Волновая электростанция и многофункциональный комплекс на её основе

Варианты включения микро-ГЭС в автономную энергосистему

Возможны только два способа интеграции таких устройств для автономного электроснабжения:

1.Базовый.

Вся домашняя энергосистема будет опираться на микро-ГЭС. Такой вариант возможен только в том случае, если рядом с домом есть добротный источник воды. В идеальном случае – река. Родник или ручей тоже могут заложить фундамент под такой проект, но это зависит от мощности водоносного слоя и объема вытекающей воды за единицу времени. Например, в Адыгее или на Алтае, есть масса родников, от которых берут воду местные жители для бытовых нужд, но 99% таких источников дают в лучшем случае 0,3-0,5 л/с.

2.Комбинированный (гидроаккумулятор).

Это принципиально другой подход, который доступен всем, но потребует первоначальных затрат. Смысл его в том, что основным источником электроэнергии служат солнечные батареи. Их берут в избыточном объёме для конкретного объекта, например если дом требует 3 кВт, то фотоэлементы должны производить 5 кВт. Излишки электроэнергии не запасают в блоки аккумуляторов, а тут же используют для подъёма воды в искусственный водоём.

Например, фекальный насос Зубр потребляет 1,5 кВт, но за час поднимает 22 кубометра воды на высоту 12-14 м. За 10 часов работы он сможет поднять около 200 тонн жидкого энергоносителя.

При включении в схему микро-ГЭС с турбиной Тюрго мощностью 1,5 кВт, в ночное время она будет расходовать около 36 тонн воды в час, выдавая положенные 1500 ватт.

Это приблизительно 200/36 ≈ 5,5 часов беспрерывной работы автономной энергосистемы в ночное время. Если добавить ещё 5-6 панелей фотоэлементов и 1 насос, то за день можно закачать в гидроаккумулятор 400 тонн воды, и автономность системы вырастет до 11 часов.

Характеристики искусственного водоёма

Для расчёта определим объём гидроаккумулятора в 400 м3. В самом простом представлении, это круглый котлован с подложкой из геотекстиля. Размеры определяются по формуле S=πR2. Если глубину ограничить 2 метрами, то площадь водного зеркала должна быть около 200 м2, подставив данные в формулу получим диаметр ≈ 16 м.

Извлечённый грунт можно использовать для отсыпки дамбы вокруг водоёма,и повышения уровня воды. Даже отсыпка всего 1 метра по высоте, даст дополнительные 200 кубометров объёма!

Чтобы не копать грунт, можно соорудить искусственный водоём заливкой огромного бетонного кольца. Например, длина окружности данного пруда составит около 50 м. При высоте бьефа 2 м и толщине 15 см, потребуется около 15 м3 фибробетона для боковых стен.

Объём работ при беглой оценке кажется чрезвычайно огромным, а целесообразность такого сооружения абсолютно бессмысленной. Однако всё познаётся в сравнении.

Волновые электростанции в мире

Первая в мире электростанция на волнах появилась в 1985 году в Норвегии, ее мощность составляла 500 кВт.

Первой в мире промышленной электрической станцией, использующей энергию волн для производства электрической энергии, принято считать Oceanlinx в Австралии. Она начала своё функционирование в 2005 году, потом была произведена ее реконструкция, и в 2009 году станция заработала вновь. Работа станции основана на принципе «осциллирующего водяного столба». Мощность установки сейчас составляет 450 кВт.

Первая коммерческая волновая электростанция начала работу в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Это установка-пионер, которая использует непосредственно механическую энергию волны. Работа станции основана на принципе «колеблющегося тела». Разработала проект английская компания Pelamis Wave Power, мощность станции составила 2,3 МВт, и есть возможность увеличения мощности путем монтирования дополнительных секций.

В Великобритании построили самую большую в мире волновую электростанцию Wave Hub, она расположена у полуострова Корнуэлла. Электростанция оборудована 4-мя генераторами мощностью по 150 кВт каждый. Работа станции основана на принципе «колеблющегося тела».

Природа явления

Энергия волны – это возможность удовлетворить 20% энергетических потребностей населения Земли. При этом в основном сейчас развивают энергетику приливов.

https://youtube.com/watch?v=0rQqM4rZGNA

Согласно оценкам ученых, из бегущей волны можно генерировать 2 ТВт энергии, что вдвое превышает общую выработку в мире. Океанские волны привлекательны тем, что их удельная мощность выше, чем у солнца и ветра. При 10-метровой волне этот показатель составит 2 МВт/пог. м.

Однако существуют ограничения. Использовать волновую энергию можно только при мощности 75-80 кВт на метр и высоте до 2 м. Такие показатели характерны для прибрежных зон на европейском западе, британском севере, тихоокеанских берегах Америки, Австралии и Новой Зеландии, Южной Африке.

Плюсы волновых электростанций

У разных волновых электростанций свои плюсы и минусы, но можно выделить несколько общих пунктов. Преимущества заключаются не только в том, что ВЭС – это хорошая альтернатива нефти, газу и углю. Ученые считают, что именно за волновыми электростанциями будущее. Тому есть веские причины:

  • Станции гасят волны, чем обеспечивают безопасность портов, гаваней и береговых сооружений от разрушений.
  • Можно уменьшить воздействие воды на опоры мостов, если устанавливать на них небольшие волновые генераторы.
  • Волновая энергетика выгоднее, чем ветровая, поскольку удельная мощность волн выше, чем ветра.

История развития альтернативной энергетики на Камчатке

Первой геотермальной электростанцией, построенной на полуострове в 1966 году, стала Пажеутская ГеоЭС мощностью 11 кВт. Источники энергии – вулканы Камбальный и Кошелев. Она безотказно работает и сегодня. По результатам ее эффективности и высокой производительности правительство приняло решение о дальнейшем развитии геотермальной энергетической отрасли на Дальнем Востоке.
Госпланом был разработан план строительства Мутновской геотермальной электростанции мощностью в 200 мВт, дата ввода ее в работу предусматривалась в 1985 году.
Перестройка и сложные 90-е годы отодвинули реализацию принятого решения.

Практически через 10 лет, в 1995 году, был утвержден ее окончательный проект.
Строительство и работы по последующему обслуживанию ГеоЭС проводила компания АО «Геотерм», созданная в 1994 году. Непосредственное участие принимали РАО «ЕЭС России», Администрация и энергетические компании Камчатской области, АО «Наука».
Финансирование строительства проводил Европейский Банк реконструкции и развития и отечественные инвесторы.

21 декабря 2001 года был запущен блок Мутновской ГеоЭС мощностью в 25 мВт. Второй блок был запущен в октябре 2002 года, общая мощность станции была доведена до 50 мВт. Блочно-модульные энергоблоки для станции производились на турбинном заводе г. Калуга.
Сейчас стабильно функционируют пять турбин и три очереди энергоблоков.

Мутновская ГеоЭС строилась в особо тяжелых природных условиях. Строительная площадка располагалась вблизи действующего вулкана. Район относится к сейсмоопасным, по 9-балльной шкале сейсмоопасности. Самые ближние населенные пункты находятся на расстоянии 60 км.
Продолжительность снежной зимы и бездорожье препятствовали своевременной доставке грузов. Снежный покров доходил зимой до толщины 18 м, дул сильный ветер с порывами до 52 м/с.

Должным образом здесь сказался полезный опыт постройки опытно-промышленной Верхне-Мутновской ГеоЭС, возведенной ранее – в декабре 1999 года.
Объект располагается там же, около Мутновского вулкана.
Верхне-Мутновская ГеоЭС общей мощностью 12 мВт, состоит из трех энергоблоков по 4 мВт. Установки и оборудование были изготовлены на российских машиностроительных заводах городов Калуги и Подольска.
Все проектные работы, подготовка строительства, обеспечение оборудованием проводились той же компанией АО «Геотерм».

Основной целью создания небольшой Верхне-Мутновской ГеоЭС была минимизация транспортных затрат на доставку теплоносителя с удаленных скважин. Станция была пилотным проектом по освоению Мутновского месторождения.
Верхне-Мутновская ГеоЭС доказала экономическую эффективность использования геотермического теплоносителя для производства электроэнергии. Был произведен монтаж ЛЭП для подачи электрической энергии в сети Камчатского региона.

Сейчас суммарная мощность электростанций на Мутновке, действующих за счет геотермических источников, составляет 73 мВт. Это значит, что нужды Камчатской области в электроэнергии удовлетворены на 25%.
Если раньше энергетическую проблему решал привозной мазут и цена 1 кВт/ч доходила до 15–25 центов при средних мировых ценах 3–7 центов, то приоритет освоения геотермальных ресурсов становится очевидным. Это дешевая электроэнергия.

Резерв Мутновского геотермического месторождения далеко не израсходован. В планах – вторая очередь Мутновской ГеоЭС на 50 мВт по мощности.
В связи с тем, что электроэнергия от Мутновских ГеоЭС идет по одной высоковольтной линии ВЛ 220 кВ, параллельно решается вопрос по строительству второй линии.
Это позволит избежать частых отключений электроэнергии из-за перегрузки трансформатора.

Топливная энергетика

Отрасль тяжёлой промышленности, занимающаяся добычей, обогащением, переработкой и потреблением нефти, газа, угля, торфа и сланцев с целью их дальнейшего потребления. В структуре энергетического баланса России:

  • На первом месте находится газ – 55%.
  • На втором – нефть 21%.
  • На третьем – уголь 17%.
  • На долю ядерной энергетики и возобновляемых ресурсов приходится 7%.

Нефтегазовая отрасль

Ведущая среди отраслей российской промышленности, обеспечивающая почти половину экспорта в финансовом выражении. За 2019 год в стране было добыто:

  • Нефти – 560,2 млн. т.
  • Газа – 737,59 млрд. м3.

Разведанные запасы нефти на территории России составляют 109,5 баррелей, что равняется 6,4% общемировых запасов. Доказанные газовые (природный + сланцевый газ) запасы оцениваются в 47,8 трлн. м3. Что показывает 24,23% в общемировом балансе.

Нефтегазовая отрасль России сегодня представлена 11 крупнейших вертикально-интегрированных компаний. На их долю приходится более 95% добычи этого важнейшего энергоресурса. В семёрку крупнейших фирм по размеру прибыли, входят:

  • Газпром.
  • Роснефть.
  • Сургутнефтегаз.
  • Лукойл.
  • Татнефть.
  • Руснефть.
  • НОВАТЭК.

Основные нефтяные ресурсы страны сосредоточены в Западной Сибири. Кроме того, имеются богатые месторождения в Татарстане, Башкирии, на Северном Кавказе, в Прикаспийской низменности, на острове Сахалин и в шельфах ряда морей.

Там же располагаются значительные запасы газа, к которым можно добавить: Оренбургское, Северное (Республика Коми), Астраханское месторождения. Очень перспективными запасами газа обладают морские шельфы в Баренцевом, Карском и Охотском морях.

Добыча угля и других горючих ископаемых

Старейшая отрасль, начало становления, которой относится к первым десятилетиям XIX века, не утратила своих позиций и к настоящему времени. Уровень добычи угля в 2019 году равнялся 440,65 млн. т, что на 0,2% выше показателя 2018 года.

На территории нашей страны расположены 12 крупнейших каменноугольных и 4 буроугольных бассейнов. По уровню добычи этого природного ископаемого Россия занимает шестое место в мире, экспортируя его в десятки стран Европы и Азии. Качественные характеристики угля подразделяются его на антрацит, каменный и бурый уголь, являющиеся ещё и сырьём для химической промышленности.

