Приливные электростанции (ПЭС) - Конспект Лекций, раздел Энергетика, Конспект лекций по курсу НиВИЭ Грибанов А.И. 1 ЗАПАСЫ И РЕСУРСЫ ТРАДИЦИОННЫХ И НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ3 Поднятую Во Время Прилива На Максимальную Высоту Воду Можно Отделить От Моря ...
Поднятую во время прилива на максимальную высоту воду можно отделить от моря плотиной. В результате образуется приливный бассейн.
Максимальная мощность, которую можно получить, пропуская воду через турбины, в одном цикле прилив – отлив определяется по уравнению:
P=ρgSR2 ,
где ρ – плотность воды; g – ускорение силы тяжести; S – площадь приливного бассейна; R – высота прилива.
Следовательно, для использования приливной энергии подходят такие места морского побережья, где приливы имеют большую высоту, а рельеф берега дает возможность соорудить большие замкнутые бассейны.
Мощность, снимаемая с 1 м2 площади поперечного сечения потока
q≈0,1ρU3 ,
где U – средняя скорость приливного течения.
Скорость приливного течения меняется во времени. Для устройства, работающего при прямом и обратном приливном течении имеющем скорость U=5 м/с
q=0,1·1025·53 =12800 Вт/м2»13 кВт/м2
Если перекрыть плотиной площадь залива S=1000 м2, можно получить среднюю мощность электростанции около 13 МВт.
Принцип действия приливных электростанций (ПЭС), работающих при приливе и отливе, заключается в следующем. В устье реки или заливе строится плотина. В корпусе плотины устанавливаются гидроагрегаты. За плотиной образуется приливный бассейн. Во время прилива вода вращает турбоагрегаты и наполняет приливный бассейн. При отливе поток воды возвращается из бассейна в море, вращая турбины в обратном направлению. Схема работы приливной электростанции представлена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Схема работы приливной электростанции
Экономически оправдано строительство ПЭС в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Мощность ПЭС зависит от характера прилива, объема и площади приливного бассейна и числа установленных гидроагрегатов.
Эффективность ПЭС значительно повысилась в связи с созданием капсульных турбин, действующих при приливе и отливе. ПЭС двухстороннего действия может вырабатывать электроэнергию в течение 4…5 часов с перерывами в 1…2 часа четыре раза в сутки.
При совпадении времени прилива и отлива с периодом наибольшего потребления энергии ПЭС работает в турбинном режиме, а при совпадении времени прилива и отлива с наименьшим потреблением энергии турбины ПЭС или отключаются, или работают в насосном режиме, наполняя бассейн выше уровня прилива или откачивая воду из бассейна.
Использование энергии ПЭС затрудняется из-за неравномерности ее выработки. Для устранения этой неравномерности бассейн ПЭС можно разделить плотиной на два или три меньших бассейна, с поочередной коммутацией этих бассейнов через турбины с морем и между собой. Но эта мера полностью не исключает неравномерности выработки электроэнергии, обусловленной цикличностью приливов в течение полумесячного периода. Стоимость многобассейновых ПЭС очень высока, поэтому в настоящее время строят однобассейновые ПЭС. Мощность такой ПЭС вследствие изменения напора воды возрастает от нуля до некоторого максимального значения, а затем вновь снижается до нуля [2].
Для оптимизации выработки электроэнергии турбины ПЭС должны использоваться в нескольких режимах. Выбор режима зависит от необходимой в данный момент мощности, потребностей в энергии и возможностей других производителей электроэнергии. В основном используются следующие режимы.
1. Если ПЭС построена для обеспечения местных потребностей в электроэнергии, то необходимы страхующие энергоустановки, которые подключаются в период угасания приливов.
2. Если ПЭС включена в крупную энергосеть и является сравнительно небольшим источником энергии в масштабах сети, то ее работа приспосабливается к потребителям энергосети.
3. Если требования к энергии ПЭС не связаны с временем суток, ее можно использовать в естественном режиме. Энергию можно использовать на нужды транспорта, зарядку аккумуляторов, производство водорода и т.п.
Мировые энергетические ресурсы приливной энергии оцениваются в 1 трлн. кВт·ч. Но использование этой энергии затрудняется в связи с ее пульсирующим характером.
