Энергия воды это кратко

Обновлено: 07.07.2024

Вода занимает две трети поверхности земного шара, образуя гидросферу. Она служит оплотом жизни на планете. На Земле 1390 миллионов кубометров воды.

Состав гидросферы

Мировой океан	96,4%
Ледники и снежный покров	1,86%
Подземные источники	1,7%
Реки и другие водоемы на поверхности Земли	0,02%

Можно бесконечно перечислять полезные свойства воды. Много веков назад человек научился использовать силу водной стихии и обращать строптивые реки себе на пользу. Речь идет о гидроэнергии. Ее первой научился использовать человек.

Понятие о гидроэнергии, история развития гидроэнергетики

Под гидроэнергией подразумевают энергию, которую несет течение реки. Чаще всего используют силу падающего потока, в регионах, где это возможно, применяют естественную силу приливов и отливов.

Широко используется гидроэнергетический потенциал плотин. Это искусственное сооружение, позволяющее воде скапливаться в искусственно созданном водоеме, создавая перепад высот и напор воды.

В средние XX века гидроэнергией реки пользовались на мельницах для приведения в действие жерновов и в кузницах, для раздувания мехов. Раньше строили простейшие запруды и использовали водяное колесо. Затем изобрели гидравлические турбины, они превращают кинетическую энергию потока в механическую.

Сейчас гидроэнергия преобразуется при помощи турбин в электричество.

Принцип получения гидроэнергии

В нижнем течении полноводных рек сооружают искусственные водохранилища и строят гидроэлектростанции с гидравлическими турбинами.

В зависимости от скорости течения рек и напора водного потока используют разные конструкции, но все они построены по одному принципу – преобразуют энергию течения рек в механическую энергию вращения валов. При помощи гидравлических турбин она перерабатывается в электроэнергию.

По берегам морей, где регулярно происходят приливы и отливы, используется морская гидроэнергетика.

В ее основе лежит изменение уровня воды в прибрежной зоне под влиянием гравитации Земли – притяжения Солнца и Луны. Оно происходит дважды в сутки – утром и вечером. Перепад уровня воды в разных местностях составляет в это время от 13 до 18 метров.

В России в постсоветском пространстве действует одна экспериментальная приливная электростанция (ПЭС) на побережье Баренцева моря в поселке Кислая Губа. Несколько проектов пока не реализованы.

Плюсы и минусы гидроэнергии

Гидроэнергетика – это востребованный вид энергии. На это есть ряд причин, основные из них мы перечислили в сравнительной таблице.

Преимущества	Недостатки
Использование возобновляемой энергии.	Высокие затраты на этапе строительства.
Низкая себестоимость. Источник энергии – вода в реке – практически бесплатная.	Удаленность источника энергии от потребителя и соответственно необходимость транспортировки.
Экологическая безопасность. Отсутствие вредных выбросов в атмосферу. Сохранение углеводородных топливных ресурсов. Все, что теряет водный поток при прохождении через плотину, это скорость течения.	Необходимость задействовать большие территории под водохранилища.
Высокий коэффициент полезного действия – 95%, мощность свыше 100 МВт.	Отчуждение плодородных пойменных земель.
Простота в эксплуатации.	Постоянная потребность в водных ресурсах.
Возможность регулировать объемы гидроээнергии в зависимости от потребностей.	Влияние на водное биологическое равновесие.
Искусственные водохранилища помогают решить проблему паводков и обеспечивают пресной водой городские и сельские поселения, промышленность и сельское хозяйство.	Опасность техногенных катастроф или террористических актов.
Использование ресурсов водохранилища для промыслового рыбхозяйства.

Способы использования гидроэнергии

Использование гидроэнергии проходит не только по прямому назначению. Для региона, где построена ГЭС, этот объект является точкой экономического роста.

Вокруг дешевого неисчерпаемого источника энергии строятся предприятия, растет промышленный оборот, создаются новые рабочие места, развивается инфраструктура.

Государственные и общественные задачи, которые решает гидроэнергетика:

Обеспечивает единую системную надежность энергосистемы страны.
Развивает главные отраслевые производства.
Формирует схему промышленного водоснабжения.
Создает стратегический запас питьевой пресной воды.
Служит предпосылкой развития сельского хозяйства и рыбоводства.
Решает проблемы мелиорации, паводкового затопления, орошения и пр.
Включено в программу сохранения безопасности населения.

