Текст книги "Энергетика и путь экологической безопасности"
Автор книги: Юрий Почанин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)
Введение
Одной из самых острых проблем, стоящих перед современным обществом, является проблема экологии. Понятие «экология» подразумевает взаимодействие человека и природы на их общей «сцене» – Земле, и статус такого взаимодействия должен быть изменен с временного на долгосрочный. Экология и безопасность – основа нашего отношения к жизни и стратегии развития. Сегодня экологическая безопасность – одна из важнейших проблем человечества. Ухудшение экологической обстановки во всем мире и в нашей стране, в частности обусловлено увеличением количества источников загрязнения.
Источники загрязнения атмосферы принято подразделять на два вида: естественные (их число крайне невелико и влияние на атмосферу планеты в целом незначительно; сюда относятся извергающиеся вулканы, выветривание, пылевые бури, лесные пожары и т. д.) и искусственные (создаваемые человеком). Основными искусственными источниками загрязнений являются автотранспорт, промышленные предприятия и объекты энергетики. Загрязнители бывают физические (механические, шумовые и тепловые), химические (газовые) и биологические (бактериальные).
Ключевое место в процессе загрязнения занимают предприятия промышленности. На их долю приходится более 50% от общего числа вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу. Процесс сжигания топлива в промышленных установках никогда не бывает полным. Помимо угарного газа, с дымом в воздух попадают различные несгоревшие частицы: сажа, зола и пыль, которые оседают на землю в ближайших районах. Чтобы избежать вредного воздействия отравляющих веществ на людей, промышленные предприятия все чаще выносятся за пределы населенных пунктов. Промышленность также является источником выброса в атмосферу мельчайшей пыли, особенно это касается цементных заводов. Следует отметить, что введение высокотехнологичных пылеулавливателей позволило снизить выброс этого загрязнителя в несколько раз.
Второе место по количеству загрязняющих атмосферу выбросов занимает автотранспорт. Специалистами было установлено, что ежегодно один легковой автомобиль поглощает более 4 т кислорода, выбрасывая при этом свыше 1 т вредных веществ (около 800 кг окиси углерода, 100 кг окиси азота и 200 кг различных примесей). Учитывая тот факт, что по дорогам мира передвигается более 800 млн автомобилей, легко представить весь ужас возможных последствий. Необходимо приложить максимальные усилия к уменьшению объемов вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.
Роль экологического фактора в энергетике возрастает по мере увеличения энергопотребления, которое вызвано ростом населения. Увеличивается нагрузка на окружающую среду от выбросов СО2, вызванных разработкой традиционных видов энергоносителей. Очевидно, что деятельность топливно-энергетического комплекса (ТЭК) наносит вред окружающей среде и является одним из катализаторов глобального потепления. Если предположить, что энергопотребление населения планеты будет расти, то энергетика в ее современном виде может стать одной из главных причин экологической катастрофы. Поскольку повышение температуры даже на 2–4°С может привести к гибели целых экосистем, необходимо минимизировать вредное воздействие ТЭК на природу. По данным источника (IEA, Data and statistics, 2019) структура выработки электроэнергии в мире выглядит следующим образом, рис.В1.
Рис.В1. Структура выработки электроэнергии в мире, %
Международное сообщество пока не разработало единого документа по охране окружающей среды, который соблюдали бы все страны. Киотский протокол устанавливает снижение совокупного среднего уровня 6 типов газов на 5,2%.
Ведущие экономики мира предпринимают определенные шаги по сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление. Первое международное соглашение по сокращению выбросов – Киотский протокол – было принято 11 декабря 1997 г. и вступило в силу 16 февраля 2005 г. В первый период действия протокола – с 2008-го по 2012 г. – 37 промышленно развитых стран и Европейское сообщество обязались добиться сокращения выбросов парниковых газов в среднем чуть более, чем на 5 %, по сравнению с уровнем 1990 г. Киотский протокол стал замечательным достижением во многих отношениях. Он не только воплотил в жизнь научные выводы о необходимости сокращения выбросов парниковых газов, но и стимулировал появление новаторских концепций, гибких решений, практических мер и процедур отчетности.
Мировая тенденция роста антропогенного влияния на природу заключается в том, что эмиссия CO2 составляет 40 млрд т в год. Концентрация CO2 в атмосфере ежегодно нарастает со скоростью 2,9 ppm в год. В июне 2014 г. она достигла 397,52 ppm, в июне 2015-го приблизилась к критическому значению 400 ppm, которое соответствует росту среднегодовой температуры на 2°С. Дальнейшее потепление вызовет резкое усиление колебаний погоды, рост силы и частоты аномальных явлений на больших территориях. Следствием станет подъем уровня Мирового океана, что приведет к необходимости переселения сотен миллионов человек, к вымиранию многих видов растений и животных. Повышение глобальной поверхностной температуры планеты под влиянием антропогенных факторов делает погоду более изменчивой, а климатические стихийные бедствия – более разрушительными. В десятки раз возрос ущерб, наносимый стихийными бедствиями. За первое десятилетие XXI века от климатических катастроф в развивающихся странах пострадало более 3,5 млрд человек, или 80% общей численности населения, а число «экологических беженцев» превысило 25 млн. Самые крупные экономики мира обеспечивают свой рост за счет пренебрежения экологическими нормами. Китай и США – чемпионы по выбросам углекислого газа. Они поставляют 8 и 6 млрд т в год соответственно (в сумме эти две страны дают 28% объема всех мировых выбросов). Все больший объем парниковых газов производят развивающиеся страны, в частности Индия. При этом Индия и Китай под действие Киотского протокола не подпадают, ибо входят в категорию развивающихся стран.
Доклад, подготовленный специалистами Международного энергетического агентства (МЭА), содержит прогноз роста выбросов углекислого газа в связи с увеличением энергопотребления в мире. Несмотря на рост низко углеродных источников энергии, в структуре мировых энергоресурсов продолжают преобладать ископаемые виды топлива, поддерживаемые субсидиями. В 2011 г. они составили 523 млрд долл., что на 30% больше, чем в 2010 г., и в 6 раз больше, чем субсидии для возобновляемых источников. Рост выбросов парниковых газов по этому сценарию соответствует долгосрочному увеличению средней глобальной температуры на 3,6°С.
Климатический саммит в Париже в декабре 2015 г. принял протокол, в котором намечены пути остановки глобального потепления за счет развития низко углеродной экономики и в перспективе – отказ от углеводородного топлива. Парижская конференция должна также помочь развитым странам собирать по 100 млрд долл. в год начиная с 2020 г. (частично через «Зеленый фонд» для помощи в борьбе с климатическими изменениями). На климатическом саммите некоторые страны отрицательно высказались по вопросам сокращения вредных выбросов в окружающую среду за счет постепенного отказа от углеводородов. О переориентации экономики на возобновляемые источники энергии и слышать не хотят в государствах Персидского залива и в Венесуэле. Против выступает и Индия, которая видит в сохранении своей нынешней модели залог экономического роста.
Парижское соглашение требует от каждой страны предоставить и постоянно обновлять стратегию низко– углеродного развития к 2050 г. К этому времени все государства обязаны достичь климатической нейтральности: выбросы должны равняться поглощению или абсорбции парниковых газов.
В данной работе приводится анализ и обобщается передовой опыт по экологической безопасности и использованию возобновляемых источников энергии в Европейском союзе, Соединенных Штатах, Японии, Китае, России, Украине и Беларуси.
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
1.1. Основные принципы экологической и энергетической безопасности
Охрана окружающей среды представляет собой деятельность предприятий, государственных органов, общественных объединений, а также юридических лиц и граждан, направленную на сохранение и восстановление природной среды, рациональное использование природных ресурсов, предотвращение загрязнения, деградации, повреждения, истощения, разрушения и иного вредного воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности человека и ликвидацию ее последствий.
С целью обеспечения экологической безопасности и получения сертификата соответствия на предприятиях республики внедряется СТБ ИСО 14001-2005 «Система управления экологической средой. Требования и руководство по применению», идентичной версии международного стандарта ИСО 14001-2004.
