Физические основы работы ПЭС. Преимущества и недостатки ПЭС, их воздействие на окружающую среду. Недостатки и преимущества пэсПреимущества
Недостатки
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 иСолнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров. Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций пренебрежимо мало.[1] Кинетическая энергия вращения Земли (~1029 Дж) настолько велика, что работа приливных станций суммарной мощностью 1000 ГВт будет увеличивать длительность суток лишь на ~10−14 секунды в год, что на 9 порядков меньше естественного приливного торможения (~2·10−5 с в год). 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 экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе(мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт. Существуют ПЭС и за рубежом — во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах. ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Св. Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт. Другие известные станции: южнокорейская — ПЭС Сихва (мощность 254 МВт.), канадская — ПЭС Аннаполис и норвежская — ПЭС Хаммерфест. Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов . Эне́ргия волн океана — энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для совершения полезной работы —генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Энергия волн — неисчерпаемый источник энергии. Мощность волнения оценивают в кВт на погонный метр, то есть в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью. Так, средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. То есть, при освоении поверхности океанов не может быть нехватки энергии. Конечно, в механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха — до 85 %. Волновая энергия представляет собой сконцентрированную энергию ветра и, в конечном итоге, солнечной энергии. Мощность, полученная от волнения всех океанов планеты, не может быть больше мощности, получаемой от Солнца. Но удельная мощность электрогенераторов, работающих от волн, может быть гораздо большей, чем для других альтернативных источников энергии. Несмотря на схожую природу, энергию волн принято отличать от энергии приливов и океанских течений. Выработка электроэнергии с использованием энергии волн не является распространённой практикой, в настоящее время в этой сфере проводятся только экспериментальные исследования. Представляет интерес и использование энергии волн для движения судов (движители волновые). Удельная мощность волнения превышает удельную мощность ветра, т. е. размеры волнового привода могут быть существенно меньше, чем парусное оснащение. Качка судна, как правило, превышает по своей мощности мощность необходимой силовой установки. Волнение на море бывает даже в штиль. Волнение — это колебательный процесс. В отличие от ветра, который может дуть и против движения судна, волнение можно использовать при любом направлении движения фронта волн относительно судна. При шторме волновой привод может обеспечить судну достаточно энергии для борьбы со стихией. studfiles.net Приливные электростанции. Преимущества и недостатки ПЭС. Перспективы использования ПЭСПриливные электростанции Огромная часть поверхности нашей планеты покрыта водами океанов и морей, которые могут быть использованы для создания экологически идеальных возобновляемых источников энергии, мощность которых намного превосходит потребности человечества. В первую очередь к этим источникам следует отнести энергию приливов, приливных и других течений, волн и тепловую энергию океанов. В приливных электростанциях (ПЭС) применяются морские плотины, которые используют изменение уровня морской воды, возникающего за счёт приливов и отливов. Приливы связаны с гравитационным воздействием Луны и в меньшей степени Солнца на моря и океаны Земли. На частицу воды действуют, в частности, две силы: притяжения со стороны Луны и центробежная за счёт вращения системы Земля-Луна относительно их центра масс, расположенного на расстоянии L’=4670 км от центра Земли по направлению к Луне (средний радиус Земли r=6370 км)(рис. 1.1). Это приводит к тому, что силы в точках X и Y на противоположных поверхностях океана Fx и Fyоказываются равными по величине и противоположными по направлению. В результате возникают два приливных подъёма воды в противоположных точках поверхности Земли, расположенных на пересечении прямой, проведенной от Луны через центр Земли. Рис. 1.1 схема расположения Луны и Земли. Высота приливной волны в открытом океане не превышает 1 м, что явно недостаточно для энергетических целей. Однако при движении через сужающиеся проходы между островами или при подходе к побережью, имеющему специфический профиль, за счет эффекта воронки или резонансных процессов высота подъёма воды может возрасти в несколько раз. Преимущества и недостатки ПЭС Приливные электростанции по сравнению с другими источниками энергии обладают как преимуществами, так и недостатками. К числу преимуществ можно отнести следующие: · Энергетические: 1) Энергия возобновляемая; 2) Неизменная выработка энергии в месячном (сезонном и многолетнем) периодах за весь срок эксплуатации; 3) Устойчивая работа в энергосистемах как в базовом режиме, так и в пике графика нагрузок; 4) Нет зависимости от уровня выпадаемых в году осадков; 5) Стоимость энергии самая низкая по сравнению со всеми другими типами электростанций, что доказано 33-летней эксплуатацией промышленной ПЭС «Ранс» в центре Европы в энергосистеме Electricite de France. Так, по данным Electricite de France за 2005 год стоимость 1 кВт*ч электроэнергии (в сантимах) составляла: ПЭС-18,5; ГЭС-22,61; ТЭС-34,2 и АЭС-26,15. По российским данным, полученным в тот же период, стоимость одного кВт*ч Тугурской ПЭС (Охотское море) составила 2,4 коп., в то время как у проектируемой Амгуенской АЭС (Чукотка) она равнялась 8,7 коп. · Экологические: 1) Отсутствует выброс вредных газов, в том числе и создающих парниковый эффект в атмосфере, а также золы, радиоактивных и тепловых отходов; 2) Отсутствуют проблемы, связанные с добычей, транспортированием, переработкой, сжиганием и складированием топлива, отрицательно влияющие на окружающую среду; 3) Натуральные испытания на Кислогубской ПЭС не обнаружили погибшей рыбы или её повреждений; 4) На ПЭС гибнет всего 5-10 % планктона (на ГЭС 83-99 %), являющегося vunivere.ru 45.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.
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:
Турбины:
Нижние лопасти входят в воду, а верхние нет
47.Преобразование энергии морских течений в электрическую энергию. Схема роторной электростанции. Достоинства и недостатки огэс.Плюсы океанических электростанций:
Недостатки:
48.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. 49.Назначение гидроэнергетической установки, основные типы.Гидроэнергетические ресурсы:
Гидроэнергетическая установка (ГЭУ) предназначена для преобразования механической энергии водного потока в электрическую. Состоит из гидротехнического сооружения энергии и механического оборудования. Типы ГЭУ:
Плотина, здание ГЭС (гидравлические турбины, генераторы) Вода под действием силы тяжести движется из верха вниз. Гидравлическая турбина соединена валом с ротором генератора. Турбина и генератор образуют агрегат. В турбине гидроэнергия преобразуется в механическую энергию вращением вала, а генератор преобразует в электрическую.
studfiles.net Приливные электростанции. Принцип работыПодробности Опубликовано 17.12.2017 17:57
Прилив или волна - это периодический подъем и падение уровня воды в море. Приливы происходят из-за притяжения морской воды луной. Приливы содержат большое количество потенциальной энергии, которая используется для выработки электроэнергии. Когда вода выше среднего уровня моря, это называется приливным потоком. Расположение этой системы показано на рисунке. Океанские приливы поднимаются и опускаются, и вода может храниться в течение периода подъема, и ее можно сбросить в течение осени. Построена плотина, отделяющая приливный бассейн от моря, и разница между уровнем воды достигается между бассейном и морем.
Рисунок: Высокий уровень прилива
Во время прилива вода течет из моря в приливный бассейн через водную турбину. Высота прилива выше уровня приливного бассейна. Следовательно, турбинный агрегат работает и генерирует мощность, поскольку он непосредственно связан с генератором. Во время отлива вода течет от приливного бассейна до моря, так как уровень воды в бассейне больше, чем уровень прилива в море. В течение этого периода также текущая вода вращает мощность турбины и генератора.
Рисунок: Прилив Генерация мощности останавливается только тогда, когда уровень моря и уровень приливного бассейна равны. Для генерации энергии, экономно использующей этот источник энергии, требуется минимальная высота прилива и подходящий участок. Единственными примерами такого типа электростанций являются Киславская электростанция мощностью 250 МВт в России и Рэнсская электростанция во Франции.