Производство гидроэнергии в мире

Гидроэнергетические ресурсы занимают 19% всей производящейся на планете энергии. Они составляют 63% возобновляемых источников энергии.

Ведущие позиции по выработке гидроэнергии занимают Норвегия, Исландия и Канада. Приливные электростанции построены в Северной Америке (США и Канада) в Европе (Великобритания и Франция) и в некоторых других странах.

В Европе недостаток территорий, пригодных для затопления и дороговизна земли затрудняют развитие энергетики рек. Наиболее активно ведется строительство ГЭС на реках в Китае.

Общеизвестный факт, что первая гидроэлектростанция построена на реке Неккар притоке Рейна в Германии в 1891 году. Она передавала электричество на невероятное по тем временам расстояние 170 км.

Руководил производством работ русский инженер-электротехник М.О.Доливо-Добровольский. С того момента берет начало мировая история электрификации.

Гидроэнергетика России

В России самая разветвленная водная сеть в мире. Здесь как ни в одной стране задействована энергия рек. Это обусловлено ходом истории. На гидроэнергетику сделало ставку молодое советское государство, прописав задачи и стратегию развития энергетики в знаменитом государственном плане электрификации ГОЭЛРО.

Мощны м гидроэнергопотенциалом обладают реки Дальнего Востока и Сибири.

Наиболее крупные запасы гидроэнергии сосредоточены в Поволжье. На главной русской реке построен каскад электростанций. Энергетическими столпами являются Днепровская, Красноярская, Саяно-Шушенская, Братская электростанции.

Сегодня в России работают 15 крупных гидроэлектростанций мощностью выше 1000 МВт и более сотни мелких. Но техническое состояние многих таково, что требуется переоснащение и модернизация уже имеющихся объектов.

Общий объем производства гидроэнергии в России 165 млрд Квт/ч. При таких масштабах вопрос энергообеспечения страны мог бы быть решен. Но пока генерирующие энергетические компании действуют разобщенно и не объединены в единую систему, подконтрольную государству, рост тарифов на электроэнергию не остановить.

Энергия рек, морских приливов, запасы дождевых, талых вод – это тот ресурс, который до сих пор не используется на 100%. Они представляют колоссальный источник восполнимой, дешевой и экологически чистой энергии.

Гидроэнергетика – самое эффективное направление развития производства электричества. На данный момент суммарное производство гидроэнергии на основе возобновляемых биологических ресурсов составляет 89,5%

Использование энергии морских приливов и отливов

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Плюсы и минусы приливных электростанций

Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития

Принцип работы волновых электростанций

Геотермальные электростанции: плюсы и минусы выработки электроэнергии ГеоТЭС

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
использование энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. До середины 19 в. для этого применялись водяные колеса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала. Позднее появились более быстроходные и эффективные гидравлические турбины. До конца 19 в. энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например для размола зерна или для приведения в действие кузнечных мехов и молота. В наши дни практически вся механическая энергия, создаваемая гидравлическими турбинами, преобразуется в электроэнергию.
См. также ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ. Почти вся гидравлическая энергия представляет собой одну из форм солнечной энергии и поэтому относится к возобновляемым природным энергоресурсам. Под лучами солнца испаряется вода из озер, рек и морей. Образуются облака, идет дождь, и вода в конце концов возвращается в водные бассейны, т.е. туда, откуда испарилась. С таким круговоротом воды в природе связаны колоссальные количества энергии. Географическая область умеренного климата высотой над уровнем моря около 2500 м и количеством осадков порядка 1000 мм/год теоретически могла бы непрерывно давать более 750 кВт с каждого квадратного километра площади. На самом деле можно использовать лишь малую долю всего количества осадков и лишь ничтожную долю высоты, с которой они стекают. Кроме того, обычно КПД современных гидротурбин и генераторов не превышает 86%. Тем не менее производительность гидроэлектростанций (ГЭС) в США составляет около 75 000 МВт, и по крайней мере еще 50 000 МВт можно получить дополнительно.
См. также ДОЖДЬ.
Гидроэнергетические ресурсы. Уровень развития гидроэнергетики в разных странах и на разных континентах неодинаков. Больше всего гидроэлектроэнергии производят Соединенные Штаты, за ними идут Россия, Украина, Канада, Япония, Бразилия, КНР и Норвегия. Неосвоенные гидроэнергетические ресурсы Африки, Азии и Южной Америки открывают широкие возможности строительства новых ГЭС. На Северную Америку, в распоряжении которой находится всего около 13% мировых ресурсов гидроэнергетики, приходится около 35% полной мощности действующих ГЭС. В то же время Африка (21% мировых гидроэнергетических ресурсов) и Азия (39%) вносят лишь 5 и 18% соответственно в мировую выработку гидроэлектроэнергии. Из остальных континентов Европа (21% ресурсов) дает 31% выработки, а Южная Америка и Австралия, вместе взятые, располагая примерно 15% ресурсов, дают только 11% производимой в мире гидроэлектроэнергии.

ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (схема). Плотина образует водохранилище, обеспечивая постоянный напор воды. Вода входит в водоприемник и, пройдя по напорному водоводу, вращает гидротурбину, которая приводит в действие гидрогенератор. Выходное напряжение гидрогенераторов повышается трансформаторами для передачи на распределительные подстанции и затем потребителям.

Плотины. Вода, вращающая гидравлические турбины, обычно берется из искусственных водохранилищ, созданных путем перекрытия реки плотиной. Плотина повышает напор воды, поступающей на турбины, и тем самым увеличивает мощность электростанции. Расход воды из водохранилища через турбины можно регулировать. Водохранилище, кроме того, служит отстойником для песка, ила и мусора, приносимых естественными водотоками. Построив плотину с водохранилищем, можно предотвратить паводковые затопления, а также создать надежный запас воды для водоснабжения населения и промышленности.
См. также ПЛОТИНА.
Гидравлические турбины. Гидравлическая турбина преобразует энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Существуют разные конструкции гидротурбин, соответствующие разным скоростям течения и разным напорам воды, но все они имеют только два лопастных венца. (Паровые и газовые турбины - со многими венцами лопаток.) К лопастям первого венца относятся профилированные колонны статора и лопатки направляющего аппарата, причем последние обычно позволяют регулировать расход воды через турбину. Второй венец образуют лопасти рабочего колеса турбины. Два последовательных лопастных венца (статора и колеса) составляют ступень турбины. Таким образом, в гидротурбинах имеется только одна ступень.
См. также ТУРБИНА. Ось вращения турбины, рассчитанной на большой расход и малый напор, обычно располагают горизонтально. Такие турбины называют осевыми или пропеллерными. В гидроагрегатах приливной ГЭС, построенной в заливе Фанди (провинция Новая Шотландия, Канада), ротор генератора закреплен на периферии рабочего колеса, охватывая его. Такая конструкция генератора требует меньше железа и меди. Но чаще турбину располагают вертикально и выводят ее вал из пологого S-образного водяного канала через уплотнение к внешнему гидрогенератору. Во всех крупных осевых турбинах лопасти рабочего колеса могут поворачиваться в соответствии с изменениями напора, что особенно ценно в случае приливных ГЭС, всегда работающих в условиях переменного напора. Расчетный диапазон напора для горизонтальных осевых турбин составляет 3-15 м. Вертикальные осевые турбины используются при напорах от 5 до 30 м. Конструкцию поворотно-лопастных турбин предложил в 1910 австрийский инженер В.Каплан. Лопатки их направляющего аппарата поворачиваются на осях, параллельных валу, и турбина снабжена подводящей камерой, к которой подходит водовод.

РАДИАЛЬНО-ОСЕВАЯ ГИДРОТУРБИНА С ГИДРОГЕНЕРАТОРОМ. Напор воды преобразуется в механическую энергию вращающегося вала, а затем в электроэнергию. 1 - верхняя платформа; 2 - верхняя ферма статора; 3 - статор генератора; 4 - коллектор водяного охлаждения обмоток статора; 5 - ротор; 6 - обод ротора; 7 - полюсы с обмоткой возбуждения; 8 - контактные кольца; 9 - подпятник с направляющим подшипником; 10 - нижняя ферма статора; 11 - домкраты ротора; 12 - тормоза; 13 - воздухоохладители; 14 - вал и муфта; 15 - направляющий подшипник; 16 - корпус подшипника; 17 - исполнительный механизм затвора; 18 - нижняя платформа; 19 - рабочее колесо; 20 - лопатки направляющего аппарата; 21 - колонны статора турбины; 22 - спиральная камера турбины; 23 - отводная камера; 24 - отводная труба.

При повышенных напорах (от 12 до 300 м) более предпочтительны радиально-осевые турбины, в которых вода, входя по радиусу, выходит в осевом направлении. Такие турбины существенно усовершенствовал американский инженер Дж.Френсис, начавший эксперименты с ними в каналах под Лоуэллом (шт. Массачусетс, США) в 1851. Радиально-осевые турбины обычно отличаются лопатками большого диаметра, жестко закрепленными на рабочем колесе, но направляющий аппарат в них такого же вида, как и в поворотно-лопастных турбинах. Турбины для напоров, превышающих 300 м, совершенно иные, нежели описанные выше. В них имеются от одного до шести сопел кругового сечения, создающих водяные струи, которые падают на лопасти рабочего колеса. Расход воды регулируется перекрытием проходного сечения сопел. Рабочее колесо работает не под водой, как в осевой и радиально-осевой турбинах, а в воздухе. Высокоскоростная свободная водяная струя бьет в лопасть рабочего колеса, которая имеет форму двойного ковша. Конструкция ковшовой гидротурбины была предложена в 1878 и запатентована в 1880 американским инженером А.Пелтоном. Ковшовая гидротурбина называется активной (свободноструйной), поскольку в соплах напор падает до нуля и сила, действующая на лопасти, создается ударом струи. Осевая же и радиально-осевая турбины относятся к реактивным (напороструйным), так как поток продолжает ускоряться в проходах между лопастями рабочего колеса и крутящий момент частично создается реакцией, ответственной за ускорение.
Гидрогенераторы. Гидрогенераторы для ГЭС специально проектируются соответственно частоте вращения и мощностью гидротурбин, для которых они предназначаются. Гидрогенераторы на большую единичную мощность обычно устанавливают вертикально на подпятниках с соответствующими направляющими подшипниками. Они, как правило, трехфазные и рассчитаны на стандартную частоту. Система воздушного охлаждения - замкнутая, с теплообменниками воздух - вода. Предусматривается возбудитель.
См. также ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ.
Коэффициент нагрузки. Немногие ГЭС все время работают на полной мощности. Иногда это невозможно из-за нехватки воды, а иногда лишено смысла из-за отсутствия нагрузки. Коэффициент нагрузки электростанции - это отношение средней потребляемой мощности за данный период к пиковой мощности в этот же период. При использовании накопительного водохранилища, в котором вода аккумулируется в часы пониженных нагрузок, ГЭС на водотоке, который годен для выработки лишь 10 МВт, может обслуживать нагрузку в 15-20 МВт, если коэффициент нагрузки лежит в пределах от 0,50 до 0,67. Это относится к отдельной ГЭС, самостоятельно обслуживающей свою нагрузку. Если же она включена в энергетическую систему, в которую входят и другие электростанции, то может быть переведена в режим с пиковой мощностью, значительно превышающей 20 МВт, но при меньшем коэффициенте нагрузки.

ПЛОТИНА ГЭС и водохранилище на р. Тахо (Испания).

