Волновые электростанции преобразовывают механическую энергию воды в электричество(2018г)

Содержание

Волновые электростанции

Волновая электростанция — это электрическая станция, которая располагается в водной природной среде с целью получения электроэнергии из кинетической энергии водных масс. Океаны обладают колоссальной энергией, но человек пока только начинает ее осваивать. Именно эту задачу и выполняют волновые электростанции.

Принцип работы

Принцип работы волновой электростанции основан на преобразовании кинетической энергии волн в электрическую. Существует несколько способов устройства подобных станций различных по принципу работы и конструкции.

  1. Принцип «осциллирующего водяного столба».

    В этом конструктивном варианте волны,
    осуществляя толчковые движения, заполняют собой специально изготовленные камеры, в которых содержатся воздушные массы. Воздух сжимается, создается избыточное давление, под действием которого он поступает на турбину, вращая ее лопастные механизмы.

    Вращательное движение турбины передается на генератор, который вырабатывает электрический ток.

  2. Принцип «колеблющегося тела». На принципе «колеблющегося тела» работают разнообразные буи, «морские змеи» и др.

    В этом варианте конструкции несколько секций соединяются в конвертер, между которыми на подвижных платформах монтируются гидравлические поршни. К поршню (группе поршней) подсоединён гидравлический двигатель, он приводит во вращательное движение электрический генератор.

    Под раскачивающимся действием волн конвертер приводит в движение поршни, а они, в свою очередь, приводят в работу гидравлический двигатель и соответственно генератор.

  3. Установка с «искусственным атоллом».

    Это бетонное сооружение состоит из корпуса, на которомразмещается поверхность для наката волн. В средней части располагается накопительный резервуар (бассейн). Из него через приёмное отверстие вода поступает на гидротурбину. Генератор устанавливается в верхней части сооружения.

    Для поднятия воды в бассейн, который расположен выше уровня моря, используют эффект «набегания волны» на специальную наклонную поверхность.

Волновые электростанции в России

В России, как и во всех странах, имеющих выход к морскому побережью, после многих лет затишья, возвращается интерес к источникам энергии, способным восстанавливаться, к ним относятся и волновые электростанции.

Первая в нашей стране электростанция, основанная на преобразовании энергии волн, построена в2014 году на Дальнем Востоке в Приморском крае на полуострове Гамова. Это универсальная станция, она способна преобразовывать не только энергию направленных водных масс, но и энергию природных приливов и отливов.

Профильные министерства нашей страны, совместно с руководством государства разработали план развития зеленой энергетики до 2020 года, в соответствии с которым альтернативные энергетические источники будут составлять до 5% от общего количества вырабатываемого электричества в стране. Этим планом предусмотрено и дальнейшее развитие волновых электрических станций.

Волновые электростанции в мире

Первая в мире электростанция на волнах появилась в 1985 году в Норвегии, ее мощность составляла 500 кВт.

Первой в мире промышленной электрической станцией, использующей энергию волн для производстваэлектрической энергии, принято считать Oceanlinx в Австралии.

Она начала своё функционирование в 2005 году, потом была произведена ее реконструкция, и в 2009 году станция заработала вновь. Работа станции основана на принципе «осциллирующего водяного столба».

Мощность установки сейчас составляет 450 кВт.

Внимание!

Первая коммерческая волновая электростанция начала работу в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Это установка-пионер, которая использует непосредственно механическую энергию волны.

Работа станции основана на принципе «колеблющегося тела».

Разработала проект английская компания Pelamis Wave Power, мощность станции составила 2,3 МВт, и есть возможность увеличения мощности путем монтирования дополнительных секций.

В Великобритании построили самую большую в мире волновую электростанцию Wave Hub, она расположена у полуострова Корнуэлла. Электростанция оборудована 4-мя генераторами мощностью по 150 кВт каждый. Работа станции основана на принципе «колеблющегося тела».

Почему это выгодно?

В существующем мире человек все чаще задумывается о необходимости применения возобновляемых источников энергии при получении электроэнергии. Одним из таких вариантов является энергия морских волн.

С учетом того, что мировой океан обладает огромным потенциалом, энергией которого можно обеспечить почти 20% от необходимого количества энергопотребления, то и развитие «зеленой»энергетики как нельзя актуально в наше время.

Это можно объяснить следующим причинами:

  1. Природные богатства планеты находятся на грани истощения, запасы традиционных источников энергии: угля, нефти и газа – подходят к концу.

  2. Атомная энергетика из-за своей потенциальной опасности не получила должного распространения.
  3. «Зеленая» энергетика не вредит окружающей среде и является возобновляемой.
  4. Потенциал волновых электростанций оценивается в 2,0 млн.

    МВт, что сравнимо по мощности с тысячей работающих атомных станций.

Ученые всего мира продолжают работы по совершенствованию способов преобразования энергии волн океана, и перечисленные выше причины являются важным аргументом для продолжения этих изысканий.

Плюсы и минусы использования

У любого агрегата всегда есть положительные и отрицательные аспекты его использования, и именно соотношение этих параметров определяет целесообразность его применения. Волновые электростанции не являются исключением, рассмотрим все за и против использования этого источника энергии.

К плюсам использования можно отнести:

  • Экологическая безопасность установок;
  • Волновые электростанции могут выполнять защитные функции, путем гашения волн вблизи портовых акваторий и прочей береговой линии;
  • Возобновляемый источник энергии;
  • Низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
  • Продолжительный срок эксплуатации.

К минусам данного типа электростанций относятся:

  • Малая мощность вырабатываемой энергии;
  • Не стабильный характер работы, вызванный атмосферными явлениями в окружающей среде;
  • Может создавать опасность для хода судов и промышленного лова рыбы.

Приведенные выше «минусы» использования постепенно утрачивают свою актуальность, ученые и конструкторы продолжают свою работу.

Разработка новых, более мощных генераторов, позволяет получать большее количество электрической энергии, при тех же исходных параметрах первичной энергии, которой является энергия волн.

Решаются задачи по передаче полученной энергии на большие расстояния.

Источник: https://alter220.ru/voda/volnovye-elektrostantsii.html

Волновая электростанция: принцип работы

Воды Мирового океана скрывают в себе несметные богатства, главными из которых, пожалуй, являются безграничные источники энергии в виде морских волн.

Впервые об использовании кинетической энергии накатывающихся на берег валов задумались в 18 веке в Париже, где был представлен первый патент на волновую мельницу.

Сейчас технологии шагнули далеко вперед, и совместными усилиями ученых была создана первая коммерческая волновая электростанция, которая начала эксплуатироваться в 2008 году.

Почему это выгодно?

Ни для кого не секрет, что природные богатства находятся на грани истощения. Запасы угля, нефти и газа – основных энергетических источников – подходят к концу. По самым оптимистичным прогнозам ученых, запасов хватит для 150-300 лет жизни.

Атомная энергетика тоже не оправдала ожиданий. Большая мощность и производительность окупают затраты на строительство, эксплуатацию, но проблемы захоронения отходов и нанесения ущерба окружающей среде скоро заставят отказаться и от них.

По этим причинам ученые ищут новые альтернативные источники энергии. Сейчас уже действуют ветровые и солнечные электростанции. Но при всех своих достоинствах они имеют существенный недостаток – низкий КПД. Удовлетворить потребности всего населения не удастся.

Поэтому необходимы новые решения.

Для выработки электричества волновая электростанция использует кинетическую энергию волн.

По самым скромным подсчетам, этот потенциал оценивается в 2 млн МВт, что сравнимо с 1000 работающих на полную мощность атомных электростанций, а на один метр фронта волны приходится около 75 кВт/м. При этом не наблюдается абсолютно никакого вредного воздействия на окружающую среду.

Общая схема работы

Волновыми электростанциями называют плавучие сооружения, которые способны преобразовывать механическую энергию движения волн в электрическую и передавать ее потребителю. При этом стараются использовать два источника:

  1. Кинетические запасы. Морские валы проходят через трубу большого диаметра и вращают лопасти, которые передают усилие на электрогенератор. Применяется и пневматический принцип – вода, проникая в специальную камеру, вытесняет оттуда кислород, который перенаправляется по системе каналов и вращает лопасти турбины.
  2. Энергия качения. В этом случае волновая электростанция выступает в роли поплавка. Перемещаясь в пространстве вместе с профилем волны, она посредством сложной системы рычагов заставляет вращаться турбину.

Разными странами используются свои собственные технологии преобразования механического движения волн в электричество, но общая схема действия у них одинаковая.

Недостатки волновых электростанций

Главным препятствием на пути к обширному внедрению волновых электростанций является их стоимость. Из-за сложной конструкции и сложной установки на поверхность морских вод затраты на внедрение подобных установок в эксплуатацию выше, чем на строительство АЭС или ТЭС.

Кроме того, наблюдается и ряд других недостатков, которые в основном связаны с появлением социально-экономических проблем.

Дело все в том, что крупные поплавковые станции создают опасность и мешают мореходству и рыболовству – поплавковая волновая электростанция может просто вытеснить человека из промысловых зон.

Возможны и экологические последствия. Использование установок значительно гасит морские валы, делает их меньше и не дает пробиться на берег.

Между тем волны играют важную роль в процессе газообмена океана, очищения его поверхности. Все это может привести к смещению экологического равновесия.

Положительные стороны волновых электростанций

Вместе с недостатками волновая электростанция имеет и ряд преимуществ, которые оказывают положительное воздействие и на деятельность человека:

  • установки, благодаря тому что гасят энергию волны, могут защищать прибрежные сооружения (причалы, порты) от разрушения силой океана;
  • выработка электричества происходит с минимальными затратами;
  • высокая мощность волнения делает ВЭС экономически более выгодными, нежели ветровые или солнечные электростанции.

Запасами энергии обладают и воды суши, главным образом реки. Сооружение станций на мостах, переправах, причалах является перспективой развития этой области выработки электроэнергии.

Проблемы, которые надо решить

Основная задача, которая стоит перед научным сообществом сейчас, – это совершенствование конструкции, что позволит снизить себестоимость электричества, которое вырабатывают волновые электростанции. Принцип работы должен остаться тем же, но применяться для создания установок будут уже новые технологии и материалы.

Средняя мощность волны составляет 75-85 кВт/м – именно на такой диапазон настраиваются большинство станций. Однако во время шторма сила морских валов увеличивается в несколько раз и создается опасность разрушения установок.

Уже не одна лопасть была смята или погнута после шторма. Для решения этой проблемы ученые искусственными методами снижают удельную мощность волн. Одна из проблем состоит в том, что массовое использование волновых станций приведет к изменению климата.

Важно!

Генерация электрической энергии осуществляется за счет вращения Земли (именно так образуются волны). Повсеместное использование станций заставит планету вращаться медленнее.

Человек разницу не почувствует, но это уничтожит ряд течений, которые играют важную роль в теплообмене Земли.

Первая в мире опытная ВЭС

Первая волновая электростанция появилась в 1985 году в Норвегии. Ее мощность составила 500 кВт, а сама она представляла собой опытный образец. Ее принцип действия основан на циклическом сжатии и расширении среды:

  • цилиндр с открытым дном погружен в воду так, чтобы его край был ниже ложбины волны – самой нижней ее точки;
  • периодически набегающая вода сжимает воздух во внутренней полости;
  • по достижении определенного давления открывается клапан, который дает проход сжатому кислороду к турбине.

Такая электростанция вырабатывала 500 кВт энергии, чтобы было достаточно для подтверждения действенности установок, что способствовало их развитию.

Первая в мире промышленная электростанция

Первой в мире установкой промышленного масштаба считается Oceanlinx в акватории Порт-Кембл, в Австралии.

Она введена в эксплуатацию в 2005 году, но затем была отправлена на реконструкцию и в 2009 году вновь заработала, из-за чего в регионе теперь используются и приливные, и волновые электростанции. Ее принцип действия состоит в следующем:

  1. Волны периодически забегают в специальные камеры, заставляя сжиматься воздух.
  2. По достижении критического давления сжатый воздух через сеть каналов вращает электрогенератор.
  3. Для улавливания движения и силы волн лопасти турбины меняют свой угол наклона.

Мощность установки составила порядка 450 кВт, хотя каждая секция станции способна выдавать от 100 кВт*ч до 1,5 МВт*ч электрической энергии.

Первая в мире коммерческая ВЭС

Первая волновая электростанция коммерческого назначения заработала в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Более того, она первая в мире установка, которая использует непосредственно механическую энергию волны. Проект подготовила английская компания Pelamis Wave Power.

В состав конструкции входит несколько секций, которые отпускаются и поднимаются вместе с профилем волны. Секции шарнирно скреплены с гидравлической системой и во время движения приводят ее в действие.

Гидравлический механизм заставляет вращаться ротор генератора, благодаря чему и вырабатывается электроэнергия. Используемые в Португалии волновые электростанции плюсы и минусы имеют.

Преимущество установки заключается в большой мощности – около 2,25 МВт, а также в возможности установки дополнительных секций.

Недостаток установки системы один – возникает сложности с передачей электрической энергии по проводам к потребителю.

Первая в России волновая электростанция

В России первая ВЭС появилась в 2014 году в Приморском крае.

Разработкой занимался коллектив ученых из Уральского федерального университета и Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН.

Установка имеет экспериментальный характер. Ее особенность в том, что она использует энергию не только волн, но и приливов/отливов.

В Москве предполагается строительство научно-исследовательской лаборатории, которая займется разработкой и созданием первой отечественной поплавковой станции. Возможно, после этого волновые электростанции в России тоже будут иметь промышленное или коммерческое назначение.

Источник: http://fb.ru/article/284318/volnovaya-elektrostantsiya-printsip-rabotyi

Энергия волн как альтернативный источник электроэнергии

Энергия волн – энергия, которую волны переносят по поверхности воды. Это неисчерпаемый источник, пригодный для получения электричества.

Для преобразования энергии волны в электроэнергию сооружают электростанции волновые. Их монтируют непосредственно в воду.

<\p>

В перспективе волновая генерация может за год выдать 4 ТВт в прибрежных зонах и до нескольких десятков ТВт в открытом море.

Природа явления

Волнообразование – есть результат воздействия солнечных лучей. Солнце нагревает воздушные массы, из-за чего они перемещаются в пространстве. В процессе перетекания воздух соприкасается с поверхностью океана, инициируя возникновение волны.

Энергоемкость конкретного волнового вала определяется:

  • силой ветров;
  • продолжительностью порывов;
  • шириной воздушного фронта.

Максимальное значение энергоемкости одной волны достигает 100 кВт на 1 м. Данный показатель существенно понижается на мелководье, что объясняется трением о дно водоема.

Принцип действия классической волновой электростанции

Осциллирующая водяная колонна с воздушной турбиной Уэллса являет собой классический, наиболее проработанный вид волновой электростанции. Аналогичное оборудование успешно функционирует как в море, так и в прибрежной зоне.

Принцип работы одинаков и для стационарных, и для плавучих моделей. Волной в, наполовину погруженной в воду, камере поднимается уровень воды.

Благодаря заполнению внутреннего объема агрегата водой, воздух, находящийся внутри, под давлением выдавливается из сосуда.

Совет!

Образовавшиеся воздушные потоки пропускаются через лопасти реверсивной турбины низкого давления Уэллса. Когда возникает откат воды, воздух возвращается в камеру, минуя все те же турбинные лопатки.

Уэллс добился сохранения направления вращения вала турбины вне зависимости от направления движения волны, что обеспечивает непрерывность передачи крутящего момента на вал генератора.

Турбина Алана Артура Уэллса избавлена от сложных механизмов измерения шага, а также систем клапанов. Агрегат имеет симметричное сечение и сравнительно большой угол атаки лопастей. В целом механизм характеризуется:

  • малым отношением скорости вращения к скорости потока воздуха;
  • высоким коэффициентом лобового сопротивления;
  • периодическими провалами мощности;
  • КПД на уровне 40-70%;
  • шумностью – издаваемые им, звуки сопоставимы со звучанием огромного органа.

 

Совершенствование классической модели

Принцип действия подобных агрегатов сохраняется неизменным. Конструкторы пытаются изменить архитектуру камеры, чтобы добиться максимального сжатия воздушной массы внутри нее. Усовершенствованная модель камеры позволяет изменять ее объем и геометрию в зависимости от состояния акватории.

Эффективность этой идеи доказали и теоретически, и практически. В итоге удалось избавиться от перепадов мощности станции, обусловленных падением высоты волны, и защитить оборудование от чрезмерных нагрузок и разрушения во время штормов.

Такая станция с «дышащей» камерой функционирует в Атлантике у португальских берегов. Ее мощности в 750 кВт достаточно для обеспечения электричеством около 1000 семей. Там планируется создать огромный прибрежный генерирующий каскад.

В перспективе плавучие волновые станции этого типа будут строить там, где функционируют ветровые фермы, используя единую якорную систему для электростанций обоих видов.

Буй-генератор

Ocean Power Technologies (OPT) – инжиниринговая компания из Шотландии – представила PowerBuoy PB150. Это огромный буй длиной 42 м, удерживаемый одиннадцатиметровым поплавком и якорной системой. Мощность одной станции 150 кВт.

Агрегат способен преобразовывать в электроэнергию вертикальные колебания. Погруженная часть буя-генератора зафиксирована на дне якорной системой.

Поплавок перемещается по вертикали в унисон колебанию морских вод — он закреплен на подвижном штоке.

Внимание!

Шток – часть линейного генератора, который во время прохождения обмотки статора вырабатывает электричество.

Конструкция оснащена системой датчиков, благодаря которой можно вручную адаптировать ход штока согласно силе, высоте и частоте волн, добиваясь наиболее рационального режима работы оборудования. Во избежание аварий в периоды сильных штормов шток поплавка блокируется автоматически.

К месту дислокации агрегат доставляют буксиры. Несколько подобных буев, установленные рядом, использующие общую якорную систему и единый силовой контур, образуют волновую ферму.

Для установки системы мощностью 10МВт необходимо 0,125 квадратных км водной поверхности. Первый такой буй разместили в 33 морских милях от Инвергордона (Шотландия).

Анализ среды вблизи функционирующего генератора показал, что он экологически нейтрален.

Преимущества и недостатки

Преимущества волновой энергетики:

  • волновая электростанция способна заменить волногасители, защищающие береговую линию и прибрежные сооружения от разрушения;
  • волновые электрогенераторы малой мощности можно монтировать непосредственно на мостовых опорах, причалах, принимая мощность волн;
  • удельная мощность волнения волн выше удельной мощности ветров на 1-2 порядка, соответственно волновая энергетика может оказаться выгоднее, нежели ветряная.

Недостатки:

  • штормовая волна способна смять лопасти водяных турбин. Проблема решается методами искусственного уменьшения мощности, заключенной в волнах;
  • некоторые типы генераторов представляют реальную угрозу для безопасности мореплавания;
  • в местах установки отдельных видов агрегатов промышленное рыболовство становится невозможным.

Источник: http://EkoEnergia.ru/alternativnaya-gidroenergetika/energiya-voln.html

Волновая электростанция

Волновая электростанция – это один из подвидов электростанций, использующих для выработки электроэнергии кинетическую энергию воды. В данном случае используется энергия волн морей и океанов.

Это относительно новый вид энергетики, хотя ее история насчитывает уже более 200 лет.

Чаще всего волновые электростанции устанавливаются недалеко от прибрежных зон там, где потенциальная волновая активность выше всего.

К таким местам относятся: западно-европейское побережье, северное побережье Англии, Тихоокеанское побережье Америки (обоих континентов), прибрежная зона Южной Африки, Австралии и Новой Зеландии.

История

Первая так называемая «волновая мельница» была запатентована Парижским патентным бюро аж в 1799 году.

С этого момента инженерами и учеными производились многочисленные попытки использования кинетической энергии волн для выработки электричества.

Вплоть до начала 20-го века было множество подобных изобретений, правда не одно из них так и не использовалось в промышленных масштабах.

Важно!

Лишь в 1973 году после катастрофической нехватки нефтяных запасов (нефтяной кризис) интерес исследователей и ученых к альтернативной энергетике заметно возрос. Начались активно разрабатываться и создаваться, в том числе и волновые электростанции.

Первая промышленная волновая электростанция, разработка которой началась в 2005 году, была введена в эксплуатацию 23 сентября 2008 года в 5-ти километровой прибрежной зоне Португалии (район Агусадора). Ее эксплуатационная электрическая мощность составила 2,25 МВт. Сейчас она обеспечивает светом более 1,5 тыс. частных домов.

Принцип работы

Современная волновая электростанция состоит из нескольких специальных конвертеров, мощность каждого из которых может достигать 1 МВт.

Каждый конвертер состоит из нескольких секций, между которыми закреплены на движимых конструкциях гидравлические поршни.

К каждому поршню или системе поршней привязан гидравлический двигатель, который приводит во вращение электрический генератор.

Под действием волн конвертер начинает качаться, что приводит в движение гидравлические поршни. Последние создают в гидравлической системе, в которой находится масло, давление, а оно в свою очередь движет гидравлическими двигателями.

Один конвертер может достигать в длину до 150 метров и иметь диаметр около 3 метров. Вес одной такой установки не редко достигает 700 – 800 тонн.

Есть и другие конструкции конвертеров, которые представляют собой отдельные буи, расположенные не горизонтально, а вертикально. Принцип их работы аналогичен предыдущему с той лишь разницей, что гидравлические поршни имеют несколько иную форму.

Совет!

Сложность конструкций всех существующих конвертеров заключается лишь в эксплуатационных особенностях механических их частей. Ведь волновые электростанции, как правило, находятся в соленой воде, поэтому очень важно не допустить ее контакта с металлическими элементами конвертера.

Также очень часто приходится использовать специальные приспособления (волнорезы и тормозные щиты), чтобы снизить чрезмерную энергию волны, которая с легкостью может разрушить всю конструкцию.

Интересно

Удельная мощность всех волн морей и океанов намного превосходит как ветровую, так и солнечную суммарную энергию.

Ученые подсчитали, что средняя эквивалентная мощность волны на нашей планете равняется примерно 15 кВт на погонный метр. И это при средней высоте волн до 1 метра.

Если же волны, а это бывает не так уж и редко, достигают высоты 2 и более метров, их эквивалентная мощность может доходить до 80 кВт/м пог.

Источник: http://scsiexplorer.com.ua/index.php/ljudi-i-tehnologii/kak-eto-rabotaet/2066-volnovaja-elektrostantsija.html

2.7. Волновые электростанции – Энергетика: история, настоящее и будущее

В настоящее время находят практическое применение установки по использованию энергии волн в морях и океанах, суммарная мощность которых по различным методикам оценивается в более чем 100 млрд. кВт.

Морские волны

При средней высоте волн в Мировом океане 2,5 м и периоде 8 с удельный поток энергии, приходящийся на 1 м фронта волны, составляет 75 кВт/м.

Удельный поток энергии ветровых волн, например, в морях стран СНГ (кВт/м): Азовское – 3, Черное – 6–8, Каспийское – 7–11, Охотское – 12–20, Берингово – 15–44, Баренцово – 22–29, Японское – 21–31, а суммарная мощность волн, набегающих на побережье (в пределах СНГ), составляет (млн.кВт): на Черном море – 14,7; Каспийском 67,5; Баренцевом – 56, Охотском – 129.

