Planiranje EES-a i ekologija

Pod održivim razvojem smatra se onaj razvoj pri kojem sadašnje generacije svoje energetske i druge potrebe zadovoljavaju ne ugrožavajući mogućnost budućim generacijama da i one zadovolje svoje potrebe.

Ključni činilac je racionalno i ekonomično korišćenje prirodnih resursa, jer su dosadašnjim neracionalnim trošenjem izvršene velike promene dovele do njihovog naglog iscrpljivanja (neobnovljivi energetski resursi) ili do velike degradacije (kvalitet životne sredine). Koncept održivog razvoja uveden je da bi takav odnos prema životnoj sredini bio izmenjen, što podrazumeva da se taj koncept mora uvažavati i pri planiranju razvoja EES-a.

Savremeni EES-i mnogih zemalja su podvrgnuti procesima deregulacije i liberalizaciji tržišta električne energije. Time se menja struktura EES-a, pri čemu raste učešće manjih distribuiranih izvora i novih tehnologija. To dovodi do promene načina planiranja budućeg razvoja EES-a. Promoviše se energetska efikasnost, upravljanje potrošnjom i poštovanje ekoloških ograničenja.

Takvo kombinovano planiranje razvoja EES-a naziva se integrisanim planiranjem. Tako i zaštita životne sredine postaje važan kriterijum za planiranje razvoja EES-a, u saglasnosti sa globalnim principima održivog razvoja.

U procesu izgradnje EE objekata uticaji na životnu sredinu su prostorno ograničeni (na prostor na kojem se vrši izgradnja, a manjim delom i na okolni prostor), što nije slučaj kada je u pitanju njihova eksploatacija. Planiranjem mora biti obuhvaćen i postupak po prestanku rada sa istekom njihovog radnog veka, posebno sa stanovišta trajnog odlaganja otpada (na primer nuklearne elektrane).

Princip održivog razvoja podrazumeva da svaki “zagađivač plaća” zagađenje, što praktično treba da znači pripisivanje eksternih troškova proizvođačima električne energije. Međutim, ovaj oblik kompenzacije ne obezbeđuje direktnu zaštitu životne sredine, već samo omogućuje ravnopravnu konkurenciju između izvora (izvori sa manjim eksternim troškovima mogu da potisnu one koji izazivaju veće zagađivanje).

Zakonske obaveze plaćanja eksternih troškova u vidu takse za štete prouzrokovane u životnoj sredini trebalo bi da indirektno dovedu do toga da zagađivač ima na raspolaganju mogućnost izbora između tih plaćanja ili ulaganja u opremu i mere kojima se smanjuje zagađivanje, a da država iz prihoda od takvih nadoknada podstiče (subvencijama) smanjivanje zagađivanja. Ukoliko se radi o odobrenim kvotama emisija, one mogu biti i predmet razmene na tržištu.

Tzv. “čiste” tehnologije su već postale orijentacija savremenog planiranja razvoja EES-a, budući da je prevencija negativnih uticaja na životnu sredinu često efikasnija nego umanjivanje uticaja i sanacija njihovih negativnih efekata.

Sa stanovišta uticaja EES-a na životnu sredinu, najveće probleme izaziva korišćenje fosilnih goriva, prvenstveno uglja, kao glavnog izvora primarne energije u termoelektranama. One se lociraju ili uz rudnike uglja (ako je ugalj lošeg kvaliteta, te ga nije ekonomski opravdano transportovati na daljinu), ili blizu raspoložive vode za hlađenje, posebno ako je vode dovoljno da omogući tzv. "protočno" hlađenje (pri kojem se otpadna toplota odvodi vodom umesto manje efikasnog odvođenja vazduhom pri tzv. "povratnom" hlađenju putem rashladnih tornjeva). Ukoliko se radi o termoelektranama koje istovremeno sa električnom proizvode i toplotnu energiju, one moraju biti i u blizini tih potrošača.

Prirodni gas je ekološki najpogodnije gorivo, te se sve više grade termoelektrane sa gasnim turbinama, a često i sa kombinovanim gasno-parnim ciklusom. Iako najrasprostranjeniji, ugalj je ekološki posebno nepogodan, jer sadrži i radioaktivne i/ili otrovne materije, kao što su živa, arsenik i druge. I samo iskopavanje uglja narušava prostor i ugrožava biodiverzitet.

Kod termoelektrana od posebnog značaja za planiranje EES-a je njihovo dominantno učešće u poremećaju prirodnog efekta staklene bašte.

Nuklearne elektrane sadrže velike količine radioaktivnih materija nastalih u procesu fisije nuklearnog goriva u reaktorima, ali je u normalnom pogonu njihovo ispuštanje u okruženje strogo kontrolisano i zanemarljivo malo. Međutim, potencijalne akcidentne situacije mogu dovesti do njihovog većeg ispuštanja koje bi moglo da ugrozi lokalni živi svet i da nastale opasne radioaktivne produkte fisije raznese na velika rastojanja putem vazdušnih strujanja. Sa druge strane, problem predstavlja radioaktivni otpad sa vrlo dugim vremenom poluraspada, te se mora trajno držati pod strogom kontrolom u posebnim skladištima.

U termo i nuklearnim elektranama sa parnim ciklusom problem predstavlja odvođenje velike količine neiskorišćene (otpadne) toplote. U okolinu se izbaci dvostruko više energije nego što se iskoristi (stepen korisnog dejstva manji od 50%). Ako se otpadna toplota ispušta u vodene tokove (što je najčešće slučaj), ona izaziva zagrevanje vode koje može ugroziti živi svet. Zbog toga se zakonski ograničava i porast temperature u vodotoku nakon mešanja sa rashladnom vodom.

Tokom dosadašnjeg razvoja smatralo se da izgradnja hidroelektrana nema veliki uticaj na životnu sredinu. Pozitivni uticaji njihove izgradnje (izraženi kroz ekonomske efekte zaštite od poplava, snabdevanja vodom, razvoja turizma i drugi) stavljaju se često ispred negativnih. Ipak, savremeno planiranje izgradnje hidroelektrana treba da obuhvati i negativne uticaje na životnu sredinu.

Savremeni solarni izvori ne ispuštaju zagađivače u procesu proizvodnje, ali ni oni nisu bez uticaja na životnu sredinu, ne samo zato što zauzimaju ogromne površine (zbog disperznog karaktera sunčevog zračenja). Prilikom pogrešnog usmeravanja snopa reflektovanog zračenja iz kolektora, može doći do požara, ili do ugrožavanja letilica i ptica iznad kolektora. Naročito nepovoljni uticaji potiču od fotonaponskih solarnih ćelija zbog toga što one sadrže otrovne gradivne materijale, kao što su kadmijum, indijum, arsenik i galijum. Zato će dalji tehnički razvoj solarnih izvora električne energije morati da bude praćen i odgovarajućim merama zaštite životne sredine.

Iako vetrogeneratori spadaju u tzv. čiste tehnologije, vetroelektrane ipak vrše izvesne nepovoljne uticaje na životnu sredinu. One kvare prirodni pejsaž, jer su vidljive sa većih udaljenosti, dok kretanje lopatica može izazvati buku i ubijanje ptica, a takođe može delovati i na telekomunikacione veze.

Elektroenergetska postrojenja u svojoj okolini izazivaju i snažna električna i magnetna polja, koja imaju štetan uticaj na čoveka, biljni i životinjski svet. Radi se o uticajima koji još nisu detaljno istraženi. Ovo se mora uvažiti pri izboru trasa/koridora za visokonaponske dalekovode i lokacija za izgradnju transformatorskih stanica i razvodnih postrojenja.

Poreklo i veličina uticaja

Danas se za proizvodnju 1 kWh električne energije utroši oko 1-1,5 kg uglja i preko 2 litra vode u termoelektrani, 4-5 grama uranijum-dioksida ($\mathrm{UO_2}$) u nuklearnoj elektrani ili 10 m³ vode pri njenom padu sa oko 40 metara u hidroelektrani. Atmosfera se opterećuje ugljen-monoksidom (CO), ugljen-dioksidom ($\mathrm{CO_2}$), sumpor-dioksidom ($\mathrm{SO_2}$), azot-dioksidom ($\mathrm{NO_2}$) i drugim štetnim gasovima, kao i česticama pepela, čađi i drugih materija.

Dok azot i kiseonik, koji čine 99 % mase atmosfere, ne apsorbuju reflektovano zračenje Sunca, to čine vodena para, $\mathrm{CO_2}$ i drugi gasovi sa efektom staklene bašte, koji u atmosferi zajedno učestvuju sa ne više od 1 % (od toga najviše vodena para, a $\mathrm{CO_2}$ sa manje od 0,04%, dok je učešće ostalih gasova još manje). Emisija $\mathrm{CO_2}$ pri sagorevanju fosilnih goriva povećava efekat staklene bašte, izazivajući tako porast prosečne temperature i klimatske promene. Promeni klime najviše doprinosi potrošnja fosilnih goriva, koja izaziva preko 50 % veštačkog efekta staklene bašte (u kome emisije $\mathrm{CO_2}$ učestvuju sa oko 80 %), a slede industrija (oko 22 %), krčenje šuma (oko 14%) i poljoprivreda (oko 13 %). Od ostalih gasova sa efektom staklene bašte konkretno vezanih za EES-e treba pomenuti metan ($\mathrm{CH_4}$), sumpor-heksafluorid ($\mathrm{SF_6}$) i delimično azot-suboksid ($\mathrm{N_2O}$). $\mathrm{CH_4}$ ima efekat staklene bašte 21 puta veći od efekta iste količine $\mathrm{CO_2}$. $\mathrm{SF_6}$ se koristi kao izolator u visokonaponskim postrojenjima i za hlađenje kablova, a u slučaju eventualnog ispuštanja u atmosferu, izazvao bi efekat staklene bašte 23900 puta veći od efekta koji izaziva ista količina $\mathrm{CO_2}$.

Nuklearne elektrane danas učestvuju u pokrivanju znatnog dela (oko 16 %) svetskih potreba za električnom energijom, a u njima u procesu fisije nastaju opasne radioaktivne materije, kao što su radioaktivni elementi jod ($^{131}$I), radon ($^{222}$Rn), cezijum ($^{137}$Cs), stroncijum ($^{90}$Sr) i drugi, koji mogu, ukoliko bi bili ispušteni, da vazduhom ili vodom dospeju u lanac ishrane i da ugroze čoveka.

Nastajanje glavnih materija koje ugrožavaju kvalitet životne sredine

Elektroenergetska postrojenja spadaju među najveće zagađivače životne sredine, a prednjače ložišta kotlova termoelektrana na fosilna goriva, pri čemu među nastalim zagađujućim materijama najveći uticaj imaju sumporni i azotni oksidi, čestice, ugljen-dioksid i isparljive organske materije. Udeo sagorevanja fosilnih goriva u ukupnoj emisiji $\mathrm{SO_2}$ je oko 70 %, a u ukupnoj emisiji $\mathrm{NO_x}$ oko 90 %. U tom cilju jedan od vrlo bitnih segmenata je očuvanje kvaliteta vazduha.

Među najopasnije zagađujuće materije spadaju oksidi sumpora ($\mathrm{SO_2}$) i azota ($\mathrm{NO_x}$). U atmosferi $\mathrm{SO_2}$ je podložan daljoj oksidaciji, pri čemu nastaje sumporna kiselina ($\mathrm{H_2SO_4}$) koja dospeva na zemlju u vidu tzv. kiselih kiša. Azotni oksidi, $\mathrm{NO_x}$ i posebno $\mathrm{NO_2}$, koji nastaju sagorevanjem goriva na visokoj temperaturi, su oštrog mirisa i vrlo toksični. Ugljen-monoksid (CO) je proizvod nepotpunog sagorevanja fosilnih goriva i takođe je vrlo otrovan.

Fosilna goriva su organska jedinjenja (posebno ugljovodonici) u gasovitom, tečnom ili čvrstom stanju, te je njihovo sagorevanje u kotlovima termoelektrana proces sa većim brojem egzotermnih hemijskih reakcija sadržanih elemenata i jedinjenja sa kiseonikom, uz oslobađanje toplote i produkata sagorevanja. Na primer, u kotlovima na prirodni gas, u kojem dominira metan ($\mathrm{CH_4}$), hemijskom reakcijom pri sagorevanju nastaju ugljen-dioksid ($\mathrm{CO_2}$) i vodena para ($\mathrm{H_2O}$), pri čemu se oslobađa toplotna energija (Q)

Sagorevanjem goriva u ložištima kotlova takođe nastaju veoma štetni oksidi azota NO i $\mathrm{NO_2}$. Osnovni parametri od kojih zavisi količina nastalog termalnog $\mathrm{NO_x}$ su temperatura u ložištu i procenat prisutnog kiseonika. Azot-monoksid (NO) nastaje reakcijom azota sadržanog u vazduhu uvedenom u ložište sa kiseonikom

a njegovom daljom oksidacijom nastaje azot-dioksid ($\mathrm{NO_2}$)

Prostiranje štetnih uticaja u okolinu

Gasoviti produkti sagorevanja fosilnih goriva, kao i otpadne gasovite materije uopšte, izbacuju se u atmosferu u vidu dimnih gasova putem dimnjaka. Kada je temperatura gasova viša od temperature spoljnog vazduha i stoga manje gustine i nižeg pritiska od gustine i pritiska spoljnog vazduha, razlika temperatura i gustina, odnosno pritisaka gasova obezbeđuje prirodni "efekat dimnjaka", pri čemu je potisak veći ukoliko je visina dimnjaka veća.

Razlika pritisaka vazduha ($\Delta\mathrm{p}$) između dna i vrha dimnjaka, koja deluje kao uzgonska sila koja masu dimnih gasova izbacuje u atmosferu, iznosi

gde su:

• $\Delta\mathrm{p}$ – razlika pritisaka, u [Pa];
• $\delta_{\mathrm{p}}$ – empirijski koeficijent, (0,0342 $\mathrm{m^{-1}}$);
• $\mathrm{p_a}$ – atmosferski pritisak, u [Pa];
• $\mathrm{h_{xo} = H_d + \Delta h_x}$ – efektivna visina dimnjaka, a $\mathrm{\Delta h_x}$ uzgonsko nadvišenje dima, u [m].

Za disperziju zagađivača potrebno je poznavati u kojem sloju u atmosferi se taj proces odvija. Sloj atmosfere najbliži površini Zemlje (troposfera) prostire se do oko 18 km nad morem i sadrži oko 80 % ukupne mase atmosfere, a sloj iznad troposfere (stratosfera) prostire se između 18 i 50 km, dok se sledeći sloj (mezosfera) prostire između 50 i 80 km (postoje slojevi atmosfere i iznad 80 km, ali nisu od interesa za modelovanje atmosferske disperzije). Najniži deo troposfere naziva se atmosferskim graničnim slojem, ili planetarnim graničnim slojem (prostire se oko 1,5 do 2,0 km u visinu) u kome temperatura vazduha opada sa visinom dok ne dostigne tzv. inverzioni sloj (gde temperatura ne opada, nego raste sa visinom) koji pokriva atmosferski granični sloj, dok gornji deo troposfere (iznad inverzionog sloja), nazvan slobodna troposfera, zauzima ostatak do 18 km visine troposfere.

Atmosferski granični sloj je najvažniji sa stanovišta emisije, transporta i disperzije zagađivača vazduha. Kroz deo atmosferskog graničnog sloja između površine Zemlje i dna inverzionog sloja (poznat kao sloj mešanja) vrši se transport i disperzija glavnine zagađivača vazduha, a samo se deo emisije probija kroz inverzioni sloj i ulazi u slobodnu troposferu iznad graničnog sloja. Za disperziju zagađivača je od posebnog značaja stepen atmosferske stabilnosti, odnosno turbulencije.

Veći deo energije sadržane u gorivu elektrana na fosilna ili nuklearna goriva ispušta se u okruženje putem otpadne toplote. Dok se u slučaju termoelektrane u atmosferu izbaci oko jedne šestine energije iz goriva u vidu toplotnog zračenja iz kotla i energije dimnih gasova, a oko polovine se odvodi u vodotok putem rashladne vode, u slučaju nuklearne elektrane rashladna voda odnosi preko 60 % toplotne energije oslobođene u reaktoru (za oko 40 % više nego iz termoelektrane iste snage).

