Экология лекции. Конспект подготовлен студентами, не проходил проф. Редактуру и может содержать ошибки. Следите за обновлениями на vk. Comteachinmsu
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Тепловая электростанция. Принцип работы: двигательвнутреннего сгорания раскручиваетгенератор Может на разномтопливе: мазуте, керосине и т.д. При работе двигателя (вращении) вырабатывается тепло, которое мы используем для нагревания воды в ЦСО и ЦСВ. ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 78 Гидроэлектростанция. Принцип работы: поток воды раскручивает генератор. В узком месте строится плотина, за которой образуется водохранилище. При открывании шлюза под действием гравитации вода по каналу под большим давлением спускается к турбине (вращение) и вырабатывает движущим потоком электроэнергию. Звучит как приемлемый вариант, но многие реки уже никуда не впадают. Они пересыхают. Навигация судов осуществляется по средствам шлюзов – водных лифтов. Несмотря на то, что есть сетки и фильтры, некоторые рыбы не могут идти дальше вниз по течению. Они не понимают того, что для них есть специально отведенные каналы для перемещения через платину. Атомная энергетика. Принцип работы: при ядерной реакции нагревается емкость с водой, и пар раскручивает генератор В результате радиоактивного распада нагревается реактор. Емкость с водой является охлаждающим элементом. Сейчас строятся плавучие атомные электростанции (похожи на танкеры). Большая часть стационарных станций находятся в Европейской части России до Урала. Реакторы на борту «припаркованной» у берега ПАТЭС будут поставлять тепло и электричество городам в Архангельской области, на Чукотку, Камчатку и Таймыр, что позволит решить извечную проблему этих районов нехватки электроэнергии. Заполучить это такую станцию уже захотели около 20 стран, среди которых: Индонезия, Китай, Кабо-Верде, Мозамбик, Намибия, ЮАР и другие. На плавучей платформе будут располагаться два или несколько энергоблоков с реакторными установками КЛТ-40С (ПО 70 МВт), которые и будут вырабатывать электроэнергию. Несомненным достоинством плавучей станции является еще и то, что она сможет опреснять морскую воду. По данным ООН, уже сейчас ее дефицит в мире оценивается в 230 миллиардов кубометров. Виды альтернативной энергии. Одним из направлений альтернативной энергетики является солнечная энергетика. Солнечная энергетика-отрасль, связанная с получением электрической и тепловой энергии из солнечного излучения. Фотовольтаика (PV) – электроэнергия, полученная от света. ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 79 С 2000 года ежегодная динамика прироста мощностей солнечных модулей составляет 37%, при этом в период, с 2006 по 2009 гг. этот показатель вырос более чем в три раза. Солнечные батареи уже используют для заряда транспорта (самолеты, автомобили, катера), для заряда мобильных телефонов и различны устройств. В Азии сейчас строят здания, которые сами себя обеспечивают энергией. В Японии на все новые дома ставят солнечные батареи. В Сахаре строится гигантский парк солнечных батарей. Проект «Дезертек» в будущем будет обеспечивать 15 процентов потребностей Западной Европы в электричестве. Проект оценивается в 400 миллиардов евро и займет 10-15 лет, но будучи однажды законченным, проложит путь к нефтяной независимости экономик стран Европы. Гелиотермальная электростанция Принцип работы: использование концентрированного солнечного излучения. Параболические концентраторы состоят из зеркал-отражателей. В фокусе параболы устанавливается трубка-приемник, в которой концентрируются отраженные лучи. По трубке течет теплоноситель – синтетическое масло. Оно нагревается и отдает тепло воде, которая превращается в пар и поступает в турбогенератор. СЭС башенного типа состоит из башни и гелиостатов – зеркал, подключенных к общей системе позиционирования. На вершине башни закреплен приемник, в котором концентрируются солнечные лучи, отраженные от гелиостатов, расположенных вокруг. Данная технология в нынешнем виде несет деструктивный характер для окружающей среды: нанося ожоги и повреждения фауне. Такие станции считаются выгодными, если годовой уровень солнечной радиации составляет не менее 2000 киловатт-часов на квадратный метр. Поэтому их строят в регионах, расположенных между 40" северной широты и 40º южной широты. Первая очередь СЭС-Андасол-в провинции Гранада (Испания) вырабатывает около 50 мегаватт, что соответствует мощности десяти ветровых турбин. Это крупнейшая в Европе солнечная электростанция, использующая Параболические концентраторы, общей мощностью 150 мегаватт сможет обеспечить электричеством 600 тысяч человек. Недостатки: синтетические масла, используемые в качестве теплоносителей, токсичны и н выдерживают температуры выше 400 градусов по Цельсию. Динамика и прогноз развития технологий альтернативной энергетики до 2018 г. Рост солнечных батарей растет по сравнению с ветряными установками. ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 80 Распределенная энергетика – концепция строительства источников энергии и распределительных сетей, которая подразумевает наличие множества потребителей, производящих тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, а также направляющих их излишки в общую сеть. Принцип работы: минимальное расстояние от источника до потребителя Биотопливо. В условиях сокращение площади пахотных земель, деградации почвы, дефицита воды – эта технология слишком дорогая для планеты. Водородная энергетика – существует. Ветряная электростанция. ПРИНЦИП РАБОТЫ: ветер раскручивает генератор. Больше половины вводимых в строй ветряных станций строятся в США, Германии, Китае, Дании, Испании и Индии В американском штате Орегон уже строится самая большая ветряная электростанция в мире. Более полутысячи ветрогенераторов будут производить 845 мегаватт энергии, чего хватит на 235 000 домашних хозяйств. По данным «Дженерал электрик», электростанция позволит предотвратить выброс в атмосферу 1.5 миллиона тонн углекислого газа, которые бы образовались при добыче этого объема энергии с помощью ископаемого топлива. Покупать электричество будет соседний штат – Калифорния. к 2020 году власти штата планируют получать 33% своей энергии из возобновляемых источников. Приливная электростанция Недостатки: Во время штормов возникает мощнейший напор воды Принцип работы: приливы и отливы – самые надежные источники энергии. Под действием гравитационных сил Луны и Солнца уровень воды в Мировом океане меняется дважды в сутки. Для получения энергии за счет колебаний уровня воды раньше строили плотины. Теперь на смену им пришли подводные гидроагрегаты. Необходимая скорость потока воды – всего семь-десять километров в час: ПЭС пока имеются лишь в нескольких странах – Франции, Великобритании, Ирландии, Канаде, России, Индии, Китае. Волновая электростанция Недостатки: волновая электростанция – дорогое и технически сложное сооружение. Ее конструкция должна учитывать особенности ландшафта, чтобы оптимально улавливать поли вырабатывать наибольшую мощность. При этом станция должна выдерживать шторма когда волнение превышает норму в десять раз. ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 81 Принцип работы: Одна из первых волновых электростанций построена на острове Айла (Шотландия). Бетонная коробка шириной 20 метров исправно вырабатывает электричество уже десять лет. Набегающие волны вытесняют воздух из коробки, и под действием воздушной тяги начинают вращаться две гидротурбины общей мощностью 500 киловатт Электростанция, работающая на ископаемых энергоносителях. для выработки такого объёма энергии выбрасывает в атмосферу сотни тонн углекислого газа. Есть и другие способы добычи энергии с помощью волн. Геотермальная электростанция. Принцип работы: кипящая вода из недр Земли (скважина) нагревает воду в резервуаре, пар раскручивает турбину. Осмотическая электростанция. Принцип работы: энергетическая установка основана на принципе диффузии жидкостей (осмосе). Отсеки с соленой и пресной водой в резервуаре разделены полунепроницаемой мембраной, которая пропускает молекулы воды, но задерживает молекулы соли. Это и есть осмос – процесс односторонней диффузии. По законам физики происходит выравнивание концентрации соли по обе стороны мембраны: пресная вода все время поступает в отсек с морской водой. В результате чего давление в отсеке может возрасти до 20 бар (соответствует 200 метрам водяного столба). Достаточно соединить этот отсек с гидротурбиной, и избыточное давление заставит ее вращаться, вырабатывая электричество. Генератор сможет работать везде, где потоки пресной и соленой воды сталкиваются друг с другом, не успевая смешиваться. Например, в устьях рек, впадающих в моря или соленые озера (Мертвое море, Большое Соленое озеро штате Юта. США), на выходах из фьордов, в каналах с промышленными стоками, наполненных солоноватой водой. Первый и пока единственный в мире прототип осмотической электростанции запущен в Норвегии – в городке Тофте на юго-западном берегу Осло-фьорда. Строительство электростанции было завершено в ноябре 2009 года. Воздушная электростанция Действующих воздушных электростанций пока не существует. В испанском городе Мансанарес с 1986 по 1989 год работала 