Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство образования
Иркутский государственный технический университет
Факультет БиУ
Кафедра экономики и менеджмента
ДОКЛАД
По дисциплине: “ нетрадиционные источники энергии”
на тему: “ Приливные электростанции ”
Выполнила:
Проверил: Чумаков В.М.
Введение
Резкое увеличение цен на топливо, трудности с его получением, истощение топливных ресурсов - все эти видимые признаки энергетического кризиса вызывали в последние годы во многих странах значительный интерес к новым источникам энергии, в том числе к энергии Мирового океана.
Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. кв. км) занимают моря и океаны. Однако пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной.
Энергия океана давно привлекает к себе внимание человека. В середине 80-х годов уже действовали первые промышленные установки, а также велись разработки по следующим основным направлениям: использование энергии приливов, прибоя, волн, разности температур воды поверхностных и глубинных слоев океана, течений и т.д.
Приливные электростанции
Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление - ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Приливные волны таят в себе огромный энергетический потенциал - 3 млрд. кВт.
Идея использования энергии приливов появилась у наших предков добрую тысячу лет назад. Правда, строили они тогда не ПЭС, а приливные мельницы. Одна из таких мельниц, упоминаемая еще в документах 1086 года, сохранилась в местечке Илинг, на юге Англии. В России первая приливная мельница появилась на Беломорье в XVII веке.
В ХХ веке ученые задумались над использованием потенциала приливов в электроэнергетике. Достоинства приливной энергии неоспоримы. Приливные станции можно строить в труднодоступных местах в прибрежной зоне, они не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций, не затапливают земель в отличие от гидроэлектростанций и не представляют потенциальной опасности в отличие от атомных станций.
Приливная электростанция (ПЭС) - электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной, залив или устье впадающей с море (океан) реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (> 4 м ) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4--5 ч с перерывами соответственно 2--1 ч четырежды за сутки (такая ПЭС называется однобассейновой двустороннего действия). Для устранения неравномерности выработки электроэнергии бассейн ПЭС можно разделить плотиной на два или три меньших бассейна, в одном из которых поддерживается уровень «малой», а в другом -- «полной» воды; третий бассейн -- резервный; гидроагрегаты устанавливаются в теле разделительной плотины. Но и эта мера полностью не исключает пульсации энергии, обусловленной цикличностью приливов в течение полумесячного периода. При совместной работе в одной энергосистеме с мощными тепловыми (в т. ч. и атомными) электростанциями, энергия, вырабатываемая ПЭС, может быть использована для участия в покрытии пиков нагрузки энергосистемы, а входящие в эту же систему ГЭС, имеющие водохранилища сезонного регулирования, могут компенсировать внутримесячные колебания энергии приливов.
На ПЭС устанавливают капсульные гидроагрегаты, которые могут использоваться с относительно высоким кпд в генераторном (прямом и обратном) и насосном (прямом и обратном) режимах, а также в качестве водопропускного отверстия. В часы, когда малая нагрузка энергосистемы совпадает по времени с «малой» или «полной» водой в море, гидроагрегаты ПЭС либо отключены, либо работают в насосном режиме -- подкачивают воду в бассейн выше уровня прилива (или откачивают ниже уровня отлива) и таким образом аккумулируют энергию до того момента, когда в энергосистеме наступит пик нагрузки (рис. 1 ).
В случае если прилив или отлив совпадает по времени с максимумом нагрузки энергосистемы, ПЭС работает в генераторном режиме. Таким образом, ПЭС может использоваться в энергосистеме как пиковая электростанция.
В 1966 г. во Франции на реке Ранс (рис. 2 ) построена первая в мире приливная электростанция. Система использует двадцать четыре 10-
мегаваттных турбины, обладает проектной мощностью 240 МВт и ежегодно производит около 50 ГВт*ч электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС Ранс экономически оправдана. Годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4% капитальных вложений.
Другая крупная приливная электростанция мощностью 20 МВт расположена в Аннаполис-Ройал, в заливе Фанди (провинция Новая Шотландия, Канада). Она была официально открыта в сентябре 1984 г. Система смонтирована на о. Хогс в устье р. Аннаполис на основе уже существующей дамбы, защищающей плодородные земли от затопления морской водой в период штормов. Амплитуда прилива колеблется от 4,4 до 8,7 м.
В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в нашей стране опытно-промышленная ПЭС. В здании электростанции размещено 2 гидроагрегата мощностью 400 кВт. Основоположниками этого проекта были советские ученые Лев Бернштейн и Игорь Усачев. Впервые в мировой практике гидротехнического строительства станция была возведена наплавным способом, который потом широко стал использоваться при строительстве подводных туннелей, нефтегазовых платформ, прибрежных ГЭС, ТЭС, АЭС и защитных гидротехнических комплексов.
