В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 100
Текст из файла (страница 100)
Приливные станции, как оказалось, характеризуются отрицательным влиянием на окружающую среду. Сооружение плотины приводит к увеличению амплитуды прилива. Даже небольшое повышение амплитуды прилива вызовет значительное изменение распределения грунтовых вод в береговой зоне, увеличит зону затопления, нарушит циркуляцию водных масс, изменит ледовый режим в части бассейна за плотиной и т. д. Приливные течения оказывают сильное воздействие на погоду. Хорошо известно влияние приливов в районе Курильских островов на температуру поверхностного слоя воды и формирование туманов.
Нарушение сложившихся режимных условий приливов изменит и погодные условия. Предусмотреть и оценить все возможные последствия, обусловленные изменением гидрологического режима, довольно сложно. Сооружение плотины вызовет и важные биологические последствия. В бассейне за плотиной работа станции будет оказывать воздействие на литораль (зона между наивысшей точкой затопления во время прилива и нижней, обнажающейся при отливе).
Плотина может оказать вредное воздействие не только на местные сообщества, но и на мигрирующие виды. Например, по оценкам биологов, строительство плотины в Пепжинской губе Охотского моря нанесет непоправимый вред популяции охотоморской сельди. При строительстве плотин в зоне умеренного климата возможно образование зоны сероводородного заражения, подобной тем, которые наблюдаются в заливах и бухтах, имеющих естественные пороги. Фиорды Скандинавского полуострова, имеющие естественный порог, представляют собой классический пример такого естественного сероводородного заражения. В заключение упомянем некоторые проекты использования энергии океана, которые еще не так хорошо разработаны, как волновые преобразователи.
Разница температур поверхностного слоя океана и глубинных своев достигает 20 — 25'С. Идею использования разности температур между поверхностными и глубинными слоями океана для выработки электроэнергии высказал еще в 1871 г. французский инженер Ж. Клод. Используя !'л. Я. Зкологичеекие проблемы энергегпики 512 Рис.
21.9. Схема океанической термоэнергетической установки: 1 -- насос, 2-- турбина, 3.-. теплообменннк, 4 иснаритель. 5 конденсатор, забор и сброс теплой воды, 8,9 -- забор н сброс холодной воды б 7 эту разность температур, можно построить обычную тепловую машину (рис. 21.9). Наиболее эффективно работают станции при перепаде температур около 25'С. В 1927 г. на Кубе была построена установка, работающая на разности температур между поверхностными н глубинными слоями океана 22 кВт. В 1960 г. во Франции (на африканском берегу близ Абиджана) была построена подобная энергетическая установка мощностью 75 МВт.
Градиент температуры между слоями океана может быть использован не только для производства электроэнергии, но и в технологических целях 1кондиционирование, хранение пищи и т. п.). Потенциал этого источника энергии огромен. Во Франции создана государственная корпорация, занимающаяся разработками проектов использования энергии океана. Ряд районов океана характеризуется мощными течениями, которые могут быть использованы для работы электрогенераторов. Только механическая энергия морских течений оценивается в 3,5 1014 Вт. Полное использование энергии только одного Гольфстрима обеспечило бы энергией все человечество. Установив поперек Гольфстрима на протяжении 350 миль генераторы с диаметром рабочего колеса 80 м, можно получить энергию, равнукг 10% потребляемой всем человечеством.
Пока такие идеи кажутся фантастическими, однако проекты использования энергии Гольфстрима разрабатываются в таких крупных фирмах, как «Локхидо. Эксперименты, проведенные в нескольких регионах Мирового океана, показали эффективность выращивания водорослей для последующего получения из них метана.
Питательные вещества поставляет океан, энергию - Солнце. Например, ферма площадью 40000 га может обеспечить энергией жителей города с населением 50000 человек. На Гавайских островах существует 1л. е1. Эколоеинеекие проблемы онергетики лаборатория естественных источников энергии, в которой занимаются разработкой перспективных методов и средств использования океанской энергии. Ветровая энергетика Человечество давно использует энергию ветра. Парусные суда — основной вид транспорта, который в течение столетий обеспечивал связь людей различных континентов, представляют наиболее яркий пример использования ветровой энергии.
Другой хорошо известный пример эффективного использования ветровой энергии -" ветряные мельницы. Первые ветряные мельницы появились в Иране около 2000 лет назад. Они имели вертикальную ось вращения. В Европе ветряные мельницы появились намного позже и имели горизонтальную ось вращения. В Голландии ветряные мельницы широко использовались до недавнего времени для размола зерна и для откачки воды из польдеров (обввлованные пониженные участки суши).
В середине Х1Х в, была распространена ветряная мельница с болыпим числом лопастей. Эти многолопастные ветряки широко применялись для подачи воды из колодцев. В конце Х1Х в. века наступил новый этап использования ветровых установок они начали применяться для выработки электроэнергии. В 30-е гг. ХХ в. миллионы ветровых электрогенераторов мощностью около 1 кВт использовались в сельской местности Европы, Америки, Азии. В Советском Союзе в 1931 г. в Крыму была построена ветроэнергетическая станция мощностью 100 кВт, в то время она была самой мощной в мире.
В 1956 г, в СССР производилось девять тысяч ветроэнергетических установок мощностью 20 50 кВт. Однако по мере развития центрального электроснабжения, появления экономичных и надежных дизельных генераторов распросгранение ветровых электрогенераторов резко упало. С ростом стоимости ископаемого топлива и осознания экологических последствий его применения надежды многих исследователей опять стали связываться с ветровой энергетикой. Начался этап возрождения ветровой энергетики.
Рассмотрим, следуя работам [31, 108, 146), ее современное состояние. Действительно, ветровой потенциал огромен — около 2000 ТВт составляет мощность ветрового потока в атмосфере. Использование даже небольшой части этой мощности привело бы к решению энергетических проблем человечества. Практически можно использовать не более 10% этих запасов. Для систематизации ветроэнергетических характеристик составляютгл так называемые ветроэнергетические кадастры.
В кадастре и В.и трххие и лр !"л. лл Зкологичеекие проблемы эпергегпики содержатся следующие характеристики ветрового потока: среднегодовая скорость, повторяемость скоростей ветра, годовой и суточный ход скорости ветра, максимальная скорость ветра и др. Кадастр позволяет определить возможные районы размещения установок и режимы их работы. Главные недостатки ветровой энергетики .. низкая энергетическая плотность, сильная изменчивость в зависимости от погодных условий, ярко выраженная географическая неравномерность распределения ветровой энергии.
Для компенсации изменчивости применяют комбинированные установки, например включающие ветрогенератор и солнечный фотопреобразователь. Кроме того, ветровые электрогенераторы имеют широкий спектр отрицательных экологических эффектов, выявленных только после того, как в 70-е гг. ХХ в. начаэпя период возрождения ветровой энергетики. Эффективность 1заботы ветрогенератора зависит от скорости ветра и длины его лопастей. Величина вырабатываемой энергии пропорциональна кубу скорости ветра и квадрату длины лопастей. Эти зависимости обусловили экономическую выгодность конструирования крупных ветрогеператоров, которые предназначены для работы на болыпих высотах.
(Зависимость скорости ветра от высоты обычно имеет логарифмический характер.) Рабочий диапазон скоростей ветра крупных ветровых установок составляет от 5 до 15 м/с. При скорости ветра меньше 5 м~'с эффективность работы установки падает. При скоростях ветра больше 15 м~'с велика вероятность поломки конструкции, прежде всего лопастей. Размещение генераторов на больших высотах (там, где больше скорость) выдвигает повышенные требования к прочности конструкции высотных мачт, которые должны обеспечивать удержание при мощной ветровой нагрузке ротора, коробки передач и генератора. В настоящее время сооружаются ветровые генераторы большей, средней и малой мощности. К генераторам большой мощности относятся установки мощностью более 1 МВт. К установкам малой мощности установки до нескольких десятков кВт. Типичная установка большой мощности «МОД-2» фирмы лВоешй Еп81пеег1пйг, рассчитанная на выработку 2,5 МВт при скоросги ветра около 12 м/с.
Такая установка имеет башню высотой около 60 м, лопасти длиной 92 м и массой 80 т и способна выдержать ветровой напор при ураганной скорости до 56 м!с. Гл. 21. Эколоеичеекие проблемы онергееоики ое15 Крупные ветроэнергетические установки оказались сложны в эксплуатации. При резком усилении скорости ветра неоднократно выходили из строя основные элементы конструкции .
лопасти, горизон1яльные оси. Разработка и создание более надежных конструкций значительно удорожает стоимость ветровых установок. Примером установок средней мощности являются ветровые генераторы фирмы «Ч~еэйпййонве мощностью 200 кВт и фирмы «11. Я. %1пе1 Ро«оеги мощностью 50 кВт. Последняя фирма соорудила в начале 80-х гг. в районе Альтамонт-Пасс (штат Калифорния), который характеризуется сильными устойчивыми ветрами, 4 000 ветровых генераторов мощностью 50 200 кВт.
Планируется удвоить количество ветровых генераторов в данном районо. Упомянем об еще одном новом направлении возобновляемой энергетики солнечно-ветровой и вихреэнергетике. В системах солнечно-ветровой энергетики энергия солнечного излучения трансформируется в энергию ветрового потока. Вихре- энергетика использует вихревые структуры, которые являются концентраторами кинетической энергии в воздушном и водном потоках. Первоначально планировалось использование природных вихревых систем, однако эксперименты показали сложность реализации данной идеи из-за трудности управления вихревой структурой.
В Испании в 1981 г. был построен солнечно-ветровой генератор. Солнечный коллектор с диаметром 122 м и высотой около 2 м был покрыт пленкой. Нагретый воздух поступал в трубу диаметром 10 м и высотой 200 м. Поднимающийся воздушный поток вращал колесо генератора. Средняя мощность установки составила 36 кВт. Дополнительные приспособления позволяют создать или усилить вихревую составляющую воздушного потока в солпечноветровых установках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
