14) Энергия океана. Приливные электростанции. Требования к месту строительства и принципы работы
Приливные электростанции
Принцип работы
Большинство ПЭС состоят из двух основных частей:
турбины, вырабатывающие энергию;
водохранилище, где накапливается масса воды.
У генераторов приливного тока отсутствует накопительная часть, поэтому величина выработки в среднем на одну турбину ниже.
Природа образования приливов и отливов основана на взаимодействии Земли и Луны. При взаимном вращении изменяется уровень гравитации, что приводит к движению водных масс. Работа приливных электростанций основана на создании напора воды из накопленной массы воды. Вода формирует в водохранилище потенциальную энергию, а с помощью удержания затворами она накапливается. При отливе уровень снижается и поток начинает двигаться, образуя кинетическую энергию и вращая турбины. Работа состоит из 4 циклов: по приливу и отливу в течение 12 часов, а также время простоя.
Основные требования к месту установки приливной электростанции
Наиболее перспективными участками для размещения приливных электростанций (ПЭС) являются большие заливы, которые можно отделить дамбой (плотиной) от моря для создания рабочего (приливного) бассейна. В дамбе, перекрывающей вход в залив, размещается необходимое гидротурбинное оборудование ПЭС (см. рис. 7.4). Чтобы электростанция обладала достаточной производительностью, затопляемая часть суши должна иметь очень малый уклон в сторону моря. Перепад уровня воды во время приливов и отливов должен быть не менее 5 м.
15) Аккумулирование теплоты: требования к характеристикам аккумуляторов. Виды тепловых аккумуляторов, рабочие вещества и их характеристики. Примеры конструкций тепловых аккумуляторов.
Требования к характеристикам аккумулятора:
Большая удельная ёмкость
Подходящий рабочий диапазон температур
Большая теплопроводность ( и вообще интенсивность теплообмена в тепловом аккумуляторе, что характерно для веществ, при работе находящихся в жидкой фазе)
Большая плотность
Малое изменение объёма при зарядке и разрядке
длительная химическая стабильность и сохранение эксплуатационных свойств при большом числе рабочих циклов
дешевизна и доступность
безопасность (материал не должен быть токсичен, пожаро- или взрывоопасен).
Рабочие вещества
Жидкие рабочие вещества: вода, минеральные масла, растворы солей, гидроксид Na
+ Позволяет не прибегать к промежуточному теплоносителю
+ Высокая теплопроводность
- Температурная стратификация
- Коррозионная активность
Твердые вещества: строительные материалы, галька, металлы (Al, Mg, Zn)
+ Широкий диапазон рабочих температур
+ Относительная химическая инертность
- Необходимость использования промежуточного теплоносителя (воздух)
Вода как рабочее вещество аккумулятора
+ Высокая теплоемкость
+ Дешевая и доступная
+ Высокая плотность
+ Нетоксична
- Низкий рабочий диапазон температур
- Стратификация по температуре внутри бака
Виды тепловых аккумуляторов
Для выполнения своих функций аккумулирующая система должна иметь помимо аккумулирующих сосудов и их внутренних устройств также и внешнее оборудование. При тепловом аккумулировании для зарядки и разрядки могут понадобиться насосы, теплообменники, испарители, клапаны, трубопроводы.
Основные типы аккумуляторов:
· С фазовым переходом
·С термохимическими реакциями
· Баки - аккумуляторы.
· Солнечные бассейны.
· Гравийные и водо-воздушные
· Монолитные стены.
Примеры конструкций тепловых аккумуляторов
Рис.3.2.Схема получения горячей воды для бытовых нужд с использованием солнечной энергии:
1 - солнечные коллекторы; 2 - первичный цикл (антифриз); 3 - циркуляционный насос; 4 - аккумулирующий бак; 5 - солнечный теплообменник; 6 - подача холодной воды; 7 - дополнительный нагреватель; 8 - линия подачи.
Баки – аккумуляторы
Аккумуляторы с фазовым переходом.
Были предложены и разработаны системы аккумулирования на основе использования теплоты фазового перехода для зарядки и разрядки воздухом (рис. 3.4.) или водой (рис 3.5.).
Рис.3.4. Блок энергоаккумулирующих стержней с 2400 кг СаСl2·6H2O (Tф=27,2°С) в полиэтиленовых цилиндрах для отопления квартиры.
Рис.3.5.Агрегат CALMAC для аккумулирования теплоты фазового перехода на Na2S2O3-5H2O или MgCl2-6H2O:
1 - съемная крышка; 2 - двигатель для перемешивания; 3 - вход воды; 4 - гидрат соли; 5 - пластиковый теплообменник; 6 - бак; 7 - выход воды.