Экономическая мощь России в этой области представлена:

  • 50 компаниями, среди которых лидирующие позиции занимают: «Сибирская угольная энергетическая компания», «Кузбасразрезуголь», «СДС-Уголь» и другие.
  • 161 предприятием, включающим в себя 50 шахт и 108 разрезов.

К другим горючим ископаемым, традиционно используемым на территории России, относятся:

  • Торф. Его запасы на территории 46 тыс. месторождений России оцениваются в 160 млрд. т. Используется в качестве топлива, удобрения и теплоизоляционного материала.
  • Горючие сланцы. 37 млрд. т составляют его разведанные запасы, при ресурсах, оцениваемых в 850 млрд. т. В основном они находят применение в качестве топлива для ТЭС, химического сырья, а также исходного материала в строительной индустрии (зола) и медицине (получаемая из сланцев смола).

Полезные ссылки

Березовская ГРЭС-1

Состояние:
в эксплуатации

Тип электростанции:
Тепловые электростанции

Электрическая мощность:
2 400 МВт

Каширская ГРЭС

Состояние:
в эксплуатации

Тип электростанции:
Тепловые электростанции

Электрическая мощность:
1 910 МВт

Пермская ГРЭС

Состояние:
в эксплуатации

Тип электростанции:
Тепловые электростанции

Электрическая мощность:
3 363 МВт

Троицкая ГРЭС

Состояние:
в эксплуатации

Тип электростанции:
Тепловые электростанции

Электрическая мощность:
2 234 МВт

Плюсы и минусы использования

У любого агрегата всегда есть положительные и отрицательные аспекты его использования, и именно соотношение этих параметров определяет целесообразность его применения. Волновые электростанции не являются исключением, рассмотрим все за и против использования этого источника энергии.

К плюсам использования можно отнести:

  • Экологическая безопасность установок;
  • Волновые электростанции могут выполнять защитные функции, путем гашения волн вблизи портовых акваторий и прочей береговой линии;
  • Возобновляемый источник энергии;
  • Низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
  • Продолжительный срок эксплуатации.

К минусам данного типа электростанций относятся:

  • Малая мощность вырабатываемой энергии;
  • Не стабильный характер работы, вызванный атмосферными явлениями в окружающей среде;
  • Может создавать опасность для хода судов и промышленного лова рыбы.

Приведенные выше «минусы» использования постепенно утрачивают свою актуальность, ученые и конструкторы продолжают свою работу. Разработка новых, более мощных генераторов, позволяет получать большее количество электрической энергии, при тех же исходных параметрах первичной энергии, которой является энергия волн. Решаются задачи по передаче полученной энергии на большие расстояния.

Долгое время в качестве основных источников энергии использовались уголь, нефть и газ. В связи с уменьшением объема этих ресурсов большой толчок в развитии получила альтернативная энергетика. Примером служат волновые электростанции. Они помогают использовать колоссальную энергию океанов, морей и рек. Существуют разные типы волновых электростанций (ВЭС), но в основе каждой лежит преобразование механического действия волн.

Энергия приливов и отливов

Еще одним способом извлечения энергии из водных ресурсов планеты являются приливно-отливные станции. Оказалось, что вода морей и океанов, поднимающаяся более чем на десять метров во время приливов, несет с собой практически неограниченный запас энергии. Для ее использования в узких береговых проходах ставят преграду — плотину. Проникая через отверстия в такой плотине, вода вращает колеса или турбины, причем как во время прилива, так и во время отлива.

Существуют также такие гидростанции, на которых во время прилива вода перетекает в закрытый бассейн через шлюзы в дамбе или плотине. Затем шлюзы закрывают, уровень воды в море падает, а задержанная вода, вытекая из бассейна, вращает водяные колеса или гидротурбины.

Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

Волновые электростанции в России

В России, как и во всех странах, имеющих выход к морскому побережью, после многих лет затишья, возвращается интерес к источникам энергии, способным восстанавливаться, к ним относятся и волновые электростанции.

