Энергоресурсы морей и рек (стр. 6 из 7)
В большинстве случаев волны бора заходят вверх по реке на 70...80 км, на Амазонке же до 300 км. Наблюдается бор обычно во время наиболее высоких приливов.
Спад уровня воды в реках при отливе происходит медленнее, чем подъем во время прилива. Поэтому, когда в устье начинается отлив, на удаленных от устья участках еще может наблюдаться последействие прилива.
Река Сен-Джонс в Канаде, недалеко от места впадения в залив Фанди, проходит через узкое ущелье. Во время прилива ущелье задерживает движение воды вверх по реке, уровень воды выше ущелья оказывается ниже и поэтому образуется водопад с движением воды против течения реки. При отливе же вода не успевает достаточно быстро проходить через ущелье в обратном направлении, поэтому уровень воды выше ущелья оказывается выше и образуется водопад, через который вода устремляется вниз по течению реки.
Приливо-отливные течения в морях и океанах распространяются на значительно
1.2 Тепловая энергия моря.
<...> Природный потенциал энергии теплового градиента оценивается в 1013 Вт. <...> В настоящее время наблюдается значительный разброс в оценках реального потенциала энергии моря, вполне вероятной является цифра порядка 1011 Вт. Для сравнения заметим, что суммарная установленная мощность всех существующих электростанций составляет порядка 1012 Вт. <...> (С. 67)
<...> В одной камере происходит адиабатическое расширение теплой морской воды под низким давлением. Водяной пар вращает турбину электрогенератора, а затем поступает в камеру с холодной водой, где давление, естественно, ниже, и конденсируется. Одно из преимуществ данной системы заключается в том, что конденсат представляет собой практически опресненную воду, которую можно использовать для питья.<...>
<...> При градиенте температур порядка 20 °С реальный КПД установки преобразования тепловой энергии океана составляет около 3% против 30% у электростанции, работающей на обычном топливе. Поскольку холодная вода находится на большой глубине (вплоть до 100 м), а расход воды на производство 1 МВт электроэнергии достигает порядка 4–8 м3/с, можно представить, каких размеров должна быть установка.
1.3 Гидроэлектростанции (ГЭС)
На гидроэлектростанциях электрическая энергия получается в результате преобразования энергии водного потока. Каждая ГЭС состоит из гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, а также энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в электрическую. Такое преобразование осуществляется с помощью гидравлической турбины, основным элементом которой является рабочее колесо. Вода, попадая из водохранилища по напорному трубопроводу на лопасти рабочего колеса, вращает его, а вместе с ним и ротор генератора, вырабатывающего электроэнергию.
Существуют две основные схемы концентрации напора гидротехническими сооружениями - плотинная и деривационная. В плотинной схеме предусмотрено сооружение плотины, перегораживающей в выбранном створе русло реки в результате чего образуется разность уровней воды в верховой и низовой по течению сторонах плотины. Создающееся при этом с верховой стороны водохранилище носит название верхнего бьефа, а часть реки с низовой стороны - нижнего бьефа. Разность уровней верхнего Zв.б. и нижнего Zн.б бьефов создает необходимый напор гидроэлектростанции Hгэс, при этом напор за счет кривой подпора будет несколько меньше того, который возможен при использовании рассматриваемого участка реки 1-2, т. е. Hуч. Величина
представляет, таким образом, некоторую невосполнимую потерю напора: На горных реках с большими уклонами концентрация напора обычно осуществляется по деривационной схеме, реализуемой следующим образом. В выбранном створе реки возводится плотина 1(на рис.), создающая небольшой подпор и сравнительно малое водохранилище, из которого через водоприёмник 2 вода направляется в деривацию 3, представляющую собой искусственный водовод, выполняемый в виде открытого канала, туннеля или трубопровода. Из деривации вода поступает по напорным трубопроводам 6 к турбинам ГЭС 4. Таким образом, в этой схеме напор создается не плотиной, как в предыдущей схеме, а деривацией, при этом, если деривация напорная, то в конце ее для смягчения возможных при нестационарных режимах гидравлических ударах сооружается уравнительный резервуар 5. Естественно, что используемый гидроэлектростанцией напор Hгэс будет меньше Hуч на размер потерь в водоподводящем тракте (деривация, напорный трубопровод).  |  |
| Плотинная схема концентрации напора | Деревационная схема концентрации напора |
Разновидностью рассмотренных двух схем является плотинно-деривационная (смешанная) схема. Она реализуется в тех случаях, когда используемый участок реки на своем протяжении имеет различный уклон, в результате чего целесообразно использовать плотинную схему там, где уклон сравнительно невелик, и деривационную, где уклон существенно больше. Целесообразность использования этой схемы может диктоваться и другими соображениями.
Имеется несколько разновидностей собственно деривационных схем. К первой из них можно отнести так называемую межбассейновую деривационную схему (рис. 2.24). В этой схеме концентрация напора осуществляется путем переброски воды из реки А в реку Б, при этом необходимо, чтобы разность уровней воды Hуч в этих реках была значительной, а расстояние между ними и соответственно длина - сравнительно небольшими. Другой разновидностью является межбассейновая схема с насосным подъемом воды на водораздел, где устраивается водохранилище (рис. 2.25). Высота подъема воды H1 обычно меньше высоты измеряемой разностью уровней водораздельного бассейна и нижнего бьефа у здания ГЭС Н2. Установки, в которых насосы и турбины размещаются в одном здании (рис. 2.26), называются гидроаккумулирующими электростанциями (ГАЭС). Нижним бассейном (бьефом) такой ГАЭС могут служить водохранилище или река, а в качестве верхнего бассейна (бьефа) используется существующее озеро, имеющее или не имеющее естественную приточность, или специально созданное на определенной высоте водохранилище. На первых ГАЭС устанавливали две раздельные пары машин: гидротурбину с генератором и электродвигатель с насосом. Такие схемы по числу устанавливаемых машин называют четырехмашинными. Синхронная электрическая машина может работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. На основе использования этого свойства была создана трехмашинная схема, в которой отсутствует отдельный двигатель насоса. Появление обратимых гидромашин, работающих как в насосном, так и в турбинном режимах, позволило перейти к двухмашинной схеме ГЭС, имеющей агрегаты, на одном валу которых размещаются как обратимая электрическая машина, так и обратимая гидравлическая. Процесс гидравлического аккумулирования энергии сводится к следующему. В ночное время, когда нагрузка энергосистемы сильно снижается, включаются электродвигатели насосов ГАЭС, накачивающие воду из нижнего бассейна в верхний. В периоды пиков нагрузки энергосистемы запасенная в верхнем бассейне вода пропускается через турбины ГАЭС и находящиеся на одном валу с ними генераторы вырабатывают электроэнергию. Если при этом в верхний бассейн не поступает естественная приточность и один и тот же объем воды (без учета п потерь на испарение и фильтрацию) перекачивается вверх и спускается вниз, то такие гидроаккумулирующие электростанции носят название ГАЭС чистого типа. Если имеется постоянный естественный приток воды в верхний бассейн, то в этом случае образуется ГЭС смешанного типа или, как ее еще называют, ГЭС-ГАЭС. В этом случае мощность ГАЭС можно получить несколько большего значения, чем при отсутствии приточности. Достоинством ГАЭС в современных условиях работы энергетических систем является то, что она искусственно создает гидроэнергетические ресурсы, что важно для тех районов, где этих ресурсов недостаточно. Кроме того, ГАЭС играют существенную роль в режиме покрытия суточного графика нагрузки системы, создавая дополнительную нагрузку в часы ночного провала электропотребления и пиковую мощность в часы повышенного спроса на электроэнергию Коэффициент полезного действия ГАЭС определяется к. п. д. насосного и турбинного режимов. Поэтому он будет меньше, чем к. п. д. ГЭС, и обычно не превосходит 0,70-0,78. Это значит, что из каждых 100 кВт-ч, забираемых ГАЭС из системы, обратно в нее возвращается примерно 75 кВт*ч. Однако этот недостаток смягчается тем, что дневная энергия, когда ГАЭС работает в турбинном режиме, оценивается значительно выше ночной, когда часть ее по существу является бросовой. Энергоэкономическая эффективность ГАЭС в значительной мере определяется используемым напором. Чем больше напор, тем для одной и той же установленной мощности можно обойтись меньшими объемами. Поэтому высоконапорные ГАЭС имеют лучшие технико-экономические показатели. Кроме рассмотренной выше ГАЭС суточного цикла аккумулирования могут быть ГАЭС и с более длительными цикламинедельными, сезонными. Однако для этого должны иметься необходимые гидрологические и топогеологические условия, что встречается довольно редко