Приливные электростанции

Приливные электростанции

Приливные электростанции
0
0
15.02.2020

Виды альтернативных источников энергии

Виды установок отличаются способом выработки энергии: они могу быть активными и пассивными, автономными и зависимыми. Кроме того, важную роль играет выбор источника энергии.

Энергия ветра и солнца

Если вы считаете, что такие приборы и установки – дело будущего, вы ошибаетесь. Солнечные батареи давно и эффективно используются в разных уголках планеты. Более того, такие батареи можно приобрести в обычном магазине. Вопрос только в расчете эффективности использования их в том или ином месте.

Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния

Энергия солнца используется для работы тепловых установок. Там специальные солнечные коллекторы, накапливая энергию, преобразуют её в энергию тепловую. Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Если говорить об энергии ветров, то этот вид получения энергии основан на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями. Очень часто целые поля «ветряков» располагаются в долинах и пустынях, где сила ветров бывает колоссальной.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор

Исполнение их может быть разным. Все генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции. Они могут быть  с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различаться типом и количеством лопастей, могут располагаться даже в море.

Сила воды и тепло земли

Каждому ещё со школьной поры знакомо такое понятие как гидроэлектростанция. Мощнейшая сила воды используется на благо человеку не один десяток лет. Многокилометровые платины сдерживают давление огромных масс воды, течение которых помогают вырабатывать энергию.

Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций

Ещё один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Вариантом использования альтернативных источников энергии – использование геотермальных вод. Кипящая вода помогает воздавать электроэнергию и передает тепло. Это происходит с помощью специального теплового насоса.

Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии

Биотопливо

Биотопливо (переработка органического сырья или отходов) – один из перспективных способов добычи ресурсов. Современные технологии позволяют перерабатывать разные его виды — жидкое, твердое, газообразное и получать электрическую или тепловую энергию.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель

В качестве биотоплива могут выступать отходы от обработки дерева (прессованные опилки), очисток орехов и семян. Данное топливо используют для выработки тепловой и электрической энергии на ТЭС. Из отходов сельскохозяйственных культур производится также биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.

Плюсы и минусы использования

Как и любого топлива, у альтернативных источников энергии есть свои плюсы и минусы.

Плюсами использования являются:

  • возобновляемость;
  • экологичность;
  • разнообразие вариантов использования;
  • низкая себестоимость энергии.

Минусы использования:

  • затраты на приобретение и установку оборудования, которое требует дорогостоящего ремонта;
  • зависимость от внешних факторов (погодные условия);
  • низкая мощность установок.

Альтернативные источники энергии – не дешевое удовольствие. Однако, такие вложения быстро окупаются

Как работают волновые электростанции?

В основе работы ВЭС лежат преобразователи энергии волн из кинетической в электрическую. Такие устройства делятся на виды в зависимости от принципа действия и конструкции:

  1. «Осциллирующий водяной столб».
    Принцип работы – осуществление толчковых движений, заполняющих камеры с воздушными массами. При сжатии воздуха создается избыточное давление, подающее его на турбину и вращающее лопасти. Турбина вращается и передает воздух на генератор, вырабатывающий электроток.
  2. «Колеблющееся тело».
    Суть в том, что секции объединяются в конвертер, а между ними на подвижных платформах устанавливаются гидравлические поршни, на которые подсоединен гидравлический двигатель. Он заставляет вращаться электрогенератор. Раскачивающееся действие волн заставляет двигаться поршни, а они запускают двигатель и генератор. При этом объем вырабатываемой энергии волн зависит от их частоты, высоты, силы – на основе этих параметров вручную адаптируется ход штока, чтобы добиться рационального режима работы оборудования.
  3. «Искусственный атолл».
    Это бетонное сооружение, на корпусе которого размещена поверхность для наката волн. В середине находится бассейн, в него вода поднимается «набеганием волны» на наклонную поверхность, а потом через приемное отверстие поступает на гидротурбину.

Почему это выгодно?

Энергия, переносимая волной, возобновляемая. К тому же она способна покрыть 20% потребности в электроэнергии. Так что развивать это направление выгодно во всех отношениях, ведь природные ресурсы истощаются, уголь, нефть и газ однажды закончатся. Атомная энергетика не сможет решить все проблемы. Да и потенциальная опасность тормозит развитие АЭС.

Преимущества и недостатки

Использование потенциальной энергии волны – альтернатива нефти, газу, углю. Однако есть и другие плюсы ВЭС:

  • безопасная длительная работа без вреда экологии;
  • защитная функция за счет гашения волн у портов и берегов;
  • энергия стоячей океанской волны – возобновляемый ресурс;
  • низкая себестоимость вырабатываемого электричества.

Однако есть и минусы таких станций:

  • хотя волна океана переносит энергию, мощность большинства установок по ее выработке низкая;
  • работа ВЭС нестабильная, зависит от погоды и климата;
  • создается опасность для рыболовецких и иных судов.

Полумесячное неравенство.

Этому основному типу вариаций присуща периодичность примерно в 143/4 суток, что связано с вращением Луны вокруг Земли и прохождением ею последовательных фаз, в частности сизигий (новолуний и полнолуний), т.е. моментов, когда Солнце, Земля и Луна располагаются на одной прямой. До сих пор мы касались только приливообразующего воздействия Луны. Гравитационное поле Солнца также действует на приливы, однако, хотя масса Солнца намного больше массы Луны, расстояние от Земли до Солнца настолько превосходит расстояние до Луны, что приливообразующая сила Солнца составляет менее половины приливообразующей силы Луны. Однако, когда Солнце и Луна находятся на одной прямой как по одну сторону от Земли, так и по разные (в новолуние или полнолуние), силы их притяжения складываются, действуя вдоль одной оси, и происходит наложение солнечного прилива на лунный. Подобным же образом притяжение Солнца усиливает отлив, вызванный воздействием Луны. В результате приливы становятся выше, а отливы ниже, чем если бы они были вызваны только притяжением Луны. Такие приливы называются сизигийными.

Когда векторы силы притяжения Солнца и Луны взаимно перпендикулярны (во время квадратур, т.е. когда Луна находится в первой или последней четверти), их приливообразующие силы противодействуют, поскольку прилив, вызванный притяжением Солнца, накладывается на отлив, вызванный Луной. В таких условиях приливы не столь высоки, а отливы – не столь низки, как если бы они были обусловлены только силой притяжения Луны. Такие промежуточные приливы и отливы называются квадратурными. Диапазон отметок полных и малых вод в этом случае сокращается приблизительно в три раза по сравнению с сизигийным приливом. В Атлантическом океане как сизигийные, так и квадратурные приливы обычно запаздывают на сутки по сравнению с соответствующей фазой Луны. В Тихом океане такое запаздывание составляет лишь 5 ч. В портах Нью-Йорк и Сан-Франциско и в Мексиканском заливе сизигийные приливы на 40% выше квадратурных.

Интересное  Оборудование

Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.

Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).

Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Французы впереди планеты всей

Пионерами в этом деле стали французы: на берегу Ла-Манша открыли в 1966- м году первое детище из числа настоящих промышленных ПЭС. Инженеры использовали устье реки Ране, где высота прилива достигает 13,5 метров. Могучая плотина тянется от мыса Брианге на правом берегу до мыса Ла-Бреби на левом, а в качестве опорной дополнительной «стойки» используется небольшой островок под названием Шабилер. Сама река Ране на данном участке имеет ширину в 750 метров, так что легко можно представить, что за гигантское сооружение представляет собой данная приливная электростанция. Кажется, Сам Всемогущий Зевс с Небес своею огромной дланью перегородил реку во благо людям…

Но – нет, это сделали земные строители и сделали удобно для себя и клиентов: максимальная выработка электроэнергии здесь совпадает по времени с максимальной потребностью людей и предприятий в ней. Здесь удалось соблюсти принцип совместимости по времени, что так непросто при создании подобных электростанций.

Мощность выработки энергии французской ПЭС доходит до 544 млн. кВт-ч ежегодно. Все бы хорошо, только по стоимости один киловатт час атомной электроэнергии выходит все равно дешевле, чем аналогичный от ПЭС. Но в случае с ПЭС на Ла-Манше совпали максимальная выработка энергии в «часы пик» с ее потреблением в эти же часы, что и стало одной из причин начала грандиозного строительства именно здесь. Во Франции потребитель платит по самым высоким ставкам за электроэнергию в те самые «часы пик».

Геотермальные источники энергии: плюсы и минусы

Главный минус геотермальной энергетики кроется в самом происхождении энергии: станции строятся в сейсмически активных зонах. Проблема в том, что спрогнозировать пробуждение вулкана, землетрясение или движение почв — задача непростая. Возведение станции в таких местах — это всегда риски. А с учетом того, что строительство ГеоТЭС — дело затратное, возникает вопрос о целесообразности использования силы геотермальных вод Земли. Чтобы обойти риски, для возведения ГеоТЭС выбираются «спокойные» регионы, где последняя сейсмическая активность была замечена лишь в далеком прошлом. Разведка потенциальных месторождений ведется в более чем семидесяти странах. Например, в России это Ставропольский край, Камчатка, Сахалин. В Украине — Закарпатье, Одесская область, Херсон.

Преимущества:

  • Внушительные запасы геотермальной энергии. Один из главных плюсов геотермальной энергии заключается в том, что при грамотной эксплуатации этот источник можно назвать возобновляемым.
  • Экономия на топливе. ГеоТЭС не нуждается в дополнительных поставках топлива для своего функционирования.
  • Экологичность. Геотермальные источники и станции, их эксплуатирующие, не выбрасывают вредные вещества. А те вредные вещества, которые могут возникать во время добычи энергии, собираются и перерабатываются (например, нефть или природный газ).
  • Самообеспечение. Дополнительное топливо из сторонних источников требуется только для первого запуска станции. В дальнейшем ГеоТЭС может обеспечивать электричеством сама себя. Его вырабатывается достаточно и для поставок, и для самообеспечения.
  • Экономичность эксплуатации. Станция не требует больших трат на свою эксплуатацию — только на плановое техническое обслуживание, ремонт и профилактику.
  • Дополнительная польза. Если электростанция стоит на берегу моря, ее можно задействовать для опреснения воды. Вода дистиллируется за счет нагревания и охлаждения пара в ходе работы ГеоТЭС. В дальнейшем эту воду можно использовать для питься или искусственного орошения земель.
  • Эстетический вид. ГеоТЭС не портят пейзаж, не нуждаются в большом землеотводе, а современные проекты даже добавляют виду эстетической завершенности.

Недостатки:

  • Сложности при утверждении проекта. Проблемы возникают на всех этапах проектирования: поиска подходящего места, тестирования, получения разрешения от властей и местного населения.
  • Остановка работы в любой момент. Сложно предугадать извержение вулкана или землетрясение. Работа станции может остановиться даже из-за естественных изменений в земной коре. Неудачный выбор места для возведения ГеоТЭС тоже не способствует долгой стабильной работе. Еще одна причина остановки — превышение нормы закачки воды в породу.
  • Если не использовать фильтры для выбросов из источника, в окружающую среду могут попасть вредные вещества.

Объективно возникающие проблемы

Проблемы возобновляемых источников энергии в том, что они продолжают свой предсказуемый рост с очень низкой базы. Как далеко и какими темпами будут расти мощности возобновляемых источников энергии к 2050 году, неизвестно.

В 1990 году доля мирового производства электроэнергии из возобновляемых источников без учета гидроэлектростанций составляла 1,3%. К 2019 году эта доля выросла до 16,5%. Европа является самым быстрорастущим регионом для возобновляемых источников энергии во главе со странами с основными долями, такими как Дания (47,6%), Португалия (30%), Исландия (29,7%) и Германия (18,9%). Если бы мировой рост возобновляемых источников энергии продолжался в среднем темпе, который преобладал с 1990 года, то к 2038 году возобновляемые источники энергии превзошли бы производство электроэнергии всеми электростанциями (ископаемыми видами топлива, ядерными и гидроэнергетическими) во всем мире.

Очевидно, с введением маломощных, умеренных нагрузок и прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как солнечная фотоэлектрическая энергия и ветер, вся инфраструктура электроэнергетики будет все больше нуждаться в инвестициях в новое поколение и сетевые объекты, чтобы учесть различные особенности возобновляемых источников энергии.

Основные проблемы возобновляемых источников энергии, которые необходимо будет учитывать для большинства этих ресурсов – относительно низкая плотность мощности.

Ветровая и солнечная энергия требует гораздо больше места для производства ватта электроэнергии, чем ископаемое топливо или ядерная энергия. Например, в случае ветра типичная ветроэлектростанция только генерирует от 1,3 до 10 ватт на квадратный метр.  Это очень маленькая плотность энергии

Если Япония решит инвестировать исключительно в прибрежные ветряные электростанции для достижения своих целей в области возобновляемых источников энергии, ей теоретически потребуется 42 453 км2 или эквивалентный размер всего острова Кюсю. Исходя из тех же предположений для расчета площади земли, необходимой для полной замены существующей установленной мощности страны, Японии теоретически потребуется в общей сложности 212 267 км2 или практически всю восточную половину страны.

Поскольку эти возобновляемые источники с низкой плотностью должны направляться туда, где находятся ресурсы (например, к побережью, чтобы использовать более высокие скорости ветра), они, как правило, будут находиться дальше от городских районов с высокой плотностью, нуждающихся в генерируемой энергии. Чем дальше они находятся, тем сложнее передавать мощность с помощью существующей сетевой системы.

Следующие проблемы возобновляемых источников энергии на рынке электроэнергии состоят в риске нимбизма в густонаселенных регионах. Нимбизм – активность, являющаяся общей чертой многих современных экономик, в которых потребители хотят наслаждаться чистой отдачей ресурсов не неся бремя расходов и рисков. Страны, которые в прошлом демонстрировали широкий спектр нимбизма при размещении, лицензировании и строительстве основных объектов, начиная от аэропортов, до гидроэлектростанций, атомных электростанций и объектов передачи столкнутся снова с долгосрочным развитием возобновляемых источников энергии.

Интересное  Мешки и пакеты для автоклавирования медицинских отходов

Объяснение происхождения приливообразующих сил.

Хотя Солнце играет существенную роль в приливо-отливных процессах, решающим фактором их развития служит сила гравитационного притяжения Луны. Степень воздействия приливообразующих сил на каждую частицу воды, независимо от ее местоположения на земной поверхности, определяется законом всемирного тяготения Ньютона. Этот закон гласит, что две материальные частицы притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс обеих частиц и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. При этом подразумевается, что чем более масса тел, тем больше возникающая между ними сила взаимного притяжения (при одинаковой плотности меньшее тело создаст меньшее притяжение, чем большее). Закон также означает, что чем больше расстояние между двумя телами, тем меньше между ними притяжение. Поскольку эта сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между двумя телами, в определении величины приливообразующей силы фактор расстояния играет значительно бóльшую роль, чем массы тел.

Гравитационное притяжение Земли, действующее на Луну и удерживающее ее на околоземной орбите, противоположно силе притяжения Земли Луной, которая стремится сместить Землю по направлению к Луне и «приподнимает» все объекты, находящиеся на Земле, в направлении Луны. Точка земной поверхности, расположенная непосредственно под Луной, удалена всего на 6400 км от центра Земли и в среднем на 386 063 км от центра Луны. Кроме того, масса Земли в 81,3 раза больше массы Луны. Таким образом, в этой точке земной поверхности притяжение Земли, действующее на любой объект, приблизительно в 300 тыс. раз больше притяжения Луны. Распространено представление, что вода на Земле, находящаяся прямо под Луной, поднимается в направлении Луны, что приводит к оттоку воды из других мест земной поверхности, однако, поскольку притяжение Луны столь мало в сравнении с притяжением Земли, его было бы недостаточно, чтобы поднять столь огромный вес.

Тем не менее океаны, моря и большие озера на Земле, будучи крупными жидкими телами, свободны перемещаться под действием силы бокового смещения, и любая слабая тенденция к сдвигу по горизонтали приводит их в движение. Все воды, не находящиеся непосредственно под Луной, подчиняются действию составляющей силы притяжения Луны, направленной тангенциально (касательно) к земной поверхности, как и ее составляющей, направленной вовне, и подвергаются горизонтальному смещению относительно твердой земной коры. В результате возникает течение воды из прилегающих районов земной поверхности по направлению к месту, находящемуся под Луной. Результирующее скопление воды в точке под Луной образует там прилив. Собственно приливная волна в открытом океане имеет высоту лишь 30–60 см, но она значительно увеличивается при подходе к берегам материков или островов.

За счет перемещения воды из соседних районов в сторону точки под Луной происходят соответствующие отливы воды в двух других точках, удаленных от нее на расстояние, равное четверти окружности Земли. Интересно отметить, что понижение уровня океана в этих двух точках сопровождается повышением уровня моря не только на стороне Земли, обращенной к Луне, но и на противоположной стороне. Этот факт тоже объясняется законом Ньютона. Два или несколько объектов, расположенные на разных расстояниях от одного и того же источника тяготения и подвергающиеся, следовательно, ускорению силы тяжести разной величины, перемещаются относительно друг друга, поскольку ближайший к центру тяготения объект сильнее всего притягивается к нему. Вода в подлунной точке испытывает более сильное притяжение к Луне, чем Земля под ней, но Земля, в свою очередь, сильнее притягивается к Луне, чем вода, на противоположной стороне планеты. Таким образом, возникает приливная волна, которая на обращенной к Луне стороне Земли называется прямой, а на противоположной – обратной. Первая из них всего на 5% выше второй.

Благодаря вращению Луны по орбите вокруг Земли между двумя последовательными приливами или двумя отливами в данном месте проходит примерно 12 ч 25 мин. Интервал между кульминациями последовательных прилива и отлива ок. 6 ч 12 мин. Период продолжительностью 24 ч 50 мин между двумя последовательными приливами называется приливными (или лунными) сутками.

Приливно-отливные электростанции. Преимущества и проблемы

Особенностью приливно-отливных гидроэлектростанций является их неоднозначная экологичность. Если на мини ГЭС животный мир реки можно обезопасить от лопастей турбин устанавливая защитные экраны, возводить ограждения по периметру, то в случае приливно-отливной станции заливы с их устойчивой экосистемой режутся телом плотины на части. Обмен воды уже не может происходить так же естественно, как и раньше, и от этого условия обитания живых существ в данном месте меняется не в лучшую сторону.

Другая точка зрения гласит, что приливные электростанции не столь опасны в экологическом плане и приводят в пример 30-ти летний опыт работы ГЭС на реке Ране, Франция. Достоверных данных пока мало.

Еще к минусам приливно-отливной гидроэнергетики можно отнести высочайшую стоимость строительства на начальном этапе из-за необходимости перекрывания дамбой целых заливов.

Но и плюсов у приливных-отливных станций немало. Получаемое здесь электричество чуть ли не самое дешевое в мире. Такие станции не требуют никакого топлива: ни газа, ни нефти, ни угля. Станции на углеводородах коптят небо небывалым количеством углекислого газа, а приливно-отливная ГЭС–нет. Приливы и отливы тысячи лет не меняются, а значит, можно точно знать, сколько электроэнергии будет получено и когда. Прогнозируемость — важная составляющая экономической эффективности.

Монстры приливно-отливной гидроэнергетики

На данном этапе наиболее мощно развивается приливно-отливная электроэнергетика в Китае, Южной Кореи, Шотландии. Самая крупная приливно-отливная гидроэлектростанция на данный момент построена в Жёлтом море в Южной Корее в городке Ансан. Назвали ее романтично: «Сихва», она уже действует с 2011-го года. «Сихва» способна дать электроэнергию целому городу в полмиллиона человек! На этом корейцы не собираются останавливаться и запланировали строительство еще 4-х подобных приливно-отличных гидроэлектростанций.

Что касается России, то у нас перспективны в плане развития приливно-отливной энергетики побережье Белого Моря, Кунгурский залив Японского моря.

Михаил Берсенев

Ирландская приливная электростанция SeaGen :

Технология получения приливной энергии

Колебания океана возникают вследствие взаимного притяжения между Луной, Землей и Солнцем. Величина прилива под воздействием Луны в 2,2 раза больше солнечного. Амплитуды и формы волн на разных побережьях различаются. ПЭС используют естественно возобновляемую энергию приливов. Она вращает лопасти турбин и преобразуется в энергию электрическую.

Приливную энергию получают с помощью:

  • генератора приливного потока;
  • приливных плотин.

Генератор приливного потока

Турбины, которые устанавливают в направлении потока, раскручивают генераторы. Приливные плотины при отливе пропускают воду через турбину. При этом генератор вырабатывает электроэнергию. У ветрового агрегата такой же принцип действия. Только в этом случае используется энергия перемещающегося воздуха.

Некоторые генераторы не вращаются, а колеблются. В этих конструкциях приливные потоки перемещают турбины вверх, вниз.

Виды турбин:

  • открытые;
  • с обтеканием лопастей;
  • горизонтальные;
  • вертикальные.

Приливная плотина

Плотины строят для удержания воды при приливе. Она забирает и задерживает воду, которая проходит через турбины, а затем — возвращает ее назад. Существуют динамичные приливные плоты, которые строят далеко в море. При этом вода прилива и отлива перемещается в одном направлении. Приливная лагуна — разновидность динамичной конструкции.

Плюсы применения

Запасы нефти и газа истощаются, а их использование связано с загрязнением окружающей среды. Энергии приливов и отливов относятся к неисчерпаемым ресурсам.

Достоинства:

  • неиссякаемость источника;
  • отсутствие необходимости в добыче топлива;
  • доступность;
  • безопасность;
  • экологическая чистота производства;
  • надежность;
  • отсутствие зависимости от сезонности;
  • стабильность работы ПЭС;
  • высокий КПД;
  • зоны затопления не создаются;
  • естественный бассейн.
Интересное  Экологические проблемы тундры и лесотундры

Затраты на строительство ПЭС меньше, чем на сооружение электростанции. Способ возведения объекта — наплавной, что сохраняет окружающую среду. При всех достоинствах сооружения имеют недостатки.

Проблемы использования энергии приливов и отливов

Принципы работы ПЭС тщательно продуманы и прописаны. Существуют условия, которые человек может выполнить не всегда. Приливная энергия подчиняется лунным суткам. Для мощной энергии воды необходимы специальные условия. Есть местности, где вода во время приливов поднимается на достаточно высокий уровень. Такие рельефы можно найти в Англии, Канаде, Норвегии, Росси, Китае, Франции.

Приливные станции целесообразно возводить, если рядом есть крупные предприятия. В противном случае использование энергии приливов будет экономически нерентабельно. Если станция находится далеко от места использования придется тянуть линии электропередач. ПЭС можно строить только на берегах морей, океанов. Они не развивают высокую мощность.

Исследователи пришли к выводу, что строительство обходится дорого. Отношение получаемой энергии может быть выше, чем у атомных и тепловых станций.

Есть и проблемы!

Но, как водится, хорошо все смотрится на бумаге. Принципы работы приливной электростанции давно разработаны, только обуздать сами приливы не так просто, ибо наступление их зависит от взаимных гравитационных сил Солнца и Луны, от того, какой рельеф местности имеется в наличии в месте расположения приливного сооружения, что там за берег и проч. А еще бывают суточные приливы. Это когда смена уровня воды происходит ежедневно. В иных местах приливная волна случаются два раза за 24 часа.

Есть еще одна тонкость, исходя из которой использование подобных электростанций не совсем удобно. В принципе, существует два вида суток. Об одних мы знаем все и живем по ним. Встаем с постели после пробуждения, работаем, отходим ко сну. Это так называемые солнечные сутки. Но есть еще и лунные сутки, которые длиннее солнечных на 50 минут. Приливная вода подчиняется как раз последним – лунным – суткам, но люди то ведь не по ним живут. Отсюда идет разнобой в получении самого большого и самого меньшего объёма электроэнергии от ПЭС и весь этот так называемый график не соответствует производственной необходимости.

Электрическая энергия, получаемая исследуемым в статье способом, на выходе получается все же довольно дорогой и тут желательны мощные производственные предприятия поблизости, которые могли бы ее потреблять и за нее платить. Но далеко не всегда там, где можно построить большое предприятие типа завода и подчинить его особенностям подачи энергии от ПЭС, есть возможность возвести саму подобную электростанцию. Ведь исходные природные данные местности могут не соответствовать требованиям к столь специфическим сооружениям.

Любая мощная приливная электростанция требует большого объёма приливной воды. А при разном рельефе местности показатель этот весьма переменчив. Есть места, где вода поднимается на 15 метров во время прилива, а есть, где еле дотягивает и до 30 см. Выходит, далеко не везде можно строить данное сооружение. Подходящие условия можно найти в Англии, Франции (и уже было найдено), в Восточной Канаде (пример: Аннаполис-Ройал), в Мексике, Китае, на патагонском побережье Аргентины и проч. и, конечно, в самой большой стране мира – России, то есть у нас (пример: на Баренцевом море в губе Кислая).

Физические основы работы ПЭС. Преимущества и недостатки ПЭС, их воздействие на окружающую среду.

В ПЭС (Приливные электростанции) применяются морские плотины которые используют изменение уровня морской воды, возникающего за счет приливов и отливов.Приливы связаны с гравитационным воздействием луны, меньше солнца, на моря и океаны.

На частицу воды на поверхности земли действует две силы:1) сила притяжения со стороны луны

2) центробежная сила за счет вращения системы земля – луна относительно центра масс

Центр тяжести вращения в точке О

Е – центр земли

m – масса воды

угловая скорость вращения луны

Возникает два приливных подъема воды в противоположных точках поверхности земли расположенных на пересечении прямой проведенной от луны через центр земли.

Наибольшие полусуточные приливы:

Наибольшие суточные приливы:

Высота приливов не превышает 1 метр.

плотность воды

S – площадь бассейна

Т – период приливов

Rmax – максимальная высота подъема вод за дамбой

Преимущества:

1) Энергия возобновляемая

2) Неизменная выработка энергии

3) Устойчивая работа

4) Не зависит от уровня выпадаемых осадков

5) Стоимость энергии самая низкая

Россия: Тугурская станция 1 кВт/ч = 2,4коп

Чукотская станция 1кВт/ч = 9 коп.

Экологические преимущества:

1) Отсутствие вредных выбросов

2) Нет проблем с добычей транспортировки топлива

3) Нет погибшей рыбы

4) От 5 – 10% планктона

5) Ледовый режим смягчается, исчезают ледяные торосы

6) Первые два года нет размывов дна

Недостатки:

1) Несовпадение основных периодов приливов

2) Большие расходы воды при низких напорах ведет к большому количеству турбин при низких КПД.

Состояние и перспективы использования ПЭС.

Общая мощность приливов на планете 3000 ГВт, 1000 ГВт пригодны для использования.

Самая успешная ПЭС в мире – Ранс (Франция):

h=8,4м;

S=22 км2;

= 0,33 ГВт;

Nт = 3,1 Вт/час.

ПЭС в России – Кислогубская:

h=4,7м;

= 0,41 ГВт;

Nт = 1,2 Вт/час.

  h S
Мезенский залив 6,0 15,2
Пенжинская губа 6,2 87,4
Тугурский залив 4,7 10,3 27,6

46.Физические основы работы океанических гидроэлектростанций на основе морских течений. Основные типы турбин, требования к ним предъявляемые.

Неисчерпаемые запасы кинетической энергии морских течений, накопленные в океанах и морях, можно превращать в механическую и электрическую энергию с помощью турбин, погруженных в воду.

В районе Японии есть вихрь D=200км и глубиной 3 км, через 100 дней меняет свое направление.

– коэффициент преобразования энергии, обычно

– площадь

– плотность воды

– скорость потока воды

Существуют генераторы на базе морских течений:

1) Принцип преобразования скорости воды во вращении движущейся турбины

2) Преобразователи энергии, основанные на других физических принципах (объемные насосы, упругие преобразователи).

Турбины:

1) Сооружения закреплены на морском дне

2) Сооружения плавающие в толще воды на якорной цепи

Нижние лопасти входят в воду, а верхние нет

3) Полностью погружены в воду

47.Преобразование энергии морских течений в электрическую энергию. Схема роторной электростанции. Достоинства и недостатки ОГЭС.

Плюсы океанических электростанций:

1) Приливные океанические ГЭС работают одинаково, невозможно резкое изменение направления течения;

2) Надежно защищены турбины от шторма и волн по поверхности.

Недостатки:

1) Трудно построить установки в океане (dтурбин 200 м)

2) Есть ограничения силы давления воды на конструкцию турбины.

Состояние и перспективы ОГЭС.

В Англии создана установка пропеллерного типа. , Ргенер. = 300 кВт. Стоимость энергии в 15 раз дороже тепловой.

Более перспективны электростанции работающие на морских течениях.

Гольфстрим: ширина – 60 км;

Глубина – 800 м;

Поперечное сечение – 28 км2;

При скорости воды 0,9 м/с можно получить . Практически только 10%.

В Америке есть проект установки системы Кориолис. Вся система длиной 60 км, турбины расположены в 22 ряда по 11 турбин. Ширина ряда 30 км. Полезная мощность – 43 МВт, что позволяет на 10 % снабдить Флориду.

Комментировать
0
0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

;) :| :x :twisted: :sad: :roll: :oops: :o :mrgreen: :idea: :evil: :cry: :cool: :arrow: :P :D :???: :?: :-) :!: 8O

Это интересно