Prototype this по-русски - выпуск 85. Косо, криво, эффективно...
Тут вот Мастерок подогнал любопытный материал.
Что здесь комментировать?
Традиционных недостатков у ВЭС всего два, и оба существенных. Первый - неустойчивость и непредсказуемость ветров. Второй - малая плотность энергии в объеме. Из-за чего для получения того же количества энергии в сравнении с более плотным источником требуется гораздо больший размер конструкции. Если рассмотреть приведенную схему, использующую приливные течения, можно увидеть, что оба эти недостатка здесь существенно уменьшены. Во-первых, (E=M*V^2/2), то есть за счет большей плотности воды мы получаем большую энергию потока, а во-вторых, приливы гораздо предсказуемее и наступают строго по расписанию. Таким образом, влияние генерации приливных электростанций на суточный график генерации является гораздо более щадящим с точки зрения маневра мощностью, с одной стороны, и в планах хозяйственной деятельности позволяет нормировать пиковое потребление. К примеру, насосы водокачек не обязаны работать круглые сутки. Объем водонапорных башен гарантирует отдачу воды потребителю без включения насоса. Установки полива полей, аэрации водоемов также можно синхронизировать с циклом выработки, что еще уменьшит требования по маневру мощностью. В значительной степени возможна синхронизация промышленных холодильных установок, которые в период выработки будут накапливать холод, а в промежутке - пользоваться накопленным холодом. И поскольку таких технологических циклов можно найти довольно много - приливные электростанции, будучи синхронизированы с потреблением, оказывают на остальные генерирующие мощности минимальное воздействие, что продлевает ресурс энергетической системы, увеличивает общие возможности генерации на той же инфраструктуре, и вдобавок - не загрязняет окружающую среду.
Теперь о плохом. Производительность таких станций зависит от скорости потока, каковая помимо рельефа также находится в связи с высотой прилива. А высота прилива у нас максимальная на экваторе. Так что вопрос - "почему не в России" имеет простой ответ - в силу недостаточной высоты прилива скорость потока, а значит и плотность энергии, требует слишком больших расходов на электростанцию подобного типа промышленного масштаба, что в свою очередь, делает такие системы нерентабельными. Ну и опять же - они генерируют энергию "волнами", несколько раз в сутки, то есть не являются постоянными источниками энергии.
То есть без повышения скорости потока такие станции не являются приемлемыми.
В случае, если возникает необходимость в приливной станции, а участков с нужной скоростью течения нет, часть прибрежного моря (например бухту) можно огородить дамбой. Поскольку объем пропорционален площади зеркала воды, а скорость потока - площади сечения русла водообмена, в маленьких окошках, проделанных в дамбе, модно получить достаточно неплохую скорость потока. Однако дамбы имеют и побочные качества. Как минимум, препятствуя естественной картине поверхностных и глубинных течений, они "запирают" воду в пространстве за дамбой, вода застаивается, гниет - короче, строили экологически чистую приливную электростанцию, а получили выгребную яму. Очень приятно...
Хотелось бы получить повышение скорости потока на участке генерации, однако избежать застоя воды со всеми вытекающими неприятными, верно? Можно ли здесь что-нибудь эдакое придумать?
Ну посмотрите, посмотрите в мои хитрющие глаза...
Короче - берем клей и целлофановый пакет...
Итак. Приливная волна - это изменение уровня моря, связанное с локальным изменением силы притящения под действием тяготения Луны. Существует две приливные волны - в ближайшей к Луне и в отдаленнейшей от Луны точках земной поверхности.
Легко видеть, что там, где прилив, уровень воды выше, а где отлив - ниже...
Легко видеть, что вода, в отличие от горных пород, обладающих механической прочностью, гораздо сильнее меняет свой уровень, нежели кора Земли. Соответственно, промежуток между дном моря и поверхностью воды в зонах с приливами - он меняется. В прилив уровень моря выше, в отлив - меньше. Вода - жидкость несжимаемая. Что отсюда следует?
Так, Кличко моде офф, как говорится...
Отсюда следует, что приливная волна является не только поперечной, но и продольной. И особенно это заметно на мелких участках, где для изменения уровня воды на гравитационно-равновесное необходим продольный перенос больших масс воды. А продольный перенос больших масс воды есть течение, понимаете?
Таким образом, интенсивность приливно-отливных течений наиболее высока на мелких участках моря. "Ну и что?" - спросите вы.
Не поняли?
Дело в том, что перепад высот на приливной волне - он мал. Используемые в приливных электростанциях перетекания воды - они крайне низкоэргетичны. В ГЭС высота водяного столба может быть за сотню метров, в приливной станции - в лучшем случае 15 метров, и таких точек на шарике минимум. Однако мы видим, как профиль дна формирует продольное - то есть приливное - течение. Каковое, кстати, используется и в станции, явившейся предлогом к нашему рассмотрению. То есть - мы можем использовать рельеф дна для получения продольного течения, и тем самым - использовать для генерации кинетическую энергию движения массы воды, а вовсе не ее потенциальную энергию. Что в примере, инициировавшем данный пост, и рассмотрено.
"Ну и что?" - спросите вы.
Ребята, количество мелководных прибрежных участков на континентальном шельфе - колоссально.
"Но там нет сильных течений" - скажете вы.
"Нету" - отвечу я - "но будут".
Сразу кое-что поясню. Ребята, вы в метро катались? Когда нибудь в толпе на эскалатор проходили? Помните это волшебное чувство, когда вы ногу занесли, и пытаетесь поставить на ступеньку, а не между, а толпа сзади напирает? Вода - жидкость несжимаемая, понимаете?
Давайте посмотрим на следующий мой рисунок:
Коричневое - берег, в берегу - бухта, слева океан, приливная волна (черный пунктир) идет слева направо. Синим обозначена классическая дамба, в которую прилив упирается, и от которой за счет перепада высот работают генераторы.
А теперь посмотрим на красненькое.
Красненькое - это дамба, стоящая под углом, и не соприкасающаяся ни одним краем с берегом. Как она работает.
При возникновении прилива поднимающаяся вода должна заполнить пространство слева-вверху (по рисунку) от дамбы. Возникает течение, которое слабее всего на створе бухты (линия "старой", синей дамбы), но чем ближе к верхнему проходу между дамбой и берегом - тем оно быстрее, поскольку сечение русла водотока уменьшается, а скорость воды увеличивается. Таким образом, образуемый косым расположением нашей дамбы диффузор собирает, концентрирует и усиливает поступательное движение воды во время прилива. Самое интересное, что энергия для водотока собирается со всего левого края бухты, и со всего мелководья левее края бухты, понимаете?
Во время прилива по изображенной на рисунке схеме в верхнем протоке собирается вся кинетическая энергия движения всей массы воды слева от дамбы, понимаете?
Вот так можно организовать очень скоростной, очень напорный поток воды при небольшой высоте прилива. Вода - жидкость несжимаемая, как и толпа в метро возле эскалатора - задние подпирают передних.
Далее.
У нас образуется мощный циклический водоток, активно перемешивающий водную массу справа от дамбы. Во время отлива диффузор работает в обратную сторону, обеспечивая сильный водоток уже у нижнего прохода. Наша бухта не застаивается, она "дышит", активно обмениваясь водой с морем. Никакой вони, никакого застоя - сплошное интенсивное "проветривание" дважды в сутки...
Нам достаточно в проходах либо вблизи них расположить генерирующие мощности...
Самое интересное, что таким образом мы можем устроить приливную электростанцию даже вне естественных бухт - нам нужно только мелководье и достаточный простор.
Компрене?
Благодаря использованию приливного диффузора можно создавать условия для установки эффективных, экономически оправданных приливных электростанций, попутно защищая берег от волновой эрозии, и все это - при условии минимальных экологических последствий для прибрежной акватории...
Ну и, раз пошла такая пьянка, немного музыки:
И да, полемизируя с Мастерков - "почему не у нас?". Теперь, возможно - будет...
Условия - как обычно.
Что здесь комментировать?
Традиционных недостатков у ВЭС всего два, и оба существенных. Первый - неустойчивость и непредсказуемость ветров. Второй - малая плотность энергии в объеме. Из-за чего для получения того же количества энергии в сравнении с более плотным источником требуется гораздо больший размер конструкции. Если рассмотреть приведенную схему, использующую приливные течения, можно увидеть, что оба эти недостатка здесь существенно уменьшены. Во-первых, (E=M*V^2/2), то есть за счет большей плотности воды мы получаем большую энергию потока, а во-вторых, приливы гораздо предсказуемее и наступают строго по расписанию. Таким образом, влияние генерации приливных электростанций на суточный график генерации является гораздо более щадящим с точки зрения маневра мощностью, с одной стороны, и в планах хозяйственной деятельности позволяет нормировать пиковое потребление. К примеру, насосы водокачек не обязаны работать круглые сутки. Объем водонапорных башен гарантирует отдачу воды потребителю без включения насоса. Установки полива полей, аэрации водоемов также можно синхронизировать с циклом выработки, что еще уменьшит требования по маневру мощностью. В значительной степени возможна синхронизация промышленных холодильных установок, которые в период выработки будут накапливать холод, а в промежутке - пользоваться накопленным холодом. И поскольку таких технологических циклов можно найти довольно много - приливные электростанции, будучи синхронизированы с потреблением, оказывают на остальные генерирующие мощности минимальное воздействие, что продлевает ресурс энергетической системы, увеличивает общие возможности генерации на той же инфраструктуре, и вдобавок - не загрязняет окружающую среду.
Теперь о плохом. Производительность таких станций зависит от скорости потока, каковая помимо рельефа также находится в связи с высотой прилива. А высота прилива у нас максимальная на экваторе. Так что вопрос - "почему не в России" имеет простой ответ - в силу недостаточной высоты прилива скорость потока, а значит и плотность энергии, требует слишком больших расходов на электростанцию подобного типа промышленного масштаба, что в свою очередь, делает такие системы нерентабельными. Ну и опять же - они генерируют энергию "волнами", несколько раз в сутки, то есть не являются постоянными источниками энергии.
То есть без повышения скорости потока такие станции не являются приемлемыми.
В случае, если возникает необходимость в приливной станции, а участков с нужной скоростью течения нет, часть прибрежного моря (например бухту) можно огородить дамбой. Поскольку объем пропорционален площади зеркала воды, а скорость потока - площади сечения русла водообмена, в маленьких окошках, проделанных в дамбе, модно получить достаточно неплохую скорость потока. Однако дамбы имеют и побочные качества. Как минимум, препятствуя естественной картине поверхностных и глубинных течений, они "запирают" воду в пространстве за дамбой, вода застаивается, гниет - короче, строили экологически чистую приливную электростанцию, а получили выгребную яму. Очень приятно...
Хотелось бы получить повышение скорости потока на участке генерации, однако избежать застоя воды со всеми вытекающими неприятными, верно? Можно ли здесь что-нибудь эдакое придумать?
Ну посмотрите, посмотрите в мои хитрющие глаза...
Короче - берем клей и целлофановый пакет...
Итак. Приливная волна - это изменение уровня моря, связанное с локальным изменением силы притящения под действием тяготения Луны. Существует две приливные волны - в ближайшей к Луне и в отдаленнейшей от Луны точках земной поверхности.
Легко видеть, что там, где прилив, уровень воды выше, а где отлив - ниже...
Легко видеть, что вода, в отличие от горных пород, обладающих механической прочностью, гораздо сильнее меняет свой уровень, нежели кора Земли. Соответственно, промежуток между дном моря и поверхностью воды в зонах с приливами - он меняется. В прилив уровень моря выше, в отлив - меньше. Вода - жидкость несжимаемая. Что отсюда следует?
Так, Кличко моде офф, как говорится...
Отсюда следует, что приливная волна является не только поперечной, но и продольной. И особенно это заметно на мелких участках, где для изменения уровня воды на гравитационно-равновесное необходим продольный перенос больших масс воды. А продольный перенос больших масс воды есть течение, понимаете?
Таким образом, интенсивность приливно-отливных течений наиболее высока на мелких участках моря. "Ну и что?" - спросите вы.
Не поняли?
Дело в том, что перепад высот на приливной волне - он мал. Используемые в приливных электростанциях перетекания воды - они крайне низкоэргетичны. В ГЭС высота водяного столба может быть за сотню метров, в приливной станции - в лучшем случае 15 метров, и таких точек на шарике минимум. Однако мы видим, как профиль дна формирует продольное - то есть приливное - течение. Каковое, кстати, используется и в станции, явившейся предлогом к нашему рассмотрению. То есть - мы можем использовать рельеф дна для получения продольного течения, и тем самым - использовать для генерации кинетическую энергию движения массы воды, а вовсе не ее потенциальную энергию. Что в примере, инициировавшем данный пост, и рассмотрено.
"Ну и что?" - спросите вы.
Ребята, количество мелководных прибрежных участков на континентальном шельфе - колоссально.
"Но там нет сильных течений" - скажете вы.
"Нету" - отвечу я - "но будут".
Сразу кое-что поясню. Ребята, вы в метро катались? Когда нибудь в толпе на эскалатор проходили? Помните это волшебное чувство, когда вы ногу занесли, и пытаетесь поставить на ступеньку, а не между, а толпа сзади напирает? Вода - жидкость несжимаемая, понимаете?
Давайте посмотрим на следующий мой рисунок:
Коричневое - берег, в берегу - бухта, слева океан, приливная волна (черный пунктир) идет слева направо. Синим обозначена классическая дамба, в которую прилив упирается, и от которой за счет перепада высот работают генераторы.
А теперь посмотрим на красненькое.
Красненькое - это дамба, стоящая под углом, и не соприкасающаяся ни одним краем с берегом. Как она работает.
При возникновении прилива поднимающаяся вода должна заполнить пространство слева-вверху (по рисунку) от дамбы. Возникает течение, которое слабее всего на створе бухты (линия "старой", синей дамбы), но чем ближе к верхнему проходу между дамбой и берегом - тем оно быстрее, поскольку сечение русла водотока уменьшается, а скорость воды увеличивается. Таким образом, образуемый косым расположением нашей дамбы диффузор собирает, концентрирует и усиливает поступательное движение воды во время прилива. Самое интересное, что энергия для водотока собирается со всего левого края бухты, и со всего мелководья левее края бухты, понимаете?
Во время прилива по изображенной на рисунке схеме в верхнем протоке собирается вся кинетическая энергия движения всей массы воды слева от дамбы, понимаете?
Вот так можно организовать очень скоростной, очень напорный поток воды при небольшой высоте прилива. Вода - жидкость несжимаемая, как и толпа в метро возле эскалатора - задние подпирают передних.
Далее.
У нас образуется мощный циклический водоток, активно перемешивающий водную массу справа от дамбы. Во время отлива диффузор работает в обратную сторону, обеспечивая сильный водоток уже у нижнего прохода. Наша бухта не застаивается, она "дышит", активно обмениваясь водой с морем. Никакой вони, никакого застоя - сплошное интенсивное "проветривание" дважды в сутки...
Нам достаточно в проходах либо вблизи них расположить генерирующие мощности...
Самое интересное, что таким образом мы можем устроить приливную электростанцию даже вне естественных бухт - нам нужно только мелководье и достаточный простор.
Компрене?
Благодаря использованию приливного диффузора можно создавать условия для установки эффективных, экономически оправданных приливных электростанций, попутно защищая берег от волновой эрозии, и все это - при условии минимальных экологических последствий для прибрежной акватории...
Ну и, раз пошла такая пьянка, немного музыки:
Click to viewИ да, полемизируя с Мастерков - "почему не у нас?". Теперь, возможно - будет...
Условия - как обычно.