Protočno hlađenje je ekonomičnije i primenjuje se uvek kada za to postoje uslovi. Međutim, pri protočnom hlađenju otpadna toplota opterećuje vodotok i putem povišene temperature utiče na živi svet u vodi i na kvalitet vode. Propisuje se maksimalna dozvoljena temperatura koju voda sme dostići posle potpunog mešanja sa rashladnom vodom. Istovremeno, radi izbegavanja tzv. toplotnog šoka, ograničava se i maksimalni dozvoljeni porast temperature koju voda sme dostići posle potpunog mešanja sa rashladnom vodom. Takva ograničenja važe izvan tzv. zone mešanja, koja takođe može biti prostorno ograničena.

Elektromagnetna polja su fizička polja koja proizvode naelektrisani elementi ili objekti, utičući na ponašanje drugih objekata u prostoru dometa njihovog zračenja. Sastoje se od električnog polja i magnetnog polja, koja interaktivno deluju jedno na drugo. Električno polje proizvode naelektrisani objekti preko potencijala svoga naelektrisanja, dok magnetno polje prouzrokuju struje koje teku između naelektrisanih objekata ili naelektrisanih objekata i tla. To znači da električno polje postoji i kada su ti objekti izolovani, a magnetno polje samo kada između naelektrisanih objekata različitog električnog potencijala postoji zatvoreno strujno kolo, odnosno da magnetno polje postoji samo kada je uređaj uključen, dok električno polje postoji i kada je uređaj pod naponom isključen (prazan hod). Posledice postojanja elektromagnetnih polja su elektromagnetni talasi, koji su nosioci elektromagnetnog zračenja preko čestica koje se nazivaju kvanti. Elektromagnetna polja, a sa tim i elektromagnetni talasi, prisutni su svuda u čovekovoj okolini, ali su nevidljivi za ljudsko oko, izuzev u slučaju kada nastaju električna pražnjenja.

Po prirodi, elektromagnetna polja mogu biti statička i vremenski promenljiva. Statička polja su vezana za jednosmerne napone i struje, dok su vremenski promenljiva polja vezana za naizmenične napone i struje. Električna i magnetna polja okružuju sve električne uređaje, električne vodove, električne instalacije, električne mašine, ali postoje i mnogi drugi izvori električnih i magnetnih polja, kako niskih tako i visokih frekvencija izraženih u hercima [Hz], odnosno talasnim dužinama, izraženih u [m]. S obzirom na frekvencijske karakteristike, zračenja elektromagnetnih polja mogu biti niskofrekvencijska u opsegu učestanosti 0 – 10 kHz, visokofrekvencijska u opsegu 10 kHz – 300 kHz, radio-frekvencijska u opsegu 300 kHz – 300 MHz i mikrotalasna zračenja u opsegu 300 MHz – 300 GHz. Na donjoj slici prikazan je spektar svih elektromagnetnih zračenja (jonizacionih i nejonizacionih) u opsegu od 0 do $10^{25}$ Hz sa glavnim izvorima i efektima.

Električno i magnetno polje određuju njihove fizičke veličine kao što su jačina električnog polja, jačina magnetnog polja, gustina električnog polja i gustina magnetnog polja. Jačina električnog polja je vektorska veličina, određena silom kojom polje deluje na mirujuće električno naelektrisanje, a jačina magnetnog polja, takođe vektorska veličina, određena je silom kojom polje deluje na pokretno električno naelektrisanje. Jačina električnog polja izražava se u voltima po metru [V/m] i raste kada napon raste, a jačina magnetnog polja kao posledica protoka struje kroz provodnike u amperima po metru [A/m] i raste sa porastom jačine struje.

Izvedene fizičke veličine koje karakterišu elektromagnetno polje su gustina struje i gustina snage. Gustina struje je vektorska veličina, čiji je integral po nekoj površini jednak struji koja teče kroz tu površinu, odnosno struja po jedinici površine tela u električnom polju normalne na njen tok, koja se izražava u [A/m²]. Gustina snage ili gustina fluksa elektromagnetne snage je snaga elektromagnetnog zračenja koje pada vertikalno na površinu i prodire u ozračeni objekat, odnosno predstavlja snagu po jedinici površine i izražava se u [W/m²].

Navedene karakteristike električnih i magnetnih polja brzo slabe sa rastojanjem od izvora. Svaki električni element pod naponom proizvodi pridruženo električno polje srazmerno naponu, ali njegov intenzitet brzo opada sa udaljenjem od izvora. Ako se na putu prostiranja električnog polja nađu provodni materijali, kao što su metalni oklopi, oni deluju veoma efikasno na to smanjenje, a nešto manju sposobnost smanjenja električnog polja imaju slabo provodni i neprovodni materijali, kao što su građevinske konstrukcije i drveće. Nasuprot tome, magnetna polja, koja nastaju kao posledica toka električne struje kroz provodne materijale i takođe brzo opadaju sa rastojanjem od izvora, ne slabe ako im se na putu nađu isti materijali pomenuti u slučaju električnih polja, te im se ni jačina ne smanjuje ako su im na putu izolacioni materijali, zidovi zgrada ili drveće. Stoga se u praksi njihovom nastajanju, prostiranju i delovanju posvećuje veća pažnja nego delovanju električnog polja, iako je električno polje prisutnije u svakodnevnom okruženju, jer ga proizvodi svaki od uređaja koji je pod naponom (bez obzira da li je uključen ili nije).

Iako sva elektroenergetska postrojenja i vodovi proizvode elektromagnetna polja, najviše se apostrofiraju nadzemni prenosni vodovi, posebno oni najviših prenosnih napona. Jačina električnog polja ispod dalekovoda varira od nekoliko V/m u distributivnoj mreži, do nekoliko kV/m u visokonaponskoj prenosnoj mreži. Taj uticaj naglo opada sa udaljenjem od izvora, a može biti dodatno oslabljen ako mu na putu stoje provodni objekti (kao što su drveće ili zgrade).

Električno polje u kući je u proseku od 0 do 10 V/m, mnogostruko slabije nego ispod dalekovoda. Na slici je prikazano slabljenje jačine električnog polja dalekovoda različitih naponskih nivoa sa rastojanjem od ose koridora.

Jačina magnetnog polja takođe brzo opada sa rastojanjem od izvora, ali ga, za razliku od električnog polja, većina materijala na putu zračenja ne može oslabiti. Opadanje magnetnog polja sa rastojanjem od dalekovoda različitih naponskih nivoa prikazano je na donjoj slici.

Na osnovu empirijskih podataka utvrđeno je da u blizini i ispod dalekovoda 400 kV efektivna vrednost električnog polja može biti preko 5 kV/m ($\mathrm{E_{eff}} > 5$ kV/m).

Slično važi i za transformatorske stanice u naseljenim mestima, kod kojih vrednost električnog polja ne prelazi $\mathrm{E_{eff}} = 2$ kV/m, dok maksimalna efektivna vrednost magnetnog fluksa može dostići $\mathrm{B_{eff}} = 50$ µT. Pri tome posebnu pažnju sa stanovišta uticaja elektromagnetnog polja zaslužuju uvodni i izlazni vodovi, naročito kada se planiraju transformatorske stanice sa višim prenosnim naponima.

Uticaj hidroelektrana na životnu sredinu

Uticaji hidroelektrana na životnu sredinu se tradicionalno ne smatraju mnogo štetnim i uglavnom se svode na uticaje akumulacija na ekosisteme i na priobalja uzvodno i nizvodno od njihove lokacije. Ugrožavanje životne sredine uzvodno je zbog izazivanja erozije i klizišta uz povećavanje sedimenata, gubitka vode isparavanjem, degradacije kvaliteta vode, kao i zbog umirenja toka i produkcije gasova sa efektom staklene bašte. Uticaji koji nastaju nizvodno od hidroelektrane su takođe raznovrsni. Voda koja prolazi kroz turbine je sa niskim sadržajem sedimenata, te nizvodno od hidroelektrane izaziva eroziju dna i obala reke. Osim toga, poremećaji regularnosti toka, kao i snižena temperatura vode (u odnosu na njen prirodni tok, naročito pri ispuštanju sa dna, gde voda može biti suviše hladna (oko 15 °C hladnija od prosečne temperature vazduha u letnjem periodu)) ugrožavaju floru i faunu u reci i remete navodnjavanje nizvodnih poljoprivrednih površina.

Prostor koji zauzima akumulacija hidroelektrane biva trajno zauzet, bez mogućnosti vraćanja prvobitnoj primarnoj nameni (isto to se dešava i sa prostorom koji se nalazi nad ležištima uglja za termoelektrane, ili pod deponijama pepela iz termoelektrana, i pored svih mera rekultivacije). Raseljavanje stanovništva (prinudna migracija) izaziva značajne ekonomske, sociološke, psihološke i druge promene. Kulturna dobra, istorijski spomenici razne retkosti (prirodne, ekološke i druge) takođe mogu biti potopljeni i trajno izgubljeni.

U akumulacijama se vrši promena kvaliteta vode (zbog skupljanja i koncentracije nanosa, pojave raznog bilja i drugih uzroka), izražena starenjem i drugim negativnim pojavama koje mogu uticati na promenu ekološke ravnoteže u vodi. Ukoliko se koristi za potrebe čoveka, voda u akumulaciji može direktno da utiče na njegovo zdravlje u slučaju da ima takav minerološki ili bakteriološki sastav koji izaziva specifična oboljenja. Indirektni uticaji su mnogo češći i izražavaju se stvaranjem uslova pogodnih za razvoj i prenošenje izazivača raznih bolesti (bakterije, virusi, komarci i sl.).

Akumulacija remeti i vodeni i suvozemni ekološki lanac. Suvozemne životinje gube svoje stanište, ograničava im se kretanje, te one traže novo stanište ili se trajno gube. Pregrađivanjem rečnih tokova naročito stradaju ribe, pošto se zaustavljanjem nanosa sprečava dolazak hranljivih sastojaka za vodene organizme kojima se one hrane. Takođe, prelivanje vode preko brane šteti ribama, pošto time voda postaje zasićena azotom. Varijacije nivoa vode su takođe štetne po ekološki sistem, ali i ostavljaju neobraslim delove obala akumulacija, što je i estetski neprijatno.

Uticaji akumulacije se ne ograničavaju samo na njenu neposrednu granicu, već se prostiru znatno šire. Nizvodno se javlja erozija obala reke (što je posledica poremećaja ravnoteže toka), a uzvodno se diže nivo vode, koji ne samo da smanjuje obradive površine, nego izaziva zaslanjivanje zemljišta, kao i ispiranje raznih minerala iz njega. Akumulacija takođe utiče na znatne promene lokalne (mikro) klime (povećavajući vlažnost i padavine).

Posebno karakteristična vrsta štetnih uticaja može biti prouzrokovana prolomima visokih brana na akumulacijama, koji su obično praćeni ogromnim ljudskim i materijalnim žrtvama. Nažalost, nesreće koje nastaju pri prolomima brana nisu tako retke da bi se takvi uticaji mogli zanemariti pri planiranju gradnje hidroelektrana. U proteklih 100 godina u svetu je registrovano više od 500 udesa na branama, od kojih je bilo preko 200 rušenja brana. Najviše rušenja bilo je u SAD (117), u Indiji (13), u Australiji (11), u Velikoj Britaniji (10), u Kanadi (7) i u bivšem SSSR-u (4). Udesa je bilo i u Srbiji (Ibar 1959. godine, Ovčar Banja 1965. godine i drugi).

Uticaj termoelektrana na životnu sredinu

Sagorevanjem lignita u parnim kotlovima nastaju velike količine dimnih gasova (oko 5,8 m³/kWh) i pepela (400−500 g/kWh). Ti dimni gasovi, pored štetnih oksida ugljenika, azota i sumpora, sadrže leteći pepeo, čađ, pa čak i radioaktivne elemente i otrovne metale. Osim toga, iskopavanjem lignita površinski, uz prethodno skidanje slojeva zemlje, ostaju prekopane (do nekoliko desetina metara u dubinu) velike površine zemljišta i time praktično trajno izgubljene za dotadašnju primarnu namenu. Ovome se dodaju velike površine prekrivene deponijama pepela i šljake.

Dok se čvrste otpadne materije (pepeo, čađ, prašina) odlažu ili talože u blizini mesta nastanka, dimni gasovi se difuzijom kroz vazduh raznose na velika rastojanja. Za razliku od termoelektrana na lignit, termoelektrane na gasovita i tečna goriva su mnogo povoljnije sa stanovišta zauzetog prostora, ali su takođe značajne sa stanovišta emisija karakterističnih gasovitih zagađujućih materija, naročito ako kao gorivo koriste mazut.

Termoelektrane sa parnim ciklusom više od polovine energije sadržane u gorivu ispuštaju u vidu otpadne toplote, koja se predaje atmosferi, bilo direktno (putem rashladnih tornjeva), bilo posredstvom površinske vode za hlađenje. Takva otpadna toplota ima relativno nizak energetski potencijal, te se ne može koristiti kao što to može otpadna toplota iz termoelektrana sa gasnim ciklusom. Iskorišćenje energije iz goriva u termoelektrani sa parnim ciklusom može biti veće ako se, uz proizvodnju električne energije, spregnuto proizvodi i toplotna energija i time u kogeneraciji zameni gorivo koje bi inače bilo utrošeno za njenu proizvodnju u posebnom toplotnom izvoru.

Fosilna goriva imaju relativno veliki sadržaj ugljenika, pa njihovim sagorevanjem u kotlovima termoelektrana nastaje ugljen-dioksid ($\mathrm{CO_2}$) u vrlo velikim količinama (0,6−1,5 kg/kWh), ali takođe i ugljen-monoksid (CO) kao proizvod nepotpunog sagorevanja, čija je produkcija mnogo manja, oko 0,1 g/kWh. Uticaj CO na čoveka je mnogo opasniji, jer se vezuje za krv, čak i bolje nego kiseonik i time sprečava normalno unošenje kiseonika u organizam, prouzrokujući trovanje, nesvestice i razne druge zdravstvene tegobe.

$\mathrm{CO_2}$ vrši štetno dejstvo na životnu sredinu i remećenjem toplotnog bilansa atmosfere i time izazvanim globalnim otopljavanjem, sa mogućim posledicama na promenu klime, praćenih opasnim porastom prosečne temperature na Zemlji. Najveći rast temperature zbog pojačanog efekta staklene bašte očekuje se na većim geografskim širinama (60-90°), a najmanji na malim širinama (0-30°), dok bi na umerenim širinama (30-60°) otopljavanje moglo biti brže od proseka, čak po 0,8-1,0 °C na svakih 10 godina. To bi moglo dovesti do promene hidropotencijala i učestalosti klimatskih ekstrema, kakvi su već evidentni širom sveta u poslednjih nekoliko godina.

Postoji mogućnost da dosadašnje i buduće globalne aktivnosti preko Organizacije Ujedinjenih Nacija (OUN) na ograničavanju emisija $\mathrm{CO_2}$, ali i metana ($\mathrm{CH_4}$), azot-suboksida ($\mathrm{N_2O}$) i drugih gasova sa efektom staklene bašte, izvrše značajan uticaj na razvoj EES-a. Međutim, emisije gasova sa efektom staklene bašte se ne vezuju samo za sagorevanje fosilnih goriva, već i za mnoge druge aktivnosti čoveka.

Azotni oksidi ($\mathrm{NO_2}$ i drugi, označeni kao $\mathrm{NO_x}$) nastaju reakcijama azota sadržanog u gorivu i atmosferskog azota iz vazduha u uslovima visokih temperatura (iznad 1500 °C), kada se azot ne ponaša kao inertan gas, već reaguje sa kiseonikom. Međutim, da bi se održali, azotni oksidi se moraju brzo ohladiti (kao što je slučaj sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem i gasnim turbinama), što, srećom, u termoelektranama nije uvek ostvareno. Zato nastaje relativno malo azotnih oksida (oko 3,5 g/kWh, od čega $\mathrm{NO_2}$, kao najizraženijeg zagađivača, oko 2 g/kWh), ali veoma značajnih kao opasnih zagađivača.

U sumpor-dioksid ($\mathrm{SO_2}$) se pretvara skoro sav (do 95 %) sagorljivi sumpor iz uglja (pored toga, u $\mathrm{SO_3}$ se pretvara do 3 % sumpora), tako da se ispušta oko 15 grama $\mathrm{SO_2}$ po kWh. Oko 70 % godišnjih emisija $\mathrm{SO_2}$ u atmosferu potiče iz elektroenergetskih postrojenja. Ona takođe emituju oko 30 % $\mathrm{NO_x}$, dok ostatak godišnjih emisija potiče iz drugih izvora (emisije iz saobraćaja iznose preko 40 %, dok oko 11 % potiče iz prirodnih izvora, kao što su mikrobiološki procesi u zemljištu, šumski požari i drugi).

Sumporni oksidi utiču vrlo štetno na čoveka, životinje i vegetaciju, a takođe i na materijale. Za čoveka je posebno štetna kombinacija sumpornih oksida sa dimom i vlagom. Veće koncentracije $\mathrm{SO_2}$ u vazduhu izazivaju gušenje i kašalj, a dužim dejstvom mogu oštetiti i plućno tkivo. Graničnom koncentracijom za pojavu simptoma bolesti smatra se jedan milioniti deo $\mathrm{SO_2}$ u vazduhu (1 mg/m³), dok je granična koncentracija pri kojoj počinje osetljivost na njegovo delovanje već na 0,1 mg/m³.

Sumporni oksidi ($\mathrm{SO_2}$) u kombinaciji sa azotnim oksidima ($\mathrm{NO_x}$) izazivaju pojavu sekundarnih zagađujućih materija u vidu smoga i kiselih kiša. Fine čestice mogu izazvati rak i druge bolesti.

Visoki dimnjaci termoelektrana, koji su namenjeni smanjenju lokalnih prizemnih koncentracija zagađujućih materija u vazduhu, doprinose raznošenju ispuštenih dimnih gasova putem atmosferske cirkulacije stotinama kilometara niz vetar pre nego što nastanu kisele kiše. Stoga je pojava kiselih kiša na udaljenim prostorima nesrazmerna sa lokalnim emisijama gasova, kao što je slučaj sa Skandinavijom. Kisele kiše sadrže i azotnu kiselinu ($\mathrm{HNO_3}$). Ove kiseline u atmosferi mogu biti prenete na velika rastojanja pre nego što dospeju na zemlju rastvorene u kapima kiše ili direktno na biljke. Kisele kiše mogu izazvati oštećenje šuma, kao i faune i flore u rekama i jezerima u koje dospeju. Prirodna kiša je blago kisela zbog rastvaranja $\mathrm{CO_2}$ u atmosferi, pri čemu nastaje slaba ugljena kiselina ($\mathrm{H_2CO_3}$)

Međutim, kisele kiše, čije nastajanje prouzrokuju $\mathrm{SO_2}$ i $\mathrm{NO_x}$, su vrlo štetne. Pored toga što dovode do povećanja kiselosti voda, oštećenja šuma i nastajanja magle, kisele kiše izazivaju i oštećenja (koroziju) raznih materijala.

Uobičajeni indikator intenziteta kisele kiše je tzv. pH vrednost, koja je karakteristika kiselosti vode. Njena vrednost se kreće od pH = 0 do pH = 14, pri čemu pH = 7 znači neutralnu sredinu, pH < 7 kiselu, a pH > 7 baznu. U hemiji se pH određuje preko koncentracije jona vodonika ($\mathrm{H^+}$), kao njena negativna logaritamska vrednost, tj.

Vrednost pH se izražava u stepenima od 10 (koncentracija jona vodonika u rastvoru sa pH = 1,0 je 10 puta veća nego u rastvoru sa pH = 2,0). Što je veća koncentracija jona vodonika, manja je vrednost pH (pH = 0 kada je koncentracija 1,0 grama po litru). Destilovana voda, koja ne sadrži $\mathrm{CO_2}$ je neutralna i ima vrednost pH = 7. U kiši bez zagađenja vrednost pH je reda 5,0–5,6, dakle manja od neutralne (7,0), zbog ugljene kiseline nastale rastvaranjem $\mathrm{CO_2}$ prisutnog u vazduhu, pri čemu doprinos prirodnog sadržaja $\mathrm{SO_2}$ i $\mathrm{NO_x}$ smanjuje pH nešto ispod 5,6, dok su vrednosti pH u kiselim kišama ispod 4,0.

Značajan deo nastalih kiselina kao sekundarnih zagađivača u vidu sitnih čestica (aerosola) dospeva na tlo i taloži se na biljke i bez nastanka kisele kiše. Direktno taloženje materija iz oblaka je vrlo štetno, budući da njihove koncentracije mogu biti 5 do 20 puta veće nego u kiseloj kiši. Na velikim visinama koje su često pokrivene oblacima, direktno taloženje je trostruko veće nego sa kiselim kišama. Dugotrajno taloženje na tlu prouzrokuje iscrpljivanje važnih elemenata (kalcijuma, magnezijuma i natrijuma) i zakišeljavanje zemljišta. Takođe, kiseli zagađivači mogu da reaguju sa drugim zagađivačima, kao što je ozon ($\mathrm{O_3}$), što intenzivira njihovo štetno delovanje, naročito na šume. Posebno štetne posledice povećanja kiselosti voda trpe jezera, u kojima dolazi do poremećaja lanca ishrane kada im vrednost pH padne ispod 6,0. Neke vrste riba uginu pri pH ispod 5,3, a većina kada pH padne ispod 4,5.

Čestične zagađivače uglavnom čine čestice letećeg pepela koji se nošen dimnim gasovima i pored visoke efikasnosti primenjenih elektrostatičkih filtera ipak ispušta u atmosferu (do 2 g/kWh za efikasnosti izdvajanja preko 99 %, odnosno oko 6 g/kWh za efikasnosti od 98 %). Leteći pepeo je štetan i za čoveka i za okolinu u kojoj se taloži. Kada ga udiše čovek napada organe za disanje, pri čemu su posebno opasne sitne čestice, ispod 5µm koje sa vazduhom prodiru direktno u plućne alveole. Taloženjem na tlu, leteći pepeo utiče na rast vegetacije, zagađuje zemljište i ugrožava objekte. Čestice letećeg pepela imaju i štetne uticaje na klimu, u prvom redu zato što povećavaju mogućnost kondenzacije vlage (delujući kao jezgra kondenzacije). Ovakvi čestični zagađivači iz termoelektrana vrše i druge negativne uticaje. U takve uticaje se svrstavaju i sinergetski efekti sa $\mathrm{SO_2}$ (u ćelijskom tkivu), sa $\mathrm{NO_2}$ i sa drugim zagađivačima. Takođe, njihovo taloženje na električnim instalacijama izaziva pražnjenje u nepovoljnim meteorološkim uslovima, ili u blizini rashladnih tornjeva u termoelektranama i oštećuje materijale nataloženim solima, oksidima i drugim hemijskim jedinjenjima.

Otpadna toplota iz termoelektrana odvedena rashladnom vodom bilo u reku, bilo direktno u atmosferu putem rashladnih tornjeva predstavlja značajno opterećenje životne sredine. U slučaju protočnog hlađenja, posle mešanja sa rashladnom vodom znatno raste temperatura vode u reci i time utiče, kako na fizičko-hemijske karakteristike vode, tako i na poremećaj ekološke ravnoteže u reci. U slučaju povratnog hlađenja dolazi do povišenja temperature i vlažnosti vazduha (izbacuje se i do 3 ℓ/kWh vode u vidu vodene pare), što dovodi do promene zračenja sa zemljine površine, smanjenja insolacije, kao i do povećanja oblačnosti i padavina i verovatnoće pojave magle.

Mlaz vode povišenih temperatura prostire se na veća rastojanja nizvodno. Efekti otpadne toplote ispuštene putem rashladne vode odražavaju se uglavnom preko promene temperature vode. Poznato je da brzina svih hemijskih i bioloških reakcija zavisi od temperature, te se temperatura vode javlja kao jedan od bitnih faktora uticaja na živi svet i kvalitet vode. Drugi značajan faktor je vreme izlaganja određenoj temperaturi, te stoga efekte u zoni mešanja treba razlikovati od efekata izvan ove zone, gde je vreme izlaganja mnogo duže.

Temperatura vode ima veliki uticaj na njen kvalitet, posebno na koncentraciju rastvorenog kiseonika, koji je glavni činilac u ekološkom lancu ishrane, a obezbeđuje i samoprečišćavanje zagađenih voda. Rastvorljivost kiseonika u vodi opada sa porastom temperature, ali je do +35 °C nešto viša od koncentracije 4-6 mg/ℓ, koja se smatra dovoljnom za nezagađene vode. Kvalitet vode najčešće se ocenjuje preko količine kiseonika potrebne bakterijama da izvrše razlaganje organskih materija za određeno vreme. Voda zagađena datom količinom tih materija će na višoj temperaturi obaviti brže samoprečišćavanje na manjim rastojanjima duž toka, usled povećane brzine reakcije. Pri uspostavljanju bilansa kiseonika treba imati u vidu da se njegova potrošnja nadoknađuje ne samo na račun fotosinteze, već i na račun aeracije sa površine vode, pri čemu stepen aeracije raste sa povećanjem manjka kiseonika i sa porastom temperature vode. To omogućuje da negativni efekti porasta temperature na žive organizme ne budu bitnije izraženi izvan zone mešanja sve do oko 3 °C iznad ambijentne temperature, sem kada su u pitanju ribe hladnih voda (na primer pastrmke). Otuda proizilazi da se uticaj povišene temperature ne može razmatrati izolovano za pojedine vrste organizama (na primer, zagrevanje vode iznad +24 °C, koje bi dovelo do nestanka pastrmki iz tih voda, ne mora a priori imati negativne posledice, pošto mesto može zauzeti neka druga vrsta riba).

Uticaj nuklearnih elektrana

Nuklearne elektrane ispuštaju velike količine otpadne toplote, čak 40−50 % veće nego termoelektrane iste snage, te su im i uticaji veći, ali su po prirodi praktično isti. Međutim, njihova je specifičnost uticaj radioaktivnog zračenja koje potiče od radioaktivnih materijala koji se koriste ili ispuštaju u okolinu tokom procesa proizvodnje električne energije. Za utvrđivanje uticaja zračenja iz nuklearnih elektrana uobičajeno je upoređenje sa uticajem zračenja iz drugih izvora (veštačkih i prirodnih). Pri tome se utvrđivanje relativnog doprinosa zračenja iz nuklearnih elektrana u ukupnoj dozi koju čovek primi u određenom periodu (obično u toku jedne godine) vrši vodeći računa o vrsti zračenja (alfa, beta ili gama), odnosno o energiji ispuštenih radioaktivnih elemenata iz pojedinih izvora.

U veštačke izvore zračenja se, osim nuklearnih elektrana, svrstavaju ostali vidovi korišćenja nuklearne energije u miroljubive svrhe (medicina, poljoprivreda, industrija i druge) i njena vojna primena (radioaktivne padavine nastale zbog ranijih proba atomskog i hidrogenskog oružja), kao i drugi veštački izvori radioaktivnog zračenja koji prate razvoj civilizacije. Uz ove, javljaju se dominantni prirodni izvori zračenja iz okruženja, koji su prisutni od postanka Zemlje i javljaju se u tri vida: kosmički zraci sa Sunca i drugih zvezda, radioaktivni elementi koji se nalaze u zemljištu, vodi i vazduhu i radioaktivni elementi u živom svetu, uključujući i čoveka (uneti putem hrane, vode i vazduha i deponovani u pojedinim delovima tela). Dok se u prirodi nalaze oni radioaktivni elementi koji se sporo raspadaju (uran i torijum i njihovi radioaktivni potomci), veštački radioaktivni elementi obuhvataju i nove radioaktivne elemente, koji su znatno kraćeg životnog veka.

Vreme poluraspada t½ dato je u donjoj tabeli.

Nivoi prirodnog i veštačkog zračenja su različiti u pojedinim delovima sveta (zavise od geološkog sastava zemljišta, nadmorske visine i drugih uslova, ali i od tehnološkog razvoja i izloženosti radioaktivnim padavinama). Doprinos nuklearnih elektrana u ukupnom zračenju je veliki i danas, kada one proizvode samo oko 16 % električne energije u svetu (2010. godine u pogonu je bilo 442 nuklearne elektrane u preko 30 zemalja, a u gradnji još 63), a očekuje se da će učešće da im raste i u budućnosti (naručeno ili planirano je 156, a predloženo još 322). Njihovom uticaju je sve izloženija životna sredina, pa se u planiranju razvoja EES-a tim uticajima mora posvetiti posebna pažnja.

Nuklearne elektrane utiču na životnu sredinu putem zračenja α, β ili γ zraka iz radioaktivnih materijala, nastalih u reaktorima u procesima fisije, zahvata i radioaktivnog raspada tokom normalnog rada ili prilikom akcidenata. Ispuštene (gasovite, tečne ili čvrste) radioaktivne materije svojim zračenjem povećavaju ukupno prirodno radioaktivno zračenje u životnoj sredini, kome je čovek i inače izložen iz svemira (kosmičko zračenje i zračenje Sunca), iz zemljine kore (zračenje kalijuma $^{40}$K i radioaktivnih elemenata iz niza uranijuma i niza torijuma) i iz vazduha (radon, tricijum sadržan u vodenoj pari i ugljenik $^{14}$C sadržan u ugljen-dioksidu). Radioaktivni zraci imaju veliku energiju i vrše jonizaciju ćelija u tkivu kroz koje prolaze. Iako je priraštaj zračenja od nuklearnih elektrana mali (0,1 % prirodnog zračenja u krugu poluprečnika 80 km oko nuklearne elektrane), njegovi efekti mogu biti značajni zbog drugačije prirode zračenja i puteva kojima se čovek izlaže takvom zračenju.

Dok se čvrsti radioaktivni otpaci drže na lokaciji elektrane ili odlažu u skladišta pod kontrolom, tečni i gasoviti se ispuštaju u hidrosferu i atmosferu i raznim putevima stižu do čoveka. Radioaktivni elementi u tečnim otpadima (tricijum $^3$H, kobalt $^{60}$Co, stroncijum $^{90}$Sr, cezijum $^{137}$Cs, jod $^{131}$I) do čoveka stižu putem hrane i vode, a gasoviti putem vazduha. Štetnost od njih je određena ne samo vrstom aktivnosti (α, β ili γ) koju emituju u procesu radioaktivnog raspada, nego i hemijskim i fizičkim osobinama tih elemenata (tricijum zamenjuje vodonik, a radioaktivni jod $^{131}$I neradioaktivne izotope joda u prirodnim jedinjenjima i prenose se do čoveka putem lanca ishrane).

Udesi na nuklearnim elektranama predstavljaju posebno opasnu kategoriju uticaja sa globalnim razmerama. Mada su oni izuzetno retki i po ugroženosti najviše ograničeni na neposrednu okolinu nuklearne elektrane, oni, osim zračenja, imaju i druge dalekosežne uticaje na životnu sredinu. Među njima su i psihološki uticaji, izraženi izazivanjem iracionalnog straha od tragičnih posledica udesa kroz simboličku zamenu nuklearne elektrane atomskom bombom.

Radioaktivno zračenje iz nuklearne elektrane (u slučaju udesa ili u toku normalnog rada), dolazi u dodir sa čovekom na više načina, preko kontaminirane hrane ili vazduha i eksterno, preko kože. Kontaminacija hrane može biti direktna (iz radioaktivnih oblaka) ili indirektna (preko zemlje, biljaka ili životinja) uz razne fenomene fizičko-hemijske i biološke prirode, kao i uz koncentraciju u pojedinim organizmima sa kojima je došlo u kontakt preko vode. Interno ozračivanje može biti ravnomerno raspoređeno u čovečjem organizmu, ili skoncentrisano u pojedinim organima. Sadržaj radioaktivnih elemenata u nekom organu zavisi od više faktora, u prvom redu od mogućnosti asimilacije i brzine izbacivanja, fiziološkog perioda organa i perioda poluraspada elementa. Uticaj zračenja u živom organizmu vrši se putem jonizacije ili ekscitacije molekula ćelija, izazivajući somatske i genetske efekte.

Somatski efekti zračenja zavise od organa koji se posmatra i doze primljenog zračenja. Smrt izazivaju samo najviše doze zračenja, dok niže doze izazivaju razne biološke efekte, kao što su poremećaji u krvi i slabljenje odbrambenog mehanizma zbog ubijanja ili prestanka deobe ćelija, kao i izazivanje raka i leukemije zbog razvoja malignih ćelija i istovremenog smanjenja odbrambenog dejstva organizma.

Genetski efekti izražavaju se u povećanju spontanih mutacija koje utiču na potomke i na njihovu reprodukcionu sposobnost zbog remećenja "genetske informacije" pod dejstvom zračenja.

Sve prethodno mora se predvideti, kako pri izboru lokacija za gradnju nuklearnih elektrana (slabo naseljena područja, nizak stepen seizmičnosti i sl.), tako i pri izboru tipa nuklearnog reaktora i primenjenog nivoa zaštite.

Uticaji izvora elektromagnetnog zračenja

Karakteristika po kojoj se uticaji električnih i magnetnih polja razlikuju je njihova frekvencija. Uticaji električnih i magnetnih polja frekvencija 50 ili 60 Hz, nastalih pri proizvodnji, prenosu, distribuciji i korišćenju električne energije, razlikuju se od uticaja drugih izvora elektromagnetne energije, kao što su X zraci, vidljiva svetlost, mikrotalasi, radio talasi i drugi. Elektroenergetska postrojenja izazivaju električna i magnetna polja tzv. industrijske učestanosti 50−60 Hz, pa njihova zračenja pripadaju klasi nejonizujućih zračenja, pošto imaju malu energiju, te nemaju jonizujuće efekte niti izazivaju termalne efekte, kao elektromagnetna polja visokih frekvencija. Stacionarni i mobilni izvori elektromagnetnih polja niskih frekvencija su najčešće veštački izvori sa kojima se ljudi sreću u svakodnevnom životu (štednjaci, peći, grejalice, klimatizeri, električne instalacije, priručni alati i mašine, kao i računari, mašine za kopiranje, itd.).

Zračenja elektromagnetnih polja frekvencije od 50 ili 60 Hz koja izazivaju elektroenergetski objekti (vodovi od niskog do visokog napona, razvodna postrojenja i transformatorske stanice, kao i postrojenja električne vuče), imaju vrlo malu energiju i nemaju uticaje kakve imaju elektromagnetna polja mnogo viših frekvencija. U visokofrekventne izvore spadaju sredstva telekomunikacija, bazne stanice mobilne telefonije, radio i radio-relejna i TV postrojenja, radarska postrojenja, uređaji mobilne telefonije, mikrotalasni aparati, itd.

Jonizujuća zračenja su ona u kojima noseći talasi raspolažu tako velikom energijom da mogu raskinuti vezu između molekula sredine (to su, na primer, zračenja koja proizvode radioaktivni materijali, rentgen, kao i kosmički zraci), a nejonizujuća su sva zračenja koja nemaju tu osobinu. Prva imaju učestanosti do oko $10^{20}$ Hz, a druga između 0 i 300 GHz.

Jednosmerna električna polja uglavnom ne indukuju električne struje u ljudskom telu, ali jaka jednosmerna magnetna polja u pojedinim industrijskim postrojenjima mogu da indukuju znatne struje kada se osobe u njima kreću. Naizmenične struje stvaraju električna i magnetna polja koja uvek indukuju slabe električne struje u ljudskom telu.

Utvrđeno je da električna i magnetna polja nastala pri proizvodnji, prenosu, distribuciji i korišćenju električne energije mogu imati štetni uticaj na ljudsko zdravlje. Dok direktni biološki efekti zbog izlaganja životinja i ćelija dejstvu električnih i magnetnih polja u laboratorijskim uslovima nisu pouzdano utvrđeni, epidemiološke studije (studije nastanka oboljenja u ljudskoj populaciji) dale su prilično pouzdane rezultate o porastu rizika od nastanka leukemije kod dece (za oko 1,5 do 2,5 puta ako je magnetno polje veće od 0,4 µT), ali manje pouzdane rezultate o porastu rizika od nastanka hronične leukemije limfocita kod odraslih zbog izlaganja dejstvu električnih i magnetnih polja. Vrlo obimna i sveobuhvatna istraživanja još uvek ne daju direktne odgovore na zdravstvene uticaje električnih i magnetnih polja frekvencija 50-60 Hz, budući da su ti uticaji vrlo složeni i svuda prisutni kao rezultat svih tipova električnih uređaja, instalacija, kao i električnih vodova.

Utvrđeno je da jaka magnetna polja (oko 30 µT) deluju na otkucaje ljudskog srca. Uočeno je da se broj otkucaja smanjuje (za 3 do 5 u minutu) dok je čovek izložen dejstvu polja, a da to smanjenje prestaje kada dejstvo polja prestane. Međutim, kada su u pitanju magnetna polja manje jačine, kao što je slučaj sa elektromagnetnim poljima frekvencija 50-60 Hz, takav uticaj nije eksperimentalno potvrđen.

Naizmenična magnetna polja mogu izazvati slabe električne struje kroz telo. Te struje su manje jačine nego što su jačine struja proizvedenih u telu od mozga, nerava i srca. Zemlja takođe proizvodi elektromagnetno polje (uglavnom statičko), slično polju proizvedenom jednosmernom strujom. Električna polja proizvode vazdušne turbulencije i druge atmosferske pojave. Smatra se da Zemljino magnetno polje reda 50 µT nastaje zbog toka električnih struja unutar dubljih slojeva zemljine kore. Pošto su ova polja više statička nego naizmenična, ona ne izazivaju indukciju struje u stacionarnim objektima kao što je to slučaj sa naizmeničnim strujama.

Mada još nije dovoljno detaljno istražen štetni uticaj električnih, magnetnih i elektromagnetnih polja na životnu sredinu, opšti je zaključak da on postoji i da izaziva negativno dejstvo na ljudsko zdravlje. Zbog toga se prilikom planiranja i projektovanja elektroenergetskih postrojenja i instalacija mora sprečiti njihov štetni uticaj na zdravlje čoveka. To se naročito odnosi na one delove EES-a koji su prostorno veoma razuđeni (kao što su električni vodovi).

Da zračenje električnih polja iz dalekovoda za prenos i distribuciju električne energije može da utiče štetno na životnu sredinu, to su do sada pokazala brojna istraživanja. Međutim, još uvek postoji mnogo neizvesnosti u toj oblasti, te je teško utvrditi štetne uticaje zračenja po zdravlje čoveka.

Električna struja u provodnicima dalekovoda stvara magnetno polje frekvencije 50 ili 60 Hz, a nivo magnetne indukcije polja svakog od provodnika dalekovoda zavisi od jačine struje koja teče kroz taj provodnik. Nivo magnetnog polja u okolini dalekovoda je vektorski zbir magnetnih polja koja stvaraju svi provodnici, što znači da rezultantno magnetno polje u nekoj tački zavisi od udaljenosti te tačke od provodnika i od međusobnog položaja i rasporeda faznih provodnika. Na jačinu električnog i magnetnog polja na zemlji ispod nadzemnog voda utiču njegov napon i strujno opterećenje, oblik stuba, razmeštaj provodnika i visina provodnika nad zemljom. Karakteristične vrednosti jačine električnog polja na tlu ispod dalekovoda za dvosistemske nadzemne vodove su 1 kV/m za naponski nivo 110 kV, 2,5 kV/m za 220 kV i 4,8 kV/m za 400 kV.

Nadzemni vodovi proizvode i električno i magnetno polje, dok podzemni vodovi praktično ne izazivaju električno polje nad zemljom, dok magnetno polje postoji i iznad zemlje. Rastojanje od vodova na kome se magnetno polje ne razlikuje od ambijentalnog zavisi od naponskog nivoa. Električno polje direktno ispod nadzemnog distributivnog voda varira od nekoliko V/m do 100 ili 200 V/m, a magnetno polje od 1 do 2 µT, koliko iznosi i magnetno polje direktno iznad podzemnih vodova. Međutim, vršne vrednosti magnetnog polja znatno variraju u zavisnosti od jačine struje u vodu, dostižući 7 µT direktno ispod nadzemnih distributivnih vodova, odnosno 4 µT direktno iznad onih ukopanih pod zemljom. Magnetno polje na rastojanju od 10 m od prenosnih vodova u vreme prosečnog opterećenja približno je isto kao tipično prirodno magnetno polje u većini kuća (dakle bezopasno).

Najjača elektromagnetna polja oko transformatorskih stanica potiču od uvodnih i izvodnih vodova, dok ona koja izazivaju postrojenja unutar stanica opadaju brzo sa udaljenjem od njih, tako da se van zidova ili ograda transformatorskih stanica ne razlikuju od prirodnih vrednosti.

Uticaj nadzemnih vodova na telekomunikacione vodove u principu je neuporedivo veći od uticaja kablovskih vodova, jer provodnik nadzemnog voda nema ekranizujući efekat. Može se smatrati da kod kablovskih vodova ovi uticaji praktično ne postoje, jer je električno polje zatvoreno u sam kabl, a rezultantno magnetno polje van kabla je u normalnom pogonu praktično zanemarljivo malo.

Delovanje novih izvora električne energije

Novim tehnologijama kao izvorima električne energije, kao što su nuklearne elektrane sa brzim oplodnim reaktorima-briderima i fuzionim reaktorima, zatim termoelektrane na geotermalnu energiju ili biomasu, solarne elektrane, elektrane na vetar i drugi, treba da u doglednoj budućnosti budu zamenjeni današnji konvencionalni izvori (termoelektrane na ugalj i fisione nuklearne elektrane). Brzina zamene zavisi od iscrpljivanja ograničenih resursa fosilnih goriva i/ili ekoloških ograničenja na globalnom nivou. Za planiranje razvoja i društveno prihvatanje novih tehnologija i obnovljivih izvora energije biće vrlo bitan i njihov uticaj na životnu sredinu.

Delovanje vetroelektrana

U savremenim EES-ima vetroelektrane (pretvaraju kinetičku energiju vetra u električnu energiju) su jedna od najjevtinijih opcija za proizvodnju električne energije, uporediva sa izvorima na fosilna goriva. Energija vetra već danas ima značajno učešće u proizvodnji električne energije i preduslove da bude jedno od rešenja u budućnosti, jer sa jedne strane, vetar kao resurs predstavlja obnovljiv (praktično neiscrpan) izvor energije, a sa druge strane ekološki je čist. Ipak, glavne mane vetra kao energenta vide se u njegovoj nepredvidivosti pojavljivanja, tj. nemogućnosti održavanja konstantnog rada, kao i u velikom broju generatora koji bi bili neophodni da bi se instalisanim kapacitetom i količinom proizvedene električne energije pariralo konvencionalnim izvorima.

Vizuelni efekat vetrogeneratora okarakterisan je njihovom velikom visinom (150 m i više) i velikim prečnikom površine koju prebrisuju elise turbine. Osim toga, ukoliko se vetrogeneratori nalaze u blizini naseljenih mesta, stanovnici mogu biti izloženi smetnjama usled refleksije sunčevih zraka od elisa, kao i usled senke koje u pojedinim delovima dana one mogu bacati na prostor u svojoj blizini. Jasno je da se u planiranju i postavljanju farme vetrogeneratora mora uzeti u obzir položaj i okruženje farme vetrogeneratora.

Sa stanovišta zauzetog prostora uticaj vetroelektrana nije značajan. Farma vetrogeneratora postavljena na otvorenom, ravnom terenu zahteva približno 20 ha zemljišta po svakom instalisanom megavatu, za same vetrogeneratore i odgovarajuće prilazne puteve. Individualni vetrogeneratori raspoređuju se tako da budu međusobno na dovoljnom rastojanju kako ne bi prouzrokovali turbulenciju. To znači da bi samo oko 5 % tog zemljišta (oko 1,0 ha/MW) bilo zaista zauzeto (ostalih 95 % i dalje ostaje na raspolaganju za poljoprivredu, stočarstvo itd.), dok farme vetrogeneratora postavljene u brdovitom području zahtevaju još manje prostora, svega oko 0,8 ha/MW, što ostavlja većinu prostora za druge delatnosti.

Buka usled rada vetrogeneratora potiče od dva izvora: aerodinamička buka usled okretanja lopatica rotora u odnosu na okolni vazduh (ne može se potpuno izbeći) i mehanička buka koja nastaje usled rada samih uređaja u sklopu vetrogeneratora i odlikuje se jednoličnim zvukom (može se smanjiti samom konstrukcijom i adekvatnom zvučnom izolacijom). Vetrogenerator na udaljenosti od 250 m izaziva buku jačine oko 50 decibela (dB), kolika je i prosečna pozadinska dnevna buka u domaćinstvu, ili u šumi pri vetrovitom danu (oko 55−60 dB), dok se u oblastima sa intenzivnijim saobraćajem, njegovo zvučno prisustvo praktično nije primetno.

Ukoliko je vetrogenerator postavljen između predajnika i prijemnika koji se koriste u telekomunikacijama, može doći do interferencije i remećenja signala koji stiže do prijemnika.

Uticaj vetroelektrana ogleda se i u mogućem povećanju mortaliteta ptica zbog njihovih sudara sa konstrukcijom generatora (naročito sa rotirajućim elisama). Ovaj uticaj može biti posebno štetan ukoliko se postavljeni vetrogeneratori nalaze na stalnoj ruti migracije ptica selica, ili u oblastima koje su staništa retkih ili zaštićenih vrsta ptica. Osnovni razlog ove pojave leži u činjenici da eholokacioni sistem kod ptica funkcioniše u opsegu 2−10 m, a problemi se najčešće dešavaju noću kada je vetar ionako slabiji, te i brzina obrtanja rotora generatora manja. Međutim, statistički podaci pokazuju da je uticaj vetroelektrana na smrtnost ptica veoma mali (od 10000 slučajeva smrtnosti ptica, 55 % otpada na zgrade/prozore, 10 % na mačke, 8 % na vodove visokog napona, 7 % na vozila, 2,5 % na komunikacione stubove, 10 % na druge uzroke, a samo 0,01 % na vetroelektrane).

Delovanje solarnih izvora električne energije

U solarnim termičkim izvorima električne energije sunčeva energija se koncentriše velikim ogledalima da proizvede paru koja pokreće klasičnu parnu turbinu, a ova električni generator. Iz toga je jasno da ovakvi izvori ne emituju zagađujuće materije tokom rada.

Solarni fotonaponski izvori električne energije spadaju u ekološki pogodnije alternative od fosilnih goriva, iako su njihovi troškovi proizvodnje znatno veći. Pored posrednog uticaja preko energije utrošene za proizvodnju komponenata opreme, njihov negativni uticaj na životnu sredinu potiče i od materijala od kojih se grade fotonaponske ćelije (silicijum i drugi), ili koji se koriste za akumulaciju proizvedene energije (olovo). Ti materijali u kontaktu sa ljudima mogu izazvati ozbiljne zdravstvene probleme, naročito kada se za proizvodnju fotonaponskih ćelija koriste opasni materijali, kao što su arsenik i kadmijum.

Poseban problem pri izgradnji oba tipa solarnih elektrana predstavlja velika površina prostora koji one zauzimaju (potrebno je oko 1 km² za fotonaponske solarne elektrane instalisane snage 20 do 60 MW). Mada problem prostora nije svojstven samo solarnim elektranama (na primer, termoelektrane na ugalj zauzimaju takođe veliki prostor po jedinici proizvedene električne energije, u koji ulaze još i površinski otkopi uglja i deponije pepela), on je često predmet posebne pažnje pri njihovom planiranju zbog mogućeg ugrožavanja osetljive faune i flore koja ostaje u senci.

Budući da velike solarne elektrane nisu jedina opcija za proizvodnju električne energije korišćenjem sunčevog zračenja, planiranje razvoja EES-a danas podrazumeva i sve zastupljenije male (distribuirane) izvore električne energije, među kojima se ističu i oni na solarnu energiju. Naime, zbog disperzne prirode sunčevog zračenja, male jedinice često predstavljaju pogodnije rešenje, jer se za njih mogu koristiti male površine (na primer, krovovi i/ili fasade zgrada) neposredno uz potrošače.

Nuklearne elektrane u daljoj budućnosti biće sa fuzionim reaktorima, te se smatraju "čistim" izvorima električne energije, koji će rešiti probleme ugrožavanja životne sredine koje izazivaju sadašnje (fisione) elektrane. U sadašnjoj fazi njihovog razvoja pažnja se posvećuje ostvarivanju kontrolisanog procesa fuzije. I ove elektrane imaju uticaja na životnu sredinu. U prvom redu, opasnost predstavlja ogromna količina radioaktivnog tricijuma ($^3$H) koji je teško sprečavati da izlazi u okolinu zbog enormnih dimenzija sistema. Uz to, aktivacijom izazvana radioaktivnost konstrukcionih materijala sa takvim dimenzijama može biti problematična. Ispuštanje litijuma ($^6$Li) takođe je potencijalno pretnja okolini.

Postoje i problemi vezani za snažno magnetno polje koje se primenjuje u procesu fuzije, kako u pogledu mogućnosti naglog oslobađanja energije, tako i u pogledu dejstva tog magnetnog polja na ljude. Nisu bez značaja ni problem odlaganja ogromnih količina konstrukcionih materijala koji postaju radioaktivni pod dejstvom neutrona, ni problem ogromnih dimenzija samog fuzionog postrojenja i slični.