Генератор энергии

Плавучие ветровые установки перспективное направление в области альтернативно энергетики

Как бы кто не относился к альтернативным источникам энергии, именно они в настоящее время являются наиболее перспективными. Нет сомнений в том, что рано или поздно они смогут стать полноценной альтернативой традиционной энергетике. К примеру, еще 10 лет назад возобновляемая энергия была крайне дорогой, однако сейчас ее стоимость снизилась более чем на 80%. Тем не менее еще существуют проблемы, которые по сей день не решены. Одна из них потребность в больших открытых площадей земли для установки солнечных панелей и ветряных турбин. Причем они должны отвечать определенным требованиям, к примеру, быть достаточно ветряными. Таких площадей не так много, как может показаться на первый взгляд, к тому же установка солнечных панелей и ветряков вредит биоразнообразию. Но как насчет океана с обильными ветрами, который занимает более 70% нашей планеты? Установить ветровой генератор в море не так просто, как на земле, но все же возможно.

Почему сложно устанавливать ветряки в море?

Серьезной проблемой для установки ветровых электрогенераторов в море является глубина. В большинстве стран мира дно имеет крутые склоны. Это исключает возможность установки обычных морских ветряных турбин на бетонном фундаменте даже невдалеке от берега. Максимальная глубина их установки не превышает 60 метров.

Но если турбину нельзя установить на дно, можно использовать плавучую платформу. Однако с использованием платформ тоже не все так просто. Дело в том, что конструкциям придется выдерживать колоссальные нагрузки огромные волны, бури, сильные порывы ветра и т.д. В противном случае они будут крайне недолговечными. Решение этой проблемы уже тоже существует, ведь не первый год существует технология строительства плавучих нефтяных платформ, к которым предъявляются практически такие же требования, как и к плавучим турбинам.

Конструкция и размеры плавучей турбины

Конструкция плавучей турбины

На основе опыта строительства плавучих нефтедобывающих платформ, плавучие турбины успешно изготавливает британская компания Principle Power. В основе их конструкции используются три больших цилиндрических поплавка, которые образуют треугольную платформу. Длина каждой стороны такого треугольника составляет 67 метров.

Платформа представляет собой не просто пассивные понтоны, соединенные между собой в жесткую конструкцию. Поплавки адаптируются к изменениям ветра и состояния моря, в результате чего ветряк оказывается под наиболее правильным и безопасным углом к ветру. Активная система стабилизации работает за счет насосов и клапанов, которые перемещают жидкий балласт между тремя плавучими цилиндрами.

Плавучие ветрогенераторы в настоящее время создают разные производители

Для фиксации платформы на определенном участке, используются большие якоря и мощные подводные тросы. О потенциале данной конструкции говорит действующая ветровая плавучая установка в Кинкардине (Канада). Однако подобные платформы в настоящее время создает не только Principle Power. Среди производителей ветровых плавучих установок уже даже возникла конкуренция.

Эффективность и перспектива плавучих ветряных установок

Установка в Кинкардине ежегодно вырабатывает достаточно электричества, чтобы питать 35 тысяч домов в Британии. В настоящее время данной технологией заинтересовалось правительство США, которое предложило финансирование в размере 50 миллионов долларов. Таким образом власти страны хотят подтолкнуть энергетические компании к установке плавучих ветряных электростанций мощностью 15 ГВт к 2035 году.

Также не отстает в этом вопросе Британия. Как утверждают британские эксперты, к 2050 году половина из установленных ветровых установок в море буду плавучими. Очевидно, количество плавучих ветровых электростанций будет быстро увеличиваться не только в Британии и США. Единственная проблема, которая сейчас останавливает резкий рост этого рынка относительно высокая стоимость электроэнергии, добытой таким способом. Электричество стоит примерно столько же, сколько энергия, добытая атомной электростанцией. Однако в ближайшее время стоимость такого электричества наверняка будет снижаться, как это произошло с другими альтернативными источниками энергии, о чем мы рассказывали ранее.

Волновые генераторы могут обеспечить человечество дешевой энергией

Электричество из морских волн альтернатива плавучим турбинам?

Море является неиссякаемым источником энергии. Ветер здесь дует гораздо сильнее, чем на суше. Однако для добычи электроэнергии можно использовать не только ветер. В море также есть волны, которые обладают гораздо большей удельной мощностью. Причем коэффициент преобразования энергии волн в электричество более высокий, чем для ветра составляет 85%.

По мнению экспертов, удельная мощность волновых электрогенераторов, может быть более высокой, чем электрогенераторов, работающих от других возобновляемых источников энергии. Кроме того, в изготовлении волновые генераторы гораздо более дешевые, чем плавучие турбины. Поэтому волновые генераторы теоретически могут дать наиболее экологичную и дешевую электроэнергию.

Данная технология является относительно новой, в сравнении с морскими ветровыми станциями, однако уже существуют некоторые тестовые образцы волновых генераторов. Один из них создан британской компанией SWEL. Причем, согласно заявлением компании, их установка может быть легко масштабирована, в результате чего каждый генератор будет добывать около 100 мегаватт электроэнергии. Этого достаточно, чтобы обеспечить электричеством небольшой городок в 100-150 тысяч человек.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Также в Тасмании работает тестовый образец WaveSwell Uniwave, созданный австралийским университетом. Устройство размером с катер в настоящее время вырабатывает 200 кВтч. Однако WaveSwell Uniwave, в отличие от генератора SWEL имеет ряд недостатков его сложно масштабировать, кроме того, требуется несколько человек, для обслуживания устройства.

Действующей же электростанции, которая давала бы больше энергии, чем средний ветряк, пока не существует. Однако, по мнению ряда экспертов, у данной технологии большое будущее. Если в ближайшее время действительно получится создать эффективный и недорогой волновой генератор, развитие рынка плавучих ветряков может остановиться.

Такие пейзажи выглядят очень масштабно.

По мере своего развития человечество потребляет все больше энергии. Примерно 50 лет назад электричество нужно было в основном для работы холодильника, телевизора и лампочки. Пускай сейчас они стали потреблять намного меньше, а лампы накаливания и вовсе заменили на светодиоды, но это не означает, что мы победили энергетический голод. У нас появилось очень много других потребителей. Смартфоны, компьютеры, планшеты, игровые приставки, наконец, электромобили Все это не просто требует энергию, но и намекает нам на то, что ее должно становиться все больше и больше. Ее рост должен идти чуть ли не по экспоненте. Кто же будет давать нам эту энергию? Есть варианты.

Какие бывают источники энергии

Источников энергии существует множество. Самыми интересными, наверное, являются солнце и ветер. Вроде ничего не происходит, а электричество вырабатывается. Самые технологичные способы получения — это без сомнения атомная энергетика и токамаки, которые еще пока строятся и рано говорить об их промышленном запуске.

Есть и более экстравагантные способы получения энергии. Например, энергия Земли, о которой я подробно рассказывал ранее. Есть даже станции, которые вырабатывают энергию из приливов. Тоже своеобразный, но иногда действенный способ.

Сочетание приведенных выше технологий позволяет поставить источник энергии почти в любой точке мира. Если что, то можно даже подогнать плавучую атомную станцию, которая обеспечит энергией небольшой город на 60-100 тысяч жителей.

Первая в мире плавучая атомная станция «Академик Ломоносов».

Это все хорошо, но есть и более проверенные способы получения энергии, которые требуют мало затрат, но им надо обеспечивать много топлива и они не очень-то экологичны. Для выработки электричества они используют ископаемое топливо, которое, кроме прочего, может и закончиться, но пока его хватает.

Аналог солнечной батареи, или как получить энергию из тени

Чем ТЭС отличается от ТЭЦ

Сначала надо разобраться с формулировками. Многие не понимаю, чем ТЭС отличается от ТЭЦ, и почему часто один и то же объект называют обеими этими аббревиатурами.

На самом деле это действительно примерно одно и то же. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) является разновидностью теплоэлектростанции (ТЭС). В отличии от второй, первая вырабатывает не только электричество, а еще и тепло для отопления близлежащих домов.

60% энергии в мире добывается за счет тепловых электростанций. В том числе и та, от которой заряжается Tesla и прочие электромобили. Вот такая экологичность получается.

ТЭЦ более универсальны, но когда с отоплением в домах все нормально, строятся простые ТЭС, но часто они могут быть преобразованы в ТЭЦ строительством пары дополнительных блоков и прокладкой инфраструктуры в виде труб.

Как работает тепловая электростанция

В основе работы тепловой электростанции лежат свойства пара, которыми он обладает. Вода, превращенная в пар, несет в себе большое количество энергии. Именно эту энергию направляют на вращение турбин, которые должны вырабатывать электричество.

Как правило, на тепловых электростанциях в качестве топлива используется уголь. Выбор этого топлива очень логичен, ведь именно угля на нашей планете еще очень и очень много. В отличии от нефти и газа, которых пока хватает, но уже маячит перспектива истощения их запасов.

Калининградская ТЭЦ.

Выше я сказал, что 60 процентов получаемой в мире энергии вырабатывается ТЭС. Если говорить о станциях, которые работают на угле, их доля достигает примерно 25 процентов. Это лишний раз подтверждает, что угля у нас много.

Для работы станции его заранее измельчают. Это может делаться в рамках станционного комплекса, но проще это сделать где-то в другом месте.

Можно ли добыть энергию из дождя?

Измельченный уголь попадает на станцию на начальном этапе производства энергии. При его сжигании разогревается котел, в который и попадает вода. Температура котла может меняться, но его главной задачей является максимальный нагрев пара. Сам пар получается из воды, которая так же поступает на станцию.

Когда вода нагревается в котле, она в виде пара попадает на отдельный блок генератора, где под большим давлением раскручивает турбины. Именно эти турбины и вырабатывают энергию.

Примерно так выглядят принцип работы тепловых электростанций.

Казалось бы, что на этом надо заканчивать, заправлять в котлы новый уголь и подливать воду, но не все так просто. На этапе турбины у потерявшего свою силу и остывшего пара есть два пути. Первый — в циклическую систему повторного использования, второй — в магистраль теплоснабжения. Нагревать воду для отопления отдельно нет смысла. Куда проще отобрать ее после того, как она приняла участие в выработке электричества. Так получается намного эффективнее.

Остывшая вода попадает в градирни, где охлаждается и очищается от примесей серы и других веществ, которыми она насытилась. Охлаждение может показаться нелогичным, ведь это оборотная вода и ее все равно надо будет снова нагревать, но технологически охлаждение очень оправдано, ведь какое-то оборудование просто не может работать с горячей водой.

Принцип работы градирни.

Несмотря на работу электростанций в замкнутом цикле с точки зрения движения воды, она все равно подается со стороны. Связано это с тем, что при охлаждении она выходит из градирни в виде пара и ее объем надо восстанавливать.

После этого вода или проходит через системы предварительного подогрева, или сразу поступает в котлы. Примерно так и выглядит схема работы тепловой электростанции. Есть, конечно, тонкости вроде резервуаров, отстойников, каналов, змеевиков и прочего оборудования, но оно разнится от станции к станции и останавливаться на нем подробно не стоит. Такое оборудование не влияет на принцип работы электростанции, который я описал.

Так выглядит турбина, когда она открыта и находится на обслуживании.

Есть и другие электростанции, которые работают на мазуте, газе и других видах горючих материалов, извлекаемых из недр планеты, но принцип их работы примерно один и тот же — горячий водяной пар крутит турбину, а топливо используется для получения этого пара.

Самая мощная электростанция в мире

Рассказ о принципе работы ТЭС был бы не полным без упоминания о рекордах. Мы же их все так любим, верно?

Самой мощной тепловой электростанцией в мире является китайская ТЭС, получившая название Tuoketuo. Ее мощность составляет 6 600 МВт и состоит она из пяти аналогичных по мощности энергоблоков. Для того, чтобы разместить все это, потребовалось выделить под нее площадь размером 2,5 квадратных километра.

ТЭЦ Tuoketuo.

Если цифра 6 600 МВт вам не о чем не говорит, то это мощнее, чем Запорожская атомная станция (Украина). Всего же, если включить Tuoketuo в рейтинг самых мощных атомных станций (забыв, что она тепловая), она займет почетное третье место. Вот такая мощь.

Принцип работы атомных станций я подробно описывал в этой статье. Если коротко - там тоже используется пар.

Следом за Tuoketuo в рейтинге самых мощных тепловых станций идет Тайчжунская ТЭС в Китае (5 824 МВт). С третьего по пятое места расположились Сургутская ГРЭС-2 в России (5 597 МВт), Белхатувская ТЭС в Польше (5 354 МВт) и Futtsu CCGT Power Plant в Японии (5 040 МВт).

Когда появилась первая тепловая электростанция

Энергию пара начали использовать уже давно. Одни паровозы и паровые котлы чего стоили. Кстати, в паровозах именно пар является основным элементом. По сути, это просто большая кастрюля, в которой кипит вода и вырабатывает пар для работы поршневого механизма.

Пар можно создать и дома, но на ТЭЦ он в тысячи раз мощнее.

Первая в мире тепловая электростанция была построена в 1882 году в Нью-Йорке. Место для нее нашли на Перл-Стрит (Манхэттен). Спустя год появилась первая в России подобная станция. Она была построена в Санкт-Петербурге.

Раз вы дочитали до этого места, то статья показалась вам интересной. Еще больше хороших статей вы сможете найти в нашем Telegram-канале.

С тех пор они росли, как грибы после дождя. При относительной простоте и экономичности такие сооружения вырабатывают много энергии. Пусть она не так экологична, как солнечная или ветровая, но именно ТЭЦ будут существовать до тех пор, пока не сгорит последняя тонна угля. Надеюсь, к этому времени уже появятся достойные альтернативы, но пока их не так много.

Последние комментарии