Возобновляемые энергоресурсы Гидроэнергетика

На гидроэлектростанциях происходит перевод кинетической энергии падающей воды в электрическую. Так как стадий преобразования одних видов энергии в другую мало (а именно она одна) получается достаточно высокий КПД данной системы около 60-70 %. Гидроэлектростанции строят на мощных реках, где можно достичь достаточно большого перепада высот. Лучше всего, когда есть уже природный водопад либо река протекает в ущелье.

Этот тип электростанции не требует постоянного затрата средств на транспортировку топлива, утилизации отходов и т.д. Работает постоянно. К отрицательным факторам относятся только необходимость постройки плотины для увеличения потенциальной энергии воды, что вызывает затопление обширных территорий земли.

Устройство, переводящее кинетическую энергию падающей воды в электрическую называется водяным или гидравлическим двигателем. Эти двигатели имеют достаточно простое устройство, не требуют нагрева, однако должны обладать достаточной твердостью, для того чтобы выдержать гидравлический удар и постоянное трение воды.

Для более полного использования энергии воды строят каскад водяных двигателей понижающейся мощности.

ГЭС делят на:

1) русловые (на руслах рек, где есть перепады высот);

2) приплотинная (чтобы увеличить перепад высот строят плотину), к этому типу относятся большинство ГЭС;

3) деривационная ГЭС (эти электростанции строят на руслах рек, которые то исчезают, то появляются; они достаточно малой мощности);

Рис. Гидроэлекторстанция.

4) приливные гидроэлектростанции (изменение потенциальной энергии воды возникает из-за прилива и отлива);

5) Гидроэлектростанции использующие энергию волн.

Рис. Электростанция для получения электрической энергии из волн.

При колебаниях воды поплавки начинают двигаться друг относительно друга. Кинетическая энергия этих колебаний переводится в электрическую.

Рис. Волновая гидроэлектростанция.

Потенциальная доля гидроэнергетики в мировой энергетике около 7%. Данный ресурс распределен очень неравномерно. Большие запасы данного вида ресурса: Китай, страны бывшего СССР (Россия, Украина, Прикавказье), США, Заир, Бразилия.

Однако по использованию этого энергоресурса впереди другие страны:

1) Япония (63 % от всех энергетических ресурсов страны);

2) США (~ 30 %  – || –)

3) Канада (~ 30 %  – || –)

Дальнейшие пути развития гидроэнергетики:

1) Использование энергии тающих ледников. Основная проблема тяжелые условия получения электричества.

2) Использование разности температур морской воды на различных глубинах. В теплой воде испаряется жидкость, пар вращает турбину. Попадая в холодные воды, пар конденсируется. Для перемещения жидкости в теплую часть нужна энергия. Пока затраты энергии больше получаемой величины.

В РБ

Энергия ветра

Причины возникновения ветра – разность температуры воздуха в различных участках атмосферы. Это приводит к возникновению разности давления. Ветер это перемещение воздушных масс из области высокого в область низкого давления.

Силу ветра измеряют по шкале Бофорта от 0 до 12. Ветер тоже может вращать турбину. Это известно давно (Александрия). В Европу использование ветра привезли крестоносцы (ветряные мельницы).

Сейчас широко используют энергию ветра Франция, Германия, Голландия. Самая большая 3МВт в Швеции, лопасть 40 м.

Основные проблемы:

1) в основном генераторы электрического тока для ветровых электростанций работают в интервале скоростей ветра от 5 м/с до 18 м/с. РБ 1 класс по мировой классификации ветра. В РБ средняя годовая скорость ветра ниже 4 м/с.

2) Для постройки необходимо наличие достаточно большого пространства. Наилучший вариант пустынные земли. Помимо этого возникает проблема аккумулирования энергии.

3) Основная масса этих станций постоянного тока. А в использовании и транспортировке проще переменный ток.

Проблемы использования ветра:

1) данные установки достаточно экологически чистые, занимают не очень много места, но требуют определенных территорий и учета совместного влияния нескольких установок.

2) установки очень шумные.

3) попадая под лопасти, гибнут птицы.

4) частота, при которой вращаются лопасти, может вносить помехи в радиоволны.

В РБ на данный момент используется 6(4) ветровые электростанции. Возле Мяделя и Держинска мощностью около 18кВт. Мощность используется на 25 %.