Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии (1). Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии
![]()
|
ГЛАВА 7. ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ7.1. ВведениеПриливные колебания уровня в морях и океанах Земли вполне предсказуемы. Основные периоды этих колебаний – суточные, продолжительностью около 24 часов и полусуточные – около 12 ч. 25 мин. Разность уровней между последовательными – самым высоким и самым низким уровнями воды – высота прилива R. Диапазон изменения этой величины составляет 0,5…10 м. Во время приливов и отливов перемещение водных масс образует приливные течения, скорость которых в прибрежных проливах, или между островами, может достигать примерно 5 м/с. Поднятую на максимальную высоту во время прилива воду можно отделить от моря дамбой или плотиной в бассейне площадью А. Если затем во время отлива пропустить эту массу воды через турбины, то можно получить среднюю мощность Р = 0,5 АR2 g. Например, при А = 10 км2, R= 4 м и = 12 ч. 25 мин усредненная величина мощности Р=17 МВт. Энергия приливных течений может быть преобразована подобно тому, как это делается с энергией ветра. Мощность, снимаемая с 1 м2 площади поперечного сечения приливного потока при максимальной скорости U0, равна примерно q 0,1Uo3. Для Uo=3 м/с q12 кВт/м2. Несмотря на большие потенциальные возможности, присущие приливным электростанциям (ПЭС), они имеют и определенные недостатки. Это очень высокие капитальные затраты на сооружение большинства предполагаемых ПЭС; потенциальные экологические нарушения и изменения режимов эстуариев и морских районов. Безусловно, вопрос о строительстве ПЭС в данном районе зависит от многих факторов, которые должны учитываться при проектировании такой ПЭС. Окончательный критерий коммерческого успеха ПЭС – затраты на 1 кВт/ч, вырабатываемой ею электроэнергии. Они могут быть снижены за счет следующих мероприятий: если станция будет решать несколько комплексных задач; если проценты на капитал, вложенный в финансирование строительства при высоких капитальных затратах невысоки; если вырабатываемая электроэнергия используется для снижения потребления дорогого дизельного топлива. Но обычно стремятся мощность ПЭС довести до значений 1000 Мвт, так как они дают дешевую электроэнергию, но проектируют и строят небольшие ПЭС [40]. Далее в этой главе рассмотрим основные вопросы, позволяющие рассчитать мощность ПЭС. 7.2. Усиление приливовОбычный прилив в открытом океане имеет высоту менее 1 м и не пригоден для целей энергетики. Однако вблизи ряда эстуариев и некоторых других природных образований высоты приливов увеличиваются. Приливное движение в море имеет форму движущейся волны, называемой приливной волной. В этой волне, длина которой довольно велика, если сравнить с глубиной моря, весь столб воды от поверхности до дна движется с одинаковой скоростью. Движение непрерывно распространяющейся приливной волны имеет скорость С, связанную с ускорением силы тяжести и глубиной моря h соотношением C = (gh)0,5. Резонансное усиление приливов в эстуариях и заливах подобно тому, как это происходит при резонансе звуковых волн в акустических резонаторах (рис. 7.1).
Резонанс для приливной волны, набегающей со стороны открытого моря, наступает, когда L = n/4. (7.1) где n – 1, 3, 5... нечетное число. Соответствующая резонансная частота fr и период Тr связаны между собой таким образом: fr= 1/Tr = с/, (7.2) Следовательно, Tr= /c = 4L/n (gh)0.5 . (7.3) Резонанс возникает, если период вынужденных колебаний Тn равен периоду собственных колебаний Тr, то есть Tn = 4L / (gh)0,5 ; L/h0,5 = h/4 g0,5 Tf. (7.4) |