Энергия из воды: ЭНЕРГИЯ ВОДЫ

Содержание

Инженеры предложили уникальную технологию выработки энергии из капель воды

Команда ученых, возглавляемая учеными из Городского университета Гонконга, разработала генератор, который производит электричество от падающих капель воды. Достаточно всего одной капли, чтобы заставить генератор произвести энергию, с помощью которой можно зажечь 100 маленьких светодиодных ламп. Устройство открывает совершенно новые способы выработки электроэнергии, сообщают исследователи в журнале Nature.

Устройство состоит из слоя оксида индия и олова (ITO), который покрыт полимерным политетрафторэтиленом (PTFE), более известным как тефлон. Этот электроизоляционный материал представляет собой так называемый электрет, который может накапливать электрические заряды, например, в результате трения. Небольшой кусочек алюминия соединяет оба слоя и служит электродом.

Когда капля воды падает на водоотталкивающую поверхность PTFE/ITO и распространяется по ней, она создает электрический заряд в результате электрохимических взаимодействий. Причем электроэнергия не теряется после каждой капли, а накапливается. «С увеличением количества капель воды, ударяющихся о поверхность, накапливаются поверхностные заряды с высокой плотностью», — сообщают Цуанкай Ванг, руководитель проекта. — После примерно 16 000 падений поверхностный заряд достигает стабильного значения около 50 нанокулон».

Теперь вступает в игру второй процесс: вода, растекающаяся по поверхности, образует «мостик» между алюминиевым электродом и слоем PTFE/ITO. Это создает замкнутую электрическую цепь, через которую может течь заряд. По своей структуре, объясняют исследователи, система похожа на полевой транзистор, полупроводниковый прибор.

Опыты показали, что одна 100-микролитровая капля водопроводной воды, падающая с высоты 15 см, может генерировать напряжение 140 Вольт и ток 270 микроампер. «Этой электроэнергии достаточно, чтобы засветилась сотня маленьких светодиодов», — говорит Цуанкай Ванг. Генератор на капельной основе, утверждают ученые, в тысячу раз эффективнее, чем предыдущие аналоги.

По словам исследователей, их генератор может использовать не только водопроводную воду, но и морскую, и даже капли дождя. Ученые адаптировали конструкцию для дождевой воды: вода сначала собиралась, а затем распределялась по капиллярам, через которые мерно падали капли. Морскую воду можно дозировать аналогичным образом.

«Регулируя диаметр капилляра и высоту падения капли, мы можем контролировать размер и скорость капель и, следовательно, количество вырабатываемой энергии», — говорят коллеги Ванга.

По словам ученых, эта технология открывает новые возможности для использования энергии воды. «Кинетическая энергия падающей воды обусловлена гравитацией и поэтому может рассматриваться как свободно доступная и возобновляемая. Но ее следует использовать лучше, — говорит Ванг. — Электричество из капель воды вместо нефти или ядерной энергии может способствовать устойчивому развитию мира».

Капельный генератор особенно подходит для децентрализованного производства электроэнергии. И он может быть установлен везде, где идет дождь или есть вода. Например, на корпусе корабля или на поверхности зонта.

Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды

https://ria.ru/20200217/1564877667.html

Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды

Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды — РИА Новости, 17.02.2020

Найден способ получения электроэнергии из дождевой воды

Ученые разработали новый метод получения электроэнергии из капель дождя. Благодаря предложенным усовершенствованиям им удалось добиться невероятной… РИА Новости, 17.02.2020

2020-02-17T15:43

2020-02-17T15:43

2020-02-17T15:43

наука

экология

энергетика

сша

китай

гонконг

открытия — риа наука

химия

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/149540/62/1495406286_0:138:2000:1263_1920x0_80_0_0_3f6e96c4f9e0cee44265e6375c49888c.jpg

МОСКВА, 17 фев — РИА Новости. Ученые разработали новый метод получения электроэнергии из капель дождя. Благодаря предложенным усовершенствованиям им удалось добиться невероятной эффективности: энергии одной дождевой капли хватает, что бы зажечь 100 светодиодных ламп. Описание приведено в журнале Nature.Попытки получать энергию из падающих с неба дождевых капель делались давно, но все они упирались в мощность генератора, которая оказывалась слишком малой. В новом исследовании китайские инженеры в сотрудничестве с американскими коллегами предлагают новый интерфейс энергогенерирующей установки, при котором мощность генератора существенно увеличивается.Капли дождя, падая на поверхность пластин генератора, создают водяной мост между алюминиевым электродом и электродом из оксида индия и олова. Образуется замкнутый контур, в котором может высвобождаться энергия. Идея разработчиков заключалась в том, чтобы накрыть поверхность генератора пленкой из политетрафторэтилена (ПТФЭ), которая способна накапливать поверхностный заряд при непрерывном попадании капель воды, пока он не достигнет насыщения. В подобном устройстве капли действуют как резисторы, а поверхностное покрытие — как конденсатор.Хотя проводимые ранее эксперименты с каплями воды также демонстрировали возможность преобразовывать их энергию в электричество, авторы пишут, что мгновенная мощность, создаваемая их генератором с покрытием, оказалась в тысячи раз выше, чем в предыдущих подходах, в которых отсутствовало покрытие.Прототип для практического применения будет готов в ближайшие пять лет, обещают ученые. В перспективе можно будет получать энергию от капель дождя, попадающих на любую поверхность — крышу дома, корпус лодки или купол зонта, от которого можно будет заряжать телефон. А для регионов, где в определенное время года идут сильные дожди, такой способ получения энергии из природного возобновляемого источника может быть весьма перспективным.»Наше исследование показывает, что капля объемом 100 микролитров воды, падающая с высоты 15 сантиметров, может генерировать напряжение свыше 140 вольт, а за счет ее мощности могут питаться 100 небольших светодиодных ламп», — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Ван Цуанкая (Zuankai Wang), инженера из Городского университета Гонконга.»Значимость этой технологии заключается в существенно увеличенной электрической мощности на каждую каплю дождя, которая делает устройство намного более эффективным для преобразования энергии из падающей капли в электричество», — говорит еще один участник исследования, химик Сяо Чен Цзэн (Xiao Cheng Zeng) из Университета Небраски-Линкольна (США).Технология, предложенная авторами, является универсальной для получения энергии из любой воды, не обязательно дождевой. Ее можно использовать и в замкнутых резервуарах или трубах.»Наш дизайн является общим, что означает, что его можно усовершенствовать, чтобы собирать энергию водяных волн и даже замкнутой воды внутри трубы. Для этого не нужно использовать падающую каплю», — говорит Ван.Авторы отмечают, что у их технологии есть еще нерешенные вопросы, один из них — коррозия электродов. Но за пять лет, которые отведены проектом на разработку промышленного образца, ученые планируют устранить эти препятствия.Исследователи надеются, что предложенный ими метод использования дождевой воды для выработки электроэнергии станет важным шагом в направлении энергоэффективности и экологически чистой энергетики.

https://ria.ru/20190326/1552093195.html

https://ria.ru/20190912/1558378000.html

сша

китай

гонконг

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/149540/62/1495406286_67:0:1934:1400_1920x0_80_0_0_52a22dfd5618ae364e5facb9669438e1.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

экология, энергетика, сша, китай, гонконг, открытия — риа наука, химия, физика

МОСКВА, 17 фев — РИА Новости. Ученые разработали новый метод получения электроэнергии из капель дождя. Благодаря предложенным усовершенствованиям им удалось добиться невероятной эффективности: энергии одной дождевой капли хватает, что бы зажечь 100 светодиодных ламп. Описание приведено в журнале Nature.

Попытки получать энергию из падающих с неба дождевых капель делались давно, но все они упирались в мощность генератора, которая оказывалась слишком малой. В новом исследовании китайские инженеры в сотрудничестве с американскими коллегами предлагают новый интерфейс энергогенерирующей установки, при котором мощность генератора существенно увеличивается.

Капли дождя, падая на поверхность пластин генератора, создают водяной мост между алюминиевым электродом и электродом из оксида индия и олова. Образуется замкнутый контур, в котором может высвобождаться энергия. Идея разработчиков заключалась в том, чтобы накрыть поверхность генератора пленкой из политетрафторэтилена (ПТФЭ), которая способна накапливать поверхностный заряд при непрерывном попадании капель воды, пока он не достигнет насыщения. В подобном устройстве капли действуют как резисторы, а поверхностное покрытие — как конденсатор.

Хотя проводимые ранее эксперименты с каплями воды также демонстрировали возможность преобразовывать их энергию в электричество, авторы пишут, что мгновенная мощность, создаваемая их генератором с покрытием, оказалась в тысячи раз выше, чем в предыдущих подходах, в которых отсутствовало покрытие.

Прототип для практического применения будет готов в ближайшие пять лет, обещают ученые. В перспективе можно будет получать энергию от капель дождя, попадающих на любую поверхность — крышу дома, корпус лодки или купол зонта, от которого можно будет заряжать телефон. А для регионов, где в определенное время года идут сильные дожди, такой способ получения энергии из природного возобновляемого источника может быть весьма перспективным.

26 марта 2019, 09:03НаукаУченые нашли быстрый способ получать материалы «новой энергетики»

«Наше исследование показывает, что капля объемом 100 микролитров воды, падающая с высоты 15 сантиметров, может генерировать напряжение свыше 140 вольт, а за счет ее мощности могут питаться 100 небольших светодиодных ламп», — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Ван Цуанкая (Zuankai Wang), инженера из Городского университета Гонконга.

