В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Работающая по такому принципу волновая установка в Японии называется «столбом Масуды» по Гл. е1. Эколоеичеекие проблемы онергеглики й07 имени ее изобретателя. В Англии, где был предложен целый ряд усовершенствований угзгановки, она называется осциллирующим водным столбом. Устройства подобного типа уже широко используются для энергообеспечения автономных буйковых станций. Сила, с которой волны воздействуют на сооружения в береговой зоно, достигает нескольких тонн на квадратный метр.
Это силовое воздействие тоже может быть использовано для преобразования волновой энергии. Представим себе буй с основанием в виде трапеции, заякоренный в прибрежной зоне. Широкая сторона трапеции обращена в сторону океана это позволяет концентрировать волновую энергию. Эта сторона буя открыта для волн. Внутри буй разделен на секции, которые завершаются цилиндрами с поршнями. Волны, воздействуя на поршни, приводят в движение воздух, который в свою очередь движет воздушную турбину.
При размере основания в 350 м и вьпюте буя в 20 м мощность составит около 100 МВт. Преобразователи волновой энергии, в которых имеется значительное число подвижных частей, чувствительны к воздействию морской воды и нерегулярных силовых нагрузок. Поэтому предпочтение отдается системам с минимальным числом движущихся частей. Параллельность берегу гребней волн в прибрежной зоне, обусловленная явлением рефракции. используется в следующем типе преобразователя волновой энергии.
Цилиндр положительной плавучести полностью погружается в воду. Ось цилиндра параллельна гребню падающей волны. На заданной глубине цилиндр удерживается при помощи четырех тросов, обладаеощих нейтральной плавучестью. К концам тросов крепится пружинная нагрузка. Такая система крепления позволяет перемещаться цилиндру в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Если гребень падающей волны параллелен оси цилиндра, то цилиндр будет совершать движение, подобное тому, которое совершают частицы воды в волне. Расположение дополнительных цилиндров с другими параметрами позволяет расширить диапазон длин волн, в котором происходит эффективное поглощение волновой энергии.
Полное заглубление цилиндров повышает эксплуатационную надежность системы по сравнению со схемами, в которых движущиеся части расположены на поверхности воды. В качестве перспективных типов преобразователей волновой энергии в последнее время рассматриваются индукционно-емкостные преобразователи волновой энергии. В преобразователях такого типа одной обкладкой конденсатора является волновая Гл.
гп Зкологииеекие кроблеэкы эиергеглики поверхность, другой обкладкой служит металлический стержень, покрытый слоем диэлектрика и помещенный в воду. Широкая разработка и эксплуатация устройств, использующих волновую энергию, только начинаются. Наиболее интенсивные исследования ведутся в странах, обладающих большими волновыми мощностями, в Англии, Японии, Норвегии. Состоялись первые конференции по использованию энергии волн. Проходят испытания опытные и модельные установки. Наряду с рассмотренными системами преобразователей волновой энергии существуют другие проекты, использующие тот или иной принцип. В настоящее время производство 1 кВт электроэнергии на волновых электростанциях в 5 10 раз выше, чем па атомной или тепловой станциях.
Это является главным фактором, сдерживающим развитие волновой энергетики. Волновая энергетика не использует ископаемое топливо, стоимость которого непрерывно растет, а запасы ограниченны. Перед волновой энергетикой не стоит в острой форме проблема воздействия на окружающую среду. Однако если значительная часггь акватории будет покрыта волновыми преобразователями, это может привести к неприятным экологическим последствиям, так как волны играют важную роль в тепло-влаго-обмене атмосферы и океана, в очистке поверхности моря и приводного слоя воздушного потока от загрязнения.
Волнову|о энергетику пока следует рассматривать как дополнительный к традиционным источник энергии, который может иметь значение только в некоторых районах мира. Приливные электростанции Рассмотрим использование еще одного вида энергии океанов — энергии приливов ~14., 32, 61, 108, 112). В прибрежной зоне приливные волны проявляются в периодическом под ьеме и опускании уровня. В узостях приливы часто проявляются в виде мощных течений. В некоторых местах высота прилива достигает значительной величины, так в Пенжинской губе (Охотское море) максимальная амплитуда прилива равна 12 м, а в заливе Фанди (Канада) 19,6 м. Энергия приливных волн огромна, например, средняя мощность, переносимая приливной волной через ЛаМанш, равна 180 млн кВт.
Из-за донного трения, влияния дна и берегов мощность приливной волны уменьшается на выходе из Ла-Манша до 23 млн кВт. В Мировом океане существует несколько десятков мелководных районов, в которых диссипируется приливная энергия и которые являются перспективными Рл. е1. Энолоеинеепие проблемы онерееепини 509 для преобразования приливной энергии.
Общая мощность, рассеиваемая приливами в Мировом океане, составляет 1 2 млрд кВт, причем большая часть этой энергии расходуется в мелководных морях, проливах и заливах, т. е. как раз там, где наиболее выгодно гидротехническое строительство. Человек уже давно начал использовать энергию приливов. Приливные мельницы использовались в Англии еще в Х 11 в., они были широко распространены на северо-восточном побережье Канады в Хй'П1 в. Первые приливные мельницы строились по очень простой схеме. Вода во время прилива наполняла естественный или искусственный водоем. Ворота шлюза,.
отделяющего этот водоем от моря, закрывались в момент, когда высота прилива достигала наивысшей точки (полная вода). Когда высота прилива падала (малая вода), собранную в водоеме воду спускали через шлюз, и она вращала мельничное колесо (рис. 21.8). Однако такие мельницы могут работать только в 3 определенное время суток. 2 Позднее изобретатели по- А ставили мельничное колесо на плот, который был закреплен на якоре и поворачивался в сторону потока.
Это приводило к тому, что мельничное колесо вра- 2 щалось как при приливе, так и при отливе. Оба этих принципа (накопле- Б ние потенциальной энергии во время прилива и использование приливного и отливпого потоков) ис- Рис.21.8. Схема работы приливной пользуются в современных станции: 1 плотина, 2 — уровень ПРИЛИВНЫХ ЭЛЕКтРОС'1'аНЦИ" ввд1,1 в мерв '3 урпвсн1, всд1,1 в ве ях. Для эффективной ра- доеме. А --. отлив, В .
прилив боты как в приливном, так и в отливном потоке созданы реверсивные турбины, поворачивающие лопасти навстречу потоку. Для концентрации водного напора на станции плотина отделяет часть акватории. В теле плотины размещая>тся гидрогенераторы, водопропускные сооружения, здание станции. Величина напора зависит от колебаний уровня по обе стороны плотины. Колебания во внешнем бассейне 510 Гл.
г 6 Зкологичеекие проблемы энергепгики определяются местным приливом, колебания во внутреннем бассейне определяются расходами воды при работе станции. Приливные станции относятся к низконапорным гидротехническим сооружениям, в которых водяной напор имеет значение не более 15- 20 м. Первая приливная электростанция была построена в Великобритании около Ливерпуля в 1913 г. В нашей стране в 1968 г.
дала ток опытная Кислогубская приливная электростанция. Станция имела два гидроагрегата по 400 кВт каждый. Несколько приливных электростанций малой мощности построоно в Китае. В устье реки Раис (Франция) с 1967 г. работает приливная электростанция мощностью 320 МВт. Высота приливов достигает 13,5 м, во время прилива вода в реке движется с высокой скоростью. Плотина шириной 0,8 км перегородила реку. Когда прилив заканчивается, задержанные плотиной водные массы спускаются в океан через турбины.
Все агрегаты плотины задерживают примерно 25о4 приливной энергии. Использование фаз полной и малой воды для аккумулирования энергии повышает эффективность работы станции. Суть этого метода заключается в следующем. Во время полной воды, когда разница между уровнем в океане и резервуаре составляет небольшую величину, энергия какого-либо другого источника используется для перекачки воды в накопительную емкость. В момент малой воды., когда разница уровней достигает величины 8.10 м, накопленная вода используется для выработки энергии. Так же работает станция при малой воде. Длительная и успешная эксплуатация этой приливной станции показала перспективность приливных станций. Несколько приливных станций проектируется и уже строится в заливе Фанди, который характеризуется самыми высокими приливами в мире.
В настоящее время там уже построена станция мощностью 20 МВт. В заливе Фанди (бухта Майнас) начато строительство станции мощностью от 3 800 до 5 300 МВт. Эта бухта характеризуется средним приливом около 13 м. Ряд районов Мирового океана также обладает огромными ресурсами приливной энергии. Разрабатывались проекты электростанции в Мезенской губе Белого моря мощностью от 6 до 14 ГВт, Пенжинской губе Охотского моря на 35 ГВт.
Использование энергии приливов ограничивается, в основном, высокой стоимостью сооружения. Например, стоимость строительства приливной электростанции на реке Ране в 2,5 раза выше, чем стоимость обычной речной гидроэлектростанции такой же мощности. Пока приливные электростанции сооружаются в районах с большой высотой прилива.
Однако уже сейчас созданы турбины, Гл. е1. Эколоеинеекие проблемы онергееоики способные работать при высоте прилива в 1 м, что значительно расширяет районы возможного строительства. Конечно, приливные электростанции не могут заменить ядерную или речную энергетику, однако они имеют некоторые важные преимущества. Г!риливные электростанции более стабильны и надежны в работе, чем гидроэлектростанции:, на них можно легко накапливать энергию и приспосабливать ее расход к изменению спроса потребителей, что трудно делать на тепловых станциях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
