Зачем вода электростанциям

Как работает гидроэлектростанция? Это понятно даже детям!

ДЛЯ ГЭС НУЖЕН НАПОР

«Люди давно научились использовать энергию движущейся воды. Если до половины погрузить в реку колесо с лопастями на ободе, то оно начнет вращаться, потому что вода будет увлекать за собой нижние лопасти колеса. Примерно так работали (и кое-где работают до сих пор) водяные мельницы. Водяное колесо в них насажено на вал жернова. Вращает вода колесо — вращается и жернов, мелет зерно.

Но вот сто с лишним лет назад появился более совершенный водяной двигатель — гидравлическая турбина (сокращенно — гидротурбина). Появились генераторы, превращающие механическую работу в электрическую энергию. И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций — ГЭС .

Прямо в русле реки, даже с быстрым течением, ставить большие турбины нельзя: у реки не хватает силы проворачивать тяжелую турбину. Другое дело на водопадах: там вода стремительно летит вниз, у нее большой напор.

Но водопадов не так много, да и не очень удобно ставить возле них турбины. Поэтому придуманы искусственные водяные «ступеньки» — плотины.

Напор создается разностью уровней воды. Поэтому говорят, что водяное колесо вращается под напором в столько-то метров.

Если перегородить реку прочной плотиной, а в теле плотины оставить только небольшое отверстие, то вся вода, что есть в реке, должна будет протекать через это отверстие. Значит, перед плотиной река поднимется и разольется, а за плотиной останется на прежнем уровне. Появится разница уровней, возникнет напор воды.

Поставим у отверстия плотины гидротурбину — и она начнет вращаться, используя напор воды. Соединим турбину с генератором— его ротор тоже придет в движение, в обмотке статора появится ток.

Заметьте: напор перед плотиной сохраняется круглый год, потому что вода запасается в водохранилище, искусственном море, и стекает равномерно, хотя зимой и летом река несет меньше воды, а осенью и весной — больше.

Впрочем, есть и гидроэлектростанции без плотин. Например, на горных реках плотины получаются очень высокими и дорогими. В этих случаях воду из реки подводят к электростанциям каналом или тоннелем, называемыми деривационными. В конце деривационного отвода строят здание ГЭС и соединяют трубами канал и гидроэлектростанцию. Теперь часть воды идет по своему руслу, а часть совершает такой маршрут: канал — трубы — турбины ГЭС — русло. Конечно, все это самотеком, потому что канал начинается гораздо выше ГЭС, а впадает обратно в реку ниже».

ЛЮБОЙ ГИДРОУЗЕЛ — СЛОЖНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«Принцип работы любой ГЭС прост. Но устройство ее, конечно, не простое. Современная ГЭС — сложное предприятие, насыщенное разнообразными автоматами. Недаром здание машинного зала, плотину, шлюзы, трансформаторные станции, рыбоподъемники называют общим словом гидроузел.

Плотину строят из грунта или бетона. Очень часто грунт и бетон работают рука об руку: там, где надо просто удержать воду, можно применить землю, а для водосливов, турбинных камер и вообще «активных» участков плотины нужен железобетон. В теле плотины на заранее рассчитанной высоте делают окна для пропуска воды во время паводка, иначе вода прорвала бы плотину. В остальное время окна закрыты стальными щитами.

Иногда, если нет надобности строить плотину очень высокой, ее делают ниже уровня максимального подъема воды во время паводка. И тогда каждую весну излишняя вода просто-напросто переливается через водосливный участок гребня плотины.

В подводной части плотины проложены трубы для подвода воды к турбинам. Они прикрыты решетками, улавливающими камни, поленья, ветки. В трубах устроены затворы.

Нажим кнопки — и путь воде закрыт. Это нужно при остановках турбины.

Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, напоминающую улитку. Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, водяная масса закручивается. А в центре камеры — колесо турбины. Но вода не сразу попадает на колесо, потому что оно обнесено «забором» — крепкими стальными лопатками, направляющими воду (направляющим аппаратом). Каждая лопатка может поворачиваться на своей оси. Повернутся лопатки так, что плотно сомкнутся одна с другой,— и вода в турбину не пройдет. Приоткроются чуть-чуть — воды пойдет немного. А станут по движению воды — она почти беспрепятственно будет проникать в турбину. Это, как говорят энергетики, режим полной нагрузки».

ВОДА ВРАЩАЕТ ТУРБИНУ

«Но вот вода прошла сквозь направляющий аппарат. На ее пути — лопасти рабочего колеса турбины. Понятно, что вода заставит лопасти двигаться, отдаст им свою энергию. А этого нам только и надо. Вода вращает турбину!

Теперь воде нужно уйти. Куда ? Опять в трубу, но только в другую — отсасывающую. Очень важно, чтобы вода шла по этой трубе спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Поэтому отсасывающие трубы делают гладкими и немного расширяющимися к нижнему концу. Из этого открытого конца вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Не всегда турбины находятся в теле плотины или поблизости от нее. Иногда воду под напором подают из водохранилища к турбинам по длинным трубам или тоннелям. Так, например, сделано на ГЭС при высотной Асуанской плотине на р. Ниле ».

С ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНСФОРМАТОР И ДАЛЬШЕ ПО ПРОВОДАМ

«Итак, рабочее колесо турбины вращается. С ним вращается и вал, связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины — генератора переменного тока.

Генератор вырабатывает переменный ток напряжением от 10 до 18 тыс. вольт.

Но, оказывается, электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстояния. Вот если повысить напряжение в 10 — 15 раз, тогда другое дело: сила тока упадет, и он, проходя по проводам, будет меньше нагревать их. Станет меньше потерь, не понадобятся толстые и тяжелые провода.

Напряжение повышают на электростанции простые приборы — трансформаторы. Это стержни-сердечники, собранные из тонких листов мягкой стали. На каждом — две обмотки: одна с небольшим числом витков толстой медной проволоки, вторая с немногочисленными витками более тонкого провода. Мы подаем напряжение, скажем, в 10 тыс. вольт на первичную обмотку, а со вторичной получаем сразу 100 или 200 тыс. вольт — во столько раз больше, во сколько больше витков на вторичной обмотке. Чтобы трансформаторы не сильно нагревались при работе, их погружают в баки с жидким маслом, хорошо отводящим тепло. Итак, чем выше напряжение (и, значит, меньше сила тока), тем выгоднее передавать энергию».

Источник: «Техника и производство». Том 5 (Детская энциклопедия 1965 г.в.) — Афанасенко Е.И., и др.

Возрастная категория сайта 18+

Зачем человеку нужна вода?

Человеческий организм на 75-80% состоит из воды. Поддерживать водный баланс – это, без преувеличения, жизненно важная задача для каждого. К сожалению, многие из нас ошибочно полагают, что с проблемой обезвоживания сталкивается исключительно путник в раскаленной пустыне, когда у него закончится вода. Однако это не так.

Елена Орлова/ «Здоровье-Инфо»

Существует хроническая форма обезвоживания, не имеющая острых симптомов. Такое скрытое обезвоживание распространено чрезвычайно широко и поражает каждого, кто не пьет достаточно жидкости. Чем же опасно обезвоживание организма? И сколько жидкости нам нужно для здоровья?

Потому что без воды…

Обмен веществ, поддержание теплового баланса, снабжение клеток питательными веществами, своевременный вывод токсинов и продуктов распада – все эти процессы в нашем организме запускаются и работают с помощью воды. Обезвоживание опасно тем, что при недостаточном количестве жидкости нарушается нормальная жизнедеятельность организма.
Вот что происходит, когда в нашем теле недостаточно воды.

  • Замедляется течение биохимических реакций
  • Нарушаются процессы пищеварения
  • Увеличивается вязкость крови (а это создает реальную опасность образования тромбов)
  • Нарушается регуляция теплообмена организма с окружающей средой
Читать еще:  Изготовление веревочной лестницы своими руками

Будьте осторожны! Обезвоживание особенно опасно для пожилых людей и детей до годовалого возраста. Если малыш в результате обезвоживания теряет более 10% своего веса, он может умереть.

В чем причины?

Наиболее частая причина острого обезвоживания – заболевания желудочно-кишечного тракта, как хронические, так и вызванные вирусами и бактериями. Возникают диарея (жидкий стул), тошнота и рвота. В таком состоянии организм теряет очень много жидкости, а из-за потери аппетита и тошноты заболевший начинает пить значительно меньше обычного.

Еще одной частой причиной обезвоживания является интенсивное потоотделение – при чрезмерных и длительных физических нагрузках или в жарком климате.

Повышенное выделение мочи (диурез) тоже может быть причиной обезвоживания.

Также потерю жидкости могут вызвать некоторые медицинские препараты, поэтому следует обязательно читать инструкции: в таких случаях на этом акцентируется внимание потребителя.

Признаки обезвоживания

Темная и мутная моча. Продукты распада, предназначенные для выведения из организма вместе с мочой, растворены в недостаточном количестве жидкости. В норме моча должна быть очень светлой и почти прозрачной.

Запор. Организм, теряя воду, пытается во что бы то ни стало поддержать влажность самых важных внутренних органов. В состоянии хронической дегидрации кишечник забирает из каловых масс слишком много воды для того, чтобы направить ее к другим органам тела. Пищевой комок, предназначенный к выводу, становится сухим, поэтому возникает запор.

Сухая кожа, сухость во рту. Механизм перераспределения жидкости тот же: влага с поверхности тела «откачивается» внутрь. Кожа становится очень сухой, а при продолжительном обезвоживании покрывается морщинами.

Головокружение. Головной мозг очень чувствителен к тому, насколько его сосуды наполнены кровью. При обезвоживании снижается общий объем циркулирующей крови. Если человек, посидев или полежав, вдруг встает, то резко снижается кровенаполнение сосудов головного мозга. Это приводит к головокружению, а иногда – к обмороку.

А вот несколько менее явных симптомов скрытого обезвоживания, которое очень часто путают с признаками других болезненных состояний.

Истощение, недостаток энергии, хроническая усталость. Обезвоживание тканей уменьшает ферментативную активность, поэтому организм получает меньше энергии, все функции замедляются.

Нарушения пищеварения, гастриты, язвы желудка. При хроническом обезвоживании уменьшается выделение пищеварительных соков, что приводит к вялости и застойным явлениям в пищеварительном тракте. Даже если пищеварительные соки выделяются в норме, а воды недостаточно, слизистая оболочка желудка страдает от слишком концентрированного желудочного сока, что повышает кислотность и повреждает стенки желудка.

Низкое или высокое кровяное давление. При обезвоживании объема крови недостаточно, чтобы наполнить все артерии, вены и капилляры тела.

Проблемы с дыхательной системой, частые насморки, кашель, стоматиты, воспаления десен. Слизистые оболочки дыхательной системы должны быть постоянно увлажнены для того, чтобы защитить органы дыхания от вредных субстанций из вдыхаемого воздуха. При обезвоживании слизистые пересыхают и становятся легкой добычей вредоносных бактерий.

Лишний вес. Зачастую человек переедает потому, что ему недосточно жидкости. Жажду очень часто путают с голодом.

Экзема, дерматиты, другие кожные проблемы. Нашему телу требуется достаточно влаги, чтобы в день оно выделяло 600-700 мл воды с поверхности кожи. Этот объем необходим для того, чтобы разбавить токсины, выводящиеся через кожу. Если жидкости недостаточно, концентрированные токсины вызывают раздражение и снижают способность эпидермиса к сопротивлению агрессивной среде.

Циститы, инфекции мочевого канала. Если токсины в моче недостаточно разбавлены водой, они могут раздражать и разрушать слизистую мочевых каналов.

Приступы ревматизма. Из-за обезвоживания растет концентрация токсинов в крови и клеточной жидкости; чем больше токсинов, тем сильнее боли.

Что делать?

Следует выполнять некоторые элементарные правила поддержания водного баланса организма.

  • При физических нагрузках, повышении температуры тела или воздуха (в жарком климате например), в салоне самолета, где всегда очень сухой воздух, в кондиционированном помещении постарайтесь выпивать хотя бы треть стакана чистой воды каждый час.
  • После каждой чашки чая или кофе старайтесь выпивать полстакана-стакан воды, поскольку чай, кофе и другие кофеиносодержащие напитки вызывают обезвоживание.
  • Алкоголь связывает и выводит из организма воду (1 молекула алкоголя связывает 5 молекул воды). После приема спиртных напитков нужно выпить достаточное количество воды (как минимум в четыре раза больше, чем алкоголя).

Вода. Откуда в наш дом приходит вода и куда она уходит. 1-й класс

Класс: 1

Цели и задачи урока:

  • систематизировать знания детей о воде;
  • познакомить с понятием «круговорот воды в природе»;
  • выяснить, каково значение воды в жизни человека;
  • выявить причины загрязнения водоёмов и меры по охране водоёмов от загрязнения;
  • формировать умение видеть, сравнивать, обобщать и делать выводы;
  • развивать логическое мышление, воображение, восприятие;
  • воспитывать бережное отношение к воде;
  • воспитывать интерес к окружающему миру.
  • Оборудование:

  • учебник «Мир вокруг нас» А. А. Плешаков / 1 класс,
  • рабочая тетрадь «Мир вокруг нас» А. А. Плешаков / 1 класс,
  • глобус,
  • шаблоны из бумаги «капельки»,
  • иллюстрации растений, животных, человека, водопровода,
  • рисунок Злючки-Грязнучки,
  • для опыта — мерный стакан,
  • газетная статья «Обращение к людям 22-го века».
  • I. Оргмомент /Подготовка к восприятию.

    Вы слыхали о воде?
    Говорят, она везде!
    В луже, в море, в океане
    И в водопроводном кране.
    Как сосулька, замерзает,
    В лес туманом заползает.
    Ледником в горах зовется,
    Лентой серебристой вьется.
    Мы привыкли, что вода —
    Наша спутница всегда!
    Без нее нам не умыться,
    Не наесться, не напиться.
    Смею я вам доложить:
    Без нее нам не прожить!

    — Вода — великий художник природы. Непрерывно изменяется облик Земли. На месте, где возвышались высокие горы, расстилаются бескрайние равнины, их создает великий преобразователь — вода.
    II. Актуализация полученных знаний.

    — Что вы знаете про воду? Какая она?

    — Сейчас вам надо проявить фантазию и умение. У каждого на столе лежит лист бумаги, где изображена капля. Оживите её.

    (Дети рисуют каплю воды так, как её представляют.

    Вывешиваем капли на доску. Обсуждаем полученные изображения.)

    — Кому нужна вода?

    — Зачем вода растениям? (на доску вывешивается изображение растений)

    — Как они её получают?

    — Нужна ли вода животным? (на доску — изображение животных)

    — Нужна ли вода человеку? (на доску — изображение человека)

    — Для чего нужна вода человеку?

    — Вода — добрый друг и помощник человека. Она — удобная дорога: по морям и океанам плавают корабли. Она побеждает засуху, повышает урожай полей и садов. Вода послушно вращает турбины на электростанциях. Вода минеральных источников не только как лечебное средство, но и для тепла.

    — Много ли воды на Земле?

    — Посмотрите на глобус. Вода занимает ? поверхности земного шара. Но лишь малая часть всей воды пригодна для питья. Для сравнения: если взять 10 литров океанской воды, то пресной воды — только 1 стакан.

    III. Постановка проблемы и задач урока.

    Спросил на днях малыш-сосед
    У струйки, льющейся из крана:
    — Откуда ты?
    Вода в ответ: издалека, из океана.

    Потом малыш гулял в лесу,
    Росой искрилась вся поляна.
    — Откуда ты? — спросил росу.
    — Поверь, и я из океана!

    — Ты, газировка, что шипишь?
    И из бурлящего стакана
    Донесся шепот:
    — Знай, малыш, и я пришла из океана.

    На поле лёг туман седой,
    Малыш спросил и у тумана:
    — Откуда ты? Ты кто такой?
    — И я, дружок, из океана.

    Удивительно, не так ли?
    В супе, в чае, в каждой капле,
    В звонкой льдинке, и в слезинке,
    И в дождике, и в росинке
    Нам откликнется всегда
    Океанская вода.

    Читать еще:  Как обезжелезить воду из скважины своими руками

    — Откуда берется вода в кране? Мы каждый день пользуемся этой водой, а она все течет и течет, не кончается.

    IV. Поиск решения проблемы.

    — Кто сегодня пользовался водой?

    — Откуда в наш дом приходит вода и куда она уходит? (Предположения детей)

    — Проследим её путь по иллюстрации.

    Работа по иллюстрации в учебнике: стр 44-45.

    — Где начало этого пути?

    — Текла речка. С незапамятных времён течёт. Бывало, кончится в доме вода, хозяйки скорее бегут к реке с вёдрами и низко кланяются ей: «Здравствуй, речка-матушка, водицы нам набрать!» И идут домой с полными вёдрами. Тяжело нести. Вот и решили люди «Хватит к речке на поклон ходить!» Проложили от берега трубы, поставили насосы. Повернёшь дома кран — льётся холодная прозрачная вода.

    — Так пришёл в дом водопровод. Но в деревнях ещё сохранились колодца, да вёдра с коромыслами.

    — Почему речная вода попадает на станцию очистки?

    — Если рассмотреть капельку в микроскоп, чего в ней только нет! Плавают, шевелятся, какие-то странные существа — микробы. Целый зоопарк. Среди них попадаются опасные для здоровья. Поэтому воду на очистительных станциях обезвреживают. В настоящее время существует несколько способов очистки воды. Самый простой — создание водохранилищ. В водохранилищах вода как бы сама очищается: твёрдые примеси оседают на дно, а многие бактерии теряют свою силу.

    — Но всё-таки полностью таким образом очистить воду невозможно, поэтому добавляют различные химикаты, чтобы усилить процесс оседания примесей.

    — Много лет тому назад обратили внимание, если воду профильтровать через песок, она так же очищается от бактерий.

    — Пока мы беседовали, к нам пожаловала Злючка-Грязнучка. В какой воде она живёт?

    — Грязная вода может сразу попасть в реку, а может пройти этот путь через очистные сооружения. Какой путь выбрать? Длинный или короткий?

    — Что произойдёт, если она сразу попадёт в реку?

    V. Схематическая запись вывода в рабочей тетради: стр 18.

    — Покажите в тетради синим карандашом путь воды из реки до станции очистки, от станции до дома; коричневым карандашом — путь от дома до очистных сооружений, затем вновь синим от очистных сооружений до реки.

    — Вода! Необыкновенное чудо. Сколько нужно человеку воды?

    — Около 100 лет назад горожанин расходовал в сутки 11 литров воды. На сегодняшний день — около 300 литров. На мытье рук -6-8 литров. Душ -15-20 литров в минуту. Принятие ванны -150 литров. А питье, приготовление пищи, влажная уборка, полив комнатных растений:

    Запасы пресной воды на нашей планете ограничены и постепенно истощаются.

    — Я — мама Тучка, а вы — детки Капельки, и им пора отправляться в путь. (Звучит музыка, напоминающая звуки дождя). Капельки прыгают, разбегаются, танцуют. Полетели Капельки на землю.

    — Скучно им стало поодиночке прыгать. Собрались, они по двое и потекли маленькими веселыми ручейками.

    — Встретились ручейки и стали большой речкой (ручейки соединяются в одну цепочку).

    Плывут Капельки в большой реке, путешествуют. Текла — текла речка и попала в большой океан (дети перестраиваются в большой хоровод и двигаются по кругу). Плавали — плавали Капельки в океане, а потом вспомнили, что мама Тучка говорила им домой вернуться. А тут как раз солнышко пригрело. Стали Капельки легкими, потянулись вверх (присевшие Капельки поднимаются, затем вытягивают руки вверх). Испарились они под лучами солнышка, вернулись к маме Тучке.

    Установить на опыте, сколько воды теряется в сутки.

    • Открываем кран таким образом, чтобы за 1 секунду капала одна капля.
    • Подставляем под кран мерный стакан 200 мл.
    • Через какое время стакан заполнится водой?
    • Высчитываем потери за сутки.

    — Как мы можем сохранить воду? (варианты ответов детей)

    — Соблюдая эти простые правила, за год ты сможешь сэкономить целое озеро диаметром 200 м и глубиной 2 м. Кроме того, будут сэкономлены химикаты, которые применяются для очистки воды, и энергия, которая используется на ее нагрев и перекачку.

    VIII. Статья в газете (работа в микрогруппах по 3 человека).

    Обращение к людям 22 века.

    «Я обращаюсь к вам с этим посланием, так как если не сделаю этого, то случится то, что я видела.

    Я была в 22 веке и видела ужасное. Сейчас начало 21 века и до 22 века осталось 90 лет — для истории природы это совсем мало.

    В 22 веке не останется чистой воды — она вся будет только в искусственных закрытых хранилищах, там она будет очищаться, и будет стоить очень дорого. Это будет вся вода мира — в природе — реках и океанах — её не останется. Это все, потому что в 21 веке мы не берегли воду, очень много её расходовали без пользы. Вода в 20 и 21 веке загрязнялась мощными заводами, фабриками, было множество утечек нефти, все отходы стекали в воды морей и рек.

    Не останется деревьев и растений вообще — леса вырубят, почва разрушится. Берегите природу сейчас, пока не поздно, экономьте энергию, воду и природные ресурсы.

    — Составьте обращение к людям, которые будут жить через 100 лет.

    Выступление групп. Обсуждение составленных обращений.

    — Нашли ли мы ответ на поставленный вопрос?

    Откуда в наш дом приходит вода?
    Ни умыться, ни напиться —
    Без:(воды).
    Листику не распуститься без:(воды)
    Без: (воды) прожить не могут
    Птица, зверь и человек,
    И поэтому всегда —
    Всем нужна. (вода)!

    Альтернативные источники энергии: приливная энергетика и ее секреты

    Приливы есть результат воздействия силы тяготения, изменяющейся дважды за сутки благодаря то приближению, то удалению от земной поверхности Солнца и Луны. ПЭС – приливные электростанции – особые станции, использующие для выработки электричества энергию приливов, т.е. кинетическую энергию, образующуюся за счет вращения планеты.

    Greenpeace полагает, что совокупных ресурсов приливной энергетики достаточно для пятикратного покрытия потребностей современного общества в электроэнергии.

    За и против

    • отсутствие опасных выбросов;
    • минимальное изменение существующего прибрежного ландшафта;
    • возобновляемость используемых ресурсов;
    • точность прогнозирования объема вырабатываемой электроэнергии;
    • длительный – свыше 100 лет – срок службы;
    • риск подтопления прилегающих земель полностью исключен;
    • низкая себестоимость электроэнергии.

    Развитию приливной энергетики мешают следующие факторы:

    • дороговизна строительства ПЭС;
    • слишком большой срок окупаемости, обусловленный низкой производительностью станций;
    • потребность в большой прибрежной зоне, которую при благоприятных климатических условиях целесообразнее использовать для создания рекреационной зоны, для привлечения туристов, что объясняет расположение большинства ПЭС в северных широтах;
    • недоказанное предположение о том, что работа подобного оборудования мешает вращению планеты, что может привести к непредсказуемым последствиям;
    • цикличность выработки электроэнергии, что делает невозможным использование ПЭС как единственного источника электричества. Для достойного обеспечения потребителей энергией требуется поддержка более мощных агрегатов, способных питать сети круглосуточно (ТЭЦ, ГЭС, АЭС).

    Принцип работы

    Математически доказано, что в месте возведения ПЭС разница между уровнем воды в периоды прилива и отлива должна быть не менее 4 м. В отдельных акваториях перепад составляет 18 м. Чем значительнее разница высот стояния вод, тем мощнее электростанция.

    Подобные условия можно отыскать на морском побережье с характерным рельефом берега, который должен образовывать огромный ограниченный сушей «бассейн». Таким требованиям отвечают морские заливы, а также устья рек.

    Интересующая часть акватории отсекается от моря плотиной, в ниши которой вмонтированы гидротурбины с генераторами. Оборудование обличено в обтекаемую капсулу. Получившиеся устройства выполняют двойную роль: при прохождении водных потоков они вырабатывают электроэнергию, но способны переключиться и стать насосами для перекачки воды в водохранилище с целью использования созданных запасов во время отсутствия приливов и отливов. Электричество вырабатывается и во время прилива, и во время отлива.

    Читать еще:  Гипсокартон как крепить пошаговая инструкция

    ПЭС работает циклично:

    1. простой, длительность которого составляет 1-2 часа, – время начала прилива и его окончания;
    2. работа в течение 4-5 часов в период приливов и отливов.

    За сутки циклы повторяются четырёхкратно.

    В период прилива вода наполняет бассейн ПЭС. Во время прохождения водяных потоков сквозь ниши в плотине благодаря создаваемому давлению начинается вращение лопастей внутри капсульных агрегатов. В результате работы турбин и вырабатывается электричество. При отливе вода уходит из бассейна, минуя плотину, вновь вращая лопасти.

    Когда уровень вод в бассейне и открытой акватории выравнивается, впускные клапаны закрываются. Когда уровень вод достигает минимума они автоматически открываются.

    На уровень мощности ПЭС влияют:

    • сила и характер приливов;
    • численность и объем бассейнов;
    • количество смонтированных генераторов и турбин.

    Приливная «мельница»

    Более дешевыми и перспективными считаются проекты, для реализации которых строительство плотины не требуется. При такой схеме электрогенераторы заменяют на гигантские лопасти длиной 10-20 м. Конструктивно они напоминают ветряные электростанции, чьи лопасти опустили в воду.

    Действующие проекты

    Пионерами в данной области стали англичане. Первую приливную электростанцию соорудили рядом с Ливерпулем еще в 1913 г.

    В южной Корее ПЭС запустили в 2011 г. Ее мощности в 254 МВт достаточно, чтобы обеспечить электричеством полумиллионный город, что позволит экономить 860 000 баррелей нефти ежегодно. В дальнейшем корейцы планируют построить ПЭС на 812 МВт.

    В России функционирует только одна ПЭС – Кислогубская. Ее построили на Баренцевом море как экспериментальную станцию еще в 1968 г. Среднегодовая мощность станции – 1,2 млн КВт/ч. В Мурманской области – на Кольской губе – планируют возвести еще одну приливную электростанцию.

    ПЭС функционируют на территории многих стран: в Великобритании, Франции, Индии, Норвегии, Канаде и некоторых других.

    Типы волновых электростанций: плюсы и минусы

    Дата публикации: 24 декабря 2018

    Долгое время в качестве основных источников энергии использовались уголь, нефть и газ. В связи с уменьшением объема этих ресурсов большой толчок в развитии получила альтернативная энергетика. Примером служат волновые электростанции. Они помогают использовать колоссальную энергию океанов, морей и рек. Существуют разные типы волновых электростанций (ВЭС), но в основе каждой лежит преобразование механического действия волн.

    Устройство ВЭС, работающих по принципу качения

    Подобные сооружения располагают на воде. В процессе их строительства учитывают два типа энергии. Первой можно назвать энергию поверхностного качения волн. Здесь используется их способность раскачивать поплавки. Так называют особые преобразователи, которые отслеживают профиль волны. Существует несколько видов поплавков.

    «Утка» Солтера

    Такое необычное название присвоили цепочке из большого количества поплавков, установленных на одном валу. Чтобы обеспечить эффективную работу ВЭС, их должно быть не менее 20-30 шт. «Утка» – это и есть тот поплавок. Он был разработан инженером Стивеном Солтером. Еще изобретение называют эдинбургской «уткой». Как работает волновая электростанция такого типа:

    1. Волны заставляют поплавки двигаться, но за счет своего веса они возвращаются в начальное положение.
    2. Это заставляет прийти в движение и насосы внутри вала. Предварительно их заполняют специально подготовленной водой.
    3. Далее приводятся в действие турбины между поплавками.
    4. Вырабатывается энергия, которую передают на берег по кабелю на дне.

    Подобные системы уже работают. Они расположены у западных берегов Британских островов для обеспечения электроэнергией Великобритании. Мощность установки составляет 45 тыс. кВт. Ее вырабатывают 20-30 поплавков диаметром 15 м на валу длиной 1,2 км.

    Преобразователи Pelamis

    Так называемые «морские змеи» Pelamis представлены секциями. Они имеют цилиндрическую форму и соединяются между собой шарнирами. Сооружение в воде полузатоплено. Принцип работы волновой электростанции очень прост. Энергия вырабатывается в несколько этапов:

    1. Конструкция начинает изгибаться под влиянием волн.
    2. Гидравлические поршни, расположенные в местах соединения, начинают перемещаться, тем самым перекачивая масло через двигатели.
    3. Последние приводят во вращение электрогенераторы.
    4. Они вырабатывают электричество, которое до берега передают по кабелю, идущему от поплавка на дно.

    Несколько подобных «змей» объединяют между собой, а электричество с них передают по одному кабелю. Мощность одной такой ВЭС достигает 21 МВт, что достаточно для снабжения электричеством 15 тыс. домов. Изобретение принадлежит специалистам компании «Океанское энергоснабжение» в Эдинбурге, где подобную ВЭС используют для энергообеспечения местных жителей. Из ее минусов называют:

    • значение среднегодового коэффициента мощности меньше 0,4;
    • завышенный уровень удельных капитальных затрат (суммы затрат при строительстве одного комплекса, деленной на единицу полученного продукта);
    • высокая материалоемкость (количество материалов на производство).

    Контурный плот Коккереля

    В основе схемы работы волновой электростанции такого типа тоже лежит перемещение относительного друг друга секций, которые соединены шарнирами. Возникшие колебания принимают на себя насосы с электрогенераторами. Плот длиной 100 м, высотой 10 м и шириной 50 м, состоящий из 3 секций, выдает мощность до 2 тыс. кВт.

    Эффективность модели достигает 45%, что меньше по сравнению с «уткой» Солтера, но зато конструкция плота схожа с судостроительной. Первое испытание изобретения было проведено в проливе Солент под городом Саутгемптон. Оно было частью проекта «Волновая ферма» фирмы Pelamis Wave Power. Для передачи электроэнергии на берег тоже используют кабель, расположенный на дне моря.

    Кинетическая энергия волн в ВЭС

    Кинетическая энергия волн просто огромна. К примеру, на шотландском побережье они смогли выломать и сдвинуть каменный блок весом 1350 т. При ударе о побережье длиной 10 миль волн высотой 1 м за 10 секунд вырабатывается более 35 тыс. л. с. мощности. Кинетическую энергию используют двумя способами.

    • волну пропускают через полую камеру, чтобы она вытолкнула воздух, который заставит турбину вращаться;
    • волну направляют в трубу большого диаметра, где она вращает турбинные лопасти, тем самым запуская генератор.

    В основе обоих методов лежит один принцип – применение энергии колеблющегося столба воды. При регуляции потока делают так, чтобы он проходил через турбину только в одном направлении. Плюс таких ВЭС в том, что скорость воздушного потока легко изменить в большую сторону. Этого достигают за счет уменьшения диаметра проходного канала. В результате даже медленные волны заставляют турбины вращаться с высокой частотой.

    Плюсы волновых электростанций

    У разных волновых электростанций свои плюсы и минусы, но можно выделить несколько общих пунктов. Преимущества заключаются не только в том, что ВЭС – это хорошая альтернатива нефти, газу и углю. Ученые считают, что именно за волновыми электростанциями будущее. Тому есть веские причины:

    • Станции гасят волны, чем обеспечивают безопасность портов, гаваней и береговых сооружений от разрушений.
    • Можно уменьшить воздействие воды на опоры мостов, если устанавливать на них небольшие волновые генераторы.
    • Волновая энергетика выгоднее, чем ветровая, поскольку удельная мощность волн выше, чем ветра.

    Недостатки ВЭС

    На ВЭС приходится около 1% всей вырабатываемой электроэнергии, хотя они имеют большой потенциал. Ограничение в использовании связано с ценами на электроэнергию. В сравнении с 1 кВт, сгенерированным на АЭС или ТЭС, тот же киловатт на ВЭС будет стоить в разы дороже. К недостаткам относят и следующее:

    • при покрытии преобразователями значительных площадей акватории можно нанести вред экологии, ведь волны важны для газообмена атмосферы и океана;
    • некоторые типы волновых генераторов опасны для судоходства, что может уменьшить количество рыбаков в крупных рыбопромышленных зонах.

    Учитывая достоинства и недостатки волновых электростанций, можно сделать вывод об их эффективности. Сегодня ВЭС нашли свое применение для обеспечения электроэнергией сравнительно небольших объектов. К ним относят автономные маяки, маленькие поселения, береговые сооружения и буровые платформы. Специалисты продолжают работать над улучшением конструкции ВЭС с целью снизить стоимость получаемой энергии.

    Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector