Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) представляет собой сложную многоуровневую систему, которая является основой экономики любой страны. Его структура включает в себя несколько взаимосвязанных этапов:
- Добыча и переработка сырья: извлечение первичных энергоресурсов (угля, нефти, газа, ядерного топлива) и их последующая обработка (обогащение, очистка, сортировка).
- Транспортная логистика: доставка топлива как на перерабатывающие предприятия, так и конечным потребителям.
- Генерация энергии: преобразование первичных и вторичных ресурсов в полезные виды энергии — тепловую и электрическую.
- Распределение: передача преобразованной энергии по сетям к потребителям.
- Потребление: конечное использование энергии или топлива в промышленных и бытовых устройствах.
- Завершение жизненного цикла: вывод из эксплуатации оборудования и утилизация образующихся отходов.
Деятельность современного ТЭК на каждом из этих этапов сопряжена со значительным воздействием на окружающую среду. Это выражается в нарушении экологического баланса из-за выбросов тепла, вредных газов, твердых частиц, а также риска крупных аварий, особенно на объектах ядерного цикла. Для комплексной оценки экологического ущерба необходимо анализировать полный технологический цикл — от добычи сырья до утилизации установок.
Загрязнение атмосферы и его масштабы
Наибольший вклад в загрязнение воздуха вносят тепловые электростанции (ТЭС), работающие на каменном и буром угле. На их долю приходится до половины мировых выбросов золы, пыли, оксидов азота (NOx) и серы (SO2). При этом угольные ТЭС являются источником не только очевидных загрязнителей, но и множества (более 50) токсичных элементов-примесей. В процессе сжигания в атмосферу попадает значительная часть содержащихся в угле металлов: около 10% алюминия, кобальта, железа; 30% хрома, меди, никеля; 50% кадмия, свинца, цинка; и практически весь мышьяк, ртуть, сурьма и хлор. Для наглядности: стандартная угольная ТЭС мощностью 600 МВт ежегодно выбрасывает около 11 млн тонн CO2, 1 млн тонн золы, 500 тыс. тонн гипса, а также десятки тысяч тонн диоксида серы, оксидов азота и пыли.
Радиационный фактор в энергетике
Радиоактивное загрязнение от ТЭС часто недооценивается. Оно обусловлено естественными радионуклидами (ЕРН), содержащимися в ископаемом топливе, например, в угле. Их концентрация может различаться в сотни и тысячи раз в зависимости от месторождения. Особую опасность представляет радон, накапливающийся в угольных шахтах. Исследования показали, что на 24% российских шахт доза облучения работников приближается к предельно допустимой (5 мЗв/год), что увеличивает общие профессиональные риски.
Вокруг угольных ТЭС в атмосферу с летучей золой выбрасываются ЕРН, активность которых для некоторых элементов (уран-238, свинец-210) в 10-20 раз превышает фоновые значения в почве. Хотя дозовые нагрузки в районе таких станций (0.02–0.12 мЗв/год) и выше, чем вблизи АЭС, они остаются ниже уровня естественного радиационного фона. Сравнительный анализ показывает, что коллективные дозы облучения от угольной и атомной энергетики, нормированные на единицу произведенной электроэнергии, оказываются сопоставимыми.
Глобальные климатические риски
Помимо локального загрязнения, теплоэнергетика на органическом топливе вносит ключевой вклад в глобальные процессы: тепловое загрязнение, нарушение циклов серы и азота, а главное — изменение баланса диоксида углерода (CO2) в биосфере. Накопление парниковых газов (CO2, метан, закись азота и др.) считается основной причиной антропогенного изменения климата. За последнее столетие средняя температура на планете выросла на 0.3–0.5°C. Прогнозы на конец XXI века неутешительны: при сохранении текущих тенденций потепление может составить 2.5–5°C, что приведет к подъему уровня Мирового океана, изменению режима осадков и другим катастрофическим последствиям. На долю энергетики приходится около 50% всех антропогенных выбросов парниковых газов, из которых 80% составляет именно CO2.
Альтернативные пути: ВИЭ и атомная энергия
Одним из стратегических решений проблемы парниковых газов является переход на безуглеродные и низкоуглеродные источники энергии. К ним относятся возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и ядерная энергетика.
В настоящее время ВИЭ обеспечивают более 20% мирового производства электроэнергии, однако львиная доля этого показателя приходится на крупные гидроэлектростанции (около 18.5%). Доля «новых» ВИЭ — солнечной, ветровой, геотермальной энергии, а также энергии биомассы и отходов — пока невелика (около 1.3% в ЕС), но демонстрирует самые высокие темпы роста в секторе. Лидерами в их использовании являются Финляндия (биомасса), Исландия (геотермальная энергия) и Дания (ветроэнергетика).
Ядерная энергетика, несмотря на общественные опасения, с точки зрения прямого техногенного воздействия (потери жизни и здоровья персонала и населения) оказывается сопоставимой или даже более безопасной, чем многие традиционные отрасли промышленности, включая угольную.
