Топливно-энергетические ресурсы. Атомная энергетика и ее целесообразность

В целом вопрос широкомасштабного использования солнечных теплоиспользующих систем различного назначения требует тщательной проработки и соответствующих инвестиций. Так, для круглогодичного применения солнечной энергии для нужд теплоснабжения необходимы сезонные аккумуляторы тепла большой емкости, а фотоэлектрические системы требуют значительного уменьшения их стоимости.

В таблице 9.5.1 приведена цифра по годовому использованию солнечной энергии при нынешних экономических и технических возможностях.

Геотермальные ресурсы. В ядре Земли максимальная температура достигает 4000 °С. Земля непрерывно отдает теплоту, которая восполняется за счет распада радиоактивных элементов. Выход теплоты через твердые породы суши и океанского дна происходит за счет теплопроводности и реже с потоками расплавленной магмы при извержении вулканов, с потоками воды горячих ключей и гейзеров.

Термальные воды широко применяются для отопления и горячего водоснабжения в ряде стран: Исландии, Австралии, Новой Зеландии, Италии. Столица Исландии Рейкьявик почти полностью обогревается теплотой подземных вод.

В Новой Зеландии, Италии, США работают геотермальные электростанции (ГеоТЭС). Теплота из недр Земли на этих станциях поступает с паром, извлекаемым через пробуренные скважины или естественные трещины и расщелины. Со временем давление и температура в скважине падают, поверхность вокруг нее на площади в 6 км2 оседает, производительность убывает. Чтобы предотвратить этот процесс, под землю под высоким давлением должна закачиваться вода, что связано с риском возникновения землетрясений,

Температурные условия недр территории Беларуси изучены недостаточно. По предварительным данным, наиболее благоприятные условия для образования термальных вод имеются в Припятской впадине. Температура воды на устье скважин составляет 35-500° С. Относительно низкая температура вод, большая глубина залегания (2000—3000 м), их высокая минерализация (330—450 г/дм3), низкий дебит скважин (100-150 м3/сутки) не позволяют в настоящее время рассматривать термальные воды в качестве заслуживающего внимания источника энергии.

Твердые бытовые отходы. В жилых и общественных зданиях (школах, вузах, детсадах, магазинах, столовых и т. д.) образуются твердые бытовые отходы (ТБО). Содержание органического вещества в них составляет 40—75%, углеводов 35—40%, зольность 40—70%. Количество горючих компонентов в ТБО равно 50—88%. Их теплотворная способность 800—2000 ккал/кг. Бытовые отходы содержат также трудно разлагаемые химические элементы, в их числе хлорорганические и токсичные. В большой степени они (ТБО) обогащены кадмием, оловом, свинцом и медью.

В мировой практике получение энергии из ТБО осуществляется сжиганием или газификацией. В Японии, Дании, Швейцарии сжигается около 70% твердых бытовых отходов, остальная часть складируется на полигонах или компостируется. В США сжигается около 14% ТБО, в Германии 30%, Италии 25%. В Республике Беларусь общий энергетический потенциал ТБО оценивается в 20—23 млн. т у. т., из них только 8—10% перерабатывается и используется в производстве. Ежегодно накапливается 2,4 млн. тонн ТБО с потенциальной энергией 470 тыс. т у. т. Учитывая бедность республики энергетическими ресурсами, необходимо вовлечь ТБО в ее энергопотенциал путем применения прогрессивных технологий, заимствованных из опыта других стран, либо развернуть исследования и создать собственные технологии переработки ТБО.

Атомная энергетика и ее целесообразность

Роль источника тепла на атомных электростанциях (АЭС) играет ядерный реактор, теплота в котором выделяется в результате деления ядерного топлива. Однако использование атомной энергии имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

1. ядерное топливо обладает высокой теплотворной способностью. При делении одного грамма урана выделяется энергия равная 2000 кВт-ч. Для получения такого количества энергии нужно сжечь более 2000 кг угля. В связи с этим при эксплуатации АЭС расходы по доставке и транспортировке топлива сведены к минимуму;
2. для АЭС основным фактором радиационной опасности является внешнее ионизирующее излучение. Однако с точки зрения радиационного загрязнения окружающей среды АЭС более чистые по сравнению с угольными электростанциями:- в угле содержатся естественные радиоактивные элементы радий, торий, уран, полоний и др., которые вместе с золой выбрасываются и атмосферу (пылеугольная ТЭС мощностью 1200 МВт, потребляя 3,4 млн. т. угля в год, выбрасывает в атмосферу ежегодно 130 тыс. т золы). Их активность составляет 100 мбэр/год, для АЭС аналогичной мощности величина радиоактивных выбросов 0,5-1 мбэр/год. Недостатки:
3. образуются жидкие, газообразные, аэрозольные и твердые радиоактивные отходы в процессе работы ядерного реактора. Присутствие в этих отходах долгоживущих изотопов продолжительное время сохраняет их активность на достаточно высоком уровне. Поэтому АЭС является потенциальным источником радиоактивной опасности для обслуживающего персонала, а также окружающего населения, что повышает требования к надежности и безопасности ее эксплуатации;
4. при эксплуатации АЭС возникает необходимость контроля за образованием радиоактивных отходов, а перед поступлением их во внешнюю среду необходимо устанавливать многобарьерные системы фильтров и защитных устройств;
5. захоронение образовавшихся твердых отходов необходимо осуществлять в специальных траншеях, где обеспечивается полный радиоактивный распад вне контакта с биосферой. Твердыми отходами являются детали загрязненного радиоактивными веществами демонтированного оборудования, отработанные фильтры для очистки воздуха, сорбенты, спецодежда, мусор;
6. радиоактивные воды АчЭС необходимо перерабатывать с помощью специальных водоочисток (принцип работы испарение воды, осаждение твердой фазы и ионный обмен), и образующиеся концентраты и растворы реагентов направлять в специальное хранилище жидких отходов.
7. газовые и аэрозольные отходы необходимо подвергать очистке на многоступенчатых фильтрах, выдержке в очистных устройствах и для выброса в атмосферу устанавливать высокие трубы (100—150 м);
8. перед захоронением отходы необходимо подвергать отверждению (битумировать и остекловывать) для связывания радиоактивных веществ. Последующее хранение должно производиться в герметических железобетонных емкостях или металлических контейнерах.

Для оценки целесообразности развития атомной энергетики распоряжением Премьер-министра Республики Беларусь была создана комиссия, в выводах которой сказано, что в течение ближайших 10 лет нецелесообразно начинать строительство атомной станции, но необходимо продолжить работы по подготовке к развитию атомной энергетики в Республике Беларусь.

Сроки строительства АЭС будут определяться Правительством Республики Беларусь с учетом технических, экологических, социальных и экономических предпосылок.