1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 34
Текст из файла (страница 34)
В другой конструкции используется резервуар, размещаемый выше уровня моря и соединенный наклонным каналом с его поверхностью. При волнении морская вода заполняет резервуар„вытекая из него, она вращает турбину. Такая волновая электростанция небольшой мощности была сдана в эксплуатацию в Норвегии в 1985 г. Рассматривая волновую энергию в качестве одного из возможных энергоресурсов, следует указать на значительную ее неравномерность, связанную с изменением интенсивности воздушного потока над поверхностью морских вод. Тем не менее имеющийся способ эксплуатации волновых электростанций небольшой мощности свидетельствует о полезности их применения. В настоящее время в ряде зарубежных стран ведутся поисковые работы по изучению возможности использования тепловой энергии океана.
По результатам этого изучения можно будет судить о всех достоинствах и недостатках этого вида энергоресурса. Энергия волн Мировые запасы волновой энергии составляют около 2,7 млрд.кВт. Проблема состоит в том, чтобы найти эффективные по стоимости способы преобразования энергии движущихся волн в механическую или пневматическую форму, которую можно использовать для привода в действие турбогенераторов.
Поскольку у морских волн широкий диапазон длин и амплитуд, любое эффективное устройство либо должно быть широкополосным, либо иметь частотную регулировку, Здесь техническая задача в некотором смысле сходна с задачей использования ветровой энергии. Интерес к проблеме использования энергии волн особенно проявился в последние 10-!5 лет.
Широкие исследования с "практическим выходом" создания установок ие только опытных, но и' для повседневной практики проводятся, например в Японии. Здесь на энергии морских волн действуют свьппе 300 буев и маяков. В Англии также начата соответствующая программа. В Эдинбургском университете создана специальная лаборатория с опытным бассейном для эмитации разных видов морского волнения - от легкой зыби до 10-бального шторма, исследования и контроля эа ходом процессов.
Ведутся подобные работы и в России. Каков принцип действия волновых электростанций? Каковы возможные технические решенняу 1. Использование вертикальных подъемов н спадов волны для привода в действие водяных или воздушных турбин, соединенных с электро- генераторами. 2. Использование горизонтального перемещения волн с помощью устройств флюгерного типа для получения через специальную передачу вращательного движения. 3. Концентрация волн в сходящемся канале„в котором их кинетическая энергия поддерживала бы напор воды„достаточный для привода в действие турбины. Одно из устройств первой группы представляет собой вертикальную трубу, погруженную нижним открытым концом в достаточно спокойные слои моря и закрытую сверху.
Труба закреплена на поплавке. В верхней ее части, в "волновой" камере, вода имеет свободную поверхносты При подьеме волны уровень свободной поверхности в "волновой" камере поднимается и сжимает воздух, который приводит в действие воздушную турбину, соединенную с электрогенератором. Прн спаде волны через атмосферный клапан в "волновую" камеру засасывается новая порция воздуха. И далее процесс повторяется. Период колебаний уровня воды - 5-б с. Термальная энергия океана Идея получения энергии за счет разности температур воды в поверхностных и глубинных слоях океана была высказана учеными около 100 лег назад. Но широкие практические исследования в этом направлении развернуты лишь после 1973 г.
Подтверждена принципиальная возможность создания промышленных электростанций на основе использования температурного градиента океанской воды. Экспериментальные установки работают на Гавайских островах, где разность температур у поверхности воды и на глубине около километра составляет 22 'С. Установка состоит из конденсатора, испарителя, насоса н турбины, работающих в замкнутом цйкле. По соединяющим нх трубам протекает рабочее тело - фреон. Конденсатор охлаждается поднятой с большой глубины водой при температуре +8*С. Испаритель находится при температуре поверхностной воды +30'С.
Перешедший в нспарителе в газообразное состояние фреон приводит во вращение турбину, после чего охлаждается в конденсаторе и снова подается на нагрев в испаритель. Плавучие гндротермические электростанции могут располагаться там, где температурные условия в толще воды наиболее благоприятны и дают наивысший градиент, в том числе в международных водах на необъятных просторах морей и океанов.
Более того, такие электростанции могут быль мигрирующими, т.е. они не привязаны к какому-то строго определенному району, а при изменении температурных условий могут перемещаться туда, где градиент температур наибольший и соответственно эффективность нх работы наивысшая. Современная техника позволяет определять наиболее перспективные в этом плане районы с помощью спутников Земли. Но здесь, естественно, возникает проблема: как быть с вырабатываемой электрознергиейу Возможность транспортировки электроэнергии на берег по линиям электропередачи - подводным кабелям - за дальностью расстояния, естественно, исключается.
Со временем, конечно, будут отработаны способы передачи электроэнергии на дальние расстояния без проводов. А пока напрашивается вывод: потребители электроэнергии должны быть здесь же, на месте, т.е, сооружаться не просто электростанции, а злектротехнологнческие комплексы, производящие на базе вырабатываемой электроэнергии различные виды вторичной продукции.
Специалисты, занимающиеся проектами использования термапьной энергии океана, считают, что подобные установки имеют значительные 11 Заказ 1О преимущества перед другими устройствами, реализующими энергию возобновляемых источников - ветер, солнце нли морские волны, 1 ленное нз них - постоянство температурного градиента во времени и, следовательно, его надежность. Критическая температурная разность, при которои океанские электростанции становятся рентабельными, 22'С. Таких мест в Мировом океане немало. Бще один аргумент - низкие текущие затраты за счет "бесплатного топлива".
Они составляют от 0,02 до О,'08 долл. за 1 кВт!ч. Крупные океанские электростанции мощностью 200-400 Мвт,' смонтированные на плавучих платформах, по мнению их проектировщиков, найдут применение в качестве фабрик по добыче полезных ископаемых из океана. Малые станции мощностью 40-50 МВт будут полезны для развивающихся стран тропического пояса, так как, помимо электроэнергии, они способны опреснять воду.
С использованием процессов электролиза можно получать из воды водород и кислород. 162 ГЛАВА г'Ш. ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРЬ1 $ 1. ТЕРМОДИНАМИКА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В основе работы термозлектрогеиераторов (ТЭГ) лежат три термодонамически обратимых термоэлектрических эффектов — Зеебека, Пельтье и Томсона. Термоэлектрическими явлениями принято назьгвать эффекты возникновения в проводящих средах злектродвнжущнх сил и электрических токов под аоз- т» э~+а .
действием тепловых потоков зрьрярьгряр й Йарвррт+а и эффекта возникновения те- МРГ6РРЗ+ЯР Л . Н ' 3 а1рзаг Ра ПЛОТ, ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ К ДжО- улевой теплоте, при протекаягызратр 3 З1аяйяат+В нии электрического тока. Эф~Э гр фект Зеебека, обусловленный Ф перераспределением носите- лей зарядов вследствие налиРнс. Я. Скрма грнмораратр»ма»смога рлрмр»па» „„„,„„. з» чия температурного градиенгмнманма няннрй,гнаачмн м»мн з - арммугамн. та, проявляется в том, что в ранма няьаьа я арднргн мм»ч 4 - р-наган грэма- электрической цепи (рис. 52), м»рмрага' у" мнр»аь тФмнмммм»тм я" нагвурна составЛенной из двух разно- родных проводников (термоэлектродов А н В), если точки их спаев поддерживаются при разных температурах, возникает электр одвижущая сила, пазы в асма,я терм оэдс (ТЭДС): АЕьр=срьр(Т»-Тг) = аьрЬТ, (1) где Т» и Тг — температуры горячего и холодного спаев; сгьр — коэффициент Зеебека илн относительный коэффициент ТЭДС, зависящий от свойств термоэлектродов и температуры.
Эффект Пельтье, обусловленный различным распределением носителей зарядов по энергиям в проводниках А и В при одинаковой температуре, заключается в том, что при прохождении электрического тока 1 через спай А и В в этом спас вь»делается или поглощается теплота О., пропорциональная току и зависящая от типа контактирующих проводников: Оь = Пав Щ 1, (2) где Пав — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом Пельтье, зависящий от свойств материалов и температуры сная. Прн данной температуре выполняется условие Плв = — Пв»», т.е. при изме- ненни направления тока изменяется знак теплоты Псльтье. Эффект Томсона, обусловленный зависящим от температуры расггределеннем носителей заряда по энергиям в проводнике с током, проявляется в том, что при прохождении электрического тока 1 через провод- НТ ымк, вдоль которого существует градиент температуры —, в нем выде- гИ ляется или поглощается теплота, пропорциональная току и градиенту температуры: И0, =т1 — Ю, ИТ где НЯ, — количество теплоты, выделяемое в единицу времени на длине проводника М прн условии, что градиент температуры на этом участке тат равен —, а ток 1, т — коэффициент пропорциональности, называемый кол' эффнциентом Томсона: он зависит от свойств проводника н от температуры, т > О при одинаковом направлении тока н градиента температур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
