Види енергоресурсів, їх використання і запаси

Природа водної енергії. Енергія і потужність водяного потоку. Схеми концентрації напору. Гідроакумулюючі та припливні електростанції, установки, які використовують енергію води і вітру. Сучасні способи перетворення різних видів енергії в електричну.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык украинский
Дата добавления 19.12.2010
Размер файла 142,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

  • План
  • 1. Види енергоресурсів, їх використання і запаси. Сучасні способи перетворення різних видів енергії в електричну
  • 1.1 Водна енергія в природі
  • 1.2 Гідроенергетичний потенціал регіону
  • 2. Природа водної енергії. Енергія і потужність водяного потоку. Схеми концентрації напору. Гідроакумулюючі електростанції, припливні електростанції, установки, які використовують енергію води і вітру
  • 2.1 Потужність і енергія водотоку
  • 2.3 Греблевий спосіб створення напору
  • 2.4 Дериваційний спосіб створення напору
  • 2.5 Основні типи будівель ГЕС
  • 2.6 Гідроакумулюючі електростанції
  • 2.7 Припливні електростанції

1. Види енергоресурсів, їх використання і запаси. Сучасні способи перетворення різних видів енергії в електричну

Гідроенергетика - це: 1) галузь енергетики; 2) технічна наука про енергію води, методи її отримання і використання з метою електроенергетики. Вона пов'язана з іншими галузями енергетики і водного господарства (меліорація, водний транспорт, водопостачання та ін).

Гідроенергетика, як наука, включає в себе вивчення методів отримання і використання водної енергії. До методів отримання гідроенергії відносять все, що пов'язане з вибором схеми використання водного потоку, тобто гідрологічне, гідротехнічне і енерго-економічне обґрунтування споруд і будівель гідроенергетичного вузла.

1.1 Водна енергія в природі

Енергетичні ресурси - це природні джерела енергії, які можна перстворити у ті чи інші види енергії. Первинні джерела енергії поділяються на непоновлювані (вугілля, газ, нафта, уран і т.п.) і поновлювані (енергія річок, вітру, сонця, біоресурси та ін).

Сучасні водні ресурси включають в себе річковий стік, вуди озер і водосховищ, грунтові води, прісні і слабомінералізовані напірні води. Чітких кількісних і якісних критеріїв водні ресурси не мають.

Потенційні запаси енергоресурсів (гідроенергетичний потенціал) океану становлять 350218·1012 кВт·год, а річок, озер і водосховищ - 33·1012 кВт·год.

Гідроенергетичний потенціал за виключенням втрат при освоєнні (на сучасному етапі розвитку техніки втрати становлять Е36 %), називається технічним потенціалом.

Практичне значення для народного господарства має економічний потенціал. Це та частина технічного потенціалу, яку доцільно використовувати при сучасному розвитку енергетики та в недалекому майбутньому. На даний час економічний потенціал світової гідроенергетики становить близько 9800 млрд. кВт·год (США - 705, Бразилія - 657, Японія - 132, Швеція - 80 млрд. кВт·год).

1.2 Гідроенергетичний потенціал регіону

Потенційні гідроенергетичні ресурси України складають близько 42 млрд. кВт·год, економічні - 17 млрд. кВт·год. Середньобагаторічний виробіток електроенергії на кінець 80-х років ХХ сторіччя становив близько 10 млрд. кВт·год і використання економічного потенціалу країни становило близько 60 %.

Найбільшими виробниками гідроенергії в Україні є Дніпровський каскад ГЕС (Київська, Канівська, Кременчуцька, Дніпродзержинська ГЕС, Дніпрогес і Каховська ГЕС) загальною установленою потужністю Nуст=3,6 млн. кВт з виробітком енергії Е=9,8 млрд. кВт·год і Дністровська ГЕС Nуст=696 тис. кВт і Е=0,8 млрд. кВт·год.

У Донецько-Придністровському та Південному господарсько-економічних районах гідроресурси використані повністю.

Реальними джерелами одержання електроенергії на гідроелектричних станціях є річки Південно-Західного господарсько-економічного регіону, а саме гірські та передгірські області: Закарпатська (потенційна потужність Nп=1176 тис. кВт, потенційна енергія Еп=10,3 млрд. кВт·год), Івано-Франківська (Nп=574 тис. кВт, Еп=5,0 млрд. кВт·год), Чернівецька (Nп=301 тис. кВт, Еп=2,6 млрд. кВт·год), Львівська (Nп=296 тис. кВт, Еп=2,6 млрд. кВт·год), Київська (Nп=264 тис. кВт, Еп=2,3 млрд. кВт·год), Черкаська (Nп=212 тис. кВт, Еп=1,8 млрд. кВт·год), Чернігівська (Nп=149 тис. кВт, Еп=1,3 млрд. кВт·год) і Тернопільська (Nп=115 тис. кВт, Еп=1,0 млрд. кВт·год).

Потенційні гідроресурси малих річок України складають Nп=330 тис. кВт, Еп=2,9 млрд. кВт·год і розподіляються наступним чином:

Донецько-Придніпровський район - Nп110 тис.кВт, Еп0,9 млрд.кВт·год;

Південно-Західний район - Nп100 тис. кВт, Еп1,0 млрд. кВт·год;

Південний район - Nп120 тис. кВт, Еп1,0 млрд. кВт·год.

2. Природа водної енергії. Енергія і потужність водяного потоку. Схеми концентрації напору. Гідроакумулюючі електростанції, припливні електростанції, установки, які використовують енергію води і вітру

2.1 Потужність і енергія водотоку

Вода, що тече у річці чи каналі, постійно виконує роботу на подолання внутрішнього опору руху води, опору на тертя у руслі і різні ерозійні впливи (розмив берегів і дна, переміщення наносів і т.п.)

Визначаємо силу тяги води:

F=m·g·sin ,

де m - маса води між створами А і В.

Виконана потоком робота рівна:

A=F·L=m·g·sin·L=··L·g·sin ·L,

де - площа поперечного перерізу потоку, м2, - густина води, м3/с.

Замінимо значення довжини ділянки L на добуток vt, де v - швидкість потоку, м/с, t -час, за який потік проходить від створу А до створу В, с.

Отримуємо залежність A=·g··v·t·sin ·L. Підставляючи у рівняння значення витрати Q=v· та напору (падіння річки між створами) Н= sin ·L, отримуємо остаточне значення величини роботи потоку:

A=gQtH.

Потужність - це робота, яка виконана за одиницю часу:

N==gQH, [кВт].

При значеннях густини води =1000 кг/м3, прискорення вільного падіння g=9,81 м/с2, витрати Q у м3/с і напорах Н у метрах, отримуємо

N=9,81QH, [кВт].

Енергія водотоку - це потужність, яка виконана за одиницю часу t, год:

E=Nt=9,81QHt, [кВт·год].

Підставляючи значення об'єму стоку річки, що проходить через розрахункові створи за час t=3600с, W=3600·Q·t, отримуємо залежність для визначення енергії:

, [кВт·год].

2.2 Принцип роботи ГЕС, її потужність і виробіток енергії

На ГЕС механічна енергія води перетворюється у електричну. Вода під дією сили тяжіння перетікає із верхнього у нижній б'єф і обертає робоче колесо турбіни, на одному валу з яким знаходиться ротор генератора електричного струму. Гідротурбіна разом із гідрогенератором називається гідроагрегат. У турбіні гідравлічна енергія води перетворюється у механічну енергію обертання робочого колеса разом із ротором генератора. У генераторі механічна енергія обертів перетворюється у електричну.

Для роботи ГЕС необхідна витрата води (Q) і напір (Н).

Потужність гідроагрегата (Na) і ГЕС в цілому (NГЕС) визначаються за залежностями:

Na=9,81QHтг; NГЕС=zaNa, [кВт];

виробіток електроенергії рівний:

[кВт·год],

де т i г - коефіцієнти корисної дії, відповідно, турбіни і генератора;

za - кількість гідроагрегатів ГЕС.

2.3 Греблевий спосіб створення напору

Суть створення греблевого напору полягає у тому, що річка у створі перегороджується підпірною спорудою (глухою та водозливною греблями, русловою ГЕС та ін.), за рахунок чого створюється водосховище, різниця рівнів якого і рівнів у нижньому б'єфі створює напір (рис. 2.2).

Характерними відмітками водосховища є:

- нормальний підпертий рівень (НПР) - це верхня межа рівня води, при якому ГЕС і інші споруди гідровузла працюють тривалий час із збереженням нормальних запасів надійності, передбачених технічними умовами;

- рівень мертвого об'єму (РМО) - мінімальний рівень водосховища, до якого можливе його спрацювання;

- форсований підпертий рівень (ФПР) - максимальний можливий рівень води за умови надійності споруд при проходженні паводкових витрат.

Об'єм води, який заключний між НПР і РМО називається корисним об'ємом водосховища (Wкор), а об'єм води, закумульований нижче РМО - мертвим об'ємом (WМО). Об'єм води, який заключний між ФПР і НПР називається резервним об'ємом водосховища (Wрез).

Різниці відміток верхнього і нижнього б'єфів створюють напори. Розрізняють статичні (Нст) та корисні (Нкор) напори.

Нст,макс=НПР-НБмін, Нст,мін=РМО-НБQгес.