Преимущества приливных электростанций.
1. Она свободна от загрязнения, поскольку не использует топливо. 2. Она превосходит гидроэлектростанцию, поскольку полностью не зависит от дождя. 3. Это улучшает возможность выращивания рыбы в приливных бассейнах и может обеспечить отдых для посетителей и отдыхающих.
Недостатки
1. Приливные электростанции могут быть разработаны только в том случае, если на бухте имеются природные объекты. 2. Поскольку электростанции доступны на бухтах, которые всегда находятся далеко от центров загрузки, генерируемая мощность должна передаваться на большие расстояния. Это увеличивает стоимость передачи и потери передачи.
myelectro.com.ua Приливная электростанция
Приливную электростанцию можно считать одним из видов гидроэлектростанций, с той лишь разницей, что первая использует в своей работе энергию приливов и отливов, а вторая – энергию свободно падающей воды. И поскольку приливы и отливы на нашей планете происходят благодаря движению Земли, а также воздействию на нее Луны и Солнца, то еще говорят, что приливная электростанция работает за счет кинетической энергии вращения нашей планеты. Как правило, приливы и отливы на Земле происходят два раза в сутки, и напрямую зависят от взаимного расположения нашей планеты, ее спутника и нашего солнечного светила. Обычно приливные электростанции устанавливаются на берегах морей и океанов, реже – далеко за прибрежной линией. Правда приливная электростанция имеет один существенный недостаток – она работает на полную мощность только два раза в сутки максимум по нескольку часов. В остальное время приходится использовать стороннее электричество или аккумулировать его при помощи мощных ячеек питания. Некоторые приливные электростанции оснащаются мощными электромоторами, чтобы имитировать приливы в их отсутствие. Их называют гидроаккумулирующими электростанциями. Принцип работыТакже, как и в обычной гидроэлектростанции в приливной используется запасенная движущейся воде кинетическая энергия. Правда в данном случае используется не разность высоты водяных столбов, вызванная особенностями русла реки и местного ландшафта, а перемещение больших водяных масс в результате приливов и отливов.
Специальные гидрогенераторы преобразуют запасенную в воде кинетическую энергию в электричество, которое затем попадает в местную или глобальную энергетическую сеть. Принцип работы гидрогенератора аналогичен принципу работы электрогенератора, с той лишь разницей, что рабочий вал первого приводится в движение специальным винтом, установленным на определенной глубине, а электрический ток вырабатывается не зависимо от направления вращения (при приливах в одну сторону, при отливах в другую). ИсторияПервая промышленная приливная электростанция была введена в эксплуатацию еще в начале прошлого века, а именно в 1913 году недалеко от города Ливерпуль в Великобритании. В США первая приливная электростанция была запущена в 1935 году на Восточном побережье. В бывшем Союзе работает только одна экспериментальная электростанция данного типа. Она запущена в 1968 году на побережье Баренцового моря.
Интересно*Некоторые ученые и исследователи считают, что мощные приливные электростанции пагубно влияют на климат нашей планеты, так как подобно Луне или Солнцу могут тормозить вращение Земли. На самом деле это полный бред. Соотношение кинетической энергии планеты и суммарной энергии гидрогенераторов является настолько большой цифрой, что о каком либо воздействии просто смешно и думать. Что же касается экологии, то эти электростанции наряду с обычными гидроэлектростанциями небезосновательно считаются самыми чистыми источниками энергии на сегодняшний день, которые действуют в промышленных масштабах. *В бывшем Союзе проектировалось сразу несколько приливных электростанций, одна из которых – Пенжинсткая ПЭС с проектной электрической мощностью 87 ГВт при ее успешном запуске могла бы стать самой мощной в мире. Но, к сожалению, не сложилось. *Эксперты очень высоко оценивают потенциал приливной энергии. По их мнению, если запустить в работу подобные электростанции везде, где позволяют природные условия, то выработанная ими электроэнергия превысила бы современные мировые потребности в 5 тыс. раз. Преимущества и недостаткиПреимуществом приливных электростанций является их экологичность и достаточно низкая себестоимость производства электрической энергии, если не учитывать высокую стоимость строительства и введения в эксплуатацию. А это как раз таки и основной недостаток данного энергетического ресурса.
scsiexplorer.com.ua Физические основы работы ПЭС. Преимущества и недостатки ПЭС, их воздействие на окружающую среду. Плюсы и минусы пэсПриливная электростанция в России принцип работы, плюсы и минусы фотоЭнергия приливов всегда интересовала ученых. Ежедневно Луна влияет на Землю, временно повышая уровень воды до 18 метров. Такие перепады на море стали основой новых исследований. Они показали, что можно использовать неординарные перепады во благо, если построить электростанцию соответствующего типа. Первое появление приливных электростанцийПервые приливные электростанции появились в СССР. Экспериментальное строение было возведено в 1968 году, когда ученым удалось обуздать стихию. Тогда они доказали, что энергетика в будущем пополнится новыми возможностями и источниками. Причем они ослабят отрицательное воздействие на окружающую среду. Приливная электростанция в России оказалась начальным этапом развития глобального направления конструкторских исследований. С их помощью удалось категорически изменить принцип действия турбин, значительно повысив мощность. Раньше даже колоссальный перепад уровня давал небольшой приток энергии, а теперь удается забрать из него максимум. Крупные приливные станции РоссииСовременный принцип работы приливной электростанции заключается в проходе воды через турбины. Только он происходит исключительно в момент повышения уровня воды. Ни одна река не подойдет для строительства такого здания, ведь для работы требуется морской прилив. Хотя сейчас ученые возводят плотины, дающие схожий эффект, что подтвердили иностранные специалисты. Какие же объекты встречаются в России?
Кислогубская ПЭС действует до сих пор. Полстолетия она дает электроэнергию, хотя ее показатели далеки от максимальных. На стадии проектирования остается Северная ПЭС, возможности которой ощутимо возрастут. Она планируется для дальнейшего развития направления энергетики и тестирования нового принципа работы. Пенжинская ПЭС — это не отдельный объект, а глобальный проект РАО «ЕЭС» России. В нее входят новые приливно-отливные электростанции, объединенные в цельную сеть. Это даст постоянный поток энергии, способный обеспечить целый регион без материальных затрат. Интересуясь тем, в каком регионе России построена приливная электростанция, несложно отметить, что строительство осуществляется в северной части страны. Это связано с силой воздействия Луны, которая в этих местах делает перепады максимальными. Полученные данные стали лучшим подтверждением, так что нынешняя работа ориентировано только на определенные регионы. Приливные электростанции в других странахПриливная электростанция принцип действия имеет несложный, но его изменение позволяет увеличить количество мест установки. Так, посредством строительства крупных плотин на реках зарубежным ученым удалось добиться неожиданных результатов. Ими стала ПЭС «Ля Ранс» во Франции. Ее общая протяженность составляет 800 метров, а суммарная мощность всех турбин достигает 240 МВт. Сегодня это известнейший действующий объект. Приливные электростанции в мире встречаются часто. Разработками занимаются разные страны, в частности, Китай, Южная Корея, Великобритания, Норвегия и Канада. Исследователи стараются внести необходимые коррективы в действующие проекты, увеличивая мощность и получая возможность строительства. Приливные электростанции: плюсы и минусыПриливные электростанции плюсы и минусы имеют различные. Их невозможно сравнить с традиционными источниками, основанными на твердом и жидком топливе. Только в последние годы специалисты продолжают ориентироваться на данное направление, стараясь восстановить окружающую среду. Преимущества приливных электростанцийПереходя к преимуществам, можно долго рассуждат 10i5.ru 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 В т.Y действует равнодействующая силаm – 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.
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.
Читайте также: lektsia.info |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
