Приливные электростанции

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ  ВПО

«Иркутский  государственный технический университет»

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра электрических станций, сетей и систем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приливные электростанции

РЕФЕРАТ

по дисциплине:

«Введение в специальность»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы  ЭЭбз –___________          

 

 

Проверил                                                         ____________       Снопкова Н.Ю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2013

 

Содержание:

1. Введение.
2. Прилив и отлив.
3. Историческая справка.
4. Принцип работы и устройство ПЭС.
5. Недостатки и достоинства использования ПЭС.
6. Список использованных источников.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Резкое увеличение цен  на топливо, трудности с его получением, истощение топливных ресурсов –  все эти видимые признаки энергетического  кризиса вызывали в последние  годы во многих странах значительный интерес к новым источникам энергии, в том числе к энергии Мирового океана. Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. кв. км) занимают моря и океаны. Однако пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                        Прилив и отлив.

Столетиями люди думали и размышляли над природой морских приливов и  отливов. Сегодня мы точно знаем, что это грандиозное явление  природы – ритмичное движение морских вод провоцируют силы притяжения Солнца и Луны. Так как  наше Солнце расположено от Земли  в 400 раз дальше, то гораздо более  скромная масса Луны оказывает действие на земные воды вдвое большее, чем  масса Солнца. Поэтому определяющую роль играет именно прилив, вызванный  Луной (лунный прилив). На морских просторах  приливы сменяются отливами теоретически через 6 часов 12 минут 30 секунд. Если Луна, Солнце и Земля находятся на одной  прямой линии (сизигия), Солнце своим  притяжением усиливает воздействие  Луны, и тогда наступает более  сильный прилив (сизигийный прилив, или большая вода). А когда Солнце находится под прямым углом к  отрезку прямой Земля-Луна (квадратура), имеет место слабый прилив (квадратурный, или малая вода). Сильный и слабый приливы сменяют друг друга через  семь дней.

Но настоящая природа прилива  и отлива весьма сложна. На него оказывают  влияние особенности движения небесных тел, характер береговой линии, глубина  воды, разнообразные морские течения  и ветер.

Самые большие и сильные приливные  волны имеют место в мелких и узких заливах или устьях рек, которые впадают в моря и  океаны. Приливная волна Индийского океана идет против течения Ганга  на расстояние 250 км от его устья. Приливная  волна Атлантического океана движется на 900 км вверх по Амазонке. В закрытых морях, например Черном море, возникают  малые приливные волны высотой  порядка 60-70 см.

 

                              Историческая справка.

Идея использования  энергии приливов появилась у  наших предков добрую тысячу лет  назад. Правда, строили они тогда  не ПЭС, а приливные мельницы. Одна из таких мельниц, упоминаемая еще  в документах 1086 года, сохранилась  в местечке Илинг, на юге Англии. В России первая приливная мельница появилась на Беломорье в XVII веке. В ХХ веке ученые задумались над использованием потенциала приливов в электроэнергетике. Мощность приливных электрических станций в некоторых местах могла бы составить порядка 2–20 МВт.                                                                                        Первая морская приливная электростанция (мощность 635 кВт) была создана в 1913 г. в бухте Ди около Ливерпуля. А в 1935 г. приливную электростанцию начали возводить и в США. Американцы перегородили часть залива Пассамакводи на восточном побережье, потратили на это сумму в 7 млн. долларов, но работы пришлось свернуть из-за неудобного для строительства морского дна (слишком глубокого и мягкого), а также из-за того, что построенная довольно близко крупная тепловая электростанция могла давать более дешевую энергию, чем приливная.                                                                                             Аргентинские инженеры и специалисты предлагали использовать очень высокую приливную волну в Магеллановом проливе, но тогда правительство так и не утвердило дорогостоящий и рискованный проект.                                С 1967 года в устье реки Ранс во Франции на приливных волнах высотой до 13 метров работает ПЭС мощностью 240 тыс. кВт с годовой отдачей примерно 540 тыс. кВт*ч.

 

                               Принцип работы и устройство  ПЭС.

Для постройки приливной  электростанции находят на берегу узкий  залив и отсекают его от океана плотиной. В отверстия плотины  вставляют гидротурбины с генераторами. Сейчас спроектированы обтекаемые капсулы, в которых заключены и турбина, и генератор. Эти, как их назвали, капсульные агрегаты наиболее удобны для приливных электростанций. Главное  достоинство таких капсульных агрегатов, их универсальность. Они не только вырабатывают электроэнергию при прохождении  через них морской воды, но и  могут работать в качестве насосов. При этом вырабатывать электроэнергию они могут как во время прилива, так и во время отлива.

Идет прилив- вода наполняет  бассейн приливной электростанции, и рабочие колеса капсульных агрегатов  под действием движения воды вращаются. Электростанция дает ток. Начался отлив  – вода уходит из бассейна в океан, по пути опять вращая рабочие колеса, только в обратную сторону. И электростанция снова дает ток, потому, что капсульный агрегат одинаково хорошо работает при вращении колеса в любую сторону.  
Но вот пауза между приливом и отливом. Колеса останавливаются. Как тут быть? 
Энергетики нашли хороший выход из положения. Приливные электростанции не будут работать в одиночку. Провода свяжут их с другими, например тепловыми электростанциями. Получится энергетическое кольцо, каждый участок которого будет хорошо помогать остальным. Во время пауз соседи по кольцу помогут приливным электростанциям не только тем, что возьмут на себя их нагрузку.  
Как уже было сказано, для эффективной работы приливной электростанции желателен уровень воды не менее 4 метров. А что же делать кода прилив или отлив только начинается и разница уровней воды между океаном и бассейном электростанции незначителен? 
Точные расчеты показали, что для более эффективной работы приливных электростанций, в конце отлива и начале прилива, капсульный агрегат должен не вырабатывать электроэнергию, а откачивать воду из водоема электростанции в океан, тем самым понижая уровень воды в водоеме и увеличивая разницу уровней воды. А в конце прилива и начале отлива, он должен наоборот, закачивать воду в водоем приливной электростанции, тем самым так же увеличивая разницу уровней воды. Чем больше будет разница высот воды, тем более эффективно будет работать приливная электростанция. 
Обычно график работы приливной электростанции состоит из четырех циклов простоев по 1-2 часа, когда прилив только начинается или заканчивается. И четырех рабочих циклов длительностью по 4-5 часов, когда прилив или отлив уже действует в полную силу.

Для устранения неравномерности  выработки электроэнергии бассейн  ПЭС можно разделить плотиной на два или три меньших бассейна, в одном из которых поддерживается уровень «малой», а в другом —  «полной» воды; третий бассейн — резервный; гидроагрегаты устанавливаются в теле разделительной плотины.

В последние годы некоторыми компаниями создаются новые типы приливных электростанций. Главное  их отличие, это отсутствие дорогой  плотины. Электрогенераторы приводят в движение не компактные турбины, а  крупные лопасти диаметром 10-20 метров. Подобные электростанции больше всего напоминают ветряную электростанцию, опущенную в воду. Для осмотра и обслуживания турбину можно время от времени поднимать на поверхность, двигая по опоре. Мощность одной турбины составит от 600 до 1000 кВт, энергия будет передаваться на берег по подводному кабелю.

Первый в мире подводный  гидроагрегат в открытом море установлен к юго-востоку от Белфаста (Северная Ирландия) в морском озере-заливе Стренгфорд - Лох. Мощность этой электростанции – 1,2 мегаватта. В нашей стране первая такая электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт была построена на Камчатке.                   

                                     

 

                                   Недостатки использования ПЭС.

 

К сожалению, приливные электростанции (как плотинные, так и подводные) обладают серьёзными недостатками:

1. Во время штормов  возникает мощнейший напор воды, а гидрогенераторы, способные  его выдержать, стоят очень  дорого.

2. Время работы с максимальной  мощностью составляют 4-5 часов с  перерывами 1-2 часа четыре раза  в сутки. 

3. Экологические последствия  связаны с изменением флоры  и фауны региона (нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым - условия жизни морской флоры и фауны).

 

                                  Достоинства использования ПЭС.

1. Отсутствие вредных выбросов в атмосферу

2. Возможность максимально точного прогнозирования выработки электрической энергии (приливы и отливы – явление постоянное и хорошо изученное),

в отличие от типовых проектов гидроэлектростанций

3. Организация приливных станций не требует значительных изменений ландшафта прибрежной зоны

4. Большой срок службы (более 100 лет).

5. Низкая себестоимость электрической энергии.

6. Возобновляемость водных  ресурсов.

7. Отсутствие риска затопления прилегающей территории. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников:

• Кириллин В.А. 'Энергетика. Главные проблемы" - Москва: 'Знание" , 1990 -128с.
• http://greenvolt.ru/energiya-vody/prilivnaya-elektrostanciya/
• http://www.k-volt.ru/prilivnye-jelektrostancii.html
• http://tv4tv.ru/pril.html
• Энергетика сегодня и завтра/ Под ред. Дьякова А.Ф., Баланчевадзе В.Н., Барановский А.Н., Блинкин В.Л. –                         М:Энергоатомиздат, 1990. –340 с.
• http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000046/st010.shtml
• Учебное пособие "Моделирование систем обеспечения надёжности и качества электроснабжения" ., Хомутов О.И., Попов А.Н., Кобозев Е.В., Изд-во АлтГТУ Барнаул, 2009.- 169с.