В настоящее время в мире действуют промышленная ПЭС Ранс во Франции (240 МВт), опытные ПЭС Аннаполис в Канаде (20 МВт) и Кислогубская в России (0,4 МВт). Также посторены три опытных ПЭС в Китае и одна в Корее. Проектирование промышленных ПЭС ведется во многих странах мира.
Первая ПЭС мощностью 240 МВт была пущена во Франции в 1966 г. Она расположена в устье реки Ранс, которая впадает в пролив Ла-Манш. Средняя высота приливов составляет 8,4 м. На реке была построена плотина длиной 0,8 км.
На станции установлены 24 капсульных гидроагрегата. Такой гидроагрегат позволяет осуществлять три прямых и три обратных режима работы: режим генератора, режим насоса и режим водопропускного отверстия. Строительство ПЭС Ранс оказалось в 2,5 раза дороже строительства ГЭС такой же мощности из-за защитных перемычек. Опыт эксплуатации такой ПЭС показал, что ее строительство экономически оправдано, так как себестоимость вырабатываемой электроэнергии ниже, чем на ГЭС.
Возможное воздействие приливных электростанций на окружающую среду может быть связано с увеличением амплитуды приливов на океанской стороне плотины. Это может приводить к затоплению суши и сооружений при высоких приливах или штормах и к попаданию соленой воды в устья рек и подземные водоносные слои. Водные сообщества организмов в приливной зоне могут пострадать в результате изменения уровня воды и усилившихся течений как за плотиной, так и перед ней. Прохождение через турбины также небезопасно для водных организмов.
Экологическая безопасность ПЭС была доказана исследованиями за рубежом и в России. Биологическая стабилизация водного сообщества организмов произошла через 10 лет и сохраняется благодаря водообмену с морем. Кроме того наблюдается увеличение рыбной массы и урожая моллюсков на подводных плантациях.
На Кислогубской ПЭС проводились опытные пропуски промысловой рыбы через плотину. В результате ни одна из выловленных особей не получила повреждений. Установлено, что на капсульном гидроагрегате ПЭС гибнет всего 4…5 % биомассы планктона. Тогда как на гидроагрегате ГЭС – до 85 %.
Одним из основных экологических преимуществ ПЭС является отсутствие затопляемых земель, так как бассейн образуется естественным путем без затопления берегов.
Кафедра Промышленная теплоэнергетика... Конспект лекций по курсу НиВИЭ Грибанов А И... Текст напечатали...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Приливные электростанции (ПЭС)
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Энергоресурсы планеты
Энергоресурсы – материальные объекты, в которых сосредоточена энергия. Энергию условно можно разделить на виды: химическую, механическую, тепловую, электрическую и т.д. К основным энергоресурсам от
Возможности использования энергоресурсов
Термоядерная энергия
Термоядерная энергия – это энергия синтеза гелия из дейтерия. Дейтерий – атом водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтро
Энергоресурсы России
Россия имеет огромные запасы энергоресурсов и, особенно, угля.
Теоретический потенциал – это запасы топлива, которые конкретно не подверждены.
Технический потенциа
Получение энергии на ТЭС
Как и в большинстве стран мира большая часть электроэнергии в России вырабатывается на ТЭС, сжигающих органическое топливо. В качестве топлива на ТЭС используют твердое, жидкое и газообразное топли
Переменный график электропотребления
В течении суток потребление электроэнергии не одинаково. В часы пик оно резко возрастает, а ночью значительно уменьшается. Следовательно, энергосистема должна иметь базовые мощности, работающие в п
Проблемы передачи электроэнергии
Передача электрической энергии на большие расстояния связана с потерями в ЛЭП. Теряется электрическая энергия равная произведению силы тока на эл. сопротивление провода. Передаваемая по проводам мо
Газотурбинные и парогазовые установки (ГТУ и ПГУ)
В настоящее время газотурбинные и парогазовые установки являютсяся самыми перспективными из всех установок для пр-ва тепловой и электрической энергии. Применение этих установок во многих странах ми
Магнитно-гидродинамические установки (МГДУ)
Перспективным также является использование электростанций на базе магнитогидродинамического генератора. Цикл МГДУ такой же как ГТУ, т.е адиабатное сжатие и расширение рабочего тела, изобарный подво
Топливные элементы
В настоящее время для выработки электрической энергии для выработки электроэнергии используют топливные элементы. Эти элементы преобразуют энергию химических реакций в электрическую энергию. Химиче
Тепловые насосы
ТН называют устройства, работающие по обратному термодинамическому циклу и предназначены для передачи тепла от низкопотенциального источника энергии к высокопотенциальному.
Второй закон
Место малой энергетики в энергетике России
К нетрадиционным источникам энергии можно отнести малые гидроэлектростанции, дизельные электростанции, газо-поршневые электростанции, малые АЭС.
Гарантом надежного электроснабжения, теплос
Газотурбинные и парогазовые малые электростанции
Газотурбинные электростанции малой мощности – компактные установки, изготовленные по блочно-контейнерному принципу. Составные части ГТЭС дают возможность вырабатывать не только электроэнергию, но и
Мини ТЭЦ
В настоящее время повысился интерес к комбинированной выработке тепла и электроэнергии с помощью небольших установок с помощью небольших установок с мощностью от нескольких десятков кВт до нескольк
Дизельные электростанции
В отдельных труднодоступных районах России куда невыгодно проводить ЛЭП для энергоснабжения населения этих районов используют бензиновые и дизельные электростанции. В районах крайнего севера число
Газопоршневые электростанции
Т.к. цены на дизельное топливо постоянно растут, то использование дизельных электростанций на дизельном топливе становятся дорогостоящим, поэтому в настоящее время в мире большой интерес проявляют
Малые гибридные электростанции
Для повышения надежности и эффективности систем электроснабжения требуется создание многофункциональной энергетических комплексов (МЭК). Также комплексы могут быть созданы на базе малых гибридных э
Малые АЭС
В последнее время значительный интерес проявляют к АЭС малой мощности. Это станции блочного испонения, они позволяют унифицировать оборудование и работу автономно. Такие станции могут быть надежные
Малая гидроэнергетика
Лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай. Мощность малых ГЭС (МГЭС) в Китае превышает 20 тыс. МВт. В индии установленная мощность МГЭС превышает 200 МВт. Широкое распространение МГЭС
Проблемы использования возобновляемых источников энергии
Основные невозобновляемые энергоресурсы рано или поздно будут исчерпаны. Сейчас около 80% энергопотребления на планете обеспечивается за счет органического топлива. При таком использовании органиче
Гидроэнергетика
ГЭС в качестве источника энергии использует энергию водного потока. ГЭС строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства энергии на ГЭС необходимы 2 основных фактора
Солнечная энергия
Солнечная энергия является результатом реакции синтеза ядер легких элементов дейтерия, трития и гелия, которые сопровождаются огромным количеством энергии. Источником всей энергии, за исключением т
Преобразование солнечной энергии в тепловую энергию
Солнечную энергию можно превратить в тепловую с помощью коллектора. Все солнечные коллекторы имеют поверхностный или объемный поглотитель тепла. Тепло может отводится из коллектора или аккумулирова
Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии
Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии в электрическую основан на явлении фотоэлектрического эффекта – освобождения электронов проводимости в приемнике излучения под действием ква
Перспективы развития солнечной энергетики в России
В 1985 г. в п. Щелкино Крымской области была введена в эксплуатацию первая в СССР солнечная электростанция башенного типа СЭС-5 электрической мощностью 5 МВт.
1600 гелиостатов (плоских зер
Особенности использования энергии ветра
Основной причиной возникновения ветра является неравномерное нагревание солнцем земной поверхности. Энергия ветра очень велика. По оценкам Всемирной метеорологической организации запасы энергии вет
Производство электроэнергии с помощью ВЭУ
Использование ветроустановок для производства электроэнергии является наиболее эффективным способом преобразования энергии ветра. При проектировании ВЭУ необходимо учитывать их следующие особенност
Ветроэнергетика России
Энергетический ветропотенциал России оценивается в 40 млрд. кВт. ч электроэнергии в год, то есть около 20000 МВт [1].
ВЭС мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветра 6 м/с экономит 1
Происхождение геотермальной энергии
В ядре Земли температура достигает 4000 °C. Выход тепла через твердые породы суши и океанского дна происходит в основном за счет теплопроводности и реже – в виде конвективных потоков расплавленной
Техника извлечения геотермального тепла
Источники геотермальной энергии можно разделить на пять типов.
1. Источники геотермального сухого пара. Они довольно редки, но наиболее удобны для строительства ГеоТЭС.
2. Источни
Электроэнергии
Превращение геотермальной энергии в электрическую осуществляется на основе использования машинного способа с помощью термодинамического цикла на ГеоТЭС.
Для строительства ГеоТЭС наиболее б
Использование геотермальных источников для теплоснабжения
Более значительны масштабы использования геотермальной теплоты для отопления и горячего водоснабжения. В зависимости от качества и температуры термальной воды существуют различные схемы геотермальн
Влияние геотермальной энергетики на окружающую среду
Основное воздействие на окружающую среду ГеоТЭС связано с разработкой месторождения, строительством зданий и паропроводов. Для обеспечения ГеоТЭС необходимым количеством пара или горячей воды требу
Геотермальная энергетика России
В России разведано 47 геотермальных месторождений с запасами термальных вод, которые позволяют получить более 240×103 м3/сут. термальных вод, и парогидротерм производите
Причины возникновения приливов
Приливы – это результат гравитационного взаимодействия Земли с Луной и Солнцем. Приливообразующая сила Луны в данной точке земной поверхности определяется как разность местного значения силы притяж
Влияние ПЭС на окружающую среду
Возможное воздействие приливных электростанций на окружающую среду может быть связано с увеличением амплитуды приливов на океанской стороне плотины. Это может приводить к затоплению суши и сооружен
Приливная энергетика России
В России использование приливной энергии в прибрежных зонах морей Северного Ледовитого и Тихого океанов связано с большими капиталовложениями.
Первая в нашей стране Кислогубская ПЭС мощнос
Энергия волн
От морских волн можно получить огромное количество энергии. Мощность, переносимая волнами по глубокой воде, пропорциональна квадрату их амплитуды и периоду. Наибольший интерес представляют длиннопе
Энергия океанических течений
Всю акваторию Мирового океана пересекают поверхностные и глубинные течения. Запас кинетической энергии этих течений составляет порядка 7,2∙1012 кВт∙ч/год. Эту энергию с помощ
Ресурсы тепловой энергии океана
Мировой океан является естественным аккумулятором солнечной энергии. В тропических морях верхний слой воды толщиной несколько метров имеет температуру 25…30 °С. На глубине 1000 м температура воды н
Океанические тепловые электростанции
Для преобразования энергии перепада температур в океане предлагается несколько типов устройств. Наибольший интерес представляет преобразование тепловой энергии в электрическую с помощью термодинами
Ресурсы биомассы
Под термином «биомасса» понимается органическое вещество растительного или животного происхождения, которое может быть использовано для получения энергии или технически удобных видов топлива путем
Биотехнологическая конверсия биомассы
При биотехнологической конверсии используются различные органические отходы с влажностью не менее 75 %. Биологическая конверсия биомассы развивается по двум основным направлениям:
1) ферме
Экологические проблемы биоэнергетики
Биоэнергетические установки способствуют снижению загрязнения окружающей среды всевозможными отходами. Анаэробная ферментация является не только эффективным средством использования отходов животнов
Характеристика твердых бытовых отходов (ТБО)
На городских свалках ежегодно скапливаются сотни тысяч тонн бытовых отходов. Удельный годовой выход ТБО на одного жителя современного города составляет 250…700 кг. В развитых странах эта величина е
Переработка ТБО на полигонах
В настоящее время ТБО городов как правило вывозятся на полигоны для захоронения с расчетом на их последующую минерализацию. Желательно, чтобы перед захоронением ТБО прессовали. Это не только снижае
Компостирование ТБО
Вторым направлением утилизации ТБО является переработка в органическое удобрение (компост). Можно компостировать до 60 % общей массы бытовых отходов. Процесс компостирования осуществляется во враща
Сжигание ТБО в специальных мусоросжигательных установках
В экономически развитых странах все больше количество ТБО перерабатывается промышленными способами. Наиболее эффективным из них является термический. Он позволяет почти в 10 раз снизить объем отход
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов