського університету з'ясували, що після біологічного очищення каналізації залишається осад, з якого можна виробляти метан, а з нього генерувати електроенергію. Таким способом можна забезпечити електричним струмом 75% очисних споруд в такому місті як Харків. І харків'яни виграють, тому що вартість послуг зменшиться мінімум на 30%.
  • Олімпіада в Сіднеї забезпечувалася електроенергією в основному за рахунок сонячної енергії, а також переробки вторинної сировини і сміття.
  • На сході Криму змонтовані і запущені в експлуатацію 3 установки АВЕ - 250 ІД потужністю 200 кВт кожна. Крим - це місце базування перших Українських ВЕС.
  • Тайські вчені розробили схему переробки гною слонів (кожен слон "виробляє" його від 40 до 50 кг на день) в електроенергію: у процесі бродіння екскременти слонів виділяють горючий газ, який може використовуватися як сировина для промисловості.
  1. Енергозбереження для мене… (12 хв.)

Мета: в групах розробити рекомендації, запропонувати конкретні шляхи збереження енергії в побуті.

Робота в групах.

Кожен з нас повинен робити свій власний внесок у вирішення питань енергозбереження.

Учні працюють над листівкою "Рекомендації жителям міста, щодо збереження енергії та економії власного бюджету"

Презентація кожної групи.

  1. Справдження очікувань (6 хв.)

Мета: визначити, чи плідною виявилась праця

Викресліть один електроприлад з свого щоденного використання на своїй іменній лампочці в будинку.

  1. Закриття тренінгу. Підведення підсумків. (2 хв.)

ІНФОРМАЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ПЕДАГОГА

Енергетика

Основою розвитку людської цивілізації є енергетика, або паливно-енергетичний комплекс. Від стану енергетики залежать темпи науково-технічного прогресу та виробництва й життєвий рівень людей. Темпи зростання виробництва енергії в світі сьогодні перевищують темпи приросту населення, що обумовлене індустріалізацією, зростанням енергозатрат на одиницю продукції в сільському господарстві й гірничорудній промисловості тощо.

Джерела енергії, що їх використовує людство, поділяються на відновлювані й невідновлювані. До перших належать енергія Сонця, вітру, гідроенергія рік, внутрішнє тепло Землі, морських припливів і відпливів тощо, а до других — викопне мінеральне паливо, ядерна енергія. Відновлювані джерела енергії не змі­нюють теплового балансу Землі, оскільки при використанні їх людиною має місце лише трансформація одних видів енергії в інші (скажімо, енергія Сонця перетворюється спочатку на електроенергію, а лише потім переходить у тепло). Використання ж не­відновлюваних джерел енергії спричинює додаткове нагрівання атмосфери й гідросфери. Це небезпечно, бо може викликати небажані наслідки для клімату Землі, розподілу на ній суші й моря, вплинути на тваринний і рослинний світ. Отже, є теплова межа, яку людство не повинне переходити, оскільки інакше це буде загрожувати йому катастрофічними наслідками. За розрахунками вчених, небезпечна межа настане в разі використання людством невідновлюваних джерел енергії у кількості, що переви­щить 0,1 % потужності потоку сонячної енергії, яка надходить на Землю, тобто в кількості, більшій 100 млрд. кВт. Сьогодні людство виробляє енергії на базі невідновлюваних джерел потужністю в 10 разів менше гранично допустимої межі. Якщо такі темпи росту виробництва енергії на базі невідновних джерел збережуться й надалі, то допустимої теплової межі буде досягнуто десь в середині XXI ст. Проте людство продовжує нарощувати темпи виробництва енергії на базі невідновних джерел, і нині 70 % усієї енергії воно отримує за рахунок спалювання вугілля, нафти й газу, близько 7 % — за рахунок роботи атомних електростанцій.

При енергетичних розрахунках використовується спеціальна одиниця — 1т умовного палива (ТУП), яка дорівнює 1 т кам'яного вугілля, або 2,5 т бурого вугілля, або 0,7 т нафти, або 770— 850 м3 природного газу (залежно від його складу). Теплота згоряння 1 ТУП становить 29 330 кДж/кг. В масштабних прогнозних розрахунках використовується також умовна одиниця, що дорівнює 36 млрд. ТУП. За даними геологів, світові запаси (розвіда­ні) мінерального палива становлять: вугілля — 17,7, нафти — З, газу — 2, урану — 3,7 умовних одиниць. Якщо мінеральне паливо й далі буде спалюватись такими ж темпами, як це робиться сьогодні, то всі його запаси будуть вичерпані, як показують розрахунки, за 130 років.

Треба також наголосити, що спалювання мінерального палива — надзвичайно нераціональний метод отримання енергії. Ця сировина, особливо нафта, є дуже цінною для хімічного синтезу — сьогодні з нафти отримують сотні цінних матеріалів — синтетичні тканини й каучук, пластмаси, добрива, фарби та ін.

Крім вуглеводневого палива й урану, в природі є ще один вид невідновлюваної енергетичної сировини, яку дехто вважає сировиною майбутнього. Це — дейтерій, або важкий водень, потенційне паливо для термоядерних реакторів, поки що не створених. Запаси цієї сировини, присутньої у водах Світового океану, оцінюються в 1900. Проте на шляху до використання термоядерної енергетики є великі перепони. По-перше, промислові термоядерні установки не створено, невідомо, наскільки вони будуть ефективними, економічними й головне — безпечними. По-друге, для таких уста­новок потрібен інший компонент — тритій, якого в природі нема — він отримується штучно із значними затратами енергії, або літій — метал, запаси якого на Землі дуже незначні. І, нарешті, по-третє, термоядерні електростанції, навіть якщо їх і буде створено, матимуть ті ж обмеження, що й теплові, тобто виробництво енергії на них не зможе нарощуватись необмежено через теплову межу.

Запаси енергії відновлюваних джерел становлять: вітер — 0,4, морські припливи і хвилі — 0,2—0,3, внутрішнє тепло Землі — 0,2, сонячне випромінювання — 2000 умовних одиниць.

Екологічний вплив ТЕС

Забезпечення паливом — одна з найзлободенніших проблем незалежної України. За даними українських вчених, наша держава забезпечена власним вугіллям на 95 %, нафтою — на 8 і при­родним газом — на 22 %.

Виробництво електроенергії на ТЕС супроводжується виділенням великої кількості тепла, тому такі станції намагаються буду­вати недалеко від великих міст і промислових центрів для використання (утилізації) цього тепла. У зв'язку з обмеженістю світових запасів мінерального палива вчені й технологи продовжують працювати над поліпшенням параметрів енергоблоків, підвищенням їх ККД, що дає змогу більш економно витрачати паливо. Так, значна економія палива сприяє збільшенню одиничної потужності енергоблоків. Сьогодні ТЕС обладнані енергоблоками на 1000— 1200 МВт. Сучасна технологія дозволяє підвищити цю потужність до 3000 МВт, що збереже палива на кілька відсотків. Подальше зростання потужності блоків (до 5000 МВт) можливе у разі розробки так званих кріогенних генераторів, які охолоджуються зрідженим гелієм.

Знизити питомі витрати палива можна й шляхом підвищення ККД генераторів на ТЕС. Нині ККД досяг своєї межі близько 40 %, але можливе подальше його збільшення (за розрахунками до 60 %) за рахунок впровадження перспективних магнітогідродинамічних (МГД) генераторів, дослідні зразки яких сьогодні проходять випробування в ряді країн.

Спалювання мінерального палива супроводжується значними забрудненнями природного середовища. Розглянемо головні з них.

Забруднення атмосфери газоподібними й пиловими викидами. В результаті спалювання вуглеводневого палива в топках ТЕС, а також двигунах внутрішнього згоряння в атмосферу викидається вуглекислий газ, концентрація якого зростає приблизно на 0,25 % за рік. Це небезпечно, бо може викликати в майбутньому розігрівання атмосфери за рахунок парникового ефекту. З труб ТЕС і вихлопних труб автомобілів у атмосферу викидають­ся також окиси сірки й азоту, які є причиною виникнення кислот­них дощів . Атмосфера забруднюється також дрібними твердими частками золи, шлаку, неповністю згорілого палива (сажею). Для зменшення шкоди від цих забруднень вугілля очи­щають від сполук сірки перед його спалюванням у топках ТЕС, вловлюють з диму ТЕС оксиди сірки й азоту за допомогою фільт­рів, установок типу "циклон" тощо. Для зменшення токсичності вихлопних газів автомобілів застосовують регулювання двигунів, впроваджують "екологічно чисті" марки пального, встановлюють на автомобілях спеціальні каталізатори, що допалюють чадний газ до вуглекислого тощо.

Радіоактивне забруднення. Оскільки разом з вугіллям у топки ТЕС потрапляє кількість пустих порід (сланців), що містять домішки природних радіоактивних елементів, частинки золи, що вилі­тають із труб ТЕС, є слаборадіоактивними. Отже, має місце радіоактивне зараження атмосфери й земної поверхні. Щоправда, воно не таке шкідливе, як радіоактивне забруднення від АЕС, тому що вугільні породи містять такі природні ізотопи (урану, торію тощо), які існували в біосфері мільйони років і до яких живий світ пристосувався — більшість рослин і тварин не накопи­чують цих ізотопів у своєму організмі на відміну від штучних радіонуклідів, які викидають АЕС. Існуючі методи очищення газів від частинок золи дозволяють зменшити цей вид забруднен­ня в 100—200 разів, таким чином зменшуючи радіоактивне за­бруднення від ТЕС до майже фонового рівня.

Забруднення земної поверхні відвалами шлаків і кар'єрами. Після спалювання в топках ТЕС вугілля залишається багато твердих відходів (шлаку, золи). Ці відвали займають великі площі землі, забруднюють підземні й поверхневі води шкідливими речо­винами. Ще більші ділянки землі порушують величезні вугільні кар'єри. Так, шлакові відвали, терикони пустих порід і відпрацьовані кар'єри лише в Донбасі займають площу 50 тис. га, яка постійно збільшується. Зменшення шкоди від такого забруднення досягається утилізацією шлаків і пустих порід, з яких виготов­ляють будівельні матеріали, засипають ними яри, болота та кар'єри при їх рекультивації. Значний ефект дають економічні методи, зокрема, введення високої оплати за порушення земель, особливо родючих. Такі обмеження в більшості західних країн призвели до відмови використання кар'єрів у сільськогосподарських районах, оскільки плата за землю виявляється вищою, ніж та вигода, яку може дати відкритий метод розробки родовища.

Екологічний вплив АЕС

У 1988 р. за даними міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ) в 26 країнах експлуатувалося 416 ядерних енергоблоків, що виробляли близько 16 % усієї електроенергії світу. Деякі країни, наприклад Франція, основну ставку зробили саме на АЕС — у цій країні АЕС виробляють близько 70 % всієї електро­енергії. Але ряд країн (Швеція, Данія, Австрія, Філіппіни) заявили про свій намір повністю відмовитись від АЕС і демонтувати ті ядерні блоки, які там працюють сьогодні. Палкі суперечки особливо посилились після трагічної катастрофи на Чорнобильській АЕС у 1986 р. Одні вчені, енергетики й політичні діячі відстоюють тезу про те, що без атомної енергетики людство не зможе обійтися й що слід лише зробити все можливе, щоб звести ризик аварії на АЕС до мінімуму. Як довід на користь АЕС, наводять дані про те, що АЕС використовує мало "палива" порівняно з ТЕС (добова витрата мазуту на електростанції потужністю 2000 МВт — 8,3 тис. т, вугілля — 10 тис. т, урану — 180 кг). Вітчизняні енергетики-атомники довгий час також доводили, що електроенергія, яка виробляється на АЕС, дешевша тієї, яку виробляють ТЕС, і що АЕС, мовляв, менше забруднюють природне середовище, ніж ТЕС.

Противники АЕС (а їх кількість значно зросла після аварії на Чорнобильській АЕС і розсекречування матеріалів, пов'язаних з діяльністю колишнього Мінатоменерго) стверджують, що цей метод одержання енергії повинен бути якомога швидше заборонений з огляду на ту шкоду й потенціальну смертельну небезпеку для біосфери, яку він несе.

Доведено, що "дешевизна" атомної енергетики (яка, за даними колишнього Мінатоменерго, була в СРСР втроє дешевшою, ніж у розвинених країнах Заходу) — це була свідома фальсифікація. Справа в тому, що проектувальники вітчизняних АЕС не включили у вартість "атомного" кіловата такі витрати, як переробка й поховання радіоактивних відходів, що, за оцінками фахівців, становить понад 75 % вартості всього паливного циклу АЕС. Не було враховано також вартості демонтажу АЕС, а між тим кожна АЕС через 25—30 років роботи має бути зупинена, розібрана або похована, оскільки радіоактивність її агрегатів й обладнання перевищить усі допустимі норми. А вартість демонтажу АЕС, за оцінками західних спеціалістів, дорівнює вартості її будівництва. Не були враховані й інші витрати, пов'язані з експлуатацією АЕС, зокрема, з вимогами безпеки її роботи (на АЕС, що функціонують в розвинених країнах, ці вимоги набагато серйозніші, ніж на наших). Все це показує, що вартість "атомного" кіловата насправді виявляється втроє дорожчою від "газового" і вдвоє — від "вугільного". Як пишуть німецькі експерти в цій галузі, "атомна енергія дешева лише там, де безпека стоїть на другому місці, й доти, поки людство мириться з тим, що його сьогоднішнє марнотратне ставлення до електроенергії загрожує майбутнім поколінням пекельним радіоактивним жахом".

Найголовнішим є те, що атомна енергетика настільки згубно впливає на біосферу, а аварія на АЕС, якої неможливо уникнути на 100 %, яких би заходів не було вжито, настільки небезпечна для людства, що відстоювати цей метод отримання енергії не лише неприпустимо, але й аморально.

Справа в тому, що ядерна енергетика на урані запускає в біосферу Землі новий згубний для неї ядерний процес, що змінює склад хімічних речовин й накопичує в природі вкрай небезпечні нові види опромінювання.

Паливний енергетичний цикл АЕС передбачає добування уранової руди й вилучення з неї урану, переробку цієї сировини на ядерне паливо (збагачення урану), використання палива в ядер­них реакторах, хімічну регенерацію відпрацьованого палива, обробку й захоронення радіоактивних відходів. Усі складові цього циклу супроводжуються надзвичайно небезпечним забрудненням природного середовища.

Забруднення починається на стадії добування сировини, тобто на уранових рудниках. Після вилучення урану з руд залишаються величезні відвали слабо радіоактивних "пустих" порід — до 90 % добутої з надр породи. Ці відвали забруднюють атмосферу радіоактивним газом радоном, дуже небезпечним, бо, як доведено медиками, він спричинює рак легенів.

Кількість радіоактивних відходів зростає на стадії збагачення уранової руди, з якої виготовляються спеціальні тепловиділяючі елементи (твели), які надходять на діючу АЕС. У реактор типу РБМК (сумно відомий після аварії на Чорнобильській АЕС) завантажується близько 180 т таких твелів, які в результаті роботи реактора перетворюються на високорадіоактивні відходи, смер­тельно небезпечні для всього живого. АЕС — це, по суті, підприєм­ство, яке поряд з електроенергією виробляє велику кількість надзвичайно небезпечних речовин. Лише в США за станом на 1986 р. накопичилося близько 12 000 т таких відпрацьованих твелів, а до 2000 р. до них додасться ще 40 000 т цього пекельного матеріалу.

Відпрацьовані твели кілька років зберігаються на території АЕС у спеціальних басейнах з водою, поки їх радіоактивність трохи знизиться, після чого їх у спеціальних поїздах перевозять на фабрику для регенерації ядерного палива. Тут твели оброб­ляють, вилучивши з них той уран, що ще не "вигорів", і виго­товляють з нього нові твели.

Прихильники атомної енергетики довго твердили, що великою перевагою АЕС є те, що відпрацьоване паливо можна багаторазово переробляти й знову використовувати в реакторі, доки не "виго­рить" увесь уран. Насправді вже після другого такого циклу регенерації залишки палива у твелах насичуються великою кіль­кістю сторонніх ізотопів і продуктів розщеплення, що не дозволяє знову використовувати їх у реакторі. "Вигоряє" лише 2 % урану, що був у твелі першого циклу. Натомість твел перетворюється на надзвичайно високорадіоактивний матеріал, який потрібно десь зберігати сотні й тисячі років.

Радіація має таку особливість: все, що стикається з радіоактив­ним матеріалом, саме стає радіоактивним. Стають радіоактивними, а отже, й небезпечними для всього живого, машини, контейнери, обладнання, приміщення, навіть одяг обслуговуючого персона­лу. Все це потрібно десь захоронити на багато років. Але надійних методів зберігання радіоактивних відходів не існує. Радіацію неможливо якось зупинити, "вимкнути" чи знищити — ці мате­ріали треба десь надійно й безпечно для біосфери зберігати сотні років, поки не розпадуться радіоактивні ізотопи. А серед них багато таких, період піврозпаду яких обчислюється тисячами років. У процесі зберігання контейнери з відходами не повинні стикатися з підземними водами, приміщення, де вони переховуються, потрібно вентилювати (сотні років!), бо за рахунок виді­лення тепла з відходів контейнери нагріваються до 200 °С і мо­жуть потріскатися. Всі ці сховища треба надійно охороняти, щоб виключити проникнення в них сторонніх людей чи зловмисників.

Сказане цілком стосується і самих АЕС. Через 25—30 років експлуатації все їхнє обладнання, апаратура, ємкості, приміщен­ня, транспортні засоби тощо стають настільки радіоактивними, що їх потрібно демонтувати й захороняти на сотні років. А на захоронення лише одного реактора потрібно близько 40 га землі.

"Нема жодного іншого енергоносія,— пише німецький вчений Е. Гауль,— використання якого залишало б хоч приблизно стільки відходів, скільки дає ядерна енергетика, й немає таких відходів, які за ступенем небезпечності хоча б віддалено нагадува­ли продукти розщеплення".

Працюючі АЕС продукують сотні радіоактивних речовин, яких раніше не було в біосфері, й до яких живі істоти не пристосовані. Так, під час вибуху на Чорнобильській АЕС в атмосферу надійшло близько 450 типів радіонуклідів. Серед них багато довгоживучих, таких, як цезій-137 (період піврозпаду 30 років) і строн-цій-90 (27—28 років). Вони за своїми хімічними властивостями дуже схожі на калій і кальцій, що відіграють значну роль в біохі­мічних процесах. Живі організми не можуть відрізнити цих ізото­пів і накопичують їх, що є причиною найнебезпечнішого внутрішнього опромінення, яке викликає хворобу і мутації.

Штучний елемент плутоній, який накопичується в реакторах — це найбільш токсична (отруйна) речовина, яка будь-коли створювалась людиною. Одного фунта (450 г) плутонію достатньо, щоб вбити 10 млрд. людей. А його нині накопичено в ядерних боєголовках, відпрацьованих твелах тощо тисячі тонн!

Період піврозпаду плутонію, найнебезпечнішого радіонукліду, перевищує 20 тис. років, а накопиченої кількості цієї суперотрути достатньо для вбивства тисяч трильйонів людей.

Накопичення в природі невластивих для неї радіоактивних речовин надзвичайно шкідливо діє на біосферу. В зонах, забруднених після аварії на ЧАЕС, вже сьогодні спостерігаються масові аномалії у рослин (гігантизм листя дерев, спотворення деяких рослин до такого стану, що важко визначити їх вид), народження нежиттєздатних мутантів у тварин (поросят без очей, лошат з вісьмома кінцівками тощо). Чорнобильська катастрофа викликала пригнічення імунної системи у людей і тварин, у результаті чого ускладнився перебіг таких захворювань, як грип, запалення легенів, збільшилася смертність від "звичайних" захворювань.

"Мирний атом" з усією гостротою поставив питання про відповідальність учених, про такі поняття, як совість, людяність, порядність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілюзорних вигод ризикувати здоров'ям і життям майбутніх поколінь.

Слід додати, що АЕС призводять також до сильного теплового забруднення природного середовища, особливо гідросфери. Лише невелика кількість тепла, що його виділяють працюючі реактори, може бути утилізована й перетворена в електроенергію. Левова його частка у вигляді гарячої води й пари викидається у водойми і повітря. Так, Хмельницька АЕС, розташована у верхів'ях р. Горинь, майже повністю "випиває" цю річку, яка колись була основним джерелом водопостачання населення Рівненської області.

Екологічний вплив ГЕС

ГЕС у наш час виробляють близько 20% електроенергії в світі. Деякі країни з гірським рельєфом і швидкими ріками (Норвегія, Таджикистан, Киргизстан) в основному забезпечують свої потреби в електроенергії за рахунок ГЕС. У порівнянні з ТЕС і АЕС гідроелектростанції мають певні переваги: зовсім не забруднюють атмосфери. Затоплюючи водосховищами порожисті ділянки рік, ГЕС поліпшують роботу річкового транспорту, а працюючи в парі з ТЕС,— роботу енергосистеми, беручи на себе навантаження в часи максимального (пікового) споживання електроенергії, оскільки агрегат ГЕС можна ввести в дію дуже швидко, на відміну від агрегатів ТЕС, яким потрібно кілька годин для розігріву й ви­ходу на робочий режим (або ж потрібно утримувати один з агрегатів у "гарячому" режимі, витрачаючи дефіцитне пальне).

Разом з тим ГЕС, особливо ті з них, що побудовані на рівнинних ріках, завдають великої екологічної шкоди. Наприклад, во­досховищами на Дніпрі затоплено величезні площі родючих земель: Київським — 922 км2, Канівським — 675, Кременчуцьким — 2250, Дніпродзержинським — 567, Дніпровським — 410, Каховським — 2155 км2. У сумі це становить майже 7 тис. ква­дратних кілометрів — чверть території Бельгії. Важко підрахувати колосальну вартість тієї сільгосппродукції, яка не одержана Україною внаслідок затоплення цієї величезної площі найродючіших в Європі земель. Із затоплених площ довелось відселити жителів сотень сіл, прокласти нові комунікації й дороги тощо. Пішла під воду значна кількість історичних і ландшафтних пам'ятників.

У місцевостях, розташованих поруч із водосховищами, спостерігається підйом рівня ґрунтових вод, заболочування територій і виведення з сівозміни значних площ землі. На водосховищах тривають обвали берегів, які на окремих ділянках відступили вже на сотні метрів. Греблі перетворили Дніпро на низку застійних озер, які мають слабкий водообмін і самоочищуваність і перетво­рюються на вловлювачів промислового бруду.

Дуже потерпають від гребель на річках мешканці рік — планктон і риба. Риба не може проходити через греблі до місць своїх звичних нерестовищ, які до того ж ще й стають непридатними для нересту внаслідок затоплення. Багато риби й планктону гине в лопатках турбін. Водосховища, перезабруднені стоками й добри­вами, що змиваються з полів, улітку нерідко "цвітуть", що викликає масову загибель риби й інших мешканців водойм.

Якщо підрахувати всі ці збитки від ГЕС на рівнинних ріках, стає ясно, що твердження гідробудівників про "найдешевший кіловат", який нібито дають ГЕС, не відповідають дійсності. Сьогодні утверджується думка, що будувати ГЕС раціонально лише в гірських районах. Можливо навіть, що в майбутньому доведеться спускати воду з деяких "рукотворних морів", спо­руджених на тому ж Дніпрі.

Відновлювані джерела енергії

Енергія вітру. За підрахунками вчених, загальний вітроенерге­тичний потенціал Землі в 30 разів перевищує річне споживання електроенергії у всьому світі. Проте використовується лише мізерна частка цієї енергії. Але так було не завжди. За даними статистики, до революції в кожному другому селі в Україні працював вітряк. Проте парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників. Відомо також, що до появи пароплавів усі морські перевезення здійсню­вались вітрильниками.

Можливості використання цього виду енергії в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітрових двигунів швид­кість вітру не повинна в середньому за рік падати нижче 4—5 м/с, а краще, коли вона становить 6—8 м/с. В Україні такими зонами є узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

Піонером будівництва вітроелектростанцій (ВЕС) у нашій країні був видатний український вчений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю. Кондратюк. Побудована ним у 1931 р. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт забезпечувала струмом міську мережу понад 10 років.

Нині на Заході, особливо в Данії та СІЛА, серійно випускаються ВЕС потужністю від 1,5 до 100 кВт, діє також кілька експериментальних ВЕС потужністю до 30 тис. кВт.

Під час роботи ВЕС навколишнє середовище не зазнає забруднень. Єдині негативні впливи — це низькочастотний шум (гудіння) працюючих ВЕС та ще спорадична загибель птахів, що потрапляють у лопасті вітродвигунів.

Думка інженерів і вчених повертається і до давно, здавалось би, забутих вітрильників. Відомий океанолог Ж.-І. Кусто, наприклад, недавно спроектував спеціальні металеві вітрила, що вста­новлено на кораблі. їх застосування дозволяє економити значну кількість пального під час трансокеанічних плавань цього ко­рабля.

Енергія морів і океанів. Світовий океан містить колосальні запаси енергії. Це, по-перше, енергія сонячного випромінювання, поглинута океанською водою, що виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температури різних шарів води і, по-друге, енергія тяжіння Місяця й Сонця, що викликає морські припливи й відпливи. Використовується цей екологічно чистий потенціал ще дуже мало.

Сконструйовано морські хвильові електростанції, що використовують енергію коливання морської води. Метрової висоти хвиля забезпечує від 25 до 30 кВт енергії, навіть хвиля висотою всього 35 см може обертати спеціальну турбіну й давати струм. Одна з перших хвильових електростанцій потужністю 350 кВт успішно діє ось уже 25 років поблизу норвезького міста Бергена. Пра­цюють також перші морські електростанції, що використовують енергію припливів і відпливів — на узбережжі Ла-Маншу у Франції потужністю 240 тис. кВт та в Кольській затоці (Росія) — 400 кВт. А на тихоокеанському острові Науру діє електростанція потужністю 100 кВт, що використовує різницю в температурі нагрітого тропічним сонцем поверхневого шару води й холодного придонного.

Енергія внутрішнього тепла Землі. З заглибленням в Землю зростає температура (в середньому на 30 °С на 1 км, а у вулка­нічних районах — значно швидше). За оцінками геологів, у зем­ній корі до глибин 7 —10 км загальна кількість тепла в п'ять тисяч разів перевищує теплоємність усіх видів мінерального палива, що є на Землі. Теоретично лише 1 % цього тепла достатньо для забезпечення всього людства енергією на найближчі чотири тися­чі років. Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі результати досягнуто в районах активної вулканічної діяльності, таких, як Ісландія, Камчатка, Гавайські острови, де близько до поверхні залягають термальні води. Через свердловини гаряча водяна пара надходить у турбіни й виробляє електроенергію. Відпрацьована гаряча вода йде на обігрівання теплиць, приміщень тощо. В холодній Ісландії в оранжереях, що обігріваються теплом підземних вод, навіть вирощують банани, а столиця цієї країни Рейк'явік вже понад 40 років цілком обі­грівається цим джерелом тепла.

В Україні досі немає установок такого типу, хоч перспективними зонами для використання геотермальної енергії є Карпати, Закарпаття й Крим.

При використанні геотермальної енергії виникає проблема відпрацьованих підземних вод. Часто вони бувають сильно мінералізованими, і їх не можна спускати у ріки. Тому відпрацьовані води знову закачують у підземні горизонти для повторного використання. З деяких таких розсолів добувають йод, бром, літій та деякі інші елементи.

Енергія Сонця. Сонце — найпотужніше джерело екологічно чистої енергії і в майбутньому людство повинне зосередити свої зусилля на розробці методів її утилізації. Головною перешкодою тут є розсіяність сонячної енергії — на широті України, напри­клад, на кожний квадратний метр поверхні за рік надходить близько 1900 кВт сонячної енергії. Утилізація сонячної енергії стримується також високою вартістю установок, а звідси й висо­кою собівартістю енергії, яка сьогодні значно перевищує собі­вартість 1 кВт у ТЕС.

Нині існують такі напрями використання сонячної енергії: одержання електроенергії; побутового тепла; високотемператур­ного тепла в промисловості; на транспорті. Найбільших успіхів досягнуто в таких країнах, як США, Туркменістан, Франція, причому головним чином у галузі так званої "малої енергетики".

Для отримання електроенергії використовується кілька методів, найбільш перспективним з яких вважається метод безпосереднього перетворення сонячного випромінювання на електричну енергію за допомогою напівпровідникових фотоелектричних гене­раторів (сонячних батарей). ККД найсучасніших їх типів становить близько 25—ЗО %. Сьогодні такі батареї через високу вар­тість використовуються ще мало — на космічних супутниках і станціях, в ретрансляторах, навігаційних маяках, телефонних установках у пустельних місцевостях, для живлення невеликих радіостанцій, у мікрокалькуляторах, електронних іграшках тощо.

Електроенергію отримують також за допомогою паротурбінних генераторів. Одна з таких сонячних електростанцій (СЕС) спо­руджена в Криму поблизу Керчі потужністю 1200 кВт. Це станція баштового типу. В центрі кола діаметром 500 м встановлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці. Башту оточують 1600 рухомих дзеркал. Стежачи за допомогою ЕОМ за рухом Сонця, вони спрямовують його промені на парогенератор, нагрі­ваючи в ньому воду до пари з температурою 300 °С. Пара рухає турбіну з генератором.

СЕС не забруднюють середовища. Щоправда, майбутні по­тужні СЕС на сонячних батареях будуть займати великі площі землі. Проте на Землі є близько 20 млн. км2 пустель, де землі непридатні для сільського господарства, потік сонячної енергії найвищий і кількість хмарних днів протягом року мінімальна. Для задоволення енергетичних потреб людства (за теперішнього ККД батарей) достатньо зайняти батареями від 1 до 3 млн. км2 пустель, тобто всього 5 —15 % цих земель.

Сонячна енергія використовується також для отримання побу­тового тепла (100 —150 °С) — для опалювання приміщень, готу­вання їжі, сушіння фруктів, опріснення води тощо. Розроблено досить зручні пристрої для таких потреб (наприклад, параболічне дзеркало-піч діаметром 1,5 м, у фокусі якого трилітровий чайник з водою закипає за 10 хв.). Для промислових цілей (плавлення проб металів, вирощування кристалів з розплаву тощо) створено сонячні печі, в фокусі дзеркала яких температура сягає 3800 °С. Одна з таких установок діє у Франції.

Сонячна енергія може використовуватися й на транспорті — для енергоживлення автомобілів, невеликих суден і навіть літа­ків. З площі кількох квадратних метрів (дах мікроавтобуса) можна зібрати енергію для живлення акумуляторів, що рухають автомобіль. У 1982 р. такий автомобіль, не витративши й краплі бензину, перетнув Австралію, подолавши за два місяці відстань у 4000 км. На літаку, верхня площина крил якого вкрита сонячни­ми батареями, було здійснено переліт через Ла-Манш. Біоенергетичні технології. Життя та діяльність людей супроводжується великою кількістю органічних відходів (побутове сміття, каналізаційні стоки, відходи виробництва сільськогосподарської продукції, деревообробки тощо). Звалища навколо великих міст займають величезні площі (так, міське звалище поблизу Нью-Йорка за об'ємом уже досягло 25 пірамід Хеопса!), забруднюють повітря й воду. А між тим розроблено технології, що дозволяють отримувати з цих відходів енергію — сконструйовано, наприклад, установки, де такі відходи спалюються, даючи тепло і електроенергію, а також різні корисні матеріали (скло, метали тощо).

Існує й інша перспективна технологія переробки відходів — за допомогою метанобактерій. Ці мікроорганізми активно розмножуються в будь-яких органічних рештках, продукуючи в результа­ті своєї життєдіяльності цінну енергетичну сировину — біогаз (суміш метану й чадного газу). Технологія отримання біогазу дуже проста. Бетонні ємкості або колодязі будь-якого об'єму заповнюють гноєм, сміттям, листям, тирсою тощо. Ємкість повинна бути щільно закрита, щоб не було доступу кисню. Газ, що утворюється в результаті бродіння, відводять у приймальний пристрій або безпосередньо в газову плиту. Після процесу бродіння залишається добриво — знезаражене, без запаху, більш цінне, ніж звичайний гній.

Найширшого визнання така технологія набула сьогодні в Китаї та Індії, де діють мільйони таких установок. А в Румунії проведено успішні досліди з використанням біогазу як палива для тракторів.

Останнім часом починають дедалі ширше розробляти технології одержання пального для двигунів внутрішнього згоряння з органічних речовин, які продукуються рослинами. Так, у Бразилії з відходів виробництва цукру з цукрової тростини отримують технічний спирт, який використовується як пальне для автомобілів (причому його вартість нижча, ніж у бензину, а забруднює повітря таке пальне менше, ніж бензин або соляр). В Австралії успішно виготовляють так звану "зелену нафту" — продукт пере­робки спеціальних мікроскопічних водоростей, які вирощуються в штучних басейнах.

Для України особливе значення має технологія одержання пального з ріпакової олії. Ріпак, ця невиблаглива рослина, може давати до 1 т олії з гектара, причому його можна вирощувати на землях, непридатних ні для чого іншого — наприклад, на полях зрошення, де нейтралізуються каналізаційні стоки, і навіть на землях 30-кілометрової зони навколо Чорнобильської АЕС (як встановлено вченими, радіонукліди не накопичуються в ріпаковій олії). Ріпакову олію можна або безпосередньо заливати в баки дизельних двигунів (які, щоправда, з цією метою треба модернізу­вати), або ж з неї можна виготовляти спеціальне дизельне паль­не — "блакитний ангел", що повністю здатне заміняти соляр, але при цьому воно екологічно чистіше і дешевше; нарешті, цю олію можна додавати в соляр (до 20 %), що не змінює ні енергетичних, ні екологічних показників двигунів.

Енергозбереження

Енергозбереження, впровадження нових технологій, що потребують менших затрат енергії, має бути основним напрямом подальшого розвитку народного господарства. За розрахунками вчених, зниження питомої енергомісткості національного доходу України вдвоє збереже споживання енергії в 2000 р. у порівнянні з сьогоднішнім рівнем. І це завдання цілком реальне. Наприклад, у США завдяки великій увазі, яку було приділено енергозбереженню після нафтової кризи 1973 р., споживання енергоресурсів за десять років після кризи зменшилося на кілька відсотків порів­няно з рівнем 1973 р., валовий же суспільний продукт країни за цей період зріс на 25 %.

Проте до останнього часу заклики до дбайливого, господар­ського використання сировини, енергоресурсів, які періодично лунали в нас зі шпальт преси, у виступах вчених тощо, не давали бажаних результатів при соціалістичному ладові, коли все було "наше" й нічого "мого", коли виробник був відчужений від власності, і у нього не було жодних стимулів економити ре­сурси, матеріали, сировину. Доки земля та все, що є на ній, не матиме справжнього хазяїна, доти заклики до економії ресурсів залишаться "голосом волаючого в пустелі".

А між тим ми маємо величезні резерви для економії. Наведемо деякі приклади. Так, в більшості країн світу на освітлення витрачається близько 13 % виробленої електроенергії. А в Україні питомі витрати електроенергії, що йде на світло, у 1,5 рази вищі, ніж в західних країнах. Причина полягає в тому, що у нас перева­жають дуже неекономні джерела світла — лампи розжарення, які перетворюють на світло лише 5—8 % енергії. В розвинених же країнах переважають люмінесцентні лампи, корисна віддача яких 20 %, а найновіших типів — до 30 %. Розрахунки свідчать, що масове впровадження таких ламп заощадило б майже 70 % елек­троенергії.

Надзвичайно багато енергії споживає наша побутова техніка. Якби вітчизняні телевізори, пральні машини, пилососи тощо мали такі ж показники, як найкращі зразки світової побутової техніки, економія електроенергії була б такою, що Україна могла б відмо­витися від усіх АЕС на її території. Автомобіль "Жигулі" витрачає від 8 до 10 л бензину на 100 км, тоді як у більшості зарубіжних легкових автомобілів цей показник становить від 4,3 до 5,9 л, а шведська компанія "Вольво" розробила модель, що споживає всього 3,6 л на 100 км. Неважко уявити, яку економію дефіцитного пального мала б наша країна, якби наблизила характеристики своїх автомашин до цих показників.

Україна дістала у спадщину від СРСР надзвичайно неефективну, енергоємну й матеріалоємну промисловість. Наприклад, для отримання 1 т цементу ми витрачаємо 274 кг умовного палива, а японці — 142. Питомі затрати енергії у чорній металургії Японії на 20—30 % нижчі, ніж у нас, причому, як не парадоксально — головним чином за рахунок впровадження таких передових технологій, як безперервна розливка сталі, сухе гасіння коксу, утилі­зація тепла газів доменних печей. Ці технології були розроблені у нас, японці придбали ліцензії на їх застосування і мають із цього неабияку вигоду, а у вітчизняній металургії вони майже не впроваджені.

Крупним споживачем енергії є сільське господарство. Такі незграбні "мастодонти", як трактор К-700, не лише пожирають велику кількість пального, а й сильно порушують ґрунти. Дуже багато пального споживають наші зернозбиральні комбайни, які до того ж втрачають дуже багато зерна. Щоб отримати 1 кг засобів хімічного захисту рослин, треба затратити близько 4 л умовного пального. На гектар саду за існуючих норм опилення витрачаєть­ся понад 1 т пального. А між тим селекціонери сьогодні вивели сорти яблунь та інших плодових дерев, стійкі до грибкових захворювань. Сад із таких яблунь потребує лише профілактичної обробки й у три рази менше хімікатів.

Інший аспект цієї проблеми — морально-етичний. Наше марнотратне ставлення до енергетичних і матеріальних ресурсів багато в чому викликане ставленням до природи та її багатств як до чогось такого, що призначене задовольняти наші потреби й примхи. Мало хто з людей замислюється над доцільністю такого стану речей, коли ми, не відчуваючи жодних докорів сумління, викидаємо на смітник ще зовсім справні речі заради більш модних чи таких, що мають кращий дизайн. Ми оточуємо себе безліччю маловживаних, а то й зовсім невживаних речей. Але ж на їх виготовлення витрачаються дорогоцінні ресурси, енергія. Вся система реклами побудована на цих споживацьких інстинктах: нас нас­тирливо закликають купувати все нові "престижні" моделі одягу, автомобілів, зубної пасти тощо. І багато хто весь сенс свого життя вбачає в гонитві за новими й новими "благами". Ніяка економія ресурсів й енергії не допоможе, якщо людина не усвідомить необхідність самообмеження матеріальних потреб і задоволення нато­мість потреб духовних, запитів, гідних імені гомо сапієнс. Коли видатного астронома, вченого й мудреця В. А. Амбарцумяна якийсь недоброзичливець запитав на лекції: "А для чого взагалі потрібна ваша астрономія?" той відповів спокійно: "Людина відрізняється від свині тим, що інколи піднімає голову вгору й дивиться на зорі".

Джерело: Острів знань
Автор: Морозюк Оксана Євгеніївна, вчитель вищої категорії, Сарненська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №4 Рівненської області

Дана публікація розміщена на сайті Острів знань у електроному вигляді з відома і згоди власника авторських прав на некомерційній основі та охороняється законом «Про авторське право та суміжні права». Використання даного матеріалу, публікування і републікування на інших ресурсах мережі Інтернет допускається за умови розміщення прямого активного гіперпосилання на сайт. Будь-яке комерційне використання даного тексту без відома і згоди власника авторських прав не допускається. З питань комерційного використання даного матеріалу звертайтеся за адресою admin@ostriv.in.ua

Видалити Відміна
Забанити Відміна