Электростанции, использующие энергию волн | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Безгин М. А., Улямаев К. С., Симонова А. А. Электростанции, использующие энергию волн // Молодой ученый. — 2017. — №50. — С. 17-18. — URL https://moluch.ru/archive/184/47168/ (дата обращения: 25.05.2018).



Если газ, нефть и каменный уголь, добываемые из недр Мирового океана, являются, в основном, энергетическим сырьем, то многие природные процессы в океане служат напрямую носителями энергии. Благодаря этому было начато освоение энергии приливов, разработаны проекты использования энергии волн, течений и прибоя.

Колоссальные запасы энергии аккумулирует Мировой океан. Ее проявление встречается в различных формах: в виде приливов и отливов, обеспечивающих теплом отдельные прибрежные государства, как градиенты солености между пресными водами в устьях стекающих рек и соленой морской водой и т. д. Любая из данных форм имеет свой потенциал по количеству энергии (таблица 1), а его сумма выражается в энергии океана.

Таблица 1

Вид источника энергии

Мощность, кВт

Коэффициент полезного действия, %

Потенциальные ресурсы

Технически реализуемые

Приливы

2,7∙10¹¹

3∙10¹º

35

Течения

10¹¹

5∙10¹º

75

Волны

7∙10¹³

2,7∙10¹³

90

Перепады температур

5∙10¹³

2∙10¹²

6

Градиенты солености

3∙10¹³

2,6∙10¹²

25

Ветер

9∙10¹³

5∙10¹¹

60

Биомасса

3∙10¹¹

2∙10¹º

35

Выполнен анализ представленных в таблице данных из которых можно сделать вывод, что степень освоения энергии океана, на сегодняшний день, крайне низка.

Мощность волны прилива в одном цикле прилив-отлив определяется уравнением:

P=ρgFH²/2t. Вт,

где ρ-плотность воды, кг/м³; g-ускорение силы тяжести, м/с²; F- площадь приливного бассейна на, м²; H-амплитуда колебаний уровня воды, м; t-продолжительность прилива, с.

Также приливные электростанции (ПЭС) имеют ряд преимуществ перед традиционными технологиями и установками по добыче электроэнергии. Главное преимуществом является то, что этим станциям топливо не нужно, а значит, и продуктов сгорания нет.

Второй плюс также важен. Что бы ни случилось, и какие бы не случились катаклизмы (землетрясения, цунами, извержения вулканов, и т. п.), самое страшное, что может случиться, это разрушение рабочего блока и генератора с подстанцией, но так как зачастую ПЭС подключена к крупным энергетическим системам, то потребители не ощутят на себе последствия аварии.

Третье достоинство является принцип работы, определяющей бережное отношение к рыбному богатству государства. Часть планктона, конечно, гибнет при прохождении водозаборников, но не более десятой части (для сравнения: прохода лопастей гидростанций не выдерживает от 83 до 99 % водной микрофауны, главного корма рыб).

Именно поэтому сегодня применять энергию приливов планируют в 139 створах побережья Мирового океана. Что должно обеспечить 12 % потребляемой энергии в мире. В России отвечающие требованиям места для сооружения ПЭС с большими приливами располагаются в Охотском море — Пенжинская и Тугурская губы, а также в Мезинской губе Белого моря.

Как и строительство любого сооружения создание ПЭС связано с серьезными проблемами. Предварительно, они связаны с характером приливов, на которые нельзя повлиять. Поскольку они зависят от астрономических причин, от специфики очертаний берегов, рельефа дна и т. п.

Вопреки данным проблемам люди упорно предпринимают попытки освоить энергию морских приливов. Сегодня предложено около 300 всевозможных технических проектов строительства ПЭС. Самое экономически эффективное решение было предложено советскими учеными, а именно применение в ПЭС поворотно-лопастной (обратимой) турбины.

У данной технологии есть свои плюсы. Перечислим некоторые из них:

– Данным станциям не нужно топливо, а значит, и продуктов сгорания нет.

– Самое страшное, что может случиться, это разрушение генератора с подстанцией и рабочего блока.

– Бережное отношение к рыбному богатству государства.

Определяющим же недостатком приливных электростанций представляется невозможность их непрерывной работы, связанное с циклическим характером приливов и отливов.

В начале 2000-х годов руководство РАО «ЕЭС России» приняло решение о восстановлении Кислогубской ПЭС в качестве экспериментальной базы для отработки новых гидроагрегатов для приливных электростанций, а также технологий сооружения ПЭС. В конце 2004 года на станции был установлен новый ортогональный гидроагрегат мощностью 0,2 МВт с диаметром рабочего колеса 2,5 м, изготовленный ФГУП «ПО Севмаш» (старый гидроагрегат при этом был демонтирован), станция была введена в эксплуатацию. В конце 2006 года к станции была подведена линия электропередачи напряжением 35 кВт.

В начале 2000-х годов руководство РАО «ЕЭС России» приняло решение о восстановлении Кислогубской ПЭС в качестве экспериментальной базы для отработки новых гидроагрегатов для приливных электростанций, а также технологий сооружения ПЭС. В конце 2004 года на станции был установлен новый ортогональный гидроагрегат мощностью 0,2 МВт с диаметром рабочего колеса 2,5 м, изготовленный ФГУП «ПО Севмаш» (старый гидроагрегат при этом был демонтирован), станция была введена в эксплуатацию. В конце 2006 года к станции была подведена линия электропередачи напряжением 35 кВт.

Сегодня Кислогубская ПЭС считается экспериментальной и используется как полигон для подготовки проектов строительства более мощных приливных электростанций. На станции экспериментируют и с другими видами возобновляемой энергии: работает солнечная батарея, ветроизмерительный комплекс.

Во многих странах, которые располагают ресурсами приливной энергии, сегодня развернуты активные работы по их использованию. При этом (аналогично подходам, принятым в России) созданию крупных ПЭС предшествуют изучение отработка возникающих проблем на специально построенных, относительно небольших ПЭС, являющихся прообразом мощных ПЭС.

Литература:

  1. Использование энергии приливов и отливов // Полная энциклопедия. URL: http://www.polnaja-jenciklopedija.ru/zhizn-okeana/ispolzovanie-energii-prilivov-i-otlivov.html (дата обращения: 9.11.2017).
  2. Энергетические ресурсы Мирового океана // География. URL: http://biofile.ru/geo/14118.html (дата обращения: 9.11.2017).
  3. На гребне волны: как работает приливная энергетика // Новости энергетики. URL: http://novostienergetiki.ru/na-grebne-volny-kak-rabotaet-prilivnaya-energetika/ (дата обращения: 9.11.2017).
Основные термины (генерируются автоматически): сооружения ПЭС, технологий сооружения ПЭС, восстановлении Кислогубской ПЭС, приливных электростанций, сооружения создание ПЭС, энергии приливов, проектов строительства ПЭС, прообразом мощных ПЭС, ПЭС поворотно-лопастной, созданию крупных ПЭС, рыбному богатству государства, небольших ПЭС, Кислогубская ПЭС, линия электропередачи напряжением, диаметром рабочего колеса, ортогональный гидроагрегат мощностью, отработки новых гидроагрегатов, новый ортогональный гидроагрегат, характером приливов, ФГУП «ПО Севмаш».


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос