1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 24
Текст из файла (страница 24)
рис. 4.9. типы платформ для устройства Оввс (вЦг а — искусственный остров; б — свайное основание; л — гравитационное основание; г — башня иа растяжках; д — плавучий диск; е — плавучая заякоренная башня; ж — л — варианты плавучих платформ Т' а б л и ц а 4.1 г.о л/О ' 14 Мелководный район Глубоководный район и Параметр вт гт гт вт Рис. 4.10. Зависимость стоимости создания платформ от глубины моря в районе установки [811.
т — бетоннвв свеявея; 3 — ствяьнвв гравитационная; 3 — стальная свайная; 4 — бетонная гряввтвцноннея;  — в анде буя; в — напряженно ве- якореннвя 250 14,54 10,0 560 3,4 0,4! 16,6 5,68 300 22,4 10,0 2335 3,23 0,46 25,6 4,45 250 14,54 10,0 560 3,4 0,41 16.6 5,68 2?,83 10,0 3644 4,24 0,36 31,7 6,06 Лггаметр ротора, м Годовая выработка, кВт ч.10е Установленная могцность, МВт Опрокидывающий момент, (Н и 10') Горизонтальное усиление, Н 10' Частота вращения, с-' Эффективность, %~ Стоимость, долл. 10е о оо 1го 7во гоо воо вбо дм о) 200 700 100 70 м/в 0 г) 2оп Вп 100 ЛМ 0 ОПП 10П0 мвг 108 На рис.
4.10, также заимствованном из работы Килара и др., показывается зависимость стоимости платформ для ВЭУ от глубины установки при определенных осредненных погодных условиях. Данные получены на основании обобщения результатов, а) .. 200 Ф 700 и, 0 у В '8 200 в 700 еь 0 700 гоп м и го 40 бп муо Рис.4Л 1. Зависимость стоимости ввергни, вырабатываемой ОВЭС, от характерных параметров 1611: а — от средней скорости ветра; б — от глубины моря; в — от расстояния до берега; г — от максимальной скорости ветра; д — от величины передаваевгой на берег мощности (см.
табл. 4.1) имеющихся для разведочных и добывающих платформ, использующихся при разработке морских месторождений нефти и газа. Стоимость платформ составляет примерно 30 % общей стоимости ОВЭС (ВЭУ вЂ” 54 "/',, кабель — 13%, автоматика — 3%). Кривые на рис.
4.11 характеризуют стоимость энергии, вырабатываемой прибрежной станцией, в зависимости от изменения основных параметров. Авторы предупреждают о возможности резкого возрастания стоимости особенно в случае сложения эффектов от нескольких факторов. В табл. 4.1 приведены варианты результатов расчета стоимости первого блока ОВЭС с ВЭУ двух типов при установке на мелководье и при достаточной глубине моря.
Значения основных Стоимость ОВЭС морского базирования (первый блок) в зависимости от конструкции турбины и глубины моря 1811 Н р н меч ание. ГТ вЂ” турбина с горизонтальной осью, ВТ вЂ” с вертикальной. За основной вариант приняты следующие значения параметров; средние скорость ветра — 8 и/с и глубина — 150 и; максимальные скорость ветра 40 м/с н высота нели — ЗО м; максимальная скорость течения — 2 и/с. Расстояние от берега — 200 км, район базировании — Атлантическое побережье, параметров отмечены там же.
Расчеты показывают, что для оптимального варианта станции общей мощностью 550 МВт, состоящей из 55 плавучих блоков и подающих энергию на общий береговой терминал (подстанцню), затраты на 1 кВт установленной мощности вместе с передачей на берег оказываются равными 1377 долл. При базовых значениях параметров себестоимость 1 кВт ч оказывается равной 87,9 10 з долл. без применения аккумулирующих устройств. В качестве основного способа передачи энергии рассматривается именно передача по кабелю, так как выполненные оценки показывают, что потери при переработке электроэнергии в водород пока еще велики и составляют от 52 до 66%, Как будет развиваться ветроэнергетика в ближайшем будущему Каким типам преобразователей отдадут предпочтение? Этим вопросам посвящены сейчас не только многочисленные исследования, но и практическая реализация самых разнообразных проектов.
Исследуются преобразователи сами по себе, их взаимодействия между собой, возможность работы преобразователей в сетях и т.п. В разработке участвуют такие гиганты капиталистической индустрии, как «Боинг», «Груман аэрспейс», «Вестингауз» (США), «Мессершмидт-Бельков-Блюм» (ФРГ) и др. Речь идет об огромных возможных заказах в случае удачной реализа- ции проектов, Сейчас ветроэнергетика и у нас в стране, и за рубежом находится в стадии технического эксперимента, который должен показать, какому направлению отдать предпочтение в будущем и какие типы оборудования более перспективны.
Пока однозначного мнения по этим вопросам еще нет. Английские специалисты, например, утверждают, что возможно более целесообразно строить ВЭУ средней мощности (до нескольких сотен кВт), чем вкладывать средства в гиганты мощностью порядка и более 1 МВт. В качестве достоинств таких станций указываются их более высокая эксплуатационная надежность, меньшие потери в случае отказов и аварий; сравнительная простота выполнения ремонта. Ими выполнены расчеты, которые показывают, что стоимость вырабатываемой такими средними станциями энергии не будет превышать стоимости отпуска энергии в существующих энергосетях. Имеющиеся пока результаты испытания мегаваттных ВЭУ крыльчатого типа, хотя и оцениваются в целом как удовлетворительные (все установки вышли на расчетные режимы), но не позволяют пока гарантировать требуемую надежность.
Развитие же океанской ветроэнергетики в большой мере будет зависеть от успехов работ, которые сейчас ведутся на суше. Глава 5 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ОКЕАНСКИХ ТЕЧЕНИЙ В 5Л. Общие сведения об ОГЭС Механическая мощность, которую можно извлечь из океанского течения, определяется тем же соотношением, которое используется для оценки этой величины в ветроэнергетике: яв з Р=пА— 2 в (5.1) где р —.плотность воды. Коэффициент преобразования энергии, зависящий от типа турбины, для выполнения приближенных расчетов можно принять равным 0,6 для свободно вращающегося рабочего колеса и 0,75 для того же колеса в насадке. Это соотношение в какой-то мере позволяет проанализировать технические особенности ОГЭС по сравнению с ВЭС, от которых они конструктивно мало отличаются.
Так, для турбины в насадке установочной мощностью 40 МВт в водной среде понадобится рабочее колесо диаметром 200 м при средней скорости течения 1,5 м(с, Для станции той же мощности, приводимой в движение ветром, скорость потока при таком же диаметре рабочего колеса должна быть примерно в 1О раз большей. Однако строительство столь крупных ветровых турбин практически невозможно из-за ограничений, связанных с прочностью материалов и массовыми характеристиками подобных устройств. Для турбин, работающих в морской среде, массовые ограничения менее существенны из-за действия на элементы конструкций силы Архимеда.
Повышенная плотность воды позволяет, кроме того, уменьшить столь существенное для воздушных турбин воздействие вибраций, вызывающих усталостное разрушение материалов. Важное достоинство океанских течений в качестве источников энергии по сравнению с ветровыми потоками — отсутствие резких изменений скорости (сравните с изменениями скорости нри порывах ветра, при ураганах и т. п.). При достаточном заглубленин в толщу воды турбины ОГЭС надежно загцищены от волн н штормов на поверхности. Для эффективного использования течений в энергетике необходимо, чтобы они обладали определенными 111 характеристиками.
В частности, требуются достаточно высокие скорости потоков, устойчивость по скорости и направлению (см. гл. 1, $ 1.4), удобная для строительства и обслуживания география дна и побережья. Удаленность от побережья влечет удорожание транспортировки энергии и обслуживания этих станций, как, впрочем, и любых других. Большие глубины требуют увеличения затрат на сооружение и обслуживание якорных систем, малые — создают помехи судоходству. Именно географические факторы не позволяют сейчас говорить о строительстве ОГЭС в открытом океане, где несут свои воды наиболее мощные течения.
При средних и малых глубинах, особенно в местах образования приливных течений, которые заманчиво использовать для решения задач местной энергетики, важную роль играет топография дна. Интересно отметить, что именно строя энергетические объекты на приливных течениях, человек и начал использовать кинетическую энергию океана. Первые мельницы и лесопилки на приливных течениях появились на побережье Англии и Франции в Х вЂ” Х1 вв., их аналоги сохранились до наших дней, а в ХУ!— ХЧП вв. подобные устройства успешно раоотали на Белом море в проливах Соловецких островов.
В качестве недостатков энергопреобразователей течений обычно отмечают необходимость создавать и обслуживать гигантские конструкции в морской воде, подверженность этих конструкций обрастанию и коррозии, трудности передачи энергии ]45]. К основным недостаткам энергетики на океанских течениях относятся прежде всего ограниченная величина общих ресурсов и высокая стоимость изготовления и обслуживания сооружений (64]. Сама возможность строительства ОГЭС никем не отрицается, однако, как пишет, например.
Ж. Констанс — один из сотрудников Ж. И. Кусто, необходимо затратить массу усилий, прежде чем техническая и экономическая эффективность проектов гигантских подводных турбин будет окончательно выяснена и подтверждена на практике. В этом плане еще необходимы фундаментальные исследования, и сейчас сомнительно, чтобы на существенном уровне проработки какое-нибудь правительство или другой институт решились бы организовать полиомасштаоную программу в этом направлении. И сторонники, и противники ОГЭС сходятся на том, что океанские течения — один из возможных источников возобновляемой энергии, если не для глобальной, то для региональной энергетики, что настало время создавать соответствующие преобразователи энергии.
Оптимисты называют годом появления первых коммерческих станций — 1990 г., а более осторожные прогнозисты— 2020 г. Относительно местоположения первой станции споров нет — все называют Флоридский пролив: на разработку ОГЭС для этого района уже затрачено немало средств. Впрочем, ведутся разработки проектов ОГЭС и для других районов Мирового океана. 1г2 й $.2. Общая характеристика технических решений По аналогии с ВЭУ существующие преобразователи энергии течений можно условно разделить на две группы. К первой целесообразно отнести те из них, в основу которых положен принцип преобразования скоростного напора во вращательное движение турбин.
Ко второй, менее многочисленной, группе относят преобразователи, основанные на других физических принципах (объ- Рис. ЗЛ. Эволюция водииого колеса: а — колесо-прототип; б— ленточное колесо на плавучем основании; в — ленточное колесо в толще потока; г — ленточное колесо со складными лопастимн емные насосы, упругие преобразователи и др.). Для характеристики схем установки преобразователей можно выделить две основные схемы — сооружений, закрепляемых на морском дне, и сооружений, плавающих в толще воды и занкоренных к дну (45]. Иногда первую группу преобразователей энергии течений подразделяют по масштабу переработки ресурсов еще на две подгруппы — небольшие, для решения задач местного энергоснабжения, и крупные, размещаемые в толще океанских течений и предназначенные для решения задач регионального энергоснабжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