«Значимость этой технологии заключается в существенно увеличенной электрической мощности на каждую каплю дождя, которая делает устройство намного более эффективным для преобразования энергии из падающей капли в электричество», — говорит еще один участник исследования, химик Сяо Чен Цзэн (Xiao Cheng Zeng) из Университета Небраски-Линкольна (США).

Технология, предложенная авторами, является универсальной для получения энергии из любой воды, не обязательно дождевой. Ее можно использовать и в замкнутых резервуарах или трубах.

«Наш дизайн является общим, что означает, что его можно усовершенствовать, чтобы собирать энергию водяных волн и даже замкнутой воды внутри трубы. Для этого не нужно использовать падающую каплю», — говорит Ван.

Авторы отмечают, что у их технологии есть еще нерешенные вопросы, один из них — коррозия электродов. Но за пять лет, которые отведены проектом на разработку промышленного образца, ученые планируют устранить эти препятствия.

Исследователи надеются, что предложенный ими метод использования дождевой воды для выработки электроэнергии станет важным шагом в направлении энергоэффективности и экологически чистой энергетики.

12 сентября 2019, 09:00НаукаУченые подошли к пониманию природы космических лучей сверхвысоких энергий

Энергия воды – источник жизни — Энергетика и промышленность России — № 19 (183) октябрь 2011 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 19 (183) октябрь 2011 года

Один из крупнейших научных центров России в области гидротехнического, энергетического, промышленного строительства и водного хозяйства – ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева» – недавно отметил свой девяностолетний юбилей. С момента основания судьба института была напрямую связана со становлением и развитием отечественной энергетики.

О последних открытиях, о трудностях и главных успехах института и науки в целом рассказывает генеральный директор ОАО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева» Евгений Беллендир.

– Евгений Николаевич, у института богатая история. Расскажите о последних наиболее ярких достижениях.

– Самое яркое достижение последнего времени – это то, что мы перешли в фазу активного роста по целому ряду направлений.

Наш институт задействован практически во всех проектах компании ОАО «РусГидро» – крупнейшей гидроэнергетической компании России. Среди них как строящиеся (Бурейская, Богучанская, Зарамагские и другие ГЭС), так и эксплуатируемые объекты (Саяно-Шушенская, Камская, Воткинская, Саратовская ГЭС и др.).

У нас произошел скачок в развитии экспериментальной базы и кадрового потенциала. За последние четыре-пять лет мы приняли большое количество молодых сотрудников. Сегодня во ВНИИГ работает более ста двадцати человек моложе тридцати пяти лет, что, конечно, не может не радовать.

Кроме того, у института есть возможность работать не только в гидроэнергетике, но и в других областях. К ним можно отнести некоторые объекты атомной энергетики, такие, как Ленинградская АЭС, Нововоронежская АЭС-2, проекты платформ на шельфе Сахалин-1 и Сахалин-2, Комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений и некоторые другие объекты.

Достижением является стремление реализовывать инновационный путь развития. Это новые материалы для возведения и ремонта гидротехнических и энергетических сооружений, это новые конструкции, новые способы исследования (такие, как численное моделирование), а также выход на новые рынки.

– Каковы последние инновации в гидроэнергетике?

– Сегодня новые разработки в гидроэнергетике направлены на решение определенных задач. Прежде всего, мы должны уметь строить быстро и эффективно, а также должны обеспечивать безопасность и надежность строящихся и эксплуатируемых объектов. Поэтому с точки зрения новаций в строительстве можно отметить, в первую очередь, новые материалы и технологии, которые применяются для обеспечения эффективности, надежности и безопасности строительства. Для бетонных сооружений это укатанный бетон и самоуплотняющиеся бетоны. Для грунтовых плотин это грунтовые противофильтрационные элементы, которые могут возводиться достаточно быстро.

Также нельзя упускать из виду вопросы долговечности, оценки состояния как гидротехнических сооружений, так и оборудования. Это новые типы датчиков, измерительных систем, информационно-диагностические системы для сбора и контроля данных, волоконная система и др. По существу, это внедрение и реализация новой системы управления безопасностью и надежностью. Соответственно, к новациям можно отнести и выбор стратегий и тактик для снижения риска и повышения в целом уровня безопасности и надежности сооружения и оборудования станций.

– Евгений Николаевич, что сейчас происходит в сфере образования? Насколько остро стоит вопрос кадров? Как идет подготовка молодых специалистов?

– Мы активно сотрудничаем с вузами, хорошо взаимодействуем с Санкт-Петербургским государственным политехническим университетом (СПбГПУ) и другими петербургскими институтами. Конечно, в первую очередь мы принимаем на работу специалистов, которые так или иначе связаны со строительной специальностью и, безусловно, специалистов в области высоких информационных технологий. К сожалению, выпуск гидротехников-специалистов прекратился. В СПбГПУ есть факультет более широкого профиля – инженерно-строительный, в некоторых университетах имеются специализации, которые привязаны к гидротехническому строительству, гидротехнике, гидроэнергетике. Но этого недостаточно, поэтому специалистов приходится доучивать и повышать их квалификацию.

Надо отдать должное ОАО «РусГидро», которое активно реализует программу по подготовке и переподготовке кадров. В этой программе ВНИИГ принимает активное участие. В институте есть аспирантура и докторантура, у нас работают шестьдесят пять кандидатов и двадцать два доктора наук. Если говорить в целом, то программа, которая реализуется в «РусГидро», является, безусловно, правильным направлением в данной области.

Набор образовательных и подготовительных действий начинается с уровня школы. Будущий специалист должен понимать, что такое возобновляемые источники энергии, что такое гидроэнергетика, что такое приливы и отливы и многое другое. Это создает более благоприятную атмосферу для последующей профессиональной ориентации на уровне уже окончания школы, поступления в институт и выбора своей профессии.

Еще одно направление, которое мы планируем реализовать совместно с ОАО «РусГидро», – это организация внутри компании ротации кадров. Необходимо дать возможность специалистам несколько лет провести на эксплуатируемом объекте, потом вернуться в институт либо переместиться внутри компании, для того чтобы иметь возможность самореализации.

Также некоторые наши специалисты являются преподавателями в СПбГПУ и даже выезжают в филиал Сибирского федерального университета, который находится на Саяно-Шушенской ГЭС, в поселке Черемушки.

– А если брать науку в целом, какие у гидроэнергетики на сегодняшний день существуют проблемы и задачи?

– Если говорить о гидроэнергетике, то здесь остро стоит вопрос внедрения современных технологий, которые позволяют добиться повышения эффективности создаваемых объектов энергетики. Есть варианты, предложения, но пока наши проекты во многих случаях не вписываются в экономические оценки по эффективности, которые сегодня приняты. Безусловно, важный аспект – это использование и развитие возобновляемых источников энергии, таких, как ветровая энергия, энергия приливов, энергия волн, энергия Солнца. В этой области также ведется активная работа, в которой наш институт, безусловно, участвует. В частности, в разных стадиях находятся несколько проектов, которые являются инновационными, интересными и требуют разных подходов.

– Совсем скоро пройдет научно-техническая конференция «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии». Что на этот раз обсудят профессионалы отрасли?

– Конференция стала уже традиционной. На нее съедутся в первую очередь наши коллеги из России, стран СНГ и стран Прибалтики. Для нас конференция – это прежде всего площадка для обмена опытом. Специалисты говорят о достижениях, новых технологиях, о том, что применяют, что может предложить наука. На эту конференцию мы ждем коллег из строительной сферы, в которой сегодня работают высокие профессионалы, имеющие хороший опыт. Ждем специалистов, которые занимаются вопросами эксплуатации, безопасности, мониторинга. У них есть целый набор разработок и предложений от науки по эффективной работе управления безопасностью и надежностью оборудования гидротехнических сооружений. Также мы ожидаем, что на нашу конференцию приедут коллеги из проектных организаций.

В гидроэнергетике есть целый ряд своих особенностей, специ-фика которых должна быть учтена. И площадка для обмена достижениями в этой области тоже очень важна. Также ждем коллег из смежных областей, с которыми мы активно сотрудничаем, таких, как атомная энергетика, сооружения для добычи нефти и газа на шельфе и т. д. Ожидаем специалистов, которые занимаются системами автоматизации технологических процессов.

Все мы понимаем, что учиться надо всегда, а конференция «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии» является прекрасным местом, где можно получить значительные знания о мире и окружающей действительности, особенно в тех направлениях, в которых мы работаем.

Страница не найдена — Портал Продуктов Группы РСС

Сообщите нам свой адрес электронной почты, чтобы подписаться на рассылку новостного бюллетеня. Предоставление адреса электронной почты является добровольным, но, если Вы этого не сделаете, мы не сможем отправить Вам информационный бюллетень. Администратором Ваших персональных данных является Акционерное Общество PCC Rokita, находящееся в Бжег-Дольном (ул. Сенкевича 4, 56-120 Бжег-Дольный, Польша ). Вы можете связаться с нашим инспектором по защите личных данных по электронной почте: .

Мы обрабатываем Ваши данные для того, чтобы отправить Вам информационный бюллетень — основанием для обработки является реализация нашей законодательно обоснованной заинтересованности или законодательно обоснованная заинтересованность третьей стороны – непосредственный маркетинг наших продуктов / продуктов группы PCC .

Как правило, Ваши данные мы будем обрабатывать до окончания нашего с Вами общения или же до момента, пока Вы не выразите свои возражения, либо если правовые нормы будут обязывать нас продолжать обработку этих данных, либо мы будем сохранять их дольше в случае потенциальных претензий, до истечения срока их хранения, регулируемого законом, в частности Гражданским кодексом.

В любое время Вы имеете право:

  • выразить возражение против обработки Ваших данных;
  • иметь доступ к Вашим данным и востребовать их копии;
  • запросить исправление, ограничение обработки или удаление Ваших данных;
  • передать Ваши персональные данные, например другому администратору, за исключением тех случаев, если их обработка регулируется законом и находится в интересах администратора;
  • подать жалобу Президенту Управления по защите личных данных.

Получателями Ваших данных могут быть компании, которые поддерживают нас в общении с Вами и помогают нам в ведении веб-сайта, внешние консалтинговые компании (такие как юридические, маркетинговые и бухгалтерские) или внешние специалисты в области IT, включая компанию Группы PCC .

Больше о том, как мы обрабатываем Ваши данные Вы можете узнать из нашего Полиса конфиденциальности.

Энергия выпила воду – Экономика – Коммерсантъ

Человечеству нужно все больше воды и энергии, и эти потребности вступают в конфликт друг с другом, приводя к истощению ресурсов планеты. Таковы основные выводы доклада ООН «Вода и энергия». В числе предложений экспертов изменение политики ценообразования на воду с учетом воздействия на окружающую среду, а также комплексный подход к управлению водными и энергетическими ресурсами. В противном случае к 2050 году более 2 млрд человек на Земле будут испытывать серьезный дефицит воды.

«Водоснабжение и энергетика являются двумя ключевыми проблемами мирового развития, поэтому они должны стать приоритетными целями на период после 2015 года»,— заявил председатель программы «ООН — водные ресурсы» Мишель Жарро в связи с выходом доклада. Производство, очистка, опреснение, доставка воды требуют все больше энергии, в то время как производство энергии требует все больше воды, и спрос на них продолжает расти, констатируют авторы доклада, призывая страны к немедленным реформам энергетической и водной политики, а также инвестициям в инфраструктуру.

Сейчас в мире 780 млн людей не имеют доступа к чистой питьевой воде, а 3,5 млн человек не имеют достаточного количества воды для жизнедеятельности. Одновременно с этим 1,3 млрд человек живут без электричества, а 2,6 млрд — используют твердые виды топлива (древесину и уголь). По подсчетам экспертов, к 2030–2035 годам потребность в водных ресурсах возрастет на 40%, в энергии — на 35%, в электричестве — на 70%. Если подобная тенденция сохранится, то к 2050 году около 2,3 млрд человек будут жить в условиях серьезного недостатка воды.

Вместе с этим, по оценкам Международного энергетического агентства, 90% производства энергии в мире является водозатратным — всего на цели производства энергии уходит около 15% от объема всей используемой воды в мире (и около 75% от промышленно используемой воды). К 2035 году, предупреждают эксперты, объем используемой воды в энергетике может увеличиться еще на 20%, в числе факторов роста — новое поколение охлаждающих систем для энергореакторов, а также рост популярности биотоплива, которое, по мнению авторов,отчета, является одним из самых водозатратных в энергетике. Кроме того, для добычи нетрадиционной нефти и сланцевого газа (в том числе метод гидроразрыва пластов) требуется также намного больше воды, чем раньше.

Еще одна проблема заключается в противоречиях между планами использования воды в секторе гидроэнергетики и в других секторах (прежде всего, в сельском хозяйстве). Ряд государств, в том числе в Центральной Азии (страны бассейна Аральского моря), на Ближнем Востоке (бассейн Евфрата) и в Южной Азии (бассейны Ганга, Брахмапутры, Инда, Меконг), уже вовлечены в водные конфликты. Как правило, страны, расположенные в верховьях рек, перекрывают водные потоки дамбами с целью строительства ГЭС или пополнения водных запасов, что оставляет страны в низовьях энергодефицитными. Наконец, большая часть используемой воды (80–90%) никак ни собирается и не очищается. В странах Ближнего Востока от 15% до 60% питьевой воды теряется или испаряется еще до момента потребления.

Эксперты ООН предлагают ряд решений для водно-энергетических проблем. Прежде всего, это комплексный подход к управлению обоими секторами. В докладе рекомендуется и развитие возобновляемых источников энергии, прежде всего солнечной и ветряной. Кроме того, среди рекомендаций ООН — комбинированные установки, позволяющие снабжать население одновременно и питьевой водой, и электричеством (например, гибриды опреснительных установок и электростанций), а также технологии получения электричества из сточных вод (путем производства биогаза).

Ключевой вопрос — финансирование. Аналитики ООН выступают за пересмотр политики ценообразования на воду. Сейчас, отмечают они, вода воспринимается как дар природы, и цены на нее редко отражают реальные затраты, в связи с чем производители и пользователи электроэнергии не заинтересованы в экономии водных ресурсов. Цены на воду и электроэнергию должны отражать «реальные затраты на их производство и воздействие на окружающую среду», говорится в докладе. Подобные рекомендации вызывают серьезную критику ряда экспертов и экологов, отмечающих, что процесс коммерциализации водных ресурсов может ударить сильнее всего по беднейшим слоям населения. Впрочем, развитие водной экономики в мире продолжается. Так, на прошлой неделе в США, в бассейне реки Огайо была запущена первая в мире рыночная система торговли сокращениями количества химических соединений (прежде всего, фосфорных и нитратных) в сточных водах. В программе участвуют 46 электростанций, тысячи водоочистительных предприятий, а также более 230 тыс. фермеров, покупающих и продающих права на сокращение содержания вредных веществ в водных стоках, делающих торговую систему крупнейшей водной рыночной площадкой в мире на настоящий момент.

Ангелина Давыдова

Как работает гидроэлектростанция? Просто как дважды два

При этом этот ресурс возобновляемый. Развитием гидроэнергетики в стране в основном занимается компания «РусГидро» — ей принадлежат более 90 объектов возобновляемой энергетики. РусГидро управляет самой мощной в России Саяно-Шушенской ГЭС, девятью станциями Волжско-Камского каскада. Кроме того, у РусГидро несколько мощных ГЭС на Дальнем Востоке (Бурейская, Зейская, Колымская), а также несколько десятков гидростанций на Северном Кавказе и др.

.

Шаг 1. Создать напор.

Гидроэлектростанции (ГЭС) обычно строят там, где много воды и есть перепад высот. Мог бы подойти водопад, где вода стремительно летит вниз и создает большой напор. Но не везде, где нужны гидростанции, есть водопады. Поэтому люди придумали, как использовать более спокойную воду для выработки энергии. Они сами создают перепады уровней воды с помощью плотин.

Для этого реку перегораживают, то есть поперек реки возводят высокую стенку – плотину, которая подпирает воду. За счет нее вода с одной стороны (энергетики называют ее верхним бьефом) копится и поднимается, с другой (в нижнем бьефе) – сохраняется на низком уровне. Разницу между уровнями называют напором.

Уровень верхнего бьефа для каждой плотины разный и колеблется в течение года. К началу половодья гидроэнергетики опустошают водохранилища своих ГЭС, чтобы встретить «большую воду». В период половодья и паводков уровень воды повышается, чтобы к осени достигнуть максимально возможных значений. А зимой, когда естественный приток реки снижается, вода, накопленная в водохранилище, используется для различных нужд, в том числе и выработки электроэнергии. Иногда к ГЭС притекает слишком много воды, излишки которой надо сливать. Для этого на каждом гидроузле есть специальное сооружение, называемое водосбросом. Когда он открыт еще говорят, что на ГЭС холостые сбросы.

Шаг 2. Найти энергию.

Вода, находящаяся в верхнем бьефе, обладает потенциальной энергией, которую человечество научилось превращать в электрическую. Для этого нужно воду из верхнего бьефа по специальным водоводам подать к гидроагрегатам, которые, пропустив через себя воду, сделают всю работу за вас.

Гидроагрегат – это такое устройство, состоящее из турбины, генератора и вала их соединяющего. Чем больше напор, тем больше гидроагрегат может выработать энергии.

Шаг 3. Превратить потенциальную энергию в электрическую.

Гидротурбины располагаются в здании ГЭС. Они бывают разные по конструкции, но принцип действия у них похож. Вода, под напором, созданным плотиной давит на лопасти и раскручивает турбину. Вращение с помощью вала передается на гидрогенератор – устройство, которое вырабатывает электроэнергию.

А как же вода? А с ней ничего не случается! Раскрутив турбину, она целая и невредимая поступает в нижний бьеф.

Шаг 4. Преобразовать энергию.

С генератора по специальным токопроводам энергия поступает на трансформаторы для повышения напряжения и уменьшения силы тока. Это необходимо для уменьшения потерь при передаче электроэнергии. Оттуда энергия поступает на распределительное устройство, после чего передается по проводам в энергосистему . Все вместе это называется схемой выдачи мощности.

Шаг 5. Передать энергию.

В нашей стране существуют разные энергосистемы. Есть Единая энергосистема России (ЕЭС), которая объединяет 79 регионов. И энергия большинства ГЭС и других электростанций этих регионов поступает именно в ЕЭС. Но на Дальнем Востоке и Севере есть изолированные энергосистемы, где электростанция питает энрегосистему региона, не связанную с ЕЭС. Например, Колымская и Усть-Среднеканская ГЭС в Магаданской области обеспечивают до 95% потребностей региона в электроэнергии.

