Неиспользованная тепловая энергия, рассеиваемая в окружающей среде при производстве электроэнергии и тепла, при химических превращениях, называется тепловыми отходами. На территориях с высокой концентрацией промышленных объектов и с высокой плотностью населения тепловые отходы приводят к ощутимому повышению средней температуры – примерно на 2 °С. Например, в Рурском районе Германии, где сосредоточено множество промышленных предприятий, плотность рассеиваемой техногенной энергии сравнительно высока – до 32 Вт/м2, что составляет около 20 % энергии солнечного изучения, поступающей на поверхность Земли. Для сравнения: в Японии, где внедрены энергосберегающие технологии, такой показатель не превышает 2 Вт/м2 при относительно высокой плотности промышленных предприятий и населения. Приведенные сравнительные цифры свидетельствуют о больших потенциальных возможностях сохранения и эффективного потребления тепла.
Огромные тепловые отходы производят тепловые электростанции – они составляют примерно 2/3 энергии, запасенной в сжигаемом органическом топливе. При их работе в окружающую среду выбрасываются не только тепловые отходы, но и продуктами сгорания топлива. Нарушают тепловой баланс и атомные электростанции.
Для поддержания рабочего теплового режима электростанции обычно используется проточная вода для охлаждения. Объем потребляемой для такой цели воды огромен. Ежегодно все электростанции, производящие не только энергию, тепло и пар, потребляют почти половину объема всей используемой пресной воды в быту и на промышленных предприятиях. Для обеспечения теплового режима электростанции взятая из ближайшего водоема вода пропускается через агрегаты охлаждения, а затем нагретая вода сливается в тот же водоем. Если сравнительно большой объем нагретой воды сбрасывается в одно и то же озеро или реку с медленным течением, существенно повышается температура воды – она неизбежно подвергается тепловому загрязнению.
С повышением температуры воды снижается концентрация растворенного в ней кислорода, что неблагоприятно влияет на развитие живых организмов водных экосистем. Если температура воды в водоеме поднимается выше 28 °С, что вполне возможно в летний период, когда она подогревается солнечным излучением, то такая вода не пригодна для охлаждения. Из поверхности нагретой воды выделяется большое количество паров, что влечет за собой повышение влажности воздуха, перераспределение воздушных потоков и, как следствие, изменение микроклимата. Из-за нарушения циркуляции воздушных масс при чрезмерном тепловом загрязнении в промышленных районах заметно увеличивается концентрация вредных веществ в атмосфере.
Для предотвращения перегревания воды в водоемах и реках на современных крупных электростанциях неиспользованное отработанное тепло пропускается через охлаждающие башни, называемые градирнями (рис. 7.7). Различают два их вида – мокрые и сухие.
В мокрых градирнях охлаждаемая вода отдает одну часть своего тепла в атмосферу при испарении, а другую часть – водоему, куда она сбрасывается. На современных тепловых и атомных электростанциях применяются мокрые градирни, хотя они и не лишены недостатков. Во-первых, при испарении теряется сравнительно большой объем воды. Во-вторых, над мокрыми градирнями образуется огромное облако водяного пара, повисающее над близлежащей территорией и загрязняющее атмосферу. Кроме того, строительство и эксплуатация мокрых градирен обходится сравнительно дорого.
В сухих градирнях осуществляется замкнутый цикл охлаждения восходящим воздушным потоком, при котором в атмосферу выбрасывается не водяной пар, а нагретый воздух. Сухие градирни применяются преимущественно на небольших электростанциях (мощностью до 300 МВт). Для крупных тепловых электростанций целесообразно использовать комбинированный способ охлаждения с применением мокрых и сухих градирен. С точки зрения сбережения природных ресурсов и уменьшения антропогенного воздействия на биосферу строительство крупных электростанций нельзя считать экономически выгодным и экологически обоснованным. Другими словами, более целесообразна децентрализация производства электрической и тепловой энергии.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2018.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн., 2-е изд., М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум, 2-е изд. М.: Директ-Медиа, 2022.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 5-е изд. М.: Директ-Медиа, 2023.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Русский богатырь на троне. М.: ООО «Традиция», 2019.
Карпенков С.Х. Стратегия спасения. Из бездны большевизма к великой
России. М.: ООО «Традиция», 2018.
Карпенков С.Х. К истории одного преступления // Уничтоженные как класс. М.: ООО «Традиция», 2020. С. 3 – 65.
Карпенков Степан Харланович
