Ochrona środowiska

WSTĘP

W 1991 r. sformułowano założenia polityki państwa w celu ochrony środowiska. Od tego czasu nakłady finansowe na ekologię zwiększono. W latach 1988 -97 emisja pyłów zmalała z 60% SO₂ o 40%, CO₂ o 30% . Energetyka odpowiada za ok. 50% zanieczyszczenia środowiska. Polska podpisała wiele umów międzynarodowych zmuszających do zmniejszenia emisji. Jeżeli chodzi o zużycie energii elektrycznej są różne przewidywania:

1.Obecna moc wystarczy

2.Do 2020 trzeba będzie obecną moc zwiększyć dwukrotnie

Protokoły podpisane przez Polskę:

1.Protokół z Kyoto - zmusza nas do zmniejszenia emisji

2.Protokół z Montrealu - ochrona warstwy ozonowej

3.Protokół ochrony Morza Bałtyckiego

Do 2005 r. Polska zobowiązała się do zaprzestania używania produkcji paliwa z ołowiem.

KORZYŚCI Z ELEKTROWNI

Wzrost dobrobytu spowodowany wykorzystywaniem energii elektrycznej. W Kanadzie w 1870 zużycie na osobę było 2kW a średnia długość życia 40 lat. Zużycie w 1980 było na poziomie 10kW a długość życia ok.80 lat.

Wzrost zużycia energii do 6kW/osobę jest szybki, po wyżej tej granicy powolny. Postęp techniczny, w tym także energetyki ma wpływ na długość życia. Zużycie energii pierwotnej zatrzymał się lub maleje, a energii elektrycznej rośnie szczególnie w krajach rozwijających się.

Najprostszy schemat elektrowni:

ELEKRTOWNIA EMITUJE

Ciepło, spaliny, ścieki, popioły, żużel, pyły ( w spalinach), hałas.

Do powietrza: pyły powierzchniowe, spaliny, ciepło

Do wody: pyły powierzchniowe, ścieki

Do gleby: pyły powierzchniowe, żużel

Następuje wymiana zanieczyszczeń między wodą, powietrzem i ziemią.

Elektrownia emituje: CO₂ - wpływają na płuca , kwaśne deszcze, pyły ( cząstki do 100 mikronów, najgroźniejsze te o średnicy < 10 μ, a obecnie < 2,5 μ )

Pyły osadzają się w nosie, płucach i oskrzelach. Naturalne filtry człowieka zatrzymują pyły o średnicy > 10 μ. Cząsteczki o większych średnicach są wychwytywane przez filtry tkankowe, cyklony i inne filtry. Cząsteczki o małych średnicach mogą rozchodzić się na odległości ok. 10 000 km. Powyżej 1000 sięgają cząstki SO₂, NO₂ .

Filtry zakładane w elektrowniach zmniejszają zanieczyszczenia głownie w państwach za wschodnią granicą ze względu na wiejące wiatry zachodnie. W Londynie w 1957 r. na skutek dużego zagęszczenia pyłów zmarło dodatkowo 4000 osób. Wzrost zachorowań na astmę i inne choroby górnych dróg oddechowych są powodowane przez pyły wydzielane przez elektrownie. Śmiertelność rośnie o 7% przy wzroście ilości cząsteczek o średnicy <10 μ o 10 μg/m³

WPŁYW ZANIECZYSZCZENIA NA ZDROWIE CZŁOWIEKA

1.CO₂ - górnictwo, przemysł, energetyka ( drogi oddechowe, struny głosowe, po wniknięciu do dróg oddechowych przenika do krwi, kumuluje się w wątrobie i mózgu.)

2.Duże stężenie SO₂ może prowadzić do zmian w rogówce oka

3.Tlenek węgla CO₂ silnie toksyczny, powoduje zaczadzenie, zatrucia może spowodować

śmierć.

4.NO_x- drażni oczy i drogi oddechowe, są przyczyną problemów w oddychaniu, mogą

wywołać astmę, mogą w glebie wywoływać powstanie związków rakotwórczych i mutagennych, z tlenku wodoru tworzą smog, po utlenieniu w parze wody tworzą kwaśne deszcze, przy spalaniu mogą powstawać wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne,

które mogą być przyczyną zatruć i powodować raka.

5.Metale ciężkie- szpik kostny, nerki, powstają anemie, senności zmiany nowotworowe.

6.Pyły i podrażnienie naskórka, śluzy, <5μ przenikają do organizmu powodując astmę, zapalenie płuc itp.

Naukowcy przewidują, że do 2100 średnia temperatura może wzrosnąć o 35⁰ co może zalać Holandię, dorzecze Missisipi i Bangladesz. Występować będą częstsze huragany.

Wyższe temperatury mogą poprawić warunki dla rolnictwa w Europie wschodniej, północnej i środkowej, ale obecne obszary Azji, Ameryki Północnej będą obszarami suchymi. Rozszerzą się choroby tropikalne. Skutkiem emisji gazów i procesu ocieplania są pożary sawanny. Rolnictwo jest źródłem metanu

	CO2	metan	NOx	freony
1800	280/1mln	0,8	288	-
1900	353/1mln	1,7	310/miliard	484/bilion
Przyrost obecnie na rok	Δ1,8	0,015	0,8	17/bilionów

EMISJE ELEKTROWNI

Kopalnia z paliwami kopalnymi ( dopuszczalne limity):

W UE : pyły 1580 ton/GW, SO₂ 12640 ton/GW, NO_x 20540 ton/GW

W USA: pyły 1411 ton/GW, So₂ 16432 ton/Gw , NO_x 8216 ton/GW

Emisja w elektrowni z wydajnymi filtrami:

Pyły 1752 ton/GW, SO₂ 7008 ton/GW, NO_x 7008 ton/GW - palenie pyłem węglowym

Pyły 587 ton/GW, SO₂ 17956 ton/GW, NO_x 18942 ton/GW- złoże fluidalne ( jak Żerań)

Pyły 306 ton/GW, SO₂ 587 ton/GW, NO_x 596 ton/GW - spalanie gazu ziemnego

Najsurowsze wymagania są stawiane w Austrii jeśli chodzi o emisję z elektrowni. Gdy palimy pyłem węglowym możemy ilość pyłu ograniczyć do 315 ton/GW . NO_x obecnie w Austrii : 6348 tpn/GW, a w elektrowniach pyłowych 3150 ton/GW, w złożu fluidalnym 585 ton/GW.

Wzrost zachorowań, jeśli chodzi o promieniowanie jest wykrywalny, gdy krotność dopuszczalnych norm jest 30 -50 krotna.

Elektrownie zanieczyszczają: CO₂ 120000 km³/rok, NO_x 341000 km³/rok.

Elektrownie wytwarzająca 1 GW/rok zatruwa obszar 207 km, w przypadku elektrowni jądrowej jest to 0,5 km na wysokości 10000 km. W 1995 raku całość zanieczyszczeń przy produkcji energii w elektrowniach węglowych w Polsce stworzyło zanieczyszczenia o średnicy 3500 km, gdyby były to elektrownie atomowe obszar zanieczyszczeń 8,5 km.

Przepisy obowiązujące w Polsce:

Elektrownie pyłowe: NO_x 200 g/GJ, pyły 90 g/GJ

W Polsce jest podział na obszary specjalnie chronione: NO_x 30 g/GJ , pyły 40 μg/GJ, SO₂ 11μg/m³, CO 61 μg/m³.

POLA MAGNETYCZNE

Są ogólnie szkodliwe szczególnie przy wyższych częstotliwościach, bo tu występuje promieniowanie jonizacyjne. Jeżeli takie promieniowanie występuje to wówczas w danym zakładzie opiekę musi sprawować nad źródłem inspektor opieki radiologicznej. Inspektor jest niekonieczny, gdy czujniki przeciwpożarowe potrafią wyczuć promieniowanie, lecz wówczas odpowiedzialność przejmuje osoba instalująca te czujniki. Te promieniowanie to ultrafiolet. Nadfiolet jest również szkodliwy i powoduje niszczenie skóry ( czerwienieje skóra przy nadmiernym opalaniu się po długiej przerwie) część komórek obumiera, więc staje się brązowa.

PROMIENIOWANIE WIDZIALNE

Po niżej promieniowania widzialnego jest promieniowanie podczerwone ( prom. Cieplne). W przypadku obu tych promieniowań musi być zachowana równowaga i umiar. Niedostatek lub nadmiar jest szkodliwy. Istnieją normy określające dopuszczalny poziom danego czynnika, którego zawartość jest nieszkodliwa w dopuszczalnych dla człowieka granicach. Istnieje rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie dopuszczalnych warunków w miejscu pracy.

MIKROFALE I FALE RADIOWE

Są szkodliwe dla człowieka, mimo to stwierdzenie jednoznaczne, w jakim stopniu szkodzą nam jest bardzo trudne i nawet dokładne badania nie potrafią nam dać właściwej odpowiedzi. Większość badań tj. EKG itp. to pomiar impulsów elektrycznych wytwarzanych w ciele człowieka. Sar=1w/1kg ciała żywego - jednostka określająca wielkość promieniowania pochłanianego przez człowieka. Jest ona jednak niedoskonała gdyż człowiek absorbuje promieniowanie nierównomiernie. Dopuszcza się wielkość promieniowania punktowego w wielkości 0,4 1W/1kg. W Europie przymierzają się do stworzenia normy, która zalecałaby wielkość 2W/kg uśrednionej w czasie 6 min. Na każde 10 kg ciała. Jeśli chodzi o natężenia pola magnetycznego mamy strefy ochrony( str. niebezpieczna, str. zagrożenia, str. pośrednia) W strefie niebezpiecznej przebywanie ludzi jest zabronione, w str. zagrożenia przebywanie ludzi jest ograniczone do pewnego czasu, a w str. pośredniej czas przebywania ludzi jest dozwolony do 8 godzin/dobę.

TELEFONY KOMÓRKOWE

Motorolla 0,33 Sar, Sony 04,41 Sar, Nokia 0,73 Sar, Ericson 0,91 Sar, Bosh 1,38 Sar

UPROSZCZONY SCHEMAT ELEKTROWNI KONWENCJONALNEJ

Ograniczenie szkodliwości elektrowni

Wzbogacenie węgla w kopalni- w węglu siarka występuje w postaci pirytu FeS₂. Można go wyeliminować przez nowe wzbogacenie i ograniczyć o 40%. Zwykle zawartość siarki jest ok.3% w węglu. Popiół eliminujemy w ten sam sposób do 50%. Daje to - zmniejszenie emisji CO₂ , zmniejszenie ilości zużywanego węgla bo kaloryczność wzrasta o 20% , zmniejszenie zużycia energii na potrzeby własne, zmniejszenie zużycia oleju opałowego oraz zmniejszenie energii na transport węgla do elektrowni. Koszty budowy mokrego odsiarczania w kopalni są zbliżone (prawie równe) kosztom instalacji odsiarczania paliw w elektrowni.

ODPYLANIE SPALIN

Większość metali ciężkich jest zawarta w popiołach. Odpylanie polega na oddzieleniu spalin i pyłu. Etapy: - kształtowanie ruchu spalin - koagulacja łączenie spalin i pyłu - zagospodarowanie zatrzymanego pyłu. Komory osadne wykorzystują grawitacyjne opadanie spalin. Działanie siły odśrodkowej na drobiny - cyklony i multicyklony. Działanie siły odśrodkowej przy ruchu obrotowym urządzenia. Proces suchej i mokrej filtracji. Jonizacja pyłu i gazu - elektrofiltry. Procesy koagulacji w polu akustycznym. Skład pyłu ma wpływ na dobór urządzeń odpylających. Stosuje się w E. i EC : multicyklony, odpylanie materiałowe, cyklony, filtry tkaninowe, elektrofiltry. W dużych systemowych elektrowniach w Polsce 90% urządzeń to elektrofiltry.

W elektrowniach, w których spala się pył węglowy stosuje się zwykle elektrofiltry i filtry workowe. Elektrofiltry składają się z odpylacza elektrostatycznego i zespołu zasilającego. Wykorzystuje się tu zjawisko jonizacji gazu znajdującego się w silnym polu elektrostatycznym ( kilkadziesiąt kV ). Zapylone spaliny przepływają z mała prędkością między elektrodami, cząstki naładowane „+” elektroda „-” i odwrotnie. Pył jest mechanicznie strzepywany. Wydajność elektrofiltru :

U_e - prędkość osiadania ziaren [m/s]; l - długość pola[m]; s - odległość między elektrodą ulotną i zbiorczą; v - prędkość przepływu spalin.

Przez skuteczną wielkość odpylania rozumie się stosunek ilości pyłu z elektrofiltru odprowadzonego do wchodzącego.

Zalety elektrofiltru: duża skuteczność odpylania99,9%; w sposób ciągły odpyla duże ilości spalin; minimalna ilość części ruchomych; najmniejsze opory przepływu w porównaniu z innymi filtrami.

Wady elektrofiltru: duży koszt wytworzenia; duża czułość na wielkości zmian przepływu spalin; duża czułość na zmiany temp. i wilgotności spalin; duża czułość na zmianę charakterystyki spaliny - oporność właściwa.

Należy prawidłowo dobrać filtry do charakterystyki spalin i uwzględnić możliwości zmian ruchowych podczas eksploatacji. Każdy elektrofiltr może zostać podzielony na sekcje. W każdej sekcji częstotliwość strzepywania pyłu jest różna. Istnieje duża zależność między pracą kotła a pracą filtru. Skuteczność filtrowania maleje gdy wzrasta ilość CO i i lotnego koksiku. W Polsce skuteczność filtrów jest 98-99,5%, lecz w rzeczywistości jest o 2-3% mniejsze. Spowodowane jest to większą ilością spalin, przeciążeniem filtrów, stosowanie złego paliwa.

Zalety filtru workowego: wysoka skuteczność (większa zwykle niż elektrofiltru); niewielka przestrzeń; niski koszt zainstalowania; dogodne warunki konserwacji. Worki są umieszczone pionowo w komorze filtra. Ciężkie cząstki odpadają od razu do zsypu, a lekkie osadzają się na materiale. Gdy różnica ciśnień za i przed workiem jest duża, to jest on przedmuchiwany. Filtry mogą być podzielone na komory.

Usuwanie SO_X (odsiarczanie) Istnieje wiele metod ich usuwania. Metody : a) suche; b) półsuche; c) mokra.

Ad a) Skuteczność 35-50%. Zachodzi reakcja. Sorbent w postaci suchej jest wprowadzany do reakcji. Są możliwe dwie reakcje: CaO + SO₃ CaSO₄ ; CaO + SO₂ CaSO₃ . Sorbent musi mieć cząstki o średnicy < 100 μm i jest wprowadzany do komory spalania z węglem. Skuteczność odsiarczania jest uzależniona od stosunku molowego sorbent/siarka i powinien wynosić 3. Ilość zużytego sorbentu w stosunku do spalonego paliwa wynosi 10%. Lepiej wprowadzać sorbent do komory spalania z powietrzem wtórnym niż z paliwem. Sprawność kotła spada o 0,5% i trzeba czyścić kocioł od środka. Jest to metoda tania, nakłady są mniejsze od 5% budowy elektrowni. Zwiększają się koszty eksploatacyjne: wapno, odpady, obsługa.

Ad b) półsucha; sorbent jest doprowadzany w postaci zawiesiny, a stworzone pozwalają na uzyskanie czynnika w postaci suchej. Skuteczność 50-95%. Zastosowana w elektrowni Łaziska. Opiera się na filtrze workowym. Wapno hydrodyzowane Ca(OH)₂ w środowisku wilgotnym dostarczane jest do pyłów i zachodzi reakcja Ca(OH)₂ + SO₂ CaSO₃ + H₂O. Spaliny są schładzane przez wodę która odparowywuje. Reakcja zachodzi na powierzchni worka i w kotle. Pozostałości odsiarczone pozostają w leju filtra workowego. Zawartość wody jest 2-3%. Nie trzeba stosować odpylacza wstępnego, koszty instalacyjne są dość małe, a w praktyce sprawność jest 70-85%.

Ad c) mokra; sorbent i drugi składnik są w postaci mokrej. Wynik reakcji to też zawiesona, którą można zamienić w proszek. Jest ona najpopularniejsza, bo zapewnia największą skuteczność. proces odsiarczania przebiega w całym ciągu urządzeń. Porduktem odpadowym jest gips. Zaletą tej metody jest to, że oprócz siarki zatrzymywany jest też chlorowodór i fluorowodór. Wszystki związki są odprowadzane w formie mokrej, a gips wytrąca się po osuszeniu. Wielkość przepływu zawiesiny może być sterowana. Jakość gipsu jest bardzo dobra. Przy bloku 200 MW w ciągu godziny uzyskujemy 12 ton gipsu. Zalety: wysoka sprawność; duża wydajność jednego ciągu; usuwanie ze spalinfluorowodoru i chlorowodoru; duża sprawność > 95%; duża dyspozycyjność ( jak kotła ); produkt uboczny gips; dodatkowe odpylanie spalin po elektrofiltrach; niezbyt wysokie koszty eksploatacji . Sprawność instalacji odsiarczania: η_S=((ESO₂ - E_dop)/ESO₂)*100%; ESO₂ - emisja SO₂; E_dop - emisja dopuszczalna. FIS - sucha metoda z dostarczeniem wapna bezpośrednio do kotła; LIFAC - suche odsiarczanie; DRYPAC - mokre odsiarczanie; MOWAP - mokre odsiarczanie, metoda wapienna;

Skuteczności odsiarczania: FIS-40%; LIFAC-70%; DRYPAC-85%; MOWAP-90%; wskaźnik kosztów [USD/kW] 6-10

Tlenki azotu NO_X : Podtlenek azotu (gaz rozweselający), bezbarwny, działający oszałamiająco, rozwesela, nie jest trujący. Okres rozpadu 120 lat. Przechodzi do górnych warstw atmosfery i przyczynia się do zmniejszenia ilości ozonu. Tlenek azotu - bezbarwny, ma niekorzystny wpływ na organizmy żywe, powoduje osłabienie odporności, pogarsza wegetację roślin, wchodzi w reakcję z chemoglobiną we krwi , działa niekorzystnie na układ nerwowy. Szybko w 40% zamienia się NO₂.

