Энергетикалық ресурстар және энергетика өндірістерінің қоршаған ортаға тигізетін әсері

Дүниежүзілік мұнай қоры 840 млрд.тонна шартты отын көлемінде бағаланады. Оның 10%-анықталған, ал 90% болжамдық қорлар. Дүниежүзілік рынокты негізгі мұнай мен қамтамасыз ететін Таяу және Орта Шығыс елдері. Мұнайдың 66% осы елдерде, 4%- Солтүстік Америкада, 8-10% Ресейде, қалған мөлшері басқа елдерде. Жапония, Германия, Франция т.б. көптеген дамыған елдерде мұнай кен орындары жоқ.
Дүниежүзілік табиғи газдың қоры 300-500 трлн. м3 . Табиғи газдардың үлкен қорлары Иракта, Сауд Аравиясында, Алжирде, Ливияда, Нигерияда, Венесуэлада, Мексикада, АҚШ-та, Канадада, Австалияда, Ұлыбританияда, Норвегияда, Голландияда, Ресейде (30 %), Қазақстанда (5 млрд. м3). Жыл сайын Ресей 800-850 млрд. м3 шамасында өндіріледі.
Жоғарыда көрсетілген отын түрлерін жер қойнауынан алған кезде жер беті келбетінің өзгеруі, топырақтың құнарлы қабатының бұзылуы, атмосфера мен сулардың ластануы орын алады. Сондықтан табиғи ортаны сақтау мақсатында ғалымдардың болжамы 2020 жылға дейін жер қойнауынан алынатын отындардың 2,5 млрд.тоннадайы зияндығы аздау отын түрлеріне айырбасталып, яғни сарқылмайтын энергия ресурстарына олардан алынатын электрэнергияның мөлшері 8%-ке дейін жетеді. Кейбір сарқылмайтын энергия көздері туралы мәліметтер 3-ші кестеде берілген.
Жыл бойы жер бетіне түсетін күн сәулесінің күші 178 мың ГВт энергияға тең, бүкіл адамзаттың жұмсайтын энергия мөлшерінен бұл шамамен 15 мың есе жоғары. Осы энергияның 30%-ы қайтадан космос әлеміне қайтарылады, 50%-сіңіріледі, 20%-ы геологиялық циклға, 0,06% фотосинтез процесіне жұмсалады.
3-ші кесте. Сарқылмайтын энергия ресурстары
Энергия түрлері Энергия көзі Дүниежүзілік ресурстар, 10кВт сағат/жыл
Механикалық

Жылу
Сәуле қуаты

Химиялық Өзен ағысы
Толқындар
Тасулар,құйылулар
Жел

Температура градиенті: теңіз бен мұхит суларінікі
Ауанікі
Жер қойнауынікі (жанартаулардікі)

Күннің сәулеленуі: жер бетінде
Толық энергия

өсімдіктер мен жертезек 0,0028
0,005-0,05
Күн- өте қуатты энергия көзі. Оның 22 күн ішінде жерге берген қуаты бүкіл Жер әлеміндегі органикалық отынның қуатына тең. Күн қуатын өнеркәсіп пен тұрмыс жағдайында қалай қолдануға негізделген кейбір қондырғылар белгілі. Жуковский қаласындағы Ковров механика зауыты қуаттылығы жылына 100 мың м3 суды жылытуға арналған күн сәулесін пайдаланатын жылу коллекторларын шығарады.
АҚШ-та, Испанияда, Иорданияда электр тоғын алу үшін күн сәулесін қолданатын жылу электрқондырғылар іске қосылған. Бұларда жартылай ток өткізетін аспаптарды қолданып күн сәулесі электр тоғына өзгертіледі. Американдық эксперттердің шешімі бойынша фотоэлектрқондырғылар қоршаған ортаға әсерін тигізбейді екен, оларда жылжымалы бөлшектер болмағандықтан шу болмайды және судың да қажеті жоқ. Күн сәулесінен жұмыс істейтін батареяларды тұрғын үйлерді жылытуға, ыстық сумен қамтамасыз етуге, әртүрлі материалдарды кептіруге, технологиялық процестерде қолдануға болады. Желдің жылдамдығы 5м/сек жоғары болатын жерлерде электроэнергияны желден алуға болады. Желдің энергиясын кеңінен қолдану мақсатында Канадада, Германияда, АҚШ-та, Францияда, Швецияда ұлттық бағдарламалар жасалған.
Жел энергиясынан электр тоғын алу процестеріне экологиялық тұрғыдан қарасақ, мұны таза технологияға жатқызуға болады. Шу және теледидар жүйесінде кездесетін тағы да басқа бөгеуілдердің мәселесі шешілетін проблемалар деуге болады.
Қазақстанда жыл бойы жел болып тұратын аймақтар жеткілікті. Осыған байланысты жел энергиясы біз үшін сарқылмайтын ресурс. Сондықтан жел энергиясын кеңінен қолдану экологиялық жағынан да, экономикалық жағынан да тиімді.
Экологиялық жағдайға зияндық әсері жоқ деп, тағы бір энергия түрін айтуға болады. Бұл жер қабатында (5метр тереңдікке дейінгі) болатын геотермалдық жылу электрстанциялары (ГеоЖЭС) жұмыс істейді. Ең қуаттылығы жоғары ГеоЖЭС (50мВт) АҚШ-та.
Жалпы геотермалдық энергия қоры 200гВт шамасында, негізінде ол Тынық мұхиттың төңірегінде шоғырланған.
Ресейде геотермалдық энергия қоры Камчатка, Сахалин және Курил аралдарында, жалпы қоры 2000мВт. Қазіргі кезде қуаттылығы 11мВт-қа тең екі ГеоЖЭС Камчаткада іске қосылған. Курил аралдарында және Камчаткада 300-500 метр тереңдікте судың температурасы 2000С-ге дейін жетеді.
Геотермалдық энергетиканың дамуының негізгі бағыты- термалдық сулардың жылуын пайдалану немесе су сіңіретін тау жыныстарының қабатына қолданған. Суды жіберіп, осы тереңдіктегі жылуды электр энергиясына айналдыру. Тереңдіктегі жылуды пайдалану технологиясы экологиялық тұрғыдан зиянсыз. Махачкала, Омск, Кизляр, Черкаск, Тбилиси қалаларында термалды сулар тұрғындарды жылы сумен қамтамасыз етуге бағытталған.
Жылы сулар қоры Қазақстанның да көптеген жерінде кездеседі. Олар үйлерді жылытуға, спорт кешендерінде, санаторийларда, т.б. жағдайларда қолдануын табуда.
Тағы бір энергия көзі- биомасса. Оның құрамындағы күкірттің мөлшері 0,1%, ал күрделілігі-3-5%-тен аспайды (көмірде бұл көрсеткіштер, тиісінше, 2-3% және 10-15% тең). Беомассадан алынған газды отын ретінде пайдаланып, турбогенераторлардың көмегімен электр тоғын алу жолы басқа белгілі әдістермен бәсекелесе алады. Биомасса қалдық ретінде көп мөлшерде қант пен шарап зауыттарында борық қамысын өңдегенде шығады. Борық қамысынан қант, шарап алу дамып келе жатқан елдердің 80-де жолға қойылған. Осыған байланысты тек борық қамысын пайдалану арқылы бұл өсімдік өсетін елдерде энергияның 50%-тей мөлшерін алуды жолға қоюға болады.
Анаэробты микроорганизмдер штаммаларының арнайы түрлерін жасап биогаз қолданудың экология және экономика жағынан болсын тиімді жолдарын табуға болады. Биогаздан энзимдер (ашытқы) қолдану арқылы алынған этанолдың бағасы бензинмен салыстырмалы келеді. Және қазіргі жағдайда қалдықтардан биогаз алу технологиясы өзін 3-5 жылда ақтап, табиғи органикалық ресурстарды үнемдеуге ықпал жасайды.
Болашағы зор потенциалды энергия түріне мұхиттардың жылу, ағыс, толқындар мен тасу энергия түрлерін жатқызуға болады. Мұхит таусуларының техникалық энергия потенциалы болжам бойынша 780 млн. кВт шамасында. Канадада қуаттылығы 20млн .кВт, ал Ресейдің Мурманск ауданында қуаттылығы 400 млн. кВт, Алыс Шығыста қуаттылығы 87 млн. кВт энергия беретін станциялар 350 млрд. кВт/сағатына берсе, Францияда жылына алынатын энергия мөлшері 40 млрд. кВт-сағатына жетеді.
Қазақстанның энергетикалық базасы XX ғасырдың 30-шы жылдарында құрыла бастады. Алғашында кішігірім электрстанциялар фабрика, зауыт, мұнай кәсіпорындары мен рудниктердің мұқтажын атқару үшін солардың маңында салынған. 1950 жылдардан бастап республиканың бірнеше аймағын электрэнергиясымен қамтамасыз ете алатын энергетика кешендері ұйымдастырылды. 1950 жылдан бастап қазіргі уақытқа дейін істеп жатқан энергетика өндірістері 4-ші кестеде берілген.

№
п/п Іске қосылған жыл Өндірістер
1950-1960
1966-1970
1971-1975
1973
1976-1980
1981-1985 Жезқазған ЖЭО, Өскемен ГЭС, Бұқтарма ГЭС, Шардара ГЭС
Қапшағай ГЭС, Жамбыл және Ақсу ГРЭС
Ақтау АЭС (қуаты 150 мың кВт электрэнергия)
Екібастұз ГРЭС-1,2 энергблогы
Екібастұз ГРЭС-1, ГРЭС -2 (толығымен іске қосылды), Шульба ГЭС

4-ші кесте. Қазақстандағы энергетика өнеркәсібі

Электрэнергияның негізгі ауқымды бөлігі (57-64%) химия, түсті және қара металлургия, құрылыс өндірістерін қамтамасыз етуге жұмсалады. Қазақстан өзін толығымен электр энергиясымен қамти алмайтынына байланысты басқа елдерден 17 млрд. кВт/сағат энергия алуға мәжбүр.
Енді энергетика өндірісінің қоршаған ортаға тигізетін әсерін қарастыратын болсақ, оның зиянды әсері отынды жер қойнауынан шығарғаннан бастап электр энергиясына айландырған және тұтынушыларға берген кезеңдердің бәрінде орын алады екен. Ластаушы компоненттердің түрі мен мөлшері қолданылған отынның табиғатына, химиялық құрамына және жағу технологиясына байланысты (5-ші кестеде).

5-ші кесте. Әртүрлі отын түрлерін қолданғанда ЖЭС-нан атмосфераға тасталатын зиянды заттардың мөлшері, г/кВт сағ.

Ластаушы компонент
Отын түрі
Тас көмір
Қоңыр көмір Мазут
Табиғи газ
Күкіртті газ
Азот оксидтері
Қатты бөлшектер
Фтор қосылыстары

Қатты отынды (көмір, жертезек, ағаш, қамыс, т.б.) жаққанда күл, смола, күкірт пен көміртек оксидтері, шаң бөлінеді. Екібастұз көмірін қолданғанда шығатын күлдің мөлшері Қарағандының көмірінен шығатын күл көлемінен анағұрлым жоғары, оның себебі сапасының төмендігінде. Орта есеппен ЖЭС сағатына 5 тоннадай күкіртті антигридпен және 16-17 күлмен ауаны ластап отырады.
Сұйық отынды (мұнай мен оның өңделген өнімдерін) қолданғанда ауаға бөлінетін заттар күкірт пен көміртегтің жаққанда қоршаған орта тек азот оксидімен ластанады.
Отынның химиялық құрамында қандай элементтердің қосылыстары қоршаған ортаға таралады. Отын жаққанды табиғи ортаның ластануын азайту үшін шаң, газ ұстайтын қондырғыларды (сүзгіштерді) қолданған орынды. Осындай қондырғылар зиянды заттардың 90-95% ауаға жібермеуге мүмкіндік туғызады. Оттықтан алынған күл мен шлактардың үйінділерін сақтау біраз жер көлемін ластайды.
Тек бір тәуліктің өзінде орта қуатты ЖЭС (1 мВт) 10мың тонна шамасында көмір жағатыны белгілі, ал осы көлемнен шығатын қож пен күлдің мөлшері 1 мың тоннаның үстінде. Осы тастандыны биіктігін 8м етіп үйгеннің өзінде бұған қажетті жердің көлемі 1 гектардан артық келеді. Литосфераның ластануы ЖЭС салатын жерді дайындағаннан басталады. Себебі, ауылшаруашылығына жарамды жерлердің біраз көлемі құрылысқа бөлінеді. Осы мәліметтің өзі ЖЭС-ның табиғатқа қандай қысым жасайтынын сипаттауға жеткілікті нәрсе.
Қоршаған ортаға қож пен күлдің тигізетін әсері, оларды оттықтан алуға қолданылған әдіске де тәуелді келеді. Шаң мен қатр қоршаған ортаны ластайтын заттардың бірі отынды тасығанда, жинағанда оның тотығу салаларынан пайда болған қосылыстар.
Атмосфераға тасталған зиянды заттардың таралуы, сол жердің адыр-бұдырлы бедеріне, желдің жылдамдығына, бұлттылықтың биіктігіне байланысты болады. Мысалы, ЖЭС конденсаторларының салқындату жүйесіндегі ірі сусалқындатқыштар (градирнилер) станция аймағының микроклиматындағы судың мөлшерін жоғарылатып, тұманның пайда болуына, кейде сіркіреп жауынның жаууына, ал қыстыгүні қырау мен көк мұздың болуына себебін тигізеді. Ауаға тасталған зиянды компоненттер және тұман бір-бірімен әрекеттесу нәтижесінде тұрақты қатты ластанған ұсақ дисперсті бұлт, яғни тұмша (смог) түзіледі. Тұмшаның адам денсаулығына тигізетін залалы айтарлықтай.
Энергия салқын судың көп мөлшерін жұмсайтын салаға жатады, судың 99% электр мен жылу энергиясын өндіруге жұмсалады. Негізінде ЖЭС мен АЭС-ларында суды көп мөлшерде пайдаланушы турбина кондецаторы. Кондецаторларды салқындатуға ЖЭС-да 1 кВт/сағ энергия алу үшін 120 кг, ал АЭС 220 кг су қажет. Судың біразы басқа да әртүрлі агрегаттарды салқындатуға қолданылады, осыған байланысты жылу электростанциялары қоршаған ортаны жылумен ластандыратын көзге жатады.
Электрстанциялардың ақаба сулары арқылы суаттар мұнай өнімдерімен, әртүрлі қалқыған бөлшектермен, хлоридтермен, сульфаттармен, ауыр металлдардың тұздарымен, күкіртті сутекпен, тұз қышқылымен, формальдегидпен, капролактаммен, мышьяк, сынап, ванадий оксидтерімен, т.б. заттармен ластанып отырады.
Атом электрстанцияларына келетін болсақ, оны дұрыс қолданса, атмосфераға тигізетін әсері органикалық отынмен жұмыс істейтін ЖЭС-ның әсерінен анағұрлым зиянсыз. Себебі, АЭС жұмыс істегенде атмосферадағы оттек пен көмір қышқыл газының мөлшерін өзгертпейді, оның басқа химиялық құрамына да әсері жоқ. Қоршаған ортаны ластайтын негізгі фактор болып радиация көрсеткіші болып саналады. Радиацияны қоршаған ортаға шығармау үшін, ядролық реакция жүретін реактор көп жүйелі қорғау жүйесімен қамсызданады. Ең қауіпті жағдай АЭС апатқа ұшыраған сәтте орын алады, себебі қоршаған ортаға бақылауға көнбейтін радиация таралады. Сондықтан, АЭС салғанда осындай төтенше болуы мүмкін жағдайларды да, жобаларды да жан-жақты қарастырылады.....