Первая в нашей стране электростанция, основанная на преобразовании энергии волн, построена в 2014 году на Дальнем Востоке в Приморском крае на полуострове Гамова. Это универсальная станция, она способна преобразовывать не только энергию направленных водных масс, но и энергию природных приливов и отливов.

Профильные министерства нашей страны, совместно с руководством государства разработали план развития зеленой энергетики до 2020 года, в соответствии с которым альтернативные энергетические источники будут составлять до 5% от общего количества вырабатываемого электричества в стране. Этим планом предусмотрено и дальнейшее развитие волновых электрических станций.

Производители и цены

В настоящее время, все большее количество людей интересуется альтернативными источниками энергии, а соответственно и спрос, на оборудование, используемое для производства энергии возрастает. В связи с этим, производством подобного оборудования, занимаются компании во многих странах мира, в том числе и в России.

Оборудование для микро — ГЭС, как по отдельным узлам, так и комплектами, в нашей стране занимаются:

  1. Компания ООО «АЭнерджи», г. Москва.
    Предприятие производит оборудование для различных направлений производства электрической энергии с использованием альтернативных источников (ветрогенраторы, солнечные электростанции и т.д.). В линейке выпускаемых товаров, энергетическое оборудование для микро и мини – ГЭС.
  2. Межотраслевое научно-техническое объединение «МНТО ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург.
    Компания выполняет весь комплекс работ от проектирования до сдачи под ключ готового
    объекта строительства. В линейке выпускаемой продукции микро – ГЭС с различными
    видами рабочего колеса и мощностью от 5,0 до 180,0 кВт, а также разнообразные
    гидроагрегаты.

Стоимость комплекта оборудования, в зависимости от типа электростанции и ее мощности – от 350000,00 рублей.

Среди зарубежных производителей, наиболее известна продукция таких компаний, как:

  1. «CINK Hydro-Energy» Республика Чехия.
    Компания производит комплекты гидроэлектростанции с горизонтальными и вертикальными турбинами, мощностью от 5,0 до 3000 кВт, а также микротурбины.
    Стоимость комплектов от 500000,00 рублей.
  2. «Micro hydro power» Китай.
    Компания производит комплекты гидроэлектростанции мощностью от 1,0 до 3000 кВт. Стоимость составляет от 300000,00 до 4000000,00 рублей.
  3. Инженерно-техническая фирма ОсОО «Гидропоника» г. Бишкек, Кыргызстан.
    Фирма производит гидроэлектростанции мощностью от 0,5 до 5,0 кВт. Стоимость составляет от 60000,00 до 300000,00 рублей.

Плюсы и минусы использования

У любого агрегата всегда есть положительные и отрицательные аспекты его использования, и именно соотношение этих параметров определяет целесообразность его применения. Волновые электростанции не являются исключением, рассмотрим все за и против использования этого источника энергии.

К плюсам использования можно отнести:

  • Экологическая безопасность установок;
  • Волновые электростанции могут выполнять защитные функции, путем гашения волн вблизи портовых акваторий и прочей береговой линии;
  • Возобновляемый источник энергии;
  • Низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
  • Продолжительный срок эксплуатации.

К минусам данного типа электростанций относятся:

  • Малая мощность вырабатываемой энергии;
  • Не стабильный характер работы, вызванный атмосферными явлениями в окружающей среде;
  • Может создавать опасность для хода судов и промышленного лова рыбы.

Приведенные выше «минусы» использования постепенно утрачивают свою актуальность, ученые и конструкторы продолжают свою работу. Разработка новых, более мощных генераторов, позволяет получать большее количество электрической энергии, при тех же исходных параметрах первичной энергии, которой является энергия волн. Решаются задачи по передаче полученной энергии на большие расстояния.

