ENERGETIKA A ŽIVOTNÉ PROSTREDIE (výroba)

Transcript

1 ENERGETIKA A ŽIVOTNÉ PROSTREDIE (výroba) 1

2 Úvod Energetika (gréc.) vedný odbor zaoberajúci sa hospodárnym využitím všetkých zdrojov a zásob energie (Slovník cudzích slov) Životné prostredie umožňuje základné prejavy a funkcie života organizmu časť sveta, s ktorou je človek vo vzájomnom pôsobení, t. j. ktorú používa, ovplyvňuje a ktorej sa prispôsobuje (prof. Wik, UNESCO) Ekológia (gréc.) biol., náuka zaoberajúca sa skúmaním vzťahov medzi organizmom a prostredím (Slovník cudzích slov) 2

3 Dôležité postuláty Každá ľudská činnosť znamená zásah do životného prostredia. Posledné desaťročia majú tieto zásahy globálny charakter. Ako príklad je možné uviesť výbuchy atómovej bomby, radiačnú záťaž, freóny, ozónovú dieru, kyslé dažde, exhaláty pri hutníckej výrobe alebo výrobu elektrickej energie v elektrárňach s fosílnym palivom. Zmena v náhľade na tieto problémy hovorí, že je potrebné zachrániť a napraviť čo sa dá a uprednostňovať ekologické hľadisko pri nových projektoch. Presunúť aktivity z oblastí riešenia následkov znečisťovania do oblasti prevencie. 3

4 Dôležité postuláty Základom mnohých sporov pri výstavbe elektrární je absolutizácia požiadavky zachovania pôvodnej prírody. Každý spôsob získavania veľkého množstva energie narúša pôvodnú prírodu. Na druhej strane sú zase vážne výhrady k ekologickému analfabetizmu, absolutizácii technokratických prístupov, k ekologickému ignorantstvu a nekompetentnosti. Niekedy to môže byť tiež zneužívanie ekologických problémov na dosahovanie politických cieľov (verejná mienka, diskusia neodborníkov o odborných problémoch). 4

5 Dôležité postuláty Pod pojmom energetika rozumieme celý energetický komplex skladajúci sa z troch oblastí: Oblasť výroby (zaobstarávania) energie obnoviteľné aj neobnoviteľné prírodné energetické zdroje, premena na dodávkové formy energie. Oblasť spotreby (užitia) energie prenos k spotrebiteľom vo výrobnej a nevýrobnej sfére, premena dodanej energie na užitočnú (mechanickú, tepelnú, svetelnú). Oblasť naväzuj zujúcich odborov energetické strojárenstvo, energetické stavebníctvo, energetická doprava. 5

6 Dôležité postuláty PRIMÁRNOU RNOU NUTNOSŤOU OU JE ENERGIU UŽÍVAŤ A NIE JU VYRÁBAŤ!!! 6

7 Ekologické dôsledky výroby, prenosu a spotreby elektrickej energie V roku 2008 sa vyrába na Slovensku 33 % elektrickej energie z fosílnych palív. Palivo Slovensko (%) Rakúsko (%) vykurovací olej 40 zemný plyn 9 20 uhlie voda jadro 56 ostatné 1 1 7

8 Vplyvy elektroenergetiky na životné prostredie na atmosféru produkcia oxidov síry, dusíka a popolčeka, na hydrosféru ru odpadové vody, presakovanie úložísk, výstavba vodných elektrární, na pedosféru spád, záber pôdy, ukladanie odpadov, na nerastné bohatstvo vyčerpávanie ložísk fosílnych palív, ovplyvňovanie okolia ťažobným procesom, na rastlinstvo, živočíšstvo a na človeka v prírode rozptýlené škodliviny. 8

9 Ekologické dôsledky výroby, prenosu a spotreby elektrickej energie Počas celého cyklu výroby treba využívať možnosti znižovania negatívnych účinkov: pred spaľovaním úpravou uhlia, pri spaľovaní fluidným spaľovaním, horákmi s nižšou tvorbou NOx, po spaľovaní čistením dymových plynov. 9

10 Niektorí autori zaoberajúci sa rozborom znehodnocovania životného prostredia zavádzajú pojem ekologické náklady EN. Sú definované ako súhrn nákladov spoločenskej práce určenej na: 1. ekonomické škody EŠ (skutočné alebo možne vzniklé): kompenzáciu negatívnych sociálne ekonomických dôsledkov znečisťovania životného prostredia, realizáciu opatrení na vyhnutie sa týmto dôsledkom pri trvaní znečisťovania. EŠ EŠ 2 EŠ 0 EŠ 1 Priebeh funkcie škôd je daný fyzickým, chemickým a biologickým vzťahom medzi druhom a rozsahom znečistenia a schopnosťou príjemcov odolávať škodlivému pôsobeniu. Z (znečistenie) 10

11 2. náklady na ochranu životného prostredia N : zamedzenie vzniku znečistenia životného prostredia Hlavnou úlohou je nájsť vzťah medzi minimom ekologických nákladov pri rešpektovaní cieľovej kvality životného prostredia. Súčasná technológia výroby el. energie z hnedého uhlia znečisťuje ovzdušie a spôsobuje sociálne a ekonomické škody. Napriek tomu sa v tejto výrobe pokračuje, pretože úžitok, ktorý prináša, prevažuje nad ekonomickou škodou. N N 2 N 0 N 1 Posun od N 0 ku N 1 znamená väčšiu efektívnosť opatrení na ochranu a tým zmenšenie ekonomických škôd. Z (znečistenie) 11

12 V bode Z 0 sú ekologické náklady najnižšie, t. j. minimum ekologických nákladov predstavuje minimálnu ekologickú záťaž. EŠ N EŠ+N=EN N 1 S 1 S 0 N 0 EŠ N Z 1 Z 0 Z Všetky ostatné stavy znečistenia sú spojené s vyššími ekologickými nákladmi. 12

13 Škody spôsobené SO 2 je možné napríklad rozdeliť do 5 okruhov: 1. zdravotníctvo - vyššia chorobnosť, - náklady na lieky, - náklady na lekára, - môže sa prejaviť až po dlhšej dobe. 2. komunálne a bytové hospodárstvo - náklady na údržbu, -zeleň, - zložištia odpadov. 3. poľnohospodárstvo - nižšie hektárové výnosy, - zhoršovanie zdravotného stavu hosp. zvierat. 4. lesné hospodárstvo - vplyv na porast, - vplyv na zásoby vody, -ročne sa poškodí 263 tisíc ha t. j. 14 %. 5. škody na základných fondoch - vyššia korózia, - častejšie nátery, - starnutie plastov, - rozpad stavebných materiálov. Pozn.: produkt odsírenia by mal byť ako druhotná surovina: sadrovec, hnojivo a pod. 13

14 Pôsobenie výrobných zariadení na životné prostredie A. PARNÉ ELEKTRÁRNE (klasické, na fosílne palivá) emisie z komína popolček, oxidy síry (SO x ), oxidy dusíka (NO X ), oxidy uhlíka (CO X ), pevný odpad (škvara, popol, troska), odpadové vody (odparovanie, oteplenie, znečistenie), odpadové teplo (tepelný ostrov v okolí elektrárne), chladiace veže (hmly, mrholenie, námraza, poľadovica), systém dopravy a skladovania paliva, zauhľovanie. 14

15 Pôsobenie výrobných zariadení na životné prostredie B. JADROVÉ ELEKTRÁRNE primárna časť pri normálnej prevádzke neznečisťuje životné prostredie, sekundárna časť pôsobí podobne ako v klasickej PE, avšak z dôvodov nižších parametrov pary je tepelný vplyv JE na okolie väčší, uskladnenie tuhého, kvapalného a plynného rádioaktívneho odpadu, napr. časti primárneho okruhu, ktoré sa poškodili alebo ukončili svoju životnosť, odpad z čistenia chladiaceho vzduchu, vyhorené palivo (dočasné a konečné uloženie odpadu s chladením, pretože môže vznikať teplo až 50 kw.m 3 ), 15

16 Pôsobenie výrobných zariadení na životné prostredie B. JADROVÉ ELEKTRÁRNE likvidácia elektrárne po skončení životnosti. Spôsoby likvidácie by mali byť už v projekte elektrárne. Vo svete sú však v tomto smere malé skúsenosti (u nás napr. A1). Varianty likvidácie sú napr. : 1. Uloženie všetkých rádioaktívnych prvkov pod povrch zeme do stabilných geologických formácií. 2. Uloženie iba najviac znečistených prvkov s obnovou využitia ostatných prvkov. 3. Periodická dezaktivácia zariadení na mieste a ich bezpečné oddelenie od životného prostredia. nebezpečie havárie riziko smrti z príčiny choroby je , z nešťastia v cestnej doprave je , v letectve , z úniku z JE alebo jej havárie je

17 Pôsobenie výrobných zariadení na životné prostredie C. VODNÉ ELEKTRÁRNE zásahy súvisiace s výstavbou priehrad, derivačných kanálov a akumulačných nádrží, zatopené územie, záber poľnohospodárskej a lesnej pôdy, miestne klimatické zmeny, narušenie režimu spodných vôd, zmena podmienok existencie rastlinných a živočíšnych spoločenstiev, zmena hydrologického režimu pod elektrárňou, - teplotné zmeny vody, - zmeny v chemickom a biologickom režime vôd, -rýchlosť prúdenia, - zanášanie nádrže, kolísanie hladiny vyrovnávacích nádrží a nádrží PVE. 17

18 Pôsobenie výrobných zariadení na životné prostredie D. VETERNÉ ELEKTRÁRNE hluk a vibrácie v okolí, prekážka pre voľný pohyb vtákov a lietadiel, rušenie rádiotelekomunikácií, tiene vrhané vrtuľami, estetické narušenie krajiny konštrukciou elektrárne. E. GEOTERMÁLNE ELEKTRÁRNE hluk, vibrácie pri vŕtaní a prvom vypúšťaní vrtu, odvoz, skladovanie kalov a hlušiny z vrtov, zaťaženie povrchových vôd látkami rozpustenými v termálnej vode, sadanie a zosuv pôdy, možnosť uvoľňovania toxických plynov a šírenia zápachu. 18

19 Pôsobenie výrobných zariadení na životné prostredie F. BIO ELEKTRÁRNE pestovanie rastlín určených na energetické využitie je náročné na veľkosť plôch úrodnej pôdy, ktorá by sa dala inak využiť na výrobu potravín, biomasa je pri priamom spaľovaní zdrojom CO 2 a uhľovodíkov, výhodnejšie je preto využívanie bioplynu alebo destiláciou získanej kvapaliny, ohrozenie spodných a povrchových vôd organickými zvyškami, znečistenie ovzdušia zápachmi, pri anaeróbnom vyhnívaní a fermentácii vzniká množstvo baktérií, červov a parazitov. 19

20 Pôsobenie výrobných zariadení na životné prostredie G. SLNEČNÉ ELEKTRÁRNE okrem záberu rozsiahlych plôch a lokálnej zmeny mikroklímy majú najmenší vplyv na životné prostredie, negatívne estetické účinky, používané pracovné látky v termálnych systémoch (freón, čpavok, olej, glykol) môžu pri havárii ohroziť okolie. 20

21 Zmenšenie negatívneho vplyvu výrobných zariadení na životné prostredie Zjednodušená schéma organizácie technických opatrení Zdroj znečistenia Záchytné zariadenia Rozptyl do atmosféry Zachytené nečistoty Systém spracovania tuhých a tekutých odpadov Skládka odpadov Rozptyl v hydrosfére a litosfére 21

22 Zmenšenie negatívneho vplyvu výrobných zariadení na životné prostredie B. JADROVÉ ELEKTRÁRNE 1. Podstatne menší vplyv na životné prostredie než klasické elektrárne. Možnosť odstránenia rádioaktivity je prirodzený rozpad prechodom na stabilné, nerádioaktívne nuklidy. Do tej doby sa musia spoľahlivo uložiť, aby sa aj pri veľkom polčase rozpadu zamedzilo prenikaniu žiarenia do okolia. Existuje dočasné uloženie na území JE a konečné uloženie s trvalou kontrolou a chladením. 2. Význam majú iba možné úniky rádioaktívnych látok z primárneho okruhu. V elektrárni je systém bezpečnostných bariér, znemožňujúcich ich uvoľnenie : pokrytie palivových článkov zirkónovou zliatinou, uzavretie paliva v reaktore, tienenie reaktora a celého primárneho okruhu (voda, betón, kovové platne), hermetické výrobné priestory kontajment, barbotážny systém, zamedzenie nepovolaným osobám nekontrolovane vniknúť do priestorov s vysokou rádioaktivitou, 22

