Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Традиционные энергоресурсы не вечны и рано или поздно закончатся, а с учетом возрастающего энергопотребления это произойдет скорее рано, чем поздно, поэтому так важно использование альтернативной энергии.

С давних пор люди, наблюдая за течением рек и падением водопадов, поняли, как можно использовать энергию воды.

Что может быть проще и гениальнее водяной мельницы?

Вода, вращая колесо, преобразует кинетическую энергию движущегося потока в механическую работу колеса. Современные гидроэлектростанции работают на том же принципе, но на них механическая энергия дополнительно превращается в электрическую.

Энергия приливов и отливов

Долгое время, периодически повторяющиеся, приливы и отливы не могли объяснить. Сейчас уже понятно, что Солнце и Луна своей гравитацией создают неравномерное распределение воды в океане.

Появляются водяные «горбы», которые за счет вращения земли перемещаются к берегу. Но из-за вращения меняется и положение океана, что вызывает уменьшение гравитации.

Прилив заполняет специальные резервуары, которые образуют дамбы на берегу. Во время отлива вода движется обратно и этот поток вращает турбины.

Чем больше разница высот прилива и отлива, тем большая энергия используется. была как можно больше. Поэтому выгоднее создавать приливные электростанции в узких местах, где разница высот не менее 10 метров. Примером может служить приливная электростанция в устье реки Ранее во Франции.

К недостаткам таких станций можно отнести то, что при создании дамбы увеличивается амплитуда приливов, а это приводит к затоплению суши соленой водой и, как следствие, изменяется экология.

Энергия морских волн

Природа энергии морских волн схожа с энергией приливов, но все же принято рассматривать ее отдельно.

У этой энергии довольно большая удельная мощность - средняя мощность волнения океана 15 кВт/м, при высоте волны около двух метров, это значение может достигать 80 кВт/м. Но это примерные данные, т.к. не вся энергия морских волн превращается в электрическую - коэффициент преобразования 85%.

Из-за сложности создания установок, использование энергии морских волн не нашло широкого применения и находится только на стадии освоения.

Но если она будет освоена, то можно быть уверенным, что современная энергетика перестанет быть глобально зависимой от ископаемых источников энергии: угля, нефти и газа.

Гидроэлектроэнергетика

Энергия водного потока доступна человеку еще со времен создания мельниц.
Сейчас на пути потоков воды ставятся гидроэлектростанции, которые преобразуют эту энергию в электрическую.

Мощность энергии зависит от высоты падения, поэтому на ГЭС строят плотины, которые позволяют регулировать уровень подъема и величину потока воды.

Создание мощной ГЭС трудоемко и очень дорого, но со временем полностью себя окупает, т.к. водные ресурсы неисчерпаемы и доступны в любое время.

К недостаткам создания ГЭС можно отнести:

• зависимость строительства от больших запасов энергии воды
• затопление плодородных земель
• опасность строительства на горных реках из-за высокой сейсмичности
• влияние затопления и нерегулируемого сброса воды на экосистему.

Уменьшают это влияние новые методы работы станций и одним из таких методов стали аккумуляторы воды.

После того как вода проходит через турбины она накапливается в больших резервуарах и когда нагрузка на ГЭС минимальна, то за счет энергии тепловой или атомной станции накопленная вода перекачивается обратно наверх и цикл повторяется.

Во Франции придумали использовать энергию падающего дождя!

Попадая на пьезокерамический элемент, каждая капля вызывает возникновение электрического потенциала. Затем электрический заряд видоизменяется в колебания, пригодные для использования.

Гидроэнергетика сейчас уже развита во многих странах и составляет 25% от общего объема электроэнергии. А темпы ее развития позволяют считать ее очень перспективным направлением.

Транскрипт

1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОДЫ

2 1. Энергия рек Устройства, в которых энергия воды используется для совершения работы, принято называть водяными (или гидравлическими.) двигателями. Простейшие и самые древние из них водяные колеса. Различают колеса сверхним, средним и нижним подводом воды. В современной гидроэлектростанции масса воды с большой скоростью устремляется на лопатки турбин. Вода из-за плотины течет через защитную сетку и регулируемый затвор по стальному трубопроводу к турбине, над которой установлен генератор. Механическая энергия воды посредством турбины передается генераторам и в них преобразуется в электрическую. После совершения работы вода стекает в реку через постепенно расширяющийся туннель, теряя при этом свою скорость.

3 Классификация ГЭС Гидроэлектростанции классифицируются по мощности: мелкие (с установленной электрической мощностью до 0,2 МВт) малые (до 2 МВт), средние (до 20 МВт) крупные (свыше 20 МВт) Гидроэлектростанции классифицируются по напору: низконапорные ГЭС (напор до 10 м) среднего напора (до 100 м) высоконапорные (свыше 100 м). В редких случаях плотины высоконапорных ГЭС достигают высоты 240 м. Такие плотины сосредоточивают перед турбинами водную энергию, накапливая воду и поднимая ее уровень

4 Особенности ГЭС Себестоимость электроэнергии на ГЭС существенно ниже, чем на всех иных видах электростанций Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии Возобновляемый источник энергии Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей Водохранилища часто занимают значительные территории Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства. Мощность современных ГЭС, спроектированных на высоком инженерном уровне, превышает 100 МВт, а К.П.Д. составляет 95% (водяные колеса имеют К.П.Д %). Такая мощность достигается при довольно малых скоростях вращения ротора (порядка 100 об/мин), поэтому современные гидротурбины поражают своими размерами. Например, рабочее колесо турбины Волжской ГЭС им. В. И. Ленина имеет высоту около 10 м ивесит 420 т

5 Наименование Саяно- Шушенская ГЭС Красноярская ГЭС Крупнейшие гидроэлектростанции России Мощность, ГВт 6,40 6,00 Среднегодовая выработка, млрд квт ч 23,50 20,40 Собственник ОАО РусГидро ОАО «Красноярская ГЭС» География р. Енисей, г. Саяногорск р. Енисей, г. Дивногорск Братская ГЭС 4,50 22,60 ОАО Иркутскэнерго, РФФИ р. Ангара, г. Братск Усть-Илимская ГЭС 4,32 21,70 ОАО Иркутскэнерго,РФФИ р. Ангара, г. Усть- Илимск Богучанская ГЭС* 3,00 17,60 ОАО «Богучанская ГЭС», ОАО РусГидро р. Ангара, г. Кодинск Волжская ГЭС 2,54 12,30 ОАО РусГидро р. Волга, г. Волжский Жигулёвская ГЭС 2,30 10,50 ОАО РусГидро р. Волга, г. Жигулевск Бурейская ГЭС* 2,00 7,10 ОАО РусГидро р. Бурея, пос. Талакан Чебоксарская ГЭС 1,40** 3,31** ОАО РусГидро р. Волга, г. Новочебоксарск Саратовская ГЭС 1,36 5,35 ОАО РусГидро р. Волга, г. Балаково Зейская ГЭС 1,33 4,91 ОАО РусГидро р. Зея, г. Зея Нижнекамская ГЭС 1,25** 2,67** ОАО «Генерирующая компания», ОАО «Татэнерго» р. Кама, г. Набережные Челны Загорская ГАЭС 1,20 1,95 ОАО РусГидро р. Кунья, пос. Богородское Воткинская ГЭС 1,02 2,60 ОАО РусГидро р. Кама, г. Чайковский Чиркейская ГЭС 1,00 2,47 ОАО РусГидро р. Сулак

6 Крупнейшие ГЭС в мире Наименова ние Мощность ГВт Среднегодовая выработка, млрд квт ч География Санься 22,40 100,00 р. Янцзы, г. Сандоупин, Китай Итайпу 14,00 100,00 р. Парана, г. Фос-ду-Игуасу, Бразилия/Парагвай Гури 10,30 40,00 р. Карони, Венесуэла Тукуруи 8,30 21,00 р. Токантин, Бразилия

9 2. Энергетические ресурсы океана 2.1. Тепловая энергия океана Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. км 2) занимают моря и океаны: Тихий океан 180 млн. км 2 Атлантический 93 млн. км 2 Индийский 75 млн. км 2 Так, тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка Дж. Однако, пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной

10 В августе 1979 г. вблизи Гавайских островов начала работать теплоэнергетическая установка мини- ОТЕС. Пробная эксплуатация установки в течение трех с половиной месяцев показала ее достаточную надежность. При непрерывной круглосуточной работе не было срывов, если но считать мелких технических неполадок, обычно возникающих при испытаниях любых новых установок. Ее полная мощность составляла в среднем 48,7 квт, максимальная 53 квт; 12 квт (максимум 15) установка отдавала во внешнюю сеть на полезную нагрузку, точнее на зарядку аккумуляторов. Остальная вырабатываемая мощность расходовалась на собственные нужды установки. В их число входят затраты энергии на работу трех насосов, потери в двух теплообменниках, турбине и в генераторе электрической энергии. Три насоса потребовались из следующего расчета: один для подачи теплой виды из океана, второй для подкачки холодной воды с глубины около 700 м, третий для перекачки вторичной рабочей жидкости внутри самой системы, т. е. из конденсатора в испаритель. В качестве вторичной рабочий жидкости применяется аммиак. Установка мини-отес смонтирована на барже. Под ее днищем помещен длинный трубопровод для забора холодной воды. Трубопроводом служит полиэтиленовая труба длиной 700 м с внутренним диаметром 50 см. Трубопровод прикреплен к днищу судна с помощью особого затвора, позволяющего в случаи необходимости ого быстрое отсоединение. Полиэтиленовая труба одновременно используется и для заякоривания системы труба судно. Оригинальность подобного решения не вызывает сомнений, поскольку якорные постановки для разрабатываемых ныне более мощных систем ОТЕС являются весьма серьезной проблемой. Впервые в истории техники установка мини-отес смогла отдать во внешнюю нагрузку полезную мощность, одновременно покрыв и собственные нужды. Опыт, полученный при эксплуатации мини-отес, позволил быстро построить более мощную теплоэнергетическую установку ОТЕС-1 и приступить к проектированию еще более мощных систем подобного типа. Новые станции ОТЕС на мощность во много десятков и сотен мегаватт проектируются без судна. Это одна грандиозная труба, в верхней части которой находится круглый машинный зал, где размещены все необходимые устройства для преобразования анергии. Верхний конец трубопровода холодной воды расположится в океане на глубине м. Машинный зал проектируется вокруг трубы на глубине около 100 м. Там будут установлены турбоагрегаты, работающие на парах аммиака, а также все остальное оборудование. Масса всего сооружения превышает 300 тыс.т. Труба-монстр, уходящая почти на километр в холодную глубину океана, а в ее верхней части что-то вроде маленького островка. И никакого судна, кроме, конечно, обычных судов, необходимых для обслуживания системы и для связи с берегом.

12 К настоящему времени имеются ряд патентных разработок и экспериментальных установок, которые могут стать основой для развития новой отрасли гидроэнергетики, использующей тепловую энергию, аккумулированную океаном. Освоение тепловой энергии океана по программе Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) входит в национальные программы таких стран как США, Франция, Япония, Швеция, Индия. К сожалению, такая огромная страна как Россия в этом списке отсутствует. Впервые идею использования тепловой энергии океана предложил французский ученый Д Арсонваль, и хотя прошло уже много времени, эта идея так и находится на уровне экспериментальных работ. Принципиальное техническое решение о применении тепловых машин в освоении тепловой энергии океана принято давно и это никаких сомнений не вызывает. В данном случае тепловая машина работает в основном по циклу Ренкина (замкнутый цикл), у которого в качестве рабочего тела применяется легкокипящая жидкость. Науке известны три типа установок: с открытым циклом сзакрытымциклом гибридный

13 Основная из них, установка с открытым циклом, разрабатывалась более ста лет назад. Все три существующих типа предусматривают подъем холодной воды к поверхности океана. Но поскольку для работы в условиях океана интерес могут представлять только крупные тепловые гидроэлектростанции мощностью от 1000 МВт, то количество воды, необходимой для работы таких станций, должно измеряться десятками и сотнями миллионов тонн в час. Такое количество воды при подъеме на поверхность требует много энергии и при этом способно выделить в атмосферу большое количество растворенных на глубине вредных газов. Резюмируя, можно выделить главные недостатки существующих установок: 1. Большие энергетические потери на транспортировку сырья с глубины, позволяющие установкам работать при разности температур не ниже 20 0 С. 2. Сложность подачи сырья, ограничивающая объемы производства. 3. Необходимость иметь стартовые энергетические мощности. 4. Проблемы, связанные с выделением углекислого газа растворенного в глубинных слоях океана. Именно в силу этих недостатков проведенные экспериментальные работы по освоению тепловой энергии океана привели лишь к весьма скромным результатам на маломощных установках, работающих с положительным выходом энергии при температурном градиенте не ниже 20 0 С.

14 Результаты работ, проводимых в прошлом веке по теме OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) были не слишком успешными. КПД тепловой энергии тропического океана, как источника энергии, составляет 6-8%.

15 Основные принципиальные схемы ОТЭС Для преобразования энергии перепада температур в океане в настоящее время предложено несколько типов устройств. наибольший объем исследований ведется по разработке систем, действующих по двухконтурной схеме с промежуточным рабочим телом на основе термодинамического цикла Ренкина устройств, выполненных по одноконтурной схеме и работающих непосредственно на морской воде(открытый цикл Клода) к основным на сегодняшний день (имеются в виду промышленно разрабатываемые установки) можно причислить и устройства, работающие по одноконтурной схеме, но нагруженные на обычную гидравлическую турбину (цикл Фетковича). далее следует целый ряд модификаций схем тепловых машин, использующих кроме того и другие перепады температур (воздух-вода, точнее атмосфера-гидросфера, гидросфера-литосфера), а также системы для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую.

16 Схема установки, работающей по двухконтурной схеме с промежуточным рабочим телом на основе термодинамического цикла Ренкина 1 насос теплой воды; 2 испаритель; 3 насос осушителя парообразного рабочего тела; 4 осушитель; 5 турбина с электрогенератором; 6 конденсатор; 7 насос для забора холодной воды; 8 насос для подачи рабочего тела

17 Термодинамический цикл такой тепловой машины (цикл Ренкина) Полезная работа, совершаемая паром в турбине, определяется ветвью 1-2, на участке 2-3 происходит конденсация, затем насосом рабочее тело подается в испаритель 3-4, где нагревается (ветвь 4-5) и испаряется (ветвь 5-1). Таким образом, подвод рабочего тела к системе тепла осуществляется на ветви, а отвод на ветви 2-3. Дополнительную работу приходится затрачивать на закачку конденсата в испаритель (3-4) и на подачу воды в нагреватель и холодильник

18 Максимальный теоретический КПД такой системы определяется разностью температур воды, подаваемой в нагреватель и холодильник, как КПД эквивалентного цикла Карно η к = Т Т Т Для перепадов температур между поверхностными и глубинными слоями воды в пределах от 15 до 26 С он соответственно изменяется в диапазоне от 5 до 9%. Реальный КПД, как правило, существенно ниже. Это связано с конструктивными ограничениями, не позволяющими в реальной установке довести температуру паров и конденсата до температуры теплых и холодных вод соответственно. Можно подсчитать, что при теоретическом КПД, равном 7,3%, на турбине получаем величину примерно в 2 раза меньшую 3,6%. Причем она не учитывает еще потерь на собственные нужды станции, которые сведут КПД до величины, меньшей 2,5%. Это, в свою очередь, означает, что для получения 1 МВт «полезной» мощности через теплообменники такой станции должно пройти не менее 40 МВт тепловой мощности. Именно поэтому ОТЭС требуют огромных расходов теплой и холодной воды, измеряемых в тысячах кубометроввсекунду. 01

19 Для того чтобы представить себе, что же такое реальная промышленная ОТЭС, достаточно указать такие ориентировочные цифры: станция мощностью 40 МВт (плавучая) должна иметь водоизмещение примерно 70 тыс.т, диаметр трубопровода холодной воды 10 м и рабочую поверхность теплообменника около 45 тыс.м 2. Соответственно, для станции с полезной мощностью 500 МВт водоизмещение будет составлять примерно 500 тыс.т (водоизмещение современного супертанкера). Трубопровод должен иметь диаметр не менее 30 м, площадь теплообменника будет около м 2.

20 Схема ОТЭС, работающей по открытому циклу (цикл Клода): 1 насос теплой воды; 2 деаэратор; 3 вакуумный насос; 4 испаритель; 5 турбина с электрогенератором; 6 конденсатор; 7 насос для подъема холодной воды В качестве рабочего тела здесь использована морская вода, подаваемая в испаритель через деаэратор, освобождающий воду от растворенных в ней газов. Предварительно из полостей испарителя и конденсатора удаляется воздух, так что давление над поверхностью жидкости определяется только давлением насыщенных паров, которое сильно зависит от температуры.

21 При характерных для ОТЭС температурах этот перепад составляет примерно 1,6 кпа (при замкнутом цикле на аммиаке около 500 кпа), под действием этого перепада пары воды приводят в движение турбину, попадают в конденсатор, где и превращаются в жидкость. Основное отличие цикла как раз и состоит в малости перепада давлений, что требует использования соответствующих гигантских турбин диаметром в несколько десятков метров. Это, пожалуй, основной технический недостаток систем открытого цикла. Основное же их достоинство отсутствие гигантских нетехнологичных теплообменников. Кроме того, при работе систем открытого цикла могут быть получены большие количества пресной воды, что немаловажно в жарком поясе планеты.

22 Обобщенная схема двухфазной термоэнергетической установки (схема Бека): 1 парообразователь; 2 накопитель; 3 гидравлическая турбина; 4 конденсатор В основе способа преобразования энергии подобие существующего в природе круговорота воды под действием солнечной радиации. Подъем воды на требуемый уровень осуществляется путем либо создания в столбе кавитационных пузырьков, либо вспениванием (эффекты аналогичные подъему жидкости с помощью эрлифта), либо созданием разрежения над ее поверхностью за счет образования тумана. Гидротурбина при этом может быть установлена непосредственно в трубопроводе теплой воды, забираемой с поверхности.

23 Вариант схемы парожидкостного устройства 1 теплая вода; 2 парожидкостная смесь (туман); 3 холодная вода. Парожидкостная смесь, с удельным объемом от 200 до 3000 см 3 /г, содержащая капельки воды размером около 200 мкм, поднимаясь в поле отрицательного градиента температур, выполняет работу по прокачиванию теплой поверхностной воды через турбину. Общая проблема при реализации подобных устройств в промышленных масштабах (лабораторные образцы уже осуществлены) возможная нестабильность тумана, пены, кавитационных пузырьков

24 Преобразователь Фетковича 1 гидравлическая турбина; 2 клапан турбины; 3, 4 клапаны испарителей теплой и холодной воды; 5 рабочая камера; 6 обратный клапан рабочей камеры Это система периодического действия, основанная на поочередном подключении внутренней полости рабочей камеры к блокам испарения теплой и холодной воды, в результате чего в первой создается разрежение, под действием которого и засасывается забортная вода. После подъема на максимальный уровень вода сбрасывается через турбину.

25 Использование перепада температур океан-атмосфера Идея использования перепада температур между холодным воздухом и незамерзающей (теплой) водой подо льдом Арктики впервые была высказана во Франции А. Баржо, развившим идею Д Арсонваля по преобразованию тепловой энергии, запасенной в океане. В нашей стране с ее протяженным арктическим шельфом работы в этой области всегда вызывали интерес. Достаточно указать на проекты Г. Покровского (гг.), на работы, выполненные под руководством В.И. Марочека во Владивостоке, на проведенные там же исследования А.К. Ильина и В.В. Тикменова. Особенность работы таких станций так называемый «треугольный» цикл: нагрев и испарение рабочего тела в результате политропного процесса, адиабатное расширение через турбину, изотермическое сжатие при подаче в испаритель с одновременным отводом избыточного тепла в холодильнике. КПД такого цикла, как показано в одной из работ А. К. Ильина, ниже термического КПД цикла Карно примерно в 2 раза. Удельная мощность, получаемая с 1 м 2 площади океана при разности температур воды и воздуха, равной 10 С составляет примерно 18 квт/м 2 20 С 60 квт/м 2, 30 С 125 квт/м 2

26 Схема арктической ОТЭС на перепаде вода-воздух 1 испаритель основного контура; 2 турбина с электрогенератором; 3 конденсатор; 4 теплообменник контура охлаждения промежуточного рабочего тела; 5 насос для подачи хладагента; 6 насос для подачи рабочего тела; 7 насос для подачи морской воды; 8 водозаборник; 9 патрубок сброса отработанной воды

27 Прямое преобразование тепловой энергии Схема ОТЭС на термоэлектрических преобразователях. В основе ее действия явление Зеебека, заключающееся в возникновении разности потенциалов в электрической цепи, составленной из материалов с различной концентрацией носителей заряда, места соединений которых нагреты до разных температур. 1 кожух; 2 термоэлектрический генератор; 3 полупроводниковые элементы с p-n проводимостью; 4 поверхностное изолирующее покрытие; 5 изолятор; 6 соединительные шины Схема ОТЭС с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую: а устройство отдельного блока; б, в варианты устройства термоэлектрического преобразователя

28 2.2. Энергия приливов и отливов Ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Поскольку Солнце находится от Земли в 400 раз дальше, гораздо меньшая масса Луныдействуетназемныеподывдвоесильнее, чем масса Солнца. Поэтому решающую роль играет прилив, вызванный Луной (лунный прилив). В морских просторах приливы чередуются с отливами теоретически через 6 ч 12 мин 30 с. Если Луна, Солнце и Земля находятся на одной прямой (так называемая сизигия), Солнце своим притяжением усиливает воздействие Луны, и тогда наступает сильный прилив (сизигийный прилив, или большая вода). Когда же Солнце стоит под прямым углом к отрезку Земля-Луна (квадратура), наступает слабый прилив (квадратурный, или малая вода). Сильныйислабыйприливы чередуются через семь дней. Однако истинный ход прилива и отлива весьма сложен. На него влияют особенности движения небесных тел, характер береговой линии, глубина воды, морские течения и ветер. Самые высокие и сильные приливные волны возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. Приливная волна Индийского океана катится против течения Ганга на расстояние 250 км от его устья. Приливная волна Атлантического океана распространяется на 900 км вверх по Амазонке. В закрытых морях, например Черном или Средиземном, возникают малые приливные волны высотой см.

29 Максимально возможная мощность в одном цикле прилив отлив, т. е. от одного прилива до другого, выражается уравнением где W = ρgsr 2, ρ плотность воды g ускорение силы тяжести S площадь приливного бассейна R разность уровней при приливе Как видно из (формулы, для использования приливной энергии наиболее подходящими можно считать такие места на морском побережье, где приливы имеют большую амплитуду, а контур и рельеф берега позволяют устроить большие замкнутые «бассейны». Мощность электростанций в некоторых местах могла бы составить 2 20 МВт.

30 Первая морская приливная электростанция мощностью 635 квт была построена в 1913 г. в бухте Ди около Ливерпуля. В 1935 г. приливную электростанцию начали строить в США. Американцы перегородили часть залива Пассамакводи на восточном побережье, истратили 7 млн. долл., но работы пришлось прекратить из-за неудобного для строительства, слишком глубокого и мягкого морского дна, а такжеиз-за того, что построенная неподалеку крупная тепловая электростанция дала более дешевую энергию. Аргентинские специалисты предлагали использовать очень высокую приливную волну в Магеллановом проливе, по правительство не утвердило дорогостоящий проект. С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции на приливах высотой до 13 метров работает ПЭС мощностью 240 тыс.квт с годовой отдачей 540 тыс.квт ч. Советский инженер Бернштейн разработал удобный способ постройки блоков ПЭС, буксируемых на плаву в нужные места, и рассчитал рентабельную процедуру включения ПЭС в энергосети в часы их максимальной нагрузки потребителями. Его идеи проверены на ПЭС, построенной в 1968 году в Кислой Губе около Мурманска; своей очереди ждет ПЭС на 6 млн.квт в Мезенском заливе на Баренцевом море.

31 Кислогубская ПЭС Мощность станции -1,7 МВт (первоначально 0,4 МВт). Станция установлена в узкой части губы Кислая, высота приливов в которой достигает 5 метров. Конструктивно станция состоит из двух частей - старой, постройки 1968 года, и новой, постройки 2006 года. Новая часть присоединена к одному из двух водоводов старой части. В здании ПЭС размещено два ортогональных гидроагрегата - один мощностью 0,2 МВт (диаметр рабочего колеса 2,5 м, находится в старом здании) и один ОГА-5,0м мощностью 1,5 МВт (диаметр рабочего колеса 5 м, находится в новом здании). Гидротурбины изготовлены ФГУП «ПО Севмаш»

32 Мезенская ПЭС Мезенская ПЭС проектируется на побережье Белого моря в Мезенском заливе, где сосредоточены основные запасы приливной энергии Европейской части России и величина прилива достигает 10,3 м. Было рассмотрено 8 вариантов расположения ПЭС. За базисный был принят наиболее выдвинутый в море створ, позволяющий разместить здание ПЭС и водосливную плотину на естественных глубинах. Площадь отсекаемого будущей плотиной бассейна кв. км. Возможная мощность ПЭС была определена в 19,7 млн. квт с выработкой 49,1 млрд. квт-ч электроэнергии. Расчеты энергоэкономической эффективности ПЭС в первой четверти нового века определили ее мощность в 11,4 млн. квт с выработкой 38,9 млрд. квт-ч при3400 часах годового использования. Энергию планируется использовать на внутреннем и внешнем рынках Северо-западного региона, в объединениях энергосистем «ЕЭС России» и Европейского сообщества.

33 Приливная электростанция (ПЭС) - электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной, залив или устье впадающей с море (океан) реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (> 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами соответственно 2-1 ч четырежды за сутки (такая ПЭС называется однобассейновой двустороннего действия). Для устранения неравномерности выработки электроэнергии бассейн ПЭС можно разделить плотиной на два или три меньших бассейна, в одномиз которых поддерживается уровень «малой», а вдругом-«полной» воды; третий бассейн - резервный; гидроагрегаты устанавливаются в теле разделительной плотины. Но и эта мера полностью не исключает пульсации энергии, обусловленной цикличностью приливов в течение полумесячного периода.

34 Соотношения, позволяющие оценить мощность приливных течений, подобны тем, которые используются в ветроэнергетике, при этом следует иметь в виду, что плотность воды во много раз выше плотности воздуха, а скорости течения воды сравнительно низки. Плотность мощности потока воды, Вт/м 2 V ρ 2 В случае приливного или речного течения при скорости, например, 3 м/с 3 3 q = 1000 = Вт /м 2 2 Только часть полной энергии потока может быть преобразована в полезную. Как и для ветра, этозначениенеможетпревышать60%. На практике оказывается, что его можно довести максимум до 40%. q = 3 Капитальные затраты на создание подобных устройств в расчете на 1 квт установленной мощности достаточно высоки, поэтомуихстроительство целесообразно лишь в отдаленных районах с высокими скоростями приливных течений, где любые альтернативные источники энергии еще более дороги

35 Схема извлечения приливной энергии Схема электростанции на приливном течении

36 Экологическая безопасность ПЭС: наплавной способ строительства дает возможность не возводить в створах ПЭС временные крупные стройбазы, не сооружать перемычки, что способствует сохранению окружающей среды в районе ПЭС исключен выброс загрязняющих веществ в атмосферу не образуются радиоактивные и тепловые отходы не требуется добыча, транспортировка, переработка, сжигание и захоронение топлива, затопление территорий плотины ПЭС биологически проницаемы, на них не стоят задачи создавать напор на продолжительный срок, бороться с фильтрацией пропуск рыбы через ПЭС происходит практически беспрепятственно, при холостом режиме работы турбинных агрегатов при открытых затворах обеспечивается пропуск через плотину рыб, совершающих нерестовые и кормовые миграции натурные испытания (исследования Полярного института рыбного хозяйства и океанологии) на Кислогубской ПЭС не обнаружили погибшей рыбы или ее повреждений основная кормовая база рыбного стада - планктон: на ПЭС гибнет 5-10% планктона, а нагэс % ледовый режим в бассейне ПЭС смягчается, т.к. формирование сплошного ледяного покрова маловероятно

37 2.3. Энергия волн Принцип действия волновых электростанций 1. Использование вертикальных подъемов и спадов волны для при вода в действие водяных или воздушных турбин, соединенных с электрогенераторами. 2. Использование горизонтального перемещения волн с помощью устройств флюгерного типа для получения через специальную передачу вращательного движения. 3. Концентрация волн в сходящемся канале, в котором их кинетическая энергия поддерживала бы напор воды, достаточный для привода в действие турбины. Одно из устройств первой группы представляет собой вертикальную трубу, погруженную нижним открытым концом в достаточно спокойные слои моря и закрытую сверху. Труба закреплена на поплавке. В верхней ее части, в "волновой" камере, вода имеет свободную поверхность. При подъеме волны уровень свободной поверхности в "волновой" камере поднимается и сжимает воздух, который приводит в действие воздушную турбину, соединенную с электрогенератором. При спаде волны через атмосферный клапан в "волновую" камеру засасывается новая порция воздуха. И далее процесс повторяется. Период колебаний уровня воды -5-6 с.

38 Преобразователи, использующие энергию колеблющегося водяного столба При набегании волны на частично погруженную полость, открытую под водой, столб жидкости в полости колеблется, вызывая изменения давления в газе над жидкостью. Полость может быть связана с атмосферой через турбину. Поток может регулироваться так, чтобы проходить через турбину в одном направлении, или может быть использована турбина Уэлса. Уже известны по крайней мере два примера коммерческого использования устройств на этом принципе сигнальные буи, внедренные в Японии Масудой (рис. 9.12) и в Великобритании сотрудниками Королевского университета Белфаста. Более крупное и впервые включенное в энергосеть устройство построено в Тофтестоллене (Норвегия) фирмой Kvaernor Brug A/S. Основной принцип действия колеблющегося столба показан на рис В Тофтестоллене он используется в 500-киловаттной установке, построенной на краю отвесной скалы. Кроме того, национальная электрическая лаборатория (NEL) Великобритании предлагает конструкцию, устанавливаемую непосредственно на морском дне.

39 Схема установки, в которой используется принцип колеблющегося водного столба (разработана Национальной инженерной лабораторией NEL, Великобритания, размещается непосредственно на грунте, турбина приводится в действие потоком одного направления): 1 волновой подъем уровня; 2 воздушный поток; 3 турбина; 4 выпуск воздуха; 5 направление волны; 6 опускание уровня; 7 впуск воздуха.

40 Пневмобуй Масуды: 1 корпус; 2 электрогенератор; 3 клапан; 4 воздушная турбина Главное преимущество устройств на принципе водяного колеблющегося столба состоит в том, что скорость воздуха перед турбиной может быть значительно увеличена за счет уменьшения проходного сечения канала. Это позволяет сочетать медленное волновое движение с высокочастотным вращением турбины. Кроме того, здесь создается возможность удалить генерирующее устройство из зоны непосредственного воздействия соленой морской воды.

41 Преобразователи, отслеживающие профиль волны В этом классе преобразователей остановимся в первую очередь на разработке профессора Эдинбургского университета Стефана Солтера, названной в честь создателя «утка Солтера». Техническое название такого преобразователя колеблющееся крыло. Форма преобразователя обеспечивает максимальное извлечение мощности. Волны, поступающие слева, заставляют утку колебаться. Цилиндрическая форма противоположной поверхности обеспечивает отсутствие распространения волны направо при колебаниях утки вокруг оси. Мощность может быть снята с оси колебательной системы с таким расчетом, чтобы обеспечить минимум отражения энергии. Отражая и пропуская лишь незначительную часть энергии волн (примерно 5%), это устройство обладает весьма высокой эффективностью преобразования в широком диапазоне частот возбуждающих колебаний

42 Эффективность «утки Солтера» (диаметр 15 м, ось зафиксирована) Наиболее серьезными недостатками для «уток Солтера» оказались следующие: необходимость передачи медленного колебательного движения на привод генератора; необходимость снятия мощности с плавающего на значительной глубине устройства большой протяженности; вследствие высокой чувствительности системы к направлению волн необходимость отслеживать изменение их направления для получения высокого КПД преобразования; затруднения при сборке и монтаже из-за сложности формы поверхности «утки».

Тема 5. Эффективность использования гидроэнергетических ресурсов. Гидроэнергетическими ресурсами, которые могут быть использованы для получения механической или электрической энергии, считаются: - гидроэнергия

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа 8 г. Одинцово Тема урока: «Альтернативные источники энергии» Разработала: Кашолкина Е.Н., учитель географии МБОУ

УДК 620.91 Хакимуллин Б.Р. студент кафедры ПТЭ, института теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедры ПТЭ, института теплоэнергетики Зайнуллин Р.Р. к.ф.-м.н., старший преподаватель кафедры ПЭС ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

Газотурбинные установки Газотурбинные установки ГТУ имеют единичную электрическую мощность от двадцати киловатт (микротурбины) и до нескольких десятков мегаватт это классические газовые турбины Г Т У Газотурбинные

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ Подготовили ученики 8 А класса ГБОУ СОШ 1924 Геотермальная энергия Геотермальная энергетика направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за

Ветроэнергетическая установка. Область техники, к которой относится изобретение. Ветроэнергетическая установка служит для преобразования энергии ветра в механическую энергию. Уровень техники Известно множество

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА План лекции:. Циклы паротурбинных установок. Цикл Карно. Цикл Ренкина Лекция 4. ЦИКЛЫ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК. ЦИКЛ КАРНО В современной стационарной теплоэнергетике в основном

1 ҚКЭК 27-28 Дәрістер МҰХИТТІҢ ЖЫЛУЛЫҚ ЭНЕРГИЯСЫН ТҮРЛЕНДІРУ Крупный водный бассейн естественный коллектор энергии солнечного излучения. В глубоководных местах (>400м) разница температур поверхностных

ПЕРСПЕКТИВА ПРИМЕНЕНИЯ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ В ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ Митрофанов С.В., Краснова К.С., Радаев А.В. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский

Цели урока: Тема: "Электроэнергетика России" 1. Дать определение понятиям электроэнергетика, энергосистема. 2. Продолжить формирование у школьников представлений и знаний об основных межотраслевых комплексах

Чистая энергия Зеленчукская ГЭС-ГАЭС Филиал ОАО «РусГидро»- «Карачаево-Черкесский филиал» 1 п. Правокубанский, 2014 г. 2 ЗЕЛЕНЧУКСКАЯ ГЭС- ГАЭС Идея трансформации Зеленчукской ГЭС в ГЭС- ГАЭС сформировалась

Добро пожаловать в мир конструкторов fischertechnik 3 Энергия в вашей повседневной жизни 3 Нефть, уголь, ядерная энергия 4 Вода и ветер 4 Солнце 5 Энергия 5 Солнечная энергия 6 Введение 6 Преобразование

Задание 1 (5 минут) В сосуде с водой плавает опрокинутая вверх дном кастрюля Будет ли изменяться уровень воды в кастрюле с изменением температуры окружающего воздуха? (Тепловым расширением воды, кастрюли

Современные электростанции - альтернатива АЭС Инструктор: Нина Аникина Ученые всего мира ищут замену опасным атомным электростанциям, использующим для получения тепла радиоактивный уран. Возобновляемые

Научно-производственное предприятие Гидроэнергоспецстрой и ЦНИИ имени академика А.Н.Крылова представляют концепцию МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО МОРСКОГО КОМПЛЕКСА Санкт-Петербург 2011 1. Проблемы использования

УДК 620.91 Хакимуллин Б.Р. студент кафедры ПТЭ, института теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедры ПТЭ, института теплоэнергетики Гафуров А.М. Инженер I категории УНИР ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Всегда в движении! Внедрение альтернативных источников электроэнергии, применение мини ГЭС на месторождении алмазов им. В. Гриба Дмитрий Едакин, ведущий инженер отдела водопонижающего контура и карьерного

Исследование для Республики Таджикистан в рамках проекта «Применение чистых, возобновляемых и/или альтернативных энергетических технологий для сельских районов в странах Центральной Азииʺ Цель и задачи

ГЕККОН_Доклад Название команды Название доклада Тема доклада Новодвинцы «Ветер, ветер, ты могуч?» Д 1 Увеличение численности населения на нашей планете, быстрое развитие производства в эпоху НТР, нарастающее

МАЛЫЕ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. ГИДРОТУРБОАГРЕГАТЫ Турбиной называется устройство, служащее для преобразования энергии падающей жидкости в механическую энергию. Они бывают двух типов: активные, рабочее колесо

Реферат: Полезная модель относится к гелио- и ветроэнергетике и может быть использована для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую. 9. Цель полезной модели состоит в повышении удельной

Мощность, квт РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК МАЛОЙ МОЩНОСТИ С РАСШИРИТЕЛЬНОЙ ТУРБИНОЙ НА БАЗЕ ТУРБИН КОНСТРУКЦИИ ЛПИ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ И ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ

ОСНОВНОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ ГИДРОТУРБИНЫ ПОДОБНЫЕ ТУРБИНЫ КАВИТАЦИОННЫЙ ИЗНОС ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТАРАН Основным энергетическим уравнением турбины (уравнением Эйлера) является уравнение, которое определяет

И методы контроля мореходных качеств корабля 133 4.3. Стабилизация судна на волнении Вопросы устройства и методов проектирования успокоителей качки судов изложены в обширной монографической и справочной

ОАО «Силовые машины» Энергия на результат РЕКОНСТРУКЦИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТУРБИНЫ РЫБИНСКОЙ ГЭС Докладчик: Ю.В. Сапроненко, ведущий конструктор Соавторы: А.А. Колесников, С.Я. Ильин, А.М. Афанасьев HYDRO

Коаксиальные кабели Электрические процессы в коаксиальных цепях Способность коаксиальной пары пропускать широкий спектр частот конструктивно обеспечивается коаксиальным расположением внутреннего и внешнего

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙCКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Брянский государственный технический университет УТВЕРЖДАЮ Ректор университета О.Н. Федонин 2014 г. ПЕЧИ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛООБМЕНА

B y J o h n o n Отбор тепла продуктов сгорания ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В соответствии с Законом Украины «О теплоснабжении», одним из основных направлений развития систем теплоснабжения является внедрение

Принцип действия турбины. Активные турбины Особенности турбины как теплового двигателя. Турбина (от латинского слова «turbo», т. е. вихрь) является тепловым ротационным двигателем, в котором потенциальная

А.П. Суходолов начальник департамента по развитию промышленного комплекса администрации губернатора Иркутской области В.Ф. Федоров советник департамента по развитию промышленного комплекса администрации

4 мая 2017 г. Теплопроводность это процесс распространения теплоты между соприкасающимися телами или частями одного тела с различной температурой. Для осуществления теплопроводности необходимы два условия:

Литература 1 Интернет ресурс http://www.beltur.by 2 Интернет ресурс http://otherreferats.allbest.ru/geography/00148130_0.html 3 Интернет ресурс http://www.svali.ru/climat/13/index.htm 4 Интернет ресурс

Вариант II Часть 1 При выполнении заданий части 1 в бланке ответов 1 под номером выполняемого Вами задания (А1 А21) поставьте знак «x» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного Вами ответа.

Hubertus von Grünberg, Председатель Правления Группы АББ 2010-06-08 Интеллектуальные сети Энергетическая система переживает трудные времена Регулирующее законодательство определяющий фактор в принятии

Использование нетрадиционных источников энергии для энергоснабжения населенного пункта или промышленной зоны мощностью в 1МВт Using of alternative energy sources for power supply of the village or manufacturing

УДК 621.3.078.4: 621.512 С.И.Выпанасенко, д-р техн. наук А.В.Бобров (Украина, Днепропетровск, Национальная горный университет) Основные пути повышения энергоэффективности регулирования производительности

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания Предлагается новая схема конструкции двигателя (дизеля). Схема предлагаемого двигателя внутреннего сгорания представлена на рис. 24. В двигателе полностью отсутствуют

Анализ состояния рынка аналогов систем управления возобновляемыми источниками энергии Шляхтичев А. А. 1, Шипуля М. А. 2 Аннотация В работе представлена часть анализа проблемной ситуации проекта ГПО КИПР-1401,

ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. ДЛЯ ВСЕХ ОТРАСЛЕЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Наша компания специализируемся на проектировании, поставке, ремонту и сервисному обслуживанию промышленного холодильного оборудования

Экзаменационные билеты по географии материков и океанов (7 класс): Билет 1. 1. Географическая карта: значение, виды карт, способы изображения основного содержания карты. 2. Евразия: географическое положение,

Атомные электрические станции Тема 7. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОФИКАЦИИ В ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВКАХ Основные вопросы Преимущества теплофикационного цикла Противодавленческая схема ПТУ ПТУ с регулируемым отбором пара

6-я я Международная конференция Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности, АДСОРБЦИОННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА И ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Административная работа за 1 полугодие Вариант 1. Часть 1 А1. На графике приведена зависимость скорости прямолинейно движущегося тела от времени. Определите модуль ускорения тела. 1) 10 м/с 2 2) 5 м/с

Лекция 0 Стационарное движение жидкости. Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости и его применение. Формула Торричелли. Реакция вытекающей струи. Л-: 8.3-8.4; Л-: с. 69-97

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования «Центр дополнительного образования «Аэрокосмическая школа» Гранулятор для Енисея Авторы: Новокович Илья, 9, шк.137 Сон-Дон-Суль

УДК 62-176.2 Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Зайнуллин Р.Р. к.ф.-м.н., старший преподаватель кафедры ПЭС ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ВОЗМОЖНОСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Информация о проекте, выполняемом в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы» Номер Соглашения о предоставлении

Водный (речной и морской) транспорт Реки являются самыми древними путями сообщения и до появления железнодорожного и автомобильного транспорта играли большую роль для связи между населенными пунктами и

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Информация о дисциплине Лекции 8 часов Практические занятия 6 часов Лабораторные работы 4 часов Форма отчетности экзамен Литература Твайделл Дж., Уэйр

Пресс-релиз 28 сентября 2011 BMW продолжает борьбу за снижение вредных выбросов Даже очень эффективный двигатель внутреннего сгорания может преобразовать только около одной трети энергии топлива в механическую

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Энергетический институт Кафедра: ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Дисциплина: ИНТЕГРИРОВАНИЕ В СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УСТАНОВОК

Занятие 8. Термодинамика Вариант 4... Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при повышении его температуры?. Увеличивается. Уменьшается. Не изменяется 4. Это не связанные величины 4... Давление

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА План лекции:. Уравнение состояния реальных газов и паров. Водяной пар. Парообразование при постоянном давлении. Парогазовые смеси. Влажный воздух 4. Цикл воздушной холодильной

Солнечно-лунные приливы в земной коре по данным мониторинга уровня подземных вод в Чуйском бассейне Кыргызстана Мандычев А., Мандычев Д., Шабунин А.. Центрально-Азиатский институт прикладных исследований

ИНСТРУКЦИЯ ПО МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗАТВОРОВ HÖGFORS СЕРИИ 31300CS. 30/04/2014 Содержание Общие положения... 2 Транспортировка и хранение... 3 Схемы строповки... 4 Выбор места для монтажа, расположение

План лекции:. Компрессоры. Индикаторная диаграмма. Многоступенчатое сжатие в компрессоре 3. Эжектор ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА Лекция 0. КОМПРЕССОРЫ. ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА Компрессором называют машину

Практическое использование тепловых насосов на объектах жилищнокоммунального хозяйства Украины Литвинюк Юрий Николаевич технический директор ООО «Прогресс-XXI» Украина, г. Киев г. Алушта 2013 г. Основные

Малоэтажное строительство Комплексное решение проблем электро и теплоснабжения Проблемы подключения Проблемы Недостаток резервных мощностей Необходимость подвода коммуникаций Множество согласующих инстанций

7 класс Определения. Введение Вопрос Ответ Что изучает физика? Физика - наука о природе, изучающая механические, электрические, магнитные, тепловые, звуковые и световые явления. В чём состоит задача физики?

SWorld 6-18 October 2015 http://www.sworld.education/conference/year-conference-sw/the-content-of-conferences/archives-of-individual-conferences/oct-2015 SCIENTIFIC RESEARCHES AND THEIR PRACTICAL APPLICATION.

Некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода, ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии является Мировой океан - он поглощает большую часть энергии, поступающей от Солнца. Используют также приливы и отливы, океанские течения, мощные реки, которые несут огромные массы воды в моря и океаны. Раньше все люди научились использовать энергию рек.

Энергия воды (гидроэнергия)

Энергия воды, или биоэнергия, также является превращенной энергией Солнца. Падение воды издавна использовалось для вращения лопастные колес и турбин. Вода была первым источником энергии, а первой машиной, с помощью которой человек использовал энергию воды, была примитивная водяная турбина. Более 2000 лет назад горцы на Ближнем Востоке уже пользовались водяным колесом в виде вала с лопатками: поток воды, отведенный из ручья или реки, давил на лопатки, передавая им свою кинетическую энергию. Лопатки двигались, а поскольку они были жестко скреплены с валом, то вращался вал. К нему в свою очередь прикреплялось мельничный жернов, который вместе с валом вращалось относительно недвижимого нижнего жернова. Именно так работали первые "механизированные" мельницы для зерна. Но сооружали только в горных районах, где реки и ручьи были большие перепады и сильное давление.

Вода, которую еще в древние времена использовали для выполнения механической работы, до сих пор остается хорошим источником энергии, теперь уже электрической. Энергия падающей воды, вращает водяное колесо, служила непосредственно для размола зерна, распиловки древесины и производства тканей. Однако мельницы и лесопилки на реках стали исчезать, когда в 30-х годах XIX в. началось производство электроэнергии у водопадов.

На современной гидроэлектростанции (ГЭС) масса воды с большой скоростью устремляется на лопатки турбин. Вода течет через защитную сетку и регулируемый затвор стальным трубопроводом к турбине, над которой установлен генератор. Механическая энергия воды посредством турбины передается генератору и там превращается в электрическую. После этого вода стекает в реку через туннель, постепенно расширяется, теряя при этом свою скорость.

По мощности ГЭС делятся на мелкие (с установленной мощностью до 0,2 МВт), малые (до 2 МВт), средние (до 20 МВт) и крупные (более 20 МВт); за давлением - на низконапорные (напор до 10 м), среднего напора (до 100 м) и высоконапорные (более 100 м). В отдельных случаях дамбы высоконапорных ГЭС достигают высоты 240 м. Они сосредотачивают перед турбинами водную энергию, накапливая воду и поднимая ее уровень. Турбина - энергетически очень выгодна машина, потому что в ней вода легко меняет поступательное движение во вращательное. Тот же принцип часто используют и в машинах, которые внешне совсем не похожи на водяное колесо (если на лопатки воздействует пар, то речь идет о паровые турбины). На типовых ГЭС КПД нередко составляет 60-70%, то есть 60-70% энергии нисходящей воды превращается в электрическую.

Сооружение гидростанций стоит дорого, и они требуют значительных эксплуатационных затрат, зато их "топливо" бесплатное и ему не грозит никакая инфляция. Первоисточником энергии является Солнце, испаряет воду из океанов, морей и рек. Водяной пар конденсируется в виде дождя выпадает в возвышенных местностях и стекает вниз к морю. Гидростанции строят на пути этого стока для перехвата энергии движения воды - энергии, которая в противном случае была бы израсходована на перенос отложений к морю.

Поэтому гидроэнергетика не совсем безвредной для окружающей среды.

Рассмотрим некоторые негативные последствия для природы, связанные с сооружением плотин на реках. Когда течение реки замедляется, как это обычно происходит при попадании ее вод в водоем, зависший осадок начинает опускаться на дно. Ниже водохранилища чистая вода, попадая в реку, гораздо быстрее размывает речные берега, будто восстанавливая тот объем осадков, который был утрачен в водохранилище. Итак, усиление эрозии и абразии берегов ниже по течению от водохранилища - обычное явление.

Дно водоема постепенно покрывается слоем осадков, который периодически выступает на поверхность или снова затопляется, когда уровень воды падает и поднимается в результате сброса воды или прилива. Со временем осадков накапливается столько, что они начинают занимать значительную часть полезного объема водохранилища. Это означает, что водохранилище, сооруженное для хранения запасов воды или контроля за наводнениями, постепенно теряет свою эффективность. Накоплению большого количества осадков в водохранилище можно частично предотвратить, если осуществлять регулярный контроль за количеством обломочного материала, снесенного потоками воды.

Невидимые до поры до времени кучи осадков, которые становятся видимыми только при низкого стояния воды в водоеме, - не единственная причина, по которой многие выступают против строительства плотин. Есть и другая, более важная: после заполнения водохранилища под водой оказываются ценные земли, без возможности восстановления. Исчезают также ценные животные и растения, причем не только сухопутные; рыбы, населяющие перегороженную плотиной реку, тоже могут исчезнуть, поскольку плотина преграждает путь к местам их нереста.

Есть и другие проблемы, связанные со строительством плотин и водохранилищ. В определенные периоды качество воды в водоеме и, соответственно, качество воды, выпускаемой из него, может быть очень низкой. В течение лета и осени нижние слои воды в водоеме збидниються кислородом, что обусловлено одновременным действием двух процессов: неполным перемешиванием воды и бактериальным расписанию отмерших растений в донных слоях, требует большого количества кислорода. Когда эта бедная кислородом вода выпускается из водохранилища, прежде всего страдают рыбы и другие водные организмы ниже по течению.

Несмотря на все это, преимущества ГЭС очевидны - постоянно восстановительный самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды.

Сегодня для работы ГЭС на реках созданы водохранилища, часто даже каскады водохранилищ. Реальный гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2 900 ГВт, а практически для производства гидроэлектроэнергии используется менее 1000 ГВт. В мире сейчас работают десятки тысяч ГЭС. То есть пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала Земли. Ежегодно огромные потоки воды, образующиеся от дождей и таяния снегов, стекают в моря неиспользованными. В случае задержания их с помощью дамб, человечество получило бы дополнительно огромное количество энергии.

1 М 3 воды обладает потенциальной энергией На высоте 124 м – 1000*9,8*124= Дж (Красноярская ГЭС – Россия)

Крупнейшие гидроэлектростанции России Наименова ние Мощ- ность, ГВт Среднегодовая выработка, млрд кВт·ч Геогра- фия Саяно- Шушенская 6,4023,50р. Енисей (г. Саяногорск) Красноярская 6,0020,40р. Енисей (г. Дивногорск) Братская 4,5022,60р. Ангара (г. Братск) Усть-Илимская 4,3221,70р. Ангара (г. Усть-Илимск)

Ветряная электростанция несколько ветрогенераторов, собранных в одном, или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветряные электростанции называют ветряными фермами (от англ. Wind farm). ветрогенераторов.

Прили́вная электроста́нция (ПЭС) особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров. Крупнейшая в мире приливная электростанция Ля Ранс, Франция

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция

В России c 1968 года действует экспери- ментальная ПЭС в Кислой губе на побе- режье Баренцева мо- ря мощностью 0,4 МВт. ПЭС в Мезенской губе (мощность МВт) на Белом море. Высота её плотины 6м длина 93 м.9 Макет приливной электростанции

Мировой океан содержит колоссальные запасы энергии. Внутренняя энергия воды (тепловая), соответствующая перегреву воды на поверхности океана, по сравнению с донными, например, на 20 градусов, имеет значение около 10^26 Дж. Кинетическая энергия течений в океанах оценивается величиной около 10^18 Дж. Но люди сегодня умеют использовать только самую малую долю этой энергии, при этом ценой больших и долго окупающихся капиталовложений. Поэтому энергетика, основанная на использовании внутренней энергии воды, до наших дней казалась малоперспективной.

Но ограниченные запасы ископаемых топлив (газа и нефти), использование которых способствует загрязнению экологии, истощение запасов урана (наряду с опасными радиоактивными отходами), а также неопределенность сроков и последствий влияния на экологию использования в промышленности термоядерной энергии вынуждает инженеров и ученых уделять больше внимания поиску новых возможностей применения безвредных источников энергии: разницы в уровне воды в реках, а также тепла солнца, энергии Мирового океана, ветра. Общественность, а также многие инженеры еще не знают, что работы по извлечению внутренней энергии воды из океанов и морей в последние годы в некоторых странах приобрели уже большие масштабы, что у них есть обещающие перспективы. Океан хранит в себе несколько видов энергии: энергию океанских течений, приливов и отливов, термальную энергию воды (внутреннюю) и некоторые другие.

Энергия приливов

Самым очевидным способом применения энергии океанов является запуск приливных электростанций (ПЭС). Во Франции с 1967 года в устье реки Ранс на приливах, высота которых достигает13 метров, функционирует ПЭС мощностью 240 тыс. кВт с ежегодной отдачей 540 тыс. кВт/ч. Отечественный инженер Бернштейн выявил удобный метод постройки блоков ПЭС, которые можно буксировать в нужные места на плаву, рассчитал рентабельную последовательность включения электростанции в энергосети в часы их наибольшей нагрузки потребителями энергии. Идеи его уже опробованы на ПЭС, созданной в 1968 году возле Мурманска в Кислой Губе; дальше они будут проверены на ПЭС на 6 млн. кВт на Баренцевом море в Мезенском заливе.

В 70-х годах положение в энергетике поменялось. Каждый раз при поднятии поставщиками в Африке, на Ближнем Востоке и в Южной Америке цен на нефть, энергия приливов становилась все более заманчивой, так как она превосходно конкурировала в стоимости с ископаемыми видами топлива. В скором времени в Южной Корее, Советском Союзе и Англии увеличился интерес к очертаниям береговых линий и возможностям сооружения на них энергетических установок. В этих странах серьезно задумались о применении энергии приливов волн и начали выделять средства на исследования данной области.

Маяки и бакены, использующие энергию волн, усеяли побережья морей и океанов Японии. Бакены – свистки береговой охраны США уже годами действуют благодаря колебаниям волн. Сегодня уже практически не осталось прибрежных районов, где бы ни было своего собственного изобретателя, создающего устройства, работающие на основе энергии волн. С 1966 года, два города во Франции удовлетворяют свои потребности в электричестве полностью за счет энергии приливов и отливов.

Получение энергии на основе разности химического состава воды

В водах океана растворено множество солей. Можно ли использовать соленость воды в качестве источника энергии? Можно. Большое содержание солей в океане навело ученых Скриппского института океанографии в Ла-Колла (Калифорния) на мысль о создании таких сооружений. Они пришли к выводу, что для получения большого количества энергии можно создать батареи, где бы происходили реакции между несоленой и соленой водой.

Энергия биомассы мирового океана

В водах океана содержится прекрасная среда для поддержания жизни, в составе которой находятся питательные вещества, соли и минералы. В этой среде кислород, растворенный в воде, питает всех животных морей - от мельчайших до самых больших. Углекислый газ, растворенный в воде, способствует жизни морских растений - от диатомовых одноклеточных водорослей до бурых водорослей, которые достигают высоты 200-300 футов(60-90 метров). Морскому биологу стоит сделать один шаг вперед, и он сможет перейти от восприятия океана в качестве природной системы поддержания жизни к попытке извлечения на научной основе энергии из этой системы. В середине 70-х годов при поддержке ВМФ США группа ученых в области исследования океана, водолазов, морских инженеров создала первую в мире энергетическую ферму в океане на глубине40 футов(12 метров) под гладью Тихого океана, залитой солнцем, рядом с городом Сан-Клемент. Ферма имела небольшие размеры, это был эксперимент. На ней выращивались гигантские бурые водоросли. Директор проекта доктор Говард А. Уилкокс, являющийся сотрудником Центра исследований океанских и морских систем в Сан-Диего (Калифорния), считает, что до 50% энергии полученных водорослей можно превращать в топливно-природный газ метан (С2Н6). Фермы будущего, производящие водоросли на площади около100000 акров(40 тыс. га), смогут вырабатывать энергию, достаточную для того чтобы удовлетворить потребности города в США с населением 50000 человек.

Энергия течений в океанах

Группа океанологов заметила тот факт, что течение Гольфстрим несет воды рядом с берегами Флориды со скоростью5 миль в час. Идея применить этот теплый поток воды заманчива. Возможно ли это? Смогут ли гигантские подводные пропеллеры и турбины, похожие на ветряные мельницы, вырабатывать электричество, получая энергию из течений и волн? Комитет Мак-Артура, находящийся под эгидой Национального управления по исследованию атмосферы и океана в Майами (Флорида) в 1974 сделал заключение, что СМОГУТ. Общее мнение состояло в том, что определенные проблемы есть, но они все могут решиться в случае выделения ассигнований, так как «в данном проекте нет ничего, что бы превышало возможности технологической и современной инженерной мысли».

Термальная энергия океана (внутренняя энергия воды)

Заметное внимание получила «океанотермическая энергоконверсия» (ОТЭК) – генерирование электрической энергии на основе разности между температурами воды на поверхности океана и глубинными океанскими водами, засасываемыми насосом, например, при использовании в замкнутом цикле турбины фенола или аммония (легкоиспаряющихся жидкостей).

Температура океанской воды различна в разных местах. Между тропиком Козерога и тропиком Рака поверхность воды прогревается до 82 градусов по Фаренгейту (27°С). На глубине около 2000 футов(6000 метров) температура снижается до 35-38 градусов по Фаренгейту (2-3,5°С). Можно ли использовать разницу температур, т.е. внутреннюю энергию воды в целях получения электрической энергии? Может ли тепловая энергоустановка, находящаяся под водой, производить электричество? Да, может.

В далекие 1920-е годы Жорж Клод, решительный, настойчивый и одаренный французский физик реши исследовать эту возможность. Он выбрал участок океана рядом с берегами Кубы, сумел после нескольких неудачных попыток создать установку 22 кВт мощностью. Это стало научным достижением и приветствовалось множеством ученых. Применяя теплую воду с поверхности океана и холодную с глубины, создав соответствующую технологию, мы имеем все необходимое для генерирования электроэнергии, уверяли сторонники применения внутренней энергии воды океана. «По оценкам, полученным нами, в водах поверхности океана существуют запасы энергии, превышающие в 10000 раз общемировую потребность в энергии». «Увы, - отрицали скептики, - Жорж Клоду удалось получить лишь 22 киловатта электроэнергии в заливе Матансас. Дало ли это прибыль?» «Нет, не дало, так как для получения этих 22 киловатт, Клоду пришлось затратить на работу насосов 80 киловатт».

В наше время профессор Скриппского океанографического института Джон Исаакс выполняет вычисления более аккуратно. По его данным, современная технология поможет создать энергоустановки, применяющие для выработки электроэнергии разницу температур в водах океана (внутреннюю энергию воды), которые вырабатывали бы его в два раза больше, чем потребляет весь мира на сегодняшний день. Это будет электрическая энергия, которая преобразует термальную энергию океана (ОТЕС).