Внутри энергосистем энергия передается по линиям электропередач (ЛЭП), еще их называют высоковольтными линиями (ВЛ). Они позволяют передать электроэнергию на большие нрасстояния. Чем больше напряжение — тем дальше расстояние на которое может быть передана электроэнергия

Шаг 6. Подготовить энергию для конкретного потребителя.

По высоковольтным линиям течет ток очень высокого напряжения (до 500 киловольт), которое подходит не всем. Поэтому, прежде чем попасть в каждую квартиру, энергия вновь проходит преобразование на специальных подстанциях и трансформаторных пунктах, где напряжение преобразуется в относительно безопасные 380В и затем раздается по квартирам в виде однофазного напряжения 220 В.

Ветер, солнце и вода — история зелёной энергетики

Сегодня тема возобновляемых источников энергии (ВИЭ) интересует не только профессионалов, но и обычных людей. О ней много говорят в новостях, а экологи призывают глав стран в кратчайшие сроки перейти на зелёные технологии, чтобы приостановить климатический кризис. Многие страны, включая Европейский Союз, уже начали реализовывать собственные программы зелёного курса, где ВИЭ играют ключевую роль.

Тема ВИЭ вызывает и множество разногласий в самых разных кругах: «Если такая энергия не наносит урона планете, почему мы всё ещё используем уголь, нефть и газ?» или «Я слышал, это очень дорого, нас просто хотят обмануть эти зелёные корпорации».

И если на западе, да и во многих других странах этот этап уже пройден, то для России ВИЭ зачастую воспринимается как что-то новое.

Более того, по мнению скептиков, «новые технологии» ещё не доказали своей эффективности. Но так ли это? 

Новое или хорошо забытое старое

На самом деле возобновляемая энергетика — самый древний и безопасный способ получения энергии. На протяжении веков возобновляемая энергия была единственным доступным источником энергии для жителей Земли, если не брать мускульную силу самого человека и животных. А вот ископаемые источники энергии взяли верх только во время промышленной революции — всё дело в том, что они просто оказались выгоднее на определённом этапе развития цивилизации. Однако в то время никто не предполагал, что уголь, нефть, а затем и газ нанесут непоправимый урон климату планеты буквально за какую-то сотню лет. Так, ископаемое топливо оказалось бомбой замедленного действия, а проверенное веками ВИЭ — на долгие годы ушло на второй план.

Чтобы разобраться во всех тонкостях темы возобновляемой энергетики, мы подготовили для вас серию материалов, первый из которых мы посвящаем истории возникновения ВИЭ. В нём обсудим историю трёх самых широко упоминаемых видов возобновляемой энергетики — солнечной, ветряной и гидроэнергетики, чтобы увидеть, какой огромный путь проделала наша цивилизация в сфере зелёных технологий.

Ветроэнергетика

История ВИЭ — это история больших открытий, начавшихся ещё до начала нашей эры. На протяжении тысячелетий люди искали способы получения энергии новыми способами. Использование человеком ветра берёт своё начало из древности. Давайте вспомним парусные суда Древнего Египта, Греции и других цивилизаций, которые люди использовали ещё 5500 тысяч лет назад. Позже начали появляться мельницы и естественная вентиляция.

Ветряные мельницы веками использовались на Востоке (в Китае, Персии и других странах) и только к X—XII веку перекочевали в Европу, где особое распространение получили на территории современных Нидерландов и ряде других северных стран. В странах с низкими температурами такой способ получения энергии имел серьёзное преимущество перед использованием кинетической энергии воды, которая могла замерзать в зимний период. Мельницы использовали веками без серьёзных модификаций.

Только в 1854 году Дэниел Халладей придумал саморегулирующийся ветряной насос и систему, при которой мельница могла автоматически поворачиваться по направлению ветра. Тогда же деревянные лопасти заменили на металлические.

Поворотным также стал и 1887 год, когда была создана первая в мире ветряная турбина, которую можно было использовать для производства электроэнергии. Шотландский учёный Джеймс Блит использовал её для освещения собственного дома (излишки электроэнергии он даже предлагал жителям своей улицы, но они отказались). Таким образом он стал первым человеком в мире, который автономно обеспечил себя электричеством за счёт энергии ветра. Уже на следующий год первый ветрогенератор появился и в США. Чарльз Браш сконструировал уже более сложный и крупный ветрогенератор, чтобы так же провести электричество в свой дом. Его компания Brush Electric в штате Огайо была продана в 1889 году, а уже в 1892 году объединена с Edison General Electric Company в легендарную компанию General Electric.

В 1891-1895 датский учёный Пол Ля Кур занимался разработкой и усовершенствованием этой технологии представил обществу ветрогенератор, который обеспечивал стабильное напряжение. В дальнейшем он создал прототип электростанции для освещения не одного дома, а уже целой деревни.

В двадцатых годах прошлого века французский учёный Джордж Дарье изобрёл первую вертикальную турбину (в США её запатентовали только в 1931 году). Форма лопастей довольно сильно отличалась от лопастей современных вертикальных турбин. Их ещё называют ортогональными ветрогенераторами.

И уже в 1930-х годах учёные Джо и Марселлус Джейкобс из США открыли первую фабрику по производству и продаже небольших ветряных турбин в Миннеаполлисе — Jacobs Wind (сейчас это самая старая компания в США, которая создаёт оборудование для возобновляемой энергетики). В сельских районах США фермеры использовали их преимущественно для освещения. 

Кстати, предшественником современных ветряков часто называют ялтинский ветряной двигатель, который обладал серьёзной мощностью не только для того времени, но и для сегодняшних дней. Более того, его производительность была весьма близка к той, что показывают современные ветрогенераторы.

В 1941 году была запущена первая в мире ветряная турбина мощностью в один мегаватт (в штате Вермонт, США). Конструкция была подключена к местной электросети. К 1957 году та самая компания Jacobs Wind продала уже 30 000 турбин в самые разные уголки планеты. Но поворотным годом в развитии ветряной энергетики стал 1973 год, когда было объявлено нефтяное эмбарго поставщиками нефти, и цены на нефть взлетели вверх. Это вызвало большой интерес к альтернативным источникам энергии. И уже в 1980 году открылась первая в мире ветряная электростанция на 20 турбин (США).

 В дальнейшем ветряная энергетика развивалась намного стремительнее. К 1980-м годам США при поддержке Национального научного фонда и Министерства энергетики уже проводили серьёзные исследования в области ветрогенерации. Именно в этот период появились новые технологии в постройке ветрогенераторов, а их единичная мощность достигла мегаваттного класса. Этого удалось добиться, изучая аэродинамику ветряных установок. Тогда стало понятно, что получение энергии с помощью ветра может стать по-настоящему масштабным. И уже в 1991 году открылась первая в мире морская плавучая ветряная электростанция в Дании, а в Великобритании береговая ветряная электростанция.

В 2019 энергетическая компания Equinor получила разрешение на строительство крупнейшей в мире плавучей морской ветряной электростанции в районе Тампена в Северном море. Ожидается, что такая электростанция сможет обеспечить электричеством не менее 4,5 млн домов.

Солнечная энергетика

Если ветроэнергетика скорее модифицировалась и совершенствовалась, то с солнечной энергией дела обстоят иначе. Здесь открытия учёных в течение последних десятилетий кардинально изменили способы использования солнечного света. 

Древние люди использовали солнечный свет для нагревания пищи, отопления домов и розжига. В первые века нашей эры — 100-400 годы — стал популярен солнечный нагрев воды. Римский архитектор Ветрувий после поездки в Грецию, где уже строили дома на южную сторону для дополнительного отопления за счёт нагревания стены и всего здания солнечными лучами, решил применить эту идею и в Риме. Так были усовершенствованы  римские бани, которые тоже нагревались с помощью солнца. 

Сложно оценить, когда человечество подошло к идее использовать солнечную радиацию для получения электрической энергии. Если уходить к самым истокам направления, то стоит вспомнить Александра Беккереля, который ещё в 1839 году изучал влияние света на электролиты. Кстати, для изучения использовались зеркала и линзы. Он сумел с помощью специального раствора (на базе хлорида серебра и кислотного раствора) создать ячейку, которая не просто нагревалась, а производила электрическую энергию.

Но настоящий прорыв случился в 1860 году, когда француз Огюстэн Мушо изобрёл первую в мире солнечную энергетическую систему. После своих предсказаний, что однажды наши запасы угля закончатся, Мушо провёл испытания своего «солнечного счётчика».

Первым же, кто открыл солнечные батареи, стал Чарльз Фритц, который в 1883 году создал собственную настольную электростанцию: она работала от небольшой позолочёной селеновой пластинки. И уже через год он установил солнечные батареи на крыше в Нью-Йорке. 

В дальнейшем появление современной теоретической физики помогло создать основу для более глубокого понимания фотовольтаики — получения электрической энергии за счёт солнечной радиации. Уже в 1888 физик Вильгельм Халлвакс описал физику фотоэлектрических элементов в так называемом эффекте Холлваха. А всего через 7 лет Альберт Эйнштейн опубликовал «Об эвристической точке зрения на производство и преобразование света», в которой объяснил, как свет создаёт электрический ток, выбивая электроны из атомов в определённых металлах. В дальнейшем он же дал теоретическую основу фотовольтаике, на основе которой в дальнейшем развивалась солнечная энергетика.

В 1916 году химик Ян Чохральский изобрёл метод создания монокристаллов металла. Это стало основой для создания полупроводниковых пластин, которые до сих пор используются в электронике, включая фотоэлементы.

Но вот начало использования солнечных панелей, какими мы знаем их сейчас, случилось только в середине XX века. Американская компания «Лаборатории Белла (Bell Labs)» вывела солнечную энергетику на коммерческий рынок. Ещё в 1941 году инженер компании Рассел Ол подал патент на первый монокристаллический кремниевый солнечный элемент. И не проиграл, так как в послевоенное время произошёл дефицит энергии.

И в 1954 году компания продаёт свой первый эффективный кремниевый солнечный элемент. Конечно, он не был таким производительным, как современные солнечные панели (КПД — всего 6 процентов), но они всё равно стали популярны настолько, что началось стремительное развитие отрасли: уже через несколько лет был создан первый космический корабль на солнечных батареях, по Лондону проехал первый автомобиль с солнечными батареями на крыше. Более того, всего через 8 лет Bell laboratories уже обеспечивали питание первого спутника связи, работающего на солнечной энергии. 

В начале 1960-х годов Жорес Алфёров и Герберт Крёмер независимо предложили научное решение, позволившее резко поднять КПД солнечных панелей за счёт полупроводниковых гетероструктур. В 2000 году учёные были удостоены Нобелевской премии за развитие физики полупроводниковых гетероструктур. Возможно, не все знают, но советский космический корабль Союз-1 стал первым космическим кораблём на солнечных батареях, на борту которого находился человек.

На данный момент такие страны как США, Китай и многие другие активно развивают солнечную энергетику. Одним из драйверов такой поддержки стал вопрос климатических изменений. Постоянные климатические аномалии, которые влияют как на жизнь людей, так и на экономику целых стран заставили обратиться к энергии солнца, которую использовали столетиями и которая даёт потенциал для дальнейшего развития.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — направление энергетики, связанная с преобразованием кинетической энергии водного потока в механическую и электрическую энергию. Использование энергии воды также берёт своё начало из древних времён.

Всё началось около I века до нашей эры, когда древние греки начали использовать первое водяное колесо, чтобы молоть пшеницу. Параллельно в это же время аналогичное изобретение появилось и в Китае.

Конечно, это была самая простая форма использования энергии воды, но именно она послужила предпосылкой для современных технологических достижений в области гидроэнергетики.

Водяное колесо с рядом модификаций использовалось на протяжении десятков веков.

К XIII веку его использовали уже в производстве пороха и стали, что помогло Средневековой Европе стать лидером в военной сфере. К XVII веку этот вид энергетики сыграл решающую роль в американской и европейской технологической революции, его использовали уже на многочисленных предприятиях: в лесопильной, текстильной промышленности и многих других.

Но всё меняется в XIX веке. В 1827-1831 годы происходит сразу несколько крупных открытий. Французский инженер Бенуа Фурнейрон создаёт свой первый прототип новой модели водяного колеса под названием «турбина 5». А в 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию и разработал первый в мире трансформатор и электрический генератор — основы электрогенерации и современной электроэнергетики.

В 1878 году пока учёные совершенствовали модели турбин, английский инженер и промышленник Уильям Армстронг объединил работы своих предшественников и построил первую ​​в мире малую гидроэлектростанцию.

Уже через десятилетие, в 1891 году произошёл настоящий научный переворот в передаче электрической энергии и гидроэнергетике после того, как русский изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский (работал в Германии) создал работы по передаче трёхфазного тока. Его конструкция трансформатора до сих пор используется без существенных изменений. Первая передача электрической энергии с высоковольтным трёхфазовым током произошла на выставке во Франкфурте. Там был установлен фонтан, который приводился в движение гидравлическим насосом и двигателем Доливо-Добровольского. Это был самый мощный на то время трёхфазный асинхронный двигатель в мире (с этого открытия началась и современная история электрификации).

1913 г. Австрийский профессор Виктор Каплан изобретает турбину Каплана, турбину пропеллерного типа с регулируемыми лопастями.

Также серьёзным прорывом стало преобразование приливной энергии Мирового океана в электричество — в 1966 году во Франции открылась первая в мире приливная электростанция Ля-Ранс.

Greenpeace в части ГЭС на реках поддерживает развитие только малых ГЭС.

Всё дело в том, что крупные плотинные ГЭС на реках (с установленной мощностью 25 МВт и более) не только меняют речные экосистемы в худшую сторону, ведут к исчезновению популяций ценных рыб, но и обостряют конкуренцию между водопользователями. Кроме того, искусственные водохранилища, создаваемые для функционирования гидроэлектростанций, могут быть значительным источником выбросов парниковых газов.

Согласно существующим оценкам, в некоторых случаях такие водохранилища в средних широтах могут выделять столько же парниковых газов, сколько их аналоги в тропических широтах. Поэтому, несмотря на то, что эмиссии парниковых газов могут сильно различаться от одной ГЭС к другой, наличие потенциала серьёзных выбросов с водохранилищ крупных ГЭС также не позволяет отнести такие проекты к низкоуглеродным.

Что будет дальше

У ВИЭ была долгая история становления, но только в последнее десятилетие они стали развиваться стремительно в связи с глобальной борьбой с климатическим кризисом.

Однако в России современные ВИЭ пока находятся на начальном этапе развития.

Greenpeace всецело поддерживает переход на зелёную энергетику. Именно поэтому мы составили рейтинг регионов России, в котором проанализировали, насколько Россия готова к переходу на зелёные технологии и программу «Зелёный курс», включая ВИЭ.

В 2020 года эксперты Greenpeace представили программу «Зелёный курс», которая поможет стране выйти не только из экономического, но и из климатического кризиса. Программа была составлена Greenpeace на основе предложений более 150 общественных организаций и призвана изменить ситуацию в России на системном уровне.

Хотите больше подобных текстов? Поддержите работу Greenpeace.

климат энергетика

Использование воды на гидроэлектростанциях | Геологическая служба США

•  Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА  •  Темы использования водных ресурсов  •

 

Плотина Шодьер отводит воду из реки Оттава, Канада.

Предоставлено: Wikimedia

На протяжении всей истории люди использовали движущуюся воду для помощи в работе, и современные люди активно используют движущуюся воду для производства электроэнергии. Несомненно, пещерный человек Джек прикрепил несколько крепких листьев к шесту и поставил его в движущийся поток.Вода вращала шест, который измельчал зерно, чтобы приготовить вкусные нежирные доисторические кексы с отрубями. На протяжении многих веков энергия воды использовалась для привода мельниц, перемалывающих зерно в муку. На протяжении всей истории люди использовали движущуюся воду для помощи в работе, а современные люди широко используют движущуюся воду для производства электроэнергии.

 

Гидроэнергетика для нации

Хотя большая часть энергии в Соединенных Штатах производится на ископаемых видах топлива и на атомных электростанциях, гидроэнергетика по-прежнему важна для страны.В настоящее время огромные электрогенераторы размещены внутри дамб . Вода, протекающая через плотины, раскручивает лопасти турбины (сделанные из металла, а не из листьев), которые подключены к генераторам. Электроэнергия производится и направляется в дома и на предприятия.

Мировое распределение гидроэнергетики

  • Гидроэнергетика является наиболее важным и широко используемым возобновляемым источником энергии.
  • Гидроэнергетика составляет около 17% (Международное энергетическое агентство) от общего производства электроэнергии.
  • Китай является крупнейшим производителем гидроэлектроэнергии, за ним следуют Канада, Бразилия и США (Источник: Управление энергетической информации).
  • Приблизительно две трети экономически целесообразного потенциала еще предстоит освоить. Неиспользованные гидроресурсы все еще имеются в изобилии в Латинской Америке, Центральной Африке, Индии и Китае.

 

Производство электроэнергии с использованием гидроэлектростанций имеет некоторые преимущества по сравнению с другими методами производства энергии .Давайте сделаем быстрое сравнение:

Преимущества гидроэнергетики

  • Топливо не сжигается, поэтому загрязнение минимальное
  • Вода для работы электростанции предоставляется природой бесплатно
  • Гидроэнергетика играет важную роль в сокращении выбросов парниковых газов
  • Относительно низкие эксплуатационные и эксплуатационные расходы
  • Технология надежна и проверена временем
  • Возобновляемость — дожди обновляют воду в резервуаре , поэтому топливо почти всегда есть

Ознакомьтесь с расширенным списком преимуществ гидроэнергетики на конференции Top World Conference on Sustainable Development, Йоханнесбург, Южная Африка (2002 г.)

Недостатки электростанций, работающих на угле, нефти и газе

  • Они расходуют ценные и ограниченные природные ресурсы
  • Они могут сильно загрязнять окружающую среду
  • Компании должны копать землю или бурить скважины, чтобы добывать уголь, нефть и газ
  • Для атомных электростанций существуют проблемы с утилизацией отходов

Гидроэнергетика не идеальна и имеет некоторые недостатки

  • Высокие инвестиционные затраты
  • Зависит от гидрологии ( осадки )
  • В некоторых случаях затопление земель и мест обитания диких животных
  • В некоторых случаях утрата или изменение среды обитания рыб
  • Захват или ограничение прохода рыбы
  • В некоторых случаях изменения в водохранилище и ручье качество воды
  • В некоторых случаях перемещение местного населения

 

Гидроэнергетика и окружающая среда

Гидроэнергетика не загрязняет окружающую среду, но оказывает воздействие на окружающую среду

Гидроэнергетика не загрязняет ни воду, ни воздух.Однако гидроэнергетические объекты могут оказывать серьезное воздействие на окружающую среду, изменяя окружающую среду и затрагивая землепользование, дома и естественную среду обитания в районе плотины.

