Dålig påverkan från förnybara energikällor. Förnybara energikällor. Vindenergins inverkan på den naturliga miljön

Men alla dessa tekniker tar inte hänsyn till påverkan på grundval av grunderna för människans fysiologiska existens - jordens ytskikt.
Bedömning av installationer i termer av minskade kostnader och återbetalningstid är inte den enda indikatorn med vilken man kan bedöma effektiviteten i användningen av förnybara källor. Sådana installationer genererar bland annat "grön" energi, vilket inte leder till en minskning av markens bördighet. Dessutom beaktas inte de ytterligare sociala och miljömässiga fördelarna som erhålls från användningen av förnybara energisystem.

Nationell ekonomisk effekt

Låt oss överväga den ytterligare ekologiska, socioekonomiska effektiviteten hos det förnybara energisystemet, förknippat med bevarandet av markens bördighet, i jämförelse med traditionell energiförsörjning från bränsleenergi.

Som du kan se kan den nationalekonomiska effekten av att använda någon RES-teknik bestå inte bara i produktion av el, kyla och värme, utan också i att upprätthålla markens bördighet (inklusive genom användning av biometan på vintern). Detta är en grundläggande fördel med förnybar energi, och den måste beaktas när man bestämmer effektiviteten av dess användning.

Ett användbart resultat ur detta perspektiv kan presenteras som summan av den mottagna "gröna" energin och de förhindrade skadorna från markförstöring.

Detta är tillämpligt på all teknik för att använda förnybara energikällor och låter dig ta hänsyn till den grundläggande egenskapen hos sådana installationer - förnybarhet. När man jämför kraftverk som använder förnybara energikällor och fossila bränslen tar man vanligtvis bara hänsyn till den faktiska energiproduktionen. Till exempel anses en solcellsanläggning vara effektiv om dess kostnader inte överstiger kostnaderna för bränsle som skulle förbrukas av en anläggning med samma kapacitet som använder fossilt bränsle. Och en sådan fördel när man använder till exempel solens energi, som bevarande av humus, förblir utom synhåll.

Att spara jordens resurser blir en allt viktigare uppgift, och att ta hänsyn till de mångfacetterade konsekvenserna av deras bevarande kommer utan tvekan att ge en mer objektiv bedömning av effektiviteten i användningen av förnybara energikällor.

Den nationalekonomiska effekten av bevarandet av humus i marken vid användning av förnybara energikällor kan uppskattas som E = kpot × W × c, där W är mängden humus som sparats i ekosystemet, som tidigare användes för att odla växtprodukter som används som bränsle för självskörd är kpot en koefficient, med hänsyn till ökningen av den primära humusen när "odlingsmarken ligger i träda", c - den specifika bedömningen (priset) av bevarandet av humus i jorden.

När man bestämmer effektiviteten hos RES-energisystemet måste man ta hänsyn till inte bara monetära resurser (kapitalinvesteringar, nuvarande kostnader), utan också råvaror - spara gödningsmedel, rent vatten för bevattning etc.

Solenergi är alltså en miljövänlig typ av bränsle och energiresurs, som måste beaktas i form av en miljöeffekt. Effekten av utsläpp (СО2) vid förbränning av biometan på miljön antas konventionellt vara noll, eftersom biometan under naturliga förhållanden skulle släppas ut i atmosfären från organisk biomassa (avfall), vilket gav biometanproduktion i en bioreaktor, p.g.a. till naturlig jäsning. Men omvandlingen av organiskt avfall till biometan och gödningsmedel måste beaktas i form av en miljöeffekt som minskar föroreningar av mark och miljö med långt ifrån ofarligt koncentrerat animaliskt avfall.

Användningen av biometan kräver inte behandlingsanläggningar för biogasanläggningar (biogasrening från skadliga gaser utförs i anläggningens tekniska cykel). Därför kan den ekologiska effekten betraktas som förhindrad skada på grund av frånvaron av skadliga utsläpp i marken.

Skador på ekosystemet

Specifika skador med samma utsläpp till atmosfären för varje ekosystem är olika. Den ekologiska effekten kan definieras som den förhindrade skadan på marken på grund av minskningen av skadliga utsläpp under utvinning och transport av energibäraren.

Vid bedömning av skador på vattenförekomster kan man utgå från nivån av lösligt syre i vatten och organiskt avfall.
Precis som med mark- och luftföroreningar finns det nästan ingen gräns för mängden föroreningar som kan släppas ut och släppas ut i vattenmiljön. De huvudsakliga källorna till organiska nedbrytbara vattenföroreningar är industri, värmekraftverk, värmekraftverk, jordbruk, hushåll och utsläpp av regnvatten i städer. Om utsläppet av organiska föroreningar på en specifik plats inte är för stort, så reduceras syrehalten i floden (reservoaren) först till en viss nivå, för att sedan återställas igen (förutsatt att inga andra utsläpp nedströms floden sker). Och om volymen av organiskt material som släpps ut i vattnet överstiger en viss nivå, kan processen för deras nedbrytning leda till utarmning av lösligt syre.

Skadorna från industriavlopp är som bekant mycket höga - syrehalten i vattnet minskar kraftigt.

Höga nivåer av lösligt syre (7-8 mg/l) krävs för vissa värdefulla fiskarter (8-10 mg/l är syresättningsstadiet i de flesta vattendrag under sommaren). För de flesta fiskar är 4-5 mg/l ganska lämpligt. Men vid nivåer under 2-3 mg/L kan endast ett fåtal överleva.

Förutom att minska lösligt syre kan bortskaffande av organiskt avfall få andra oönskade konsekvenser. Vid nedbrytning av organiskt material bildas näringsämnen för alger som stimulerar deras tillväxt. Faran för överväxt av alger är en av de svåraste utmaningarna inom förvaltningen av vattenkvalitet, särskilt i sjöar, vikar och flodmynningar.

Icke nedbrytbara vattenföroreningar bearbetas inte av flodbiota. För de flesta av dessa föroreningar är de enda betydande förändringar som kan ske i ytvatten upplösning och deponering, och i grundvatten, deposition och absorption. Denna grupp består av en mängd olika oorganiska kemikalier, inklusive tungmetaller, jordpartiklar och olika typer av kolloidala ämnen. När alla dessa ämnen ackumuleras i tillräckligt stora volymer kan de vara giftiga för vissa livsformer, ge upphov till obehagliga lukter, öka vattnets hårdhet och, särskilt i närvaro av klorider, korrodera metaller.

I vissa fall blir vattnet olämpligt för bevattning och bevattning, och inte bara för den odlade grödan. Dess ruttnahet skadar jorden och tar bort hela fält från växtföljden.

Hur man minskar stressen på biosfären

Användningen av förnybara energikällor kan avsevärt minska belastningen på biosfären, sänka territoriets ergodemografiska index.
Av särskilt intresse är användningen av förbränningsavfall som kol, torv och oljeskiffer. Kol och skifferaska används i stor utsträckning för markdeoxidation och produktion av växtstimulerande medel. Torvaska är efterfrågad inom farmakologi.

Vid konstruktion av till exempel strömförsörjningssystem av gropar för en solsaltdamm (EPR nr 19 (255) för 2014) kan det övre bördiga jordlagret (svartjord, humus) säljas, vilket innebär att effekten av dess genomförande kommer att minska kostnaderna för systemet. Och om det används för att förbättra markens bördighet för ägaren av systemet, kommer effekten att uttryckas i en ökning av avkastningen av odlade grödor, vilket kompenserar för minskningen av arean på tomten som används för dammen.

Vid användning av solenergi, vattenenergi och biometan finns inga risker att uppstå, till exempel vid användning av kol och flytande gas, spridning av skadliga organismer och ogräs i fordon.

Den sanitära effekten (avsaknad av konsekvenser av fytosanitär kontroll etc.) kan också betraktas som förhindrad skada på grund av bristande bränsleleverans vid användning av solenergi- och biometansystem.

Antropogen påverkan

Med civilisationens nuvarande utvecklingstakt är det omöjligt att reservera för stora naturområden och spendera för mycket pengar på dess skydd, eftersom detta leder till stora ekonomiska förluster för samhället.

Den kraftiga försämringen av den ekologiska situationen i Ryssland beror på det faktum att många ämnen som släpps ut i miljön, inklusive cancerframkallande, i form av fasta partiklar eller i löst tillstånd ackumuleras i den. I detta avseende är det omöjligt att ständigt fokusera på de nivåer av högsta tillåtna koncentrationer (MPC) som fastställs idag. För att upprätthålla miljökvaliteten på en acceptabel nivå är det nödvändigt att ändra MPC i riktning mot åtstramning över tid, vilket inte praktiseras.

Mer än 99 % av alla utsläpp från TPP kommer in i atmosfären från skorstenar, vilket skapar de högsta marknivåerna på ett avstånd av flera kilometer från TPP, beroende på vindhastigheten och dess riktning.

För närvarande är den mest kraftfulla källan till radionuklider som kommer in i miljön föremål för bränsle- och energikomplexet som drivs av fossila bränslen - kol, skiffer, olja. När fossila bränslen brinner kommer radioaktiva grundämnen och deras sönderfallsprodukter in i atmosfären med rökutsläpp. Dosen till följd av utsläpp från en koleldad kraftvärmekraftverk är betydligt (5-40 gånger) högre än den för ett kärnkraftverk med lika kapacitet, även om vi tar askutsläppsreningsfaktorn för en kraftvärmeproduktion lika med 0,975. Och rökgasrening är ett dyrt nöje, kapitalkostnaderna för konstruktion av TPP-reningsenheter uppgår till 186-264 tusen $ per 1 MW installerad kapacitet.

Enligt experter från Institutet för marknadsproblem vid den ryska vetenskapsakademin var den direkta årliga ekonomiska skadan på grund av negativa antropogena effekter på miljön i Ryssland i mitten av 90-talet cirka 10 % av BNP.

Användning av biomassa

På statlig nivå kan det årliga ekonomiska resultatet från förnybar energi manifesteras i kostnaden för naturresurser (olja, kol, gas) som bevaras för framtida generationer, i en möjlig ökning av vinster från försäljning av exportorienterade typer av naturresurser , samt i intäkterna från försäljningen av kvoter för utsläpp av växthusgaser (СО, СО 2) i enlighet med Kyotoprotokollet.

Dessutom bör denna årliga ekonomiska effekt omfatta fördelar som är förknippade med en proportionell minskning av avfallsgenereringen.

För närvarande främjar en del av världssamfundet, som är oroad över CO2-utsläpp, aktivt användningen av biomassa. Motiveringen är följande: när biomassa förbränns frigörs faktiskt CO 2, men den absorberades tidigare av växter från atmosfären, därför anses biomassa vara neutral när det gäller CO 2 -utsläpp, förutsatt att grönområdena förnyas i tillräcklig volym .

Men allt är inte så enkelt här. Användningen av biomassa som energiresurs anses av biologer vara en konsekvens av okunskap, eftersom avlägsnandet av biomassa från den allmänna kedjan av sammankopplade bioprocesser på jorden rubbar balansen i biosystemet (produktiviteten hos zonala ekosystem), vilket kan innebära oförutsägbara negativa konsekvenser. Till exempel, om ett gammalt träd faller och ruttnar i skogen, växer ett nytt träd av detsamma i dess ställe. Men om ett fallen träd tas bort från skogen, på grund av utarmning av jorden, kommer det andra trädet att vara värre än det första, det tredje och det andra, och så vidare.

Den orörda taigan har bevarats i årtusenden, och den systematiska fällningen av träd förvandlar mäktiga skogar till förkrossade öppna skogsmarker (skogsstäpp), skogsstäpp till stäpp, och så vidare.

För att förhindra spridning av damm från industriföretag, värmekraftverk, värmekraftverk, etc., är det nödvändigt att återställa skog, och inte att främja användningen av trä som ett förnybart fossilt bränsle, och här är varför.
Bladyta på 1 kvm. m behåller 1,5-3 g damm. Växternas rotsystem förankrar jorden och minskar därmed den yta som kan vara en dammkälla i miljön.

Grönytor på en yta på 1 hektar renar luften från 50-70 ton damm per år, vilket minskar dess koncentration med 30-40%.

Grönska på stadsgator kan minska dammhalten i atmosfären med 2–3 gånger jämfört med gator utan grönska.

Skogen filtrerar bort även radioaktivt damm från luften. Det visade sig att trädens löv och barr kan fånga upp till 50 % av detta damm och skydda grödor från radioaktiv kontaminering. Skyddsremsor kan fånga in radioaktiva aerosoler som finns i luften, vilket minskar tätheten av förorening av åkrar och betesmarker.

Upprätthålla fertiliteten

Lösningen på den lägsta försörjningsnivån för både individen och det globala samhället är att lösa problemet med hunger.

Eftersom miljövänliga produkter endast kan erhållas på mark som inte är förgiftad av aska från värmekraftverk, bekämpningsmedel, överdrivna mängder mineralgödsel, nitrater, i detta avseende, i detta avseende, i första hand, förutom tillgången på lämplig teknik, finns det en fråga om markens resurs och upprätthållandet av dess bördighet för närvarande och under ytterligare perioder.

Det har länge varit känt att en av de viktigaste indikatorerna på fertilitet är innehållet av organiskt material eller humus i jorden. Ju mer det är, desto bättre vatten, luft och termiska regimer i jordens bördiga skikt, desto rikare är det på grundelementen i växtnäring, desto mer aktivt pågår processen att skapa levande från icke-levande i Det.

Det är också känt att mark är en levande organism, ett komplex av mikro- och makrofauna (mikroorganismer och jorddjur) i kombination med element av "icke-levande" mineral och organiskt material, som befinner sig i en nära utbytesprocess. Markmikro och makrofauna är skaparna av jordar.

"Produktion" av humus sker årligen i enorma mängder. Toppen av bearbetningen inträffar på hösten, när majoriteten av växterna dör och faller till jorden. All denna enorma massa av döda växter, som innehåller en stor mängd olika näringsämnen, går till bearbetning till jordmikroorganismer och djur - maskar, som bearbetar dem till humus. Från varje ton sådant torrt material bildas 600 kg humus organiskt gödselmedel, vilket inkluderar alla nödvändiga mineralnäringsämnen för växter som dyker upp igen på våren.

Det är ännu inte möjligt att skapa humus på andra sätt. Humus är "växtbröd". Den innehåller 95% av jordens kvävereserver, 60 - fosfor, 80 - kalium, innehåller alla andra mineralnäringsämnen från växter i ett balanserat tillstånd.

Humus roll

Humus är "burkjord bördighet". Det ackumulerades och förblev i chernozems under hela postglaciala perioden, eftersom humater av kalcium, magnesium och andra metaller är olösliga och inte tvättas ur jorden med vatten, utan konsumeras endast av växternas rotsystem efter behov. Den skapar en granulär jordstruktur, skyddar den från vind- och vattenerosion och förser växter med den nödvändiga koldioxiden för fotosyntes och biologiskt aktiva tillväxtämnen.

Åkrarnas bördighet är direkt relaterad till mängden och kvaliteten av humus i jorden. De berömda chernozemerna i de centrala och nordkaukasiska regionerna innehöll 10-14% humus, och tjockleken på chernozemlagret nådde 1 m.

Men vi måste också tänka på följande: vi skördar årligen skördar från åkrar, fruktträdgårdar och grönsaksträdgårdar och bär med sig en del av de näringsämnen som inte återgår till jorden. Från bristen på denna del av det organiska materialet utarmas jorden och förlorar fertilitet. Kemiska gödningsmedel kan inte helt kompensera för denna förlust av näringsämnen och kompenserar inte alls för förlusten av humus från jorden. Dessutom förbättrar kemiska gödningsmedel i jorden sönderfallet (mineraliseringen) av humus; de, tillsammans med bekämpningsmedel, förgiftar (dödar) maskar - de viktigaste producenterna av humus i jorden. Bearbetningen av döda växtrester till humus upphörde, och jordarna var utarmade, upphörde att vara bördiga. Det är därför det ofta händer att bortförseln av gödsel till åkrarna inte kan öka deras fertilitet - det finns ingen som bearbetar gödseln i jorden.

Användningen av stora doser av konstgödsel, bekämpningsmedel, högintensiv jordbearbetning har kraftigt minskat antalet jordbildande djur i marken, på vissa ställen för att helt försvinna, och undergrävt processen för humusbildning. Markens bördighet har minskat avsevärt. Kemiska gödningsmedel är en dopning för marken. I närvaro av mineralgödselmedel sker en ökad humusmineralisering (nedbrytning till CO2- och askelement). Den ständiga användningen av sådan doping i ökande doser är kriminell, eftersom den dömer allt levande till hunger och utrotning.

För att upprätthålla en underskottsfri humusbalans är det nödvändigt att applicera minst 6-7 ton gödsel per hektar årligen. Den tillgängliga boskapen kan dock inte säkerställa "produktionen" av en sådan kvantitet.

Det är inte för inte som under de senaste åren, för att reglera balansen mellan humus och näringsämnen, har hackad halm införts i jorden som resursbesparande gödningssystem under skörden av spannmål. Användningen av hackad halm gör det möjligt för gårdar att lösa det mest akuta problemet med bortskaffande av lågvärdigt halm och eliminera kostnaderna för att tappa, transportera, stapla och använda halm för att upprätthålla jordens bördighet med en minskning av dess erosion och humusutbränning.

Därför kan biogasanläggningar som använder den producerade biogasen (upp till 30 %) för tekniska behov (för att hålla temperaturen i bioreaktorn) och berövar daggmaskarna mat, inte betraktas som miljövänliga tekniker.

Deformation av miljön

Världsgemenskapen till de flesta negativa faktorer Bränsle- och energikomplexets påverkan på biosfären inkluderar CO2-utsläpp (mängden koldioxid i atmosfären fortsätter att öka med 0,002 % årligen), syreförbränning, en minskning av fotosyntesenergin på grund av luftföroreningar, samt surt regn, nedbrytning av skog och mark, vilket bidrar till ytterligare teknogen ökenspridning.

I detta avseende har den primära bioproduktiviteten (mängden organiskt material som produceras i biosfären) minskat kraftigt och fortsätter att minska. Det finns en global deformation av miljön.

Fortsättningen av dessa trender utgör ett stort miljöhot.

Användningen av förnybar energi, inklusive som ett sekundärt verktyg, för att säkerställa oavbruten "bearbetning" av jorden är nu en av de första platserna. Ekonomiska förluster i frånvaro av oavbruten energiförsörjning inom jordbruket är besläktade med förluster som kommer att observeras i varje produktion av en kontinuerlig cykel, vare sig det är en metallurgisk verkstad eller ett oljeraffinaderi. Förlusten av produkter kan endast förhindras genom att införa ytterligare produktionskapacitet med tillförlitlig energiförsörjning för produktion, lagring och bearbetning.

Rimlig användning

Det råder ingen tvekan om att effektiviteten av att använda förnybar energiteknik kommer att öka med tiden. Detta kommer att underlättas av det ökande behovet av att spara humus, och tekniska framsteg, och förbättringen av organisationen av skapandet och användningen av RES-anläggningar.

Användningen av energiutrustning för jordbearbetning, skötsel av växter och djur, uppvärmning av rum, matlagning har både social och ekonomisk betydelse. Det finns också en spridningseffekt i utvinnings- och bearbetningsindustrin, i maskinbyggnadskomplexet, vilket kommer att påverka förbättringen av investeringspolitiken i landet.

Det finns inget behov av att öka genomströmningen av transportinfrastrukturen, eftersom vid byggandet av till exempel solsaltdammar och -gropar kommer huvudsakligen naturliga "färdiga och eviga" material att användas, och bränsletransporter i samma volymer. krävs inte.

Strukturen av komponenterna i den socioekologiska och ekonomiska effekten av ett separat förnybar energisystem visar hur ett balanserat tillvägagångssätt för analys av effektiv användning av nya tekniska lösningar bör vara. Men ofta, när man utvecklar territorier med olika klimatförhållanden, anförtros valet av en eller annan energikälla till människor som är långt ifrån inte bara förnybara energikällor utan också från traditionell bränsleenergi.

Det är märkligt att regeln om klok användning av specialister helt överges när det gäller decentraliserad energiförsörjning eller tillhandahållande av energi till ekologiskt förtryckta områden. Några av de traditionella energikällorna - utan tvekan framstående specialister inom sitt kunskapsområde - anser sig vara kompetenta att uttrycka dogmatiska bedömningar om relevansen och socioekologiska och ekonomiska effektiviteten hos nya områden för förnybar energi. Och även allt som relaterar till det, utan att vara vittnen till något av dess "fenomen" och ofta inte ha någon aning om dess principer och praktik.

Förnybara energikällor

Förnybara energikällor (RES) inkluderar följande energiformer: solenergi, geotermisk energi, vind, havsvågor, strömmar, tidvatten och havsenergi, biomassaenergi, vattenkraft, lågvärdig termisk energi och andra "nya" typer av förnybar energi.

Det är vanligt att villkorligt dela upp RES i två grupper:

Traditionell: hydraulisk energi omvandlad till den använda energiformen från vattenkraftverk med en kapacitet på mer än 30 MW; biomassaenergi som används för att generera värme traditionella sätt förbränning (ved, torv och vissa andra typer av eldningsolja); geotermisk energi.
Okonventionell: sol-, vind-, havsvågor, strömmar, tidvatten och havsenergi, hydraulisk energi omvandlad till en användbar energiform av små och mikrovattenkraftverk, biomassaenergi som inte används för att generera värme med traditionella metoder, lågvärdig termisk energi och andra " nya" typer av förnybar energi.
Outlook för förnybar energi

V senaste åren den uppåtgående trenden i användningen av förnybara energikällor (RES) börjar bli ganska uppenbar. Utvecklingsproblem för förnybar energi diskuteras på högsta nivå. Så vid ett möte kl den högsta nivån i Okinawa (juni 2000) diskuterade cheferna för åtta stater, inklusive Rysslands president V.V. Putin, de globala problemen med utvecklingen av världssamfundet och bland dem problemet med förnybara energikällors roll och plats. Det beslutades att bilda en arbetsgrupp för att ta fram rekommendationer för en betydande spridning av marknader för förnybar energi. I nästan alla utvecklade länder utformas och implementeras utvecklingsprogram för förnybar energi.
Vad orsakade ett sådant intresse för detta problem?

På tal om denna trend bör ett fundamentalt nytt ögonblick lyftas fram. Fram till nyligen fanns det ett tydligt mönster i utvecklingen av energisektorn: de energiområden som gav en ganska snabb direkt ekonomisk effekt höll på att utvecklas. De sociala och miljömässiga effekterna förknippade med dessa områden ansågs endast åtföljande, och deras roll i beslutsfattandet var obetydlig.

Med detta tillvägagångssätt betraktades förnybara energikällor endast som framtidens energiresurser när de är uttömda traditionella källor energi eller när deras utvinning blir extremt dyr och arbetsintensiv. Eftersom denna framtid verkade ganska avlägsen (och även nu är det möjligt att tala på allvar om utarmningen av potentialen hos traditionella energiresurser endast med stor sträckning), verkade användningen av förnybar energi ganska intressant, men under moderna förhållanden, snarare exotiskt än praktiskt , uppgift.

Situationen har drastiskt förändrats av mänsklighetens medvetenhet om tillväxtens ekologiska gränser. Den snabba exponentiella tillväxten av negativa antropogena effekter på miljön leder till en betydande försämring av den mänskliga miljön. Att upprätthålla denna miljö i ett normalt tillstånd och möjligheten till dess självbevarande håller på att bli ett av de prioriterade målen för samhällets liv. Under dessa förhållanden blir de tidigare, endast snävt ekonomiska bedömningarna av olika områden av teknik, teknik, förvaltning, klart otillräckliga, eftersom de inte tar hänsyn till sociala och miljömässiga aspekter.

För första gången var drivkraften för den intensiva utvecklingen av förnybara energikällor inte lovande ekonomiska beräkningar, utan allmänhetens påtryckningar utifrån miljökrav. Uppfattningen att användningen av förnybara energikällor avsevärt kommer att förbättra miljösituationen i världen är grunden för detta tryck.

Den ekonomiska potentialen för förnybara energikällor i världen uppskattas för närvarande till 20 miljarder toe. per år, vilket är dubbelt så hög årsproduktion av alla typer av fossila bränslen. Och denna omständighet indikerar vägen för energiutveckling inom en snar framtid.

Den största fördelen med förnybara energikällor är outtömlighet och miljövänlighet. Deras användning förändrar inte planetens energibalans. Dessa egenskaper var orsaken till den snabba utvecklingen av förnybar energi utomlands och mycket optimistiska prognoser för deras utveckling under det kommande decenniet.

Enligt American Society of Electrical Engineers, om 1980 andelen elektricitet som produceras av förnybara energikällor i världen var 1%, kommer den år 2005 att nå 5%, år 2020 - 13% och år 2060 - 33%. Enligt det amerikanska energidepartementet kan volymen av elproduktion baserad på förnybara energikällor i detta land år 2020 öka från 11 till 22 %. I länderna i Europeiska unionen är det planerat att öka andelen användning för produktion av värme och el från 6 % (1996) till 12 % (2010). Utgångsläget i EU-länderna är annorlunda. Och om andelen förnybara energikällor i Danmark år 2000 nådde 10 %, så planerar Nederländerna att öka andelen förnybara energikällor från 3 % år 2000 till 10 % år 2020. Huvudresultatet i den övergripande bilden bestäms av Tyskland, där det planeras att öka andelen förnybara energikällor från 5,9 % 2000 till 12 % 2010, främst från vind-, sol- och biomassaenergi.

Det finns fem huvudorsaker till utvecklingen av förnybara energikällor:

· Säkerställa energisäkerhet;
· Bevarande av miljön och säkerställande av miljösäkerhet;
· Erövring av världens marknader för förnybar energi, särskilt i utvecklingsländer;
· Bevarande av reserver av egna energiresurser för framtida generationer;
· Ökad förbrukning av råvaror för icke-energianvändning av bränsle.

Omfattningen av tillväxten i användningen av förnybara energikällor i världen under de kommande 10 åren presenteras i tabell. 1. För att känna omfattningen av siffrorna, låt oss påpeka att den elektriska kapaciteten hos kraftverk som använder förnybara energikällor (exklusive stora vattenkraftverk) kommer att uppgå till 380-390 GW, vilket överstiger kapaciteten för alla kraftverk i Ryssland (215 GW) med 1,8 gånger.

bord 1

Typ av utrustning eller teknik	2000 år	2010 r.
Fotoelektricitet	0,938 (0,26)
Vindkraftverk anslutna till nätet
Små vattenkraftverk
Biomassa kraftverk
Termodynamiska solstationer
Geotermiska stationer

		380,9 - 392,45
Geotermiska kraftverk och installationer, GW

Solfångare och system,

45% av världens naturgasreserver, 13% av olja, 23% av kol, 14% av uran är koncentrerade i Ryssland. Sådana reserver av bränsle och energiresurser kan tillgodose landets behov av värme och el i hundratals år. Men deras faktiska användning beror på betydande svårigheter och faror, uppfyller inte behoven i många regioner inom energi, är förknippad med oåterkalleliga förluster av bränsle och energiresurser (upp till 50%), hotar en miljökatastrof på utvinningsplatserna och produktion av bränsle och energiresurser. Naturen kanske inte klarar ett sådant test. Cirka 22-25 miljoner människor bor i områden med autonom kraftförsörjning eller opålitlig centraliserad kraftförsörjning, som upptar mer än 70% av Rysslands territorium.

Den ekonomiska potentialen för förnybara energikällor på Rysslands territorium, uttryckt i ton ekvivalent bränsle (tcf), är per typ av källor: solenergi - 12,5 miljoner, vindenergi - 10 miljoner, jordens värme - 115 miljoner, energi biomassa - 35 miljoner, energin från små floder - 65 miljoner, energin från lågpotentiella värmekällor - 31,5 miljoner, totalt - 270 miljoner ton bränsleekvivalenter.

När det gäller volym står dessa källor för cirka 30 % av förbrukningsvolymen av bränsle och energiresurser i Ryssland, vilket uppgår till 916 miljoner ton bränsleekvivalenter. per år, vilket skapar goda möjligheter att lösa energi-, sociala och miljömässiga problem i framtiden.

Ett kännetecken för den nuvarande vetenskapliga och tekniska utvecklingen och den praktiska användningen av förnybara energikällor är den ännu högre kostnaden för den mottagna energin (termisk och elektrisk) jämfört med den energi som erhålls vid stora traditionella kraftverk. Men relevansen av denna fråga försvinner inte. Det finns stora områden i Ryssland där, när det gäller ekonomiskt, miljömässigt och sociala förhållanden det är tillrådligt att prioritera utvecklingen av förnybar energi, inklusive icke-traditionell och småskalig. Dessa inkluderar:

zoner med decentraliserad energiförsörjning med låg befolkningstäthet, först och främst regionerna i Fjärran Norden och motsvarande territorier;
centraliserade strömförsörjningszoner med stor strömbrist och betydande materialförluster på grund av frekventa avbrott hos energikonsumenter;
städer och platser för massrekreation och behandling av befolkningen med en svår ekologisk situation, som orsakas av skadliga utsläpp till atmosfären från industriella och urbana pannhus som drivs med fossila bränslen;
zoner med problem med att leverera energi till enskilda bostäder, gårdar, platser för säsongsarbete, trädgårdstomter.

Faktum är att den utbredda användningen av förnybara energikällor är i linje med de högsta prioriteringarna och målen i Rysslands energistrategi.

Till exempel formas energitryggheten till stor del på regional nivå. Graden av försörjning av regioner med egna bränsle- och energiresurser är en av huvudindikatorerna för regioners mottaglighet för hot mot energiförsörjningen. Utveckling och användning av lokala energiresurser (vattenkraft i små floder, torv, små fyndigheter av kolvätebränslen, etc.), samt användning av andra, främst förnybara, energiresurser (sol, vind, geotermisk energi, biomassaenergi) kommer att tillåta många regioner i landet att överföra för energiförsörjning från förnybara energikällor, vilket säkerställer deras energioberoende.

Inom vissa områden av användningen av förnybara energikällor har Ryssland betydande vetenskapliga resultat som motsvarar världsnivån. De stora potentiella möjligheterna att använda dessa energikällor för att lösa energi- och miljöproblem har identifierats inom en snar framtid.

Ryssland har en enorm potential och en stor bas för utveckling av förnybar energi

I ett modernt industrisamhälle (och under förhållanden med ohämmad tillväxt i konsumtionen av varor som har en avsiktligt förkortad livslängd) är energi en storskalig förorenare av naturen.

I det nuvarande utvecklingsstadiet av vetenskap och teknik har varje segment av världens energiekonomi en destruktiv effekt på omvärlden. Detta gäller fullt ut området förnybara energikällor (RES), eftersom absolut "rena" energibärare och RES-anordningar ännu inte existerar, om så bara av den anledningen att anläggningar för förnybar energi i alla fall förändrar den naturliga kursen för energi och massutbyte av biosfären.

Samtidigt kännetecknas miljömässiga förnybara energifaktorer, direkta och indirekta, av en stor variation och styrka i påverkan. De uppstår både vid konstruktion, produktion, drift och bortskaffande av utrustning för förnybar energi, och i den tekniska kedjan av att använda "gröna" energibärare, ibland i hemlighet och med oförutsägbara konsekvenser på lång sikt.

Till exempel kan byggandet av vattenkraftsdammar leda till en sänkning av befolkningens levnadsstandard, försämring av ekosystem och fiskresurser och på lång sikt.

Vindenergi kan vara en källa till negativ påverkan på fåglar, fladdermöss, vattenlevande liv och människor och skapa radiofrekvensstörningar. Geotermisk energi är potentiellt farlig i form av jordskred och sänkhål, såväl som jordbävningar.

Användningen av kraftförnybara energikällor är oupplösligt kopplad till användningen av energilagringsanordningar (kemiska, termiska, elektriska, mekaniska, genererande mellanliggande typer av energibärare, såsom väte, etc.), som också förorenar den omgivande naturen.

Inom biomassasegmentet uppstår miljöbelastningen redan vid råvaruanskaffningsstadiet (i samband med jordbruksarbete, till följd av användning av GM-växter, avskogning för att utöka de odlade områdena etc.), under produktion av lämplig industriell utrustning, drift och bortskaffande av anläggningar för förnybar energi (utsläpp och avfall). olika typer), i processen att producera biobränslen, såväl som i driften av fordon som använder bio- eller blandade bränslen (sannolikheten för en minskning av motorns tekniska resurs ökar, det blir nödvändigt att använda speciell fordonsutrustning, införandet av nya typer av smörjmedel etc.). Det bör dock noteras att när man odlar biomassa finns det en aktiv absorption av СО 2 från atmosfären som ett resultat av fotosyntesreaktionen, därför ur balansens synvinkel (skillnaden mellan den totala absorptionen och den totala СО 2 utsläpp), är utsläppen av "växthusgaser" under hela livscykeln för denna sektor för förnybar energi nettoabsorberande koldioxid.

