Энергетический баланс предприятий Нетрадиционная виды получения электрической энергии Альтернативная гидроэнергетика Биотопливная энергетика Атомные подводные лодки и надводные корабли

Нетрадиционные виды получения электрической энергии

Распространение ПЭС В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт.

Альтернативная гидроэнергетика

А). приливные электростанции

Особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды.

Рис. 29. Схема работы приливной электростанции

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов).

Рис. 30. Схема электростанции на приливном течении.

Прототип коммерческой приливной турбины, расположенной в Северной Ирландии. Мощность установки 1,2 МВт. Проект SeaGen изготовитель Marine Current Turbines (Великобритания, Бристоль)

Рис. 31. Приливная турбина

 

Перспективы развития отрасли: В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт.

Существуют ПЭС и за рубежом — во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах. ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Св. Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт, в Норвегии - ПЭС Хаммерфест,в Канаде - ПЭС Аннаполис.

Б). волновые электростанции

Энергия волн — возобновляемый источник энергии. Волновая энергия представляет собой сконцентрированную энергию ветра и, в конечном итоге, солнечной энергии. Мощность, полученная от волнения всех океанов планеты, не может быть больше мощности, получаемой от Солнца. Но удельная мощность электрогенераторов, работающих от волн, может быть гораздо большей, чем для других альтернативных источников энергии. Энергия морских волн значительно выше энергии приливов. Приливное рассеяние (трение, вызванное Луной) составляет порядка 2,5 ТВт. Энергия волн значительно выше и может быть использована значительно шире, чем приливная.

1-воздушные турбинки; 2-направление движения морских волн; 3-платформа.

Рис. 32. Один из возможных вариантов схемы волновой электрической станции.

Рис. 33. Типы волновых установок

Установка «утка Солтера»

а). схема преобразования энергии волны; б). вариант конструкции преобразователя

1-плавучая платформа; 2-цилиндрическая опора с размещенными в ней приводами и электрогенераторами; 3-асимметричный поплавок

Принцип работы: рабочее тело (поплавки, водяные колеса), находящиеся в контакте с водой, совершает под действием волн те или иные движения. Полученная энергия преобразуется силовых преобразователей и генератора в электрическую.

Рис. 34. Волновая электростанция Oceanlinx. Порт-Кембл, Австралия. Мощность 450 кВт.

Перспективы развития отрасли:

Рис. 35. Карта перспективных волновых установок (с указанием мощности, МВт) составлена специалистами фирмы Voith Hydro Wavegen Limited (Германия)

В настоящее время в мире проводятся испытания шести волновых электростанций.

Гелиоэнергетика Источником энергии солнечного излучения служит термоядерная реакция на Солнце. При прохождении через атмосферу солнечный свет ослабляется, в основном из-за поглощения инфракрасного излучения – озоном и рассеяния излучения молекулами газов и находящимся в воздухе частицами пыли и аэрозолями. Солнечную энергию получают в большинстве случаев с помощью фотоэлементов.

Концентрические гелиоприемники Сферические зеркала выполненные из полированного металла, в фокус которых помещается теплоприемник, через который циркулирует теплоноситель. Для повышения КПД гелиоприемник снабжают системой слежения, за направлением движения Солнца, блок преобразователем, электродвигателем для поворота гелиоконструкции.

Геотермальная энергетика Производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин.

Космическая энергетика Получение электроэнергии в фотоэлектрических и других видов элементах, расположенных на орбите Земли. Природное электричество поступает к планете исходно от Солнца через геомагнитные полярные зоны схождения магнитных силовых линий над магнитными полюсами планеты, примерно с высот 30-40 км над планетой, путем захвата природной плазмы геомагнитными силовыми линиями и далее накапливается в ионосферы планеты и ее радиационных поясах

СИСТЕМЫ СБОРА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ГРУНТА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ

Грунтовые теплообменники систем сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта, или систем теплосбора, могут укладываться в земле горизонтально, в траншеи, и вертикально, в буровые скважины. Поскольку их функциональные характеристики одинаковы, то различаются они только по стоимости монтажа и занимаемой площади.

При горизонтальной системе трубы грунтового теплообменника укладывают в земляные траншеи глубиной 1,5-2 м, соединяя ветви, последовательно или параллельно.

Существуют множество конфигураций вертикальной укладки теплообменника, но здесь большая доля затрат приходится на буровые работы. При параллельной укладке труб можно использовать трубы меньшего диаметра (а, соответственно, и скважины). А чем меньше диаметр скважины, тем выше скорость проходки. Таким образом, параллельная укладка труб требует наименьших затрат на монтаж при вертикальной конфигурации.

Движение влаги является основным фактором, влияющим на теплообмен между землей и теплообменником. Когда тепло извлекают из земли, то влага в порах грунта движется к теплообменнику, улучшая тем самым теплообмен между трубопроводом и окружающим грунтом. При работе в режиме охлаждения сброс тепла в грунт вызывает отток поровой влаги, замедляя при этом перенос тепла.

Другим важным фактором является замораживание воды, заключенной в порах грунта. Использование теплоты фазового перехода позволяет извлекать энергию практически при постоянной температуре. Средняя температура теплоносителя повышается, что увеличивает эффективность работы теплового насоса. Подробнее вопрос теплофизических свойств грунта при различных условиях рассмотрен в ПРИЛОЖЕНИИ 5.

Размеры грунтового теплообменника определяются исходя из расчетных тепловых и холодильных нагрузок на ТСТ. Все тепловые насосы рассчитаны на максимальную и минимальную температуру жидкости, являющейся источником энергии.

Длина теплообменника зависит от его конструкции (вертикальная, горизонтальная и т.д.) и производительности теплового насоса. Наилучшей считается конструкция с наименьшими затратами на монтаж.

Теплообменники в земле могут работать при температурах от -10 до +45 °С. При отрицательных температурах необходимо использовать незамерзающий теплоноситель.

В качестве незамерзающего теплоносителя могут быть использованы водные растворы хлористого кальция, метанола и этиленгликоля. Каждая из этих жидкостей не вступает в реакцию с пластмассой.

Самый дешевый - хлористый кальций. Он также имеет наилучшие теплообменные характеристики, однако с ним могут возникнуть проблемы, если из системы не полностью откачан кислород. В этом случае может возникнуть коррозия металлических частей в петлях теплообменника, если они выполнены из неподходящих металлов, например, из желтой латуни.

Метанол проявляет себя очень хорошо при минимальных температурах, но подвержен возгоранию, если не разбавлен водой.

.Ветроэнергетика отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.
Принцип построения атомной энергетики