В отличие от гидроэнергии рек, средняя величина приливной энергии мало меняется от сезона к сезону, что позволяет приливным электростанциям более равномерно обеспечивать энергией промышленные предприятия.
За рубежом разрабатываются проекты приливных электростанций в заливе Фанди (Канада) и в устье реки Северн (Англия) мощностью соответственно в 4 и 10 млн киловатт, работают небольшие приливные электростанции в Китае.
Пока энергия приливных электростанций обходится дороже энергии тепловых электростанций, но при более рациональном осуществлении строительства гидросооружений этих станций стоимость вырабатываемой ими энергии вполне можно снизить до стоимости энергии речных электростанций. Поскольку запасы приливной энергии планеты значительно превосходят полную величину гидроэнергии рек, можно полагать, что приливная энергия будет играть заметную роль в дальнейшем прогрессе человеческого общества.
Мировое сообщество предполагает лидирующее использование в XXI веке экологически чистой и возобновляемой энергии морских приливов. Ее запасы могут обеспечить до 15 % современного энергопотребления.
33-летний опыт эксплуатации первых в мире ПЭС - Ранс во Франции и Кислогубской в России - доказали, что приливные электростанции:
устойчиво работают в энергосистемах как в базе так и в пике графика нагрузок при гарантированной постоянной месячной выработке электроэнергии
не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций
не затапливают земель в отличие от гидроэлектростанций
не представляют потенциальной опасности в отличие от атомных станций
капитальные вложения на сооружения ПЭС не превышают затрат на ГЭС благодаря апробированному в России наплавному способу строительства (без перемычек) и применению нового технологичного ортогонального гидроагрегата
стоимость электроэнергии самая дешевая в энергосистеме (доказано за 35 лет на ПЭС Ранс - Франция).
В России выполнены проекты Тугурской ПЭС мощностью 8,0 ГВт и Пенжинской ПЭС мощностью 87 ГВт на Охотском море, энергия которых может быть передана в энергодефицитные районы Юго-Восточной Азии. На Белом море проектируется Мезенская ПЭС мощностью 11,4 ГВт, энергию которой предполагается направить в Западную Европу по объединенной энергосистеме " Восток-Запад".
Наплавная "российская" технология строительства ПЭС позволяет на треть снизить капитальные затраты по сравнению с классическим способом строительства гидротехнических сооружений за перемычками.
Приливные электростанции не оказывают вредного воздействия на человека:
нет вредных выбросов (в отличие от ТЭС)
нет затопления земель и опасности волны прорыва в нижний бьеф (в отличие от ГЭС)
нет радиационной опасности (в отличие от АЭС)
влияние на ПЭС катастрофических природных и социальных явлений (землетрясения, наводнения, военные действия) не угрожают населению в примыкающих к ПЭС районах.
Подобная технология особенно выгодна для островных территорий, а также для стран, имеющих протяженную береговую линию.
Экологическая безопасность:
плотины ПЭС биологически проницаемы
пропуск рыбы через ПЭС происходит практически беспрепятственно
натурные испытания на Кислогубской ПЭС не обнаружили погибшей рыбы или ее повреждений (исследования Полярного института рыбного хозяйства и океанологии)
основная кормовая база рыбного стада - планктон: на ПЭС гибнет 5-10 % планктона, а на ГЭС - 83-99 %
снижение солености воды в бассейне ПЭС, определяющее экологическое состояние морской фауны и льда составляет 0,05-0,07 %, т.е. практически неощутимо
ледовый режим в бассейне ПЭС смягчается
в бассейне исчезают торосы и предпосылки к их образованию
не наблюдается нажимного действия льда на сооружение
размыв дна и движение наносов полностью стабилизируются в течение первых двух лет эксплуатации
наплавной способ строительства дает возможность не возводить в створах ПЭС временные крупные стройбазы, сооружать перемычки и прочее, что способствует сохранению окружающей среды в районе ПЭС
исключен выброс вредных газов, золы, радиоактивных и тепловых отходов, добыча, транспортировка, переработка, сжигание и захоронение топлива, предотвращение сжигания кислорода воздуха, затопление территорий, угроза волны прорыва
ПЭС не угрожает человеку, а изменения в районе ее эксплуатации имеют лишь локальный характер, причем, в основном, в положительном направлении.
Энергетическая характеристика приливных электростанций
Использование великих сил приливов и отливов Мирового океана, даже самих океанских волн - интересная проблема. К решению ее еще только приступают. Тут многое предстоит изучать, изобретать и конструировать.
среднего профессионального образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«СУРГУТСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ - 1
Урок-семинар
Энергетика: проблемы и надежды
Разработала преподаватель физики
Березина Ю.Ю.
Сургут, 2012
Цели урока:
– углубить знания учащихся о физических основах производства электроэнергии на различных видах электростанций; показать их преимущества и недостатки с экологической точки зрения;
Активизировать поисково-познавательную деятельность учащихся в работе с учебными, оригинальными текстами;
Формировать у учащихся коммуникативные умения публично выступать по теме, вести диалог, участвовать в дискуссии, активно слушать.
Тип урока:
Комбинированный.
Форма урока :
Урок – семинар.
Оборудование: презентация, видеофрагмент «Приливная электростанция», компьютер, интерактивная доска, мультимедийный проектор, модель трансформатора, «Физика - 11» Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, раздаточный материал.
Структура урока
Организационный момент 2мин
Проверка домашнего задания 15 мин
Фронтальный опрос 5 мин
Тест 10 мин
Изучение нового материала 55 мин
Подведение итогов урока 5 мин
Домашнее задание 3 мин
Организационный момент.
Итак, тема нашего урока «Энергетика: проблемы и надежды». Открываем тетрадь, записываем число и тему урока.
Цель нашего занятия: познакомиться и углубить знания о производстве электроэнергии на различных видах электростанций; узнать их преимущества и недостатки в экологическом отношении.
Проверка домашнего задания.
Фронтальный опрос (работа со всей группой)
На каком физическом явлении основан принцип действия генератора?
Назовите еще один прибор, который также основан на явлении электромагнитной индукции?
Какие виды трансформаторов вы знаете?
Где у нас в Сургуте применяются трансформаторы?
Как происходит передача электроэнергии на расстоянии?
Почему происходят потери электроэнергии при передаче электрического тока?
Как можно понизить потери электроэнергии?
2) Тест (индивидуальная работа, взаимопроверка)
Хорошо, молодцы. Теперь тетради закрываем, у вас на столах есть лист контроля, подписываем фамилию, имя, номер группы. Внимательно читаем задания и отвечаем на вопросы. Взаимопроверка: поменяйтесь листочками, правильные ответы на слайде. Поставьте оценку и передайте листочки вперед.
Итак, мы повторили основные вопросы темы: трансформатор, генератор, передача электроэнергии к потребителям. На сегодняшнем уроке мы поговорим о способах выработки электроэнергии.
Изучение нового материала
Структура электроэнергетики России:
Наш город Сургут - это сердце теплоэнергетики. ТЭС, которая расположена здесь, занимает 1 место в мире и является самой мощной. Кроме того, она уникальна тем, что работает на попутном газе.
Ну, а сейчас мы познакомимся с каждым видом электростанции, помогать в проведении урока мне сегодня будут учащиеся нашей группы, которые приготовили сообщения по данной теме.
Все записи будем заносить в таблицу (учащиеся чертят таблицу в тетради
).
| Электро-станция | Первичный источник энергии | Схема преобразования энергии | КПД | Достоинства | Недостатки |
| ТЭС (тепловая) | |||||
| ГЭС (гидроэл) | |||||
| АЭС (атомная) | |||||
| ВЭС (ветряная) | |||||
| СЭС (солнечная) | |||||
| ПЭС (приливная) | |||||
| ГеоТЭС (геотермальная) |
(Работа с учебником «Физика - 11» Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев .)
А) ТЭС
Начнем изучение новой темы с самой традиционной электростанции – тепловая электростанция или ТЭС. Откройте, пожалуйста, учебник стр. 117-118 § 39, ваша задача: прочитать параграф учебника и заполнить таблицу.
(Сообщение учащегося)
Б) ГЭС
Откройте, пожалуйста, учебник стр. 118 §39, ваша задача: прочитать параграф учебника и заполнить таблицу.
(Сообщение учащегося)
В) АЭС
Откройте, пожалуйста, учебник стр. 119 §39, ваша задача: прочитать параграф учебника и заполнить таблицу.
(Сообщение учащегося)
Атомная энергетика является основным источником энергии для многих стран. Во Франции в 1971 году она дала 72,7%, в Бельгии – 59,3%, в Швеции – 51,7%, в Венгрии – 48,4, в Южной Корее – 46,7%.
В Японии построена самая большая в мире АЭС “Фукусима” мощностью 8 млн КВт, на ней – 10 энергоблоков. К 2010 году Япония была намерена удвоить производство атомной энергии, а в 2011 году произошла страшная экологическая катастрофа.
Однако, защитники атомной энергетики считают, что это (при надежной системе защиты от реакторов и правильном хранении радиоактивных отходов) самый чистый источник энергии.
Итак, как вы поняли из выступлений, что основными проблемами традиционной электроэнергетики являются:
1. Истощение запасов первичных энергоресурсов и их удорожание.
2. Загрязнение и разрушение природной среды.
Однако по мнению многих ученых, эти проблемы можно разрешить с помощью альтернативной энергетики. Вот послушайте следующие слова:
Если у вас постоянно дует ветер – используйте энергию ветра!
Если круглый год солнечные дни – используйте энергию Солнца!
Если рядом гейзеры – необходимо использовать энергию Земли.
Если Вы живете на берегу реки – воспользуйтесь достижениями гидроэнергетики.
Если же из вашего окна видно море или океан – можно использовать энергию волн, прибоя, приливов-отливов!
Страны – лидеры по видам альтернативной энергетики
Г) ВЭС (ветряная электростанция)
Конструкторам удалось добиться КПД в 46-48 процентов. Ветряки широко распространены в Голландии и США. В штате Калифорния – 15 тыс ветряков (их общая мощность – 1400 МВт), в Дании – 3218 ветряков (общей мощностью 418 МВт). Недостатком ветряков является то, что он вызывают сильное шумовое загрязнение и занимают большие площади. Поэтому роль энергии ветра в энергоснабжении будущего ограничена, хотя ветряки незаменимы как местные источники энергии на фермах, в садах и др.
Первый ветряной агрегат России был построен в 1931 г., имел мощность 100 КВт и проработал до Великой Отечественной войны. После этого ветроэнергетикой в нашей стране не занимались и лишь 2-3 последних года работы возобновлены. Суммарная мощность всех ветроустановок России может достигнуть 700 млн КВт. Разработаны десятки вариантов энергоустановок, использующих силу ветра.
Д) СЭС (солнечная электростанция)
(сообщение учащегося, остальные слушают, задают вопросы, заполняют таблицу)
Коэффициент полезного действия современных солнечных батарей достигает 13-15 процентов. Солнечные электростанции – экологически чистые, но зато отличаются очень высокой метталоемкостью.
Фотогальванические элементы на полупроводниках дают более дорогую энергию, но удобные своей универсальностью. Установленные на крыше, они сделают любую ферму не потребителем, а производителей энергии. Отпадает необходимость в дорогостоящих линиях электропередач. В ночное время суток будет использоваться энергия, накопленная в аккумуляторах.
(рассказать о Дании - экопоселки)
Е) ПЭС (приливные электростанции)
(сообщение учащегося, остальные слушают, задают вопросы, заполняют таблицу)
КПД до 60-70%. Использование энергии приливов и отливов только начинается, возможности и последствия такой энергетики пока изучены недостаточно. В России есть одна ПЭС в Кислой губе Белого моря и проектируется строительство ПЭС в Кунгурском заливе Японского моря
Проектируемая ПЭС в Кунгурском заливе Японского моря будет иметь мощность 6,2 млн КВт, что эквивалентно мощности трех средних АЭС. Плотина отгородит залив площадью 900 кв.м., при этом не будет залиты прибрежные районы и сохранится морская экосистема. Проектировщики считают, что строительство этой крупнейшей ПЭС поможет экологически чисто, не прибегая к атомной энергетике, решить проблемы энергоснабжения Хабаровского края, где сегодня постоянно не хватает энергии.
Ж) ГеоТЭС (геотермальная электростанция)
(сообщение учащегося, остальные слушают, задают вопросы, заполняют таблицу)
КПД до 40 %. Странами, где уже сегодня в широких масштабах используется геотермальное тепло, являются США, Мексика и Филиппины. Доля геотермальной энергии в энергетическом бюджете Филиппин – 19%.
Самая крупная геотермальная энергетическая станция работает в США, ее мощность – 700 МВт.
В России работы по освоению геотермальных ресурсов ведутся в Краснодарском и Ставропольском краях, Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, на Камчатке и Сахалине. В Дагестане их уже сегодня используют 120 различных потребителей – теплицы, больницы, предприятия и др. Целиком за счет геотермальных вод отапливаются квартиры жителей города Ишбербаш (25 тысяч человек). Мощность Паудетской ГеоТЭС на Камчатке составляет 11 МВт.
Подведение итогов урока
«Мир, вокруг которого можно облететь за 90 минут, уже никогда не будет для людей тем, чем он был для их предков"
Рефлексия
Сегодня на уроке я узнал…
У меня получилось …
Было трудно …
Меня удивило…
Было интересно…
Домашнее задание
§ 38-41, (учебник «Физика-11» Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев)
Подготовить презентацию или сообщение «Виды электростанций» (взять 1 вид).
Подготовиться к контрольной работе по теме «Производство, передача и использование электроэнергии» , повторить основные определения, понятия, формулы.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3 города Абакана» Приливная электростанция Автор: Деева Анастасия, ученица 11 класса Руководитель: Долгушина И. А., учитель физики 2015 г.Приливная электростанция - особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.Режим работы приливной электростанции обычно состоит из нескольких циклов. Четыре цикла, это простой, по 1-2 часа, периоды начала прилива и его окончания. Затем четыре рабочих цикла продолжительностью по 4-5 часов, периоды прилива или отлива, действующих в полную силу. В ходе прилива водой наполняется бассейн приливной электростанции. Движение воды вращает колеса капсульных агрегатов, и электростанция вырабатывает ток. Во время отлива вода, уходя из бассейна в океан, опять вращает рабочие колеса, теперь в обратную сторону. И вновь электростанция снова производит электрический ток, потому что рабочий агрегат обеспечивает одинаково хорошую работу при вращении колеса в любую из сторон. В промежутках между приливом и отливом движение колес останавливается. Какой же выход из этого положения? Чтобы не было перебоев, энергетики связывают приливную электростанцию с другими станциями. Это могут быть, например, тепловые или атомные электростанции. Получившееся энергетическое кольцо помогает во время пауз переложить нагрузку на соседей по кольцу. Принцип работыВ отличие от ГЭС, они не требуют отчуждения земель под водохранилища, не создают угрозу катастрофы в случае аварийного разрушения плотины (вспомним Саяно-Шушенскую ГЭС) , мало нарушают гидрологическую обстановку на прилегающих территориях. Недостаток - мала эффективность и, как следствие, долгая окупаемость капитальных затрат. Порча морского побережья (ладно - норвежские фиорды, а если гавайские пляжи?).Вывод: ресурсы приливной энергии в мире таковы, что при их использовании можно получить такое количество энергии, которое превысит современные потребности человечества в электроэнергии в 5 тысяч раз. Спасибо за внимание!Продолжение следует… 1) alternativenergy.ru 2) greenevolution.ru 3)enersy.ru 4) ru.wikipedia.org 4) ukgras.ru
Просмотр содержимого документа
«Презентация по физике на тему "Приливная электростанция"»
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3 города Абакана»
Приливная электростанция
ученица 11 класса
Руководитель : Долгушина И. А.,
учитель физики
2015 г.
Приливная электростанция
- особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.
Принцип работы
Режим работы приливной электростанции обычно состоит из нескольких циклов. Четыре цикла, это простой, по 1-2 часа, периоды начала прилива и его окончания. Затем четыре рабочих цикла продолжительностью по 4-5 часов, периоды прилива или отлива, действующих в полную силу. В ходе прилива водой наполняется бассейн приливной электростанции. Движение воды вращает колеса капсульных агрегатов, и электростанция вырабатывает ток. Во время отлива вода, уходя из бассейна в океан, опять вращает рабочие колеса, теперь в обратную сторону. И вновь электростанция снова производит электрический ток, потому что рабочий агрегат обеспечивает одинаково хорошую работу при вращении колеса в любую из сторон. В промежутках между приливом и отливом движение колес останавливается. Какой же выход из этого положения? Чтобы не было перебоев, энергетики связывают приливную электростанцию с другими станциями. Это могут быть, например, тепловые или атомные электростанции. Получившееся энергетическое кольцо помогает во время пауз переложить нагрузку на соседей по кольцу.
В отличие от ГЭС, они не требуют отчуждения земель под водохранилища, не создают угрозу катастрофы в случае аварийного разрушения плотины (вспомним Саяно-Шушенскую ГЭС) , мало нарушают гидрологическую обстановку на прилегающих территориях. Недостаток - мала эффективность и, как следствие, долгая окупаемость капитальных затрат. Порча морского побережья (ладно - норвежские фиорды, а если гавайские пляжи?).
Вывод: ресурсы приливной энергии в мире таковы, что при их использовании можно получить такое количество энергии, которое превысит современные потребности человечества в электроэнергии в 5 тысяч раз.
Спасибо за внимание!
1) alternativenergy.ru 2) greenevolution.ru
3)enersy.ru 4) ru.wikipedia.org 4) ukgras.ru
Продолжение следует…