К положительным факторам волновой энергии относятся значительный суммарный потенциал, увеличение мощности в осенне-зимний период, когда растет потребление электроэнергии, а к недостаткам – ее прерывистость.

В разных странах эксплуатируется большое количество навигационных буев, использующих энергию волн. В 1985 г. в Норвегии были введены в строй и подключены к энергосистеме две первые в мире опытно-промышленные волновые электростанции.

Рис. 2.28. Схема пневматической волновой электростанции: а – схема движения воздушного потока; б – схема волновой электростанции; 1 – корпус; 2 – воздушная турбина; 3 – воздушная камера; 4 – стальная башня; 5 – генератор

Волновые гидроэнергетические установки состоят из трех основных частей – рабочего тела (или водоприемника), силового преобразователя с генератором электроэнергии и системы крепления.

Внимание!

Рабочее тело (твердое, жидкое или газообразное), непосредственно контактируя с водой, перемещается под действием волн или изменяет тем или иным образом условия их распространения. В качестве рабочего тела могут использоваться поплавки, волноприемные камеры, эластичные трубы, волноотбойные сооружения и другие.

Силовой преобразователь предназначен для преобразования энергии, запасенной рабочим телом (механической энергии движения твердого тела, перепада уровней воды в бассейнах, давления воздуха или жидкости), в энергию, пригодную для передачи на расстояние или для непосредственного использования. В качестве силовых преобразователей могут применяться гидравлические и воздушные турбины, водяные колеса, зубчатые или цепные передачи и другие устройства.

Волновая электростанция в районе г. Агусадор (Португалия)

Волновая электростанция «Oceanlinx» (Австралия)

Система крепления обеспечивает удержание на месте волновой установки.

Различные типы волновых установок отличаются той составляющей энергии ветровых волн (разновидностью кинетической или потенциальной энергии), которую рабочее тело установки преобразует в другой вид энергии.

Одной из наиболее эффективных считается пневматическая волновая электростанция (рис. 2.28). Основной частью такой установки является камера, нижняя открытая часть которой погружена под наинизший уровень воды (ложбину волны).

При поднятии и опускании уровня воды в море в камере происходит циклическое сжатие и расширение воздуха, движение которого через систему клапанов приводит во вращение воздушную турбину.

Такая система широко применяется в мире для питания электроэнергией навигационных буев.

Одна из первых в мире волновых электростанций мощностью около 500 кВт в Норвегии также представляет собой пневматическую волновую установку, основной частью которой является камера с нижней открытой частью, погруженной под наинизший уровень поверхности воды.

Вторая из двух первых в мире волновых электростанций мощностью 450 кВт в Норвегии, использующая эффект набегания волны на отлогую суживающуюся поверхность (конфузорный откос), включает расположенный в фиорде суживающийся канал длиной 147 м с турбинным водоприемником, расположенным на 3 м выше среднего уровня моря. Установки такого типа, расположенные на берегу, имеют преимущества перед другими типами волновых установок, исключая трудности, связанные с их обслуживанием и ремонтом.

Важно!

Одна из успешнейших на данный момент попыток эффективно перерабатывать энергию океанских волн – волновая электростанция «Oceanlinx» в акватории города Порт-Кембл (Австралия). Она была введена в эксплуатацию еще в 2005 году, затем была демонтирована для реконструкции и переоборудования и только в начале 2009 г. вновь запущена в действие.

Принцип ее работы заключается в том, что проходящие через нее волны толчками заполняют водой специальную камеру, вытесняя содержащийся в этой камере воздух. Сжатый воздух под давлением проходит через турбину, вращая ее лопасти.

Из-за того, что направление движения волн и их сила постоянно меняются, на станции «Oceanlinx» используется турбина Denniss-Auld c регулируемым углом поворота лопастей. Одна силовая установка станции «Oceanlinx» обладает мощностью (в пиковом режиме) от 100 кВт до 1,5 МВт.

Установка в Порт-Кембла поставляет в электросеть города 450 кВт электричества.

В сентябре 2008 года в городке Агусадор (Португалия) для обеспечения местных жителей электроэнергией была введена в строй коммерческая волновая электростанция.

Проект был создан английской компанией «Pelamis Wave Power», давно экспериментирующей с энергией океанов. Пока на станции работают только три преобразователя волновой энергии – змеевидных устройства, наполовину погруженных в воду.

Диаметр каждого преобразователя – 3.5 метра, длина – 140 метров. Именно они конвертируют силу волн в электричество.

Принцип действия преобразователей прост: волны поднимают и опускают их секции, а внутренняя гидравлическая система сопротивляется движению, на основе чего вырабатывается электричество, которое по кабелям передается на берег.

Сейчас мощность станции 2,25 МВт. Спустя какое-то время будет добавлено еще 25 преобразователей и тогда мощность станции возрастет до 21 МВт, что достаточно для снабжения 15 тыс. домов.

Волны мира могут генерировать 2 тераватта энергии, что примерно в 2 раза превосходит объем всей производимой электроэнергии.

Естественно, количество вырабатываемой энергии зависит от силы волн, которая, как известно, непостоянна во времени.

Но ресурс, используемый волновой электростанцией, абсолютно возобновляемый.

Источник: http://energetika.in.ua/ru/books/book-5/part-1/section-2/2-7

Современная электроэнергетика

Страница 121 из 130

17.2. Типы гидроэнергетических установок

Гидроэнергетическая установка (ГЭУ) предназначена для преобразования механической энергии водного потока в электрическую энергию или, наоборот, электрическая энергия преобразуется в механическую энергию воды.

Гидроэнергетическая установка состоит из гидротехнических сооружений, энергетического и механического оборудования. Различают следующие основные типы гидроэнергетических установок:

  • гидроэлектростанции (ГЭС);
  • насосные станции (НС);
  • гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС);
  • комбинированные электростанции ГЭС—ГАЭС;
  • приливные электростанции (ПЭС).

Гидроэлектростанция — это предприятие, на котором гидравлическая энергия преобразуется в электрическую.

Основными сооружениями ГЭС на равнинной реке являются плотина, создающая водохранилище и сосредоточенный перепад уровней, т.е.

напор, и здание ГЭС, в котором размещаются гидравлические турбины, генераторы, электрическое и механическое оборудование (рис. 17.I).

Совет!

В случае потребности строятся водосбросные и судоходные сооружения, водозаборы для систем орошения и водоснабжения, рыбопропускные сооружения и т.п.

Вода под действием тяжести по водоводам движется из верхнего бьефа в нижний, вращая рабочее колесо турбины. Гидравлическая турбина соединена валом с ротором генератора. Турбина и генератор вместе образуют гидроагрегат.

В турбине гидравлическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения на валу агрегата, а генератор преобразует эту энергию в электрическую. Возможно создание на реке каскадов ГЭС.

В России построены и успешно эксплуатируются Волжский, Камский, Ангарский, Енисейский и другие каскады ГЭС.

Среди типов гидроэнергетических установок ГЭС являются наиболее крупными. В России построена на Енисее Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С. Непорожнего мощностью 6,4 млн кВт (рис. 17.3, рис. 17.I).

Ведется проектирование Туруханской ГЭС мощностью до 20 млн кВт.

Все построенные ГЭС, особенно обладающие крупными водохранилищами, играют решающую роль в обеспечении надежности, устойчивости и живучести Единой энергетической системы России.

Большой интерес в мире и в России в настоящее время вызывает возможность создания малых ГЭС.

Малые ГЭС (мощностью до 30 МВт) могут создаваться в короткие сроки с использованием унифицированных гидроагрегатов и строительных конструкций с высоким уровнем автоматизации систем управления.

Внимание!

Экономическая эффективность их использования существенно возрастает при комплексном использовании малых водохранилищ (рекреация, рыбоводство, водозаборы для систем орошения и водоснабжения и т.п.).

Насосная станция предназначена для перекачки воды с низких отметок на высокие и транспортировки воды в удаленные пункты.

На насосной станции устанавливаются насосные агрегаты, состоящие из насоса и двигателя. Насосная станция является потребителем электрической энергии.

Они используются для водоснабжения тепловых и атомных электростанций, коммунально-бытового и промышленного водоснабжения, в ирригационных системах, судоходных каналах, пересекающих водоразделы, и т.п.

Гидроаккумулирующая электростанция предназначена для перераспределения во времени энергии и мощности в энергосистеме. В часы пониженных нагрузок ГАЭС работает как насосная станция. Она за счет потребляемой энергии перекачивает воду из нижнего бьефа в верхний и создает запасы гидроэнергии.

В часы максимальной нагрузки ГАЭС работает как гидроэлектростанция. Вода из верхнего бьефа пропускается через турбины в нижний бьеф, и ГАЭС вырабатывает и выдает электроэнергию в энергосистему.

ГАЭС потребляет дешевую электроэнергию, а выдает более дорогую энергию в период пика нагрузки, заполняет провалы нагрузки и снижает пики нагрузки в энергосистеме, позволяет работать агрегатам атомных и тепловых электростанций в наиболее экономичном и безопасном равномерном режиме, резко снижая при этом удельный расход топлива на производство 1 кВт · ч электроэнергии в энергосистеме.

В России работает Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт.

ГЭС—ГАЭС вырабатывает электроэнергию в период пика нагрузки за счет притока воды в верхний бьеф и за счет перекаченной из нижнего бьефа в верхний в период провалов нагрузки в энергосистеме.

Реконструкция ГЭС в ГЭС—ГАЭС, как показывает зарубежный опыт, весьма эффективна в энергосистемах, где мала доля ГЭС и ГАЭС.

Важно!

Приливные электростанции преобразуют механическую энергию приливно-отливных колебаний уровня воды в море в электрическую энергию. В некоторых морских заливах приливы достигают 10—12 м, а наибольшие приливы наблюдаются в заливе Фанди (Канада) и достигают 19,6 м.

Технические ресурсы приливной энергии России оцениваются в 200—250 млрд кВт · ч в год и в основном сосредоточены у побережий Охотского, Берингова и Белого морей.

В России наиболее перспективным наплавным способом возведена опытная Кислогубская ПЭС вблизи г. Мурманска. Во Франции построена ПЭС Ранс мощностью 240 МВт.

Источник: http://lib.rosenergoservis.ru/sovremennaya-elektroenergetika%3Fstart%3D120

Гидроэлектростанция (ГЭС) Около 23% электроэнергии во всем мире вырабатывают ГЭС. Они преобразуют кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию. – презентация

1<\p>

2 Гидроэлектростанция (ГЭС) Около 23% электроэнергии во всем мире вырабатывают ГЭС. Они преобразуют кинетическую энергию падающей воды в механическую энергию вращения турбины, а турбина приводит во вращение электромашинный генератор тока. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки.<\p>

3 Типы ГЭС Гидроэлектрические станции (ГЭС) Плотинные гидроэлектростанции Русловые гидроэлектростанции Приплотинные гидроэлектростанции Деривационные гидроэлектростанции Гидроаккумулирующие электростанции Приливные электростанции Волновые электростанции и на морских течениях<\p>

4 Схема ГЭС<\p>

5 Принцип работы ГЭС Плотина создает подпор воды в водохранилище, обеспечивающем постоянный подвод энергии. Вода истекает через водозабор, уровнем которого определяется скорость течения. Поток воды, вращая турбину, приводит во вращение электрогенератор. По высоковольтным ЛЭП электроэнергия передается на распределительные подстанции.<\p>

6 Наименование Мощ- ность, ГВт Среднегодовая выработка, млрд кВт·ч География Саяно-Шушенская ГЭС 6,4023,50 р. Енисей, г. Саяногорск Красноярская ГЭС 6,0020,40 р. Енисей, г. Дивногорск Братская ГЭС 4,5022,60 р. Ангара, г. Братск Усть-Илимская ГЭС 4,3221,70 р. Ангара, г. Усть-Илимск Богучанская ГЭС 3,0017,60 р. Ангара, г. Кодинск Крупнейшие гидроэлектростанции России<\p>

7 Самая крупная в России ГЭС (Саяно-Шушенская)<\p>

8 Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) Гидроаккумулирующие электростанции используется для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки. В часы малых нагрузок ГАЭС, потребляя электроэнергию, перекачивает воду из низового водоема в верховой, а в часы повышенных нагрузок в энергосистеме использует запасенную воду для выработки пиковой энергии. Загорская ГАЭС<\p>

9 Приливная электростанция (ПЭС) Приливные электростанции используют энергию приливов. 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. Приливная электростанция Ля Ранс, Франция<\p>

10 Кислогубская ПЭС – экспериментальная ПЭС расположенна в губе Кислая Баренцева моря, вблизи поселка Ура-Губа Мурманской области. Первая и единственная приливная электростанция России. Состоит на государственном учёте как памятник науки и техники.<\p>

Совет!

11 Русловая гидроэлектростанция (РусГЭС) Русловая гидроэлектростанция (РусГЭС) относится к бесплотинным гидроэлектростанциям, которые размещают на равнинных многоводных реках, в узких сжатых долинах, на горных реках, а также в быстрых течениях морей и океанов.<\p>

12 Деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Вода подводится непосредственно к зданию ГЭС.<\p>

13 Волновые электростанции Для производства электроэнергии используются две основные характеристики волн: кинетической энергия, и энергии поверхностного качения. Именно эти факторы и пытаются использовать при строительстве волновых электростанций.<\p>

14 Схема работы волновой электростанции<\p>

15 Источники информации 1. Википедия (http://ru.vikipedia.org/viki/) В начало<\p>

Источник: http://www.myshared.ru/slide/491744

Волновая электростанция

Волновая электростанция относится к гидроэнергетике, в частности, к установкам, способным вырабатывать электроэнергию, используя волновое движение поверхности воды.

https://www.youtube.com/watch?v=KIitKtU54c8

Известны волновые установки, преобразующие энергию морских волн, например, в электрическую.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая поплавки, вал отбора мощности и механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения поплавков во вращательное движение вала.

Два поплавка расположены с противоположных сторон относительно вала, а механизм преобразования состоит из храпового колеса, закрепленного на валу, и качалок, в пазах которых установлены подпружиненные зубья, взаимодействующие с храповым колесом.

Каждая качалка неподвижно соединена со своим поплавком, в свою очередь, неподвижно соединенным со своим рычагом.

Рычаг обеспечивает возможность свободного возвратно-поступательного перемещения поплавка при волнении водной поверхности, при этом зубья противоположных друг другу качалок направлены в разные стороны относительно храпового колеса (патент РФ №2088795 МПК F 03 В 13/16, 1997.08.27).

Указанная энергетическая установка имеет следующие недостатки: 1) необходимость относительно жесткой ориентации корпуса по вертикали в воде; 2) обязательная связь с дном водоема; 3) небольшая мощность.

Известна также поплавковая волновая электростанция, в плавучем корпусе которой расположен механический преобразователь, содержащий инерционный маятник, имеющий пружинную подвеску, установленный с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения и кинематической связью с электрогенератором. Корпус выполнен в виде герметичной капсулы цилиндрической формы, верхняя часть которой

Внимание!

ограничена полусферой с радиусом равным радиусу цилиндрической части, нижняя часть ограничена сферой с радиусом большим радиуса полусферы.

На внутренней поверхности цилиндрической части корпуса установлены направляющие для движения маятника. Кинематическая связь с электрогенератором выполнена в виде шарико-винтовой передачи с редуктором.

В нижней части корпуса установлен динамический инерционный накопитель энергии с электромеханическим приводом двустороннего действия, соединенным с шарико-винтовой передачей, редуктором-коммутатором и вспомогательным редуктором.

Частота собственных колебаний маятника соизмерима с характерной частотой колебаний капсулы в воде (патент РФ №2016227, МПК 5 F 03 В 13/20, 1993.03.04).

Недостатками данной электростанции являются: небольшая мощность, необходимость высокой точности составляющих ее деталей, сложная механика.

Задача полезной модели – повышение мощности электростанции и стабильность производства электроэнергии.

Поставленная задача решается тем, что заявленная волновая электростанция содержит плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, включающий маятник и электрогенератор. При этом плавучий корпус выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой.

Маятник выполнен в виде дискового или шарообразного груза с возможностью возвратно-поступательного перемещения его поперек корпуса судна в направляющем элементе, закрепленном неподвижно на палубе судна.

Важно!

На оси маятника установлены, ориентированные поперек корпуса судна, два зубчатых сектора (правого и левого вращения), каждый из которых введен в зацепление с соответствующим зубчатым колесом, установленным на палубе судна.

Электрогенератор размещен внутри корпуса судна. Вал его ротора соединен посредством регулятора оборотов

и двух редукторов (правого вращения и левого вращения) с соответствующими зубчатыми колесами.

Колебательные движения маятника в крайних точках ограничивают амортизаторы, установленные на оконечностях направляющего элемента.

Для устойчивости при большой волне корпус судна оснащен поплавковыми ограничителями крена судна.

Заявляемая волновая электростанция и прототип имеют следующие общие существенные признаки:

– волновая электростанция;

– плавучий корпус;

– механический преобразователь морских волн, включающий маятник;

– электрогенератор.

Заявляемая волновая электростанция имеет следующие отличительные существенные признаки:

– плавучий корпус волновой электростанции выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой;

– маятник механического преобразователя энергии морских волн выполнен в виде дискового или шарообразного груза;

– на оси маятника установлены, ориентированные поперек корпуса судна, два зубчатых сектора, закрепленные на мачте растяжками, зубья секторов введены в зацепление с двумя зубчатыми колесами, установленными на палубе судна;

– на палубе судна, для движения маятника по заданной траектории, закреплен направляющий элемент, оконечности которого оснащены амортизаторами;

– электрогенератор размещен внутри корпуса судна и вал его ротора, приводится во вращение с помощью зубчатых колес через два редуктора (правого и левого вращения) и регулятор оборотов;

– корпус судна оснащен поплавковыми ограничителями крена судна.

Перечисленная совокупность общих и отличительных существенных признаков обеспечивает достижение заявленных технических результатов во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Выполнение маятника в виде дискового или шарообразного груза, установленного на плавучем корпусе судна, позволяет маятнику свободно совершать колебательные перемещения, стабильно и эффективно преобразовывая энергию волн в электрическую энергию.

Установка на оси маятника двух зубчатых секторов, ориентированных поперек корпуса судна и введенных в зацепление с зубчатыми колесами, установленными на палубе, обеспечивает оптимальное механическое преобразование энергии волн любой интенсивности и тем самым повышает эффективность и стабильность работы предложенной волновой электростанции.

Совет!

Установка регулятора оборотов на валу электрогенератора обеспечивает равномерное вращение вала и сглаживает неравномерные колебания волн.

На фиг.1 показана общая схема волновой электростанции.

На фиг.2 показана схема установки зубчатых секторов.

Волновая электростанция содержит плавучий корпус 1 с опорной мачтой 2, маятник 3 и электрогенератор 4, размещенный внутри плавучего корпуса 1 судна.

На оси 5 маятника 3 закреплены на растяжках 6 два зубчатых сектора 7.

Каждый зубчатый сектор 7 введен в зацепление с соответствующим зубчатым колесом 8, установленным на палубе судна.

Каждое зубчатое колесо 8 соединено с соответствующим редуктором 9 и регулятором оборотов 10 с валом ротора электрогенератора 4.

На палубе судна установлен направляющий элемент 11 маятника 4 с амортизаторами 12. К плавучему корпусу 1 судна крепятся поплавковые ограничители крена 13 на кронштейнах 14.

Работа волновой электростанции осуществляется следующим образом.

Волновая электростанция работает, когда судно лежит в дрейфе или стоит на якоре бортом к волне.

Под действием морских волн плавучий корпус 1 судна совершает бортовые колебания, при этом маятник 3 также начинает совершать колебательные движения, в результате зубчатые сектора 7 приходят в движение и поочередно начинают вращать зубчатые колеса 8, которые в свою очередь передают вращение на редукторы 9 и регулятор оборотов 10 и далее на вал ротора электрогенератора 4. В результате вал электрогенератора вращается и вырабатывается электрическая энергия, которая через стабилизаторы подается на потребители.

Заявляемая волновая энергетическая установка по оценкам экспертов позволит получать 200 и более киловатт/часов электроэнергии. При этом установка надежна в работе, проста в эксплуатации, легко может быть перемещена из одного района работы в другой.

Внимание!

В зависимости от потребности на корпусе одного судна можно установить несколько волновых электростанций.

Волновые электростанции могут быть применены как дополнительные и аварийные судовые энергетические установки.

В прибрежной зоне они могут устанавливаться для обеспечения электроэнергией береговых поселков и временных рыболовецких станов.

Также могут быть использованы на морских нефтедобывающих платформах.

1.

Волновая электростанция, содержащая плавучий корпус, механический преобразователь энергии морских волн, включающий маятник и электрогенератор, отличающаяся тем, что плавучий корпус выполнен в виде корпуса судна с опорной мачтой, маятник выполнен в виде дискового или шарообразного груза с возможностью возвратно-поступательного перемещения его поперек корпуса судна в направляющем элементе, закрепленном неподвижно на палубе судна, на оси маятника установлены, ориентированные поперек корпуса судна два зубчатых сектора, которые введены в зацепление с зубчатыми колесами, установленными на палубе судна, а электрогенератор размещен внутри корпуса судна и вал его ротора посредством регулятора оборотов и двух редукторов, один из которых выполнен левого вращения, а другой правого вращения, соединены с соответствующими зубчатыми колесами.

2. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в направляющем элементе установлены амортизаторы, ограничивающие колебательные движения маятника в крайних точках.

3. Волновая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что корпус судна оборудован поплавковыми ограничителями крена судна.

MM1K Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.05.2012

Источник: http://bankpatentov.ru/node/444383

Способ преобразования энергии падающей воды в электрическую энергию

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Способ преобразования энергии падающей воды в электрическую энергию включает водяную турбину и электрический генератор связанные между собой.

Вдоль по руслу горной реки протекающей, по склону горы, размещают горизонтальный и вертикальный водоканалы, связанные между собой и наполненные потоком воды. Внутри в нижней части вертикального водоканала размещают водяную турбину.

Важно!

Водяная турбина связана через специальное устройство с электрическим генератором. Электрический генератор связан через провода с потребителем этой энергии.

Техническим результатом является создание гидроэлектростанции нового поколения, не нарушающей экологическую обстановку окружающей среды. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

https://www.youtube.com/watch?v=pWRMmjme-mE

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известные к заявляемому изобретению по существенным признакам являются существующие гидроэлектростанции, преобразующие энергию текучей воды в электрическую энергию, приводящую во вращательное движение водяную турбину и электрический генератор, связанный с ней.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по существенным признакам является Авторское свидетельство от 5 мая 1991 г., авторов: Юрик А.Д. и Юрик Д.А. «Водяное колесо МГД – генератор», содержащий вертикальный водоканал подвода воды к водяной турбине.

Известное техническое решение включает следующие признаки, сходные с прототипом: вертикальный водоканал, водяная турбина, электрический генератор.

Техническая задача, которую решает заявляемое изобретение, включает создание гидроэлектростанции нового поколения, не нарушающей экологическую обстановку окружающей среды.

Поставленная задача решается тем, что предложенный способ преобразования энергии падающей воды в электрическую энергию заключается в следующем: данные преобразования осуществляются с помощью водяной турбины и электрического генератора, связанных между собой через специальное устройство, при этом по руслу горной реки, протекающей по склону горы, размещены горизонтальные и вертикальные водоканалы, связанные между собой и заполненные потоком воды русла горной реки. Внутри в нижней части вертикального водоканала размещена водяная турбина, связанная через специальное устройство с электрическим генератором, который связан через провода с потребителем электроэнергии. Данный способ предусматривает установку данного типа электростанции сверху донизу русла горной реки – покаскадно.

На фиг. 1 показан внешний вид гидроэлектростанции, вид спереди.

Фиг. 2 – разрез А-А по оси симметрии гидроэлектростанции, вид сбоку.

В настоящее время в гидроэлектростанциях (ГЭС) поток падающей воды создается плотиной, установленной поперек русла реки, имеющей высоту плотины от 30 до 100 м и более, при этом до плотины вблизи русла реки заливаются огромные площади (территории) водой, нарушая, экологическую обстановку территории.

Совет!

В данном способе предлагается дифференцированный способ преобразования энергии падающей воды горной реки в электрическую энергию, не нарушая состояния окружающей среды.

Поток падающей воды объемом 1 м3 (1000 кг) с высоты от 30 до 100 м преобразуется данным способом в электрическую энергию от 300 кВт до 1000 кВт, а поток падающей воды объемом 500 м3 с высоты 1000 м (преобразование дифференцированное) по частям заменяет по мощности Красноярскую ГЭС, т.е. на 1000 м высоты 10 гидроэлектростанций с перепадом 100 м по высоте и мощностью 500 тыс. кВт.

При строительстве такого типа электростанции можно использовать трубы нефтегазовой отрасли и железобетонные трубы любого диаметра.

Предложенный способ «Способ преобразования энергии падающей воды в электрическую энергию» (фиг.

1, 2) содержит на русле 1 горной реки горизонтальный водоканал 2, установленный на опоры 3, и вертикальный канал 4, при этом горизонтальный водоканал 2 заполнен потоком воды 5 русла реки горной 1 реки, соединен с вертикальным водоканалом 4.

В вертикальном водоканале 4, в его внутренней нижней части, размещена водяная турбина 6, связанная через специальное устройство 7 с электрическим генератором 8.

Электрический генератор 8 соединен проводами 9 с потребителями электрической энергии 10.

«Способ преобразования энергии падающей воды в электрическую энергию» заключается в следующем: поток воды 5 русла 1 горной реки, поступающей в горизонтальный водоканал 2 и через вертикальный водоканал 4, падает на водяную турбину 6, приводя ее во вращательное движение.

Водяная турбина 6 через специальное устройство 7 приводит во вращательное движение электрический генератор 8.

Внимание!

Электрический генератор 8, вырабатывающий электрическую энергию (электрический ток), передает ее по проводам 9 к потребителю этой энергии 10.

В предложенном способе для наполнения горизонтального и вертикального водоканалов можно использовать способ сообщающихся сосудов, при этом водоканалы по всей длине должны быть герметичны.

Способ преобразования энергии падающей воды в электрическую энергию, включающий водяную турбину и электрический генератор, связанные между собой, отличающийся тем, что вдоль по руслу горной реки, протекающей по склону горы, размещают горизонтальный и вертикальный водоканалы, связанные между собой и наполненные потоком воды, при этом внутри в нижней части вертикального водоканала размещают водяную турбину, связанную через специальное устройство с электрическим генератором, который связан через провода с потребителем этой энергии.

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/249/2494282.html

открытая библиотека учебной информации

Преобразование первичной энергии во вторичную, в частности в электрическую, осуществляется на станциях, которые в своем названии содержат указание на то, какой вид первичной энергии в какой вид вторичной преобразуется на них:

· ТЭС – тепловая электрическая станция преобразует тепловую энергию в электрическую;

· ГЭС – гидроэлектростанция преобразует механическую энергию движения воды в электрическую;

· ГАЭС – гидроаккумулирующая электростанцияпреобразует механическую энергию движения предварительно накопленной в искусственном водоеме воды в электрическую;

· АЭС – атомная электростанция преобразует атомную энергию ядерного топлива в электрическую;

· ПЭС – приливная электростанция преобразует энергию океанических приливов и отливов в электрическую;

· ВЭС – ветряная электростанция преобразует энергию ветра в электрическую;

· СЭС – солнечная электростанция преобразует энергию солнечного света в электрическую, и т.д.

В Беларуси более 95% энергии вырабатывается на ТЭС. По этой причине рассмотрим процесс преобразования энергии на ТЭС. По назначению ТЭС делятся на два типа:

· КЭС – конденсационные тепловые электростанции, вырабатывающие только электрическую энергию;

· ТЭЦ – теплоэлектроцентрали, на которых осуществляется совместное производство электрической и тепловой энергии.

ТЭС могут работать как на органическом (газ, мазут, уголь), так и на ядерном топливе.

Основное оборудование ТЭС (рис. 2.3) состоит из котла-парогенератора ПГ, турбины Т и генератора Г. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара.

В турбинœе Т водяной пар превращается в механическую энергию вращения – турбина со скоростью 3000 оборотов в минуту (50 Герц) вращает электрогенератор Г, который превращает энергию вращения в электрическую.

Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины или котла.

На рисунке, кроме основного оборудования ТЭС, показаны конденсатор пара К, где отработанный пар охлаждается внешней водой и конденсируется (при этом от пара отводится неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество теплоты и выбрасывается в окружающую среду) и циркуляционный насос Н, который подает конденсат снова в котел. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, цикл замыкается. Схема ТЭЦ отличается тем, что взамен конденсатора устанавливается теплообменник, где пар при значительном давлении нагревает воду, подаваемую в главные тепловые магистрали.

Важно!

Рассмотренная схема ТЭС является основной, в ней используется парогенератор, в котором водяной пар служит носителœем энергии. Имеются тепловые станции с газотурбинными установками.

Носитель энергии в таких установках в таких установках – газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органического топлива и смешивается с нагретым воздухом.

Газовоздушная смесь при температуре 750–770о С подается в турбину, которая вращает генератор.

ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, чем паротурбинная: легко пускается, останавливается и регулируется; пока мощности таких турбин в 5–8 раз меньше, чем паровых, и они должны работать на высокосортном топливе.

Сочетание паротурбинной и газотурбинной установок образует парогазовые установки, в них используются два энергоносителя – пар и газ.

Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разделить на три цикла: химический – процесс горения, в результате которого теплота передается пару; механический – тепловая энергия пара превращается в энергию вращения; электрический – механическая энергия вращения превращается в электрическую.

Общий коэффициент полезного действия ТЭС состоит из произведения коэффициентов полезного действия всœех перечисленных циклов:

ηтэс= ηх· ηм· ηэ

КПД ТЭС теоретически равен:

ηтэс= 0,9 · 0,63 · 0,9 = 0,5.

Практически с учетом потерь КПД ТЭС находится в пределах 36–39%.

Это означает, что 64–61% топлива используется «впустую», загрязняя окружающую среду в виде тепловых выбросов в атмосферу.

Совет!

КПД ТЭЦ примерно в 2 раза выше, чем КПД ТЭС. По этой причине использование ТЭЦ является существенным фактором энергосбережения.

Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции используется для получения пара.

Рис. 2.4. Принципиальная схема атомной электростанции 1 – реактор; 2 – парогенератор; 3- турбина; 4 – генератор; 5 – трансформатор; б – электролинии

Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делœении ядра выделяется в виде колоссальной кинœетической энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, принято называть реактором.

Через активную зону реактора проходит вещество теплоноситель, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ служит для отвода тепла (вода, инœертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде.

Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней.

Οʜᴎ вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции.

Природное ядерное горючее атомной электрической станции – уран. Для биологической защиты от радиации используется слой бетона в несколько метров толщиной.

При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт·ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабатывается 23 млн. кВт·ч электроэнергии.

Более 2000 лет человечество использует водную энергию Земли. Теперь энергия воды используется на гидроэнергетических установках (ГЭУ) трех видов:

1) гидравлические электростанции (ГЭС), использующие энергию рек;

Внимание!

2) приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов морей и океанов;

3) гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливающие и использующие энергию водоемов и озер.

Гидроэнергетические ресурсы в турбинœе ГЭУ преобразуются в механическую энергию, которая в генераторе превращается в электрическую.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, основными источниками энергии являются твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.

  • – Основные типы электростанций и их характеристики

    Преобразование первичной энергии во вторичную, в частности в электрическую, осуществляется на станциях, которые в своем названии содержат указание на то, какой вид первичной энергии в какой вид вторичной преобразуется на них: · ТЭС – тепловая электрическая станция… [читать подробенее]

  • Источник: http://oplib.ru/energetika/view/1270389_osnovnye_tipy_elektrostanciy_i_ih_harakteristiki

    Виды альтерналивных источников энергии

    Альтернативная энергетика –  это  совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии.

    Альтернативный источник энергии – способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.

    На сегодняшний день существуют следующие известные виды альтернативной эренгетики: солнечная энергетика, ветроэнергетика, биомассовая энергетика, волновая энергетика, градиент-температурная энергетика, эффект запоминания формы, приливная энергетика, геотермальная энергия.

    Солнечная энергетика это преобразование солнечной энергии в электроэнергию фотоэлектрическим и термодинамическим методами.

    Для фотоэлектрического метода используются фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) с непосредственным преобразованием энергии световых квантов (фотонов) в электроэнергию.

    Термодинамические установки, преобразующие энергию солнца вначале в тепло, а затем в механическую и далее в электрическую энергию, содержат “солнечный котел”, турбину и генератор.

    Однако солнечное излучение, падающее на Землю, обладает рядом характерных особенностей: низкой плотностью потока энергии, суточной и сезонной цикличностью, зависимостью от погодных условий.

    Поэтому изменения тепловых режимов могут вносить серьезные ограничения в работу системы.

    Подобная система должна иметь аккумулирующее устройство для исключения случайных колебаний режимов эксплуатации или обеспечения необходимого изменения производства энергии во времени. При проектировании солнечных энергетических станций необходимо правильно оценивать метеорологические факторы.

    Геотермальная энергетика – способ получения электроэнергии путем преобразования внутреннего тепла Земли (энергии горячих пароводяных источников) в электрическую энергию.

    Этот способ получения электроэнергии основан на факте, что температура пород с глубиной растет, и на уровне 2–3 км от поверхности Земли превышает 100°С. Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции.

    Важно!

    Прямая схема получения энергии в данном случае такое: природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами.

    Кроме прямой существует еше и непрямая схема, которая работает следующим образом: пар предварительно (до того как попадает в турбины) очищают от газов, вызывающих разрушение труб.

    Стоимость “топлива” такой электростанции определяется затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом невелика, так как она не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы.

    К недостаткам геотермальных электроустановок относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы могут содержать отравляющие вещества. Кроме того, для постройки геотермальной электростанции необходимы определенные геологические условия.

    Ветроэнергетика – это отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра (кинетической энергии воздушных масс в атмосфере).

    Ветряная электростанция – установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию.

    Состоит она из ветродвигателя, генератора электрического тока, автоматического устройства управления работой ветродвигателя и генератора, сооружений для их установки и обслуживания.

    Для получения энергии ветра применяют разные конструкции: многолопастные «ромашки»; винты вроде самолетных пропеллеров; вертикальные роторы и др.Производство ветряных электростанций очень дешево, но их мощность мала, и их работа зависит от погоды.

    К тому же они очень шумны, поэтому крупные ветряные электростанции даже приходится на ночь отключать. Помимо этого, ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн.

    Применение ветряных электростанций вызывает локальное ослабление силы воздушных потоков, мешающее проветриванию промышленных районов и даже влияющее на климат.

    Наконец, для использования ветряных электростанций необходимы огромные площади, много больше, чем для других типов электрогенераторов. Но, к плюсам ветрогенераторов можно отнести их экологическую чистоту, а также то что они не нуждаются в дополнительных ресурсах как остальные источники энергии и работают от того что нам было дано самой природой –от энергии ветра. В принципе, в Европе ветроэнергетика уже очень популярна и мы можем говорить что это – энергия будущего.

    Волновая энергетика – способ получения электрической энергии путем преобразования потенциальной энергии волн в кинетическую энергию пульсаций и оформлении пульсаций в однонаправленное усилие, вращающее вал электрогенератора.

    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. В механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха – до 85 процентов.

    Приливная энергетика, как и прочие виды альтернативной энергетики, является возобновляемым источником энергии.Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива.

    Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор.Во время прилива вода поступает в бассейн.

    Совет!

    Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается, и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит.

    Считается экономически целесообразным строительство приливных электростанций в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м.

    Проектная мощность приливной электростанции зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

    Недостаток приливных электростанции в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.

    Градиент-температурная энергетика.

    Этот способ добычи энергии основан на разности температур. Он не слишком широко распространен. С его помощью можно вырабатывать достаточно большое количество энергии при умеренной себестоимости производства электроэнергии.

    Большинство градиент-температурных электростанций расположено на морском побережье и используют для работы  морскую воду. Мировой океан поглощает почти 70% солнечной энергии, падающей на Землю.

    Перепад температур между холодными водами на глубине в несколько сотен метров и теплыми водами на поверхности океана представляет собой огромный источник энергии, оцениваемый в 20-40 тысяч ТВт, из которых практически может быть использовано лишь 4 ТВт.

    Вместе с тем, морские теплостанции, построенные на перепаде температур морской воды, способствуют выделению большого количества углекислоты, нагреву и снижению давления глубинных вод и остыванию поверхностных. А процессы эти не могут не сказаться на климате, флоре и фауне региона.

    Биомассовая энергетика.
    При гниении биомассы (навоз, умершие организмы, растения) выделяется биогаз с высоким содержанием метана, который и используется для обогрева, выработки электроэнергии и пр.

    Существуют предприятия (свинарники и коровники и др.), которые сами обеспечивают себя электроэнергией и теплом за счет того, что имеют несколько больших “чанов”, куда сбрасывают большие массы навоза от животных.

    В этих герметичных баках навоз гниет, а выделившийся газ идет на нужды фермы.

    Внимание!

    Еще одним преимуществом этого вида энергетики является то, что в результате использования влажного навоза для получения энергии, от навоза остается сухой остаток являющийся прекрасным удобрением для полей.

    Также в качестве биотоплива могут быть использованы быстрорастущие водоросли и некоторые виды органических отходов (стебли кукурузы, тростника и пр.).

    Эффект запоминания формы – физическое явление, впервые обнаруженное советскими учеными Курдюмовым и Хондросом в 1949 году.

    Эффект запоминания формы наблюдается в особых сплавах и заключается в том, что детали из них восстанавливают после деформации свою начальную форму при тепловом воздействии. При восстановлении первоначальной формы может совершаться работа, значительно превосходящая ту, которая была затрачена на деформацию в холодном состоянии. Таким образом, при восстановлении первоначальной формы сплавы вырабатывают значительно количество тепла (энергии).

    Основным недостатком эффекта восстановления формы является низкий КПД – всего 5-6 процентов.

    Человечеству необходимо задуматься над сохранением нашей экологии и бережным отношением к природным ресурсам. Они истощаются, а экологическая ситуация необратимо меняется в худшую сторону.

    Наша главная задача сейчас – сохранить нашу планету живой и здоровой для будущего поколения.

    Источник: http://www.mywindenergy.ru/index.php/news/1-articles/56-appearance-of-alternate-sourses

    Поделиться:
    Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.