23 Zmenšenie negatívneho vplyvu výrobných zariadení na životné prostredie B. JADROVÉ ELEKTRÁRNE systém čistenia všetkých odpadov vypúšťaných z elektrárne. V hermetickej zóne je mierny podtlak vznikajúci nepretržitým odsávaním vzduchu. Plynné odpady sa po čistení a filtrácii aktívnym uhlím rozptyľujú cez komín. Odpadové vody sa riešia podobne ako u klasických elektrární. Tie, ktoré sú rádioaktívne zamorené ako dezaktivačné roztoky a rádioaktívne technologické vody, sa čistia a koncentrujú. Koncentrované odpady sa ukladajú v kontajneroch alebo sa spracovávajú na tuhé látky a potom sa vitrifikujú (sklo), bitumenujú (asfalt) alebo zalievajú do betónu. systém riadenia, regulácie a chladenia reaktora v normálnom, ale aj havarijnom stave, vzdialenosť elektrárne od obytných celkov ochranná zóna. 23

24 Zmenšenie negatívneho vplyvu výrobných zariadení na životné prostredie B. JADROVÉ ELEKTRÁRNE 3. Sledovanie vypúšťania rádioaktívnych látok do životného prostredia. 4. Kontrola výskytu rádioaktívnych látok v okolí elektrárne. Tieto podľa nepretržitého merania vykazujú hodnoty na úrovni prirodzeného pozadia. (V r zaznamenali prechod rádioaktívneho mraku z jadrového výbuchu a v r zvýšenie súviselo s haváriou jadrovej elektrárne Černobyľ.) 5. Využitie nových technológií a inovácia bezpečnostných systémov. 6. Ak porovnáme vplyv rádioaktívnych výpustov z EBO na obyvateľa, tak bol z tohto zdroja ožiarený 500 krát menej ako je ožarovaný z prirodzených i ostatných civilizačných zdrojov. 24

25 Zmenšenie negatívneho vplyvu výrobných zariadení na životné prostredie B. JADROVÉ ELEKTRÁRNE ZDROJE RÁDIOAKTÍVNEHO ŽIARENIA 1. Štiepna jadrová reakcia (neutrónové žiarenie, α, β, γ - žiarenie). Odstavením reaktora toto žiarenie zaniká. 2. Samovoľný rozpad štiepnych produktov jadrovej reakcie. Tieto produkty zostávajú až do vyhorenia palivových článkov hermeticky uzavreté v kovových obaloch týchto článkov. 3. Sekundárna aktivita. Vzniká intenzívnym ožiarením konštrukčných materiálov, chladiva a jeho prímesí (materiál reaktora, cirkulačné potrubia, hlavné cirkulačné čerpadlá, uzatváracie armatúry). Chladivo sa aktivuje málo, ale v ňom obsiahnuté nečistoty, najmä produkty korózie materiálov primárneho okruhu, sú intenzívnym zdrojom rádioaktivity. Pozn.: Intenzita žiarenia 2. a 3. skupiny zdrojov rádioaktivity po odstavení reaktora postupne klesá podľa rozpadového zákona. 25

26 Zmenšenie negatívneho vplyvu výrobných zariadení na životné prostredie C. VODNÉ ELEKTRÁRNE 1. Pravidelné odstraňovanie nánosov v nádržiach, ktoré vznikajú spomalením rýchlosti prúdenia. 2. Po dlhšom čase dochádza k postupnej rovnováhe s okolím. Tento čas sa však dá len veľmi ťažko odhadnúť. 3. Pozitívne prínosy výstavby vodného diela sú najmä: zlepšenie vodnej dopravy, ochrana území pred povodňami, zlepšenie bilancie spodných a povrchových vôd pre zavlažovanie a zásobovanie pitnou vodou, rybolov, rekreačné možnosti, turistika a vodné športy. 26

27 Zmenšenie negatívneho vplyvu výrobných zariadení na životné prostredie D. VETERNÉ ELEKTRÁRNE E. GEOTERMÁLNE ELEKTRÁRNE F. BIO ELEKTRÁRNE G. SLNEČNÉ ELEKTRÁRNE Tieto majú minimálny vplyv na životné prostredie. 27