В энергетические системы, как правило, входят не только ГЭС. Если в системе имеются и тепловые электростанции (ТЭС), то ГЭС может работать по своему графику нагрузки, отличному от общего. От нее требуется, чтобы она приносила наибольшую пользу всей системе. Для этого ГЭС может, например, работать на максимально возможной мощности при имеющемся запасе воды, чтобы экономилось топливо, или же работать только в часы пиковой нагрузки системы, чтобы снизить требуемую мощность ТЭС и, следовательно, необходимые инвестиции на их сооружение и эксплуатацию.
Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). В часы малых нагрузок гидроагрегаты ГАЭС перекачивают воду из низового водоема в верховой, а в часы повышенных - используют запасенную воду для выработки пиковой энергии. Работа в турбинном и насосном режимах обеспечивается обратимыми гидроагрегатами, состоящими из синхронной электрической машины и гидравлической насос-турбины. На перекачку воды в верхний водоем из нижнего затрачивается иногда в полтора раза больше электроэнергии, чем затем из нее вырабатывается. Но это оправдано с точки зрения экономики энергетической системы. Дело в том, что энергию, затрачиваемую на перекачку, вырабатывают ТЭС энергетической системы в часы пониженной нагрузки, когда ее стоимость понижается. Таким образом дешевая "ночная" электроэнергия превращается в ценную "пиковую", что повышает экономическую эффективность системы в целом. Преимущества ГАЭС состоят в том, что у них может быть повышенный напор, для них проще выбрать место сооружения и они требуют меньше воды (поскольку вода циркулирует между верхним и нижним водоемами). Благодаря повышенному напору можно использовать более крупные и эффективные гидрогенераторы. Но существуют и ГЭС смешанного типа (ГЭС - ГАЭС), на которых часть гидроагрегатов работает как в турбинном, так и в насосном режиме, а остальные - только в турбинном (за счет приточности к верхнему водоему). Такие электростанции часто позволяют накапливать больше воды и, следовательно, вырабатывать больше электроэнергии в более длительные периоды пиковой нагрузки, обеспечивая повышенную гибкость в работе.
Приливные электростанции (ПЭС). Для создания экономичной приливной электростанции необходимо сочетание необычайно большого перепада уровней при приливе и отливе (6 м и более) с особенностями береговой линии, позволяющими создать плотину и водный бассейн соответствующих размеров. На Земле не так много мест, где выполняются эти условия: побережья штата Мэн (США) и провинции Нью-Брансуик (Канада), некоторые заливы Желтого моря, Персидский залив, Аляска, некоторые места Аргентины, юг Англии, север Франции, север европейской России и ряд заливов Австралии. Но даже в таких подходящих местах, как залив Пассамакуодди на границе штата Мэн и провинции Нью-Брансуик, ПЭС в настоящее время вряд ли могли бы по стоимости вырабатываемой электроэнергии конкурировать с современными ТЭС. В проектах ПЭС обычно предусматривается создание двух бассейнов - верхового и низового - с водопропускными отверстиями и затворами. Верховой бассейн наполняется во время прилива, а затем опорожняется в низовой, опорожнившийся при отливе.
См. также ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.
ЛИТЕРАТУРА
Непорожний П.С., Обрезков В.И. Введение в специальность: гидроэлектроэнергетика. М., 1982 Малинин Н.К. Теоретические основы гидроэнергетики. М., 1985 Аршеневский Н.Н. и др. Гидроэлектрические станции. М., 1987

Энергетические перспективы не выглядят яркими с ископаемыми источниками энергии, такими как уголь, нефть и природный газ . Эта перспектива мрак вместе с постоянно расширяющимся глобальным населением и быстрой индустриализацией экономики третьего мира оставляет людей в серьезной опасности нехватки энергии в будущем. Если текущие события не ослабевают, не будет достаточной силы для удовлетворения повседневных потребностей человечества.

Правительства действовали быстро, чтобы нейтрализовать эту угрозу, предложив широкие решения, в том числе вкладывая больше ресурсов в разведку большего количества нефти, расширение ядерной энергии , расширение исследований в области энергосберегающих технологий и беспрецедентные инвестиции в возобновляемые источники энергии, Последнее можно разделить на разные области, которые включают в себя энергию ветра , солнечную энергиюи гидроэнергетику.

Из трех гидроэнергетика представляет собой наилучшую возможность для широкого усыновления. Это видно на многочисленных заводах по производству гидроэлектростанций.

Гидроэнергетика - это энергия, создаваемая путем использования естественной силы воды (кинетическая энергия). Энергия используется гидроэлектростанциями и преобразуется в электричество с использованием турбины и генератора. Гидроэнергетика классифицируется как возобновляемый источник энергии,потому что водоснабжение постоянно пополняется солнцем. Это означает, что это бесконечный ресурс. Это также экологично, потому что оно не выделяет парниковые газы в атмосферу, которые в значительной степени способствуют загрязнению и глобальному потеплению, В Китае сегодня крупнейший производитель гидроэнергетики, затем следуют Канада, Бразилия и США. Из-за своего изобилия гидроэнергетика, по прогнозам, будет доминирующим энергетическим ресурсом в мире на многие годы вперед.

Как работают гидроэлектростанции?

