Приливные электростанции — будущее гидроэнергетики

Декабрь 08, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор

Гениальный русский ученый и создатель Периодической системы химических элементов - Дмитрий Иванович Менделеев, в XIX веке предвидел нерациональное использование нефти и сравнил это со сжиганием ассигнаций. Никола Тесла также указал на совершенно иные принципы получения энергии. Но к Менделееву никто не прислушался. А работы сербского ученого засекретили так, что и сегодня никому не понятно, как он создавал свои потрясающие трансформаторы.

Приливные электростанции — будущее гидроэнергетики

Появившиеся к тому времени технологии использования минеральных ресурсов, и господство американских транснациональных компаний привело сегодня мир к истощению природных запасов угля, нефти и газа. Экологическое состояние планеты также находится на грани выживания. Наука, отошедшая от норм морали и нравственности, служит принципам наживы и материального благополучия. Все эти и другие проблемы поставили человечество перед угрозой энергетической катастрофы. С одной стороны, развивающиеся экономики требуют все большего и большего количества энергии, а с другой - неуправляемое энергопотребление приводит к еще большему кризису природы.

Нефть продолжает сгорать в моторах транспортных средств, газ и уголь - в топках электростанций и бытовых приборах. А ведь все перечисленные энергоресурсы сегодня нашли огромное применение в производстве пластических материалов, полимеров, тканей и других веществ. Дерево, металлы и стекло все больше заменяют изделия из газа и нефти. По подсчетам ученых мужей запасов природных нефти и газа осталось максимум на 50 лет, а угля немногим больше. Поэтому, чем быстрее сгорят энергоносители, тем больше шансов остаться не только без света и тепла, но и без современных материалов. То, что природа накапливала миллиарды лет, «разумное» человечество потратило за несколько веков.

Так или иначе, но сегодня все чаще начинают задумываться над использованием альтернативных источников энергии. Наибольшее применение получила атомная энергетика, но она чрезвычайно опасна. Затем все быстрее включают в сеть потребления ветровые электрогенераторы, геотермальные станции, фотоэлектрические батареи и т. д. Еще одним способом получать возобновляемую энергию стали приливные электростанции, которые работают за счет силы морской воды регулярно, два раза в сутки, меняющей свой уровень.

Сущность возникновения морских приливов и отливов заключается в действии закона всемирного притяжения. На Землю оказывают огромное и непосредственное гравитационное влияние два небесных тела - это наша звезда под названием Солнце и, казалось, относительно небольшой спутник планеты - Луна. Но возбуждение ее гораздо мощнее, потому что Селена расположена ближе к нам, чем дневное светило. Подобная реакция связана с существованием невидимых гравитационных волн, которые работают при наличии огромных масс. При взаимном вращении их возникают приливные силы, воздействующие на примере Земли на все ее слои - атмосферу, литосферу и гидросферу, которые также имеют громадные инерционные составляющие. Все эти массы подвержены периодическим колебательным процессам. Если земная кора в силу своей плотности не так заметно реагирует на подобные явления, то воздушная и водная оболочки планеты отвечают соответствующими погодными явлениями и водными приливами и отливами. Этими законами и пользуются в своей работе приливные электростанции.

Между орбитами Марса и Юпитера находится пояс астероидов, которые представляют собой глыбы камней разного размера, от сотен километров в диаметре, как Церера, до микрочастиц, которые постоянно бомбардируют нашу планету. Так вот, по поводу существования этого пояса есть легенда о планете Фаэтон. По мнению ученых, она разрушилась из-за близкого присутствия Юпитера, то есть по причине интерференции приливных волн. Земле повезло, что гигант находится достаточно далеко. Иначе сейсмические колебания, а по-простому - землетрясения, уничтожили бы все живое, да и не только его. А Луна, имея гораздо меньший диаметр, чем Юпитер, заметное влияние оказывает лишь на водную поверхность океанов и атмосферу. Примером этого может быть случай с американской космической станцией Скайлэб. Ее орбита была нарушена именно приливными силами нашего сателлита. На высоте двести - триста километров, где практически воздух отсутствует, именно непредвиденное увеличение его плотности повлекло схождение станции с орбиты. Пришлось астронавтов эвакуировать, а станцию оставить навсегда.

Но поскольку атмосфера имеет незначительную плотность, то для практического применения в повседневной жизни в настоящий момент применяются только лишь приливные электростанции. Высота волн во время этих явлений в основном зависит от соответствующего местоположения трех небесных тел, а именно Земли, Луны и Солнца, ландшафта берега. Еще один фактор, который оказывает влияние на инерциальные системы, - это работа закона, названного в честь французского ученого Гаспара Кориолиса. Согласно его открытию, инерциальные системы при их вращении подвержены поворотному ускорению.

Энергия волн

Энергетические возможности Мирового океана не только возобновляемы и не ограничены, но и разнообразны. Даже ученые подходят к реализации проекта «приливные электростанции» творчески. Так англичане используют приливные струйные потоки, а французы эксплуатируют термодинамические процессы. Этот вариант предвидел еще Жюль Верн, рассказывая в своих романах о температурных перепадах между течениями, проходящими на разных глубинах океана. Естественно, невозможно только одним из этих видов энергий обеспечить все цивилизационные потребности. Но как дополнительный источник в подходящих районах планеты вполне пригоден.

SeaGen - подводная турбина

В 2008 году в Великобритании была введена в эксплуатацию самая крупная и совершенная приливная электростанция SeaGen (Sea Generation). Такие системы пока редки и не вносят решающего влияния на энергообеспечение. Но начало реализации перспективного проекта положено. Сила приливных и отливных волн стала активно приносить пользу, не оказывая негативного влияния на естественные экосистемы. Конструктивно приливная электростанция представляет собой огромную башню в диаметре один метр, а высотой – до 40 м, расположенную на морском дне залива. Поперечная балка, установленная на сооружении, оборудована двумя водяными турбинами, диаметр которых достигает 16 м, а вес – 27 тонн. Вся поперечная система, имеющая общий вес 150 тонн, перемещается в вертикальной плоскости. Поток воды, проходящий сквозь лопасти турбины, способен создавать огромную мощность, несравнимую с подобными воздушными агрегатами. И всему причиной – высокая плотность воды относительно воздуха.

Позитивы и негативы водяных сооружений

Каждый из двух турбогидрогенераторов создает мощность в 600 КВт. А суммарная сила сопоставима с воздушной турбиной средней категории. Инженеры установили станцию именно в том месте, где скорость течения достигает наибольшей величины - 5 метров в секунду. Положение лопастей относительно набегающего потока может меняться в зависимости от направления воды - идет прилив или вода отступает. Как и в любом новом деле здесь существуют свои нюансы. Например, большая усталость элементов турбины из-за плотности воды и постоянно меняющегося направления. Поэтому происходит быстрый износ поверхностей лопастей и других элементов башни.

Очень неблагоприятное влияние оказывает и сама морская вода, являющаяся дополнительным фактором коррозийного разрушения материала. Все подводные части сооружения довольно быстро покрываются морскими растениями, моллюсками. Приходится время от времени поднимать на поверхность конструкцию и проводить очистку механизмов. Гидрофоны ведут круглосуточное прослушивание морской акватории, и в случае приближения крупного морского животного приходится останавливать гидроагрегат для предотвращения гибели морского обитателя и повреждения системы.

Pulse Tidal - будущее гидроэнергетики

Пока еще рано говорить о полном решении проблемы обеспечения приливно-отливной энергией волн. Недостаточная рентабельность препятствует конкурентоспособности приливных станций. Идти путем увеличения размеров самого движителя не позволяют технические условия прочности и надежности агрегатов и так уже работающих на пределе. Пока выход из ситуации предполагают искать в увеличении количества гидроагрегатов, чтобы привести рентабельность к приемлемым показателям. Разрабатывается проект, предусматривающий установку шести турбин. Это пока максимально возможное число, удовлетворяющее экономический расчет эффективности.

Компания Pulse Tidal показала новейшую конструкцию, прекрасно работающую на мелководных участках берега, что явно увеличивает возможности, которые имеют приливные электростанции. Эта установка напоминает лежащего в воде дельфина, виляющего плавником хвоста.

Испания, Великобритания, Франция и Канада самым активным образом занимаются подводными электростанциями, используя новейшие достижения в авиации и военно-морском флоте. Именно там создаются образцы морских движителей, которые могут в скором времени значительно изменит представления о приливной электроэнергетике.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий