Влияние изменения климата на объекты топливно-энергетического комплекса

Введение

Изменение климата относится к экологическим рискам, которые определяют экологическую безопасность окружающей среды и рассматривается, как долгосрочные изменения метеорологических элементов (температура и влажность воздуха, атмосферные осадки, скорость ветра, облачность и другие показатели). Отклонения средних многолетних значений этих параметров от нормы определяет интенсивность климатических изменений в локальном, региональном и глобальном масштабах.
Следует отметить, что колебания климата на Земле происходят постоянно и связанны с определенными циклами – циклы Миланковича, чередование периодов потепления и похолодания. В прошлом изменение климата было вызвано преимущественно естественными факторами: лесные пожары, извержения вулканов и так далее.
На современном этапе изменения климата вызваны преимущественно антропогенной деятельностью, прежде всего – увеличением количества парниковых газов от работы промышленных обьектов, транспорта, сельского хозяйства. Парниковые газы (СО2, СН4, N2O) пропускают солнечную радиацию к поверхности Земли, а но задерживают обратное инфракрасное или тепловое излучение от поверхности – парниковый эффект.
Одним из основных антропогенных факторов интенсификации парникового эффекта является работа топливно-энергетического комплекса (далее – ТЭК). В результате сжигания топливных ресурсов (например, угля) образуется СО2 – доминирующий парниковый газ. В связи с этим международное сообщество принимает ряд соответствующих мер по снижению выбросов СО2, направленных на реформирование и модернизацию всей энергетической системы: установление квот на выбросы парниковых газов, переориентация на альтернативные источники энергии (ветровая, солнечная и другие виды энергетики) и так далее. Таким образом, исследование взаимосвязи ТЭК и изменения климата является актуальным.
Цель работы – анализ влияния изменения климата на объекты ТЭК.
Достижение цели предполагает выполнение следующих задач:
Анализ современного состояния климатических изменений, факторов, тенденций и прогнозов;
Анализ роли обьектов ТЭК, как антропогенного фактора климатических изменений;
Исследование влияния изменений климата, включая политику сдерживания глобального повышения температуры и адаптации, на деятельность обьектов ТЭК;
Обобщение результатов, предоставление рекомендаций по оптимизации работы обьектов ТЭК в условиях климатических изменений.
Объект исследования – влияние изменения климата на объекты ТЭК.
Предмет исследования – роль обьектов ТЭК, как фактора климатических изменений и особенности работы ТЭК в условиях изменения климата.


РАЗДЕЛ 1
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ: ФАКТОРЫ И ТЕНДЕНЦИИ
1.1 Современное состояние и тенденции климатических изменений

На основе данных мировых климатических данных Межправительственной группой экспертов по изменения климата (далее – IPCC) были разработаны глобальные и региональные модели климатических изменений (рис. 1.1). Согласно представленным моделям, на следующие два десятилетия набор сценариев выбросов парниковых газов дает проекцию потепления примерно в 0,2 °С за десятилетие. Даже если бы концентрация всех парниковых газов и аэрозолей стабилизировалась на уровне 2000 года, ожидалось бы дальнейшее потепление примерно в 0,1 °С за десятилетие [9]. После этого периода проекции температуры все больше зависят от конкретных выбросов


Рисунок 1.1 – Проекции изменений температуры приземного шара атмосферы на конец 21 ст. (2090-2099 г.) [9]
Согласно другой модели [3], рост средней глобальной температуры приземного шара атмосферы к 2050 году составит от 1.4 до 3 °С; к 2100 году этот показатель достигнет 1.5 - 6 °С. В работе российского ученого Шерстюкова Б. Г. относительно региональных и сезонных особенностей изменений климата представлен положительный тренд прироста температуры приземного шара атмосферы до 2027 года [10]. Особенность модельного тренда состоит в наложении возмущений на интервалом в 4-6 лет; согласно этой модели потепление составит 0.4 оС на каждые10 лет.
Данные последнего пятого доклада IPCC [7] свидетельствуют о более значимых масштабах климатических изменений

. В частности, в докладе отмечается следующее: за последние 50 лет изменения климата происходят значительно быстрее, чем в прошлом; таяние ледников происходит в несколько раз быстрее, чем в 1990-е годы; в период с 1901 по 2010 год уровень моря повысился от 0,17 до 0,21 м; зафиксировано увеличение частоты и продолжительности засух в тропических и субтропических регионах, что является большой проблемой для местного населения; в средних широтах зафиксирован рост количества случаев сильных осадков, которые привели к наводнениям; количество ураганов 4 и 5 категорий с 1970 г. выросло на 75%.
Рассмотрим последствия климатических изменений. Совокупность абиотических факторов (температура, количество солнечной радиации, влажность и другие климатические показатели) определяют условия проживания и распространения живых существ на планете. Любые изменения в климатической системе неизбежно могут вызвать катастрофические и необратимые последствия не только для биоты, но и для соцаильно-экономической сферы.
По данным IPCC [9] арктический морской лед в конце лета почти полностью исчезает к концу 21 ст. Весьма вероятно, что повторяемость экстремально высоких температур и сильных осадков будет расти. Вероятно также, что интенсивность тропических циклонов повысится. Таким образом, изменение климата сегодня представляет реальную угрозу для существования нынешних и будущих поколений.

1.2 Антропогенные факторы изменения климата

Кроме объяснения климатических изменений в силу естественных причин (гелиофизическая, вулканическая и другие гипотезы), потепление связывают с антропогенной деятельностью, прежде всего вследствие парникового эффекта. Рассмотрим механизм этого явления. Парниковые газы, концентрация которых стремительно возросла в течение 20-21 ст., пропускают через атмосферу коротковолновую солнечную радиацию к поверхности Земли, задерживая обратное инфракрасное тепловое излучение – это приводит к постепенному повышению температуры приземного слоя атмосферы.
Основными антропогенными факторами увеличения парниковых газов в атмосфере являются выбросы от промышленных обьектов, автотранспортных средств и сельского хозяйства. К основным парниковым газам, влияющим на изменение климата на современном этапе, относят СО2, СН4, N2O.
Следует отметить, что несмотря на подписание более чем 180 странами Рамочной конвенции ООН об изменении климата и Киотского протокола, прогнозы по росту концентрации парниковых газов неутешительны. Согласно данным моделей IPCC при современных тенденциях промышленного производства и других видов антропогенной деятельности, а также при условии отсутствия дополнительной климатической политики, на начало 22 века концентрация парниковых газов в атмосфере по разным сценариям составит на 25-90% больше нынешних значений [9]. Параллельно будут расти и значения температуры приземного слоя атмосферы.


РАЗДЕЛ 2
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОБЬЕКТОВ ТЭК И КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
2.1 Роль обьектов ТЭК в изменениях климата

Как уже было отмечено, основным антропогенным фактором климатических изменений является усиление парникового эффекта вследствие работы промышленного комплекса и транспортных средств. Следует отметить, что значительный вклад в рост концентрации парниковых газов вносит работа обьектов ТЭК. Современная структура ТЭК включает объекты топливной промышленности, электроэнергетики и сопредельные отрасли, которые обеспечивают работу комплекса (рис. 2.1).


Рисунок 2.1 – Структура ТЭК

Возрастание концентрации парниковых газов обусловлено преимущественно работой ТЭС и ТЭЦ – электростанций, которые работают на сжигаемом топливе. Основным элементом твёрдого топлива, который сжигают на объектах ТЭК, является углерод; а газообразного и жидкого – углеводород. В процессе сжигания ископаемого топлива, включая уголь, по реакции с кислородом образуется СО2: С + О2 = СО2 + энергия.
Именно СО2 является основным парниковым газов, возрастание концентрации которого приводит к росту температуры приземного шара атмосферы и соответствующим изменения климатической системы. Следует отметить, что ископаемые виды топлива сегодня являются доминирующими в структуре работы обьектов ТЭК и составляют 87,1%