Корисні напори ГЕС менші від статичних на величину втрат напору (hw), яка у залежності від компонування гідровузлів приймається у межах 515 % (для руслових ГЕС 5 % від НСТ, для пригреблевих - 10% від НСТ, для дериваційних - 15 % від НСТ):

Нкор=Нст-hw, hw=(1,05...1,15)Hст.

2.4 Дериваційний спосіб створення напору

На гірських річках із значним похилом концентрація напору, як правило, здійснюється по дериваційній схемі. При цьому напір створюється не греблевим способом, а за рахунок напірної /тунелі/ чи безнапірної /лотки, канали і т.п./ деривації.

У дериваційній схемі виділяють головний вузол споруд, деривацію та станційний вузол споруд.

Пригреблево-дериваційна схема має переваги при відповідних топографічних та інженерно-геологічних умовах. Так, на гірській річці може бути побудована порівняно висока гребля, яка дозволяє використовувати частину падіння річки і створити водосховище для регулювання витрат. Далі із верхнього бєфу вода може бути відведена у деривацію, яка дозволяє використовувати падіння річки нижче греблі.

У результаті гребля і деривація разом працюють на створення напору.

2.5 Основні типи будівель ГЕС

Будівля ГЕС призначена для розташування у ній гідроагрегатів і допоміжного обладнання. Складається будівля ГЕС, як правило, із агрегатного блоку, верхньої будівлі і монтажної площадки.

Гідроелектричні станції класифікуються:

- за схемою концентрації напору: руслові, коли будівля ГЕС входить до складу водонапірного фронту і безпосередньо сприймає напір; пригреблеві, коли будівля ГЕС розташована за греблею і не сприймає напорів і дериваційні, коли напір створюється за рахунок напірної чи безнапірної деривації;

- за способом скидання води із верхнього у нижній б'єф: не суміщені з водоскидами, коли надлишки води скидаються через водозливну греблю і суміщені з придонними чи поверхневими водоскидами;

- за типом верхньої будівлі ГЕС: закриті (з внутрішнім розміщенням підйомно-транспортного обладнання); напіввідкриті (низька машинна зала із зйомною кришкою і основний кран розташований за її межами) і відкриті (машинна зала відкрита, генератор закритий зйомним ковпаком, основне і допоміжне обладнання обслуговується козловим або мостовим краном);

- за положенням відносно поверхні землі: наземні, напівпідземні і підземні;

- в залежності від положення осі агрегату: з горизонтальними агрегатами (низьконапірні при Н до 1015 м) і з вертикальними гідроагрегатами.

2.6 Гідроакумулюючі електростанції

Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) почергово виконують функції насосної (НС) та гідроелектричної станцій (ГЕС).

В години зменшення навантажень енергосистеми, наприклад, вночі, ГАЕС працює як насосна станція, споживаючи потужність у насосному режимі NHP і перекачує (акумулює) воду подачею QH у верхній б'єф (ВБ), розташований вище по рельєфу.

Вранці і ввечері, коли електроспоживання в енергосистемі зростає, вода із верхнього б'єфу витратою QT проходить через турбіни у нижній б'єф (НБ). В ці години ГАЕС працює як гідроелектростанція, видаючи на відкритий розподільчий пристрій (ВРП) потужність у турбінному режимі NTP, яка по лініях електропередач (ЛЕП) надходить до споживача.

По схемі акумулювання розрізняють:

- ГАЕС простого акумулювання - без притоку води у верхній б'єф, коли він виконаний у формі штучної водойми;

- ГЕС-ГАЕС змішаного типу - коли є притік води у верхній б'єф, достатній для його спрацювання додатковими блоками ГЕС у турбінному режимі;

- ГАЕС у схемі перерозподілу стоку-коли будівлі насосної і гідроелектричної станцій розміщені роздільно.

По тривалості акумулювання ГАЕС бувають добового, тижневого і сезонного акумулювання.

По схемі гідросилового обладнання розрізняють ГАЕС чотири-, три- і двомашинної схеми компонування гідроагрегатів.

На даний час в Україні експлуатуються Київська і Теребля-Рікська ГАЕС, будуються дві гідроакумулюючі електростанції: Новодністровська (р. Дністер) і Ташлицька (р. Пд. Буг в Південноукраїнському енергокомплексі). Заплановано будівництво Канівської ГАЕС на р. Дніпро.

2.7 Припливні електростанції

Великий енергетичний потенціал мають моря і океани. Вони створюють енергію хвиль і припливів, градієнту солоності, хімічних зв'язків газів та ін.

Припливні електростанції (ПЕС) використовують коливання припливів і відпливів морів та океанів, які відбуваються двічі на добу. Амплітуда коливань припливів змінюється від максимальної в сигізію до мінімальної у квадратури.

Найбільші припливи на Землі спостерігаються у затоці Фанді (Канада, 19 м), у затоках Брістоль (Великобританія) і Сен-Мало (Франція) - до 14 м, на північно-західному березі США - до 10 м. З країн СНД найбільший потен-ціал енергії припливів має Росія. Висота припливів становить: у Пеньжинській затоці - до 13,2 м, на Охотському і Білому морях - до 10 м, біля Мурманська - до 7,2 м.

Світовий енергопотенціал припливів оцінюється в 1 млрд. кВтгод, що у 2,5 рази більше виробітку електроенергії усіх існуючих ГЕС.

За умовами роботи розрізняють ПЕС одностороннього руху води, двостороннього руху води і ПЕС з підкачкою води насосами.

У 1963-68 рр. на Баренцовому морі побудовано експериментальну Кислогубську ПЕС потужністю NПЕС=400 кВт, а у 1966 р у Франції побудовано ПЕС Ранс (NПЕС=240 МВт).

На даний час проектуються Кольська і Мезенська ПЕС (Росія), ПЕС Фанді і Коубквід (Канада), а також ПЕС у Індії, Північній та Південній Кореї, Австралії, Аргентині.

Моря України мають низький потенціал енергії припливів. Крім того, береги Чорного та Азовського морів є курортною зоною з розвинутою інфраструктурою, і розвиток даної території в напрямку рекреації є більш перспективним. До недоліків електростанцій, що використовують енергію морів і океанів відносять те, що вони завдають значної шкоди морській флорі і фауні.


Подобные документы

  • Питання електропостачання та підвищення ефективності використання енергії. Використання нових видів енергії: енергія океану та океанських течій. Припливні електричні станції: принцип роботи, недоліки, екологічна характеристика та соціальне значення.

    реферат [22,8 K], добавлен 09.11.2010

  • Світ шукає енергію. Скільки потрібно енергії. Альтернативні джерела енергії. Вітрова енергія. Енергія річок. Енергія світового океану. Енергія морських течій. Енергія сонця. Атомна енергія. Воднева енергетика. Сучасні методи виробництва водню.

    дипломная работа [40,8 K], добавлен 29.05.2008

  • Загальна характеристика основних видів альтернативних джерел енергії. Аналіз можливостей та перспектив використання сонячної енергії як енергетичного ресурсу. Особливості практичного використання "червоного вугілля" або ж енергії внутрішнього тепла Землі.

    доклад [13,2 K], добавлен 08.12.2010

  • Використання сонячної енергетики. Сонячний персональний комп'ютер (ПК): перетворення сонячного світла на обчислювальну потужність. Вітроенергетика як джерело енергії для ПК. Комбінована енергетична система. Основні споживачі енергії нетрадиційних джерел.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 27.01.2012

  • Альтернативні джерела енергії: вода. Енергія води, приливів, гідроенергія. Біологічні і фізичні наслідки будівництва приливних електростанцій. Перспективи вітрової енергетики в Україні. Сонячна енергія та її використання. Перспективи сонячної енергетики.

    реферат [21,5 K], добавлен 07.12.2010

  • Основні види альтернативних джерела енергії в Україні, технології їх використання: вітряна, сонячна та біогазу. Географія поширення відповідних станцій в Україні. Сучасні тенденції та оцінка подальших перспектив розвитку альтернативних джерел енергії.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.05.2015

  • Джерела енергії та фактори, що визначають їх вибір, опис ланцюга перетворення. Види палива та шкідливі викиди при його спалюванні. Етапи отримання палива та його підготовка до використання. Постачання і вартість кінцевого споживання енергоносія.

    лекция [49,2 K], добавлен 26.09.2009

  • Коеволюція як процес існування умов, необхідних для збереження людства у складі біосфери. Застосування альтернативної енергії. Основні відомості про сонячну енергетику, її переваги, недоліки, розвиток в Україні. Принцип роботи сонячної електростанції.

    реферат [757,4 K], добавлен 14.04.2015

  • Сутність, властивості та застосування електроенергії. Електромагнітне поле як носій електричної енергії. Значення електроенергії для розвитку науки і техніки. Передачі та розподіл електричної енергії. Електростанції, трансформатори та генератори струму.

    реферат [20,8 K], добавлен 16.06.2010

  • Загальна характеристика енергетики України та поновлювальних джерел енергії. Потенційні можливості геліоенергетики. Сонячний колектор – основний елемент геліоустановки. Вплив використання сонячної енергії та геліоопріснювальних установок на довкілля.

    дипломная работа [2,1 M], добавлен 30.03.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.