На современном этапе решения проблемы охраны окружающей среды все большее значение приобретает такое понятие, как экологическая безопасность.
Экологическая безопасность – это состояние защищенности окружающей среды, жизни и здоровья граждан от возможного вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Основными принципами охраны окружающей среды являются следующие:
– приоритет охраны жизни и здоровья человека;
– научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов;
–рациональное использование природных ресурсов;
– платность природопользования;
–соблюдение требований природоохранного законодательства, неотвратимость ответственности за его нарушение;
–гласность в работе экологических организаций и их тесная связь с общественными объединениями и населением в решении природоохранных задач;
–международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
Устойчивое развитие государства в настоящее время невозможно без обеспечения его энергетической безопасности, которая представляет собой состояние топливно-энергетического комплекса, способного обеспечивать достаточное и надежное энергоснабжение страны, необходимое для устойчивого развития экономики и комфортных условий проживания населения в обычных условиях, и минимизацию ущерба в чрезвычайных ситуациях.
В общем случае энергетическая безопасность определяется как состояние общества, позволяющее при наличии внешних и внутренних угроз, а также влияния дестабилизирующих факторов экономического, социально-политического, природного и техногенного происхождения устранять и компенсировать их негативное влияние и тем самым поддерживать необходимый уровень национальной безопасности.
Первым и наиболее общим принципом экологической и энергетической безопасности является глобальность. Исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается, что требует от человечества более полного его использования.
Второй основополагающий принцип– рациональность, то есть экологичное – экономично. Это значит, что чем расчетливее подход к природным ресурсам и среде обитания, тем меньше требуется энергетических и других затрат. Воспроизводство природно-ресурсного потенциала и затраты на его использование должны быть сопоставимы с экономическими результатами эксплуатации природы.
Третий принцип – комплексность. Все компоненты природной среды (атмосферный воздух, вода, почва и др.) охранять и защищать следует не по отдельности, а в целом – как единую среду обитания. Только при таком экологическом подходе возможно сохранение недр, ландшафтов, генофонда животных и растений, физико-химических условий среды.
Основными условиями энергетической безопасности являются:
–наличие энергоресурсов или запасов энергетического сырья;
–имеющиеся резервы электрических и тепловых мощностей;
–надежность эксплуатируемого энергетического оборудования;
–подконтрольность энергосистемы страны государству.
Для обеспечения энергетической безопасности в развитых странах, как правило, создается не менее чем 15-процентный избыток энергетических мощностей по сравнению с пиковой нагрузкой в энергосистеме. В случае если энергетика государства основывается на импорте энергоресурсов, то в целях энергетической безопасности закупки топлива не должны осуществляться в одной стране. При этом доля каждого вида закупаемого топлива должна иметь свою составляющую величину. По мнению специалистов, доля каждого источника энергопоставок и вида, приобретаемого страной, топлива не должна превышать 50 %.
Проблема энергообеспечения на современном этапе стоит очень актуально для всех стран мира. Это обусловлено резким увеличением затрат на разведку, добычу и транспортировку топлива.
На состояние международной энергетической безопасности огромное влияние оказывают три мировые структуры: промышленно-развитые страны, объединенные в Международное энергетическое агентство, страны – члены ОПЕК и ведущие энергетические транснациональные и национальные корпорации. Несмотря на различие интересов, все участники рынка основных энергоресурсов заинтересованы в поддержании их стабильности, отсутствии нарушения поставок энергоносителей и скачков цен. На международную энергетическую безопасность большое влияние оказывает глобальный дисбаланс в обеспечении энергетическими ресурсами, а также взаимосвязанные аспекты, такие как ресурсный, военно-политический, экологический и технологический. Ресурсные аспекты энергетической безопасности обусловлены высокими темпами роста потребления ТЭР. Международный военно-политический аспект связан с опасной поляризацией мирового ТЭК.
Технологические аспекты международной энергетической безопасности тесно связаны с экологическими. Страны Запада обусловливают импорт нефтепродуктов необходимостью выполнения жестких экологических требований. Страны-экспортеры вынуждены тратить колоссальные средства на модернизацию своих производственных мощностей. Защита окружающей среды превратилась в ряде развитых стран в высокорентабельный бизнес. В США в сфере производства средств контроля за состоянием окружающей среды, борьбы с различными видами загрязнения и в самой природоохранной деятельности занято почти 6 млн человек, которые обеспечивают более 500 млрд долл. годового дохода. Еще один важный аспект международной энергетической безопасности связан с тенденциями глобализации и либерализации, наметившимися в последние десятилетия XX века. В результате глобализации мировая энергетическая система приобретает все более интегрированный характер. В частности, это проявляется в том, что конечные пользователи потребляют все больше энергоносителей, импортированных из других стран. Объем торговли энергоносителями составляет около 55% от производства первичной энергии.
Глобализация ведет к ограничению способности государств проводить полностью самостоятельную политику. Перед отдельными странами встают новые задачи, связанные с необходимостью координации своей энергетической политики с другими государствами, а также с поиском новых форм взаимодействия рынка и государства. Либерализация связана с расширением дерегулирования и конкуренции, развитием региональных, межрегиональных и межгосударственных рынков топлива и электроэнергии. Она дает возможность производителям принимать активное участие в добыче, переработке, производстве, распределении и поставках энергетических ресурсов, а потребителям – выбрать наиболее приемлемые для них по цене и качеству энергоресурсы и поставщиков.
В результате либерализации повышается эффективность энергетических отраслей, но также увеличивается неопределенность условий их функционирования и развития, усиливаются взаимовлияние и взаимозависимость систем, регионов, государств. Либерализация приводит к изменению рамочных условий, в которых принимаются решения, влияющие на надежность поставок. Если ранее обеспечение энергетической безопасности относилось к сфере компетенции правительств, то под влиянием либерализации значительная доля ответственности и рисков переносится на участников рынка. Это приводит к резкому увеличению числа рыночных игроков и изменению взаимоотношений между ними от партнерства к конкуренции. Либерализация энергетических рынков меняет роль национальных правительств в управлении энергетикой. Вместо полного контроля требуется «точная настройка», чтобы гарантировать соответствие рынка и рыночных механизмов общественным, социальным и экономическим целям. По мере совершенствования рыночных структур и перехода от незрелого рынка к его развитым формам прямое государственное регулирование во многом заменяется разнообразными косвенными регуляторами. Однако совокупная регулирующая роль государства неуклонно возрастает. Наиболее развитые страны стремятся использовать процесс глобализации прежде всего в своих национальных интересах. Процессы либерализации и глобализации мировых рынков ставят на повестку дня создание международных регулирующих институтов в сфере ТЭК.
В последнее время экологическая проблема международной энергетической безопасности стала одной из важнейших. Она определяется опасными для окружающей среды последствиями добычи энергоресурсов, их переработки или обогащения и использования в различных секторах экономики. Уже сейчас экологические последствия развития ТЭК представляют одну из самых сложных глобальных проблем. Наибольшую опасность несет рост концентрации в атмосфере парниковых газов. Это в свою очередь меняет химический состав и физические свойства атмосферы и вызывает изменения климата, проявляющиеся прежде всего в увеличении средней температуры на планете. К числу других проявлений можно отнести изменение осадков, влажности почв, «розы» и силы ветров, уровня океана, состояния тундры, снежного и ледяного покровов и т. д. Сжигание органического топлива дает лишь около 4 % глобальной годовой эмиссии углерода, а 96 % ее выделяют почва, леса и океан. Эмиссия метана от добычи человеком угля, природного газа и нефти составляет менее 20 % общего показателя, источниками остальных 80 % являются болота, рисовые поля и др.
Большинство промышленно развитых стран уже подошли к тому рубежу, когда с дальнейшим ростом производства энергии издержки начинают превышать прибыль и главными лимитирующими факторами становятся вопросы экологии (наряду с экономикой), связанные с улавливанием и очисткой вредных выбросов. Тепловое загрязнение планеты, парниковый эффект, кислородное голодание, канцерогенная угроза – далеко не полный перечень бед, которыми расплачивается человечество за комфорт. Все это вынудило мировое сообщество принять ряд международных соглашений в области охраны окружающей среды, в том числе по защите озонового слоя (Венская конвенция по защите озонового слоя (1985 г.) и Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (1987 г.)) и по глобальному изменению климата (рамочная конвенция ООН об изменении климата (1992 г.) и Киотский протокол к рамочной конвенции ООН об изменении климата (1997 г.)). Киотским протоколом предусмотрено регулирование эмиссии парниковых газов СО2, СН4, N2О, ГФУ, ПФУ, SF6. Например, для России уровень эмиссии на период 2008–2012 гг. должен составлять до 100% от уровня 1990 г.
Как известно, получение сырья и его переработка в соответствующие виды продукции базируются на конкретных способах и средствах, разработанных на основе определенных требований специалистами различных профилей, с соответствующими энергетическими затратами и воздействиями на экологическую систему. Известно также, что экологическая система является основной функциональной единицей живой природы, включая организмы и абиотическую среду. Причем каждая из частей влияет на другую, и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в котором она существует на Земле. На любом участке земной поверхности обитает комплекс видов. В изоляции вид быстро ухудшает условия своего существования, поскольку увеличение биомассы происходит до тех пор, пока пищевые ресурсы не исчерпаны. После этого начинается процесс отмирания биомассы. Если не дать дополнительные пищевые ресурсы, то уменьшения объемов биомассы не избежать, так как будут накапливаться продукты распада.
Резкое обострение мировых экологических проблем, с которым столкнулось человечество в конце 1980-х – начале 1990-х гг., способствовало осознанию того, что стратегия «действия в одиночку» имеет крайне низкую эффективность. В связи с этим необходима гармонизация мероприятий по сохранению и реабилитации окружающей среды в глобальном масштабе. Вместе с тем возникает вопрос, каким образом можно поддерживать деятельность тех стран, у которых недостаточно собственных средств для выполнения природоохранных мероприятий, способствующих решению глобальных экологических проблем, и принесут ли они пользу всей планете. Все это вынудило мировое сообщество принять ряд международных соглашений в области охраны окружающей среды. С этой же целью был создан Глобальный экологический фонд (ГЭФ). Предложение о создании фонда для поддержки прирооохранных проектов впервые было высказано в 1987 г. в докладе Всемирной конференции по окружающей среде и развитию (комиссия Брундтланд). Далее оно обсуждалось на ряде международных форумов. В итоге в 1991 г. Всемирный банк, Программа развития ООН, Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) создали такую систему, которая получила поддержку большинства стран. Это была Глобальная экологическая система (Global Environment Facility), именуемая в русскоязычной литературе как Глобальный экологический фонд. ГЭФ финансирует деятельность в развивающихся странах и странах с переходной экономикой, у которых нет достаточных собственных ресурсов для проведения природоохранных мероприятий по защите и сохранению компонентов окружающей среды, имеющих глобальное значение – для борьбы с глобальным загрязнением атмосферы, океанов и морей, озер и рек, сохранения биологического разнообразия живых организмов. Одной из программ ГЭФ является программа малых грантов (ПМГ). ПРООН/ГЭФ, которая была запущена в 1992 г. для предоставления поддержки общественным инициативам, способствующим защите глобального биологического многообразия, уменьшению влияния глобального изменения климата и охране международных водотоков.
Общеизвестно, что проблема охраны окружающей среды от промышленных, бытовых и других загрязнений приобрела в настоящее время не только технико-экономическое, но и большое социальное значение. Взвешенные в воздухе частицы выбросов уменьшают видимость, проникают в дыхательные пути человека и животного, оказывают вредное влияние на их здоровье. Сернистый ангидрид даже в малых концентрациях раздражающе действует на слизистую оболочку и дыхательные пути. Одновременно он является ядом для многих растений и деревьев, особенно хвойных и фруктовых. Диоксид серы ускоряет коррозию металла и разрушает камень. Окись углерода и диоксид азота вступают в соединение с гемоглобином крови и при больших концентрациях угрожают жизни человека. Наличие обычных аэрозолей диоксида азота в сочетании с повышенной влажностью приводит к снижению видимости и препятствует проникновению ультрафиолетовых лучей.
