Использование энергии ветра и воды. Ветряная мельница и водяное колесо -древнейшие двигатели. Водяные колеса использовались в Древнем Риме в 70-е гг. до н. э. для помола зерна, а ветряные мельницы впервые появились в Персии в 644 г. н. э. Современное водяное колесо в виде гидротурбин для привода электрогенераторов сейчас широко используется, а ветряные двигатели только возрождаются.
От водяного колеса до турбины Водяное колесо или турбина преобразуют энергию потока воды во вращательное движение. Первые водяные колеса были подливными, т. е. нижняя половина колеса просто погружалась в поток. Кпд таких колес составлял только 30%. Наливные колеса, в которых поток воды натекает на верхнюю часть колеса, имеют кпд 70-90%, что близко к кпд современных турбин. Во второй половине XIX в. водяные колеса сменились турбинами. Турбины бывают: активные, реактивные и осевые. Для активных турбин требуется высокий напор воды. Падающая вода направляется 6 сопло и истекает из него в виде высокоскоростной струи, с силой ударяющей в «ковши» на внешней стороне колеса. Реактивная турбина работает по принципу сегнерова колеса, которое вращается за счет реакции вытекающей струи; осевая турбина имеет рабочее колесо с поворотными лопастями, расположенное внутри трубы большого диаметра.
Гидроэлектрические схемы и энергия приливов Большая часть гидротурбин приводится в действие энергией воды перекрытых плотинами рек, протекающих по гористой местности. Турбины вращают генераторы электрического тока. В гористых странах гидроэлектростанции производят дешевую энергию, не загрязняя окружающую среду. В США четвертая часть электрической энергии производится гидроэлектростанциями, тогда как в Великобритании гидроэлектростанции производят существенное количество электроэнергии только на севере Шотландии. Значительные ресурсы гидроэнергии остаются неиспользованными: например, р. Фрейзер в Канаде может давать 8700 МВт, а р. Брахмапутра в Индии-20000 МВт. Система рр. Енисей - Ангара в СССР в настоящее время вырабатывает 11 ООО МВт, а неиспользованные ресурсы этой системы составляют 53 ООО МВт. Гидротурбины могут также работать при малом напоре воды, создаваемом приливом. Единственная промышленная приливная станция работает в устье р. Ране на севере Франции. Перепад уровней, создаваемый приливом, колеблется очень широко: от 2 см на Таити до 15 м в заливе Фёнди на востоке Канады. Если перепад уровней приближается к верхнему пределу, то строительство приливной гидроэлектростанции целесообразно. Необходимо как-то увязывать время приливов и пики нагрузки, иначе приливные электростанции будут достигать полной мощности в полночь, когда электрическая нагрузка минимальна. Чтобы избежать этого, можно разделить водохранилище станции на два: верхнее водохранилище, которое наполняется от среднего до высокого уровня прилива, и нижнее водохранилище, которое опорожняется от среднего до нижнего уровня прилива. Такая схема позволяет непрерывно поддерживать разность уровней. Другой путь состоит в использовании верхнего водохранилища в качестве резервной питающей системы. В этом случае, когда потребление энергии уменьшается, электроэнергия, производимая обычными электростанциями, затрачивается на перекачивание воды из нижнего водохранилища в верхнее. Когда же потребление электроэнергии возрастает, вода перепускается из верхнего водохранилища в нижнее и электроэнергия вырабатывается, как в обычной гидроэлектростанции. В такой схеме помимо генерирования электроэнергии производится ее накопление в больших количествах.
Использование энергии ветра
Использование ветра для производства электроэнергии пока малоэффективно. Несмотря на огромные ресурсы такой энергии (Великобритания смогла бы удовлетворить большую часть потребности в электроэнергии только за счет части своих ветроэнергетических ресурсов), проблема экономичного ее использования еще не решена. Энергия, поступающая на ветряные мельницы [Ключ], пропорциональна кубу скорости ветра и площади, ометаемой крыльями мельницы. Предельный кпд составляет 59%, на практике же он достигает лишь 45%. Подсчитано, что производство электроэнергии с использованием энергии ветра может конкурировать с ядерной энергией только в том случае, если средняя скорость ветра будет выше 32 км/ч. Но на Земле немного мест с такими ветрами (на Британских островах их около 30), поэтому, преобразуя энергию ветра, можно удовлетворить не более 1% потребности в электрической энергии. В этой связи предпочтительнее, как показывает практика, использовать энергию морских волн, образуемых ветром. Ветры, дующие на пространствах океана, вызывают волны, обладающие большим запасом энергии. Волны могут служить источником энергии. Перспективная конструкция с поплавками разработана С. Солтером в Эдинбургском университете. Поплавки, двигаясь вверх-вниз при прохождении волны, приводят в движение насосы, которые нагнетают воду, а та поступает в турбину, вырабатывающую электроэнергию. Количество энергии волн огромно. В Великобритании мощность, приходящаяся на 1 м побережья, составляет 80 кВт, а в сумме по всему побережью 120 000 МВт-втрое больше максимальной потребности в электроэнергии в этой стране в 1975 г. Ресурс энергии выше зимой, когда потребность в энергии максимальна. Но создание и эксплуатация таких станций чрезвычайно сложны.
Сайт Пифос - великие изобретения и открытия человечества. Здесь вы всегда сможете найти последние открытия во всех областях, открытия века, года.
Также на сайте вы сможете узнать историю многих изобретений, которые мы активно используем в быту.
На сайте вы найдете исчерпывающую информацию про великие открытия, открытия века, открытия года, открытия ученых, великие географические открытия.
Вы узнаете про научные, технические, первые, изобретения. Прочитаете, какой необычной может быть история изобретений; узнаете про изобретение машины, изобретение паровых машин, изобретение турбин, изобретение радио, тесла изобретения, изобретения леонардо да винчи, великие изобретения человечества.
На сайте освящены многие периоды изобретательской мысли человечества: изобретения века, изобретения 20 века, новейшие изобретения, древние изобретения, древнейшие изобретения, изобретения года.
Также вы узнаете про цивилизации, страны, народы, науку, культуру, искусство, архитектуру, приборы, загадки, тайны и многое другое.