Dwutlenek azotu NO₂ jest czerwono-brunatny, jest bardzo toksyczny o duszącym zapachu powoduje podrażnienia oraz schorzenia układu oddechowego. Jest trwalszy od NO, ulega rozpadowi po 4 dobach. Około 60% NO₂ pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Około 90% wszystkich NO_x to NO przy spalaniu w kotle, reszta to NO₂. Podtlenek występuje w bardzo małych ilościach NO +H₂O →NO₂ + H₂ Relacja ta zachodzi przed opuszczeniem komina przez spaliny.

Podział NO_x ze względu na sposób powstawania:

• termiczne - powstają z tlenu i azotu w powietrzu w temp. 1400-1600°C. Im więcej tlenu tym więcej tych reakcji.

• tlenki paliwowe - powstają w wyniku utleniania azotu związanego chemicznie w paliwie. Powstają w temp. 900°C.

• tlenki szybkie - powstają na skutek reakcji związków chemicznych w których jest azot w paliwie.

Metody redukcji NO_x:

Metoda wtórna polega na usunięciu NO_x ze spalin, a metody pierwotne zapobiegają powstawaniu tlenków.
Schemat do redukcji NO_x za pomocą amoniaku.

Reakcja ta odbywa się w temp. 300-400°C i dlatego jest on często instalowany za kotłem i przed podgrzewaczem powietrza i elektrofiltrem.

Reakcja : 4NO +4NH₃ +O₂→4N₂ + 6H₂O

6NO₂+8NH₃ →7N₂ + 12H₂O

Skuteczność tej metody wynosi 85% lecz jeśli chodzi o koszta jest ona najdroższa.

Jest jeszcze metoda MSCN , nie instaluje się wtedy katalizatora a temp. wymagana dla reakcji to 1000°C. Mniejsze są koszty inwestycyjne, lecz sprawność jest około 50% (tutaj amoniak jest wtryskiwany do komory paleniskowej).

W Polsce stosuje się zwykle metody pierwotne: *stosowanie palników niskoemisyjnych (powodują one dodatkowe zawirowania powietrza więc powstaje mniej cząsteczek NO_x); *innym sposobem jest odpowiednie rozmieszczenie palników.

Mamy trzy warstwy palników do różnych mieszanek: zagęszczona 70%, rozrzedzona 30% i w strefie dopalania do spalania lotnego koksika.

W palniku niskoemisyjnym obszar płomienia jest dzielony na strefy i powstają różne reakcje. W strefie A powstaje dużo tlenków azotu, w strefie B i C powstaje wolny azot na skutek rozpadu NO_x ze strefy A, w strefie D dodatkowe powietrze powoduje dopalenie lotnego koksika.

Palniki niskoemisyjne montujemy tam gdzie i zwykłe palniki, lecz wymagają one węgla bardziej zmielonego i szybciej się wypalają. Występuje większa korozja, więcej jest spalin bo lotny koksik nie zawsze się spala. Rosną koszta związane z przemiałem węgla. Układ jest bardziej czuły na zmianę obciążenia kotła, pogarszają się parametry sterownicze. Palniki niskoemisyjne są różnej konstrukcji.

Metody wykorzystujące różne rozmieszczenia palników w kotle, co powoduje zawirowania powietrza, jest o 60% tańsze od palników niskoemisyjnych lecz tak samo efektywne.

Zamiast stosowania odsiarczania lub odazotowania można zastosować kotły fluidalne ze złożem stacjonarnym, pośrednim, cyrkulacyjnym (różna prędkość krążenia powietrza). Kotły fluidalne pozwalają na wprowadzenie środków redukujących ilość zanieczyszczeń (np. wapno) prosto do kotła. W kotłach tych temp. spalania jest niższa co sprawia zmniejszenie ilości NO_x. W kotle tym jest przyspieszona korozja i niekorzystne warunki jego rozruchu. Wadą ich jest to, że jest dużo więcej popiołu i żużlu.

Porównanie kotłów tradycyjnych i fluidalnych.

Tradycyjny :

• cząsteczka przebywa w nim kilka minut,

• panuje temp.1100-1300°C , występuje tu jądro spalania,

• redukcja zanieczyszczeń jest dodatkowa poza kotłem za pomocą dodatkowych urządzeń,

• długi rozruch kotła,

• występuje w nim podciśnienie,

• dwa obiegi powietrza,

• żużel jest bezpośrednio odprowadzany spod komory spalania i z filtrów,

• wyposażony w palniki i elektrofiltry czterostrefowe.

Fluidalny:

• cząsteczka przebywa w nim kilka godzin,

• panuje temp. mniejsza niż 900°C ,nie ma tu jądra płomienia,

• redukcja zanieczyszczeń odbywa się wewnątrz kotła,

• szybki rozruch kotła,

• występuje w nim nadciśnienie,

• trzy obiegi powietrza: pierwotny, wtórny i trzeci dla syfonu,

• usuwanie grubego żużlu, a potem częściowo spalonego z kotła,

• wyposażony w ruszt fluizacyjny i elektrofiltry czterostrefowe,

• węgiel kruszony niezbyt miałki .

WODA.

Obieg krążenia wody w przyrodzie: przemysł zużywa ponad 66% wody, 11% rolnictwo i leśnictwo, 23% gospodarka komunalna.

Wybrane właściwości wody: gęstość, ciepło właściwe, lepkość, woda jako rozpuszczalnik, napięcie powierzchniowe. Polska jest na 26 miejscu w Europie pod względem zasobów wody.

Klasy wody:

I - zdatna do picia, hodowli ryb, do przemysłu farmaceutycznego,(w Polsce ok.0,1% wód mają I klasę czystości),

II - do hodowli ryb z wyjątkiem łososiowatych, do celów rekreacyjnych, do hodowli zwierząt i picia (bardzo mało mamy wód II klasy czystości),

III - woda nadająca się do celów przemysłowych i nawadniania terenów rolnych.

84% rzek i co 5 jezioro nie mieści się w żadnej klasie czystości.

Woda ulega procesowi samooczyszczania: sedymentacja - opadanie zawiesiny na dno; związki organiczne są rozkładane przy udziale mikroorganizmów do związków organicznych.

Rzeki ulegają oczyszczaniu znacznie szybciej niż jeziora.

Cechy wody: smak, twardość, czynnik pH, mętność (ilość substancji nieorg. i organicznej w wodzie ), utlenialność (ilość tlenu potrzebna do utlenienia substancji organicznych zawartych w wodzie - wskaźnik umowny określający zużycie nadmanganianu potasu przez związki łatwo utleniające się ) dla wód czystych jest to 4 mg/m³, biochemiczne zapotrzebowanie na tlen, chemiczne zapotrzebowanie na tlen ( ilość tlenu potrzebna na utlenianie związków organicznych i nieorg. ).

Zanieczyszczenia wody: naturalne - polegają na wypłukiwaniu z gleby różnych związków i sztuczne - powodowane przez człowieka.

Zanieczyszczenia sztuczne: biologiczne ( bakterie ), chemiczne ( oleje, smary, związki ochrony roślin, detergenty, metale ciężkie, izotopy).

Zanieczyszczenia wody ze względu na pochodzenie:

• komunalne (ścieki i inne zanieczyszczenia),

• przemysłowe (ścieki przemysłowe, z atmosfery kwaśne deszcze).

Kwaśne deszcze.

Z komina emitowane są SO₂, NO₂, NO, HCl. Po reakcji z tlenem SO₂ +O₂→ SO₃ w powietrzu powstają kwas siarkowy, azotowy i solny, które opadają na ziemię razem z deszczem. Przemysł paliwowy najbardziej przyczynia się do powstawania kwaśnych deszczy. Powodują one niszczenie warstwy ochronnej na liściach. W obszarach istnienia kwaśnych deszczy jest wzrost zachorowań nie tylko zwierząt lecz również ludzi.

Skraplacz turbiny może być chłodzony w obiegu otwartym lub zamkniętym. W przypadku obiegu otwartego woda jest pobierana z rzeki lub jeziora. Naturalna temp. wody w rzece wynosi ok. 2-3°C. Wypływ wody z elektrowni powoduje podwyższenie jej i nie powinna przekraczać :

dla rzeki 25-27°C

dla jeziora 18°C

Wyższa temp. sprzyja rozwojowi roślin w wodzie, lecz nadmierna temp. nie sprzyja hodowli i życiu ryb.

Woda przed dostaniem się do rzeki jest rozbryzgiwana i mieszana aby maksymalnie obniżyć jej temperaturę.

Metody oczyszczania wody :

1. stopień mechaniczny - rozdrobnienie, cedzenie, filtrowanie, sedymentacja, służą do tego: kraty, sita, piaskowniki, odtłuszczalniki, wstępne osadniki

2. stopień biologiczny - rozkład zanieczyszczeń przez mikroorganizmy następnie usuwa się rozpuszczone substancje organiczne. Do zbiornika wypełnionego kamyczkami z góry spływają ścieki, na których osadza się błona organiczna. Do takiego zbiornika należy dostarczać tlen, który jest koniecznym elementem fermentacji. Tutaj woda jest już oczyszczona w 85%.

Oczyszczalnie komunalne są dwustopniowe: mechaniczne i biologiczne, lecz mimo tych procesów ścieków takich nie można spuszczać do zbiorników wodnych bowiem woda ta zawiera dużo azotu i fosforu.

3. usuwanie związków biodennych azotu i fosforu - robi się to za pomocą mikroorganizmów. Azot jest usuwany poprzez sprowadzenie go do postaci gazowej.

4. proces odnowy wody pozwala na uzyskanie takiej czystości wody, że można ją spożywać. Usuwa się sól przez odchlorowanie , a obecnie coraz częściej ozonowanie. Taka woda jest wówczas w I klasie czystości.

W 1997r. wydano na ochronę środowiska 7,4 mld zł. Ochrona powietrza pochłonęła 50% , 17% oczyszczalnie. Część pieniędzy przeznaczono na budowę zbiorników wodnych i wodociągów.

Obiegi wodne w elektrowni:

1. obieg wodno-parowy - woda która służy do zasilania kotłów parowych, a następnie do turbin. Wymagania : woda pozbawiona zanieczyszczeń stałych. Z turbiny woda idzie do skraplacza i kotła. Od czasu do czasu obieg jest oczyszczany z soli przez jej spuszczanie i uzupełnianie ze specjalnych filtrów. Fosforan sodowy jest głównym związkiem do jej oczyszczania.

2. obieg chłodzący - skraplacze są chłodzone zwykle w obiegu otwartym, a także w obiegu zamkniętym (w chłodni kominowej studzona woda pochodząca ze skraplacza ). Są tu duże straty na parowanie co wymaga ciągłego uzupełniania jej. Straty mogą być uzupełniane np. wodami kopalnianymi (jak w Bełchatowie)

3. obieg ciepłowniczy - gorąca woda służąca do celów ciepłowniczych. Jest podgrzewana w wymiennikach ciepła. Nie ma tu specjalnych wymogów, ale dobrze byłoby gdyby woda była pozbawiona związków chemicznych.

4. obieg hydrotransportu żużlu i popiołu - transport na składowisko w postaci pulpy

(żużel + popiół + woda). Woda na składowisku ocieka i wraca do elektrowni, straty wynoszą ok. 20%.

5. instalacja wody: do odsiarczania, przeciwpożarowej, pitnej.

Elektrownie raz do roku muszą robić sprawozdanie dotyczące wielkości ścieków i zanieczyszczeń. Na tej podstawie płacą one opłaty za korzystanie ze środowiska: 10% idzie dla gminy, 30% na fundusz narodowy, 60% na fundusz wojewódzki.

ŚMIECI

Spalanie śmieci -wady i zalety:

Oprócz spalania śmieci jest możliwe kompostowanie ich i wytwarzanie biogazu.

• można zmniejszyć objętość odpadów o 90%,

• tylko część śmieci można spalić, a ok. 20-40% nie nadaje się do spalenia.

Spalarnie nie funkcjonują w sposób ciągły, więc i tak trzeba je magazynować. W rzeczywistości ilość śmieci ogranicza się do 50%. Odpady ze spalarni są silnie toksyczne i bardzo trudno je składować. Nowoczesna spalarnia kosztuje ok. 300 mln DM, a więc spalenie jednej tony kosztuje ok. 300 DM. Natomiast w przypadku wysypiska, które nie jest przygotowane specjalnie (niecka, uszczelnienie itd. ) kosztuje tyle co grunt ok. 20ha. Powoduje to zatruwanie wód gruntowych i środowiska.

Kompostownia

Przy korzystaniu z wysypiska roczne koszty wywozu śmieci na jednego mieszkańca wynoszą 9zł, kompostownia 35zł, spalarnia 100zł (dwie ostatnie uwzględniają rozdział śmieci i recycling).

Odpady spalane w spalarni są niskokaloryczne i trudno palące. Średnia wartość kaloryczna to 1200-1400 kcal/kg. Przy dużej wartości kalorycznej można je wykorzystać do ogrzewania (1700-2000 kcal/kg). Na zachodzie jest właśnie dość wysoka kaloryczność odpadów.

• marnowanie odpadów

przy dobrym recyclingu i kompostowaniu można odzyskać do 45% surowców wtórnych. Jest to argument przeciw spalaniu, które właśnie marnuje surowce wtórne. Wprowadzenie do obiegu surowców wtórnych pozwala zaoszczędzić 3 - 5 razy więcej energii niż przy spalarni uzyskujemy. Energia elektryczna przy spalaniu jest wytwarzana ze sprawnością 15 - 18% co jest małą wielkością. Zanieczyszczenia ze spalarni są bardzo duże. Nigdy nie wiadomo jakie zajdą reakcje, gdyż mieszane są różne związki. Powstają bardzo trujące i ciężkie ścieki. Nie jesteśmy w stanie stwierdzić rodzaju dioksyn wynikających ze spalania. Składa spalin jest określany od czasu do czasu. Na świecie są bardzo duże wymagania dotyczące filtrów, ale i tak badania składu zanieczyszczeń są tak drogie, że się tego prawie nie robi. W Polsce nie ma ścisłych przepisów dotyczących zanieczyszczeń emitowanych przez spalanie. Jest to więc tylko kwestia zdrowego rozsądku radnych. W UE nie ma norm na dioksny i furany które są najbardziej trujące. Niektóre państwa europejskie same zaostrzyły przepisy dotyczące emisji. W Polsce z powodu braku odpowiednich przepisów budowa spalarni zwykle łączy się z łamaniem prawa ze względu na nieuczciwość firm budujących, które nie oferują właściwej ochrony środowiska. W krajach Europy Środkowej nie ma wytycznych dotyczących utylizacji śmieci. Istnieją pojedyncze rozporządzenia nie tworzące łącznych przepisów. Wszystko zależy od poszczególnych gmin podejmujących budowę. Spalarnia pozwala na uzyskanie energii cieplnej. Wadą spalarni nam proponowanych i funkcjonujących w Niemczech od wielu lat jest emisja furanów i dioksyn. Są jednak metody pozwalające je zatrzymać. W spalarniach stosuje się cyklony, elektrofiltry, filtry workowe (które są rzadkością w elektrowniach ze względu na koszta).

W Wiedniu 55% odpadów jest spalanych, 7% trafia na wysypisko, a 38% jest odzyskiwanych. W Warszawie 97% to wysypisko 3% - odzyskiwane.

Przy budowie jakichkolwiek instalacji oczyszczania trzeba brać pod uwagę obecność w okolicy parków, lasów itp. a także możliwości finansowe. Istnieje możliwość połączenia elektrociepłowni ze spalarnią śmieci. Np. w Niemczech jest takie rozwiązanie, gdzie mamy 2 kotły węglowe i 3 kotły opalane śmieciami. Oba rodzaje kotłów mają rozruch przy pomocy oleju opałowego. Spalanie odbywa się w wysokiej temperaturze, aby unikać powstawaniu furanów i dioksyn. W przypadku małego zapotrzebowania na ciepło wykorzystuje się tylko kotły na śmieci. Mają one niskie parametry (niższa temp. i ciśnienie).

Konkurencją do spalania śmieci jest instalacja do odciągania biogazu , a potem spalania go. Robi się na składowiskach odwierty, gromadzi się tam gaz, który zawiera ok. 60% metanu. Największa instalacja tego typu powstała w Toruniu na wysypisku śmieci. Tempo fermentacji zależy od sposobu składowania śmieci na składowisku. Pierwszy etap jest szybki i beztlenowy, drugi etap trwa kilkanaście lat i jest związany z mikroorganizmami, które żyjąc wytwarzają metan. Z jednej tony śmieci powstaje rocznie od 2 do 3 m³ gazu. Tworzy się specjalne studnie odwiercane na stanowiskach (40 w Toruniu) i tam gromadzi się gaz który jest potem odpompowywany. Instalacja tak może pracować przez ok. 15 - 20 lat. Jednak dzięki nowym odwiertom na nowych składach działanie może być przedłużone.

OCHRONA LASÓW

Zanieczyszczenia zmieniają odczyn gleby. Istnieją działania bezpośrednie powodujące oparzenia tkanki roślin oraz zmniejszenie zjawiska fotosyntezy przez duże zapylenie powierzchni liści. Najbardziej szkodliwe jest SO₂ i NO_x zarówno w powietrzu jak i przez oddziaływanie na glebę.

Zagrożenia lasów :

• zakwaszenie gleby

• ozon i kwaśne deszcze

• zmiany klimatu i temperatur

• złe odżywianie lasów

• radioaktywność, ciężkie metale.

SO₂ wypiera magnez z barwników zielonych liści. Powoduje to rozpad barwników i zakłócenia w asymilacji. Stopień zagrożenia lasów zależy od średniorocznych zagrożeń (które o dużym zanieczyszczeniu są mało szkodliwe).

Strefa zagrożeń SO₂

klasy przyrost masy drzew

• <20 μg/m³

• (małe) 20 - 40 μg/m³ - 25%

• (średnie) 40-60 μg/m³ - 50%

• (duże) >60 μg/m³ - 75%

Zmniejszenie przyrostu drzew można przeliczyć na złotówki zależnie od rodzaju drzew. Jodła, świerk i sosna są bardzo wrażliwe. Buk dąb, brzoza, sosna czarna, olcha, wiąz są mniej wrażliwe na SO₂. Mech hiszpański, lucerna, begonia mogą być wskaźnikiem SO₂, bo są bardzo wrażliwe (reagują jako pierwsze). Reakcja drzew zależy od fazy wzrostu i wieku drzewa. Sosny młode są bardziej odporne od starych drzew. Szybciej reagują drzewa narażone na szybki wiatr, bądź też na wskutek ostrej zimy. Sosna przyczynia się do zwiększenia oddziaływania SO_2. Drzewa narażone na SO₂ są też mniej odporne na działanie szkodników i chorób drzew. Wapniowanie gleby ogranicza ilość SO₂. Stosuje się do tego popiół z III strefy elektrofiltrów węgla kamiennego, bo zawiera on dużo tlenków wapnia i innych związków odżywczych wzmacniających glebę.

Opad pyłów jest szkodliwy dla drzew bo ogranicza zjawisko fotosyntezy, lecz jest korzystny ze względu na nawożenie. Energopomiar stwierdził, że dotychczasowe zapylenie lasów nie było bardzo szkodliwe. Przy kopalniach węgla brunatnego powstaje lej depresyjny osuszający lasy. Stare drzewa mogą usychać, młode mogą przystosować się do nowych warunków.

Stosowane środki zapobiegawcze:

• użyźnianie lasów przez popiół, torfowanie korą sosnową

• przebudowa lasów iglastych na mieszane i liściaste (mieszanie gatunków)

• zwiększenie przyrostu drzew przez wprowadzenie gatunków szybkorosnących

• utrzymanie należytego stanu sanitarnego lasu

• zwiększenie strefy ochronnej lasu

• zagospodarowanie nieużytków.

W leju depresyjnym należy torfować las, bo to utrzymuje wilgoć przez dłuższy czas. Lasy stanowią najlepszą strefę ochronną wokół składowisk popiołu i żużlu, a także elektrowni. Nie ma bezpośrednio dużego wpływu elektrowni na las. Lasy giną wszędzie.

Elektrownia atomowa emituje do atmosfery dużo gazów szlachetnych, co jednak także nie wpływa mocno na stan lasów.

Dużym problemem jest wycinanie lasów do poprowadzenia linii WN. Są specjalne słupy oszczędne o mniejszym zapotrzebowaniu na teren.

	Słupy tradycyjne	Słupy oszczędne
110 kV	6,5m	53 %
220 kV	23; 27m	8m; 14m
400 kV	31m

Zmniejszenie strefy terenu:

-ułożenie przewodów pionowo

-linie dwutorowe mają łańcuch w kształcie V

-zwiększenie wysokości słupów (pod liniami mogą być szkółki leśne)

Za wycinanie drzew się płaci i jest to uzależnione od obwodu pnie na wys. 130 cm i gatunku drzewa.

Ochrona krajobrazu

Krajobraz jest chroniony w parkach narodowych, są specjalnie wyodrębnione obszary w parkach krajobrazowych. Do niedawna parki te zajmowały ok 3% kraju, a dąży się do ok 18%. Obszary atrakcyjne turystycznie są chronione przed rozbudową tam przemysłu ciężkiego, który by szpecił krajobraz.

Chłodnie kominowe mają do 60m wysokości, a komory do 300m (∅ 27m).

Elektrownie buduje się z dala od osiedli i zwykle w lesie.

Głównymi budynkami elektrowni są: budynek główny, komory i chłodnie kominowe. Ponadto są tendencje do obudowywania budynków i urządzeń pomocniczych w celu upiększania ich. Zdarzają się propozycje stosowania słupów owalnych zamiast kratowych .

Elektrociepłownie buduje się w stylu osiedla, w które są wkomponowane aby nie wyróżniały się bardzo.

Przyjmuje się, że linie napowietrzne nie prowadzi się przez parki krajobrazowe. Należy ją prowadzić w zagłębieniach terenu i na sokach (nie po szczytach). Przy przekraczaniu pagórków słupy stawia się przed i za górką (nie na szczycie).

Nie należy prowadzić linii elektro energetycznych równolegle do dróg, lecz jeśli już tak jest to musi być ona oddzielona pasem drzew. Linii nie należy prowadzić w terenach często uczęszczanych i atrakcyjnych turystycznie.

Słupy powinny mieć sylwetki smukłe i owalne, co jednak zwiększa ich koszta, ale są ładniejsze. Można jednak zamiast kątowników zastosować słupy rurowe ze stali.

Istnieje problem czy stosować słupy wyższe o dłuższych przęsłach, czy niższe o mniejszych przęsłach.

Aspekt ekonomiczny popiera słupy wyższe o dłuższych przęsłach.

Podwyższanie napięcia przesyłu zwiększa możliwości przesyłu mocy (przepustowość), co zmniejsza ilość linii, które trzeba by było wybudować na niższym napięciu. Można też budować linie kablowe lecz przy napięciu 110 kV linie kablowe są 10-krotnie droższe od napięcia, a 400 kV - 15 razy.

Rozdzielnie 400 kV mają wysokość ponad 30m i mają nieatrakcyjny wygląd. Można to ograniczyć przez zastosowanie droższych szyn rurowych a wszystko otoczyć wałem ziemnym. Dochodzące słupy powinny być ustawione w jednym rzędzie lub powinno się zastosować specjalne bramki. Proponuje się także zastosowanie podejść kablowych. W mostach stosuje się linie kablowe oraz stacje wnętrzowe.

HAŁAS

Kryteria szkodliwości i uciążliwości hałasu:

1) szkodliwe

2) dokuczliwe

Hałas wpływa ujemnie na narząd słuchu i stan człowieka. Skutki: osłabienie słuchu, zaburzenia w koordynacji ruchu, choroby nerwowe, zmęczenie.

Kryteria szkodliwości oparte są na wpływie na słuch (natężenie i częstotliwość). Duży zakres częstotliwości jest najbardziej szkodliwy, czas jest również ważny (np. nawet przy małym natężeniu) wyższe częstotliwości są bardziej szkodliwe niż niższe. Zwykle określa się wypadkowe natężenia hałasu w widmie dźwięku.

Szmer liści - 10 dB, normalna rozmowa - 50 - 60 dB, piła tarczowa 110 dB. Sonometr to urządzenie, które mierzy natężenie dźwięku. Ma on specjalne charakterystyki dźwięku A, B, C.

Druga metoda uwzględnia zawartość energii przenoszonej przez dźwięk. Wykorzystuje się tu międzynarodowe normy.

W pracy gdy jedna zmiana trwa 8H średni poziom hałasu nie powinien przekraczać 85 dB. Można stosować specjalne konstrukcje fundamentu na oddzielenie poszczególnych pomieszczeń.

W elektrowni hałasują: kruszarki, opróżniarki węgla z wagonów, chłodnie kominowe (opadająca woda), wentylatory, turbiny, generatory.

Wymagania energetyki dotyczące hałasu

Normy określają dopuszczalny poziom hałasu, ale nie określają wielkości hałasu jaki wydzielają urządzenie. Przestawienie urządzenia powoduje zmianę wielkości hałasu.

W elektrowniach kondensacyjnych trzeba ograniczyć hałas ze względu na pracowników a także otoczenie. Przy pomiarach hałasu trzeba określić odległość pomiaru, rodzaj pogody, fakt istnienia przegród tłumiących, czas działania urządzeń, które powodują hałas przez krótki czas.

Wentylator

Rezonans mechaniczny, nieprawidłowy przepływ, niewłaściwy punkt pracy wentylatora (hałas turbulencyjny), hałas związany z niejednorodnością strumienia (powoduje różny wlot i wylot). Wszystko to powoduje nakładanie się na siebie różnych dźwięków i przez to hałas.

Mimo, że wentylator jest wykonany prawidłowo, to i tak wielokrotnie nieprawidłowe jego zamocowanie przyczynia się do hałasu.

Uciążliwość dla mieszkańców powoduje transport węgla oraz dźwięki wychodzące z elektrowni. Drgania przenoszą się na inne elementy. Do tłumienia stosuje się sprężyny, powłoki tłumiące lub ograniczające drgania osłon wydzielone fundamenty budynków, na wydmuchach pary stosuje się tłumiki absorpcyjne, rezonansowe (szeregowe komory przez które przechodzi para. Skuteczność zależy od wymiarów tłumika.) w praktyce stosuje się tłumiki mieszane.

W przypadku wentylatorów spalin i powietrza stosuje się tłumiki absorpcyjne. Ponadto można stosować je w klimatyzacji i na wylotach powietrza chłodzącego silniki elektryczne. Jednak tłumik stwarza pewne opory w przepływie pary czy powietrza, dlatego trzeba uwzględnić zwiększenie mocy urządzeń wytwarzających hałas.

Tłumiki trzeba instalować z pewnym nadmiarem ok 15%, bo z czasem ich skuteczność działania zmniejsza się.

W Polsce nie stosuje się zbyt dużo tłumików, gdyż fakt, że są to stare elektrownie sprawia, że możliwość wytłumienia hałasu jest nieduża 14 dB.

Obecnie tłumiki mogą wytłumić hałas o jakieś 40 - 45 dB. Naukowcy twierdzą, że mają stworzyć tłumiki o zdolności tłumienia 60 dB. Trwałość tłumików jest dość mała.

L = 17 logG + 50 logT - 15

G - przepływ pary [t/h]

T - temperatura [k]

L - wielkość hałasu pary wychodzącej z dysz

Jeśli chodzi o hałas elektrownia jest bardzo uciążliwym sąsiadem i trudno jest w sposób radykalny go jakoś ograniczyć.

Sposoby wyciszania niektórych urządzeń:

1) urządzenia nawęglania

- obudowy dźwiękoizolacyjne

- ekrany akustyczne

2) wentylatory spalin

- obudowa dźwiękoizolacyjna silnika

- tłumik akustyczny w kanale tłoczącym wentylatora

- izol. termiczno - akustyczna korpusu wentylatora i kanałów

- wibroizolacja między łożyskami a konstrukcją wsporną

3) wentylatory powietrza

- obudowa dźwiękoizolacyjna silnika i wentylatora

- tłumik akustyczny w kanale ssącym went.

- usztywnienie oraz izolacja akustyczna konstrukcji wspornej silnika

- posadowienie wentylatora i silnika na wibroizolatorach

- izolacja akustyczna wentylatora oraz kanału ssącego i tłoczącego.

4) Sprężarki

- tłumik akustyczny na ssaniu

- obudowa dźwiękoizolacyjna całego agregatu

- tłumik akustyczny za zworami zrzutowymi

5) Wydmuchy pary z zaworów bezpieczeństwa i z zaworów rozruchowych

- tłumiki akustyczne na wylotach pary

- zastosowanie układów umożliwiających wykorzystanie pary rozruchowej w wymianie ciepła lub sterowanie jej do rozprężania o dużej izolacyjności akustycznej

6) Transformatory

- ekrany akustyczne

- tłumiki akustyczne na otworach wentylacyjnych obudowy dźwiękowej

- niezależne fundamenty dla transformatorów i obudowy

- izolacja akustyczna bezpośrednio na kadzi trafo

7) chłodnie

- wały ziemne lub ekrany osłaniające dolną nie obudowaną część chłodni

- tłumiki na wlocie powietrza do chłodni

ENERGETYKA JĄDROWA

Emisja z elektrowni:

- uwalnianie nuklidów promieniotwórczych do atmosfery,

- emisja ciepła odpadowego do wody chłodzącej,

- wydzielania produktów promieniotwórczych do wód zrzutowych,

Zagrożenia:

- wpływ pracy elektrowni na środowisko,

- skutki awarii,

- wpływ paliwa i odpadów promieniotwórczych.

Paliwa: uran (ruda uranowa zawiera 7% uranu). Uran jest wzbogacany po wydobyciu w specjalnych zakładach. Odpady są składowane koło kopalni. Następnie wzbogacany, oczyszczony i poddawany konwersji rudą uranu. Dalej tworzy się specjalne pastylki, które tworzą rdzeń.

Wypalone paliwo jest przechowywane przez co najmniej 10 lat w specjalnych basenach. Potem przerabia się je. Część jest przekazywana do zakładu przetwórstwa w celu ponownego przetworzenia i wykorzystania, a reszta jest składowana. (nie ma przepisów dotyczących składowania).

1 Grey = 1J/kg - dawka energii prom. oddziaływanie na człowieka

1 Rad = 0,01 Grey - stara jednostka

Dawka pochłonięta to ilość energii pochłoniętej przez 1 kg ciała.

Sivert = 1J/kg - jednostka równoważnika promieniowania

1 Ren = 0,01 Sivert.

[Sivert] to jednostka pozwalająca na przeliczanie i nakładanie na siebie różnych promieniowań. Jest to jednostka uniwersalna.

Jednostka ta określa potencjalną wartość uszkodzenia tkanki.

Dawki graniczne to dopuszczalne wartości promieniowania z dala od elektrowni. Grupy części ciała:

1) gruczoły płciowe i szpik kostny 0,005 sivert/rok

2) mięśnie, tkanka tłuszczowa, soczewki oczu, śledziona: 0,015 sivert/rok

3) kości, tarczyca, skóra: 0,03 sivert/rok

4) ręce, przedramiona, stopy: 0,075 sivert/rok

Pracownicy elektrowni mają te dawki większe: dla grupy 1) razy 24, a dla pozostałych grup razy 10.

Promieniowanie działające na człowieka musi być tak małe jak to tylko możliwe i nie może być większe niż 5 rem/30 lat. (wliczamy promieniowanie kosmiczne, z elektrowni, ziemskie, od badań lekarskich).

Promieniowanie ziemskie: 0,5 sivert/rok (Polska).

Budynki z cegły: 0,5 m siverta/rok;

budynki drewniane: - ;

Promieniowanie kosmiczne: 0,3 m siverta/a

Sumaryczne jest to 1,5 m siverta/rok

0,05 m siverta/rok - samoloty, zegarki

0,5 m siverta/a badania lekarskie

0,00003 m sivert/rok - od elektrowni jądrowej, gdy mieszkamy blisko niej.

Prawdopodobnie utraty życia dla ludzi mieszkających blisko elektrowni jest 10 razy mniejsze niż od pioruna, trzęsienia ziemi.

Dawki 0,25 - 0,5 m siverta nie dają objawów klinicznych, 0,5 - 2 siverty objawy kliniczne, 2-3 sivertów to dawka śmiertelna dla 50% ludzi (śmierć w przeciągu 3 miesięcy). Spowodowane jest to uszkodzeniem szpiku kostnego.

Dawka 10-50 sivertów to zgon po tygodniu (uszkodzenie przewodu pokarmowego). Dawka 100 sivertów - parę godzin na skutek uszkodzenia układu nerwowego.

Istnieją przepisy dotyczące lokalizacji.

Warunki:

-rodzaj i ilość nat. promieniowania. w warunkach normalnych

-ilość wymaganej wody itp.

Awarie:

1) przeciętne - wyłączenie reaktora, usunięcie awarii - włączanie;

2) rzadkie - nie ma utraty szczelności, a więc zagrożenia zew.

3) max. awaria projektowa - utrata szczelności, trzeba wył reaktor i ostudzić.

Strefa ochronna to taka aby w czasie normalnej pracy wartość równoważnika energii w roku nie była większa 0,25 m siverta, w tym 0,05 m siverta związane z wyciekiem substancji promieniotwórczych.

W przypadku awarii równoważnik < 0,1 m siverta.

