Главная ->  Экология 

 

Энергия морских волн. Переработка и вывоз строительного мусора

У данной турбины ось вращения располагается поперек потока. Она идеально приспособлена для двусторонней турбинной работы на ПЭС, так как не меняет направление вращения вала и характеристики при изменении направления течения воды по турбинному водоводу в результате чередования приливов и отливов. В сравнении с традиционной конструкцией капсульного горизонтального гидроагрегата (ПЭС «Ранс») эта турбина обладает более высокой пропускной способностью при холостом пропуске воды.

 

Снижение стоимости турбины достигается за счет простоты конструкции, меньшей металлоемкости и высокой технологичности в изготовлении. В этой связи появляется возможность изготовления ортогональных турбин на неспециализированных заводах общего машиностроения. Кроме того, сокращаются размеры здания электростанции (для Мезенской ПЭС протяженность здания с ортогональной турбиной вдоль потока 52 м, а с капсульной – 105 м) и упрощается конструкция отсасывающей трубы (нет лекальных поверхностей) (рис. 2). В настоящее время опытно-промышленный гидроагрегат с ортогональной турбиной диаметром 2,5 м изготовляется для установки в свободном водоводе Кислогубской ПЭС.

 

Применение ортогональных гидроагрегатов может почти в два раза сократить стоимость и сроки изготовления гидросилового оборудования ПЭС. Таблица 3. Стоимость сооружения ПЭС и ГЭС. Название, страна (мощность - млн.кВт, выработка - млрд кВт·ч/год) Тип гидроагрегата,D колеса в м Стадия, год Удельные капиталовложения Валюта (год)* на 1 кВт на 1 кВт·ч Ранс, Франция
(0,24; 0,5) Капсульный «Нейрпик», 5,3 Работает с 1996 г. Франк (1967) 2000 (58%-оборуд., 28%-сооруж., 14%- перемычка) 18,5 сантим (эксплуат.в 1995) при:
22,6 на ГЭС;
34,2 на ТЭС;
26,1 на АЭС Кислогубская, Россия
(0,0004; 0,012) Капсульный «Нейрпик», 3,3 Работает с 1968 г. Рубль (1968) 12500 - Аннаполис, Канада
(0,020; 0,03) «Страфло», 7,6 Работает с 1984 г. Доллар Канада (1984) 2800 - Северн, Англия
(8,64;17,0) Капсульный, 9,1 Проект 1989 г. Фунт ст. (1986) 958 0.49 Мерсей, Англия
(0,7; 1,4) Горизонтальный «Эшер-Висс», 8,0 Проект 1991 г. Фунт ст. (1991) 380 0,69 Тугурская, Россия
(8,0; 19,5) Горизонтальный «Эшер-Висс», 10,0 Проект 1996 г. USD (1999) 1055 0.21 Мезенская, Россия
(11,4; 38,9) Ортогональный, 10,0 Материалы к ТЭО 2002 USD (2002) ~800 ~0.19 Средне-Учурская, Россия
(3,17; 17,2) Вертикальный, 6,0 ТЭО 1989 г. USD (1991) 1316 0.28 Гилюйская, Россия
(0,46; 1,15) Вертикальный, 5,6 Проект 1989 г. USD (1991) 1587 0.63 Иоканьгская, Россия
(0,138; 0,7) Вертикальный Проект 1985 г. USD (1991) 4638 0.91 Туруханская, Россия
(12,0; 46,0) Вертикальный ТЭО 1988 USD (1992) 1230 -
Литература:
Усачев И.Н. Приливные электростанции. - М.:Энергия, 2002.
Усачев И.Н. Экономическая оценка приливных электростанций с учетом экологического эффекта// Труды XXI Конгресса СИГБ. - Монреаль, Канада, 16-20 июня 2003.
Усачев И.Н., Прудовский А.М., Историк Б.Л., Шполянский Ю.Б. Применение ортогональной турбины на приливных электростанциях// Гидротехническое строительство. – 1998. – № 12.

 

Еще один возобновляемый источник энергии – морские волны. Общепринятой в настоящее время считается точка зрения, что энергию волн целесообразно использовать в открытом море, а не у берегов, где она снижается вследствие трения и и обратной циркуляции воды. Преобразование энергии морских волн в электрическую производится с помощью воздушных или гидравлических турбин.

 

В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т.п. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преобразуется в электрическую.

 

В настоящее время волноэнергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Бакены и маяки, использующие энергию волн, уже усеяли прибрежные воды Японии. В течение многих лет бакены – свистки береговой охраны США действуют благодаря волновым колебаниям.

 

Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, марикультурных хозяйств. Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт. В 2002 г. введена в эксплуатацию волновая опытная электростанция в Португалии, которая при воздействии волн высотой до 5 м вырабатывает в год 6–10 млн кВт·ч электроэнергии.

 

Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором акватории океана с устойчивым запасом волновой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима волнения. Считается, что эффективно волновые станции могут работать при использовании мощности около 80 кВт/м. Как показывает накопленный мировой опыт, удельные капиталовложения в строительство волновой электростанции достигают $5000/кВт, и вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2-3 раза дороже традиционной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости. Установки с пневматическим преобразователем

 

В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление на обратное. Для этих условий и разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора. Турбина нашла широкое применение в различных волноэнергетических установках. Волновая энергетическая установка Каймей

 

Волновая энергетическая установка Каймей ( Морской свет ) – самая мощная действующая энергетическая установка с пневматическими преобразователями построена в Японии в 1976 г. Она использует волнение высотой до 6 – 10 м. На барже длиной 80 м, шириной 12 м, высотой в носовой части 7 м, в кормовой – 2,3 м, водоизмещением 500 т установлены 22 воздушных камеры, открытые снизу; каждая пара камер работает на одну турбину Уэллса. Общая мощность установки 1000 кВт. Первые испытания были проведены в 1978 – 1979 гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3 км. Норвежская промышленная волновая станция

 

В 1985 г. в Норвегии в 46 км к северо-западу от города Берген построена промышленная волновая станция, состоящая из двух установок. Первая установка на острове Тофтесталлен работала по пневматическому принципу. Она представляла собой железобетонную камеру, заглубленную в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3 мм и диаметром 3,6 м. Входящие в камеру волны создавали изменение объема воздуха. Возникающий поток через систему клапанов приводил во вращение турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт, годовая выработка составляла 1,2 млн. кВт·ч. Зимним штормом в конце 1988 г. башня станции была разрушена. Разрабатывается проект новой башни из железобетона.

 

Конструкция второй установки состоит из конусовидного канала в ущелье длиной около 170 м с бетонными стенками высотой 15 м и шириной в основании 55 м, входящего в резервуар между островами, отделенный от моря дамбами, и плотины с энергетической установкой. Волны, проходя по сужающемуся каналу, увеличивают свою высоту с 1,1 до 15 м и вливаются в резервуар площадью 5500 кв. м, уровень которого на 3 м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн. кВт·ч электроэнергии. Английский Моллюск

 

В Великобритании разрабатывается оригинальная конструкция волновой энергетической установки типа моллюск , в которой в качестве рабочих органов используются мягкие оболочки – камеры, в которых находится воздух под давлением, несколько большим атмосферного. Накатом волн камеры сжимаются, образуется замкнутый воздушный поток из камер в каркас установки и обратно. На пути потока установлены воздушные турбины Уэллса с электрогенераторами.

 

Сейчас создается опытная плавучая установка из 6 камер, укрепленных на каркасе длиной 120 м и высотой 8 м. Ожидаемая мощность 500 кВт. Дальнейшие разработки показали, что наибольший эффект дает расположение камер по кругу. В Шотландии на озере Лох-Несс была испытана установка, состоящая из 12 камер и 8 турбин, укрепленных на каркасе диаметром 60 м и высотой 7 м. Теоретическая мощность такой установки до 1200 кВт. Волновой плот Коккерела

 

Впервые конструкция волнового плота была запатентована в СССР еще в 1926 г. В 1978 г. в Великобритании проводились испытания опытных моделей океанских электростанций, в основе которых лежит аналогичное решение. Волновой плот Коккерела состоит из шарнирно соединенных секций, перемещение которых относительно друг друга передается насосам с электрогенераторами. Вся конструкция удерживается на месте якорями. Трехсекционный волновой плот Коккерела длиной 100 м, шириной 50 м и высотой 10 м может дать мощность до 2 тыс. кВт.

 

В СССР модель волнового плота испытывалась в 700-х гг. на Черном море. Она имела длину 12 м, ширину поплавков 0,4 м. На волнах высотой 0,5 м и длиной 10 – 15 м установка развивала мощность 150 кВт. Утка Солтера

 

Проект, известный под названием утка Солтера , представляет собой преобразователь волновой энергии. Рабочей конструкцией является поплавок ( утка ), профиль которого рассчитан по законам гидродинамики. В проекте предусматривается монтаж большого количества крупных поплавков, последовательно укрепленных на общем валу. Под действием волн поплавки приходят в движение и возвращаются в исходное положение силой собственного веса. При этом приводятся в действие насосы внутри вала, заполненного специально подготовленной водой. Через систему труб различного диаметра создается разность давления, приводящая в движение турбины, установленные между поплавками и поднятые над поверхностью моря. Вырабатываемая электроэнергия передается по подводному кабелю. Для более эффективного распределения нагрузок на валу следует устанавливать 20 – 30 поплавков.

 

В 1978 г. была испытана модель установки длиной 50 м, состоявшая из 20 поплавков диаметром 1 м. Выработанная мощность составили 10 кВт. Разработан проект более мощной установки из 20 – 30 поплавков диаметром 15 м, укрепленных на валу, длиной 1200 м. Предполагаемая мощность установки 45 тыс.кВт. Подобные системы установлены у западных берегов Британских островов, могут обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии.

 

Большое внимание приобрела океанотермическая энергоконверсия (ОТЭК), т.е. получение электроэнергии за счет разности температур между поверхностными и засасываемыми насосом глубинными океанскими водами, например при использовании в замкнутом цикле турбины таких легкоиспаряющихся жидкостей как пропан, фреон или аммоний. В какой-то мере аналогичными, но как пока кажется, вероятно, более далекими представляются перспективы получения электроэнергии за счет различия между соленой и пресной, например морской и речной водой.

 

Уже немало инженерного искусства вложено в макеты генераторов электроэнергии, работающих за счет морского волнения, причем обсуждаются перспективы электростанций с мощностями на многие тысячи киловатт. Еще больше сулят гигантские турбины на таких интенсивных и стабильных океанских течениях, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн. куб.м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн. куб.м/с, скорость до 1,8 м/с). Cовременный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 кв.м поперечного сечения потока составляет около 1 кВт. Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских. Система Кориолис

 

Программа Кориолис предусматривает установку во Флоридском проливе в 30 км восточнее города Майами 242 турбин с двумя рабочими колесами, вращающимися в противоположных направлениях. Пара рабочих колес размещается внутри полой камеры из алюминия, обеспечивающей плавучесть турбины. Для повышения эффективности лопасти колес предполагается сделать достаточно гибкими. Вся система Кориолис общей длиной 60 км будет ориентирована по основному потоку; ширина ее при расположении турбин в 22 ряда по 11 турбин в каждом составит 30 км. Агрегаты предполагается отбуксировать к месту установки и заглубить на 30 м, чтобы не препятствовать судоходству.

 

Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при передаче на берег составит 43 МВт, что позволит удовлетворить потребности штата Флориды (США) на 10%. Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе. Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром 12 м и мощностью 400 кВт. Представляется, что некоторые из предлагавшихся океанских энергетических установок могут быть реализованы, и стать рентабельными уже в ближайшее время.Вывоз металла 5тон, металлолом. Вывоз металлолома, закупка лома.

 

Министерство промышленности и эн. Альтернативная энергетика в сша. Как. Проблемы развития энергетики мос. Ділова спільнота вітає відновлен.

 

Главная ->  Экология