RES ותופעות לוואי סביבתיות. הגברת פוריות הקרקע באמצעות אנרגיה מתחדשת השפעה אקולוגית משימוש במקורות אנרגיה מתחדשים
מאמר זה הוא המשך לנושא של פיתוח אנרגיה על בסיס מקורות אנרגיה מתחדשים (RES). אנחנו מדברים על תרומת האנרגיה ממקורות מתחדשים לפליטת גזי חממה ובכלל על תופעות הלוואי הסביבתיות של פיתוח אנרגיה המבוססת על מקורות אנרגיה מתחדשים. במקרים מסוימים, ההשלכות השליליות של אנרגיה מתחדשת על הסביבה והחברה יכולות להיות גדולות – בניגוד ליעדים המוצהרים של שיפור ביצועים סביבתיים, וכל פרויקט מצריך ניתוח קפדני נפרד. באופן כללי, ההשפעות הסביבתיות החיוביות והשליליות של אנרגיה על מקורות אנרגיה מתחדשים הן נושא שעדיין דורש מחקר מקיף נוסף.
היבט האקלים של פיתוח אנרגיה מתחדשת קשור ל"אפס פליטת CO 2" מהפעלת תחנות כוח סולאריות, רוח, הידראוליות ואחרות על משאבים מתחדשים. ואכן, במקרים אלו נוצרת אנרגיה ללא שריפת פחמימנים וכתוצאה מכך ללא פליטת גזי חממה ומזהמים אחרים לאטמוספירה.
עם זאת, המצב מורכב יותר אם בוחנים את כל מחזור החיים של הייצור, החל משלבי ההכנה וכולל תופעות לוואי בתהליך הפקת האנרגיה.
להשגת אנרגיה יש צורך בייצור והתקנת ציוד כוח, יצירת תשתית ומתן תנאים להפעלתו, הכנת חומרי גלם וסילוק פסולת חומר וציוד בתום חיי השירות. זה מצריך עבודה של מפעלים מתכות, בניית מכונות, חקלאיות ואחרות, שימוש באנרגיה ממקורות מאובנים, ופירושו כבר פליטות שאינן אפס.
התחשבנות בהשפעות סביבתיות בכל השלבים מלמדת כי המעבר לאנרגיה מתחדשת לא תמיד מביא להפחתת הזיהום הסביבתי, לרבות הפחתת פליטת CO 2 וגזי חממה אחרים.
למחקר על תופעות הלוואי (כולל סביבתיות) של אנרגיה מתחדשת במתחם יש היסטוריה עדכנית יחסית, ולאחרונה הם מדברים על כך בצורה פעילה יותר. אחת העבודות הבולטות האחרונות היא זו של אוטו אנדרסן, חוקר, חוקר ומנהל פרויקטים נורבגי במכון המחקר המערבי של נורבגיה (WNRI), "השלכות בלתי מכוונות של אנרגיה מתחדשת. בעיות שצריך לפתור". עבודתו של אנדרסן משתמשת במידע שנאסף בעבר על ידי חוקרים שונים על סוגי אנרגיה ואזורים בודדים, שעל בסיסו נבנית תמונה כללית של הסיכונים הסביבתיים של אנרגיה מתחדשת.
מושגים וגישות מפתח קשורים לניתוח מחזור החיים (Life Cycle Analysis, LCA) ולהערכת מה שנקרא "אפקטים נגדיים", "אפקטי ריבאונד" או "אפקטים הפוכים" - אפקטי ריבאונד, אשר בספרות המקומית מתורגמים. כ"אפקטי שחזור" או, ללא תרגום, "אפקטי ריבאונד".
ההתמקדות היא בביו-אנרגיה (גידול גידולי אנרגיה לייצור דלק ביולוגי), אנרגיה פוטו-וולטאית סולארית, כמה היבטים של אנרגיית מימן ושימוש בכלי רכב חשמליים מנקודת המבט של ניתוח מחזור חיים והשפעות נגד.
מספר שאלות נותרו פתוחות; מחקרים על תופעות לוואי באנרגיה מתחדשת אינם יכולים להיקרא עדיין נושא נחקר מספיק, אם כי בשנים קודמות בוצעו מספר מחקרים וניסויים מקומיים בנושא זה.
אנרגיה מתחדשת ופליטות גזי חממה
אם אנחנו מדברים על פליטת גזי חממה, אז סוגים שונים של אנרגיה מתחדשת, לפי אנדרסן, אינם "ירוקים באותה מידה" בכלל, אם ניקח אותם מנקודת המבט של מחזור חיים מלא. המדד העיקרי, במונחים של פליטת גזי חממה הקשורים להפקת אנרגיה, המשמש, בין היתר, את אנדרסון, הוא כמות גרם-שוויון גרם של CO 2 ליחידת אנרגיה המיוצרת, בפרט, עבור תעשיית החשמל, 1 קוט"ש נלקח, כלומר, gCO 2 eq./kWh.
במקרה זה, יש חשיבות למתודולוגיית החישוב וההנחות הראשוניות - קודם כל, לאיזה מרווח זמן מתבצע החישוב, כמו גם העמסת יכולות הייצור (מקדם ניצול קיבולת מותקן, כלומר נמרץ) ובהתאם, ייצור האנרגיה הצפוי לפרק זמן מסוים. התמונה כאן זהה לחישוב העלויות המפולסות (Levelized Costs, LC) לייצור יחידת אנרגיה, עליה דיברנו במאמר. המרווח הנפוץ ביותר הוא 20 שנה.
ניתוח מחזור החיים נותן את מדדי הפליטה הבאים עבור סוגים שונים של ייצור חשמל [gCO 2 eq/kWh]: רוח – 12; גאות ושפל - 15; הידראולי - 20; גל אוקיינוס - 22; גיאותרמית - 35; סוללות סולאריות (פוטו-וולטאיות) - 40; רכזי שמש - 10; ביו-אנרגיה - 230.
עם זאת, בכל מקרה, מדובר בסדר גודל פחות מהערכים שניתנו לתעשיית האנרגיה הפועלת על חומרי גלם מאובנים: פחם - 820; גז - 490. יחד עם זאת, הכי "בטוח מבחינה סביבתית", במובן זה, הוא אנרגיה גרעינית, שבה קצב הפליטה של gCO 2 eq / kWh הוא רק 12, כלומר, פרמטר זה שווה לאינדיקטורים הנמוכים ביותר של אנרגיה ממקורות מתחדשים. ברור שחלוקת פליטות גזי החממה לפי שלבי מחזור החיים של הייצור עבור סוגי אנרגיה שונים שונה מהותית (איור 1, טבלה 1).
במקרה של רוח, שמש, גיאותרמית וכוח הידרו, הנטל הסביבתי העיקרי נופל על שלב ייצור החומרים, הציוד ובניית התחנות. לתעשיית הכוח הגרעיני יש מבנה דומה. עבור אנרגיה המבוססת על דלק מאובנים, עיקר הפליטות נופל על תקופת הפעילות של התחנה, הדורשת שריפת דלק. הדבר נכון גם לגבי ביו-אנרגיה. לפיכך, כאן אנו יכולים גם לשרטט אנלוגיה למבנה העלויות - במקרה הראשון, "עלויות סביבתיות" נוטות יותר להיות בקטגוריית הקבועים, במקרה השני - בקטגוריית המשתנים. במקרה הראשון, היתרונות בולטים יותר על פני מרווחי זמן ארוכים יותר. במקרה השני, ניתן לצמצם את הפער ב"כושר פליטת הפחמן של הייצור" באמצעות טכנולוגיות המפחיתות את צריכת הדלק ומערכות לכידת גזי חממה. במקרה זה, כאשר משווים את "כושר הפליטה" של תחנות כוח רוח ופחם, מותר מרווח זמן של 20 שנה ומקדם ההספק של חוות רוח הוא 30-40%.
ההתמקדות היא בביו-אנרגיה (גידול גידולי אנרגיה לייצור דלק ביולוגי), אנרגיה פוטו-וולטאית סולארית, כמה היבטים של אנרגיית מימן ושימוש בכלי רכב חשמליים מנקודת המבט של ניתוח מחזור חיים והשפעות נגד.
שים לב שהערכים לעיל הם ערכים ממוצעים גסים (חציוניים), לא יכול להיות דיוק גדול כאן. הרבה תלוי בטכנולוגיה ובתנאי הייצור הספציפיים. נתונים ממחקרים שונים וממקורות שונים יכולים לסטות באופן דרסטי. בפרט, עבור אנרגיית רוח, ההתפשטות יכולה להיות בין 2 ל-80 gCO 2 eq/kWh (onlinelibrary.wiley.com).
עבור HPPs, המחוון gCO 2 eq/kWh יכול להגיע ל-180. והערכים ה"נמוכים" עבור תחנות כוח הפועלות על דלק מאובנים הם 200-300 gCO 2 eq/kWh.
ישנן סיבות שונות לכך שפליטת גזי חממה יכולה להגיע לערכים גבוהים עבור מחזורי החיים של מפעלים הידרואלקטרים, סולאריים, ביו-אנרגיה וגיאותרמיות. במקרה של HPPs, מדובר קודם כל בהיווצרות מאגר בסכר, בו יכול להיווצר משטר עומד עם פירוק מיקרוביולוגי של חומר אורגני באזור הסכר, הגורם לעלייה ב-CO 2 ו- CH 4 פליטות (מתאן). תהליכים דומים אפשריים גם באזורי תחנות כוח גאות ושפל. באנרגיה פוטו-וולטאית סולארית, הבעיות העיקריות קשורות בייצור סוללות סולאריות, מכיוון שבין שאר הסיכונים לסביבה ולבריאות, היא מובילה לפליטת מספר תרכובות פלואור - הקספלואורואטן C 2 F 6, חנקן טריפלואוריד NF 3 , גופרית hexafluoride SF 6 , שהם גזי חממה רבי עוצמה. במקרה של אנרגיה גיאותרמית, הרבה תלוי בהרכב נושא האנרגיה - מים תרמיים, המתאפיינים בטמפרטורה גבוהה ובמינרליזציה עם הרכב כימי מורכב. בתהליך השימוש בו וסילוקו מתאפשר גם זיהום תרמי ישיר של הסביבה וגם שחרור של מספר תרכובות כימיות לקרקע, למים ולאטמוספרה, לרבות גזי חממה.
פליטת גזי חממה משימוש בביו-אנרגיה מתרחשת בכל השלבים. קודם כל, זה מתרחש בשלב של גידול גידולי אנרגיה, בפרט, לפתית ודקל שמן. גידול אינטנסיבי של לפתית מצריך כמות גדולה של דשני חנקן, מה שמוביל לעלייה בפליטת גז חממה רב עוצמה - דו תחמוצת החנקן N 2 0, שהוא, יתר על כן, הורס את שכבת האוזון.
בממוצע, כפי שניתן לראות, למרות אפקט הריבאונד, פליטת גזי חממה במחזור החיים של מקורות אנרגיה מתחדשים נותרה נמוכה משמעותית בהשוואה למשאבי אנרגיה לא מתחדשים (למעט אנרגיה גרעינית)
מטעי דקל שמן גדולים הוקמו בדרום מזרח אסיה (אינדונזיה, מלזיה, תאילנד) על אדמות כבול, שהן "מלכודות" ו"מחסנים" טבעיות של פחמן, ובאתר של יערות גשם טרופיים ומשווניים, הפועלים כ"ריאות של הכוכב". הדבר גרם להרס מהיר של כיסוי הקרקע, לשיבוש האופן הטבעי של ספיגת הפחמן ובהתאם לעלייה בשחרור גזי חממה (CO 2 ו- CH 4) לאטמוספירה. בתרחישים הגרועים ביותר, מעבר בקנה מידה גדול מדלקים מאובנים לדלק ביולוגי עשוי שלא להפחית, אלא אפילו להגדיל את פליטת גזי החממה בעד 15%.
היבט נוסף, שכמעט לא נחקר עד כה, הוא ירידה אפשרית באלבדו הכולל (רפלקטיביות) של כדור הארץ עם התפשטות בקנה מידה גדול של גידולי אנרגיה, אשר באופן תיאורטי יכול להפוך לגורם להתחממות האקלים.
בשלב ההפעלה - שריפה של דלק ביולוגי (בתחבורה ובתחנות כוח), המיוצר לרוב בתערובת עם דלקים מאובנים, כפי שמסתבר, נוצרות גם תרכובות כימיות חדשות הנושאות סכנות רעילות וחממות כאחד. עלייה בפליטת גזי חממה כתוצאה מפעולות לצמצום היא דוגמה אחת לאפקט הריבאונד.
בממוצע, כפי שניתן לראות, למרות השפעה זו, פליטת גזי חממה במחזור החיים של מקורות אנרגיה מתחדשים נותרה נמוכה משמעותית בהשוואה למשאבי אנרגיה שאינם מתחדשים (למעט אנרגיה גרעינית).
יחד עם זאת, זה רחוק מלהיות המצב בכל המקרים, וכל פרויקט או תוכנית ספציפית לפיתוח אנרגיה ממקורות מתחדשים דורשים ניתוח מדוקדק, כולל מבחינה סביבתית - הם לא תמיד יכולים להיחשב "ירוקים" יותר בהשוואה עם אפשרויות אחרות.
תופעות לוואי אחרות
בנוסף לפליטת גזי חממה כאפקט נגד, לאנרגיה מתחדשת יש תופעות לוואי סביבתיות נוספות. תחנות כוח הידרואלקטריות ותחנות כוח גאות ושפל משנות את משטרי הזרמים והטמפרטורות של נהרות ומפרצי ים, הופכות למחסומים בפני נדידת דגים וזרימות אחרות של חומר ואנרגיה. בנוסף, אחת מתופעות הלוואי המשמעותיות של HPPs היא הצפת שטחים המתאימים להתיישבות, חקלאות ועוד.
במקביל, יכולים להתפתח תהליכי מפולות על גדות מאגרים ב-HPPs, שינויים בתנאי האקלים המקומיים והתפתחות של תופעות סיסמיות אפשריים. משטר המים העצור במאגרים יכול לעורר לא רק עלייה בפליטת גזי חממה, אלא גם הצטברות של חומרים מזיקים המהווים איום, כולל לבריאות האדם.
פריצות דרך וקריסות של סכרים הידרואלקטרים עלולות להוות סכנה נפרדת, במיוחד באזורים הרריים ומועדים לרעידות אדמה. אחד האסונות הגדולים מסוג זה התרחש בשנת 1963 על נהר Vajont באלפים האיטלקיים, שם מפולת ענק ירדה לתוך המאגר בסכר ההידרואלקטרי, גרמה לגל לעלות על גדותיו דרך הסכר וליצור "צונאמי" עד 90 גובה מ'. כמה ישובים נהרסו, יותר מ-2,000 איש מתו.
אנרגיה גיאותרמית נושאת את הסיכונים של זיהום כימי של מים וקרקע - נוזלים תרמיים, בנוסף לפחמן דו חמצני, מכילים גופרית גופרית H 2 S, אמוניה NH 3, מתאן CH 4, מלח רגיל NaCl, בורון B, ארסן As, כספית Hg. ישנה בעיה של פינוי פסולת מסוכנת. בנוסף, תיתכן נזקי קורוזיה למבני התחנות התרמיות עצמן, ושאיבת המים התרמיים עלולה לגרום לעיוותים של שכבות סלע ולתופעות סייסמיות מקומיות הדומות לאלו המתרחשות בכל פעולת כרייה או כניסת מי תהום בין-שכבתיים.
ביו-אנרגיה קשורה לניכור של אדמות חקלאיות (ומשאבים אחרים) לגידול גידולי אנרגיה, אשר במעבר רחב היקף לשימוש בביו-אנרגיה עלולים להחמיר את בעיית המזון בעולם.
ההערכה הגסה ביותר מראה שגידול לפתית או חמניות כחומר גלם לדלק ביולוגי יכול להביא לכטון של דלק ביולוגי מ-1 דונם של אדמה מעובדת. הנפח הכולל של צריכת האנרגיה בעולם מגיע ל-20 מיליארד טון בשנה בשווה נפט. החלפת נפח זה בדלק ביולוגי ב-10% בלבד, או 2 מיליארד טון, תצריך ניכור של כ-2 מיליארד דונם של אדמה, כלומר כ-40% מכלל הקרקע החקלאית בעולם, או 15. % כל שטח האדמה של כדור הארץ, למעט אנטארקטיקה. התפוצה בקנה מידה גדול של מונו-תרבותיות אנרגיה מפחיתה את המגוון הביולוגי, הן במישרין והן בעקיפין, באמצעות הידרדרות בתי הגידול של מינים רבים של חי וצומח.
בשלב של שריפת דלק ביולוגי, בפרט בתחבורה, כאשר הוא מעורבב עם דלקים מאובנים (סולר או בנזין קונבנציונלי) ושימוש בתוספים המאפשרים לעבוד טוב יותר בתנאי חורף, נוצרות תרכובות כימיות חדשות, רעילות ומסרטנות. בנכסים שלהם. זה הוכח, במיוחד, על ידי תצפיות וניסויים במסגרת המחקר "השפעת תכולת הרכיבים הביולוגיים בדלק על פליטת מנועי דיזל והידרדרות שמן מנוע".
בהקשר זה נראה שאנרגיית האצות עדיפה יחסית – השגת חומרי גלם אנרגיה מאצות. תרבויות בולטות כוללות Botryococcus סובין-אפס ו Arthrospira (Spirulina) platensis. אצות, בהשוואה לגידולי אנרגיה "יבשתיים", נבדלות בתפוקה גבוהה יותר (בתנאים מסוימים, בסדר גודל גבוה יותר) ליחידת שטח ליחידת זמן ותכולה גבוהה יותר של שומנים (ליפידים) - חומר הזנה לייצור דלק ביולוגי. בנוסף, גידול אצות אינו קשור לניכור של קרקע חקלאית יצרנית, יצירת מבנים וציוד מורכבים, שימוש בכמות גדולה של דשנים. יחד עם זאת, אצות הן אחד מבולמי הפחמן הדו חמצני החזקים ביותר ומייצרני החמצן. בהקשר זה, הכיוון הזה של אנרגיה מתחדשת, שעדיין לא פותח מספיק, יכול להיחשב מבטיח מאוד מבחינה תעשייתית וסביבתית.
אנרגיית הרוח היא הפחות מסוכנת מבחינת פליטת גזי חממה ופליטות מזהמים, אך יחד עם זאת גורמת למספר תביעות של אנשי איכות הסביבה בנושאים אחרים. הם כוללים זיהום רעש של האזור, "זיהום אסתטי", סיכון להשפעות נפשיות של להבים מסתובבים. קבוצה נוספת של טענות קשורה להשפעה על החי - במיוחד, טחנות רוח יכולות להפחיד ציפורים ולגרום למותם כשהן מתנגשות בלהבים.
בעיה שגם הולכת וגדלה עם הזמן, במיוחד כשנבנות חוות רוח בים (ימי) - בעיות נגישות לשירות ושירותי חירום, קשיים בתחזוקה, פתרון תקלות ומקרי חירום, בפרט כאשר טורבינות רוח נדלקות.
הניסיון המצטבר בהפעלת טורבינות רוח, שנמצא במערב אירופה כבר כ-20 שנה, מלמד כי טענות אלו הן ספקולטיביות למדי - בכל מקרה, בהתחשב בצפיפות של טורבינות רוח ואמצעי בטיחות מסוימים נצפים, בפרט, הצבת טורבינות רוח במרחק של כמה מאות מטרים לפחות מאזורי מגורים. בעיות אחרות נראות אמיתיות יותר. אחת מהן ברורה - חוות רוח דורשות שטחים גדולים, וישנן מגבלות מסוימות להתקנתן באזורים עם צפיפות אוכלוסייה ותשתיות גבוהות. בעיה נוספת, שהופכת יותר ויותר דחופה עם הזמן, היא סילוק להבי טורבינות רוח שמיצו את משאבם, הבנויים מחומרים מרוכבים ונושאים פוטנציאל גבוה לזיהום סביבתי.
הבעיה הבאה, שגם הולכת וגדלה עם הזמן, במיוחד עם בניית חוות רוח בים (ימי) היא בעיות נגישות לשירות ושירותי חירום, קשיים בתחזוקה, איתור תקלות ומצבי חירום, בפרט, כאשר טורבינות רוח מתלקחות.
כל הבעיות המפורטות לעיל עלולות להחמיר, וליצור אפקט מכפיל, כאשר אנרגיית הרוח הופכת לנפוצה יותר. כיום היא מהווה כ-9% מסך ייצור החשמל בגרמניה, כ-5 % באיטליה, 18% בספרד. במדינות גדולות אחרות המייצרות חשמל מדובר בנתח קטן משמעותית, בעוד שבממוצע בעולם הוא עומד על כ-2.5%. לאילו השפעות העלייה ביכולות כוח הרוח פי שניים או שלוש או יותר יכולה להוביל היא סוגיה נפרדת למחקר.
באנרגיה סולארית, הסיכונים הסביבתיים העיקריים קשורים בשימוש במספר רב של רכיבים רעילים ונפיצים בייצור פאנלים סולאריים. בפרט, תאים סולאריים מכילים קדמיום טלוריד CdTe, קדמיום גופרתי CdS, גליום ארסניד GaAs, ופלואור משמש בתהליך הייצור, ויוצרים מספר תרכובות רעילות. זה יוצר בעיות תחילה בשלב הייצור, ולאחר מכן בשלב השלכת סוללות שמיציו את המשאב שלהן. בעיה זו גם תגדל בהכרח עם הזמן. בעיה נוספת בייצור פאנלים סולאריים היא הנפח הגדול של צריכת המים. לפי נתונים אמריקאים, הצריכה של מים מטוהרים במיוחד להפקת הספק של 1 MW היא כ-10 ליטר לדקה.
מדד אינטגרלי המשמש להערכת הנזק של סוג פעילות מסוים לחברה ולסביבה הוא עלויות חיצוניות, או חיצוניות (עלויות חיצוניות), שאינן כלולות במחיר המוצר, העלויות שנגרמות לחברה כולה, כלומר , הנזק החברתי-כלכלי והחברתי-טבעי שנגרם. העלויות החיצוניות כוללות פגיעה בבריאות האדם, קורוזיה ונזקים אחרים לחומרים ומבנים, הפחתת תפוקות וכו'.
בהערכת עלויות חיצוניות, הרבה תלוי בהנחות הבסיסיות, והן עשויות להשתנות באופן דרמטי בין מדינות. בפרט, עבור מדינות האיחוד האירופי, טווח העלויות החיצוניות של ייצור חשמל (סנט יורו לקוט"ש) עבור מקורות אנרגיה שונים הוא (לפי ec.europa.eu): פחם - 2-15; שמן - 3-11; גז - 1-4; אנרגיה גרעינית - 0.2-0.7; ביומסה - 0-5; כוח מים - 0-1; אנרגיה סולארית (פוטו-וולטאית) - 0.6; רוח - 0-0.25.
עבור גרמניה (יצרנית החשמל הגדולה באירופה עם פיתוח נרחב של אנרגיה המבוססת על מקורות אנרגיה מתחדשים), העלויות השוליות החיצוניות (המשתנות) של ייצור חשמל ממקורות שונים נאמדות בערכים הבאים (סנט יורו לקוט"ש): פחם - 0.75; גז - 0.35; אנרגיה אטומית - 0.17; שמש - 0.46; אבעבועות רוח - 0.08; כוח מים - 0.05.
כאן אנו רואים גם שאנרגיה מתחדשת כרוכה, בממוצע, בעלויות נמוכות באופן ניכר לחברה מאשר השגת אנרגיה מחומרי גלם מאובנים.
יחד עם זאת, האנרגיה הגרעינית מציגה תחרותיות סביבתית גבוהה לא פחות, למרות העובדה שבקשר לאסונות הידועים בתחנות הכוח הגרעיניות בצ'רנוביל ובפוקושימה, המוניטין שלה בעיני החברה התערער באופן ניכר.
פיתוח אנרגיה מתחדשת מצריך שימוש נוסף במשאבים שאינם מתחדשים: חומרי גלם לדשנים במקרה של ביו-אנרגיה, מתכת לציוד ומבני בנייה, גז טבעי מאובן לייצור דלק מימן, אנרגיה ממקורות מאובנים לצורך הפעולה. מהענפים הללו
מורכבויות ובעיות נוספות קשורות לעובדה שניתן לפזר את שלבי מחזור החיים על פני מדינות שונות. בפרט, השלבים במעלה הזרם, המהווים את עיקר העלויות החיצוניות, כגון גידולי אנרגיה או פאנלים סולאריים, צפויים להתרחש מחוץ לאירופה וצפון אמריקה. אז, נכון לעכשיו, כמעט 60% מכל הפאנלים הסולאריים בעולם מיוצרים בסין.
השלב התפעולי, שבמקרה של RES מהווה את החלק המינימלי בעלויות, משויך למדינות המערב - צרכניות אנרגיה "ירוקה", ואת עלויות השלב הסופי - ניצול, ניתן להעביר גם לאזורים אחרים.
במילים אחרות, במקרה של אנרגיה המבוססת על RES, יתכנו מצבים גם כאשר התועלת העיקרית מתקבלת על ידי קבוצות מסוימות, בעוד העלויות מוטלות על ידי אחרים. גם חלוקת התועלות והעלויות היא נושא חשוב, שכבר יש לו מימד חברתי.
הבעיה הבסיסית היא שפיתוח אנרגיה מתחדשת מצריך שימוש נוסף במשאבים שאינם מתחדשים: חומרי גלם לדשנים במקרה של ביו-אנרגיה, מתכת לציוד ומבני בניין, גז טבעי מאובן לייצור דלק מימן, אנרגיה ממאובנים. מקורות להפעלת תעשיות אלו. בהתאם, הגדלת ייצור האנרגיה באמצעות אנרגיה מתחדשת תחייב גם הגדלת צריכת משאבים שאינם מתחדשים. מצב העניינים בו ניתן יהיה לדבר על הצלחה וכדאיות ללא תנאי של אנרגיה מתחדשת הוא יצירת מחזורי ייצור שלמים, שבהם ייצור אנרגיה מתחדשת ניתן ממקורות מתחדשים.
- אנדרסן או., השלכות בלתי מכוונות של אנרגיה מתחדשת. בעיות שצריך לפתור. ספרינגר-ורלג. לונדון. 2013.
- דגטיארב ק.ס. מקורות אנרגיה מתחדשים - מהתלהבות לפרגמטיות // Journal of S.O.K., No.4/2015.
- Schlomer S., Bruckner T., Fulton L., Hertwich E., McKinnon A., Perczyk D., Roy J., Schaeffer R., Sims R., Smith P. and Wiser R. Annex III: עלות ספציפית לטכנולוגיה ופרמטרים של ביצועים. בתוך: שינויי אקלים 2014: הפחתה של שינויי אקלים. תרומה של קבוצת עבודה III לדוח ההערכה החמישי של הפאנל הבין-ממשלתי לשינויי אקלים. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג', קיימברידג', בריטניה וניו יורק, ארה"ב.
מקורות אנרגיה מתחדשים
הטכנולוגיה להשתמש באיתני הטבע כדי לבצע עבודה המספקת את הצרכים האנושיים היא ישנה כמו ספינת המפרש הראשונה. ישנה משיכה בסיסית בניצול כוחות טבעיים כאלה שמגנים על הסביבה מהשפעות שריפת דלקים מאובנים. השמש, הרוח, הגלים, הנהרות, הביומסה, זרמי החום הגיאותרמי של כדור הארץ פועלים ברציפות ותמיד (ומכאן המונח "מתחדש"). מכל האמור לעיל, עד כה רק אנרגיית המים הנופלים בנהרות הפכה לנפוצה להמרה לחשמל. השימוש העיקרי באנרגיה סולארית, הודות לפוטוסינתזה, מצאה האנושות בחקלאות ובייעור, למרות שהיא משמשת יותר ויותר לחימום. ביומסה (כגון שאריות קני סוכר) נשרפת לאנרגיה, והשימוש בדגן לדלק רכב הולך וגובר. היקף השימוש בסוגים אחרים של אנרגיה טבעית אינו משמעותי כיום. ישנם גם אתגרים עיקריים בשימוש היום במקורות אנרגיה מתחדשים. עבור מערכות פוטו-וולטאיות, למשל, השאלה היא איך להפוך אותן למחוללי חשמל מעוררים בעצמם. להשתמש בחום טבעי - איך להמיר אותו לקיטור או איך ליישם שיטות אחרות של המרת אנרגיה.
אם המאפיין הבסיסי של מקורות אנרגיה מתחדשים הוא זמינותם ותפוצתם הרחבה יחסית, הרי שהבעיה הבסיסית בשימוש בהם לייצור חשמל היא חוסר היציבות וחוסר יכולת הניבוי שלהם. היוצא מן הכלל הוא אנרגיה גיאותרמית, שאינה זמינה באופן נרחב. המשמעות היא שחייבים להיות מקורות חשמל כפולים, או דרכים לצבור אותו בקנה מידה גדול. אולם מלבד אגירת כוח הידרו במאגרים או אוויר דחוס במאגרים (ראה להלן), אין כיום דרך אחרת ואינה צפויה בעתיד. עבור מערכות אוטונומיות, בעיות אחסון אנרגיה הן בעלות חשיבות עליונה. כאשר מחברים אותם לרשתות חשמל קיימות, עולה שאלת שכפול המקורות. יש מרחב קטן לשימוש באנרגיה סולארית לייצור חשמל בקנה מידה גדול ובמיוחד בבסיס.
אנרגיה סולארית: "סולארי לא גרעיני" - הסיסמה הפופולרית של התנועה הסביבתית האנטי-גרעינית ושל "אופטימיסטים טכנולוגיים" רבים הדוגלים בשימוש ישיר בחום השמש, ממשיכה להישמע מדי פעם. כמובן שבעתיד אנו עשויים לראות יותר פאנלים סולאריים על הגגות, שכן המחיר שלהם יורד ואנו משתמשים באנרגיה בצורה יעילה יותר, מה שתורם להפצה רחבה יותר. עם זאת, לאנרגיה סולארית יש פוטנציאל מוגבל לייצור חשמל מכיוון שהיא לא יציבה ובלתי צפויה. ראשית, זרימת האנרגיה הסולארית נקטעת בלילה ובמזג אוויר מעונן. זה מביא לשיעור ניצול סולארי נמוך למדי, בדרך כלל פחות מ-15 אחוז. שנית, מקדם ההמרה של אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית על ידי תאי פוטו מודרניים אינו עולה על 12-16 אחוזים, ועדיין לא ניתן להגדיל אותו, למרות שמחקר בתחום זה נמשך כבר יותר מכמה עשורים. באוסטרליה, ביום שמש נאה, עד קילוואט אחד של אנרגיה למ"ר נופל על פני כדור הארץ, בכיוון מאונך לקרני השמש. בקנדה הערך הזה הרבה יותר קטן. ברוב שטחה, על משטח אופקי של מטר מרובע אחד, ממוצע של לא יותר מקילוואט שעה אחת של אנרגיית שמש נופל בממוצע במהלך היום. נכון לעכשיו, תשומת הלב מתמקדת בשתי דרכים להמרת אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית. השיטה הידועה ביותר היא שימוש בתאים פוטו-וולטאיים לייצור חשמל. לשיטה זו חשיבות רבה, למשל, לאספקת חשמל לחללית, ציוד למערכות תקשורת של צמתי רשת טלוויזיה מרוחקים באוסטרליה וקנדה. הפופולריות של תאים פוטו-וולטאיים תהיה גבוהה יותר, ככל שהיעילות שלהם גבוהה יותר ועלותם נמוכה יותר (כיום, העלות של תאים פוטו-וולטאיים היא כ-4,000 דולר ארה"ב לכל קילוואט של חשמל מיוצר). העלות של תאים סולאריים עדיין גבוהה מדי לשימוש ביתי. עבור מערכות אוטונומיות, יש להשתמש בשיטות מסוימות לאגירת האנרגיה שנאספה בשעות החשיכה של היום או בכיסוי ענן. אלה יכולים להיות סוללות, או מימן המיוצר על ידי אלקטרוליזה, או מוליכים. בכל מקרה, יש צורך לערב תהליכים עם הפסדי אנרגיה בלתי נמנעים, הפחתת היעילות הכוללת והגדלת העלויות באופן משמעותי, בשלבים נוספים של המרת אנרגיה. מספר תחנות כוח סולאריות ניסיוניות בהספק של 300 עד 500 קילוואט מחוברות לרשתות החשמל של אירופה וארה"ב. במוסדות מדעיים נמשכים המחקר בכיוון של הקטנת גודלם של תאים סולאריים והגברת יעילותם. תחום מחקר עיקרי נוסף הוא פיתוח דרכים חסכוניות לאגירת האנרגיה המופקת על ידי תאים פוטו-וולטאיים בשעות היום. לתחנת הכוח התרמית הסולארית מערכת מראות לריכוז אור השמש על בולם מיוחד, שבו החום המשתחרר הופך לאדים בלחץ גבוה ומניע את הטורבינות. הרכז הוא בדרך כלל רפלקטור פרבולי המכוון את עצמו בין צפון לדרום, עוקב אחר מסלול השמש לאורך היום. הבולם ממוקם במוקד המשקף הזה ומשתמש באנרגיה סולארית כדי לחמם נוזל מיוחד (בדרך כלל שמן סינטטי) לטמפרטורה של כ-400 מעלות צלזיוס. נוזל זה מניע עוד יותר את הטורבינה והגנרטור. נכון לעכשיו, פועלות מספר תחנות כוח כאלה בעלות יחידת כוח של 80 מגוואט. כל מודול כזה משתרע על שטח של כ-50 דונם של קרקע ודורש מערכות בקרה מדויקות מאוד. תחנות כוח סולאריות משלימות על ידי מודולים המופעלים על ידי גז המייצרים כרבע מסך הכוח שנוצר ונשארים פעילים לאורך כל הלילה. באמצע שנות ה-90, מפעלים כאלה, בהספק כולל של יותר מ-350 מגוואט, ייצרו כ-80% מהחשמל שהופק מהשמש ברחבי העולם. בעתיד, התפקיד העיקרי של אנרגיית השמש יהיה השימוש הישיר בה לחימום. הדרישה הגדולה ביותר לאנרגיה של אנשים היא הצורך בחום, למשל, אספקת מים חמים בטמפרטורה של לא יותר מ-60 מעלות צלזיוס. נדרשות טמפרטורות גבוהות יותר בתעשייה (בטווח של 60 - 110 מעלות צלזיוס). צרכים אלו יחד קובעים את הפרופורציות של צריכת האנרגיה במדינות מתועשות. את הצורך הראשון של היום הזה ניתן לספק באזורים מסוימים באמצעות שימוש באור שמש ובחום. השימוש המסחרי באנרגיה סולארית לאספקת חום למתקנים תעשייתיים עשוי להיות אפשרי בעתיד הקרוב. היישום המעשי של גישה זו יצמצם במידה מסוימת את צריכת החשמל, יפחית את צריכת הדלקים המאובנים וישפיע לטובה על הגנת הסביבה. ואם משתמשים במשאבות חום מבודדות כהלכה, ניתן גם לחמם (או לקרר) מבנים עם מעט מאוד צריכת אנרגיה. בסופו של דבר, ניתן להשיג עד עשרה אחוזים מכלל צריכת האנרגיה במדינות מתועשות משימוש רציונלי באור שמש ובחום. זה יפחית חלקית את הרמה הנדרשת של ייצור חשמל בסיסי.
אנרגיית רוח:במשך עשרות שנים, טורבינות רוח שימשו באזורים מרוחקים לייצור חשמל ביתי ולהטענת סוללות. מודולי ייצור גדולים מ-1 MW פועלים כעת במדינות רבות. הכוח החשמלי שמייצרת טורבינת רוח הוא פרופורציונלי למהירות הרוח לכוח השלישי, וטורבינות רבות פועלות ביעילות במהירויות רוח של כ-7 עד 20 מטר לשנייה (או 25 עד 70 קמ"ש). אין הרבה אזורים על פני הגלובוס שיש להם רוחות כה שוררות. בדומה לאנרגיה סולארית, השימוש באנרגיית הרוח דורש מקורות מיותרים נוספים של חשמל או מערכות אחסון אנרגיה במקרה של מזג אוויר רגוע ורגוע יותר. נכון להיום, לטורבינות רוח הפועלות באזורים שונים בעולם יש קיבולת כוללת של כ-15,000 מגוואט. הם מהווים תוספת חשובה לתחנות כוח בסיסיות בקנה מידה גדול. דנמרק, למשל, מקבלת 10% מהחשמל שלה מאנרגיית רוח, ובהיותה תלויה ביבוא חשמל, מתכוונת להגדיל את הנתח הזה. החסכוני והמעשי ביותר הם מודולי רוח מסחריים בעלי קיבולת של יותר מ-MW אחד, אותם ניתן לקבץ לחוות רוח קטנות.
נהרות:הידרואלקטריות, שהיא האנרגיה הפוטנציאלית המומרת של מים בנהרות, מהווה כיום 19% מהחשמל העולמי (10% באוסטרליה, 59% בקנדה). למעט במדינות בודדות, בדרך כלל משתמשים בכוח הידרואלקטרי כדי לפצות על עומסי שיא, מכיוון שראשית, ניתן לחבר אותו במהירות לרשתות חשמל קיימות, ושנית, אספקת המים מוגבלת. בכל מקרה, לאנרגיה הידרואלקטרית אין סיכויים לשימוש עתידי, שכן רוב האזורים הגיאוגרפיים בעולם שיש להם פוטנציאל להשתמש באנרגיה הפוטנציאלית של מים, כבר בפעולה או שאינם זמינים בדרך אחרת (מסיבות סביבתיות, למשל). היתרון של מערכות הידראוליות רבות הוא ביכולתן לפצות על עומסי שיא עונתיים (כמו גם יומיים) בצריכת החשמל. בפועל, השימוש באספקת מים מסובך לפעמים בגלל דרישות השקיה שיכולות להתרחש במקביל לעומסי שיא. באזורים מסוימים, תנאים גיאוגרפיים עשויים להגביל את השימוש בכוח הידרואלקטרי במהלך העונה הגשומה. חום גיאותרמי: באזורים שבהם קיטור תת קרקעי חם יכול להגיע אל פני כדור הארץ, ניתן להשתמש בו להפקת חשמל. סוג זה של מקורות אנרגיה גיאותרמית הפך לנפוץ בחלקים מסוימים של העולם, למשל בניו זילנד, ארה"ב, הפיליפינים, איסלנד ואיטליה. בסך הכל, מקורות האנרגיה הללו מייצרים כיום עד 6,000 מגה-וואט של כוח. יש גם סיכויים להשתמש בשיטה זו באזורים אחרים על ידי שאיבת מים תת קרקעיים חמים למקומות שבהם לא.
גאות ושפל:לראשונה, השימוש באנרגיית גאות ושפל במפרצים או בשפכים בוצע בצרפת וברוסיה (מאז 1966). מי הגאות הנעים בשני הכיוונים משמשים לסובב טורבינות. ניתן להשתמש בסוג זה של אנרגיה כאשר יש אזורים משמעותיים של זרמי גאות ושפל. בקנדה, למשל, זהו מפרץ פאנדי בין נובה סקוטיה לניו ברונסוויק. בעולם, לטכנולוגיה הזו יש מעט פוטנציאל.
גלים: שימוש באנרגיה של תנועת גלים יכול להשפיע הרבה יותר מאנרגיית גאות ושפל. האפשרויות של שימוש מעשי באנרגיית גלים נחקרו בבריטניה בעת ובעונה אחת. גנרטורים של חשמל במקרה זה צריכים להיות ממוקמים על פלטפורמות צפות או בחללי סלע חוף. העלות הגבוהה של המכשירים הנדרשים ובעיות מעשיות רבות הופכות פרויקטים כאלה ללא מציאותיים.
ביומסה:המושג "ביומסה" מתייחס לחומרים ממקור צמחי או מן החי, וכן פסולת הנובעת מעיבודם. למטרות אנרגיה, אנרגיית ביומסה משמשת בשתי דרכים: בעירה ישירה או בעיבוד לדלק (אלכוהול או ביוגז). ישנם שני כיוונים עיקריים להשגת דלק מביומסה: באמצעות תהליכים תרמוכימיים או באמצעות עיבוד ביוטכנולוגי. הניסיון מראה כי העיבוד הביוטכנולוגי המבטיח ביותר של חומר אורגני. באמצע שנות ה-80 פעלו במדינות שונות מתקנים תעשייתיים לייצור דלק מביומסה. הייצור הנרחב ביותר של אלכוהול. אחד התחומים המבטיחים ביותר לשימוש באנרגיה של ביומסה הוא הפקת ביוגז ממנה, המורכב מ-50-80% מתאן ו-20-50% פחמן דו חמצני. הערך הקלורי שלו הוא 5-6 אלף קק"ל/מ"ק. הייצור היעיל ביותר של ביוגז מזבל. מטון אחד ממנו ניתן לקבל 10-12 מ"ק. מ' של מתאן. ולדוגמא, עיבוד של 100 מיליון טונות של פסולת גידולי שדה כמו קש דגנים יכול להפיק כ-20 מיליארד מטרים מעוקבים. מ' של מתאן. באזורי גידול כותנה נותרים 8-9 מיליון טונות של גבעולי כותנה בשנה, מהם ניתן להשיג עד 2 מיליארד מ"ק. מ' של מתאן. לאותן מטרות ניתן לנצל את צמרות צמחים תרבותיים, עשבי תיבול וכו'. ניתן להמיר ביו-גז לאנרגיה תרמית וחשמלית, המשמשת במנועי בעירה פנימית לייצור גז סינתזה ובנזין סינטטי. הפקת ביוגז מפסולת אורגנית מאפשרת לפתור בו-זמנית שלוש בעיות: אנרגיה, אגרוכימיה (השגת דשנים כמו ניטרופוסקה) וסביבתית. מפעלי ייצור ביוגז ממוקמים, ככלל, באזור הערים הגדולות, מרכזים לעיבוד חומרי גלם חקלאיים.
יחס אנרגיה מתחדשת לצריכת חשמל בסיסית: שמש, רוח, גאות ושפל וגלים אינם יכולים להחליף את השימוש בפחם, גז או כוח גרעיני, אך הם חיוניים לשימוש באזורים ספציפיים על פני כדור הארץ. מהסיבות לעיל, מקורות האנרגיה המפורטים אינם יכולים לספק צרכי חשמל בסיסיים או לפצות על עומסי שיא בעת הצורך. בפועל, הם יכולים לספק רק 10 - 20% מכלל הביקוש לאנרגיה ולעולם לא יחליפו פחם, גז או אנרגיה גרעינית. עם זאת, הם יכולים להיות חשובים ביותר באזורים ספציפיים של העולם שבהם קיימים תנאים נוחים לשימוש בהם. ההשפעות הסביבתיות של מאות טורבינות רוח ענקיות, שטחי אדמה כבושים ובלתי מנוצלים או מחסומי גאות ושפל ענקיים, שלא לדבר על מתקנים הידרואלקטרים חדשים, מהוות מגבלה משמעותית בשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים. כמובן, טכנולוגיות כאלה יתרמו במידה מסוימת לאנרגיה העולמית העתידית, אם כי הן לא יישאו בנטל העיקרי על סיפוק צורכי האנרגיה של כדור הארץ. אם האנושות תמצא בעתיד דרכים לאגור ביעילות חשמל מפאנלים סולאריים או מגנרטורים רוח, התרומה של טכנולוגיות אלו למילוי צרכי האנרגיה הבסיסיים תהפוך למשמעותית הרבה יותר. במקומות מסוימים, בשעות השפל ובסופי השבוע, אנרגיה עודפת מתחנות כוח פחם או גרעיניות משמשת לאגירת מים במאגרים, אשר משמשים לאחר מכן תחנות כוח הידרואלקטריות כדי לפצות על עומסי שיא. למרבה הצער, לא בהרבה מקומות יש את היכולת לבנות סכרים ניתנים לשאיבה מהסוג הזה. אחסון אוויר דחוס במתקני אחסון תת קרקעיים משמש במידה הרבה פחותה. עדיין לא פותחו דרכים לבודד כמויות חשמל גדולות בסוללות ענק. כאשר בוחנים את אספקת האנרגיה בכללותה, קיימות כמה הזדמנויות להיפוך (החלפת) זרימת אנרגיה במדינות מפותחות עם מחזוריות של 24 שעות ו-7 ימים שלהן על מנת לעמוד בעומסי שיא יומיים. ציוד פיצוי עומס שיא של היום יכול לשמש במידה מסוימת למערכות חשמל הנשענות בעיקר על מקורות אנרגיה מתחדשים. יכולת זו תאפשר להשלים ייצור אנרגיה בקנה מידה גדול עם פאנלים סולאריים וטורבינות רוח בזמנים שבהם הם אינם מסוגלים לעשות זאת. כל שימוש אמיתי בפאנלים סולאריים או באנרגיית רוח להפקת חשמל ברשת חייב לספק נוכחות של 100% כושר ייצור מיותר - תחנת כוח הידרו או תרמית. ברור שזה כרוך בעלויות כלכליות גבוהות מאוד, אם כי במקומות מסוימים זה עשוי להפוך לבסיס לפיתוח אנרגיה עתידית. עבור מדינות מתפתחות עם צרכים בסיסיים חסרי משמעות לחשמל, גישה זו, כמובן, אינה ישימה.
היבטים סביבתיים של שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים: למקורות אנרגיה מתחדשים יש מערכת שונה של איכויות מבחינת השפעתם על הסביבה והתועלת בהשוואה לדלק מאובנים או גרעיני. התכונות החיוביות כוללות את העובדה שהם כלל אינם פולטים פחמן דו חמצני לאטמוספירה, ואינם מייצרים מזהמים אחרים (פרט לכמה תוצרי פירוק הנוצרים בתחתית מאגרי מים). אבל מכיוון שהם משתמשים באנרגיה בעוצמה נמוכה יחסית, השטח התפוס על ידם גדול בהרבה. בנוסף, הממדים הפיזיים של הציוד, מאותה סיבה, גדולים מאוד בהשוואה למקורות אנרגיה קיימים בעוצמה גבוהה. הנסיבות האחרונות דורשות עלויות חומר ואנרגיה גדולות לייצור המבנים המתאימים. ספק, למשל, שתושבי אוסטרליה יאשרו את ההשפעה הסביבתית של מערכות ההידרו החדשות באזור הרי השלג (מספקות, אגב, 3.5% מכלל החשמל ומספקות השקיה). לא סביר שפרויקטים לבניית שטחים גדולים בקרבת ערים עבור תחנות כוח סולריות יאושרו, אם בכלל ייעשו פרויקטים כאלה. באירופה, טורבינות הרוח כבר מזמן אינן טובות בגלל הרעש שהן מייצרות ומסיבות סביבתיות. טורבינות ענק מסתובבות מובילות ללא הרף למותם של מספר רב של ציפורים. עם זאת, ניתן למזער את ההשפעה הסביבתית במקרים מסוימים. פאנלים סולאריים, למשל, יכולים להיות מותקנים לאורך כבישים מהירים, מבצעים פונקציה נוספת של בידוד קול, או ממוקמים על גגות בתים. יש גם מקומות נפרדים שבהם אפשרית גם התקנה בטוחה של טורבינות רוח.
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה.
1. משאבי אנרגיה של העולם. תחת עריכתו של Neporozhny P.S., Popkov V.I. - מ.: Energoatomizdat. 1995
2. Ogorodnikov I.A., Ogorodnikov A.A. "בדרך לפיתוח בר קיימא: בית אקולוגי. אוסף חומרים "מ.: איחוד חברתי-אקולוגי, 1998.
3. מגזין "טכנולוגיה של הנוער" מס' 5, 1990
4. Lavrus V.S. "מקורות אנרגיה" ק.: NiT 1997.
5. משאבי אינטרנט.
עם זאת, כל השיטות הללו אינן לוקחות בחשבון את ההשפעה על בסיס הקיום הפיזיולוגי של אדם - שכבת פני השטח של הקרקע.
הערכת התקנות בעלויות הנוכחיות ובתקופת ההחזר אינה המדד היחיד שלפיו ניתן לשפוט את יעילות השימוש במקורות מתחדשים. בין היתר, מתקנים כאלה מייצרים אנרגיה "ירוקה", שאינה מביאה לירידה בפוריות הקרקע. בנוסף, לא נלקחות בחשבון יתרונות חברתיים וסביבתיים נוספים המתקבלים משימוש במערכות אנרגיה מתחדשת.
השפעה כלכלית לאומית
הבה נבחן את היעילות הסביבתית, החברתית והכלכלית הנוספת של מערכת האנרגיה המתחדשת הקשורה לשימור פוריות הקרקע, בהשוואה לאספקת האנרגיה המסורתית מאנרגיית דלק.כפי שניתן לראות, ההשפעה הכלכלית הלאומית של שימוש בכל טכנולוגיית RES יכולה להיות לא רק בייצור חשמל, קור וחום, אלא גם בשמירה על פוריות הקרקע (כולל באמצעות שימוש בביומתאן בחורף). זהו יתרון מהותי של אנרגיה מתחדשת, ויש לקחת אותו בחשבון בעת קביעת יעילות השימוש בה.
יתרונות מנקודת מבט זו יכולים להיות מיוצגים כסכום האנרגיה הירוקה שנוצרת והנזק הנמנע מהשחתת הקרקע.
זה חל על כל הטכנולוגיות לשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים ומאפשר לקחת בחשבון את המאפיין הבסיסי של מתקנים כאלה - התחדשות. בדרך כלל, כאשר משווים בין תחנות כוח המשתמשות במקורות אנרגיה מתחדשים ודלקים מאובנים, נלקחת בחשבון רק ייצור האנרגיה בפועל. כך למשל, נחשב כי תחנת כוח סולארית יעילה אם עלויותיה אינן עולות על עלויות הדלק, שיצרוך על ידי מפעל באותה הספק הפועל על דלק מאובנים. ויתרון כזה בעת שימוש, למשל, באנרגיה של השמש, כשימור חומוס, נשאר מחוץ לטווח הראייה.
חיסכון במשאבי כדור הארץ הופך למשימה חשובה יותר ויותר, והתחשבות בהשלכות הרב-גוניות של שימורם תספק ללא ספק הערכה אובייקטיבית יותר של יעילות השימוש באנרגיה מתחדשת.
ניתן להעריך את ההשפעה הכלכלית של שימור החומוס בקרקע בעת שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים כ-E = kpot × W × c, כאשר W הוא כמות החומוס שנחסכה במערכת האקולוגית, שהושקעה בעבר בגידול מוצרים צמחיים המשמשים כ דלק לקטיף עצמי, kpot הוא המקדם, תוך התחשבות בעליית החומוס הראשוני כאשר "שטחי העיבוד בבור", c הוא ההערכה הספציפית (מחיר) של שימור החומוס בקרקע.
בעת קביעת היעילות של מערכת האנרגיה של RES, יש צורך לקחת בחשבון לא רק משאבים כספיים (השקעות הון, עלויות שוטפות), אלא גם חומרי גלם - חיסכון בדשנים, מים נקיים להשקיה וכו'.
אז, אנרגיה סולארית היא סוג ידידותי לסביבה של דלק ומשאב אנרגיה, שיש לקחת בחשבון בצורה של השפעה סביבתית. ההשפעה של פליטות (СО2) משריפת ביו-מתאן על הסביבה מונחת על תנאי להיות אפס, שכן בתנאים טבעיים, ביו-מתאן ישוחרר לאטמוספירה מביומסה אורגנית (פסולת), אשר סיפקה ייצור ביו-מתאן בבי-ריאקטור, עקב טבעי. תְסִיסָה. אבל יש לקחת בחשבון את ההמרה של פסולת אורגנית לביו-מתאן ודשנים בצורה של השפעה סביבתית שמפחיתה את זיהום הקרקע והסביבה בהרבה מפסולת בעלי חיים מרוכזת בלתי מזיקה.
השימוש בביו-מתאן אינו מצריך מתקני טיפול למפעלי ביו-גז (ביו-גז מנוקה מגזים מזיקים במחזור הטכנולוגי של המפעל). לכן, ניתן לקחת בחשבון את ההשפעה הסביבתית כנזק נמנע עקב היעדר הזרמות מזיקות לקרקע.
פגיעה במערכת האקולוגית
הנזק הספציפי עבור אותן פליטות לאטמוספירה עבור כל מערכת אקולוגית שונה. ניתן להגדיר את ההשפעה האקולוגית כפגיעה הנמנעת בקרקע עקב הפחתת פליטות מזיקות במהלך ההפקה והשינוע של נושא האנרגיה.כאשר מעריכים נזקים למקווי מים, ניתן לצאת מרמת החמצן המסיס במים ובפסולת אורגנית.
כמו בזיהום קרקע ואוויר, אין כמעט גבול למגוון המזהמים שיכולים להשתחרר ומשתחררים לסביבה המימית. המקורות העיקריים למזהמי מים מתכלים אורגניים הם תעשייה, תחנות כוח תרמיות, תחנות כוח תרמיות, חקלאות, משקי בית והזרמות מי גשמים עירוניות. אם ההזרמה של מזהמים אורגניים במקום מסוים אינה גדולה מדי, אז תכולת החמצן בנהר (מאגר) יורדת תחילה לרמה מסוימת, ולאחר מכן מתאוששת שוב (בתנאי שלא מתרחשות הזרמות אחרות לאורך הנהר). ואם נפח החומרים האורגניים המוזרמים למים עולה על רמה מסוימת, תהליך הפירוק שלהם יכול להוביל לדלדול החמצן המסיס.
הנזקים מהקולחים התעשייתיים כידוע גבוהים מאוד - תכולת החמצן במים יורדת בחדות.
רמות גבוהות של חמצן מסיס (7-8 מ"ג/ליטר) נדרשות לכמה מיני דגים יקרי ערך (8-10 מ"ג/ליטר הוא שלב ריווי החמצן ברוב מקווי המים במהלך הקיץ). עבור רוב הדגים, 4-5 מ"ג/ליטר מתאים למדי. עם זאת, ברמות מתחת ל-2-3 מ"ג/ליטר, רק מעטים יכולים לשרוד.
בנוסף להפחתת החמצן המסיס, להשלכת פסולת אורגנית עלולה להיות השלכות לא רצויות אחרות. במהלך פירוק החומר האורגני, נוצרים חומרים מזינים לאצות, הממריצים את צמיחתן. סכנת צמיחת יתר של אצות היא אחת הבעיות הקשות ביותר בניהול איכות הסביבה המימית, במיוחד באגמים, מפרצים ושפכים.
מזהמי מים בלתי מתכלים אינם ממוחזרים על ידי הביוטה של הנהר. עבור רוב המזהמים הללו, השינויים המשמעותיים היחידים שיכולים להתרחש במים עיליים הם פירוק ושקיעה, ובמי תהום, שיקוע וספיגה. קבוצה זו מורכבת מכימיקלים אנאורגניים שונים לרבות מתכות כבדות, חלקיקי אדמה וסוגים שונים של חומרים קולואידים. כאשר כל החומרים הללו מצטברים בנפחים גדולים מספיק, הם עלולים להיות רעילים לצורות חיים מסוימות, להוליד ריחות לא נעימים, להתקשות מים ובמיוחד בנוכחות כלורידים, לשתות מתכות.
המים הופכים במקרים מסוימים לבלתי מתאימים להשקיה והשקיה, ולא רק לגידול יבולים. הרקבון שלו גורם להרס על האדמה, ומוציא שדות שלמים ממחזור יבול.
כיצד להפחית את העומס על הביוספרה
השימוש ב-RES יכול להפחית משמעותית את העומס על הביוספרה, להוריד את המדד הארגו-דמוגרפי של השטח.מעניין במיוחד השימוש בפסולת שריפה, כגון פחם, כבול ופצלים. אפר פצלי פחם ושמן נמצא בשימוש נרחב לניקוי חמצון בקרקע וייצור ממריצים לצמיחה של צמחים. אפר כבול מבוקש בפרמקולוגיה.
במהלך הבנייה, למשל, עבור מערכת אספקת חשמל של בורות לבריכת מלח סולארית (EPR מס' 19 (255) לשנת 2014), ניתן למכור את השכבה הפורייה העליונה של האדמה (צ'רנוזם, חומוס), כלומר השפעת יישומו תפחית את עלות המערכת. ואם הוא משמש לשיפור פוריות הקרקע של בעל המערכת, אז ההשפעה תתבטא בהגדלת התשואה של גידולים מעובדים, פיצוי על הירידה בשטח הקרקע המשמשת לבריכה.
בשימוש באנרגיה סולארית, אנרגיית מים וביומתאן, אין סיכונים שעולים, למשל, בשימוש בפחם ובגז נוזלי, התפשטות אורגניזמים מזיקים ועשבים שוטים על ידי כלי רכב.
ניתן לקחת בחשבון גם את ההשפעה התברואתית (היעדר השלכות של בקרה פיטוסניטרית וכו') כנזק נמנע עקב היעדר יבוא דלק בעת שימוש במערכות אנרגיה סולארית וביומתאן.
השפעה אנתרופוגנית
בקצב ההתפתחות הנוכחי של הציוויליזציה, אי אפשר לשמור שטחים גדולים מדי של הטבע ולהוציא יותר מדי כסף על הגנתו, כי זה מוביל להפסדים כלכליים גדולים לחברה.ההידרדרות החדה של המצב הסביבתי ברוסיה נובעת מכך שמצטברים בה חומרים רבים המשתחררים לסביבה, כולל חומרים מסרטנים, בצורה של חלקיקים מוצקים או במצב מומס. בהקשר זה, אי אפשר להתמקד כל הזמן ברמות הריכוזים המרביים המותרים (MPC) שנקבעו כיום. כדי לשמור על איכות הסביבה ברמה מקובלת, יש צורך לשנות את ה-MPC לכיוון של הידוק לאורך זמן, דבר שאינו נהוג.
יותר מ-99% מכל פליטות ה-TPP נכנסות לאטמוספירה מארובות, ויוצרות את ריכוזי השטח הגבוהים ביותר במרחק של מספר קילומטרים מה-TPP, בהתאם למהירות הרוח ולכיוון.
נכון לעכשיו, המקור החזק ביותר של רדיונוקלידים הנכנסים לסביבה הם מתקנים מורכבים של דלק ואנרגיה הפועלים על דלקים מאובנים - פחם, פצלים, נפט. במהלך שריפה של דלקים מאובנים, יסודות רדיואקטיביים ותוצרי ההתפרקות שלהם נכנסים לאטמוספירה עם פליטת עשן. המינון עקב פליטות ממפעל פחם פחם גדול באופן משמעותי (פי 5-40) מזה של תחנת כוח גרעינית בעלת קיבולת שווה, גם אם מניחים שמקדם הטיפול בפליטת אפר CHP הוא 0.975. וניקוי גז הפליטה הוא תענוג יקר, עלויות הון לבניית יחידות ניקוי TPP מסתכמות ב-186-264 אלף דולר לכל 1 MW של קיבולת מותקנת.
לפי מומחים מהמכון לבעיות שוק של האקדמיה הרוסית למדעים, נזק כלכלי שנתי ישיר עקב השפעות אנתרופוגניות שליליות על הסביבה ברוסיה באמצע שנות ה-90 הסתכם בכ-10% מהתמ"ג.
שימוש בביומסה
ברמת המדינה, התוצאה הכלכלית השנתית מאנרגיית RES יכולה להתבטא בערך משאבי הטבע (נפט, פחם, גז) שנחסכו לדורות הבאים, בגידול אפשרי ברווחים ממכירת משאבי טבע מסוגים מוכווני יצוא. , וכן בתמורה ממכירת מכסות פליטת חממה גזים (СО, СО 2) בהתאם לפרוטוקול קיוטו.בנוסף, השפעה כלכלית שנתית זו צריכה לכלול את היתרונות הכרוכים בהפחתה פרופורציונלית בייצור הפסולת.
נכון לעכשיו, חלק מהקהילה העולמית, המודאג מפליטת CO 2, מקדם באופן פעיל את השימוש בביומסה. המניע הוא כדלקמן: שריפת ביומסה אמנם משחררת CO2, אך בעבר הוא נקלט על ידי צמחים מהאטמוספרה, ולכן ביומסה נחשבת לניטרלית מבחינת פליטת CO2, בתנאי שיש התחדשות מספקת של שטחים ירוקים.
עם זאת, לא הכל כל כך פשוט כאן. ביולוגים רואים בשימוש בביומסה כמשאב אנרגיה תוצאה של בורות, מכיוון שהסרת ביומסה מהשרשרת הכללית של תהליכי ביולוגיים הקשורים זה לזה על פני כדור הארץ משבשת את איזון הביוסיסטם (הפרודוקטיביות של מערכות אקולוגיות אזוריות), מה שעלול להוביל להשלכות שליליות בלתי צפויות. . למשל, אם עץ ישן נופל ונרקב ביער, אז יצמח עץ חדש במקומו. אבל אם יוסר עץ שנפל מהיער, אז בגלל התשישות האדמה, העץ השני יהיה גרוע מהראשון, השני השלישי וכו'.
הטייגה הבלתי נגועה נשתמרה במשך אלפי שנים, וכריתה שיטתית של עצים הופכת יערות אדירים ליערות אור מגושמים (יער-ערבות), ערבות-יער לערבות וכו'.
כדי למנוע את התפשטות האבק ממפעלי תעשייה, תחנות כוח תרמיות, תחנות כוח תרמיות וכו', יש צורך בשיקום יערות, ולא לקדם את השימוש בעץ כדלק מאובנים מתחדש, והנה הסיבה.
משטח עלה בריבוע 1. m שומר על 1.5-3 גרם אבק. מערכת השורשים של הצמחים מקבעת את הקרקע ובכך מצמצמת את השטח שיכול להוות מקור לאבק של הסביבה.
שטחים ירוקים בשטח של דונם מטהרים את האוויר מ-50-70 טון אבק בשנה, ומפחיתים את ריכוזו ב-30-40%.
ירק ברחובות העיר יכול להפחית את אבק האווירה פי 2-3 בהשוואה לרחובות ללא ירק.
היער מסנן אפילו אבק רדיואקטיבי מהאוויר. הוכח שהעלים והמחטים של העצים יכולים ללכוד עד 50% מהאבק הזה, להגן על יבולים מפני זיהום רדיואקטיבי. שמורות רוח יכולות ללכוד אירוסולים רדיואקטיביים הנישאים באוויר, ולהפחית את צפיפות הזיהום בשדה ובמרעה.
שמירה על פוריות
הפתרון לרמה הנמוכה ביותר של תמיכת חיים הן לפרט והן לקהילה העולמית הוא לפתור את בעיית הרעב.מכיוון שניתן להשיג מוצרים ידידותיים לסביבה רק על קרקעות שאינן מורעלות מאפר CHP, חומרי הדברה, כמויות מופרזות של דשנים מינרליים, חנקות, בעניין זה, בנוסף לזמינות הציוד המתאים, נושא משאב הקרקע ושמירה עליו. פוריות בזמן הנוכחי ולתקופות נוספות.
זה זמן רב ידוע שאחד המדדים החשובים ביותר לפוריות הוא תכולת החומר האורגני או החומוס באדמה. ככל שהוא יותר, ככל שמשטר המים, האוויר והתרמית של השכבה הפורייה של כדור הארץ טובים יותר, כך הוא עשיר יותר במרכיבים העיקריים של תזונת צמחים, כך תהליך יצירת יצורים חיים מ"לא חיים" הוא פעיל יותר. מתרחש בו.
כמו כן, ידוע שהקרקע היא אורגניזם חי, קומפלקס של מיקרו-פאונה (מיקרואורגניזמים וחיות קרקע) בשילוב עם אלמנטים של חומר מינרל וחומר אורגני "לא-חי", הנמצא בתהליך החלפה קרוב. מיקרו-פאונה בקרקע היא היוצר של קרקעות.
"ייצור" החומוס מתרחש מדי שנה בכמויות אדירות. שיא העיבוד מתרחש בסתיו, כאשר רוב הצמחים מתים ונופלים לקרקע. כל המסה העצומה הזו של צמחים מתים, המכילה מספר רב של חומרים מזינים שונים, עוברת לעיבוד של מיקרואורגניזמים בקרקע ותולעי בעלי חיים, המעבדים אותם לחומוס. מכל טון של חומר יבש כזה נוצרים 600 ק"ג של דשן אורגני חומוס הכולל את כל חומרי ההזנה המינרליים הדרושים לצמחים המופיעים מחדש באביב.
עדיין לא ניתן ליצור חומוס בדרכים אחרות. חומוס הוא "לחם לצמחים". הוא מכיל 95% ממאגרי החנקן בקרקע, 60% זרחן, 80% אשלגן, ומכיל את כל שאר חומרי המזון הצמחיים המינרליים במצב מאוזן.
תפקיד החומוס
חומוס הוא "פוריות אדמה משומרת". הוא הצטבר ונמשך בצ'רנוזמים לאורך כל התקופה שלאחר הקרחון, שכן ההומטים של סידן, מגנזיום ומתכות אחרות אינם מסיסים ואינם נשטפים מהאדמה במים, אלא נצרכים רק על ידי מערכת השורשים של הצמחים לפי הצורך. . הוא יוצר מבנה גרגירי של האדמה, מגן עליה מפני שחיקת רוח ומים, מספק לצמחים את הפחמן הדו חמצני הדרוש לפוטוסינתזה, חומרי גידול פעילים ביולוגית.פוריות השדות קשורה ישירות לכמות ואיכות החומוס בקרקעות. הצ'רנוזמים המפורסמים של אזורי מרכז וצפון קווקז הכילו 10-14% חומוס, ועובי שכבת הצ'רנוזם הגיע ל-1 מ'.
עם זאת, עלינו לזכור את הדברים הבאים: אנו קוטפים מדי שנה יבולים משדות, פרדסים ומטעים, ולוקחים איתם חלק מחומרי המזון שאינם חוזרים לאדמה. מחוסר חלק זה של החומר האורגני, הקרקעות מתרוקנות ומאבדות את פוריותן. דשנים כימיים אינם יכולים לפצות באופן מלא על אובדן רכיבי תזונה זה ואינם מפצים כלל על אובדן החומוס מהאדמה. יתר על כן, דשנים כימיים באדמה משפרים את הריקבון (מינרליזציה) של החומוס, הם, יחד עם חומרי הדברה, מרעילים (הורגים) תולעים - היצרנים העיקריים של חומוס באדמה. העיבוד של שאריות צמחים מתים לחומוס פסק, והקרקעות התרוקנו והפסיקו להיות פוריות. לכן לא פעם קורה שפינוי זבל לשדות לא יכול להגביר את פוריותם - אין מי שיעבד זבל באדמה.
השימוש במינונים גדולים של דשנים כימיים, חומרי הדברה, עיבוד אדמה בעצימות גבוהה הפחית בחדות, במקומות מסוימים עד להיעלמות מוחלטת, את מספר בעלי החיים היוצרים אדמה באדמה וערער את תהליך היווצרות החומוס. פוריות הקרקע ירדה משמעותית. דשנים כימיים מסמים את האדמה. בנוכחות דשנים מינרליים, יש מינרליזציה מוגברת של חומוס (פירוקו ל-CO 2 ולאלמנטים אפר). השימוש המתמיד בסימום כזה במינונים הולכים וגדלים הוא פלילי, משום שהוא דנה את כל היצורים החיים לרעב ולהכחדה.
כדי לשמור על איזון נטול גירעון של חומוס, יש צורך למרוח לפחות 6-7 טון זבל לכל דונם בשנה. עם זאת, משק החי הזמין אינו יכול להבטיח "ייצור" של כמות כזו.
לא בכדי בשנים האחרונות, כדי לווסת את מאזן החומוס והחומרים התזונתיים, מוכנס קש קצוץ לקרקע כמערכות דישון חוסכות משאבים במהלך קציר התבואה. השימוש בקש כתוש מאפשר למשקים לפתור את הבעיה הדחופה ביותר של ניצול קש בעל ערך נמוך ולבטל את עלות הגלגול, הובלתו, הערימה והשימוש בקש לשמירה על פוריות הקרקע עם ירידה בשחיקתה ושחיפת החומוס שלה.
לכן, מפעלי ביו-גז המשתמשים בביוגז המופק (עד 30%) לצרכים טכנולוגיים (לשמירה על הטמפרטורה בביוריאקטור) ומונעים מתולעי אדמה חלק מהמזון אינם יכולים להיחשב כטכנולוגיות ידידותיות לסביבה.
דפורמציה של הסביבה
הקהילה העולמית רואה בפליטת CO 2 את הגורמים השליליים ביותר להשפעת מתחם הדלק והאנרגיה על הביוספרה (כמות הפחמן הדו חמצני באטמוספרה ממשיכה לעלות ב-0.002% מדי שנה), שריפת חמצן, הפחתת אנרגיית הפוטוסינתזה. עקב זיהום אוויר, כמו גם גשם חומצי, הרס יערות ואדמות, התורמים להמשך המדבור הטכנוגני.בהקשר זה, התפוקה הביולוגית הראשונית (כמות החומרים האורגניים המיוצרים בביוספרה) ירדה בחדות וממשיכה לרדת. יש עיוות גלובלי של הסביבה.
המשך מגמות אלו מהווה איום סביבתי גדול.
השימוש באנרגיית RES, כולל ככלי משני, להבטחת "עיבוד" רצוף של הקרקע כיום מגיע לאחד המקומות הראשונים. ההפסדים הכלכליים בהיעדר אספקת חשמל רציפה בחקלאות דומים להפסדים שייצפו בכל ייצור מחזורי מתמשך, בין אם זה מפעל מתכות או בית זיקוק לנפט. ניתן למנוע הפסדי מוצרים רק על ידי הזמנת יכולות ייצור נוספות עם אספקת אנרגיה אמינה לייצור, אחסון ועיבוד.
שימוש סביר
אין ספק שיעילות השימוש בטכנולוגיות אנרגיה מתחדשת תגדל עם הזמן. הדבר יקל על ידי הצורך הגובר לחסוך בחומוס, והתקדמות טכנית, ושיפור הארגון של היצירה והשימוש במתקני RES.השימוש בציוד כוח לעיבוד קרקע, טיפול בצמחים ובעלי חיים, חימום חלל, בישול הוא בעל חשיבות חברתית וכלכלית כאחד. ישנה השפעה נלווית גם בתעשיות המיצוי והעיבוד, במתחם בניית המכונות, שתהיה לה השפעה על שיפור מדיניות ההשקעות בארץ.
אין צורך להגדיל את הקיבולת של תשתיות התחבורה, שכן הקמת, למשל, בריכות מלח ובורות סולאריות תעשה שימוש בעיקר בחומרים טבעיים "מוכנים ונצחיים", ואין צורך בהובלת דלק באותם נפחים.
המבנה של מרכיבי ההשפעה הסוציו-אקולוגית והכלכלית של מערכת אנרגיה אחת של RES מראה עד כמה בזהירות יש צורך לגשת לניתוח השימוש היעיל בפתרונות טכניים חדשים. אבל לעתים קרובות, כאשר מפתחים טריטוריות עם תנאי אקלים שונים, הבחירה במקור זה או אחר של אספקת אנרגיה מופקדת על אנשים שרחוקים לא רק אנרגיית RES, אלא גם מאנרגיית דלק מסורתית.
מוזר שהכלל של שימוש נבון במומחים מודח לחלוטין כשמדובר באספקת אנרגיה מבוזרת או אספקת אנרגיה לאזורים מדוכאים מבחינה אקולוגית. חלק ממאורות האנרגיה המסורתית, ללא ספק, מומחים מרכזיים בתחום הידע שלהם, רואים עצמם מוכשרים לשפוט דוגמטיים לגבי הרלוונטיות והיעילות החברתית-סביבתית והכלכלית של תחומים חדשים של אנרגיה מתחדשת. כמו גם כל מה שקשור אליו, מבלי להיות עדים לאף אחת מ"תופעות" שלו ולעיתים כלל לא מודעים לעקרונותיו ומנהגיו.
שאומרים שהכלכלה העולמית ב-2014 גדלה ב-3%, בעוד שהיה אירוע נוסף, שמשמעותו גבוהה ביותר. זהו שינוי עידן. העובדה היא שלראשונה צמיחת הכלכלה העולמית לא לוותה בעלייה בפליטת פחמן דו חמצני. הדו"ח הוצג על ידי רשת מדיניות האנרגיה המתחדשת של המאה ה-21, הפועלת בחסות האו"ם.
"האשמה" לכך הייתה הפעולות האקטיביות ביותר של סין לפתח ולעבור למקורות אנרגיה מתחדשים. בשנת 2014, האימפריה השמימית הפעילה תחנות כוח הידרואלקטריות רבות, טורבינות רוח ותחנות לשימוש באנרגיה סולארית כמו אף מדינה אחרת בעולם. אבן דרך חשובה נוספת בהתפתחותה של סין בשנה שעברה הייתה שלראשונה מזה זמן רב, צריכת הפחם הצטמצמה במדינה זו.
אבל מה עם רוסיה?
לא סבורים באופן בלתי סביר כי המאגרים של מקורות אנרגיה לא מתחדשים, בעיקר נפט וגז, בארצנו גדולות למדי. בדו"ח שלהם בפורום הבינלאומי הראשון "אנרגיה מתחדשת" שנערך במוסקבה ב-2013, האקדמיה פורטוב והדוקטור למדעים טכניים פופל אומרים את זה:
"רוסיה, כמובן, טובה יותר מכל מדינה אחרת בעולם, באופן כללי, מסופקת עם עתודות משלה של משאבי דלק ואנרגיה מסורתיים."
ואכן, רוב האזרחים הרוסים מודעים היטב לכך שהמדינה שלנו נמצאת במקום הראשון בייצוא של נפט וגז. בהקשר זה, פיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים עשוי אפילו להיראות כמו גחמה. עם זאת, זה לא. למה? בין הטיעונים של פורטוב ופופל יש כמה טיעונים עיקריים המבוססים על מצב העניינים האמיתי:
1. ככל שזה נראה מוזר, אזורים רבים במדינה חווים מחסור באנרגיה. זה חל גם על נושאי הפדרציה הממוקמים בדרום. הם צריכים אספקת אנרגיה, כמו גם אספקת דלק.
מדענים אומרים זאת "הפתרון של בעיית ביטחון האנרגיה האזורי חשוב עבורם לא פחות מאשר עבור המדינות המייבאות משאבי אנרגיה".
2. השימוש בגז כמקור אנרגיה הוא טכנולוגיה הרבה יותר ידידותית לסביבה מאשר שריפת פחם או מוצרי נפט.
עם זאת, על פי מדענים, נכון לשנת 2013, כ-50% מהיישובים העירוניים ו-35% מההתנחלויות הכפריות עברו גיזוז ברוסיה. גזפרום באתר האינטרנט שלה מספקת אינדיקטורים של מה שנקרא רמת הגיזוז הממוצעת בתחילת 2013: בערים - 70.1%, באזורים כפריים - 53.1%. בכל מקרה, דבר אחד ברור - המצב עם הגיזוז של רוסיה רחוק מלהיות אידיאלי. מטבע הדברים, אנשים החיים באזורים ללא גז נאלצים להשתמש במוצרי פחם ונפט, המהווים מקור לזיהום מקומי.
3. אסונות טבע הדגישו את הצורך בפיתוח ייצור הפצה בקנה מידה קטן באזורים עם אספקת אנרגיה ריכוזית.
בזכותו ניתן להגביר את אמינות אספקת החשמל לצרכנים ביישובים קטנים, המסופקים לחשמל באמצעות קווי חשמל, ומסופקים להם חום באמצעות בתי דוודים מקומיים.
4. RES נותן אפקט "עזר" מצוין: העסק מתפתח, משרות חדשות מופיעות, טכנולוגיות והפקות חדשניות נולדות.
5. לרוסיה יש עתודות גדולות של נפט וגז, אך לא בלתי מוגבלות.
במוקדם או במאוחר, תצטרך לחשוב על מקורות אנרגיה אחרים. עם זאת, אנרגיה היא תחום מאוד אינרטי: כדי לשנות משהו בו ברצינות או לבנות אותו מחדש בשנים הבאות, אתה צריך להתחיל עכשיו.
אז יש כוחות רציניים בקהילה המדעית שתומכים באופן סביר בפיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים בארצנו. מה קורה ברמת המדינה? במילים, משרד האנרגיה מאוד בעד:
"עד לאחרונה, ממספר סיבות, בעיקר בגלל המאגרים האדירים של חומרי גלם אנרגיה מסורתיים, תשומת לב מועטה יחסית ניתנה לפיתוח השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים במדיניות האנרגיה של רוסיה. בשנים האחרונות המצב השתנה בצורה ניכרת. הצורך להילחם למען סביבה טובה יותר, הזדמנויות חדשות לשיפור איכות חייהם של אנשים, השתתפות בפיתוח גלובלי של טכנולוגיות מתקדמות, הרצון להגביר את היעילות האנרגטית של פיתוח כלכלי, ההיגיון של שיתוף פעולה בינלאומי - שיקולים אלו ואחרים תרם להגברת המאמצים הלאומיים ליצור אנרגיה ירוקה יותר, הנע לכלכלה דלת פחמן.
אבל מה זה בעצם? במציאות, לרוסיה יש אנרגיה מתחדשת. למרבה הצער, חלק מהאזרחים מתפעלים מתחנות כוח סולאריות זרות ויחד עם זאת לא יודעים שיש לנו גם אותן, ולא רק אותן.
לדוגמה, הרבה יחסית מתקני כוח מים קטנים פועלים ברוסיה: באזור מוסקבה, קרליה, בקווקז, לא הרחק מאופה ואורנבורג. אנרגיית הרוח משמשת במספר אזורים קווקזיים וליד סנט פטרסבורג, כמו גם בצפון האזורים האירופיים והאסייתיים של המדינה. חוות רוח נבנתה, למשל, בטיקסי - זהו מקום מרוחק ביותר מה"ציוויליזציה" הרגילה. רוסיה משתמשת באנרגיה של גלי ים ברנטס ומפתחת תחנות גיאותרמיות באיי קוריל, בסחלין ושוב, בקווקז. כפי שאנו יכולים לראות, אזור הקווקז הוא מקום בו נעשה שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים שונים, וגם כאן "מופקת" אנרגיה סולארית. עם זאת, ניתן לפתח אנרגיה סולארית בחלקים אחרים של ארצנו:
קיימת גם מדיניות ממלכתית בתחום מקורות האנרגיה המתחדשים וכן תוכניות להקמתם. אחד המסמכים החשובים בתחום זה הוא התוכנית הממלכתית "התייעלות אנרגטית ופיתוח אנרגיה", שאושרה בצו ממשלתי. לתכנית יש קטע שמעניין אותנו - תת התכנית "פיתוח השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים".
מצד אחד, נראה שהגידול במספר מקורות האנרגיה המתחדשים הוא חסר משמעות. עם זאת, נותרה עבודה רצינית - הרי נכון לעכשיו חלקה של האנרגיה המתחדשת במאזן האנרגיה הכולל של המדינה אינו עולה על 1%. במקרה של יישום מוצלח של תוכנית המדינה, ייווצר בסיס רציני למדי לפיתוח נוסף של מקורות אנרגיה מתחדשים במדינה.
השאלה הכי חשובה - האם זה מספיק קצב? חשוב לציין שחלקה של RES בעולם גדל די מהר. במדינות מסוימות, במיוחד במדינות מפותחות, החלק של RES בהפקת האנרגיה הכוללת מרשים למדי:
קיימת סכנה שרוסיה פשוט תיקלע לפיגור בתחום מאוד רציני וחיוני - באנרגיה ובעוד כמה עשורים תמצא את עצמה במצב רע. מצד שני, האם בדרך כלל נכון להתמקד אך ורק ב"נתח במאזן האנרגיה הכללי"? האם לא עדיף בארצנו קודם כל לקחת בחשבון את אספקת האנרגיה? בנוסף, יש להבין כי חלקה של RES גדל לערכים כה גבוהים בעיקר על ידי מדינות מייבאות אנרגיה. אם בגרמניה חלקם של מקורות האנרגיה המתחדשים יועלה ל-30% בטווח הבינוני, זה לא אומר שהמדינה שלנו צריכה להציב לעצמה את אותה מטרה.
רוסיה, כמובן, צריכה לפתח את השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים. עם זאת, חשוב לקחת בחשבון גורמים רבים: ההזדמנויות הכלכליות האמיתיות של המדינה, הצרכים בפועל, והמצב העולמי.
לרוסיה יש פוטנציאל עצום ובסיס נרחב לפיתוח אנרגיה מתחדשת
בחברה תעשייתית מודרנית (ובתנאים של צמיחה חסרת מעצורים בצריכת סחורות עם אורך חיים מקוצר בכוונה), האנרגיה היא מזהם בקנה מידה גדול של הטבע.
בשלב הנוכחי של התפתחות המדע והטכנולוגיה, לכל מגזר של כלכלת האנרגיה העולמית יש השפעה הרסנית על העולם מסביב. זה חל במלואו על תחום מקורות האנרגיה המתחדשת (RES), שכן עדיין לא קיימים נושאי אנרגיה "נקיים" לחלוטין ומכשירי RES, ולו רק מהסיבה שמתקני אנרגיה מתחדשת ממילא משנים את המהלך הטבעי של אנרגיה וחילופי המונים. של הביוספרה.
יחד עם זאת, גורמי RES סביבתיים, ישירים ועקיפים, נבדלים במגוון רחב וחוזק השפעה. הן מתעוררות הן בשלבי הקמה, ייצור, תפעול וסילוק של ציוד אנרגיה מתחדשת, והן בשרשרת הטכנולוגית של השימוש בספקי אנרגיה "ירוקים", לעיתים בחשאי ועם השלכות בלתי צפויות בטווח הארוך.
כך למשל, הקמת סכרים הידרו-אלקטריים עלולה להביא לירידה ברמת החיים של האוכלוסייה, לפגיעה במערכות אקולוגיות ומשאבי דגים, ובטווח הארוך.
אנרגיית הרוח יכולה להיות מקור להשפעה שלילית על ציפורים, עטלפים, חיים מימיים ובני אדם, וליצור הפרעות בתדרי רדיו. אנרגיה גיאותרמית עלולה להיות מסוכנת במונחים של מפולות ובולענים, כמו גם רעידות אדמה.
השימוש בהתקני אנרגיה מתחדשת קשור קשר בל יינתק עם השימוש בהתקני אחסון אנרגיה (כימיים, תרמיים, חשמליים, מכניים, מייצרים סוגי ביניים של נושאי אנרגיה, כגון מימן וכו'), אשר מזהמים גם את הסביבה.
בגזרת הביומסה, הנטל הסביבתי נוצר כבר בשלב השגת חומרי גלם (בעבודה חקלאית, כתוצאה משימוש בצמחים מהונדסים גנטית, כריתת יערות לצורך הרחבת שטחי גידולים ועוד), בייצור תעשייתי מתאים. ציוד, הפעלה וסילוק של מתקני אנרגיה מתחדשת (פליטות ופסולת מסוגים שונים), במהלך ייצור דלק ביולוגי, וכן הפעלת כלי רכב המשתמשים בדלקים ביו או מעורבים (ההסתברות להפחתת אורך החיים הטכני של המנוע עולה , יש צורך להשתמש בציוד רכב מיוחד, להציג סוגים חדשים של חומרי סיכה וכו '). עם זאת, יש לציין כי בעת גידול ביומסה, CO 2 נספג באופן פעיל מהאטמוספרה כתוצאה מתגובת הפוטוסינתזה, לכן, מנקודת המבט של האיזון (ההבדל בין הספיגה הכוללת לבין סך פליטת CO 2) של פליטת גזי חממה לאורך כל מחזור החיים, מגזר RES זה סופג נטו של פחמן דו חמצני.
בעולם, ההיבט הסביבתי של השימוש באנרגיה מתחדשת החל להיחקר באופן פעיל לפני מספר עשורים, כולל ברית המועצות. נכון להיום, נצבר מסד נתונים נרחב בארה"ב; באיחוד האירופי, אין מידע סטטיסטי כללי רלוונטי לתקופת תצפית ארוכה בשל ה"חידוש" היחסי של הנושא.
כיצד החלה אנרגיה מתחדשת לכבוש את העולם המודרני?
הדרישה להרחבת השימוש ב-RES נוצרה עוד במחצית השנייה של המאה ה-20, כאשר השינוי של שוק הנפט, יצירת קרטל הנפט של אופ"ק ומשברי הנפט והכלכליים שלאחר מכן של שנות ה-70 חשפו את הפגיעות של כלכלות של מדינות מערביות המייבאות פחמימנים מאספקה חיצונית של חומרי גלם. הממשלות הלאומיות הרלוונטיות מתמודדות עם אתגרים חריפים לא רק למצוא דרכים לצמצם את צריכת האנרגיה ולייעל את יבוא הדלקים המאובנים, אלא גם את האפשרויות של שימוש בסוגים חלופיים של נושאי אנרגיה.
בסוף שנות ה-70, מדענים מברית המועצות הצהירו: "רצינות השאיפות של המדינות הקפיטליסטיות המובילות לחיפוש רחב אחר מגוון רחב של אפשרויות למילוי צורכי אנרגיה בעתיד מאושרת על ידי היקף העבודה. שבוצעו, הצטברות מהירה של תוצאות מחקר חדשות ופיתוח פרויקטים רחוקים יותר ויותר מבחינת מועדי הפיתוח הצפויים".
בשנות ה-2000, מדינות ה-OECD, שכבר מחזיקות בכמות מספקת של ידע והון, פתחו בפרדיגמה טכנולוגית חדשה והציבו יעד חדשני - ליצור כלכלה דלת פחמן המבוססת על ההישגים האחרונים של המדע והטכנולוגיה. כתוצאה מכך, אנרגיה מתחדשת, תחומי התייעלות אנרגטית, חיסכון באנרגיה וכן מגזר איסוף CO2 קיבלו מעמד של "מנועים" כלכליים, "נקודות" חדשות של צמיחה ותמיכה ממשלתית בקנה מידה גדול.
יחד עם זאת, יש להבין כי פתרונות וטכנולוגיות המציעים דרכים להפחית את העומס האנתרופוגני על הסביבה (והתיאוריה של אפקט "החממה" כטיעון) מעורבים באופן מסורתי עם פוליטיקה ואינטרס הון, מה שמרמז על מקסימום רווח. זה מציג התאמות משלו למילוי האיכותי והכמותי של סל סיכוני ה-RES הסביבתיים הקשורים, ולחברה אין עדיין נתונים רלוונטיים מלאים ואובייקטיביים לחלוטין.
לפני שיקול נוסף בנושא זה, מומלץ לציין את היקף המעורבות של משאבים מתחדשים במחזור העסקים ואת תחומי השימוש העיקריים של RES.
אז, בתחילת העשור השני של המאה החדשה, מתקני אנרגיה מתחדשת השתרשו בכל "רמות" הכלכלה העולמית (מרמת המיקרו ועד לרמת המאקרו) ובמספר כלכלות, לאחר שעקרו את אנרגיית הפחמימנים נושאים (ובגרמניה, אנרגיה גרעינית), הם היו בשימוש נרחב בייצור של אנרגיה חשמלית ותרמית, כמו גם בתחבורה, חיל הים ותעופה.
בשנת 2001 נאמד חלקה של RES במבנה צריכת האנרגיה העולמית (ללא HPPs גדולות) ב-0.5%, ועד תחילת העשור השני נתון זה התקרב ל-1.6% (כולל HPPs גדולים - 8.1%). במונחים אבסולוטיים, זה הסתכם בערך מוחשי מאוד - 195 מיליון אצבע. (986.3 מיליון אצבעות). לשם השוואה, בשנת 2011 סך הצריכה של אנרגיה ראשונית (כל סוגי נושאי האנרגיה) בבריטניה הייתה ברמה של 198 מיליון, איטליה - 168 מיליון, ספרד - 146 מיליון אצבעות.
בקנה מידה עולמי קמו מדינות שבהן, ללא שימוש באנרגיה מתחדשת, הפעילות הכלכלית הפכה לקשה ואף בלתי אפשרית. לדוגמה, נורבגיה תלויה ב-RES ב-65%, ברזיל ב-39%, קנדה ב-27%, דנמרק, ספרד וגרמניה ב-18, 13 ו-9% בהתאמה.
בשנה שלפני המשבר 2007, RES היוותה כ-18% מייצור החשמל בעולם, בעוד שהמקור העיקרי היה אנרגיית מים (HPP) - 86.8%.
יודגש כי הנתונים הנתונים מבוססים על סטטיסטיקה רשמית המתקבלת בשיטות המניחות טעות מסוימת; בעולם, לא ניתן להסביר במדויק את הנפח האמיתי של השימוש באנרגיה מתחדשת (לדוגמה, תוך התחשבות בשריפת עצי הסקה).
בואו נחזור להיבט הסביבתי של RES
להערכה כללית של השפעה ישירה ועקיפה על הסביבה וככלי גס להשוואת החסרונות והיתרונות של מתקני אנרגיה מתחדשת, ניתן להשתמש בקריטריונים שונים להערכה, למשל, כגון:
השפעה על משאבי הקרקע;
השפעה על החי והצומח;
השפעה על אדם;
השפעה על משאבי המים.
בהקשר לדוקטרינת הפיתוח ה"נקי", מקובלים גם אינדיקטורים שמעריכים את פליטת גזי "חממה" בשווי ערך CO2, הנוצרים במהלך כל מחזור החיים של ציוד אנרגיה מתחדשת.
הבה נבחן את הפרמטרים העיקריים המאפיינים את מידת ההשפעה של סוגים שונים של מקורות אנרגיה מתחדשים על הסביבה, ובמידת האפשר, נשווה אותם לאינדיקטורים עבור נושאי אנרגיה פחמימניים.
אנרגיית רוח נמצאת בשימוש נרחב בייצור אנרגיה חשמלית. בקנה מידה עולמי, יש לו משאב טכני משמעותי, רמה גבוהה של זמינות והתמדה, כמו גם זולות יחסית. תחנות כוח רוח (WPPs) יכולות להיות ממוקמות הן ביבשה והן במימי החוף על מדף הים. יתרונות אלו מאפשרים לאנרגיית הרוח להתחרות בדלקים מאובנים; בשנת 2011, חלקו של נושא האנרגיה הזה היווה יותר מ-6% במבנה ייצור החשמל באיחוד האירופי.
כאשר הציוד ממוקם על הקרקע, שטח קרקע קטן מעורב ישירות בצורה של מעגל עם שטח של 5-10 קוטר של גלגל הרוח של טורבינת הרוח, ומתקני הכבלים מונחים מתחת לאדמה. על פי מחקר של המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (ארה"ב), הגודל הכולל של חלקת הקרקע הוא בטווח של 12-57 הקטרים ל-1 MW של קיבולת התכנון של המתקן, בעוד שרק חלק קטן ממנו הוא לצמיתות תפוסה - לפחות 0.4 חה / מגוואט, ו-1.5 חה / מגוואט - זמנית (בעיקר במהלך הבנייה).
כך, השטח המרכזי סביב מגדל טורבינת הרוח יכול לשמש לצרכים נוספים, כגון הקמת מתקנים שאינם למגורים ותשתיות, רעיית בעלי חיים ועוד. כמו כן, ניתן למקם טורבינות רוח על קרקעות שאינן מתאימות לחקלאות או כלכליות אחרות. צרכים, כמו גם באזורי תעשייה, מה שמגביר באופן משמעותי את האטרקטיביות של סוג זה של RES במונחים של שימוש בקרקע.
טורבינות רוח הממוקמות על פני הים תופסות שטח גדול יותר מאשר מתקנים יבשתיים, שכן יש להן ממדים משמעותיים ומתקני כבלים המונחים לאורך קרקעית הים. הם עלולים ליצור קשיים בספנות, דיג, תיירות, חול, חצץ, הפקת נפט וגז.
לטורבינות רוח יש השפעה על חיות הבר, בעיקר על ציפורים, שמתות הן בהתנגשות ישירה עם טורבינות רוח והן כתוצאה מהרס בתי גידול עקב שינויים מלאכותיים בזרימת מסת האוויר הטבעית (קצה להב של טורבינת רוח יכול לנוע ב מהירות לינארית של כ-300 קמ"ש). ח).
בארצות הברית, השפעת טורבינות רוח על בית הגידול של ציפורים ועטלפים נחקרת ללא הרף. על פי נתוני הוועדה הלאומית לתיאום הרוח (NWCC), 11.7 ציפורים ו-43.2 עטלפים מתים לכל 1 MW של קיבולת כוח רוח מותקנת בשנה, בעוד מומחים סבורים שזה לא מהווה סכנה לאוכלוסיות המינים.
הפחתת התמותה של ציפורים ועטלפים מתאפשרת על ידי בחירה מיטבית של מיקום ציוד, פתרונות טכניים (לדוגמה, השבתה מוחלטת של טורבינות רוח במהירויות רוח מתחת לרמה מסוימת, כיבוי של טורבינות רוח במהלך נדידת ציפורים וכו'). כמו גם התחשבות בתנאים מקומיים אחרים שזוהו בהפעלת ציוד כזה.
גם טורבינות רוח מבוססות ים מובילות למוות של ציפורים, אך במידה פחותה בהשוואה למתחמים יבשתיים. ההשפעה השלילית העיקרית של טורבינות רוח מסוג זה כוללת ירידה אפשרית באוכלוסיית החיים הימיים ויצירת מכשולים מלאכותיים (שוניות).
לטורבינת רוח יכולה להיות השפעה מזיקה על האדם כמקור לקרינה בתדירות גבוהה ובתדר נמוך, על ידי השפעה חזותית (אפקט הבהוב, פגיעה ביופיו של הנוף הטבעי - הופעת "מראות" חדשים וכו'. ), במקרה של נפילת חווה או הרס מכני של טורבינת רוח. בנוסף, יכולות להתרחש תאונות במהלך תחזוקה ותיקון של ציוד, בהתנגשות עם טורבינות רוח של מטוסים. מידת ההשפעה של גורמים אלו תלויה במידה רבה בתכנון טורבינת הרוח, מיקומה, משמעת הייצור ושלמות היישום של אמצעים ארגוניים מתאימים. הוא האמין שאם כל הדרישות מתקיימות, ההשפעה השלילית של טורבינות רוח על בני אדם היא מינימלית.
השפעתן של טורבינות רוח על משאבי המים אינה משמעותית. מים משמשים רק בתהליך ייצור מרכיבי המפעל ובבניית בסיס המלט של טורבינת הרוח.
נפח הפליטות המזיקות בשווי ערך CO 2 הקשור למחזור החיים של טורבינות רוח נמוך בהרבה מזה של תחנות כוח תרמיות והוא בדרך כלל בטווח של 10-20 גרם/קוואט-שעה (לתחנות דלק - 270-900, פחם - 630-1600 גרם/קוט"ש).
לאנרגיה סולארית יש משאב עצום וניתן להשתמש בה בהפקת אנרגיה תרמית (קולטים סולאריים וכו') ואנרגיה חשמלית (מתקנים פוטו-וולטאיים, רכזי שמש, תחנות גיאוממברנה ועוד); מידת ההשפעה הסביבתית תלויה במידה רבה בתכנון ובקיבולת של ציוד סולארי.
השטח של פני כדור הארץ המשמש את המערכות הסולריות נקבע לפי סוג ההתקנה. תחנות בעלות כוח נמוכה יכולות למזער עומס זה ולהיות ממוקמות על גגות מבנים או משולבות באלמנטים שונים של בניין (קירות, חלונות וכו'), בעוד שמתקנים תעשייתיים יכולים להשתמש בשטח גדול. אינדיקטור זה למתקנים פוטו-וולטאיים (PGU) הוא בטווח של 1.5-4 חה/MW, רכזי שמש - 1.5-6 חה/MW.
ישנם פרויקטים של רכזי שמש שתופסים שטח משמעותי משטח כדור הארץ (בדומה לזה של תחנות כוח תרמיות ותחנות כוח גרעיניות). עם זאת, ניתן להציב אלמנטים באזורים שאינם מתאימים לגידול יבולים, לאורך מתקני תשתית, במזבלות לסילוק פסולת ביתית או באזורים אחרים על מנת להפחית את ההשפעה על החי, החי והצומח ובני האדם.
במהלך הפעולה, ההשפעה על משאבי המים מה-FGU היא מינימלית; מים משמשים רק בתהליך הייצור של רכיבי תאים סולאריים. עם זאת, תכנון קולטי שמש כרוך בשימוש במים כמוביל חום, ובסוגים מסוימים של רכזי שמש, צריכת המים (לקירור המערכת) יכולה להגיע ל-2.5 אלף ליטר/MW- h.
ההשפעה השלילית על אדם נקבעת בעיקר על ידי תהליך ייצור תאי סיליקון של FGU, שבו אפשרי מגע עם חומרים מזיקים ורעילים (חומצות הידרוכלוריות, גופרתיות וחנקתיות, אצטון, מימן פלואוריד, גליום ארסניד, קדמיום טלוריד, נחושת- אינדיום או נחושת-גליום דיסלניד וכו'). הייצור של מודולי סרט דק משתמש בחומרים פחות מזיקים, עם זאת, הוא דורש גם הקפדה על אמצעי בטיחות.
נפח פליטת ה-CO2 עבור FGUs הוא 36–80 גרם/קוט"ש, עבור רכזי שמש – 36-90 גרם/קוט"ש.
אנרגיה גיאותרמית המופקת ממעמקי כדור הארץ (מ-200 מטר עד 10 ק"מ) יכולה לשמש לייצור חשמל ו/או חום, כמו גם קור וקיטור, אם באמצעות המרה (באמצעות טורבינות קיטור) או ישירות (על ידי שאיבת נוזל באר לתוך מערכות בניין). נכון לתחילת 2010, הקיבולת הכוללת בעולם של מפעלים גיאותרמיים המייצרים חשמל עמדה על כ-11 GW, אנרגיה תרמית - כ-51 GW.
תחנות מסוג זה נוצרות הן באזורים שאינם מתאימים במיוחד לחקלאות, והן באזורי הגנה על הטבע. הם יכולים לכסות שטח די גדול, למשל, הגייזרים (ארה"ב), המתחם הגיאותרמי הגדול בעולם, ממוקם על שטח של יותר מ-112 קמ"ר, התואם לאינדיקטור שטח ספציפי ליחידת כוח של 15 ha/MW(e) .
באזורים ההרריים של כדור הארץ, קידוח בארות ושימוש בטכנולוגיות הדומות לשבר הידראולי עלולים לעורר רעידות אדמה, והוצאת נוזל קירור ממאגרים תת-קרקעיים טבעיים עלולה לגרום למפולות ולכשלי קרקע (לכן, ככלל, הוא נשאב בחזרה לתוך המאגר). ככלל, ההשפעה של מתקן גיאותרמי על החי, הצומח ובני האדם תלויה באופן ישיר בתכנון המערכת, סוג מוביל האנרגיה, אמצעי האבטחה שננקטו וגורמים נוספים, ולמרות החסרונות הללו, נמצאת ב- רמה נמוכה למדי.
במעגל מי הקירור של ציוד כזה, קצב הזרימה של מים נקיים יכול להשתנות בין 6-19 אלף ליטר / MWh, בעוד שסוגים מסוימים של תחנות יכולים להסתדר ללא צריכת מים ממקור חיצוני באמצעות נוזל באר.
תחנות גיאותרמיות מהוות מקור לזיהום אטמוספרי, הפולטות דו תחמוצת הגופרית, וכן מימן גופרתי, תחמוצות פחמן, אמוניה, מתאן, בורון וחומרים נוספים, העלולים לעורר מחלות ריאה ומחלות לב בבני אדם. עם זאת, מאמינים שבמגזר הדור הזה, פליטת SO 2 נמוכה פי עשרה בהשוואה לתחנות כוח תרמיות פחמיות.
באופן כללי, עם טכנולוגיה זו, כמות הזיהום מוערכת ב-90 גרם/קוט"ש בשווה ערך CO 2, עם זאת, עבור מערכות עם לולאת עבודה סגורה, נתון זה מוגבל לפליטות שנוצרו במהלך ייצור הציוד.
ביומסה נמצאת בשימוש נרחב בייצור חום וחשמל, דלק מנוע נוזלי וגזי, לא רק לתחבורה בכבישים, אלא גם עבור מטוסים וספינות.
ההשפעה של מקטע RES זה על משאב הקרקע, הצומח, החי ובני האדם יכולה להיות משמעותית למדי. כך, למשל, כדי להרחיב את שטחי הזריעה של גידולים תעשייתיים, ניתן להשמיד את קרן היער, מה שמביא לצמצום מגוון מיני בעלי חיים רבים; גידול בשטח הגידולים המקבילים באדמות חקלאיות מחריף את הסכסוך עם מגזר המזון.
במקביל, נוצרת בעולם כמות משמעותית של פסולת ביולוגית, שעיבודה תורם לטיהור הסביבה.
באופן מסורתי, ביומסה (פסולת עץ ופחם, קש, סוגים מסוימים של פסולת חקלאית ובעלי חיים, פסולת עירונית מוצקה וכו') משמשת לשריפה. במקרה זה, מבחינת מידת ההשפעה הסביבתית, הוא דומה לנושאי אנרגיה פחמימניים, אולם היתרון שלו הוא התחדשות.
פיתוח הטכנולוגיות המודרניות הוא בכיוון של יצירת שיטות לייצור דור שני ואחריו של דלק ביולוגי (מתנול, אתנול, ביו-דיזל ודלקים סינתטיים, דלק סילוני, ביו-מתאן, מימן ועוד) באמצעות פירוליזה, גיזוז, ביולוגי וכימי. עיבוד, הידרוגנציה וכדומה המאפשרים עיבוד יעיל של כל סוגי חומרי הגלם הביולוגיים, בעיקר ליגנוצלולוזה. הכנסת פתרונות תעשייתיים מתאימים (באיחוד האירופי זה מתוכנן לתקופה שאחרי 2015) תביא את הענף לרמה חדשה מבחינה איכותית ותפחית את השפעתו על החקלאות ומגזר המזון. בטווח הארוך צפויה עלייה מתמדת בייצור הביו-אתנול וביו-דלקים, וגם העלות שלהם תגדל (צפי שעד 2021 בשוק העולמי מחיר הביו-דיזל במונחים נומינליים יתייצב ליד 1.4 דולר לליטר. , ביואתנול - 0.7$ לליטר אחד).
ההשפעה של מגזר הביומסה על משאבי המים יכולה להיות משמעותית למדי (תלוי באזור), שכן נדרשת כמות מסוימת של לחות כדי להגדיל את התשואה של גידולים תעשייתיים.
כמו כן, עלול להתרחש זיהום מי העיליים של האזור עקב שימוש בדשנים וחומרי הדברה.
במגזרי ייצור חום וחשמל באמצעות דלק ביולוגי, צריכת המים היא לרוב בטווח של 1,000 - 1.7 אלף ליטר / MWh, עם זאת, עבור צרכים טכניים במערכת הקירור, כמות גדולה בהרבה יכולה להיות מעורבת - עד 185 אלף ליטר / MW -h.
בעת שימוש בביומסה, הן על ידי בעירה ישירה והן על ידי שימוש בשיטות של טרנספורמציות שונות שלה למקורות אנרגיה ביניים, נוצרים חומרים מזיקים (תחמוצות של פחמן, חנקן, גופרית וכו'). יחד עם זאת, ניתוח השוואתי של פליטת CO2 ביחס לפחמימנים (גז, פחם, מוצרי נפט) מראה כי אינדיקטור זה תלוי במידה רבה בסוגי הטכנולוגיה והדלק (בממוצע, 18–90 גרם/קוט"ש), ובחלקם במקרים זה גבוה יותר עבור ביומסה מאשר עבור סוגים אחרים של נושאי אנרגיה.
אנרגיית המים משמשת את ה-HPPs ביכולות שונות - מ-HPPs מיקרו (כמה קילוואט) ועד HPPs גדולים (יותר מ-25 MW) שהם חלק ממערכות האנרגיה הלאומיות. ההשפעה של סוג זה של RES על משאב הקרקע תלויה בעיקר בסוג ובקיבולת של הציוד, כמו גם בשטח, ויכולה להגיע לכמה מאות הקטרים לכל 1 MW של הספק מותקן.
לתחנות כוח הידרואלקטריות, בעיקר גדולות, יש השפעה משמעותית על הטבע והאדם; הוא מתואר בפירוט מספיק בחומרים מדעיים רבים מארגונים שונים, כגון WWF.
בתעשיית הכוח ההידרומית, פליטת גזי "חממה" למפעלים קטנים מוערכת ב-4.5–13.5 גרם/קוט"ש, ל-HPP גדולים - 13-20 גרם/קוט"ש.
במקרים מסוימים, תחנות כוח הידרומיות גדולות עלולות לגרום לרמות מוגברות של פליטת פחמן דו חמצני ומתאן כתוצאה מרקבון של הביומסה המוצפת במהלך יצירת הסכר.
חתירה חסרת מחשבה למטרה של הרחבת חלקם של מקורות האנרגיה המתחדשים בחלק ההוצאה של מאזן האנרגיה, על בסיס שיקולים כלכליים ופוליטיים בלבד, עלולה להביא להשלכות חמורות הרבה יותר על הסביבה, ובהמשך השרשרת, על המשק כדברי. שלם, מאשר השימוש בדלקים מאובנים. מנגד, יש להבין כי התחשבות מלאה בדרישות סביבתיות תוביל בהכרח לבלימת התפתחות משק האנרגיה וכפועל יוצא לתופעות משבר חדשות במשק הלאומי. לפיכך, לדעתנו, יש צורך להשתמש באופן סביר באפשרויות הטבע כדי לענות על צורכי החברה, לערוך הערכה יסודית ומחקר מקיף של השפעת מתקני אנרגיה מתחדשת על הסביבה ולחפש דרכים להגבילה ולמנוע אותה.
נכון לעכשיו, מדינות ה-OECD משלימות שלב בן ארבעים שנה בגיבוש הדימוי המודרני של אנרגיה מתחדשת. הם צברו ניסיון רלוונטי, זיהו כיוונים מבטיחים לפיתוח הענף ודרכי שילובו במגזרים שונים (ייצור חשמל ותרמי, מערכת אספקת דלק נוזלי וכו'), וכן התאימו את האסטרטגיה להמשך קידום האנרגיה המתחדשת בתחום. שווקים אזוריים וגלובליים, כולל על מנת לתת תנופה חדשה לפיתוח הכלכלות שלהם.
בתקופה שאחרי 2015, להערכתנו, מדינות ה-OECD מצפות להחדרה נרחבת של טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת של הדורות הבאים, אשר בשילוב עם הישגים נוספים של התקדמות מדעית וטכנית (יצירת חומרים חדשים, פיתוח של טכנולוגיות מידע ותקשורת, הרחבת רשתות אנרגיה חכמות, הכנסה רחבה של כוננים היברידיים וחשמליים בתחבורה ועוד) יעלו את רמת האנרגיה הטכנולוגית לשלב הבא.
במדינות אירופה המאוחדת, אנרגיה מתחדשת נמצאת בחזית תהליך הטרנספורמציה והשילוב של שוק האנרגיה. יישום פרויקטים בקנה מידה גדול של אנרגיה מתחדשת ויצירת מערכת אנרגיה חכמה פאן-אירופית נועדו לא רק להגביר את רמת הביטחון האנרגטי, אלא גם לסייע בחיזוק אחדות המדינות בתוך האיחוד האירופי.
לרוסיה פוטנציאל עצום ובסיס נרחב לפיתוח אנרגיה מתחדשת במטרה להגביר את יעילות האנרגיה ולהפחית את עלויות האנרגיה בכל תחומי הכלכלה, לגוון באופן סביר את אספקת האנרגיה לקטגוריות רבות של צרכנים, לשפר את המצב בדיור, המגזר הקהילתי, ולחזק את הפעילות העסקית של עסקים קטנים ובינוניים. אנרגיה מתחדשת יכולה להפוך לאחד המרכיבים בתהליך ההתגברות על הפיגור הטכנולוגי של רוסיה, שכן יש לה השפעה חיובית על התפתחות המדע היסודי והתעשייתי, מגזר הייצור ההיי-טק.
כבר בטווח הבינוני, לדעתנו, השוק המקומי עשוי להגביר את הביקוש לציוד אנרגיה חסכוני מסוגים שונים של כוח ומערכות חכמות שיכולות להגביר את האוטונומיה של הצרכנים ולייעל את תהליכי הפקת האנרגיה הן על בסיס מקורות אנרגיה מתחדשים והן ב. שילוב עם נושאי אנרגיה מסורתיים.
הון זר (ובעיקר מערב אירופאי) מעוניין בפיתוח מגזר האנרגיה המתחדשת במספר מדינות בברית המועצות לשעבר מסיבות כלכליות, סביבתיות ואחרות (מקורות קרקע ומים מוגבלים של האיחוד האירופי, רגולציה של מחזור גידולי GM , הצורך באספקה נוספת של אנרגיה "נקיה", מחאות של תושבי מספר אזורים וכו'). עבור רוסיה, זה מרחיב את חלון ההזדמנויות למשוך שחקנים פעילים בשוק האנרגיה המתחדשת.
זרימת ההשקעות הרלוונטיות ויישום פרויקטי RES בפדרציה הרוסית חייבת להיות קשורה בקפדנות למחקר יסודי של המרכיב הסביבתי של פרויקטים (בהתבסס על הניסיון והידע של מומחים מקומיים), ייבוא הטכנולוגיות והציוד המתקדמים ביותר, כמו גם לוקליזציה מקסימלית של הייצור לאחר מכן. קליטת הידע המשפיע לרעה על הסביבה ועל בני האדם, כמו גם התפקיד הפסיבי של "נספח חומר גלם" בפלח זה של מגזר האנרגיה, הם לפחות הרסניים.
סִפְרוּת
1. W.W.F. סכרים ופיתוח. בסיס מתודולוגי חדש לקבלת החלטות: דו"ח הוועדה העולמית לסכרים / מ', 2009. - עמ' 65-107.
2. דו"ח מיוחד של IPCC על מקורות אנרגיה מתחדשים והפחתת שינויי אקלים. - 2011. - ר' 732.
3.NABU-Bundesverband. Windenergie ו-Naturschutz. עין unlosbarer קונפליקט? - ברלין, 2012. - ס' 5-7.
4. הנס ר קרמר. Die Europaeische Gemeinschaft und die Oelkrise. - נומוס. - באדן-באדן, 1974. - ש' 91.
5. א.מ. פרימקוב, ל.מ. גרומוב, ל.ל. ליובימוב ואחרים. תופעות חדשות בגזרת האנרגיה של העולם הקפיטליסטי / IMEMO RAN USSR, 1979. - עמ' 204.
6. סקירה סטטיסטית של BP על האנרגיה העולמית. - יוני 2012. - עמ' 40.
8.IEA. פרספקטיבות טכנולוגיות אנרגיה 2010. - עמ' 126.
9. פליטות התחממות כדור הארץ במחזור החיים
10. EWE. צמיחה ירוקה. השפעת אנרגיית הרוח על מקומות העבודה והכלכלה. - מרץ, 2012. - עמ' 11.
11. איגוד המדענים המודאגים. http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/environmental-impacts-wind-power.html
12. הוועדה הלאומית לתיאום רוח (NWCC). אינטראקציות של טורבינות רוח עם ציפורים, עטלפים ובתי הגידול שלהם: סיכום תוצאות מחקר ושאלות עדיפות. - 2010. - עמ' 4-5.
13. ההשפעה הפוטנציאלית המרפאת של טורבינות רוח. - קצין רפואי ראשי של ריפוי, דו"ח, מאי 2010.
14. השפעת הריפוי הפוטנציאלית של טורבינות רוח / קצין רפואי ראשי של ריפוי, דו"ח, מאי, 2010.
15. הסוכנות להגנת הסביבה האמריקאית. שיטות עבודה מומלצות לישיבה סולרית פוטו-וולטאית על מזבלות עירוניות של פסולת מוצקה. - פברואר, 2013. - עמ' 20-22.
16. IPCC. דו"ח מיוחד על מקורות אנרגיה מתחדשים והפחתת שינויי אקלים, 2011. - עמ' 416.
17. הגייזרים. - http://www.geysers.com/geothermal.aspx
18. מקניק, וחב'. 2011. סקירה של גורמי צריכת מים תפעולית ומשיכה לטכנולוגיות לייצור חשמל. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory. - ר' 12.
19. OECD-FAO. תחזית חקלאית 2011—2020. - עמ' 79.
20. J. C. Clifton-Brown, I. Lewandowski. יעילות שימוש במים וחלוקת ביומסה של שלושה גנוטיפים שונים של Miscanthus עם אספקת מים מוגבלת ובלתי מוגבלת. 12 באפריל, 2000
21. מקניק, וחב'. סקירה של גורמים תפעוליים של צריכת מים ומשיכה עבור טכנולוגיות לייצור חשמל / מעבדה לאומית לאנרגיה מתחדשת. - מרץ, 2011. - עמ' 14.
22. WWF. סכרים ופיתוח. בסיס מתודולוגי חדש לקבלת החלטות: דו"ח הוועדה העולמית לסכרים. - מ', 2009.
איגור מטבייב, ראש תחום משאבי דלק ואנרגיה
מכון שוק המחקר הכל רוסי, www.eprussia.ru
לחפש
אנו עשויים להודיע לך על מאמרים חדשים,