200 метровая башня модель-прототип. Сейчас в Намибии планируется строительство воздушной электростанции – зеленая башня высотой 1500 метров. Недостатки: дороговизна и огромные размеры. Зато крытую территорию можно использовать как оранжерею для выращивания растений. Принцип работы: воздух под прозрачной поверхностью типа крыши прогревается, увеличивается в объеме и устремляется вверх. Под наклонной крышей ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 82 поток нагретого воздуха фокусируется через высокую узкую башню, где раскручивает турбину генератора. Чем выше башня, тем стремительнее воздушный поток, потому что с нарастающей высотой уменьшается атмосферное давление. Электрический ток вырабатывают воздушные турбины. Чтобы такая воздушная электростанция достигла мощности 200 мегаватт, необходимы стеклянная крыша диаметром восемь километров и башня высотой не менее 1000 метров. Солнечная космическая электростанция. Принцип работы: Орбитальные фотобатареи могут извлечь из космоса в пять- десять раз больше электроэнергии, чем земные. Полученная электроэнергия домчится до Земли в виде электромагнитных микроволн. Приемные антенны заново преобразуют эти лучи, заряженные энергией, в электричество. Паруса площадью три квадратных километра способны вырабатывать до 1,4 гигаватта электроэнергии, что соответствует мощности АЭС. Американская энергетическая компания «Пасифик Газ энд Электрик" рассчитывает уже через пять лет – добывать из космоса 200 мегаватт электроэнергии. Приемные антенны и система распределения энергии будут смонтированы в калифорнийском городе Фресно. Японское агентство аэрокосмических исследований намерено запустить первую гигаваттную космическую СЭС в 2030 году. Недостатки: орбитальная СЭС весит тысячи тонн, а доставка одного килограмма груза на геостационарную орбиту сегодня обходится примерно в 10 000 долларов. По решению Европейского союза с 2019 года все новые строящиеся здания органов государственной власти (а с 2020 года – все новые частные дома) должны достичь абсолютной энергоэффективности – не выбрасывать в атмосферу ни грамма парниковых газов. Между тем Европейский союз планирует уже в 2020 году получать 20 процентов энергии из возобновляемых источников, Китай вложил в прошлом году 54,4 миллиарда долларов в развитие возобновляемых источников энергии. По данным международного энергетического агентства, к 2030 году бо процентов электроэнергии в мире будет вырабатываться за счет возобновляемых источников. ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 83 Лекция 9. Стандарты и практика реализации природоохранных проектов при осуществлении бурения на шельфе Формулировка проблемы или какими должны быть стандарты. Законы позволяют держать добычу полезных ископаемых в стандартизированных рамках. Программа «Охрана окружающей среды при освоении морских местонахождений нефти и газа». Актуальность проблемы. Согласно Концепции развития нефтегазового комплекса России, наиболее перспективным направлением является освоение континентального шельфа Российской Федерации. Значительный объем запасов нефти и газа в России сосредоточен в недрах шельфа арктических и Дальневосточных морей, характеризующихся суровыми климатическими условиями и сложной ледовой обстановкой, низкой геологической изученностью недр, ограниченностью и подчас невозможностью применения традиционных методов обеспечения промышленной безопасности для подводной добычи и транспортировки углеводородов. В этих условиях решение ключевых технических проблем безаварийного освоения шельфовых углеводородных месторождений без применения методологии анализа риска и риск ориентированного подхода для обоснования промышленной безопасности шельфовых нефтегазовых сооружений (ШНГС) невозможно. Риски при перевозке через шельфовые моря. Проблемы: наличие льда – необходимость в ледоколах; логистические трудности. При современных технологиях добычу можно производить под водой. Применение методологии анализа риска в обеспечении безопасности ШНГС требует разработки научно обоснованных, адаптированных к шельфовой проблематике методик прогноза вероятности возникновения аварий на ШГТС и расчета возможных последствий выбросов опасных веществ, транспортируемых по морским. Важнейшей составной частью ШНГС являются морские трубопроводы, по которым осуществляется транспортировка продукции от места добычи до береговых объектов, подача химических реагентов, пластовой воды. Нарушение целостности морских трубопроводов может приводить к существенным экономическим и экологическим потерям. Крупнейшие в истории загрязнения окружающей среды в гидросфере Загрязнение окружающей среды происходит не только при добыче, но и при перевозке. ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 84 Самое крупное нефтяное пятно образовалось в Персидском заливе из-за войны между Ираном и Кювитом. После к этой войне подключились и другие страны, в том числе США. Чтобы предотвратить высадку десанта, был дан указ: разрушить нефтяные терминалы, из-за чего нефть начала разливаться в акваторию. По сравнению с этой аварией, «Глубоководный горизонт» имеет меньшие масштабы. Крупнейшие разливы нефти: 1. Война в Персидском заливе, 1991 2. Авария на платформе Deepwater Horizon, 2010 3. Авария на платформе Ixtoc 1 Oil Well, 1979 4. Столкновение танкеров Atlantic Empress и Aegean Captain, 1979 5. Нефтяные разливы в Ферганской долине, 1992 6. Пятно «Nowruz»результат столкновения танкера с нефтяной платформой, 1983 7. Танкер «ABT Summer», 1991 8. Танкер «Castillo de Bellver», 1978 9. Танкер «Amoco Cadiz», 1978 10. Танкер «Odyssey», 1988 Источники загрязнения окружающей среды в гидросфере Влад человека (человеческий фактор): аварии при перевозке и добыче нефти (редко), переработанное топливо для нужд водоплавающих объектов (ежедневно). Вклад природы: цунами, землетрясения, смерчи и другие события, которые приводят к авариям. В России перевозка осуществляется с помощью трубопроводов, ЖД, водного транспорта. Международная перевозка осуществляется с помощью системы трубопроводов, Аварийные ситуации на скважине В нефтяной и газовой промышленности наиболее сложными и опасными являются аварии с открытыми фонтанами при проходке и эксплуатации скважин. В результате этих аварий наносится огромный материальный ущерб. Начавшаяся в виде проявлений аварийная ситуация может перейти в открытый фонтан с возгоранием, уничтожением скважины, гибелью людей, загрязнением окружающей среды и деятельности близлежащих промышленных объектов. Особенно опасны выбросы и открытые фонтаны на нефтяных и газовых месторождениях с наличием сероводорода и на месторождениях континентального шельфа. ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ ГАБДУЛЛИН РУСЛАН РУСТЕМОВИЧ КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU 85 Сценарий аварии, связанный с открытым фонтанированием, включает истечение бурового раствора и выброс пластового флюида из скважины, распространение его поверхности, воспламенение выбрасываемых углеводородов, разрушение буровой установки и поражение людей, обслуживающих ее. Причиной возникновения аварийной ситуации служит отклонение от допустимых пределов противодавления на газоносный горизонт за счет снижения плотности промывочной жидкости или снижения уровня бурового раствора в скважине в результате ухода его в поглощающий пласт. Признаком опасности при бурении является наличие газоносного пласта. Авария на платформе Deepwater Horizon 20 апреля 2010 года в 80-ти км от побережья американского штата Луизиана на нефтяной платформе Deepwater Horizon произошёл пожар и взрыв. Пожар длился более 35 часов, затушить его безуспешно пытались с пожарных судов, которые прибыли на место аварии. 22 апреля платформа затонула в водах Мексиканского залива. Deepwater Horizon – платформа сверхглубоководного бурения с системой динамического позиционирования, построенная в 2001 году судостроительной компанией Hyundai Heavy Industries. В сентябре 2009 года платформа установила рекорд, пробурив в Мексиканском заливе на месторождении Тайбер самую глубокую на тот момент скважину, достигнув глубины 10 680 м, из которых 1 259 м составляла вода. После аварии 20.04.2010 платформа затонула и лежит на морском дне в 400 м от устья скважины. В результате аварии без вести пропало 11 человек, их поиски проводились вплоть до 24 апреля 2010 года и не дали никаких результатов. 115 человек были эвакуированы с платформы, среди них 17 с ранениями. Впоследствии мировые информагентства сообщили о том, что при ликвидации последствий аварии скончались ещё два человека. С 20 апреля по 19 сентября продолжалась ликвидация последствий аварии. Тем временем, по оценкам одних экспертов, в воду ежесуточно попадало порядка 5000 баррелей нефти. По другим данным, в воду попадало до 100 000 баррелей в сутки, о чём в мае 2010 года заявил министр внутренних дел США. К концу апреля нефтяное пятно достигло устья реки Миссисипи, а в июле 2010 года нефть была обнаружена на пляжах американского штата Техас. Кроме того, подводный нефтяной шлейф растянулся на 35 км в длину на глубине более чем 1000 метров. За 152 дня в воды Мексиканского залива вылилось порядка 5 млн баррелей нефти. Площадь нефтяного пятна составила 75 тысяч км в квадрате. |