Для производства гидроэ-лектричества должно присутствовать три вещи; движущейся вода, турбина и генератор. Гидроэлектростанции предназначены для использования кинетической энергии из движущейся воды. В идеале это фабрики, которые преобразуют энергию падающей воды в поток электронов, обычно называемый электричеством. В большинстве сценариев плотина сооружается через реку, чтобы поднять уровень воды и предложить падение, необходимое для развития движущей силы. Затем падающая вода направляется на колесо турбины на более низком уровне. Текущая вода превращает турбинное колесо, которое подключено к генератору. Генератор имеет ротор, который вращается турбиной. Поворот ротора генератора приводит к электричеству.

Функционирование генератора привязано к принципам, раскрытым Фарадеем. Его открытие гласит, что когда магнит перемещается мимо проводника, он вызывает движение электронов. В крупномасштабном гидроэлектрическом генераторе электромагниты создаются путем циркуляции постоянного тока через проволочные петли, которые обертываются вокруг кучек магнитных стальных пластин, известных как полюсные полюса. Полюсы поля установлены по периметру ротора. Ротор подключен к валу турбины и вращается с заданной скоростью. Когда ротор вращается, он запускает электромагниты (полюсы поля), выходящие за проводники, установленные в статоре, заставляя электроны (электричество) течь и напряжение на выходных клеммах генератора.

Затем произведенное электричество усиливается на напряжение через трансформаторы ГЭС и направляется через линии электропередач. Использованная вода, выполнив свое предназначение, направляется из электростанции в основной поток реки, чтобы продолжить цикл выработки электроэнергии.

Типы гидроэлектростанций

Сегодня существуют многочисленные гидроэлектростанции . Их классификация зависит от чистого объема и потока воды. Классификации также зависят от наличия района для создания электростанции и объема капитала, вложенного в проект. Тем не менее, три основных вида гидроэлектростанций включают в себя установку для добычи , реку-утечку и гидроаккумуляционную установку. Давайте рассмотрим их всесторонне:

Это самый популярный тип гидроэлектростанции . Объектом захоронения является, по сути, крупная гидроэнергетическая система, в которой используется плотина для хранения огромного количества речной воды в водохранилище. Куча воды, выходящей из резервуара, направляется через турбину, заставляя ее вращаться. Вращающаяся турбина активирует генератор для выработки электроэнергии. Вода может выделяться по двум основным причинам; чтобы соответствовать различным потребностям в электроэнергии или обеспечить поддержание постоянного уровня воды в резервуаре.

Проекты по диверсификации реки различаются по величине. Однако для каждого проекта требуется существенная инфраструктура, такая как:

Плотина для разработки небольшого резервуара, называемого головным прудом
Туннель или трубопровод, называемый затвором, построенный длиной в несколько километров для отвода воды от уклона от турбины.
Укрепленное здание электростанции для хранения генераторов
Приток хвоста, через который используемая вода выходит из электростанции
Хорошо спроектированные подъездные пути к электросети и уклону
Линии электропередач, поступающие от электросети к соседней линии передачи BC Hydro
В ряде случаев электрическая подстанция

Водоизмещение рек утечки гидроэлектростанций оказывает меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными гидроэлектрическими проектами, требующими огромных плотин и водохранилищ. Тем не менее, огромная коллекция проектов речных диверсий может значительно повлиять на окружающую среду .

Этот тип гидроэлектростанции очень похож на аккумулятор. Он хранит электроэнергию, произведенную другими источниками энергии, такими как ветер, солнечная энергия и атомная энергия, которые будут использоваться позднее. Эта технология работает, закачивая воду в резервуар более высокого уровня из резервуара более низкого уровня. Перекачка воды в резервуар с высокой отметкой происходит, когда спрос на электроэнергию на самом низком уровне. Когда спрос на электроэнергию резко возрастает, вода может течь обратно в нижний резервуар, чтобы вращать турбину и производить электричество.

Морская гидроэнергетика

Это менее изученная гидроэнергетическая система, которая использует мощность волн или приливных течений для производства электроэнергии. Это имеет большое преимущество в том, что никакая часть земли не предназначена для ее установки.

Гидроэлектростанции также классифицируются по размеру, включая:

Это самая маленькая гидроэлектростанция и способна производить около 100 киловатт энергии. Он способен снабжать достаточное количество электричества для деревни, дома, фермы или ранчо.