I världen började den ekologiska aspekten av användningen av förnybara energikällor aktivt studeras för flera decennier sedan, inklusive i Sovjetunionen. För närvarande har en omfattande databas samlats i USA; inom EU finns det ingen motsvarande aggregerad statistisk information under en lång observationsperiod på grund av frågans relativa "nyhet".

Hur började förnybar energi erövra den moderna världen?

Kravet på att utöka användningen av förnybara energikällor bildades under andra hälften av 1900-talet, när omvandlingen av oljemarknaden, skapandet av OPEC:s oljekartell och de efterföljande olje- och ekonomiska kriserna på 1970-talet avslöjade sårbarheten hos västländernas ekonomier - importörer av kolväten från externa försörjningar av råvaror. Respektive nationella regeringar ställdes inför de brådskande uppgifterna att inte bara hitta sätt att minska energiförbrukningen och optimera importen av fossila bränslen, utan också att använda alternativa typer av energikällor.

I slutet av 70-talet uttalade forskare från Sovjetunionen: "Allvaret i de ledande kapitalistiska ländernas strävanden efter ett brett sökande efter en mängd olika alternativ för att tillfredsställa energibehov i framtiden bekräftas av omfattningen av det arbete som utförs ut, den snabba ackumuleringen av nya forskningsresultat och utvecklingen av projekt som är mer avlägsna när det gäller förväntade utvecklingsdatum."

På 2000-talet satte OECD-länderna, som redan hade en tillräcklig mängd kunskap och kapital, en kurs mot en ny teknologisk ordning och satte upp ett innovativt mål - skapandet av en koldioxidsnål ekonomi baserad på de senaste landvinningarna inom vetenskap och teknik. Som ett resultat fick förnybar energi, energieffektivitet, energibesparing och koldioxidinsamlingssektorn status som ekonomiska "motorer", nya "punkter" för tillväxt och storskaligt statligt stöd.

Samtidigt bör man förstå att lösningar och teknologier som erbjuder sätt att minska den antropogena belastningen på miljön (och teorin om "växthuseffekten" som argument) traditionellt blandas med politik och kapitalintressen, vilket förutsätter maximal vinst. Detta gör sina egna justeringar av det kvalitativa och kvantitativa innehållet i korgen med tillhörande miljörisker för förnybar energi, och samhället har ännu inte helt fullständiga och objektiva relevanta data.

Innan vidare övervägande av denna fråga är det tillrådligt att beskriva omfattningen av involveringen av förnybara resurser i affärsomsättningen och huvudområdena för användningen av förnybara energikällor.

Så, i början av det andra decenniet av detta århundrade, har förnybara energianläggningar slagit rot på alla "golv" i världsekonomin (från mikro- till makronivå) och i ett antal ekonomier, och förträngt kolväteenergibärare (och i Tyskland och kärnenergi), har använts i stor utsträckning vid produktion av elektrisk och termisk energi, såväl som inom transporter, flottan och flyget.

År 2001 uppskattades andelen förnybara energikällor (exklusive stora vattenkraftverk) i strukturen för den globala energiförbrukningen till 0,5 %, och i början av det andra decenniet närmade sig denna siffra 1,6 % (med hänsyn tagen till stora vattenkraftverk - 8,1 %). I absoluta tal uppgick detta till ett mycket påtagligt värde - 195 miljoner toe. (986,3 miljoner toe). Som jämförelse, 2011 var den totala förbrukningen av primärenergi (alla typer av energi) i Storbritannien 198 miljoner, Italien - 168 miljoner, Spanien - 146 miljoner toe.

På global nivå har det vuxit fram länder där ekonomisk aktivitet har blivit svår och till och med omöjlig utan användning av förnybara energikällor. Till exempel är Norge beroende av förnybar energi med 65%, Brasilien - med 39%, Kanada - med 27%, Danmark, Spanien och Tyskland - med 18, 13 respektive 9%.

Under före krisen 2007 stod förnybar energi för cirka 18 % av världens elproduktion, där den huvudsakliga källan var vattenenergi (HPP) - 86,8 %.

Det bör betonas att de givna uppgifterna är baserade på officiella statistiska uppgifter erhållna med metoder som antar förekomsten av ett visst fel; i världen kan den verkliga volymen av förnybara energikällor (till exempel med hänsyn till eldning av ved) inte mätas exakt.

Tillbaka till miljöaspekten av förnybar energi

För en generaliserad bedömning av den direkta och indirekta påverkan på miljön och som ett grovt verktyg för att jämföra nackdelar och fördelar med anläggningar för förnybar energi kan olika bedömningskriterier användas, till exempel, som:

Inverkan på markresurser;

Påverkan på flora och fauna;

Inflytande på en person;

Inverkan på vattenresurser.

I samband med doktrinen om "ren" utveckling accepteras också generellt indikatorer som bedömer utsläppen av "växthusgaser" i CO2-ekvivalenter, genererade under hela livscykeln för utrustning för förnybar energi.

Låt oss överväga de viktigaste parametrarna som kännetecknar graden av påverkan av olika typer av förnybara energikällor på miljön och, om möjligt, jämföra dem med indikatorerna för kolväteenergibärare.

Vindkraft används i stor utsträckning vid produktion av elektrisk energi. Globalt sett har den en betydande teknisk resurs, en hög grad av tillgänglighet och konsekvens och en relativt låg kostnad. Vindkraftverk (WPP) kan placeras både på land och i kustnära vatten på havshyllan. De listade fördelarna gör att vindenergi kan konkurrera med fossila bränslen; 2011 stod denna energibärare för mer än 6 % av strukturen för EU:s elproduktion.

När utrustningen är placerad på marken är ett litet landområde direkt involverat i form av en cirkel med en yta på 5-10 diametrar av vindkraftverkets vindhjul, och kabelsystemet läggs underjordiska. Enligt en studie från National Renewable Energy Laboratory (USA) varierar den totala storleken på tomten från 12-57 hektar per 1 MW av anläggningens designkapacitet, medan endast en liten del av den är ständigt upptagen - minst 0,4 hektar / MW och 1,5 ha / MW - tillfälligt (främst under konstruktion).

Således kan huvudområdet runt vindkraftverkets torn användas för andra behov, till exempel byggande av lokaler och infrastrukturanläggningar, betesboskap etc. industrizoner, vilket avsevärt ökar attraktionskraften för denna typ av förnybara energikällor. användningen av markresurser.

Vindkraftverk placerade på havsytan upptar en större yta än markinstallationer, eftersom de har betydande dimensioner och kabelanläggningar dragna längs havsbotten. De kan innebära utmaningar för sjöfart, fiske, turism, sand, grus, olja och gas.

Vindkraftverk påverkar vilda djur, främst fåglar, som dör både i direkt kollision med vindkraftverk och som ett resultat av förstörelse av livsmiljöer på grund av konstgjorda förändringar i naturliga luftflöden (änden av ett vindhjulsblad kan röra sig med en linjär hastighet av cirka 300 km /h).

I USA studeras ständigt vindkraftverkens inverkan på fåglars och fladdermöss livsmiljöer. Enligt National Wind Coordinating Committee (NWCC), 11,7 fåglar och 43,2 fladdermöss per år per 1 MW installerad vindkraftverk, medan experter anser att detta inte utgör ett hot mot artpopulationer.

Det optimala valet av utrustningsplats, tekniska lösningar (till exempel fullständig avstängning av vindkraftverket vid en vindhastighet under en viss nivå, avstängning av vindkraftverket under fågelvandring etc.), samt att ta hänsyn till andra lokala förhållanden som identifierats under driften av sådan utrustning.

De havsbaserade vindkraftverken leder också till fåglarnas död, men i mindre utsträckning jämfört med landbaserade komplex. Den huvudsakliga negativa effekten av denna typ av vindkraftverk inkluderar en möjlig minskning av befolkningen marint liv och skapandet av konstgjorda hinder (rev).

En vindturbin kan ha en skadlig effekt på en person som en källa till högfrekvent och lågfrekvent strålning, genom visuell påverkan (flimmereffekt, kränkning av det naturliga landskapets skönhet - utseendet av nya "sevärdheter", etc. ), i händelse av ett gårdsfall eller mekanisk förstörelse av vindkraftverket. Dessutom kan olyckor inträffa under underhåll och reparation av utrustning, i en kollision med vindkraftverk av flygplan. Graden av påverkan av de listade faktorerna beror till stor del på vindkraftverkets utformning, dess placering, produktionsdisciplin och fullständigheten i genomförandet av lämpliga organisatoriska åtgärder. Det anses att, med förbehåll för alla krav, negativ påverkan Vindkraftverk per person är minimalt.

Vindkraftverkens påverkan på vattenresurserna är obetydlig. Vatten används endast i produktionen av anläggningskomponenter och vid konstruktionen av vindkraftverkets cementbas.

Volymen av skadliga utsläpp i CO 2 -ekvivalent tejp associerad med vindkraftverkens livscykel är mycket lägre än samma indikator för värmekraftverk och ligger som regel i intervallet 10-20 g / kWh (för gas stationer - 270-900 , kol - 630-1600 g / kWh).

Solens energi har en enorm resurs och kan användas för produktion av termisk energi (solfångare, etc.) och elektrisk energi (solcellsanläggningar, solkoncentratorer, geomembranstationer, etc.); graden av miljöpåverkan beror till stor del på solutrustningens utformning och effekt.

Den markyta som används av solcellsdrivna system bestäms av typen av installation. Lågkraftverk kan minimera denna belastning och placeras på byggnaders tak eller integreras i olika byggnadselement (väggar, fönster etc.), medan industrianläggningar kan använda en stor yta. Denna indikator för solcellsanläggningar (FGU) ligger i intervallet 1,5-4 hektar / MW, solkoncentratorer - 1,5-6 hektar / MW.

Det finns projekt av solkoncentratorer som upptar ett betydande område av jordens yta (jämförbart med det för termiska kraftverk och kärnkraftverk). Elementen kan dock placeras i områden som är olämpliga för odling av grödor, längs infrastrukturanläggningar, på deponier för hushållsavfall eller andra områden för att minska påverkan på flora, fauna och människor.

Under driften är påverkan på vattenresurserna från FGU minimal; vatten används endast vid tillverkning av solcellskomponenter. Utformningen av solfångare förutsätter dock användningen av vatten som värmebärare, och i vissa typer av solfångare kan vattenförbrukningen (för kylning av systemet) nå 2,5 tusen l / MWh.

Den negativa påverkan på människor bestäms huvudsakligen av tillverkningsprocessen för kiselceller från Federal State University, där kontakt med skadliga och giftiga ämnen är möjlig (saltsyra, svavelsyra och salpetersyra, aceton, vätefluorid, galliumarsenid, kadmiumtellurid, kopparindium eller koppar-galliumdiselenid, etc. etc.). Vid tillverkning av tunnfilmsmoduler används mindre skadliga ämnen, men det kräver också strikt efterlevnad av säkerhetsåtgärder.

Volymen av СО 2-utsläpp för FSU är 36-80 g / kWh, solkoncentratorer - 36-90 g / kWh.

Geotermisk energi som utvinns från jordens djup (från 200 meter till 10 kilometer) kan användas för att generera elektrisk och/eller termisk energi, såväl som kyla och ånga, både genom omvandling (med ångturbiner) och direkt (genom att pumpa borrhål). vätska in i byggnadssystem). I början av 2010 var den totala kapaciteten för geotermiska kraftverk i världen cirka 11 GW, värmeenergi- ca 51 GW.

Stationer av denna typ skapas både i regioner som inte är särskilt lämpade för jordbruk och i naturskyddszoner. De kan ockupera ett ganska stort område, till exempel världens största geotermiska komplex The Geysers (USA) ligger på en yta på mer än 112 kvadratkilometer, vilket motsvarar ett specifikt område per kapacitetsenhet på 15 hektar / MW (e).

I de bergiga områdena på planeten kan borrning av brunnar och användning av teknik som liknar hydraulisk sprickning framkalla jordbävningar, och uttag av kylvätska från naturliga underjordiska reservoarer kan orsaka jordskred och sänkhål (därför pumpas det som regel tillbaka in i formationen) . Generellt sett är en geotermisk installations inverkan på djur, växtliv och människor direkt beroende av systemets utformning, typen av energibärare, vidtagna säkerhetsåtgärder och andra faktorer och är, trots de angivna nackdelarna, kl. en ganska låg nivå.

I vattenkylningskretsen för sådan utrustning kan flödet av rent vatten variera i intervallet 6-19 tusen l / MWh, medan vissa typer av stationer kan klara sig utan att ta vatten från en extern källa genom att använda borrhålsvätska.

Geotermiska stationer är en källa till atmosfärisk förorening, släpper ut svaveldioxid, samt svavelväte, koloxider, ammoniak, metan, bor och andra ämnen som kan provocera fram lung- och hjärtsjukdomar hos människor. Ändå tror man att utsläppen av SO 2 i denna produktionssektor är tiotals gånger mindre jämfört med koleldade värmekraftverk.

I allmänhet, med denna teknik, uppskattas föroreningsvolymen till 90 g / kWh i CO 2 -ekvivalent, men för system med en sluten arbetsslinga är denna indikator begränsad av utsläpp som produceras under tillverkning av utrustning.

Biomassa används i stor utsträckning vid produktion av värme och elektricitet, flytande och gasformiga motorbränslen, och inte bara för vägtransport, men också flygplan, samt fartyg.

Effekten av detta segment för förnybar energi på markresurser, flora, fauna och människor kan vara ganska betydande. Så, till exempel, för att utöka de odlade områdena av industrigrödor, kan skogsfonden utrotas, vilket leder till en minskning av utbudet av många arter av djur; en ökning av området för lämpliga grödor på jordbruksmark förvärrar konflikten med livsmedelssektorn.

Samtidigt genereras en betydande mängd biologiskt avfall i världen, vars bearbetning bidrar till att rena miljön.

Traditionellt används biomassa (träavfall och kol, halm, vissa typer av jordbruks- och boskapsavfall, kommunalt fast avfall etc.) vid förbränning. I det här fallet, när det gäller graden av påverkan på miljön, liknar det kolväteenergikällor, men samtidigt är dess fördel förnybarhet.

Utveckling modern teknik går mot att skapa metoder för produktion av biobränslen av andra och efterföljande generationer (metanol, etanol, biodiesel och syntetiska bränslen, jetbränsle, biometan, väte, etc.) genom pyrolys, förgasning, biologisk och kemisk bearbetning, hydrogenering, etc., vilket gör det möjligt att effektivt bearbeta alla typer av biologiska råvaror, främst lignocellulosa. Införandet av lämpliga industriella lösningar (i EU är detta planerat för perioden efter 2015) kommer att föra industrin till en kvalitativt ny nivå och mildra dess inverkan på jordbruket och livsmedelssektorn. På lång sikt förväntas en stadig ökning av produktionen av bioetanol och biobränslen, och deras kostnader kommer också att växa (det förväntas att 2021 kommer priset på biodiesel i nominella termer på den globala marknaden att stabiliseras nära nivån på $ 1,4 per liter, bioetanol - $ 0,7 för 1 liter).

Biomassasektorns inverkan på vattenresurserna kan vara mycket betydande (beroende på region), eftersom en viss mängd fukt krävs för att öka produktiviteten hos industrigrödor.

Dessutom kan föroreningen av regionens ytvatten uppstå på grund av användningen av konstgödsel och bekämpningsmedel.

Inom sektorerna för värme- och elproduktion med biobränslen ligger vattenförbrukningen oftast i intervallet 1 tusen - 1,7 tusen l / MWh, men för tekniska behov i kylsystemet kan en mycket större mängd användas - upp till 185 tusen l / MW -h.

När biomassa används både genom direkt förbränning och med hjälp av metoder för dess olika omvandlingar till mellanliggande energikällor, bildas skadliga ämnen (oxider av kol, kväve, svavel, etc.). Samtidigt visar en jämförande analys av CO2-utsläpp i förhållande till kolväten (gas, kol, oljeprodukter) att denna indikator till stor del beror på typen av teknik och bränsle (i genomsnitt - 18-90 g / kWh) och i vissa fall för biomassa är den högre än för andra energislag.

Vattenenergi används av HPP med olika kapacitet - från mikro HPP (flera kW) till stora HPP (över 25 MW), som ingår i de nationella energisystemen. Effekten av denna typ av förnybara energikällor på landresursen beror i första hand på utrustningens typ och kapacitet samt terrängen och kan nå flera hundra hektar per 1 MW installerad kapacitet.

Vattenkraftverk, särskilt stora, har en betydande inverkan på natur och människor; den beskrivs tillräckligt detaljerat i många vetenskapliga material från olika organisationer, till exempel WWF.

Inom vattenkraftindustrin beräknas utsläppen av växthusgaser för små stationer till 4,5-13,5 g / kWh, för stora vattenkraftverk - 13-20 g / kWh.

I vissa fall kan högkapacitets vattenkraftverk orsaka ökad nivå koldioxid- och metanutsläpp från sönderfall av biomassa som översvämmades under byggandet av dammen.

En hänsynslös strävan efter målet att utöka andelen förnybara energikällor i utgiftsdelen av energibalansen baserat enbart på ekonomiska och politiska överväganden kan resultera i mycket allvarligare konsekvenser för miljön, och längre fram i kedjan - för ekonomin som en hela, än användningen av fossila bränslen. Å andra sidan måste du förstå att en fullvärdig hänsyn till miljökraven oundvikligen kommer att leda till att utvecklingen av energi hålls tillbaka och, som ett resultat, till nya krisfenomen i samhällsekonomin. Därför är det enligt vår mening nödvändigt att rimligen använda naturens möjligheter för att möta samhällets behov, göra en grundlig bedömning och omfattande studie av förnybara anläggningars påverkan på miljön och leta efter sätt att begränsa och förebygga den.

För närvarande avslutar OECD-länderna ett fyrtioårigt steg i att forma den moderna bilden av förnybar energi. De har samlat på sig relevant erfarenhet, identifierat lovande riktningar för utvecklingen av industrin och sätt att integrera den i olika sektorer (el- och termisk produktion, försörjningssystem för flytande bränsle, etc.), och även anpassat strategin för att ytterligare främja förnybara energikällor inom regionala och världsmarknader, inklusive för att ge en ny impuls åt utvecklingen av sina egna ekonomier.

Under perioden efter 2015 förväntas, enligt vår mening, storskalig introduktion av förnybar energiteknik av nästa generationer i OECD-länderna, vilket i kombination med andra landvinningar av vetenskapliga och tekniska framsteg (skapande av nya material, utveckling av information och kommunikationsteknologier, utbyggnad av smarta energinät, omfattande introduktion av hybrid- och eldrivningar inom transport, etc.) kommer att höja den tekniska nivån inom kraftteknik till nästa nivå.

I länderna i det förenade Europa ligger förnybar energi i framkant av omvandlingen och integrationen av energimarknaden. Genomförandet av storskaliga projekt för förnybar energi och skapandet av ett paneuropeiskt smart energisystem syftar inte bara till att höja nivån på energisäkerhet, utan också för att bidra till att stärka enheten mellan stater inom EU.

Ryssland har en enorm potential och en omfattande bas för utveckling av förnybar energi i syfte att öka energieffektiviteten och minska energikostnaderna inom alla områden av ekonomin, rimlig diversifiering av energiförsörjningen till många kategorier av konsumenter, förbättra situationen i bostäder och kommunala tjänstesektorn, samt stärka små och medelstora företags affärsverksamhet. Förnybar energi kan bli en av komponenterna i processen för att övervinna Rysslands tekniska efterblivenhet, eftersom det har en positiv effekt på utvecklingen av grundläggande och industriell vetenskap, högteknologisk tillverkningssektor.

Redan på medellång sikt, enligt vår uppfattning, på den inhemska marknaden är det möjligt att aktivera efterfrågan på kostnadseffektiv energiutrustning med olika typer av kapacitet och intelligenta system som kommer att öka konsumenternas autonomi och optimera energigenereringsprocesser både på basen av förnybara energikällor och i kombination med traditionella energikällor.

Utländskt (och främst västeuropeiskt) kapital är intresserade av utvecklingen av sektorn för förnybar energi i ett antal länder i fd Sovjetunionen på grund av ekonomiska, miljömässiga och andra skäl (EU:s begränsade mark- och vattenresurser, särdragen med att reglera omsättningen av GM-grödor, behovet av ytterligare leveranser av "ren" energi, protester från invånare i ett antal regioner, etc.). För Ryssland utökar detta möjligheterna att attrahera aktiva aktörer på marknaden för förnybar energi.

Inflödet av relevanta investeringar och genomförandet av projekt för förnybar energi på Ryska federationens territorium måste vara strikt kopplat till en grundlig studie av miljökomponenten i projekt (baserat på erfarenhet och kunskap från inhemska specialister), importen av de mest avancerad teknik och utrustning, såväl som den efterföljande maximala lokaliseringen av produktionen. Absorptionen av know-how som negativt påverkar miljön och människorna, liksom "råvarubihangets" passiva roll i detta segment av energisektorn, är åtminstone destruktivt.

Litteratur

1. WWF. Dammar och utveckling. Ny metodisk grund för beslutsfattande: Rapport från World Commission on Dams / M., 2009. - s. 65-107.

2. IPCC:s särskilda rapport om förnybara energikällor och begränsning av klimatförändringar. - 2011 .-- S. 732.

3. NABU-Bundesverband. Vindenergi och naturskydd. Ein unlosbarer Konflikt? - Berlin, 2012. - S. 5-7.

4. Hans R. Kramer. Die Europaeische Gemeinschaft und die Oelkrise. - Nomos. - Baden-Baden, 1974 .-- S. 91.

5. E.M. Primakov, L.M. Gromov, L.L. Lyubimov et al. Nya fenomen i den kapitalistiska världens energi / IMEMO RAN USSR, 1979. - S. 204.

6. BP Statistical Review of World Energy. - Juni 2012. - S. 40.

8. IEA. Energiteknikperspektiv 2010. - S. 126.

9. Utsläpp av global uppvärmning under livscykeln

10. EWEA. Grön tillväxt. Vindenergins inverkan på jobb och ekonomi. - Mars 2012. - S. 11.

11. Union of Concerned Scientists. http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/environmental-impacts-wind-power.html

12. National Wind Coordinating Committee (NWCC). Vindkraftverks interaktioner med fåglar, fladdermöss och deras livsmiljöer: En sammanfattning av forskningsresultat och prioriterade frågor. - 2010. - S. 4-5.

13. Den potentiella helande effekten av vindkraftverk. - Chief Medical Officer of Heals, rapport, maj 2010.

14. Vindkraftverkens potentiella läkningseffekt / Chief Medical Officer of Heals, rapport, maj 2010.

15. US Environmental Protection Agency. Bästa metoder för sittande solceller på kommunala deponier för fast avfall. - Februari 2013. - S. 20-22.

16. IPCC. Särskild rapport om förnybara energikällor och begränsning av klimatförändringar, 2011 .-- S. 416.

17. Gejsrarna. - http://www.geysers.com/geothermal.aspx

18. Macknick, et al. 2011. En översyn av operativa vattenförbruknings- och uttagsfaktorer för elgenererande teknik. - Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory. - S. 12.

19. OECD-FAO. Agricultural Outlook 2011-2020. - S. 79.

20. J.C. Clifton-Brown, I. Lewandowski. Vattenanvändningseffektivitet och biomassafördelning av tre olika Miscanthus-genotyper med begränsad och obegränsad vattentillgång. - 12 april 2000.

21. Macknick, et al. En översyn av operativa vattenförbruknings- och uttagsfaktorer för elgenererande teknik / Nationellt laboratorium för förnybar energi. - Mars 2011. - S. 14.

22. WWF. Dammar och utveckling. Ny metodologisk ram för beslutsfattande: Rapport från World Commission on Dams. - M., 2009.

Igor Matveev, chef för sektorn för bränsle- och energiresurser

All-Russian Conjunctural Research Institute, www.eprussia.ru

2015-05-15

Den här artikeln är en fortsättning på ämnet energiutveckling baserad på förnybara energikällor (RES). Vi talar om förnybar energis bidrag till utsläppen av växthusgaser och generellt sett bieffekterna av utvecklingen av energi baserad på förnybara energikällor. I vissa fall kan förnybar energis negativa konsekvenser för miljön och samhället vara stora – i motsats till de uttalade målen om att förbättra miljöprestandan, och varje projekt kräver en separat noggrann analys. Generellt sett är de positiva och negativa miljöeffekterna av energi på förnybara energikällor en fråga som fortfarande kräver ytterligare omfattande forskning.

Den klimataspekten av utvecklingen av förnybar energi är förknippad med "noll CO 2 -utsläpp" när sol-, vind-, hydrauliska och andra kraftverk drivs med förnybara resurser. Faktum är att i dessa fall genereras energi utan att förbränna kolväten och, som ett resultat, utan att släppa ut växthusgaser och andra föroreningar till atmosfären.

Situationen är dock mer komplicerad när vi tar hänsyn till produktionens hela livscykel, med början i de förberedande stadierna och inklusive biverkningar i energiproduktionsprocessen.

För att få energi är det nödvändigt att tillverka och installera kraftutrustning, skapa infrastruktur och tillhandahålla villkor för dess drift, förbereda råvaror och kassera avfallsmaterial och utrustning vid slutet av deras livslängd. Detta kräver arbete från metallurgiska, maskinbyggande, jordbruks- och andra företag, användning av energi från fossila källor, och innebär redan utsläpp som inte är noll.

Att ta hänsyn till miljöpåverkan i alla skeden visar att övergången till förnybar energi inte alltid leder till en minskning av miljöföroreningarna, inklusive minskade utsläpp av CO 2 och andra växthusgaser.

Forskning bieffekter(inklusive ekologisk) förnybar energi i komplexet har en relativt ny historia, och nyligen började de prata mer aktivt om det. Ett av de senaste anmärkningsvärda verken är Otto Andersen, norsk forskare, forskare och projektledare för Western Norway Research Institute (WNRI) "De oavsiktliga konsekvenserna av förnybar energi. Problem som ska lösas”. Andersens arbete använder sig av information som tidigare samlats in av olika forskare om vissa energislag och regioner, utifrån vilken en generaliserad bild av miljöriskerna med förnybar energi byggs upp.

Nyckelbegrepp och tillvägagångssätt är förknippade med livscykelanalys (LCA) och bedömningen av de så kallade "moteffekterna", "återhämtningseffekterna" eller "omvända effekterna" - återhämtningseffekterna, vilket i den inhemska litteraturen översätts med "återställande effekter". " eller, utan översättning, "rebound-effekter".

Ur livscykelanalys och moteffekters synvinkel ägnas den huvudsakliga uppmärksamheten åt bioenergi (odla energigrödor för produktion av biobränsle), solcellsenergi, vissa aspekter av väteenergi och användningen av elfordon.

Ett antal frågor är fortfarande öppna, studier av biverkningar i förnybar energi kan ännu inte kallas ett tillräckligt väl studerat ämne, även om det under tidigare år genomförts ett antal lokala studier och experiment kring detta ämne.

Förnybar energi och utsläpp av växthusgaser

Om vi pratar om utsläpp av växthusgaser, alltså olika typer förnybar energi, med Andersens ord, är inte alls "lika grön" om vi betraktar dem utifrån hela livscykeln. Huvudindikatorn, ur synvinkeln av växthusgasutsläpp i samband med energiproduktion, som också används av Anderson, är mängden gramekvivalent CO 2 per producerad energienhet, särskilt för elkraftsindustrin, 1 kWh tas, det vill säga gCO 2 ekv. / kWh.

I det här fallet är beräkningsmetoden och initiala antaganden viktiga - först och främst för vilket tidsintervall beräkningen äger rum, såväl som utnyttjandet av produktionskapaciteten (utnyttjandegraden för den installerade kapaciteten, det vill säga ICUF) och följaktligen den förväntade energiproduktionen under en viss tidsperiod. Bilden här är densamma som med beräkningen av de utjämnade kostnaderna (LC) för produktion av en energienhet, som vi pratade om i artikeln. Det vanligaste intervallet är 20 år.

Livscykelanalys tillhandahåller följande emissionsmått för olika typer elenergiproduktion [gCO 2 eq / kWh]: vind - 12; tidvatten - 15; hydraulisk - 20; oceanisk våg - 22; geotermisk - 35; solcellsbatterier (fotovoltaiska) - 40; solkoncentratorer - 10; bioenergi - 230.

Detta är dock i alla fall en storleksordning mindre än de värden som ges för energisektorn som arbetar med fossila råvaror: kol - 820; gas - 490. Samtidigt är den mest "miljösäkra", i denna mening, kärnkraft, där utsläppshastigheten för gCO 2 eq / kWh bara är 12, det vill säga denna parameter är lika med de lägsta indikatorerna på förnybara energikällor. Det är uppenbart att fördelningen av utsläpp av växthusgaser efter stadier av produktionslivscykeln för olika typer av kraftteknik är fundamentalt olika (Fig. 1, Tabell 1).

När det gäller vind-, sol-, geotermisk och vattenkraft ligger den huvudsakliga miljöbelastningen på produktion av material, utrustning och konstruktion av anläggningar. Kärnkraftsindustrin har en liknande struktur. Fossila energikällor står för huvuddelen av utsläppen under driften av anläggningen, vilket kräver bränsleförbränning. Detsamma gäller för bioenergi. Således kan vi här också dra en analogi med kostnadsstrukturen - i det första fallet är det mer sannolikt att "miljökostnader" kategoriseras som fasta, i det andra - till kategorin variabler. I det första fallet är fördelarna mer uttalade med längre tidsintervall. I det andra fallet är det möjligt att minska klyftan i "produktionens koldioxidutsläppskapacitet" på grund av tekniker som gör det möjligt att minska bränsleförbrukningen och system för att fånga upp växthusgaser. I det här fallet, när man jämför "utsläppskapaciteten" för vind- och kolkraftverk, tillåts ett tidsintervall på 20 år och ICUF för vindkraftverk är 30-40%.

Den huvudsakliga uppmärksamheten ur livscykelanalys och moteffekter ägnas åt bioenergi (odla energigrödor för produktion av biobränsle), solcellsenergi, vissa aspekter av väteenergi och användningen av elfordon.

Man bör komma ihåg att ovanstående är grova medelvärden (medianvärden), det kan inte vara stor noggrannhet. Mycket beror på tekniken och specifika produktionsförhållanden. Data från olika studier och från olika källor kan skilja sig dramatiskt. Speciellt för vindkraft kan spridningen vara från 2 till 80 gCO 2 eq / kWh (onlinelibrary.wiley.com).

För vattenkraftverk kan indikatorn gCO 2 eq / kWh nå 180. Och de "lägre" värdena för kraftverk som använder fossila bränslen är 200-300 gCO 2 eq / kWh.

Anledningarna till att utsläppen av växthusgaser kan nå höga värden för livscyklerna för vattenkraftverk, solenergi, bioenergi och geotermiska anläggningar är olika. När det gäller vattenkraftverk är detta först och främst bildandet av en reservoar vid dammen, i vilken en stillastående regim kan bildas med mikrobiologisk nedbrytning av organiskt material i dammzonen, vilket orsakar en ökning av utsläppen av СО2 och СН4 (metan). Liknande processer är möjliga i tidvattenkraftverkens zoner. Inom solcellsenergi är huvudproblemen förknippade med produktionen av solceller, eftersom det bland andra risker för miljön och hälsan leder till utsläpp av ett antal fluorföreningar - hexafluoretan C 2 F 6, kvävetrifluorid NF 3 , svavelhexafluorid SF 6, som är kraftfulla växthusgaser. När det gäller geotermisk energi beror mycket på sammansättningen av energibäraren - termiskt vatten, kännetecknat av hög temperatur och mineralisering med en komplex kemisk sammansättning. I processen för dess användning och bortskaffande är både direkt termisk förorening av miljön och utsläpp av ett antal kemiska föreningar i marken, vattnet och atmosfären, inklusive växthusgaser, möjliga.

Utsläppen av växthusgaser från användningen av bioenergi sker i alla led. Först och främst förekommer det vid odling av energigrödor, i synnerhet raps och oljepalm. Intensiv odling av raps kräver ett stort antal kvävegödselmedel, vilket leder till en ökning av utsläppen av en kraftfull växthusgas - kvävedioxid N 2 0, som dessutom är en förstörare av ozonskiktet.

I genomsnitt, som kan ses, trots rekyleffekten, är utsläppen av växthusgaser under livscykeln för förnybara energikällor fortfarande betydligt lägre jämfört med icke-förnybara energiresurser (med undantag för kärnenergi).

Stora oljepalmplantager skapades i Sydostasien (Indonesien, Malaysia, Thailand) på torvmossmarker, som är naturliga "fällor" och "lagerhus" av kol, och i stället för tropiska och ekvatoriala regnskogar, som fungerar som " planetens lungor" ... Detta orsakade en snabb förstörelse av jordtäcket, en kränkning av den naturliga regimen för kolbindning och följaktligen en ökning av flödet av växthusgaser (CO 2 och CH 4) till atmosfären. I värsta fall kan en storskalig övergång från fossila till biobränslen inte minska, utan till och med öka utsläppen av växthusgaser med upp till 15 %.

En annan, hittills praktiskt taget outforskad aspekt, är en möjlig minskning av jordens totala albedo (reflektivitet) med en storskalig spridning av energigrödor, som teoretiskt sett kan bli en faktor för klimatuppvärmningen.

Under exploateringsstadiet - förbränning av biobränslen (i transporter och kraftverk), vanligtvis producerade i en blandning med fossila bränslen, som det visar sig, bildas nya kemiska föreningar som medför både giftiga och växthusfaror. Ökningen av utsläppen av växthusgaser till följd av åtgärder för att minska dem är ett exempel på återhämtningseffekten.

I genomsnitt, som kan ses, trots denna effekt, är utsläppen av växthusgaser under livscykeln för förnybara energikällor fortfarande betydligt lägre jämfört med icke-förnybara energiresurser (med undantag för kärnenergi).

Samtidigt är detta långt ifrån fallet i alla fall, och varje specifikt projekt eller program för utveckling av energi baserad på förnybara källor kräver noggrann analys, även ur miljösynpunkt - de kan inte alltid anses vara "grönare" jämfört med till andra alternativ.

Andra biverkningar

Förutom utsläpp av växthusgaser som moteffekt har förnybar energi andra sidokonsekvenser för miljön. HPP och tidvattenkraftverk förändra regimerna för strömmar och temperaturer i floder och havsvikar, bli hinder för fiskens vandringsvägar och andra flöden av materia och energi. Dessutom är en av de betydande bieffekterna av vattenkraftverk översvämningen av territorier som är lämpliga för bosättning, jordbruk och andra aktiviteter.

Samtidigt kan skredprocesser utvecklas på stränderna av reservoarer vid vattenkraftverk, förändringar i lokala klimatförhållanden och utveckling av seismiska fenomen är möjliga. Stagnerande vattenregim i reservoarer kan provocera inte bara en ökning av utsläppen av växthusgaser, utan också ackumulering av skadliga ämnen som utgör ett hot, inklusive människors hälsa.

Genombrott och kollapser av vattenkraftsdammar kan utgöra en separat fara, särskilt i bergiga och jordbävningsutsatta områden. En av de största katastroferna av detta slag inträffade 1963 vid Vajontfloden i de italienska alperna, där ett gigantiskt jordskred sjönk i reservoaren vid vattenkraftverkets dammen, vilket orsakade en vågöversvämning över dammen och bildandet av en " tsunami" upp till 90 m hög. flera bosättningar revs, mer än 2 000 människor dog.

Geotermisk energi medför risker för kemisk förorening av vatten och mark - termiska vätskor innehåller förutom koldioxid svavelsulfid H 2 S, ammoniak NH 3, metan CH 4, natriumklorid NaCl, bor B, arsenik As, kvicksilver Hg. Det finns ett problem med bortskaffande av farligt avfall. Dessutom är korrosionsskador på själva de termiska stationernas strukturer möjliga, och utpumpning av termiskt vatten kan orsaka deformation av lagren. stenar och lokala seismiska händelser som liknar dem som inträffar vid gruvdrift eller interstratala grundvattenuttag.

Bioenergi är förknippat med alienering av jordbruksmark (och andra resurser) för odling av energigrödor, som med en storskalig övergång till användning av bioenergi kan förvärra matproblemet i världen.

En grov uppskattning visar att odling av raps eller solros som råvara för biobränsle kan sluta med cirka ett ton biobränsle per hektar odlad mark. Den totala energiförbrukningen i världen når 20 miljarder ton per år i oljeekvivalenter. Att ersätta denna volym med biobränsle med endast 10 %, eller 2 miljarder ton, skulle kräva avyttring av cirka 2 miljarder hektar mark, det vill säga cirka 40 % av all jordbruksmark i världen, eller 15 % hela landområdet, exklusive Antarktis. Den storskaliga distributionen av energimonokulturer minskar den biologiska mångfalden, både direkt och indirekt, genom att livsmiljön för många arter av flora och fauna försämras.

Vid förbränning av biobränsle, särskilt vid transport, när det blandas med fossilt bränsle (konventionell diesel eller bensin) och användning av tillsatser som gör det möjligt att arbeta bättre under vinterförhållanden, bildas nya kemiska föreningar, giftiga och cancerframkallande i sina egenskaper. Detta visades i synnerhet av observationer och experiment inom ramen för studien "Inflytande av innehåll av biokomponenter i bränsle på utsläpp från dieselmotorer och försämring av motorolja".

I detta avseende verkar algenergi vara relativt att föredra - att hämta energiråvaror från alger. Kända kulturer som t.ex Botryococcus kli-noll och Arthrospira (Spirulina) platensis. Alger, i jämförelse med "land" energigrödor, kännetecknas av en högre (under vissa förhållanden - en storleksordning högre) produktivitet per ytenhet per tidsenhet och ett högre innehåll av fetter (lipider) - råvaran för biobränsleproduktion . Dessutom är odlingen av alger inte förknippad med alienering av produktiv jordbruksmark, skapandet av komplexa strukturer och utrustning, användningen av en stor mängd gödningsmedel. Samtidigt är alger en av de mest kraftfulla absorbenterna av koldioxid- och syreproducenter. I detta avseende kan denna inriktning av förnybar energi, som ännu inte har utvecklats tillräckligt, anses vara mycket lovande ur både produktions- och miljösynpunkt.

Vindkraft är minst farligt vad gäller utsläpp av växthusgaser och föroreningar, och väcker samtidigt en rad miljöanspråk i andra frågor. Dessa inkluderar bullerföroreningar av terrängen, "estetiska föroreningar", risken för mental påverkan av roterande blad. En annan grupp av påståenden är relaterade till påverkan på faunan - i synnerhet kan väderkvarnar skrämma bort fåglar och orsaka deras död när de kolliderar med bladen.

Ett problem som också växer med tiden, särskilt med byggandet av havsbaserade (offshore) vindkraftsparker - problem med tillgänglighet för service och räddningstjänst, svårigheter med underhåll, eliminering av haverier och nödsituationer, i synnerhet när vindkraftverk brinner

Den samlade erfarenheten av att driva vindkraftverk, numrerade i Västeuropa i cirka 20 år, visar att dessa påståenden är ganska spekulativa - i vilket fall som helst med tanke på tätheten hos vindkraftverk och iakttagandet av vissa säkerhetsåtgärder, i synnerhet placeringen av vindkraft. generatorer på minst flera hundra meters avstånd från bostadsområden. Andra problem ser mer verkliga ut. En av dem är uppenbar - vindkraftsparker kräver stora ytor, och det finns vissa gränser för deras installation i områden med hög befolkningstäthet och infrastruktur. Ett annat problem, som blir mer och mer akut med tiden, är utnyttjandet av förbrukade vindkraftverksblad byggda av kompositmaterial och medför en hög potential för miljöföroreningar.

Nästa problem, som också växer med tiden, särskilt med byggandet av havsbaserade (offshore) vindkraftsparker, är problemet med tillgänglighet för service och räddningstjänst, svårigheter med underhåll, eliminering av haverier och nödsituationer, i synnerhet när vindkraftverk fatta eld.

Alla ovanstående problem kan öka, skapa en multiplikatoreffekt, med en bredare spridning av vindenergi. Den står för närvarande för cirka 9 % av den totala elproduktionen i Tyskland, cirka 5 % i Italien, 18 % i Spanien. I andra stora energiproducerande länder är det en betydligt mindre andel, medan den i genomsnitt i världen är cirka 2,5 %. Vilka effekter en ökning av vindkraftskapaciteten kan leda till två till tre gånger eller mer är en separat fråga att studera.

Inom solenergi är de största miljöriskerna förknippade med användningen av stora mängder giftiga och explosiva komponenter vid tillverkning av solpaneler. Framför allt innehåller solceller kadmiumtellurid CdTe, kadmiumsulfid CdS, galliumarsenid GaAs och fluor används i produktionsprocessen, vilket skapar ett antal giftiga föreningar. Detta skapar problem först i produktionsstadiet och sedan vid kassering av batterier som har förbrukat sina resurser. Detta problem kommer också oundvikligen att växa med tiden. Ett annat problem vid produktion av solpaneler är den stora mängden vattenförbrukning. Enligt amerikanska data är förbrukningen av högrenat vatten för produktion av 1 MW effekt cirka 10 l / min.

Den integrerade indikator som används för att bedöma skadan av en viss typ av verksamhet för samhället och miljön är externa, eller externa kostnader, kostnader som inte ingår i priset på produkten, som bärs av samhället som helhet, det vill säga orsakade av socioekonomiska och sociala -naturskador. Externa kostnader inkluderar skador på människors hälsa, korrosion och andra skador på material och strukturer, minskat utbyte m.m.

Vid bedömning av externa kostnader beror mycket på de initiala antagandena, de kan variera dramatiskt mellan länder. I synnerhet för EU-länderna är intervallet för externa kostnader för elproduktion (eurocent per kWh) för olika energikällor (enligt ec.europa.eu): kol - 2-15; olja - 3-11; gas - 1-4; kärnenergi - 0,2-0,7; biomassa - 0-5; vattenkraft - 0-1; solenergi (fotovoltaisk) energi - 0,6; vind - 0-0,25.

För Tyskland (den största elproducenten i Europa med omfattande utveckling av energi baserad på förnybara energikällor) uppskattas de externa marginalkostnaderna (rörliga) för att generera el från olika källor till följande värden (eurocent per kWh): kol -0,75; gas - 0,35; atomenergi - 0,17; sol - 0,46; väderkvarn - 0,08; vattenkraft - 0,05.

Här ser vi också att RES-baserad energi i genomsnitt medför märkbart lägre kostnader för samhället än att få energi från fossila råvaror.

Samtidigt uppvisar kärnkraften inte mindre hög miljömässig konkurrenskraft, trots att på grund av de välkända katastroferna vid kärnkraftverken i Tjernobyl och Fukushima har dess rykte i samhällets ögon märkbart undergrävts.

Utvecklingen av förnybar energi kräver ytterligare användning av icke-förnybara resurser: råvaror för gödningsmedel när det gäller bioenergi, metall för utrustning och byggnadskonstruktioner, fossil naturgas för produktion av vätebränsle, energi från fossila källor för driften av dessa industrier

Ytterligare komplikationer och problem är förknippade med att stadierna i livscykeln kan fördelas över olika länder. I synnerhet de tidiga stadierna, som står för huvuddelen av externa kostnader, såsom odling av energigrödor eller produktion av solpaneler, är mer sannolikt att äga rum utanför Europa och Nordamerika. Så vidare det här ögonblicket nästan 60 % av alla solpaneler i världen tillverkas i Kina.

Driftsskedet, som när det gäller förnybara energikällor står för minsta andelen av kostnaderna, är förknippat med västländer - konsumenter av "grön" energi, och kostnaderna för slutskedet - utnyttjande, kan också överföras till andra regioner .

Med andra ord, när det gäller förnybar energibaserad energi, är situationer också möjliga när de huvudsakliga fördelarna tas emot av vissa grupper och kostnaderna bärs av andra. Fördelningen av nytta och kostnader är också en viktig fråga som redan har en social dimension.

Det grundläggande problemet är att utvecklingen av förnybar energi kräver ytterligare användning av icke-förnybara resurser: råvaror för gödningsmedel när det gäller bioenergi, metall för utrustning och byggnadskonstruktioner, fossil naturgas för produktion av vätebränsle, energi från fossila källor för driften av dessa industrier. Följaktligen kommer ökningen av energiproduktionen från förnybara energikällor också att kräva en ökning av förbrukningen av icke-förnybara resurser. Tillståndet där det kommer att vara möjligt att tala om förnybar energis absoluta framgång och solvens är skapandet av kompletta produktionscykler, där produktionen av förnybar energi kommer från förnybara källor.

Andersen O., Oavsiktliga konsekvenser av förnybar energi. Problem som ska lösas. Springer-Verlag. London. 2013.
Degtyarev K.S. Förnybara energikällor - från entusiasm till pragmatism // S.O.K. Journal, №4 / 2015.
Schlomer S., Bruckner T., Fulton L., Hertwich E., McKinnon A., Perczyk D., Roy J., Schaeffer R., Sims R., Smith P. och Wiser R. Bilaga III: Teknikspecifik kostnad och prestandaparametrar. I: Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Bidrag från arbetsgrupp III till den femte utvärderingsrapporten från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar. Cambridge University Press, Cambridge, Storbritannien och New York, USA.

Ecology of Consumption Science and Technology: Den här artikeln är en fortsättning på ämnet energiutveckling baserad på förnybara energikällor (RES). Vi talar om förnybar energis bidrag till utsläppen av växthusgaser och generellt sett bieffekterna av utvecklingen av energi baserad på förnybara energikällor.

Den klimatiska aspekten av utvecklingen av förnybar energi är förknippad med "noll CO2-utsläpp" när sol-, vind-, hydrauliska och andra kraftverk drivs med förnybara resurser. Faktum är att i dessa fall genereras energi utan att förbränna kolväten och, som ett resultat, utan att släppa ut växthusgaser och andra föroreningar till atmosfären.

Situationen är dock mer komplicerad när vi tar hänsyn till produktionens hela livscykel, med början i de förberedande stadierna och inklusive biverkningar i energiproduktionsprocessen.

Att beakta miljöpåverkan i alla skeden visar att övergången till förnybar energi inte alltid leder till minskade miljöföroreningar, inklusive minskade utsläpp av CO2 och andra växthusgaser.

Studier av biverkningar (inklusive miljö) av förnybar energi i komplexet har en relativt ny historia, och nyligen började man prata mer aktivt om det. Ett av de senaste anmärkningsvärda verken är Otto Andersen, norsk forskare, forskare och projektledare för Western Norway Research Institute (WNRI) "De oavsiktliga konsekvenserna av förnybar energi. Problem som ska lösas”. Andersens arbete använder sig av information som tidigare samlats in av olika forskare om vissa energislag och regioner, utifrån vilken en generaliserad bild av miljöriskerna med förnybar energi byggs upp.

Förnybar energi och utsläpp av växthusgaser

Om vi pratar om utsläpp av växthusgaser, så är olika typer av förnybar energi, enligt Andersen, inte alls "lika gröna", om vi betraktar dem utifrån hela livscykeln. Den huvudsakliga indikatorn, ur synvinkeln av utsläpp av växthusgaser i samband med energiproduktion, som bland annat används av Anderson är mängden gramekvivalent CO2 per producerad energienhet, särskilt för elkraftsindustrin, 1 kWh tas, det vill säga gCO2eq / kW h.

I det här fallet är beräkningsmetoden och initiala antaganden viktiga - först och främst för vilket tidsintervall beräkningen äger rum, såväl som utnyttjandet av produktionskapaciteten (utnyttjandegraden för den installerade kapaciteten, det vill säga ICUF) och följaktligen den förväntade energiproduktionen under en viss tidsperiod. Bilden här är densamma som vid beräkningen av de utjämnade kostnaderna (LC) för produktion av en energienhet. Det vanligaste intervallet är 20 år.

Livscykelanalys ger följande utsläppsindikatorer för olika typer av elproduktion [gСО2eq / kWh]: vind - 12; tidvatten - 15; hydraulisk - 20; oceanisk våg - 22; geotermisk - 35; solcellsbatterier (fotovoltaiska) - 40; solkoncentratorer - 10; bioenergi - 230.

Men i alla fall är detta en storleksordning mindre än de värden som ges för energiindustrin som arbetar med fossila råvaror.: kol - 820; gas - 490. Samtidigt är den mest "miljösäkra", i denna mening, kärnkraft, där utsläppshastigheten för gCO2eq / kWh bara är 12, det vill säga denna parameter är lika med de lägsta indikatorerna för förnybar energi källor. Det är uppenbart att fördelningen av utsläpp av växthusgaser efter stadier av produktionslivscykeln för olika typer av kraftteknik är fundamentalt olika (Fig. 1, Tabell 1).

För vattenkraftverk kan indikatorn gСО2eq / kWh nå 180. Och de "lägre" värdena för kraftverk som använder fossila bränslen är 200-300 gСО2eq / kWh.

Anledningarna till att utsläppen av växthusgaser kan nå höga värden för livscyklerna för vattenkraftverk, solenergi, bioenergi och geotermiska anläggningar är olika. När det gäller vattenkraftverk är detta först och främst bildandet av en reservoar vid dammen, i vilken en stillastående regim kan bildas med mikrobiologisk nedbrytning av organiskt material i dammzonen, vilket orsakar en ökning av utsläppen av СО2 och СН4 (metan). Liknande processer är möjliga i tidvattenkraftverkens zoner. Inom solcellsenergi är huvudproblemen förknippade med produktionen av solceller, eftersom det bland annat leder till utsläpp av ett antal fluorföreningar - hexafluoretan C2F6, kvävetrifluorid NF3, svavelhexafluorid SF6 , som är kraftfulla växthusgaser. När det gäller geotermisk energi beror mycket på sammansättningen av energibäraren - termiskt vatten, kännetecknat av hög temperatur och mineralisering med en komplex kemisk sammansättning. I processen för dess användning och bortskaffande är både direkt termisk förorening av miljön och utsläpp av ett antal kemiska föreningar i marken, vattnet och atmosfären, inklusive växthusgaser, möjliga.

Utsläppen av växthusgaser från användningen av bioenergi sker i alla led. Först och främst förekommer det vid odling av energigrödor, i synnerhet raps och oljepalm. Intensiv odling av raps kräver en stor mängd kvävegödsel, vilket leder till en ökning av utsläppen av en kraftfull växthusgas - kvävedioxid N20, som dessutom är en förstörare av ozonskiktet.

Stora oljepalmplantager skapades i Sydostasien (Indonesien, Malaysia, Thailand) på torvmossmarker, som är naturliga "fällor" och "lagerhus" av kol, och i stället för tropiska och ekvatoriala regnskogar, som fungerar som " planetens lungor" ... Detta orsakade en snabb förstörelse av jordtäcket, ett brott mot den naturliga regimen för kolbindning och följaktligen en ökning av flödet av växthusgaser (СО2 och СН4) till atmosfären. I värsta fall kan en storskalig övergång från fossila till biobränslen inte minska, utan till och med öka utsläppen av växthusgaser med upp till 15 %.

Under exploateringsskedet - förbränning av biobränslen (i transporter och kraftverk), vanligtvis producerade i blandning med fossila bränslen, som det visar sig, bildas nya kemiska föreningar som medför både giftiga och växthusrisker. Ökningen av utsläppen av växthusgaser till följd av åtgärder för att minska dem är ett exempel på återhämtningseffekten.

Andra biverkningar

Förutom utsläpp av växthusgaser som moteffekt har förnybar energi andra sidokonsekvenser för miljön. Vattenkraftverk och tidvattenkraftverk förändrar strömnings- och temperaturregimerna i floder och havsvikar, blir hinder för migration av fisk och andra flöden av materia och energi. Dessutom är en av de betydande bieffekterna av vattenkraftverk översvämningen av territorier som är lämpliga för bosättning, jordbruk och andra aktiviteter.

Geotermisk energi medför risker för kemisk förorening av vatten och mark - termiska vätskor innehåller förutom koldioxid svavelsulfid H2S, ammoniak NH3, metan CH4, natriumklorid NaCl, bor B, arsenik As, kvicksilver Hg. Det finns ett problem med bortskaffande av farligt avfall. Dessutom är korrosionsskador på själva de termiska stationernas strukturer möjliga, och utpumpning av termiskt vatten kan orsaka deformation av berglager och lokala seismiska fenomen som liknar dem som förekommer i någon gruvindustri eller intag av interstratalt grundvatten.

En grov uppskattning visar att odling av raps eller solros som råvara för biobränsle kan sluta med cirka ett ton biobränsle per hektar odlad mark. Den totala energiförbrukningen i världen når 20 miljarder ton per år i oljeekvivalenter. Att ersätta denna volym med biobränsle med endast 10 %, eller 2 miljarder ton, skulle kräva avyttring av cirka 2 miljarder hektar mark, det vill säga cirka 40 % av all jordbruksmark i världen eller 15 % av hela landarealen, exklusive Antarktis. Den storskaliga distributionen av energimonokulturer minskar den biologiska mångfalden, både direkt och indirekt, genom att livsmiljön för många arter av flora och fauna försämras.

I detta avseende verkar algenergi vara relativt att föredra - att hämta energiråvaror från alger. Kända grödor inkluderar Botryococcus bran-nil och Arthrospira (Spirulina) platensis. Alger, i jämförelse med "land" energigrödor, kännetecknas av en högre (under vissa förhållanden - en storleksordning högre) produktivitet per ytenhet per tidsenhet och ett högre innehåll av fetter (lipider) - råvaran för biobränsleproduktion . Dessutom är odlingen av alger inte förknippad med alienering av produktiv jordbruksmark, skapandet av komplexa strukturer och utrustning, användningen av en stor mängd gödningsmedel. Samtidigt är alger en av de mest kraftfulla absorbenterna av koldioxid- och syreproducenter. I detta avseende kan denna inriktning av förnybar energi, som ännu inte har utvecklats tillräckligt, anses vara mycket lovande ur både produktions- och miljösynpunkt.

Alla ovanstående problem kan öka, skapa en multiplikatoreffekt, med en bredare spridning av vindenergi. Den står för närvarande för cirka 9 % av den totala elproduktionen i Tyskland, cirka 5 % i Italien och 18 % i Spanien. I andra stora energiproducerande länder är det en betydligt mindre andel, medan den i genomsnitt i världen är cirka 2,5 %. Vilka effekter en ökning av vindkraftskapaciteten kan leda till två till tre gånger eller mer är en separat fråga att studera.

Här ser vi också att RES-baserad energi i genomsnitt medför märkbart lägre kostnader för samhället än att få energi från fossila råvaror.

Ytterligare komplikationer och problem är förknippade med att stadierna i livscykeln kan fördelas över olika länder. I synnerhet de tidiga stadierna, som står för huvuddelen av externa kostnader, såsom odling av energigrödor eller produktion av solpaneler, är mer sannolikt att äga rum utanför Europa och Nordamerika. Så för tillfället produceras nästan 60% av alla solpaneler i världen i Kina.