Strefa ochronna:

1) użytkowanie polega na krótkotrwałe przebywanie. Nie wolno uprawiać roli (do bezpośredniego spożycia), mieszkać, można hodować np kwiaty (> lub = 2 km od reaktora).

2) nie wolno przeznaczać nowych terenów pod zabudowę mieszkaniową (dwa razy większa od strefy I)

Ze względu na rozległość skutków awarii w Czarnobylu zmusiły organizacje światowe do stworzenia przepisów budowy reaktorów, co miałoby podnieść poziom bezpieczeństwa.

Bariery ochronne reaktora:

- zbiornik ciśnieniowy,

- bariera biologiczna z betonu,

- cylinder ochrony (uniemożliwia wpływ wody w razie uszkodzenia)

- stalowa luka otaczająca konstrukcję,

- betonowa osłona

Stalowa luka jest otoczona podciśnieniem co powoduje zasysanie pow. W przypadku rozszczelnienia, a nie pozwala to na wypływ wody.

Tak zbudowana elektrownia pozwala wytrzymać trzęsienie ziemi i uderzenie spadającego samolotu.

Reaktor ma układ oczyszczania chłodziwa reaktora (ze związków promieniotwórczych).

Układ przecieków kontrolnych to odprowadzenie wody ze wszelkich możliwych miejsc wycieku chłodziwa do oczyszczania i poziomie jej użycia.

Bor dobrze przyjmuje elektrony, więc wymieszany z wodą jest stosowany do ograniczania i hamowania reakcji.

Każdy z systemów bezpieczeństwa może sam wyłączyć reaktor w przypadku awarii.

Reaktor otoczony jest podciśnieniem, mamy silne opomiarowanie elektrowni, a także kontrolę poziomu zanieczyszczeń w wodzie wypływającej z elektrowni.

Osłona zewnętrzna powinna być tak wytrzymała aby nawet w przypadku stopienia rdzenia nie nastąpiło rozszerzenie awarii.

Duża ilość wszystkich dodatkowych barier powoduje zwiększenie kosztów wytwarzania energii. Mimo to i tak w większości wypadków ta energia jest tańsza od wyposażonej we wszystkie bariery ochronne i koszta wykorzystania środowiska przez elektrownię węglową.

W Polsce mamy reaktor Maria, który służy do wytwarzania izotopów na potrzeby medycyny.

1 m silvert to dawka graniczna promień, która nie była przekroczona w Polsce nawet w czasie awarii w Czarnobylu.

ELEKTROWNIE WODNE

Energetyczne wykorzystanie ich wymaga budowania budowli spiętrzających i tam, co powoduje zmianę kształtu koryt rzek, warunków fizyko-ekonom. wody, krajobrazu, warunków hydrologicznych.

Warunki hydrologiczne zmieniają się ze względu na kilkakrotne uruchamianie na dobę elektrowni. Powoduje to zmianę przepływu w dużym zakresie co jest niekorzystne. Aby tego uniknąć buduje się elektrownie kaskadowe lub połączenie elektrownie kaskadowe lub połączenie elektr szczytowo-pompowej i elektr wyrównującej przepływ (ta elektrownia ma bardzo małą moc w porównaniu do pierwszej). Powodzie powodują oczyszczenie koryta rzeki. Jest to szczególnie ważne, gdy do rzeki są odprowadzane ścieki. Ograniczanie naturalnych dużych przepływów może prowadzić do wzrostu zanieczyszczenia koryta, dlatego od czasu do czasu przeczyszcza się korytu wypuszczając część wody ze zbiornika.

Elektrownia może wyrównać przepływ wody zwiększając go w czasie suszy a zmniejszając podczas powodzi.

Zmiany w biegu rzeki występują zarówno po wyżej jak i poniżej tamy.

Najniekorzystniejsze zmiany zachodzą w zbiornikach wody przy powodzi - niszczenie roślinności nadbrzeżnej.

Erozja (poniżej elektr) i akumulacja osadów (powyżej elektr) powoduje zmianę koryta rzeki.

Szczególne elektrownie przepływowe (kaskadowe) przyczyniają się do wypłukiwania piasku tuż za elektrownią i gromadzenie go w postaci wydm i wysp na dalszym odcinku.

Zbiorniki wodne elektrowni tworzą mokradła (źródła bakterii), na dno opadają związki organiczne, które powodują zarastanie zbiorników, zanieczyszczenia osadzają się na dnie - wyniszczenie życia biologicznego w zbiorniku, podmywanie brzegu (zagrożenie dla budynków).

Zmiany hydrologiczne oprócz podmywania i tworzenia bagien przyczynia się do zwiększenia wilgotności (np. zawilgocenie budynków) podniesienie wód gruntowych.

Zmiana w przeznaczeniu wykorzystania gruntów ze względu na wysoki poziom wody.

Trzeba kopać studnie głębinowe, tworzyć wodociągi, osuszać pola itp. Czasem podniesienie poziomu wody sprawia zwiększenie urodzaju. Pozwala na założenie hodowli ryb itp. (wszystko zależy od rodzaju gruntów).

Zmiany fizykochemiczne zależą od procesów: natleniania, mineralizacji związków organicznych, oddzielanie zawiesin, rozcieńczanie zanieczyszczeń, odfiltrowywanie wody.

Tlen dostarczany jest przy przepływie przez przelewy, na dużej powierzchni zbiornika, przez zjawisko fotosyntezy (bardziej intensywne w zbiornikach).

Sedymentacja zawiesin, która ze względu na ochronę środowiska jest niekorzystna, zachodzi szybciej w zbiorniku.

Absorpcja - cząstki mineralne przyciągają związki rozpuszczone (szybciej w zbiornikach).

Mineralizacja - rozkład związków organicznych (zależy od stosunku tlenowego w wodzie). Im więcej tlenu tym zachodzi ona szybciej. Gdy zanieczyszczeń jest dużo i mamy mało tlenu, następuje rozkład beztlenowy powodujący gnicie i wydzielanie się siarkowodoru.

W głębokich zbiornikach elektrownie pobierają wodę i ich dna. Oznacza to, że w lato i zimę zawsze pobierana jest woda zimna, a więc za tamą woda spuszczana ma niską temp co jest niekorzystne dla rozwoju roślinności.

Zmiany temp wody powodowane przez elektrownie są b duże i np. nie pozwalają na zamarzanie wody za tamą (pozytywne).

Elektrownia wpływa na zmianę temp wody na odcinku 50-80 km. Problemy z temp wody są redukowane przy zastosowaniu kaskady elektrowni.

Zbiorniki wodne powodują wzrost prędkości wiatru (do 10 km od brzegu). Obniżenie temp w lato (2-3^o C), podwyższenie temp zimą (do 4^o C). Elektrownie wodne wpływają korzystnie na rzekę i zbiornik jeśli nie nastąpi rozkład bezskuteczny lub zagęszczenie zanieczyszczeń.

Zmiany hydrobiologiczne to rozwój roślinności - wzrost ilości ryb. Różnorodność gatunkowości ilości ryb pozwala na rozwój zbiornika. (zmniejszenie zarastania zbiornika).

Elektrownia przeszkadza rybom wędrownym i zagraża ich istnieniu. Przepływ ryby przez turbinę powoduje czasem uszkodzenie elementów turbiny, urządzeń sterujących. Siatki nie w pełni ochraniają turbinę.

Proces technologii produkcji nie powoduje zanieczyszczania środowiska. Zagrożeniem jest olej, który może przedostać się ze zbiorników w transformatorze, łożyskach itp. Buduje się więc specjalne zbiorniki retencyjne, które gromadzą zanieczyszczoną wodę (elektr zbudowana po roku 1970).

Przeciwnicy elektrowni poruszają temat zmiany krajobrazu zniszczenia dóbr narodowych.

Zaletą jest np. możliwość zagospodarowania rekreacyjnego, turystycznego obszaru zalanego. Stracone zostaną również bezpowrotnie walory środowiska naturalnego zalanego przez wodę.

Hałas jest uciążliwy głównie dla pracowników elektrowni i jest to uzależnione od rodzaju turbin Kaplana (85 - 105 dB), o pracy odwracalnej (dwukierunkowej) (przy załączaniu na pracę silnikową 120 dB).

Elektrownia szczytowo-pompowa jest bardziej hałaśliwa niż przepływowa. Szczególnie przy zasilaniu rurowym z dużej odległości. (Najgłośniejszy jest etap załączania i wyłączania elektrowni). Jednak cykle pracy elektr. szczytowo - pomp są dość znane.

Zmiany dodatnie i ujemne pod różnymi względami. Zestawienie skutków dodatnich i ujemnych.

Energetycy twierdzą, że z punktu ochrony środowiska elektrownie te najmniej zatruwają.