Это проекты по гидроэнергетике, которые способны генерировать не более 10 мегаватт мощности

Это проекты по гидроэнергетике, которые способны производить не менее 30 мегаватт энергии.

Гидроэнергетика - самый эффективный и удобный способ производства электроэнергии. Современные гидротурбины настолько новаторские, что они способны конвертировать более 90% доступной энергии в электричество. Это намного лучше, чем по сравнению с наилучшей установкой на ископаемом топливе, которая эффективна только на 50%. Гидроэлектроэнергетика играет решающую роль в современном электросети, приписывая более 16% производства электроэнергии по всему миру. Хотя другие возобновляемые источники энергии, такие как солнечные, ветровые и геотермальные , быстро собирают пар, ожидается, что на протяжении многих лет гидроэлектроэнергия будет стимулировать большинство мировых экономик.

Момент осознания этой возможности – стал переломным для цивилизации: на берегах рек и у водопадов стали строить мельницы, лесопилки и прочие технологические сооружения, которые в своей работе использовали силу водных потоков. С изобретением электричества, необходимость в строительства подобного рода сооружений именно у источников воды отпало – для привода в действие механизмов стали использовать энергию электрического тока.

Но её величество вода недолго оставалась в стороне: с быстро растущей потребностью в электроэнергии человек начал задумываться над тем, как получить это самое электричество при минимальных затратах. И вот в конце прошлого века, а точнее – в 80-е годы – началась эксплуатация гидроэлектростанций, преобразующих энергию воды в электрический ток. Конструкции гидроэлектростанций могут быть самыми разнообразными. К примеру малые гидроэлектростанции могут представлять из себя здания из металлоконструкций с установленным в них оборудованием разной мощности.

Среди многих методов получения электричества из энергии водных потоков преобладают два:

Первый из них использует такое явление, как океанские приливы. Процесс прилива объясняется воздействием гравитационного поля луны на огромные массы океанских вод. Действие приливов проявляется в повышении уровня воды в регионе, находящемся на минимальном расстоянии от ночного светила и повторяются с цикличностью 2 раза в сутки и привязаны к положению Луны и времени года. Влияние Солнца на океанские приливы – намного меньше из-за несоизмеримо большего расстояния его от земли по сравнению с Луной.

Высота подъёма уровня воды при приливах не превышает 0,5м. В тех же случаях, когда перемещение воды ограничены, волны могут достигать высоты 5-10м. Действие приливной энергии идёт на то, чтобы заполнит резервуар, образованный дамбой. Поток воды, образующийся при отливе, целесообразно использовать в качестве движущей силы, аналогично тому, как это происходит на гидроэлектростанциях. Мест, подходящих под строительство приливных электростанций, во всём мире не так уж и много. Для обоснованности строительства таких станций необходимо, чтобы разность уровней воды во время прилива и отлива достигала таких показателей, которые позволяли бы использовать образующуюся силу для преобразования в электроэнергию. Некоторые учёные говорят о возможности использования в этих же целей энергию океанских и морских волн. Но степень целесообразности данного предложения весьма смутна, в силу рассеянности данного вида энергии на большой площади и практически невозможности её концентрации.

Кроме энергии приливов-отливов, течений и волн имеется также тепловая энергия океанов, которую, теоретически, возможно использовать на нужды человечества. По некоторым подсчётам при использовании приливов, можно получить 780 миллионов кВт электроэнергии. Под действием солнечных лучей вода из водоёмов испаряется, достигая определённой высоты, конденсируется и затем выпадает в виде дождя. Стекая с более высоких мест в низину, образовывает бурные потоки и водопады. На этом-то этапе и выгодно использование гидроэлектростанций, для преобразования энергии воды в электрическую.

В отличие от первых гидростанций, которые использовали течение рек в их первозданном виде, современные ГЭС строятся на искусственных дамбах, позволяющих многократно увеличить энергетический потенциал реки, путём повышения высоты падения воды.

Прогресс не стоит на месте, и сегодня изобретены турбины, получать достаточное количество энергии при меньших отливах и приливах, чем ранее.

В качестве вывода хочется заметить, что доля энергии, вырабатываемой всеми ГЭС мира, на сегодняшний день составляет всего 20% от всего мирового энергетического запаса. В плане развития данной отрасли в наиболее выгодном положении находятся страны третьего мира.

Читайте также: