Производство и потребление энергии влияют на здоровье населения планеты и грозят экологическими проблемами. Среди наиболее опасных последствий — загрязнение воздуха и воды, изменение климата, накопление ядерных отходов. Потребности в энергетическом обеспечении растут, а вместе с ними увеличивается и нагрузка на окружающую среду. Plus-one.ru рассказывает, как решить энергетические проблемы и существует ли экологическая энергетика.

Экологические проблемы энергетики

Сегодня потребление энергии — крупнейший источник антропогенных выбросов парниковых газов, которые способствуют глобальному потеплению. К такому выводу пришли в Институте мировых ресурсов (WRI). По данным за 2021 год, на долю энергетического сектора (включает транспорт, производство тепла и электроэнергии, жилые и коммерческие здания, промышленное производство, строительство и другое) приходится 76% мировых выбросов (37,2 Гт СО2-эквивалента). За 68% из них ответственны 10 стран. Первое место — у Китая (26,1% всех выбросов), второе — у США (12,67%). За ними следуют Евросоюз (7,52%), Индия (7,08%) и Россия (5,36%). Экология и энергетика — раскроем подробнее связи между ними.

Истощение природных ресурсов

Основную часть электроэнергии получают за счет сжигания ископаемого топлива: угля, природного газа, нефти, сланцев, торфа. По данным Международного энергетического агентства (МЭА) за 2021 год, самым крупным в мире источником энергии является уголь, из него вырабатывают почти 37% электричества, второй после него — природный газ (23,5%).
Беда в том, что ископаемое топливо — исчерпаемый природный ресурс, запасы которого быстро сокращаются. Справочный сайт Worldometer сообщает, что на планете осталось менее 200 млрд т доказанных запасов нефти. Этого хватит на 47 лет при текущем уровне потребления. Мировые запасы угля составляют чуть более 1 трлн т, природного газа — около 170 млрд куб. м. При нынешних темпах потребления этого количества хватит на 133 и 52 года соответственно.

Энергетическое обеспечение и загрязнение

Как отмечают в Управлении энергетической информации США (EIA), почти все типы электростанций негативно влияют на окружающую среду. Но некоторые больше, чем другие. При сжигании ископаемого топлива, биомассы и отходов в атмосферу попадают углекислый газ, окись углерода, диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы, тяжелые металлы (например, ртуть). По данным МЭА, в 2018 году уголь, нефть и газ стали основными источниками выбросов CO2 от сжигания топлива.
Однако уголь, биомасса и отходы сгорают не полностью. На тепловых электростанциях (ТЭС) образуется зола и шлаки. Они содержат токсичные элементы, например, мышьяк или ртуть. Летучие соединения переносятся по воздуху вместе с дымовыми газами. Кроме того, как обращают внимание в EIA, угольные электростанции либо отправляют золу на свалки, либо хранят ее, смешанную с водой, в специальных резервуарах. В США известны случаи, когда загрязняющие вещества утекли в водоемы.

Влияние на водные ресурсы

Энергетика воздействует на водные источники еще на этапе добычи топлива. По данным ЮНЕСКО, при бурении скважины в море сбрасывается более 120 т нефти, до 400 т бурового шлама, свыше 1 тыс. т других отходов. При добыче с помощью метода гидроразрыва пласта образуются сточные воды, которые могут загрязнить подземные источники. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выявило более 1 тыс. химических добавок, включая кислоты, в жидкости для гидроразрыва: большая часть воды, используемой при такой разработке месторождений нефти и газа, не подлежит восстановлению.
В процессе добычи ископаемого топлива случаются аварии, последствия которых наносят ущерб водным ресурсам. Одной из крупнейших катастроф стал взрыв и последовавший за ним пожар на нефтяной платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в апреле 2010 года. За 152 дня в океан вылилось около 682 тыс. т нефти, маслянистое пятно растянулось на площади более 70 тыс. кв. км. Это почти в 1,5 раза больше территории Москвы и Московской области.
Вода «участвует» в процессе производства электроэнергии, причем не только на гидроэлектростанциях (ГЭС). Специалисты некоммерческой организации The Union of Concerned Scientists объясняют, что некоторые ТЭС кипятят воду и получают энергию при помощи пара, который вращает генератор. Есть электростанции, которые используют воду для охлаждения, забирая ее из водохранилищ, озер и рек, а затем возвращая практически весь объем назад. Сбрасываемая вода горячее, чем на этапе забора. Из-за этого возникает тепловое загрязнение, которое — особенно летом — наносит вред экосистемам. Кроме того, забор воды электростанциями вредит природе во время засух или в регионах, где не хватает водных ресурсов.

Влияние энергетики на экологию и жизнедеятельность людей

Эксперты МЭА сообщают, что мировой спрос на электроэнергию в 2021 году вырос на 6%, установив рекорд за 11 лет. Между тем производить, транспортировать или потреблять энергию без ущерба окружающей среде практически невозможно.

Результат действия ТЭС

Специалисты EIA предупреждают, что почти все побочные продукты сгорания ископаемого топлива на ТЭС вредят окружающей среде и здоровью человека. Так, диоксид серы вызывает кислотные дожди, которые опасны для растений и животных, обитающих в воде. Соединение также может усугублять заболевания сердца и органов дыхания у людей, особенно у детей и пожилых. Оксиды азота участвуют в образовании приземного озона. В больших количествах он токсичен и способен вызывать рак легких. Кроме того, тропосферный озон — парниковый газ, усиливающий изменение климата.
Мощнейшими загрязнителями планеты считаются угольные ТЭС. Согласно подсчетам экспертов, они выбрасывают в атмосферу большое количество оксидов азота, двуокиси серы, двуокиси углерода, тяжелых металлов и твердых частиц. МЭА признает угольные ТЭС самым главным источником загрязнения, на чью долю приходится 30% всех выбросов CO2, связанных с энергетикой.
В 2020 году международный Greenpeace и Центр исследований энергетики и чистого воздуха (CREA) выпустили совместное исследование. Его авторы пришли к выводу, что мировая экономика каждый день теряет $8 млрд из-за последствий сжигания ископаемого топлива. Грязный воздух может ежегодно уносить 4,5 млн жизней по всему миру. Каждый год от загрязнения воздуха мелкодисперсными взвешенными частицами умирают 40 тыс. детей, не дожив до пяти лет.

Воздействие ГЭС на природу

Выбросы парниковых газов в гидроэнергетике невелики. Однако с водохранилищами ГЭС в зависимости от гниения растительности связано до 28% потенциальных выбросов парниковых газов, сообщает Всемирная комиссия по плотинам. При этом ГЭС могут негативно влиять на среду обитания животных, сельскохозяйственные угодья, близлежащие леса и поселения, которые затапливают при возведении плотин и водохранилищ. Из-за строительства таких сооружений 40-80 млн человек по всему миру потеряли свое жилье, и многие не получили ничего взамен.
Заполнение водохранилища уничтожает всю наземную растительность, лишая многих животных мест обитания в речных долинах. Таким образом, ГЭС угрожают видам, и так находящимся под угрозой исчезновения. Кроме того, в речных бассейнах водится 40% всех видов рыб, а плотины нарушают пути их миграции, тем самым влияя на популяцию. К примеру, плотины на Оби сократили эффективность размножения осетра в 10 раз.

Влияние АЭС

Хотя атомные электростанции (АЭС) не производят прямых выбросов парниковых газов, в процессе их работы образуются радиоактивные отходы, которые надо утилизировать. К высокорадиоактивным отбросам относят отработанное ядерное топливо, оно должно храниться в специальных установках. Низкоактивные отходы — это загрязненная защитная одежда и предметы, оборудование, инструменты, остатки реакторной воды. Они хранятся на АЭС до тех пор, пока радиоактивность не снизится до уровня, безопасного для их утилизации в качестве обычного мусора. Во Всемирной ядерной ассоциации напоминают, что радиоактивные отходы должны храниться так, чтобы избежать воздействия на людей. Пока человечество не придумало ничего лучше, чем закапывать большинство высокорадиоактивных отходов глубоко в землю.
В 2021 году в мире работали 442 ядерных реактора. По данным МАГАТЭ за 2014 год, в России скопилось 486 млн куб. м жидких и 87 млн т твердых радиоактивных отходов. В стране расположены 1 466 пунктов временного хранения отходов. Почти 70% представляют угрозу для окружающей среды, так как они были построены более 60 лет назад, предупреждают эксперты. Некоторые из них дали течь — радиоактивная вода поступает в почву и водоемы.
Как получить энергию без вреда для экологии
Проблемы энергетики могут быть решены. Радикально уменьшить воздействие этой отрасли на природу удастся, отказавшись от ископаемого топлива. Энергию можно добывать с помощью альтернативных источников. К ним относятся ветер, солнечный свет, водные потоки и недры Земли (геотермальное тепло), биотопливо (древесина, торф, этанол, метанол и другие). Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) считаются экологически чистыми, потому что при выработке за их счет энергии углеродный след намного меньше, чем при сжигании ископаемого топлива.
Согласно данным МЭА, в 2020 году во всем мире доля ВИЭ в производстве электроэнергии достигла 29%. Эксперты WRI подсчитали: чтобы достичь нулевых выбросов CO2 к 2050 году и сдержать глобальное потепление в безопасных пределах (1,5-2°C), 60% энергии в мире должно вырабатываться за счет ВИЭ. Что вполне реально, даже с учетом нынешнего уровня развития технологий.