Энергия воды

Вода, которую еще в древности использовали для совершения механической работы, до сих пор остается хорошим источником энергии—теперь уже электрической—для нашей промышленной цивилизации. Энергия падающей воды, вращавшей водяное колесо, служила непосредственно для размола зерна, распиливания древесины и производства тканей. Однако мельницы и лесопилки на наших реках стали исчезать, когда в восьмидесятых годах прошлого века началось производство электроэнергии у водопадов.

Существуют два основных метода преобразования энергии воды в электроэнергию.

Приливы—это результат гравитационного притяжения больших масс воды океанов со стороны Луны и, в меньшей степени. Солнца. При вращении Земли часть воды океана поднимается и некоторое время удерживается в этом положении гравитационным притяжением. Когда "горб" подъема воды под действием Луны достигает суши, как это должно происходить вследствие вращения Земли, наступает прилив. Дальнейшее вращение Земли ослабляет воздействие Луны на эту часть океана, и прилив спадает. Приливы и отливы повторяются дважды в сутки, хотя их точное время изменяется в зависимости от сезона и положения Луны.

Средняя высота прилива составляет всего лишь 0,5 м, за исключением тех случаев, когда водные массы перемещаются в относительно узких пределах. В таких случаях возникает волна, высота которой может в 10—20 раз превышать нормальную высоту приливного подъема. Приливы в заливе Фанди, наибольшие в мире, достигают высоты 16 м. Между Англией и европейским побережьем (Франция, Бельгия, Голландия) тоже возникают такие приливы. Каждый год наиболее высокие приливы случаются тогда, когда Луна и Солнце находятся почти на одной линии, так что их суммарное гравитационное воздействие увеличивает объем перемещаемой океанской воды.

Приливная энергия используется для заполнения резервуара, образованного дамбой. Отток воды при отливе может быть использован для привода турбины, в основном таким же образом, как на гидростанциях. В мире имеется ограниченное число мест, где разница высот воды при приливе и отливе достаточно велика, чтобы обосновать целесообразность приливной электростанции. Такая ситуация имеется во Франции в устье реки Ранее, где в настоящее время работает приливная электростанция. Имеются также предложения по использованию существенной энергии волн, однако это более сложная задача, потому что в данном случае энергия рассеяна на большом пространстве.

Возможное воздействие приливных электростанций на окружающую среду будет связано, в частности, с увеличением амплитуды приливов на океанской стороне плотины. Это может приводить к затоплению суши и сооружений при высоких приливах или во время штормов и к вторжению соленой воды в устья рек и подземные водоносные слои. Водные пищевые цепи и сообщества организмов в приливной зоне могут пострадать в результате изменения уровня воды и усилившихся течений как за плотиной, так и перед ней; для водных организмов небезопасно также прохождение через турбины.

Океаны содержат потенциальную энергию в виде тепла, энергии течений, волн и приливов. Технический энергопотенциал приливов оценивается в 780 млн. кВт. В Канаде эксплуатируется приливная станция мощностью 20 МВт (Аннаполис). В России имеется небольшая станция в районе Мурманска мощностью 400 кВт, разрабатываются станции для Дальневосточного района мощностью 87 млн. кВт.Потенциальная выработка приливных электростанций в США оценивается в 350 млрд. кВт/ч, во Франции — в 40 млрд. кВт/ч в год.

Первоисточником энергии служит солнце, испаряющее воду из океанов, озер и рек. Водяной пар конденсируется в виде дождя, выпадающего в возвышенных местностях и стекающего вниз в моря. Гидростанции встают на пути этого стока и перехватывают энергию движущейся воды—энергию, которая иначе была бы израсходована на перенос отложений к морю.

Первые гидроэлектростанции использовали реку в ее естественном виде, но сейчас в большинстве случаев строят плотины, чтобы увеличить высоту падения воды и выровнять ее поступление. Сооружение гидроэнергетических установок обходится дорого, но их эксплуатация сравнительно дешева, потому что "топливо" бесплатно.

При гидроэлектрической генерации энергии электричество получают, используя энергию воды, перетекающей из высшего уровня к низшему и вращающей при этом турбину. Некоторые страны, такие, как Новая Зеландия, Швейцария, Норвегия и Канада, получают буквально всю свою электрическую энергию из этого источника, при этом даже электрохимическая индустрия основана на энергии гидроэлектростанций.

Этот метод имеет преимущества: не загрязняет атмосферу, легко управляется прием поворота механизированного клапана на подаче воды, поэтому проблем, связанных с пиковыми нагрузками, нет. Однако гидроэнергетика не безвредна для окружающей среды, имеются трудности в широком развитии гидроэлектрических ресурсов. Требуется накопление больших объемов воды, затопление долин и обширных площадей земли, часто ценной для коммерческого использования и для отдыха людей, или ненарушенных заповедных земель, в которых происходят нежелательные экологические изменения. Это вызвало широкие протесты общественности в разных инстанциях, однако с ограниченным успехом. В частности, произошел подъем воды в оз. Пиддер в Тасмании, оз. Мэнапури в Новой Зеландии и затопление природного образования из песчаников Райбоу Бриджа Южной Юте. Плотины и водохранилища не только выводят из оборота затопляемые земли, но и влияют на качество воды, которая накапливается и постепенно спускается. Кроме того, страдает и русло реки ниже плотины. Утрата земельных угодий—это очевидное следствие, однако снижение качества воды—результат неожиданный. В зависимости от сезона вода, поступающая из водохранилища, может содержать очень мало растворенного кислорода, и тогда она окажется неблагоприятной средой для рыб и других обычных водных организмов. И наконец, спускаемая вода в большейстепени размывает русло потока, чем это делала бы незапруженная река.

В связи с трудностями, возникающими на станциях, использующих ископаемое топливо при пиковых нагрузках, развитие гидроэлектростанций поощрялось производителями электроэнергии. Одной из последних идей в этой области является "накачивание" аккумуляторов — метод, который может быть использован также в системах солнечной или ветряной энергетики. Вода, прошедшая через турбины, аккумулируется в больших накопительных прудах. Ночью, по окончании пиковой нагрузки, тепловые или ядерные станции перекачивают воду, обратно на верхний уровень. При этом применяются неиспользуемые или простаивающие мощности основных станций, часто ядерные В настоящее время пиковые потребности в электричестве часто обеспечиваются старыми городскими электростанциями, что ведет к повышению уровня эмиссий, к потреблению газа или жидкого топлива, которые могли быть лучше использованы для других целей. Замена их "накачиваемыми" гидроаккумуляторами имеет много преимуществ как экономических, так и экологических.

Недавно созданные турбины позволяют генерировать электричество при гораздо меньшей разнице в уровнях воды, так что энергия может вырабатываться за счет приливов, потоков с небольшим уклоном, оросительных каналов и на реках ниже существующих плотин.

Что касается гидроэнергии, которая в настоящее время обеспечивает 1/5 мирового производства электроэнергий, то наиболее перспективными, с точки зрения будущего увеличения ее выработки, являются страны третьего мира.

статистика  

© 1993-2017 Экологическая фирма "Атмосфера-ЮГ" 344012, г. Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 49а. Тел./факс: (863) 201-04-65, 201-04-66, 201-04-67, 201-04-68

<img id="bxid_865305" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_277551" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_21639" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_570952" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_495130" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_849752" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_91414" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_502841" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_40185" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_514470" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_35499" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_186410" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_686116" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> <img id="bxid_345710" src="/bitrix/images/fileman/htmledit2/php.gif" border="0"/> Энергия воды