Реферат: Энергия Солнца, ветра и воды

В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде понлавков, маятников, лопастей, оболочек и тл. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преоб­разуется в электрическую.

В настоящее время волноэнергетические установки используются для энерго­питания автономных буев, маяков, научыхых приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, марикультурных хозяйств. Началось промышленное использова­ние волновой энергии. В мире уже окало 400 маяков и навигационньlх буев полу­чают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает пла­вучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промыш­ленная волновая станция мощностью 850 кВт.

Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором аква­тории океана с устойчивым запасом волловой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима вол­нения. Считается, что эффективно волнсвые станции могут работать при использо­вании мощности около 80 кВт/м. Опыт эксплуатации существующих установок по­казал, что вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2-3 раза дороже традицион­ной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости.

1.4 Энергия течечений

Наиболее мощные течения океана - потенциальный источник энер­гии. Современный уровень теххники позволяет извлекать энергию тече­ний при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 кв.м поперечного се­чения потока составляет около 1 кВт. Перспективным представляется использова­ние таких мощных течений, как Гольфстрим и Куросио, несущик соответственно 83 и 55 млн. куб.м/с воды со скоростью до 2. м/с, и Флоридского течения.

Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибрал­тарском, Ла-Манш, Курильских. Однако создание океанских электростанций на энергии течений связано пока с рядом технических трудностей, прежде всего с соз­данием энергетических установок больших размеров, представляющих угрозу судо­ходству.

1.5 "Соленая" энергия

Соленая вода океанов и морей таит в себе огромные неосвоенные запасы энергии, которая может быть эффективно преобразована в другие формы энергии в районах с большими градиентами солености, какими являются устья крупнейших рек мира, таких как Амазонка, Парана, Конго и др. Осмотическое давление, возни­кающее при смешении пресных речных вод с солеными, пропорционально разности в концентрациях солей в этих водак В среднем это давление составляет 24 атм., а при впадении реки Иордан в Мертвое мсре 500 атм. В качестве источника осмоти­ческой энергии предполагается также использовать соляные купола, заключенные в толще океанского дна. Расчеты показали, что при использовании энергии, получен­ной при растворении соли среднего по запасам нефти соляного купола, можно по­лучить не меньше энергии, чем при использовании содержащейся в нем нефти.

Работы по преобразованию "соленой" энергии в электрическую находятся на стадии проектов и опытных установок.

2. Энергия ветра.

Использование энергии ветра имеет многовековую историю. Идея преобразо­вания энергии ветра в электрическую возникла в конце 19в.

В СССР первая ветровая электростанция (ВЭС) мощностью 100 кВт была построена в 1931 г. у города Ялта в Крыму. Тогда это была крупнейшая ВЭС в мире. Средне-

годовая выработка станции составляла 270 МВт.час. В 1942 г. станция была разру­шена.

В период энергетического кризиса 70-х гг. интерес к использованию энергии возрос. Началась разработка ВЭС как для прибрежной зоны, так и для открытого океана. Океанские ВЭС способны вырабатывать энергии больше, чем расположен­ные на суше, поскольку ветры над океаном более сильные и постоянные.

Строительство ВЭС малой мощности для энергоснабжения приморских поселков, маяков, опреснителей морской воды счи­тается выгодным при среднегодовой скорости ветра 3,5-4 м/с.. Возведение ВЭС большой мощности для передачи электро­энергии в энергосистему страны оправдано там, где среднегодовая скорость ветра превышает 5,5-б м/с.. Так, в Дании - одной из ведущих стран мира в области ветроэнергетики действует уже около 2500 ветровых установок общей мощностью 200 МВт.

На тихоокеанском побережье США в Калифорнии, где скорость ветра 13 м/с и больше наблюдается в продолжение более 5 тыс, ч в году, работает уже несколько тысяч ветровых установок большой мошности. ВЭС различной мощности действу­ют в Норвегии, Нидерландах, Швеции, Hталии, Китае, России и других странах.

В связи с непостоянством ветра по скорости и направлению большое внимание уделяется созданию ветроустановок, работающих с другими источниками энергии. Энергию крупных океанских ВЭС предполагается использовать при производстве водорода из океанской воды или при добыче полезных ископаемых со дна океана.

Еще в конце 19 в. ветряной электкродвигатель использовался Ф.Нансеном на судне "Фрам" для обеспечения участников полярной экспедиции светом и теплом во время дрейфа во льдах.

В Дании на полуострове Ютландия в бухте Эбельтофт с 1985 г. действуют ше­стнадцать ВЭС мощностью 55 кВт каждая и одна ВЭС мощностью 100 кВт. Еже­годно они вырабатывают 2800-3000 МВт.ч.

Существует проект прибрежной электростанции, использующей энергию ветра и прибоя одновременно. Главная проблема ветряных электростанций – непостоянство скорости ветра. Место расположения считается удачным, если удается работать в среднем около трети года. Таких мест на Земле не так много, и большинство уже занято. Кроме того, скорость ветра увеличивается с высотой, поэтому использование более высоких конструкций перспективно.

3. Энергия солнца.

Самая первая шкура, которую древний человек высушил с помощью прямого использования солнечной энергии, к сожалению, не сохранилась. А собственные шкуры грели на солнышке даже наши предки обезьяны, не говоря уже о крокодилах.

Легко использовать солнце для отопления и горячего водоснабжения. Впрочем, популярная в России «солнечная установка» - бочка с водой на садовых участках – малоэффективна. Хорошие нагреватели состоят из смотрящего на юг плоского наклонного коллектора солнечных лучей и размещенного над ним бака с водой. Коллектор и бак теплоизолируют. КПД этого простого сооружения достигает 40 – 50%, и оно способно летом нагреть воду до 50 – 70 градусов.

В последнее время стали популярны воздушные коллекторы, встроенные в фасады зданий как элемент архитектуры. Оптимальный наклон коллектора примерно равен широте местности. В Европе, к примеру, на вертикальную стенку в год падает солнечной энергии примерно на 30% меньше, чем на поверхность, расположенную под углом в 45 градусов к горизонту. Такой коллектор выполняет двойную роль – нагревает теплоноситель и уменьшает тепловые потери здания.

Когда кремниевые фотоэлементы были очень дороги и использовались только в космосе, много надежд возлагалось солнечные тепловые электростанции.

Сегодня больше внимания уделяется прямому преобразованию солнечной энергии с помощью полупроводниковых фотоэлементов. В основном это плоские кремниевые фотоэлементы, способные преобразовывать как прямой, так рассеянный свет. Их стоимость за последние десять лет снизилась в несколько раз, но цена такой энергии все еще слишком высока.

Ученые пытаются максимально снизить стоимость более простых солнечных элементов. В европейском проекте H – AlphaSolarсозданы гибкие солнечные элементы на основе тонкой пленки аморфного кремния на пластине, эффективность которых около семи процентов. В планах – повышение эффективности до 10% и массовое производство рулонов дешевой «солнечной пленки».

«Человеку на острове», чтобы кипятить свой чайник, потребуется порядка ста квадратных метров кремниевых солнечных батарей и очень большой аккумулятор. Это, конечно, лучше, чем гектар водохранилища, но неприемлемо дорого.

Заключение .