Меню

Как человек использует энергию рек

Всё о воде

  • Виды воды
  • Вода в природе
  • Вода и мистика
  • Вода и человек
  • Водные бренды
  • Лечение водой
  • Не о воде
  • Новости
  • Очистка воды
  • Полезности
  • пресс-релизы
  • Самые самые
  • Свойства воды
  • Сказки о воде
  • Фото
  • Это интересно
  • Юмор и вода
Май 2021

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Март
1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31

Энергия воды

29.04.2010 | Автор: admin

С давних времён люди, наблюдая за тем, как текут реки, с высоких гор ниспадают «локоны» водопадов, поняли, что можно использовать энергию воды в собственных целях.

Энергия воды

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.

Рубрика: Вода и человек | Метки: человек, энергия

Источник

Как использовать энергию воды?

Традиционные энергоресурсы не вечны и рано или поздно закончатся, а с учетом возрастающего энергопотребления это произойдет скорее рано, чем поздно, поэтому так важно использование альтернативной энергии.

С давних пор люди, наблюдая за течением рек и падением водопадов, поняли, как можно использовать энергию воды.

Что может быть проще и гениальнее водяной мельницы?

Вода, вращая колесо, преобразует кинетическую энергию движущегося потока в механическую работу колеса. Современные гидроэлектростанции работают на том же принципе, но на них механическая энергия дополнительно превращается в электрическую.

Энергия приливов и отливов

Долгое время, периодически повторяющиеся, приливы и отливы не могли объяснить. Сейчас уже понятно, что Солнце и Луна своей гравитацией создают неравномерное распределение воды в океане.

Появляются водяные «горбы», которые за счет вращения земли перемещаются к берегу. Но из-за вращения меняется и положение океана, что вызывает уменьшение гравитации.

Прилив заполняет специальные резервуары, которые образуют дамбы на берегу. Во время отлива вода движется обратно и этот поток вращает турбины.

Чем больше разница высот прилива и отлива, тем большая энергия используется. была как можно больше. Поэтому выгоднее создавать приливные электростанции в узких местах, где разница высот не менее 10 метров. Примером может служить приливная электростанция в устье реки Ранее во Франции.

К недостаткам таких станций можно отнести то, что при создании дамбы увеличивается амплитуда приливов, а это приводит к затоплению суши соленой водой и, как следствие, изменяется экология.

Энергия морских волн

Природа энергии морских волн схожа с энергией приливов, но все же принято рассматривать ее отдельно.

У этой энергии довольно большая удельная мощность — средняя мощность волнения океана 15 кВт/м, при высоте волны около двух метров, это значение может достигать 80 кВт/м. Но это примерные данные, т.к. не вся энергия морских волн превращается в электрическую — коэффициент преобразования 85%.

Из-за сложности создания установок, использование энергии морских волн не нашло широкого применения и находится только на стадии освоения.

Но если она будет освоена, то можно быть уверенным, что современная энергетика перестанет быть глобально зависимой от ископаемых источников энергии: угля, нефти и газа.

Гидроэлектроэнергетика

Энергия водного потока доступна человеку еще со времен создания мельниц.
Сейчас на пути потоков воды ставятся гидроэлектростанции, которые преобразуют эту энергию в электрическую.

Мощность энергии зависит от высоты падения, поэтому на ГЭС строят плотины, которые позволяют регулировать уровень подъема и величину потока воды.

Создание мощной ГЭС трудоемко и очень дорого, но со временем полностью себя окупает, т.к. водные ресурсы неисчерпаемы и доступны в любое время.

К недостаткам создания ГЭС можно отнести:

  • зависимость строительства от больших запасов энергии воды
  • затопление плодородных земель
  • опасность строительства на горных реках из-за высокой сейсмичности
  • влияние затопления и нерегулируемого сброса воды на экосистему.

Уменьшают это влияние новые методы работы станций и одним из таких методов стали аккумуляторы воды.

После того как вода проходит через турбины она накапливается в больших резервуарах и когда нагрузка на ГЭС минимальна, то за счет энергии тепловой или атомной станции накопленная вода перекачивается обратно наверх и цикл повторяется.

Во Франции придумали использовать энергию падающего дождя!

Попадая на пьезокерамический элемент, каждая капля вызывает возникновение электрического потенциала. Затем электрический заряд видоизменяется в колебания, пригодные для использования.

Гидроэнергетика сейчас уже развита во многих странах и составляет 25% от общего объема электроэнергии. А темпы ее развития позволяют считать ее очень перспективным направлением.

Источник

Энергия рек

Многие тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода, так как около 3/4 поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.

Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье (в виде водяной турбины). Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее уже имелся. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году.

Преимущества гидроэлектростанций очевидны: постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы оказать немалую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за плотиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объем гигантских египетских пирамид, по сравнению с ним, покажется ничтожным. Поэтому в начале XX века было построено всего несколько гидроэлектростанций. Вблизи Пятигорска, на Северном Кавказе на горной реке Подкумок успешно действовала довольно крупная электростанция с многозначительным названием «Белый уголь». Это было лишь началом.

Уже в историческом плане ГОЭЛРО предусматривалось строительство крупных гидроэлектростанций. В 1926 году в строй вошла Волховская ГЭС, в следующем — началось строительство знаменитой Днепровской. Дальновидная энергетическая политика, проводящаяся в нашей стране, привела к тому, что у нас, как ни в одной стране мира, развита система мощных гидроэлектрических станций. Ни одно государство не может похвастаться такими энергетическими гигантами, как Волжская, Красноярская и Братская, Саяно-Шушенская ГЭС. Эти станции, дающие буквально океаны энергии, стали центрами, вокруг которых развились мощные промышленные комплексы.

Но пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния снегов, стекают в моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с помощью плотин, человечество получило бы дополнительно колоссальное количество энергии.

Приливная энергия

Океаны занимают большую часть поверхности Земли — следовательно строительство электростанций, использующих в качестве «топлива» энергию приливов потенциально является весьма перспективной задачей. Первые приливные электростанции были построены в начале 1960-х годов во Франции и СССР. Наиболее крупные проекты такого рода были реализованы в Великобритании, Канаде и Австралии.

По оценкам экспертов экологической организации Greenpeace, ресурсы приливной энергии в мире таковы, что их использование позволит получить такое количество энергии, которое в 5 тыс. раз превышает современные потребности человечества в электричестве.

По данным World Energy Council, ныне невозможно говорить об экономических перспективах использования, потенциально, бесплатной, энергии морских волн. Причиной является отсутствие внушающей доверие информации о результатах эксплуатации немногих ныне действующих приливных электростанций. Кроме того, приливные станции наиболее выгодно строить на участках побережья, где наблюдаются наиболее высокие волны — это, в свою очередь, делает маловероятным, строительство в этом районе крупных предприятий, заинтересованных в дешевом электричестве.

Энергия Мирового океана

Резкое увеличение цен на топливо, трудности с его получением, истощение топливных ресурсов – все эти видимые признаки энергетического кризиса вызывали в последние годы во многих странах значительный интерес к новым источникам энергии, в том числе к энергии Мирового океана.

Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. кв. км) занимают моря и океаны: акватория Тихого океана составляет 180 млн. кв. км, Атлантического – 93 млн. кв. км, Индийского – 75 млн. кв. км. Так, тепловая энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка 1026 Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 1018 Дж. Однако пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной.

Энергия океана давно привлекает к себе внимание человека. В середине 80-х годов уже действовали первые промышленные установки, а также велись разработки по следующим основным направлениям: использование энергии приливов, прибоя, волн, разности температур воды поверхностных и глубинных слоев океана, течений и т.д.

Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление – ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Приливные волны таят в себе огромный энергетический потенциал – 3 млрд. кВт.

Растет интерес специалистов к приливным колебаниям уровня океана у побережий материков. Энергию приливов на протяжении веков человек использовал для приведения в действие мельниц и лесопилок. Но с появлением парового двигателя она была предана забвению до середины 60-х годов, когда были пущены первые ПЭС во Франции и СССР.

Приливная энергия постоянна. Благодаря этому, количество вырабатываемой на приливных электростанциях (ПЭС) электроэнергии всегда может быть заранее известно, в отличие от обычных ГЭС, на которых количество получаемой энергии зависит от режима реки, связанного не только с климатическими особенностями территории, по которой она протекает, но и с погодными условиями.

Тем не менее ученые считают, что технически возможно и экономически выгодно использовать лишь очень небольшую часть приливного потенциала Мирового океана – по некоторым оценкам только 2%.При определении технических возможностей большую роль играют такие факторы, как характер береговой линии, форма и рельеф дна, глубина воды, морские течения и ветер. Опыт показывает, что для эффективной работы ПЭС высота приливной волны должна быть не менее 5 м. Чаще всего такие условия возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. Но подобных мест на всём земном шаре не так уж много: по разным источникам 25, 30 или 40.

При оценке экономических выгод строительства ПЭС также нужно учитывать, что наибольшие амплитуды приливов-отливов характерны для окраинных морей умеренного пояса. Многие из этих побережий расположены в необжитых местах, на большом удалении от главных районов расселения и экономической активности, следовательно, и потребления электроэнергии. Нужно учитывать также и то, что рентабельность ПЭС резко возрастает по мере увеличения их мощности до 3-5 и тем более 10-15 млн. кВт. Но сооружение таких станций-гигантов, к тому же в отдаленных районах, требует особенно больших затрат, не говоря уже и о сложнейших технических проблемах.

Считается, что наибольшими запасами приливной энергии обладает Атлантический океан. В его северо-западной части, на границе США и Канады, находится залив Фанди, представляющий собой внутреннюю суженную часть более открытого залива Мен. Длина его 300 км при ширине 90 км, глубина у входа более 200 м. Этот залив знаменит самыми высокими в мире приливами, достигающими 18 м. Очень высоки приливы и у берегов Канадского арктического архипелага. Например, у побережья Баффиновой земли они поднимаются на 15,6 м. В северо-восточной части Атлантики примерно такие же приливы наблюдаются в проливе Ла-Манш у берегов Франции, в Бристольском заливе и Ирландском море у берегов Англии и Ирландии.

Велики также запасы приливной энергии в Тихом океане. В его северо-западной части особенно выделяется Охотское море, где в Тугурском и Пенжинском заливах высота приливной волны составляет 9-13 м. Значительные приливы наблюдаются и у побережий Китая и Корейского полуострова. На восточном побережье Тихого океана благоприятные условия для использования приливной энергии имеются у берегов Канады, Чилийского архипелага на юге Чили, в узком и длинном Калифорнийском заливе Мексики.

В пределах Северного Ледовитого океана по запасам приливной энергии выделяются Белое море, в Мезенской губе которого приливы имеют высоту до 10 м, и Баренцево море у берегов Кольского полуострова (до 7 м). В Индийском океане запасы такой энергии значительно меньше. В качестве перспективных для строительства ПЭС здесь обычно называются залив Кач Аравийского моря (Индия) и северо-западное побережье Австралии.

Несмотря на такие, казалось бы весьма благоприятные, природные предпосылки, строительство ПЭС пока имеет довольно ограниченные масштабы. По существу реально можно говорить лишь о более или менее крупной промышленной ПЭС «Ранс» во Франции, об опытной Кислогубской ПЭС на Кольском полуострове(Россия) и канадско-американской ПЭС в заливе Фанди.

При сооружении ПЭС необходимо всесторонне оценивать их экологическое воздействие на окружающую среду. Оно довольно велико. В районах сооружения крупных ПЭС существенно изменяется высота приливов, нарушается водный баланс в акватории станции, что может серьёзно сказаться на рыбном хозяйстве, разведении устриц, мидий и пр.

К числу энергетических ресурсов Мирового океана относят также энергию волн и температурного градиента. Энергия ветровых волн суммарно оценивается в 2,7 млрд. кВт в год. Опыты показали, что ее следует использовать не у берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа. В некоторых шельфовых акваториях волновая энергия достигает значительной концентрации: в США и Японии – около 40 кВт на метр волнового фронта, а на западном побережье Великобритании – даже 80 кВт на 1 метр. Использование этой энергии, хотя и в местных масштабах, уже начато в Великобритании и Японии. Британские острова имеют очень длинную береговую линию, во многих местах море остается бурным в течение длительного времени. По оценкам ученых, за счет энергии морских волн в английских территориальных водах можно было бы получить мощность до 120 ГВт, что вдвое превышает мощность всех электростанций, принадлежащих Британскому центральному электроэнергетическому управлению.

Впервые идею использования энергии разности температур поверхностных и глубинных слоев воды Мирового океана предложил французский ученый д’Арсонвиль в 1881 году, но первые разработки начались лишь в 1973 году. Энергию разности температур различных слоев Мирового океана оценивают в 20-40 трлн. кВт. Из них практически могут быть использованы лишь 4 трлн. кВт.

Принцип действия этих станций заключается в следующем: теплую морскую воду (24-32° С) направляют в теплообменник, где жидкий аммиак или фреон превращаются в пар, который вращает турбину, а затем поступает в следующий теплообменник для охлаждения и конденсации водой с температурой 5-6 °С, поступающей с глубины 200-500 метров. Получаемую электроэнергию передают на берег по подводному кабелю, но ее можно использовать и на месте (для обеспечения добычи минерального сырья со дна или его выделения из морской воды). Достоинство подобных установок – возможность их доставки в любой район Мирового океана. К тому же, разность температур различных слоев океанической воды – более стабильный источник энергии, чем, скажем, ветер, Солнце, морские волны или прибой. Первая такая установка была пущена в 1981 году на острове Науру. Единственный недостаток таких станций – их географическая привязанность к тропическим широтам. Для практического использования температурного градиента наиболее пригодны те районы Мирового океана, которые расположены между 20° с.ш. и 29° ю.ш., где температура воды у поверхности океана достигает, как правило, 27-28° С, а на глубине 1 километр имеет всего 4-5° С.

В океане, который составляет 72% поверхности планеты, потенциально имеются различные виды энергии – энергия волн и приливов; энергия химических связей газов, солей и других минералов; энергия течений, спокойно и нескончаемо движущихся в различных частях океана; энергия температурного градиента и др., и их можно преобразовывать в стандартные виды топлива. Такие количества энергии, многообразие её форм гарантируют, что в будущем человечество не будет испытывать в ней недостатка.

Океан наполнен внеземной энергией, которая поступает в него из космоса. Она доступна и безопасна, и не затрагивает окружающую среду, неиссякаема и свободна. Из космоса поступает энергия Солнца. Она нагревает воздух, образуя ветры, вызывающие волны. Она нагревает океан, который накапливает тепловую энергию. Она приводит в движение течения, которые в тоже время меняют свое направление под воздействие вращения Земли. Из космоса же поступает энергия солнечного и лунного притяжения. Она является движущей силой системой Земля-Луна и вызывают приливы и отливы. Океан – это не плоское, безжизненное водное пространство, а огромная кладовая беспокойной энергии.

Источник



Как используют люди реки

Наша Земля окутана сетью рек, которые на протяжении человеческой истории выполняли и выполняют множество ролей, в том числе и жизненно важные, без которых существование людей было бы невозможно на планете. Роль рек сравнима с ролью кровеносной системы в человеческом организме.

Реки как транспортная сеть

Со времен зарождения первых цивилизаций, реки выполняли транспортную роль при перевозке грузов, провизии, людей и многого другого, что было важно и актуально для различных эпох. Географически сложилось так, что населенные пункты появлялись на самых плодородных землях, возле пойм крупных рек и озер. Как следствие, между городами возникало не только дорожное, но и речное сообщение. Зачастую оно было единственным способом доставки крупных грузов. К примеру, камни для строительства сфинкса и пирамиды Хеопса в Древнем Египте доставлялись специальными речными судами повышенной грузоподъемности из каменоломен на севере страны до южных границ по реке Нил.

Реки как способ пропитания

Расселение людей вдоль источников пресной воды обусловлено также составом флоры и фауны, который связан со спецификой тех или иных рек. Чем мощнее и крупнее река, тем богаче ее рыбный состав. Наличие рек на разных территориях напрямую воздействует на плодородность окружающих земель, а значит и на заселение территории людьми. К примеру, исторически развитие Поволжья в царской России было связано с крупнейшими в стране посевами пшеницы, благодаря чему в Самаре до прихода к власти большевиков была самая крупная биржа зерновых культур.

Реки как целебное средство

Речная вода, в зависимости от того, где протекает река, обладает своим уникальным минеральным составом. Она может быть использована как целебное средство при различных заболеваниях желудочно-кишечного тракта, желчного пузыря, печени, а также при диабете. Стоит заметить, что чаще всего в лечебных целях применяют воду из подземных источников и рек.

Вокруг крупных рек часто формируются курортные и туристические зоны, которые могут быть привлекательными из-за множества причин — уникальный состав воды, флоры, фауны, уникальные природные явления. Например, река Миссисипи, протекающая через 31 штат США, является одним из символов данной страны, а также исторически ассоциируется со множеством североамериканских племен, проживавших по берегам данной реки.

Реки как религиозный символ

Наличие рек на определенных территориях не могло не отразиться на верованиях и преданиях людей, живущих вокруг их берегов. В славянской мифологии, к примеру, были причудливые существа, называемые водяными. Водяной мог как спасти тонущего человека, так и навредить ему. Или, к примеру, среди божеств Египта был бог Хапи — покровитель реки Нил, который также ассоциировался у древних египтян с богатыми урожаями в период разлива реки.

Реки как источник электроэнергии

Гидроэлектростанции являются стратегически важными антропогенными объектами, без которых электроснабжение такой большой страны, как Россия, не представлялось бы возможным. К сожалению, строительство ГЭС всегда связано с рисками для окружающей среды, такими как сокращение представленной флоры и фауны в районе строительства, изменение сезонности разлива рек, а также изменение климатических условий в конкретном регионе. Искусственное увеличение поймы реки в одном месте способно привести к избыточному обводнению территории. Но, увы, это неизбежные последствия получения с помощь реки столь необходимой человеку энергии.

Источник

Читайте также:  Кроссворд по рекам татарстана
Adblock
detector