Работа системы торможения

При высокой скорости воздушного потока ветровые электростанции могут выйти из строя. Чтобы этого не случилось, в конструкции применяется тормозная система. В ней используется сила действия вращающихся магнитов ротора. Они не только индуцируют ток в обмотках статора, но и в определенной ситуации замедляют движение вала. С этой целью требуется создать короткое замыкание, вызывающее противодействие и замедляющее вращение.

Автоматическое торможение наступает при скорости ветра свыше 50 км/ч. Если скорость возрастает до 80 км/ч, в этом случае происходит полная остановка лопастей. Конструкция турбины позволяет максимально эффективно использовать энергию ветра и путем двойного преобразования энергии получать электрический ток. Наличие аккумуляторной батареи дает возможность использовать электроприборы при полном отсутствии ветра.

Некоторые конструкции установок оборудованы ветровым датчиком, собирающим информацию о параметрах воздушного потока. В конечном итоге мощность ветровой установки на выходе будет зависеть от мощности подключенного инвертора. Исходя из этого показателя определяется и максимально возможное количество подключаемых приборов. С целью увеличения выходной мощности установки, рекомендуется параллельное подключение сразу нескольких инверторов. В трехфазных системах на каждую фазу устанавливается собственный инвертор.

Природа явления

Энергия волны – это возможность удовлетворить 20% энергетических потребностей населения Земли. При этом в основном сейчас развивают энергетику приливов.

Согласно оценкам ученых, из бегущей волны можно генерировать 2 ТВт энергии, что вдвое превышает общую выработку в мире. Океанские волны привлекательны тем, что их удельная мощность выше, чем у солнца и ветра. При 10-метровой волне этот показатель составит 2 МВт/пог. м.

Однако существуют ограничения. Использовать волновую энергию можно только при мощности 75-80 кВт на метр и высоте до 2 м. Такие показатели характерны для прибрежных зон на европейском западе, британском севере, тихоокеанских берегах Америки, Австралии и Новой Зеландии, Южной Африке.

Что дальше

По оценке Международного агентства возобновляемой энергетики (IRENA), через 30 лет ветряные станции, как наземные, так и морские, будут удовлетворять более трети мировых потребностей в электричестве, став одним из основных источников энергии.

Чтобы достичь столь амбициозной цели, нужно увеличить совокупную установленную мощность наземной ветроэнергетики более чем в три раза к 2030 году, а к середине века — в девять раз. Рост оффшорной ветроэнергетики должен быть еще более быстрым: ее суммарную мощность нужно увеличить почти в десять раз к 2030 году. Глобальный совет по ветряной энергии прогнозирует, что сектор оффшорной ветроэнергетики создаст 900 тыс. рабочих мест к 2030 году. При этом значительно расширится география. До сих пор морские ветроэлектростанции строились в основном на мелководье. В ближайшие годы более заметную роль будут играть плавучие ветроустановки, которые можно размещать и на большой глубине.

Будет увеличиваться мощность как ветряных парков, так и отдельных установок. Недавно американская GE представила прототип ветрогенератора на 13 МВт — самый мощный в мире. Еще один тренд — производство лопастей для ветроустановок, пригодных для полной утилизации — позволит сделать отрасль еще более экологичной.

Россия же пока в числе догоняющих, хотя и у нас в стране уже появились потребители, заинтересованные в приобретении именно выработанного с помощью возобновляемых источников электричества. В 2020 году Фонд развития ветроэнергетики начал поставлять «зеленую» энергию Сбербанку. Первым на энергию ветра перешло центральное отделение банка в Ульяновске с ежемесячным потреблением около 90 тыс. кВт*ч.

Параллельно российское правительство обсуждает продление программы поддержки возобновляемой энергетики до 2035 года. Она предусматривает введение в эксплуатацию не менее 7 гигаватт «зеленой» генерации. Хотя в масштабах страны это по-прежнему скромный показатель (в разы меньше суммарных мощностей российских гидроэлектростанций), в отрасли уверены, что это позволит построить конкурентоспособную отрасль ВИЭ в России.

Волновые электростанции в мире

Впервые волновая электростанция появилась в Норвегии в 1985 г. Она была пневматической и выдавала мощность 500 кВт. Вторая на 450 кВт функционирует по принципу «атолла».

В Европе были запущены ВЭС Aguadoura Wave Farm и Mutriku Breakwater. Так, Aguçadoura Wave Farm появилась в Португалии в 2008 г и стала первым коммерческим проектом. В этой установке использовалась механическая энергия плоской волны. Ее мощность – 2,3 МВт, этого хватало, чтобы обеспечить электричеством 1 600 домохозяйств. Однако сейчас ВЭС не функционирует. Зато испанская Mutriku Breakwater на 300 кВт продолжает работу.

Первая промышленная ВЭС – австралийская Oceanlinx, которая появилась в 2005 г. Самой большой волновой электростанцией считается британская Wave Hub у полуострова Корнуэлла.

Ирландия – лидер по использованию энергии волн.

Самые мощные ТЭС

В настоящее время лидером тепловой энергетики по праву считается тепловая электростанция Туокетуо, находящаяся в Китае в провинции Внутренняя Монголия. До недавних пор она являлась лишь третьей в мире, уступая по мощности ТЭС, расположенным в Тайчжуне и Сургуте. В результате проведенной реконструкции в 2017 году добавились два энергоблока по 660 Мвт каждый, после чего общая мощность станции достигла 6720 мегаватт. После этого Сургутская ГРЭС стала занимать 3-е место в мире и 1-е – в России.

В российской Энергосистеме доля тепловых электростанций составляет около 70%, а общее количество в натуральных цифрах – 358 единиц. Самые крупные ТЭС расположены возле крупных месторождений полезных ископаемых, используемых в качестве топлива. Установки, применяющие мазут, привязаны к крупным нефтеперерабатывающим предприятиям.

Крупнейшей российской ТЭС является Сургутская, производительность которой составляет 5600 МВт. На карте географическое положение объекта определяется на примерно одинаковом расстоянии от Нефтеюганска и Ханты-Мансийска.

Строительство объекта началось в 1979 году, а в 1985 году был введен в эксплуатацию 1-й энергоблок. Далее за 3 года в строй вступили все оставшиеся энергоблоки, производительностью 800 МВт. Работа станции осуществляется на попутном газе, образованном в местах разрабатываемых газовых месторождений. Такой газ должен утилизироваться, однако он превратился в энергетический ресурс. К настоящему времени построены еще 2 энергоблока по 400 МВт, что позволило вывести станцию на проектную мощность.

Следует отметить еще одну крупную российскую ГРЭС – Рефтинскую. Она работает на каменном угле, а производительность составляет 3800 мегаватт. Объект расположен примерно в 100 км от Екатеринбурга. Строительство велось с 1963 по 1980 годы, в течение всего периода энергоблоки вводились в строй поэтапно.

Как работает тепловая электростанция?Как работает тепловая электростанция?

Газотурбинная электростанция (ГТЭС)

Геотермальные электростанции (ГТЭС)

Электростанции России (ТЭС, ГЭС, ГАЭС, АЭС)

Волновая электростанция (ВЭС)

Виды электростанций

Ветряные электростанции

История

  • 1799 год. Первая заявка на патент волновой мельницы. Заявка подана в Париже, Франция.
  • 1880 — 1900 год. Многочисленные попытки использовать энергию волн для получения электричества.
  • 1973 год. Увеличение интереса к волновой энергии после нефтяного кризиса.
  • 2008 год. Первая волновая электростанция вошла в коммерческую эксплуатацию.

Первая волновая электростанция

Первая волновая электростанция расположена в районе Агусадора, Португалия, на расстоянии 5 километров от берега. Была официально открыта 23 сентября 2008 года португальским министром экономики. Мощность данной электростанции составляет 2,25 МВт, этого хватает для обеспечения электроэнергией примерно 1600 домов. Первоначально предполагалось, что станция войдёт в эксплуатацию в 2006 году, но развёртывание электростанции произошло на 2 года позже планируемого срока. Проект электростанции принадлежит шотландской компании Pelamis Wave Power, которая в 2005 году заключила контракт с португальской энергетической компанией Enersis на строительство волновой электростанции в Португалии. Стоимость контракта составила 8 миллионов евро.