Obecnie mamy zainstalowane > 2000 MW w elektrowniach wodnych.

wyłączana elektrowni). Jednak cykle pracy elektrowni szczytowo - pompowej są dość znaczne.

Energetycy twierdzą, że z punktu ochrony środowiska elektrownie te najmniej zatruwają. Obecnie mamy zainstalowanych >2000MW w elektrowniach wodnych.

Energia wiatru:

Moc uzyskana z energii wiatru

P=(0,00011 - 0,00022d²V³ [kW]

d- średnica łopatek , V - prędkość

Prędkość wynosi 20 - 25 m/s. Gdy wiatr jest >30 m/s turbina się wyłącza i ustawia bokiem do kierunku wiatru. Problem w przypadku elektrowni wiatrowych jest niestabilność wiatru. Zmienność wiatru od słabego do huraganu. Zmiany są sezonowe i krótkotrwałe.

Elektrownia wiatrowa jest uruchamiana i odstawiana w ciągu kilku sek. Problem polega na wystarczająco szybkim działaniu automatyki w obracaniu wirnika do kierunku wiatru.

W Polsce właściwie nie powinno się stosować elektrowni włączonych do systemu. Możliwe jest zasilanie odbioru wydzielonego.

Elektrownie wiatrowe w odległości 400m. dają hałas 50dB (prędkość śmigła 120m/s) - są szkodliwe dla środowiska.

Farmy wiatrowe mają gęstość mocy 10MW/km². Odległość między wiatrakami jest równa 10x średnica wiatraka - spowodowane jest to turbulencją powietrza, które zanikają powyżej powyższej odległości. Wówczas można w kolejnych wiatrakach uzyskać ¾ mocy z rzędu pierwszego.

Na farmie wiatrowej wykorzystywane jest 5% ziemi na rozdzielnie, drogi i fundamenty.

Wiatraki szpecą krajobraz i stanowią zagrożenie dla ptaków. Fermy wiatrowe zakłócają odbiór telewizji. W związku z tym są wyznaczane odległości dla farm. 300kW- odległość od domu 300m., od torów kolejowych >=50m., od dróg kołowych >=75m., od linii telekomunikacyjnych >=100m., od lotniska 4 - 6 km, przekaźnik telewizyjny >=6km. Powyższe warunki sprawiają, że wybudowanie w Europie elektrownie np. 10MW jest prawie niemożliwe. Holandia, Dania buduje wiatraki w strefach morskich, gdzie głębokość wody jest ok. 10m. W Polsce można by było budować elektrownie wiatrowe na Beskidzie Śląskim, nizinie mazowieckiej, ale ogólnie wiatry w Polsce są zbyt słabe i nierównomierne. Największe na świecie elektrownie wiatrowe są w Kaliforni (5000MW) w 1995 r. oraz 5000MW w elektrowniach słonecznych. Np. jedna farma wiatrowa zajmuje 6000ha. W Polsce max czas wykorzystania elektrowni wiatrowej w skali roku to 750 - 1500 h.

Trwałość wirników ze względu na drgania jest niska.

Elektrownie konwencjonalne dają 40% sprawność, a dyspozycyjność 90%. Energetyka jądrowa sprawność n=40%, dyspozycyjność do 90%, a koszta w stosunku do konwencjonalnej do 200%. Elektrownia wiatrowa n<=40%, dyspozycyjność 30 - 40%, koszta budowy kilka lat temu były <=400% (obecnie postęp techniczny znacznie je obniżył). Źródła geotermiczne (źródła ciepła w Polsce) mają sprawność n<=20%. Elektrownia słoneczna (termiczna) n<=40%, dyspozycyjność 20%. Ogniwa fotoelektryczne n=10-15%, dyspozycyjność 10 - 20%. Elektrownie wykorzystujące zasolenie wody, różnice temperatury wody, pływy morza sprawność n=1 - 2 %, koszta x 15.

Elektrownie na wodór sprawność n=30-40%, dyspozycyjność 80%, koszta 500%.

Generatory NHD mają sprawność 50 - 60%, dyspozycyjność 60 - 70%, nakłady kosztów x 5. Pompy ciepła sprawność n=70%, dyspozycyjność 95%, nakłady inwestycyjne są w przybliżeniu równe nakładom na elektrownię konwencjonalną.

DODATEK

Kądzielawa

Cyklony oddzielają cząstki o wielkości < 5μ, potem mamy elektrofiltry (jonizacja cząstek i przeciąganie do elektrod). Skuteczność odpylania to > 99%. 1 kWh to 400 g węgla z czego 20% to pyły jakie uzyskujemy po spaleniu. Energetyka nie kupuje już węgla o większym zasiarczeniu niż 0,8-0,9%. Metody mokre eliminują związki siarki w ponad 90%, a suche > 80%. Nie ma na skalę przemysłową metod eliminacji NO_X. Azot rozpada się w wyższych temp. ok. 2000 ^oC i tworzy związki z tlenem. nie można obniżyć temp. spalania, bo spada moc więc trzeba byłoby zwiększyć ilość paliwa. Jest to dodatnie sprzężenie zwrotne. W kotłach fluidalnych temp. spalania jest niższa, więc tu nie powstają tlenki azotu. Innym sposobem jest zgazowanie węgla co zmienia warunki pracy elektrowni i zanieczyszczeń. CO₂ nie da się na skalę przemysłową eliminować. Współczynnik nadmiaru powietrza określa ile więcej tlenu jest w procesie spalania niż jest wymagane. W Polsce przyrost temp. na wyjściu obiegu chłodzącego jest 4^o, a na zachodzie 2,5^o. Dostęp do wody jest głównym kryterium lokalizacji elektrowni. W chłodniach kominowych utrata ilości wody wynosi 4-8%, lecz koszta utrzymania są zbliżone jak przy obiegu otwartym. Redukcja emisji siarki powoduje wzrost kosztów produkcji energii 0 12-35%. Wartość opałowa węgiel : kamienny 17-25; brunatny 10-16 MJ/kg.

Sutkowski

Dla linii SN E<1 kV/m więc nie uwzględnia się tu wpływu pól elektrycznych. Przy pomiarze mierzy się pod pojedynczym przewodem zawieszonym najniżej oraz w warunkach krytycznych ( lato +40^oC, temp.-5^oC sadź). Dla 110 kV E_max=3kV/m, x<10 m; 220 kV E_max=5kV/m, x<20 m; 400 kV E_max=8kV/m, x=34-35 m; 750 kV E_max=9 kV/m, x=50-55 m. Pole magnetyczne nie jest odkształcane przez organizm człowieka i przenika przez niego swobodnie. Pole elektryczne wpływa na człowieka a i organizm je zniekształca, więc przyrząd musi być na ok. 1 metrowym wysięgniku, aby nie zniekształcać wyników.

Wpływ pól E i H na zwierzęta (o częstotliwości 50Hz): zmiany w zarodkach ptaków; niedorozwój mózgu płodu myszy pod wpływem pola elek. 50 Hz; stwierdzone zmiany genetyczne w czwartym pokoleniu u świnek morskich;

W Rosji pracownicy urządzeń energetycznych skarżą się na bóle głowy, mdłości, spadek potencji. Prawa i równania Maxwella i Ohma itp. mogą być słuszne tylko dla materii nieożywionej, natomiast nie dla organizmów żywych. Przedstawione równania Maxwella dla organizmów żywych nie wykazują szkodliwych pół, co jest sprzeczne z badaniami. Uwzględnieni przy badaniach tylko czasu i natężenia pola jest niewystarczające do prawidłowej oceny przyczyn. Pola magnetyczne 50 Hz przyśpieszają zrastanie się kości (jest to potwierdzone). Melatonina hamuje rozwój noworodków i jest ona produkowana w mózgu. Szczyt jej produkcji występuje ok. północy, lecz jest silnie ograniczony pod wpływem oddziaływania pola magnetycznego i silnego światła. Jest to przykład, że urządzenia energetyczne są mniej szkodliwe niż instalacja elektryczna w domu. Człowiek ma oś organizmu pionową , a zwierzęta poziomą. Ponadto zwierzęta mają futerko, które chroni przed wpływem pola magnetycznego. Procesy w organizmie są sterowane na drodze elektrycznej. E: I strefa ochronna E > 10 kV/m - przebywanie osób jest zabronione, a obszar taki musi być ogrodzony; II strefa ochronna 1 kV/m < E < 10 kV/m - działanie na stanowiskach pracy do 8 h/dobę. nie wolno lokalizować budynków w których ludzie przebywają na stałe oraz szkół, przedszkoli, żłobków, szpitali. Interesuje nas odległość od linii WN w której E < 1 kV/m. Przyjmuje się, że pole mierzy się na wysokości 1,8 m nad ziemią nad linią.

---