47. Ветряная электростанция: конструкция, принцип и режимы работы, работа в составе ээс.

Энергия ветра очень велика. Ее запасы по оценкам Всемирной метеорологической организации, составляют 170 трлн кВт·ч в год. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: его энергия сильно рассеяна в пространстве и он непредсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломают ветряки. Принцип работы ветроустановок очень прост: лопасти, которые вращаются за счет силы ветра, через вал передают механическую энергию к электрогенератору. Тот в свою очередь вырабатывает энергию электрическую. Чтобы снизить зависимость от непостоянного направления и силы ветра, в систему включают маховики, частично сглаживающие порывы ветра, и разного рода аккумуляторы. Чаще всего они электрические. Но применяют также воздушные (ветряк нагнетает воздух в баллоны; выходя оттуда, его ровная струя вращает турбину с электрогенератором) и гидравлические (силой ветра вода поднимается на определенную высоту, а, падая вниз, вращает турбину). Ставят также электролизные аккумуляторы. Ветряк дает электрический ток, разлагающий воду на кислород и водород. Их запасают в баллонах и по мере необходимости сжигают в топливном элементе (т.е. в химическом реакторе, где энергия горючего превращается в электричество) либо в газовой турбине, вновь получая ток, но уже без резких колебаний напряжения. В 40 раз больше занимает места на 1 ГВт.

50. Аккумуляторы энергии. Конструкции, параметры, технологии, сравнительный анализ.

Под аккумулированием энергии понимается ввод какого-либо вида энергии в устройство, оборудование, установку или сооружение – в аккумулятор энергии – для того чтобы эту энергию оттуда затем в удобное для потребления время снова в том же или в преобразованном виде получить обратно.

Актуальность использования аккумулирования: 1) неравномерность суточного графика нагрузки ЭС; 2) неуправляемость нетрадиционными источниками энергии; 3) введение в строй АЭС (РБ).

Ограничение на использование аккумуляторов: 1) снижение КПД во времени; 2) наличие мёртвого объёма (30-70%); 3) снижение располагаемой мощности сразу после начала разряда.

Аккумулирование энергии:

1) Гидроэнергии (ГАЭС). К такой станции относятся два водохранилища (верхнее и нижнее), разность уровней которых при полностью заполненном верхнем хранилище обычно составляет от 50 м до 500 м. В машинном зале имеются обратимые агрегаты, которые могут работать как в качестве двигателей-насосов, так и турбинами-генераторов. Во время, когда нагрузка энергосистемы минимальна (например, ночью) эти агрегаты заполняют водой верхнее водохранилище, а во время пиковой нагрузки системы преобразуют накопленную гидроэнергию в электрическую.

Высокая себестоимость. КПД 70-85%. Выравнивание графика нагрузки и возможность уменьшения номинальной мощности тепловых электростанций снижают эксплуатационные расходы энергосистем и вполне оправдывают сооружение ГАЭС. В мире в настоящее время существует более 300 ГАЭС. Водохранилища крупных ГАЭС позволяют аккумулировать энергию в количестве (1…10) ГВт∙ч.

2) Тепла. Аккумулирование тепла в больших количествах может оказаться целесообразным на электростанциях:

1) аккумуляторы перегретого пара между котломитурбиной для выравнивания расхода пара, когда нагрузка турбогенератора во времени слишком неравномерна; 2) аккумуляторы горячей воды на теплоэлектроцентралях, чтобы обеспечить более равномерную нагрузку ТЭЦ при суточных колебаниях теплопотребления; 3) аккумуляторы нагретого жидкого теплоносителя между солнечным нагревательным устройством и парогенератором солнечной электростанции, чтобы обеспечить работу станции при колебаниях и перерывах прямого солнечного излучения. КПД 60-70%.

3) Механической. Грузовой ак-р, пружинный ак-р (КПД почти 100%, малая аккумулирующая способность), маховик (КПД 92-95%,высокаяя себестоимость, большая аккумулирующая способность, длительный срок службы, относительно небольшие размеры, надёжность конструкции), пневматический ак-р (КПД-50%) (воздухоаккумулирующие газотурбинные установки ВАГТУ с КПД до 75%).

4) Электроэнергии. Электроэнергия может аккумулироваться: в конденсаторах (в виде энергии электрического поля), в катушках индуктивности (ввидеэнергиимагнитногополя),впервичныхивторичныхгальваническихэлементах (в виде химической энергии).

5) Химической. Наиболее простым способом аккумулирования химической энергии является размещение топлива в складских помещениях, на наружных площадках, в подземных хранилищах, резервуарах, баках, баллонах и т.п. Аккумулирующая способность на единицу массы в таком случае практически равна теплоте сгорания топлива.

Вид энергии и способ аккумулирования	Удельная аккумулирующая способность, Вт*ч/кг
Ядерная энергия	(300-1000)*10^6
Химическая энергия в виде топлива	(3-40*10)^3
Электроэнергия в первичных элементах	50-600
Тепло в тепловых аккумуляторах	50-500
Механическая энергия в маховиках	5-200
Электроэнергия в аккумуляторах	10-200
Механическая энергия в сжатом воздухе	3-60
Электроэнергия в конденсаторах	0,01-3
Механическая энергия в грузовых приводах и пружинах	0,3-20*10^-3
Электроэнергия в катушках индуктивности	(0,03-0,3)*10^-3