Большинство гидроэлектростанций имеют плотину и водохранилище. Эти сооружения могут препятствовать миграции рыб и влиять на их популяции. Эксплуатация гидроэлектростанции также может изменить температуру воды и течение реки. Эти изменения могут нанести вред местным растениям и животным в реке и на суше.Резервуары могут охватывать дома людей, важные природные территории, сельскохозяйственные угодья и места археологических раскопок. Таким образом, строительство плотин может потребовать переселения людей. Метан, сильный парниковый газ, также может образовываться в некоторых резервуарах и выбрасываться в атмосферу . (Источник: EPA Energy Kids)

 

Строительство водохранилища «пересыхает» в США

Боже, гидроэлектроэнергия звучит великолепно — так почему бы нам не использовать ее для производства всей нашей энергии? В основном потому, что вам нужно много воды и много земли, где вы можете построить плотину и водохранилище , что требует МНОГО денег, времени и строительства.На самом деле, большинство хороших мест для размещения гидроэлектростанций уже занято. В начале века гидроэлектростанции давали немногим меньше половины всей электроэнергии страны, но сегодня это число сократилось примерно до 10 процентов. Тенденцией будущего, вероятно, будет строительство малых гидроэлектростанций, которые могут вырабатывать электроэнергию для одного сообщества.

Как видно из этой диаграммы, строительство поверхностных водохранилищ в последние годы значительно замедлилось. В середине 20-го века, когда урбанизация шла быстрыми темпами, было построено множество водохранилищ для удовлетворения растущего спроса людей на воду и электроэнергию.Примерно с 1980 года темпы строительства водохранилищ значительно замедлились.

 

Типовая гидроэлектростанция

Гидроэлектроэнергия вырабатывается силой падающей воды. Способность производить эту энергию зависит как от доступного потока, так и от высоты, с которой он падает. Застраиваясь за высокой плотиной, вода накапливает потенциальную энергию. Она преобразуется в механическую энергию, когда вода стекает по шлюзу и ударяется о вращающиеся лопасти турбины.Вращение турбины раскручивает электромагниты, которые генерируют ток в стационарных витках проволоки. Наконец, ток проходит через трансформатор, где напряжение увеличивается для передачи на большие расстояния по линиям электропередач. (Источник:

)

Падающая вода производит гидроэлектроэнергию. Теория состоит в том, чтобы построить плотину на большой реке с большим перепадом высот (в Канзасе или Флориде не так много гидроэлектростанций). Плотина хранит много воды за собой в водохранилище.Внизу стены плотины находится водозабор. Под действием силы тяжести он падает через напорный трубопровод внутри плотины. На конце водовода находится турбинный гребной винт, который приводится в движение движущейся водой. Вал от турбины идет вверх к генератору, который вырабатывает энергию. Линии электропередач подключены к генератору, который несет электричество в ваш дом и мой. Вода проходит мимо гребного винта через отводной канал в реку мимо плотины.

 

Производство гидроэлектроэнергии в США и мире

На этой диаграмме показано производство гидроэлектроэнергии в 2012 году в ведущих странах мира, производящих гидроэлектроэнергию.В последнее десятилетие Китай построил крупные гидроэлектростанции и в настоящее время лидирует в мире по использованию гидроэлектроэнергии. Но с севера на юг и с востока на запад страны всего мира используют гидроэлектроэнергию — главными составляющими являются большая река и перепад высот (наряду с деньгами, конечно).

Предоставлено: Управление энергетической информации

 

Объяснение гидроэнергетики — Управление энергетической информации США (EIA)

Гидроэнергетика – энергия движущейся воды

Люди издавна используют силу воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии.Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэнергетика была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.

В 2020 году на долю гидроэлектроэнергии приходилось около 7,3% от общего объема выработки электроэнергии в коммунальном масштабе США 1 и 37% от общего объема производства электроэнергии из возобновляемых источников в коммунальном масштабе. Доля гидроэлектроэнергии в общем производстве электроэнергии в США со временем уменьшилась, в основном из-за увеличения производства электроэнергии из других источников.

Гидроэнергетика зависит от круговорота воды

  • Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, что приводит к испарению воды.
  • Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков — дождя и снега.
  • Осадки собираются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где испаряются и снова начинают свой цикл.

Количество осадков, стекающих в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии.Сезонные колебания количества осадков и долгосрочные изменения в характере осадков, такие как засухи, могут иметь большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.

Источник: адаптировано из проекта развития национального энергетического образования (общественное достояние)

Источник: Управление долины Теннесси (общественное достояние)

Производство гидроэлектроэнергии с движущейся водой

Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним.Объем водного потока и изменение высоты — или падения, часто называемого напором — от одной точки к другой определяют количество доступной энергии в движущейся воде. В целом, чем больше расход воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может произвести гидроэлектростанция.

На гидроэлектростанциях вода течет по трубе или водоводу , затем толкает и вращает лопасти в турбине, чтобы вращать генератор для производства электроэнергии.

Обычные гидроэлектростанции включают

  • Русловые системы , в которых сила течения реки оказывает давление на турбину. Сооружения могут иметь водослив в водотоке для отвода потока воды к гидротурбинам.
  • Системы хранения , в которых вода скапливается в резервуарах, созданных плотинами на ручьях и реках, и выпускается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии.Большинство гидроэнергетических объектов США имеют плотины и водохранилища.

Гидроаккумулирующие сооружения представляют собой тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище, расположенное на большей высоте, и выпускается из верхнего водохранилища для питания гидротурбин, расположенных ниже верхнего водохранилища. Электроэнергия для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая электростанции, работающие на ископаемом топливе, или атомные электростанции.Обычно они перекачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее выработку и/или когда оптовые цены на электроэнергию относительно низки, и выпускают накопленную воду для выработки электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой. Таким образом, ГАЭС имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии.Управление энергетической информации США публикует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих электростанциях как отрицательную выработку.

История гидроэнергетики

Гидроэнергетика является одним из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства возобновляемой электроэнергии в США. Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергию, чтобы вращать гребные колеса на реках для измельчения зерна.До того, как в Соединенных Штатах появились паровая энергия и электричество, зерновые и лесопилки работали напрямую от гидроэнергии. Первое промышленное использование гидроэнергетики для выработки электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 дуговых ламп на фабрике стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Первая в США гидроэлектростанция по продаже электроэнергии открылась на реке Фокс недалеко от Эпплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.

В США работает около 1450 обычных и 40 гидроаккумулирующих гидроэлектростанций.Старейшим действующим гидроэнергетическим объектом США является электростанция Уайтинга в Уайтинге, штат Висконсин, которая начала работу в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство этих гидроэлектростанций были построены до середины 1970-х годов федеральными государственными учреждениями. Крупнейший гидроэнергетический объект США и крупнейшая электростанция США по генерирующей мощности — это гидроплотина Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне с общей генерирующей мощностью 6765 МВт.

1 Коммунальные электростанции имеют общую мощность производства электроэнергии не менее 1 мегаватта. Генерирующая мощность – это чистая летняя мощность.

Последнее обновление: 8 апреля 2021 г.

Энергия воды | Руководство для учащихся по глобальному изменению климата

Если вы когда-нибудь стояли в быстротечном потоке, под водопадом или на берегу океана, когда набегают волны, то вы чувствовали силу воды.Энергия движущейся воды может быть использована для производства электричества несколькими различными способами. Например:

  • Плотина гидроэлектростанции улавливает энергию движения реки. Операторы плотин контролируют поток воды и количество производимой электроэнергии. Плотины создают за собой резервуары (большие водоемы со спокойной водой), которые можно использовать для отдыха, заповедников и источников питьевой воды.
  • Мощность волн улавливает энергию волн на поверхности океана с помощью специального буя или другого плавучего устройства.
  • Энергия приливов улавливает энергию текущих вод с помощью турбин, когда приливы набегают на прибрежные районы и выходят из них.

Как это работает

  1. Текущая вода вращает водяное колесо или турбину.
  2. Генератор, прикрепленный к турбине, вырабатывает электричество.

Интересные факты

  • Чудо природы! Знаете ли вы, что одно из величайших природных чудес света производит электричество уже более 100 лет? Сегодня Ниагарский водопад является крупнейшим производителем электроэнергии в штате Нью-Йорк, вырабатывая достаточно электроэнергии, чтобы одновременно зажечь 24 миллиона 100-ваттных лампочек!
  • Впереди. Гидроэнергетика является ведущим источником возобновляемой энергии, используемым для производства электроэнергии в Соединенных Штатах.
  • Волна будущего. Первая коммерческая электростанция в США, использующая океанские волны для выработки электроэнергии, находится в работе в Орегоне. Когда все будет готово, 10 «энергетических буев» в океане будут генерировать достаточно электроэнергии для питания 1000 домов.

К началу страницы

Основы гидроэнергетики (текстовая версия)

Это текстовая версия видеоролика «Основы гидроэнергетики.»

Превратить воду в электричество? Звучит как магический трюк.

А знаете ли вы, что около 7% всего электричества в Америке вырабатывается водой?

Он называется «Гидроэнергетика» и является крупнейшим источником возобновляемой чистой энергии в США и во всем мире.

Как это работает? Это просто.

Используя силу потока воды, мы можем захватывать кинетическую, или движущуюся, энергию. Этот движение энергии можно использовать для физического перемещения других объектов, таких как турбина. Турбины а генераторы преобразуют энергию и мощность проточной воды в электричество. Это Затем электричество подается в электрическую сеть для использования вами и мной в домах. и предприятия.

Плотины и водохранилища не только производят электричество.Они помогают сообществам с защитой от наводнений и ирригацией, а также обеспечить питьевой водой и возможностями для отдыха, слишком.

Гидроэнергетика, также называемая гидроэлектростанцией, поддерживается природными водами Земли. цикл.

Вода течет через озера, ручьи и океаны, затем испаряется в облака — облака создают дождь, перенося воду обратно в озера, ручьи и океаны, где она началась, позволяя снова и снова завоевывать власть.

Гидроэнергетика является одним из самых надежных и экономичных источников возобновляемой энергии.

И это позволяет использовать другие возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, помогая сообществам для достижения своих низкоуглеродных целей.

Гидроэнергетика постоянно развивается. Работая вместе с другими отраслями, мы разработка небольших модульных концепций, которые предлагают улучшенный захват и хранение энергии с минимальным воздействием на окружающую среду.

Продолжая исследования, мы можем открыть новые способы эффективного и действенного захвата этот мощный ресурс… никакой магии не нужно… только наука.

[логотип NREL]

www.nrel.gov/research/learning.html

Гидроэнергетика | Национальное географическое общество

Гидроэлектроэнергия, также называемая гидроэлектроэнергией или гидроэлектроэнергией, представляет собой форму энергии, которая использует силу движущейся воды, например воды, текущей по водопаду, для выработки электроэнергии.Люди использовали эту силу на протяжении тысячелетий. Более двух тысяч лет назад люди в Греции использовали проточную воду, чтобы вращать колесо своей мельницы, чтобы перемолоть пшеницу в муку.

Как работает гидроэнергетика?

Большинство гидроэлектростанций имеют резервуар с водой, задвижку или клапан для контроля того, сколько воды вытекает из резервуара, а также выпускное отверстие или место, куда вода попадает после того, как стекает вниз. Вода получает потенциальную энергию непосредственно перед тем, как переливается через плотину или стекает с холма.Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, когда вода течет вниз по склону. Вода может использоваться для вращения лопастей турбины для выработки электроэнергии, которая распределяется между потребителями электростанции.

Типы гидроэлектростанций

Существует три различных типа гидроэлектростанций, наиболее распространенными из которых являются водохранилища. В водохранилище плотина используется для контроля потока воды, хранящейся в бассейне или резервуаре.Когда требуется больше энергии, вода сбрасывается из плотины. Как только вода высвобождается, сила тяжести берет верх, и вода течет вниз через турбину. Когда лопасти турбины вращаются, они приводят в действие генератор.

Другим типом гидроэлектростанций являются деривационные сооружения. Этот тип завода уникален тем, что не использует плотину. Вместо этого он использует серию каналов для направления проточной речной воды к турбинам, питающим генераторы.

Третий тип установок называется гидроаккумулирующими.Этот завод собирает энергию, полученную от солнечной, ветровой и ядерной энергии, и сохраняет ее для будущего использования. Завод накапливает энергию, перекачивая воду вверх из бассейна на более низкой высоте в резервуар, расположенный на более высокой высоте. Когда есть высокий спрос на электроэнергию, вода, находящаяся в верхнем бассейне, высвобождается. Когда эта вода стекает обратно в нижний резервуар, она вращает турбину, вырабатывая больше электроэнергии.

Насколько широко в мире используется гидроэлектроэнергия?

Гидроэлектроэнергия является наиболее часто используемым возобновляемым источником электроэнергии.Китай является крупнейшим производителем гидроэлектроэнергии. Другие ведущие производители гидроэлектроэнергии в мире включают США, Бразилию, Канаду, Индию и Россию. Приблизительно 71 процент всей возобновляемой электроэнергии, вырабатываемой на Земле, приходится на гидроэнергетику.

Какая самая большая гидроэлектростанция в мире?

Плотина «Три ущелья» в Китае, которая сдерживает реку Янцзы, является крупнейшей гидроэлектростанцией в мире с точки зрения производства электроэнергии.Плотина имеет длину 2335 метров (7660 футов) и высоту 185 метров (607 футов) и имеет достаточно генераторов для производства 22 500 мегаватт электроэнергии.

 

Семь неожиданных способов получения энергии из воды | Наука

Люди фотографируют воду, вытекающую из водохранилища китайской плотины «Три ущелья», крупнейшей гидроэлектростанции в мире. STRINGER ШАНХАЙ/Reuters/Corbis

Использование движения воды — один из древнейших способов получения энергии людьми.Сегодня на долю гидроэнергетики приходится около 20 процентов мирового производства электроэнергии, и эта цифра остается неизменной с 1990-х годов.

Но даже если плотина не задействована, вода является ключом к производству большей части электроэнергии в мире. На газовых, угольных, атомных и многих других электростанциях топливо фактически используется для превращения воды в пар, а генераторы преобразуют энергию пара в электричество. В честь Всемирной недели воды в этом году, вот некоторые из неожиданных способов, которыми вода играет жизненно важную роль в современном производстве энергии, и некоторые из удивительных способов использования воды в возможных источниках энергии будущего:

Энергия дождя

В падающей дождевой капле может быть не так много энергии, иначе она точно повредит.Но французские ученые нашли способ использовать то, что доступно. Команда Французской комиссии по атомной энергии построила устройство, используя специальный пластик, который преобразует вибрационную энергию капли дождя, падающей на нее, в электричество. Такое изобретение не могло производить много энергии: ливень производил до 12 милливатт, или достаточно, чтобы привести в действие пару стандартных лазерных указок. Но система будет иметь преимущество перед солнечной, так как будет работать в темноте и, конечно же, в ливень.

Водородное топливо

С помощью устройства, называемого топливным элементом, водород можно превратить в электричество.Но даже несмотря на то, что этот элемент широко распространен, получение одного только чистого водорода долгое время было проблемой. Сегодня почти все мировые запасы исходят из ископаемого топлива, в основном природного газа. Исследователи, однако, работали над способами выделения водорода из воды без использования большего количества энергии, чем может произвести топливный элемент. Некоторые проекты, например, изучают бактерии и солнечно-тепловые методы.

Топливо для реактивных двигателей, получаемое из морской воды

В более экстремальном варианте водородной энергетики U.Ранее в этом году компания S. Navy объявила, что разработала метод превращения морской воды в топливо для реактивных двигателей. Процесс начинается с использования электричества для расщепления воды на водород и кислород. Затем водород соединяется с углекислым газом, растворенным в воде, для получения углеводорода, также известного как топливо для реактивных двигателей. Но любой, кто рассматривает океаны как решение всех наших энергетических проблем, будет разочарован. Этот процесс энергозатратен и подходит только в том случае, если у вас есть корабль с ядерной установкой, и реактивные самолеты в воздухе вам нужны больше, чем электричество на палубе.

Гибрид солнечной энергии

Постройте очень высокую башню с верхней кромкой, а затем пустите на нее тонкий водяной туман. Туман поглощает тепло из воздуха и испаряется. Это приводит к тому, что прохладный плотный воздух течет к нижней части конструкции, где он проходит через огромные ветряные турбины, производящие электричество. Этот метод, запатентованный еще в 1975 году, лучше всего работает в жарких и засушливых местах и ​​требует большого количества воды.Наконец, в 2018 году он пройдет первое испытание, и башня будет выше, чем Эмпайр-стейт-билдинг, который планируется построить в Аризоне.

Геотермальная

Геотермальная энергия зависит от тепла Земли для производства электроэнергии. Но вы не можете просто воткнуть тостер в ближайший очаг магмы. В некоторых местах, таких как Исландия и Калифорния, сейсмическая активность разрушает скалы, позволяя воде циркулировать вблизи геологических горячих точек. Затем пар естественным образом поднимается на поверхность, где он может приводить в действие генераторы.На участках, где горячие породы залегают глубже под поверхностью, холодная вода может закачиваться через колодцы для подогрева, а горячая вода может извлекаться из других колодцев. В некоторых зданиях даже используются геотермальные тепловые насосы, но для перемещения энергии они обычно используют воздух или антифриз, а не воду.

Биотопливо

Традиционное биотопливо, такое как древесина, не требует дополнительной обработки водой перед сбором урожая. Но многие из новых источников биотоплива потребляют даже больше воды, чем дает природа.Такие культуры, как кукуруза и сахарный тростник, теперь выращивают специально для производства этанола, и они требуют орошения. По одной из оценок, к 2030 году на такое производство биотоплива может пойти до 8 процентов пресной воды США.

Фрекинг

При гидравлическом разрыве пласта вода закачивается глубоко под землю для создания трещин, которые обеспечивают доступ к захваченной нефти или природному газу. Каждая скважина может потребовать до 7 миллионов галлонов воды, чтобы высвободить все это ископаемое топливо. В некоторых регионах, таких как Калифорния и Техас, отвод воды для фрекинга истощает и без того истощенные запасы.Такая напряженность может возрасти, согласно новому отчету Института мировых ресурсов, в котором отмечается, что 40 процентов стран, имеющих площади, пригодные для фрекинга, уже имеют ограниченные водные ресурсы.

Антропоцен Энергия Окружающая обстановка Научные инновации Вода

Рекомендуемые видео

Гидроэнергетика и другие гидроэнергетические технологии

Водные технологии охватывают множество систем, использующих океанскую или пресную воду для производства электроэнергии или тепловой энергии.Наиболее известная водная технология — это гидроэнергетика, в которой сила движущейся воды приводит в движение турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Гидроэнергетика и другие водные технологии являются возобновляемыми, поскольку их топливо естественным образом восполняется посредством круговорота воды; они являются чистой альтернативой сжиганию ископаемого топлива, которое вызывает изменение климата. Гидроэнергетика не требует закупки топлива для генерации, в отличие от природного газа, угля и других установок, работающих на топливе. Единственными затратами являются строительство и эксплуатация генерирующих мощностей.

Во всем мире на долю гидроэнергетики приходится около 15 % производства электроэнергии. В 2014 году гидроэлектростанции США имели мощность около 101 000 мегаватт (МВт) и производили 6 % всей энергии и 48 % возобновляемой электроэнергии в Соединенных Штатах. Хотя наиболее подходящие участки для крупномасштабных плотин были разработаны в Соединенных Штатах и ​​во всем мире, существует множество возможностей для установки гидроэнергетических систем на существующих плотинах, которые в настоящее время не имеют генерирующих мощностей, а также для использования других технологий гидроэнергетики в реках, приливных зонах и открытом океане.Согласно двум исследованиям, проведенным Министерством энергетики США в 2012 году, существующие плотины, которые в настоящее время не производят энергию, могут обеспечить 12 000 МВт дополнительной мощности, а если будут построены новые установки (включая те, которые используют волны и приливные течения), гидроэнергетика потенциально может обеспечить 15 процентов. электроэнергии Америки к 2030 году (против 6 процентов сегодня).

Гидроэнергетические сооружения могут быть установлены на реках, океанах или озерах.

 

Реки


Плотины

Плотины крупных гидроэлектростанций на крупных реках являются наиболее развитыми генераторами энергии воды.Насосные водохранилища или водохранилища хранят воду в резервуаре, чтобы использовать ее, когда река течет медленнее или в периоды пикового спроса на энергию. Это обеспечивает надежную выработку электроэнергии при базовой нагрузке. Примерами таких крупных сооружений являются плотина Гувера в Неваде и плотина Гранд-Кули в Вашингтоне. Большие плотины также удовлетворяют множество социальных потребностей, таких как орошение, борьба с наводнениями и отдых.

Резервуарные установки имеют несколько недостатков. Исследования показывают, что большие водохранилища в бореальном и тропическом климате выделяют столько же парниковых газов, сколько и электростанции, работающие на ископаемом топливе.Затопленная растительность разлагается, высвобождая метан и углекислый газ в результате мощного выброса в начале срока службы плотины и продолжая в меньших количествах на протяжении всего периода эксплуатации плотины. Дальнейшие воздействия включают изменения температуры воды, растворенного кислорода и других питательных веществ, ущерб речной экосистеме, перемещение сообществ в результате изменения течения реки и нестабильность берегов реки, ведущую к вырубке лесов, наводнениям и эрозии. Гидроэнергетика уязвима перед изменением климата. Продолжительные засухи могут снизить уровень воды в реке, снизив выработку электроэнергии, в то время как таяние ледников, быстрое таяние снежного покрова или изменение характера осадков со снега на дождь могут значительно изменить течение реки.

Русло реки

Русловые электростанции не имеют водохранилищ, но могут использовать низкоуровневые дамбы для увеличения разницы между уровнем водозабора и турбиной. В этом случае естественный речной сток вырабатывает электроэнергию, а количество вырабатываемой электроэнергии колеблется в зависимости от цикла реки. Хотя речная технология может использоваться для крупномасштабного производства электроэнергии, она обычно применяется для снабжения электроэнергией отдельных населенных пунктов мощностью менее 30 МВт.Эта форма выработки электроэнергии популярна в сельских районах Китая, но имеет потенциальное применение во многих местах, в том числе в Соединенных Штатах. Русловые технологии обычно гораздо меньше нарушают речной сток по сравнению с крупными плотинами гидроэлектростанций.

Текущий

Текущая генерация работает аналогично ветряной турбине, но под водой. Поскольку вода плотнее воздуха, вода, движущаяся с заданной скоростью, будет производить гораздо больше энергии, чем энергия ветра, генерируемого сопоставимой скоростью.Однако сама турбина должна быть прочнее и, следовательно, дороже. Воздействие нынешних турбин на окружающую среду неясно. Это может нанести вред популяциям рыб, но были разработаны безопасные для рыб турбины.

В Соединенных Штатах есть много потенциальных площадок, где может возникнуть текущая генерация, и несколько проектов находятся в стадии реализации, в том числе в Ист-Ривер в Нью-Йорке и в заливе Сан-Франциско. В 2012 году Федеральная комиссия по регулированию энергетики выдала первую в США лицензию на пилотный коммерческий проект по использованию приливной энергии.10-летняя лицензия устанавливает проект East River (Roosevelt Island Tidal Energy) на пути к строительству 30 турбин для выработки 1 МВт.

 

Океаны


Приливная плотина

Приливная энергия океана использует предсказуемый цикл энергии, производимой приливами. Приливная плотина работает так же, как плотина крупного водохранилища ГЭС, но размещается на входе в бухту или устье. Удерживаемая в заливе вода выпускается через турбины плотины и вырабатывает электроэнергию.Прилив должен иметь достаточно большой диапазон между приливом и отливом, около десяти футов, чтобы заграждение функционировало экономично. Лучшие потенциальные участки расположены в северной Европе и на западном побережье США. Приливная плотина в Ла-Рансе, Франция, работает с 1967 года и имеет мощность 240 МВт. Потенциальное воздействие плотин на окружающую среду может быть значительным, поскольку они построены в хрупких эстуарных экосистемах, но менее интрузивные конструкции, такие как заборы или плавучие баржи, находятся в стадии разработки.

Приливное течение

Подобно технологиям речных течений, турбины, закрепленные на дне океана или подвешенные к бую на пути океанского течения, могут использоваться для выработки электроэнергии. Хотя эта технология находится на стадии разработки, некоторые потенциальные места в Соединенных Штатах включают залив Мэн, Северную Каролину, тихоокеанский северо-запад и Гольфстрим у Флориды.

Волна

Когда ветер движется над поверхностью океана, он передает энергию воде и создает волны.Несмотря на переменные размеры и скорость, волны предсказуемы и возникают постоянно. Только в прибрежных водах США общая годовая энергия волн составляет 2100 тераватт-часов.

Испытываются различные технологии преобразования энергии волн в электричество. Большинство систем улавливают энергию на поверхности волн или используют перепады давления непосредственно под поверхностью. Эти системы используют волны для создания давления и перемещения гидравлических насосов или сжатого воздуха, который, в свою очередь, приводит в движение генераторы.Воздействие волновых генераторов на окружающую среду полностью не известно, но считается, что оно минимально и зависит от конкретного места.

Лучшими потенциальными местами для генерации волн являются районы океана с сильными ветровыми течениями. Это районы между 30° и 60° широты, полярные районы с частыми штормами, районы вблизи экваториальных пассатов и западные побережья континентов. Гибридная технология ветра и волн для морских энергетических ферм находится в разработке. Потенциальные участки в Соединенных Штатах для гибридных ветровых электростанций включают прибрежные районы восточного побережья и северо-запада Тихого океана.

Преобразование тепловой энергии океана

Преобразование тепловой энергии океана (OTEC) использует пар, полученный из теплых поверхностных вод, для вращения турбин. Холодная глубинная вода океана конденсирует пар обратно в воду для повторного использования. Между поверхностью и глубиной необходима разница температур в 36°F. Потенциальные участки включают тропические острова. OTEC находится на ранней стадии разработки и еще не является рентабельной из-за высокой стоимости перекачки глубинных вод на наземные электростанции.OTEC может работать в паре с океанскими системами кондиционирования воздуха (см. ниже). Кроме того, богатая питательными веществами глубинная вода может помочь в аквакультуре. В поверхностных прудах с глубоководной накачкой можно выращивать лосося, омаров и другие морепродукты, а также планктон и водоросли.

Термальное кондиционирование воздуха океана/озера

В дополнение к производству электроэнергии вода также может быть использована для прямой тепловой энергии. Вода из озер или океанов может обеспечивать кондиционирование воздуха в зданиях. Холодная глубокая вода используется для охлаждения пресной воды, которая циркулирует в здании по замкнутой системе труб, обеспечивая кондиционирование воздуха с меньшими затратами, чем традиционные методы.Отработанная вода возвращается в океан или озеро для возобновления цикла. Холодная глубокая вода должна быть между 39°F и 45°F и близко к берегу, чтобы быть экономичной. Примеры систем термического охлаждения океана можно увидеть на Гавайях (совместно с объектами OTEC) и в Торонто, где вода из озера Онтарио используется для кондиционирования зданий в центре города. Крупномасштабный проект OTEC (100 МВт+), расположенный в островных сообществах, таких как Пуэрто-Рико, Гавайи или Гуам, может быть экономически выгодным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.