Параметры электростанции

Электростанция состоит из 3-х устройств под названием Pelamis P-750 (англ.)русск.. Это большие плавающие объекты змеевидного типа, размер каждого:

  • длина 120 метров,
  • диаметр 3,5 метра,
  • вес 750 тонн.

Мощность одного такого конвертера составляет 750 КВт.
Удельные характеристики: мощность 1 кВт/тонну и 650 Вт на м³ конструкции. В электричество превращается примерно 1% энергии волнения. [источник не указан 2275 дней]

Устройство и принцип действия

Pelamis P-750 состоит из секций, между секциями закреплены гидравлические поршни. Внутри каждой секции также есть гидравлические двигатели и электрогенераторы. Под воздействием волн конвертеры качаются на поверхности воды, и это заставляет их изгибаться, за что конструкции стали называть «морскими змеями» («sea-snake»). Движение этих соединений приводит в работу гидравлические поршни, которые, в свою очередь, приводят в движение масло. Масло проходит через гидравлические двигатели. Эти гидравлические двигатели приводят в движение электрические генераторы, которые производят электроэнергию.

Перспективы

В дальнейшем планируется добавить к трём существующем конвертерам ещё 25, что увеличит мощность электростанции с 2,25 МВт до 21 МВт. Такой мощности хватит для обеспечения электроэнергией 15 000 домов и снизит выбросы углекислого газа на 60 000 тонн в год.

Российские разработки

На территории Москвы может быть начато строительства производственного научно-исследовательского предприятия, которое будет разрабатывать модуль поплавковой волновой электростанции. Инвестор планирует строительство опытно-промышленного предприятия, включающего в себя производственную научно-исследовательскую лабораторию.

Учёные УрФУ разработали мобильную волновую электростанцию.

Первая в России волновая электростанция

В России первая ВЭС появилась в 2014 году в Приморском крае. Разработкой занимался коллектив ученых из Уральского федерального университета и Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН. Установка имеет экспериментальный характер. Ее особенность в том, что она использует энергию не только волн, но и приливов/отливов.

В Москве предполагается строительство научно-исследовательской лаборатории, которая займется разработкой и созданием первой отечественной поплавковой станции. Возможно, после этого волновые электростанции в России тоже будут иметь промышленное или коммерческое назначение.

Буй-генератор

Ocean Power Technologies (OPT) – инжиниринговая компания из Шотландии – представила PowerBuoy PB150. Это огромный буй длиной 42 м, удерживаемый одиннадцатиметровым поплавком и якорной системой. Мощность одной станции 150 кВт.

Агрегат способен преобразовывать в электроэнергию вертикальные колебания. Погруженная часть буя-генератора зафиксирована на дне якорной системой. Поплавок перемещается по вертикали в унисон колебанию морских вод – он закреплен на подвижном штоке. Шток – часть линейного генератора, который во время прохождения обмотки статора вырабатывает электричество.

Конструкция оснащена системой датчиков, благодаря которой можно вручную адаптировать ход штока согласно силе, высоте и частоте волн, добиваясь наиболее рационального режима работы оборудования. Во избежание аварий в периоды сильных штормов шток поплавка блокируется автоматически.

К месту дислокации агрегат доставляют буксиры. Несколько подобных буев, установленные рядом, использующие общую якорную систему и единый силовой контур, образуют волновую ферму. Для установки системы мощностью 10МВт необходимо 0,125 квадратных км водной поверхности. Первый такой буй разместили в 33 морских милях от Инвергордона (Шотландия). Анализ среды вблизи функционирующего генератора показал, что он экологически нейтрален.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий