Зачем вода электростанциям

Зачем вода электростанциям

Принцип работы и устройство тепловой электростанции (ТЭС/ТЭЦ)

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Как используют силу воды? Что такое гидроэлектростанция?

Автор: Робин · Опубликовано 11.11.2009 · Обновлено 25.04.2016

Человек может на определенных этапах вмешиваться в есте­ственный круговорот воды и таким образом добывать ее энер­гию. Так, например, делают в местах, где потоки воды ручьев и рек прокладывают себе обратный путь к морю. При этом чело­век использует массу водного потока, который направляется на лопасть турбины, установленной под текущей или падающей водой…

Раньше сила текущей воды использовалась по прямому назначе­нию, к примеру — чтобы привести в действие жернова водяной мельницы.

В данном случае вода ручьев и рек направлялась на водяное колесо, которое было связано с мельницей напрямую. Вода падала на колесо сверху и своим весом приводила его в дви­жение (это так называемое «водяное колесо верхнего удара»), или же нижняя часть колеса располагалась в воде, и оно враща­лось под воздействием потока (колесо «нижнего удара»).

В неко­торых средневековых костелах такое водяное колесо приводило в движение не только мельницу для помола зерна, но (при помо­щи системы осей и зубчатых колес) большие кухонные машины для дробления и взбивания.

Позже водяные колеса стали произ­водить энергию для промышленных установок. Недостаток по­лученной таким путем водной энергии — то, что она должна быть потреблена на месте производства.

Читать еще:  Что делать, чтобы аккумулятор авто перезимовал нормально?

Сегодня на водяных си­ловых станциях (гидроэлектростанциях) производится элект­роэнергия. Произведенный электрический ток направляется туда, где он необходим.

Как «укрощается» энергия воды на электростанциях?

Вода обладает неимоверной силой. Она вырыла долины, изреза­ла горы, придала определенные формы целым территориям. Чтобы добыть из воды ее энергию, воду нужно приручить. В большинстве случаев для этого строят плотины, которые перегораживают потокам воды путь в море, накапливают воду, созда­вая искусственные водоемы. С помощью плотины вода выраба­тывает энергию, которую в зависимости от потребности можно накапливать или сразу же потреблять.

Энергия освобождается, когда из отвесных каналов вода сбрасы­вается через плотину вниз. На электростанциях эта вода приводит в движение турбины, превращающие механическую энер­гию в электрическую. По проводам ток с электростанции на­правляется потребителям. Произведенный таким образом ток называют гидроэлектрическим (греческим словом «гидро» обо­значаются предметы или явления, связанные с водой).

Гидроэлектростанция – электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. ГЭС обычно строят на реках, сооружая плотины, и водохранилищах.

Принцип работы ГЭС основан на преобразовании энергии падающей воды в энергию вращения турбины. Турбины связаны с генератором, преобразующим энергию вращающейся турбины в электрическую. Первые гидроэлектростанции относились к проточному типу: вода реки просто пропускалась через турбину. Для такого типа ГЭС требуется большой перепад уровней реки, например, как на Ниагарском водопаде, где и была построена такая первая гидроэлектростанция.

На современных гидроэлектростанциях возводятся громадные плотины для увеличения объема воды, равномерно пропускаемой через турбины. Вода из водохранилища по напорному трубопроводу направляется на горизонтально вращающиеся лопасти турбины, соединенной с генератором.

Обычно на гидроэлектростанции используется много турбогенераторных агрегатов. 60—70% энергии падающей воды преобразуется в электрическую энергию.

Как работает гидроэлектростанция? Это понятно даже детям!

ДЛЯ ГЭС НУЖЕН НАПОР

«Люди давно научились использовать энергию движущейся воды. Если до половины погрузить в реку колесо с лопастями на ободе, то оно начнет вращаться, потому что вода будет увлекать за собой нижние лопасти колеса. Примерно так работали (и кое-где работают до сих пор) водяные мельницы. Водяное колесо в них насажено на вал жернова. Вращает вода колесо — вращается и жернов, мелет зерно.

Но вот сто с лишним лет назад появился более совершенный водяной двигатель — гидравлическая турбина (сокращенно — гидротурбина). Появились генераторы, превращающие механическую работу в электрическую энергию. И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций — ГЭС .

Прямо в русле реки, даже с быстрым течением, ставить большие турбины нельзя: у реки не хватает силы проворачивать тяжелую турбину. Другое дело на водопадах: там вода стремительно летит вниз, у нее большой напор.

Но водопадов не так много, да и не очень удобно ставить возле них турбины. Поэтому придуманы искусственные водяные «ступеньки» — плотины.

Напор создается разностью уровней воды. Поэтому говорят, что водяное колесо вращается под напором в столько-то метров.

Если перегородить реку прочной плотиной, а в теле плотины оставить только небольшое отверстие, то вся вода, что есть в реке, должна будет протекать через это отверстие. Значит, перед плотиной река поднимется и разольется, а за плотиной останется на прежнем уровне. Появится разница уровней, возникнет напор воды.

Поставим у отверстия плотины гидротурбину — и она начнет вращаться, используя напор воды. Соединим турбину с генератором— его ротор тоже придет в движение, в обмотке статора появится ток.

Заметьте: напор перед плотиной сохраняется круглый год, потому что вода запасается в водохранилище, искусственном море, и стекает равномерно, хотя зимой и летом река несет меньше воды, а осенью и весной — больше.

Впрочем, есть и гидроэлектростанции без плотин. Например, на горных реках плотины получаются очень высокими и дорогими. В этих случаях воду из реки подводят к электростанциям каналом или тоннелем, называемыми деривационными. В конце деривационного отвода строят здание ГЭС и соединяют трубами канал и гидроэлектростанцию. Теперь часть воды идет по своему руслу, а часть совершает такой маршрут: канал — трубы — турбины ГЭС — русло. Конечно, все это самотеком, потому что канал начинается гораздо выше ГЭС, а впадает обратно в реку ниже».

ЛЮБОЙ ГИДРОУЗЕЛ — СЛОЖНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«Принцип работы любой ГЭС прост. Но устройство ее, конечно, не простое. Современная ГЭС — сложное предприятие, насыщенное разнообразными автоматами. Недаром здание машинного зала, плотину, шлюзы, трансформаторные станции, рыбоподъемники называют общим словом гидроузел.

Плотину строят из грунта или бетона. Очень часто грунт и бетон работают рука об руку: там, где надо просто удержать воду, можно применить землю, а для водосливов, турбинных камер и вообще «активных» участков плотины нужен железобетон. В теле плотины на заранее рассчитанной высоте делают окна для пропуска воды во время паводка, иначе вода прорвала бы плотину. В остальное время окна закрыты стальными щитами.

Иногда, если нет надобности строить плотину очень высокой, ее делают ниже уровня максимального подъема воды во время паводка. И тогда каждую весну излишняя вода просто-напросто переливается через водосливный участок гребня плотины.

В подводной части плотины проложены трубы для подвода воды к турбинам. Они прикрыты решетками, улавливающими камни, поленья, ветки. В трубах устроены затворы.

Нажим кнопки — и путь воде закрыт. Это нужно при остановках турбины.

Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, напоминающую улитку. Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, водяная масса закручивается. А в центре камеры — колесо турбины. Но вода не сразу попадает на колесо, потому что оно обнесено «забором» — крепкими стальными лопатками, направляющими воду (направляющим аппаратом). Каждая лопатка может поворачиваться на своей оси. Повернутся лопатки так, что плотно сомкнутся одна с другой,— и вода в турбину не пройдет. Приоткроются чуть-чуть — воды пойдет немного. А станут по движению воды — она почти беспрепятственно будет проникать в турбину. Это, как говорят энергетики, режим полной нагрузки».

ВОДА ВРАЩАЕТ ТУРБИНУ

«Но вот вода прошла сквозь направляющий аппарат. На ее пути — лопасти рабочего колеса турбины. Понятно, что вода заставит лопасти двигаться, отдаст им свою энергию. А этого нам только и надо. Вода вращает турбину!

Читать еще:  Кладка стен из шлакоблока своими руками

Теперь воде нужно уйти. Куда ? Опять в трубу, но только в другую — отсасывающую. Очень важно, чтобы вода шла по этой трубе спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Поэтому отсасывающие трубы делают гладкими и немного расширяющимися к нижнему концу. Из этого открытого конца вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Не всегда турбины находятся в теле плотины или поблизости от нее. Иногда воду под напором подают из водохранилища к турбинам по длинным трубам или тоннелям. Так, например, сделано на ГЭС при высотной Асуанской плотине на р. Ниле ».

С ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНСФОРМАТОР И ДАЛЬШЕ ПО ПРОВОДАМ

«Итак, рабочее колесо турбины вращается. С ним вращается и вал, связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины — генератора переменного тока.

Генератор вырабатывает переменный ток напряжением от 10 до 18 тыс. вольт.

Но, оказывается, электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстояния. Вот если повысить напряжение в 10 — 15 раз, тогда другое дело: сила тока упадет, и он, проходя по проводам, будет меньше нагревать их. Станет меньше потерь, не понадобятся толстые и тяжелые провода.

Напряжение повышают на электростанции простые приборы — трансформаторы. Это стержни-сердечники, собранные из тонких листов мягкой стали. На каждом — две обмотки: одна с небольшим числом витков толстой медной проволоки, вторая с немногочисленными витками более тонкого провода. Мы подаем напряжение, скажем, в 10 тыс. вольт на первичную обмотку, а со вторичной получаем сразу 100 или 200 тыс. вольт — во столько раз больше, во сколько больше витков на вторичной обмотке. Чтобы трансформаторы не сильно нагревались при работе, их погружают в баки с жидким маслом, хорошо отводящим тепло. Итак, чем выше напряжение (и, значит, меньше сила тока), тем выгоднее передавать энергию».

Источник: «Техника и производство». Том 5 (Детская энциклопедия 1965 г.в.) — Афанасенко Е.И., и др.

Возрастная категория сайта 18+

Зачем человеку нужна вода?

Человеческий организм на 75-80% состоит из воды. Поддерживать водный баланс – это, без преувеличения, жизненно важная задача для каждого. К сожалению, многие из нас ошибочно полагают, что с проблемой обезвоживания сталкивается исключительно путник в раскаленной пустыне, когда у него закончится вода. Однако это не так.

Елена Орлова/ «Здоровье-Инфо»

Существует хроническая форма обезвоживания, не имеющая острых симптомов. Такое скрытое обезвоживание распространено чрезвычайно широко и поражает каждого, кто не пьет достаточно жидкости. Чем же опасно обезвоживание организма? И сколько жидкости нам нужно для здоровья?

Потому что без воды…

Обмен веществ, поддержание теплового баланса, снабжение клеток питательными веществами, своевременный вывод токсинов и продуктов распада – все эти процессы в нашем организме запускаются и работают с помощью воды. Обезвоживание опасно тем, что при недостаточном количестве жидкости нарушается нормальная жизнедеятельность организма.
Вот что происходит, когда в нашем теле недостаточно воды.

  • Замедляется течение биохимических реакций
  • Нарушаются процессы пищеварения
  • Увеличивается вязкость крови (а это создает реальную опасность образования тромбов)
  • Нарушается регуляция теплообмена организма с окружающей средой

Будьте осторожны! Обезвоживание особенно опасно для пожилых людей и детей до годовалого возраста. Если малыш в результате обезвоживания теряет более 10% своего веса, он может умереть.

В чем причины?

Наиболее частая причина острого обезвоживания – заболевания желудочно-кишечного тракта, как хронические, так и вызванные вирусами и бактериями. Возникают диарея (жидкий стул), тошнота и рвота. В таком состоянии организм теряет очень много жидкости, а из-за потери аппетита и тошноты заболевший начинает пить значительно меньше обычного.

Еще одной частой причиной обезвоживания является интенсивное потоотделение – при чрезмерных и длительных физических нагрузках или в жарком климате.

Повышенное выделение мочи (диурез) тоже может быть причиной обезвоживания.

Также потерю жидкости могут вызвать некоторые медицинские препараты, поэтому следует обязательно читать инструкции: в таких случаях на этом акцентируется внимание потребителя.

Признаки обезвоживания

Темная и мутная моча. Продукты распада, предназначенные для выведения из организма вместе с мочой, растворены в недостаточном количестве жидкости. В норме моча должна быть очень светлой и почти прозрачной.

Запор. Организм, теряя воду, пытается во что бы то ни стало поддержать влажность самых важных внутренних органов. В состоянии хронической дегидрации кишечник забирает из каловых масс слишком много воды для того, чтобы направить ее к другим органам тела. Пищевой комок, предназначенный к выводу, становится сухим, поэтому возникает запор.

Сухая кожа, сухость во рту. Механизм перераспределения жидкости тот же: влага с поверхности тела «откачивается» внутрь. Кожа становится очень сухой, а при продолжительном обезвоживании покрывается морщинами.

Головокружение. Головной мозг очень чувствителен к тому, насколько его сосуды наполнены кровью. При обезвоживании снижается общий объем циркулирующей крови. Если человек, посидев или полежав, вдруг встает, то резко снижается кровенаполнение сосудов головного мозга. Это приводит к головокружению, а иногда – к обмороку.

А вот несколько менее явных симптомов скрытого обезвоживания, которое очень часто путают с признаками других болезненных состояний.

Истощение, недостаток энергии, хроническая усталость. Обезвоживание тканей уменьшает ферментативную активность, поэтому организм получает меньше энергии, все функции замедляются.

Нарушения пищеварения, гастриты, язвы желудка. При хроническом обезвоживании уменьшается выделение пищеварительных соков, что приводит к вялости и застойным явлениям в пищеварительном тракте. Даже если пищеварительные соки выделяются в норме, а воды недостаточно, слизистая оболочка желудка страдает от слишком концентрированного желудочного сока, что повышает кислотность и повреждает стенки желудка.

Низкое или высокое кровяное давление. При обезвоживании объема крови недостаточно, чтобы наполнить все артерии, вены и капилляры тела.

Проблемы с дыхательной системой, частые насморки, кашель, стоматиты, воспаления десен. Слизистые оболочки дыхательной системы должны быть постоянно увлажнены для того, чтобы защитить органы дыхания от вредных субстанций из вдыхаемого воздуха. При обезвоживании слизистые пересыхают и становятся легкой добычей вредоносных бактерий.

Лишний вес. Зачастую человек переедает потому, что ему недосточно жидкости. Жажду очень часто путают с голодом.

Экзема, дерматиты, другие кожные проблемы. Нашему телу требуется достаточно влаги, чтобы в день оно выделяло 600-700 мл воды с поверхности кожи. Этот объем необходим для того, чтобы разбавить токсины, выводящиеся через кожу. Если жидкости недостаточно, концентрированные токсины вызывают раздражение и снижают способность эпидермиса к сопротивлению агрессивной среде.

Читать еще:  Ремонт двери шкафа вырвало петлю

Циститы, инфекции мочевого канала. Если токсины в моче недостаточно разбавлены водой, они могут раздражать и разрушать слизистую мочевых каналов.

Приступы ревматизма. Из-за обезвоживания растет концентрация токсинов в крови и клеточной жидкости; чем больше токсинов, тем сильнее боли.

Что делать?

Следует выполнять некоторые элементарные правила поддержания водного баланса организма.

  • При физических нагрузках, повышении температуры тела или воздуха (в жарком климате например), в салоне самолета, где всегда очень сухой воздух, в кондиционированном помещении постарайтесь выпивать хотя бы треть стакана чистой воды каждый час.
  • После каждой чашки чая или кофе старайтесь выпивать полстакана-стакан воды, поскольку чай, кофе и другие кофеиносодержащие напитки вызывают обезвоживание.
  • Алкоголь связывает и выводит из организма воду (1 молекула алкоголя связывает 5 молекул воды). После приема спиртных напитков нужно выпить достаточное количество воды (как минимум в четыре раза больше, чем алкоголя).

Осмотическая электростанция: чистая энергия соленой воды

Сразу необходимо предупредить: в заголовке нет ошибки, о космической энергии, созвучной названию, рассказа не будет. Ее мы оставим эзотерикам и фантастам. А речь пойдет о привычном явлении, с которым мы в течение всей жизни сосуществуем рядом.

Многие ли знают, за счет каких процессов соки в деревьях поднимаются на значительную высоту? Для секвойи она составляет более 100 метров. Происходит эта транспортировка соков в зону фотосинтеза за счет работы физического эффекта – осмоса. Заключается он в простом явлении: в двух растворах разной концентрации, помещенных в сосуд с полупроницаемой (проницаемой только для молекул растворителя) мембраной, спустя некоторое время появляется разность уровней. В дословном переводе с греческого языка осмос – это толчок, давление.

А теперь от живой природы вернемся к технике. Если в сосуд с перегородкой поместить морскую и пресную воду, то за счет разной концентрации растворенных солей появляется осмотическое давление и уровень морской воды поднимется. Молекулы воды перемещаются из зоны высокой их концентрации в зону раствора, где примесей больше, а молекул воды меньше.

Перепад в уровнях воды дальше используется обычным образом: это знакомая работа гидроэлектростанций. Вопрос только состоит в том, насколько эффект осмоса пригоден для промышленного применения? Расчеты показывают, что при солености морской воды 35 г/литр за счет явления осмоса создается перепад давления 2 389 464 Паскаля или около 24 атмосфер. На практике это эквивалентно плотине высотой 240 метров.

Но кроме давления еще очень важной характеристикой является селективность мембран и их проницаемость. Ведь турбины вырабатывают энергию не от перепада давления, а благодаря расходу воды. Вот здесь, до недавнего времени, существовали очень серьезные трудности. Подходящая осмотическая мембрана должна выдерживать давление, превышающее в 20 раз давление в привычном водопроводе. При этом иметь высокую пористость, но задерживать молекулы солей. Сочетание противоречивых требований долго не позволяло использовать осмос в промышленных целях.

При решении задач опреснения воды была изобретена мембрана Лоэба, которая выдерживала колоссальное давление и задерживала минеральные соли и частицы до 5 микрон. Применить мембраны Лоэба для прямого осмоса (выработки электроэнергии) долго не удавалось, т.к. они были чрезвычайно дороги, капризны в эксплуатации и обладали низкой проницаемостью.

Прорыв в использовании осмотических мембран наступил в конце 80-х годов, когда норвежские ученые Хольт и Торсен предложили использовать модифицированную полиэтиленовую пленку на керамической основе. Совершенствование структуры дешевого полиэтилена позволило создать конструкцию спиральных мембран, пригодных для использования в производстве осмотической энергии. Для проверки технологии получения энергии от эффекта осмоса в 2009 году была построена и запущена первая в мире экспериментальная осмотическая электростанция.

Норвежская энергетическая компания Statkraft, получив государственный грант, и затратив более 20 млн. долларов, стала пионером в новом виде энергетики. Построенная осмотическая электростанция вырабатывает около 4 кВт мощности, которой хватает для работы . двух электрических чайников. Но цели постройки станции гораздо серьезней: ведь отработка технологии и испытание в реальных условиях материалов для мембран открывают путь к созданию значительно более мощных сооружений.

Коммерческая привлекательность станций начинается с эффективности съема мощности более 5 Вт с квадратного метра мембран. На норвежской станции в Тофте это значение едва превышает 1 Вт/м2. Но уже сегодня испытываются мембраны с эффективностью 2,4 Вт/м2, а к 2015 году ожидается достижение рентабельного значения 5 Вт/м2.

Осмотическая электростанция в Тофте

Но есть обнадеживающая информация из исследовательского центра Франции. Работая с материалами на основе углеродных нанотрубок, ученые получили на образцах эффективность отбора энергии осмоса около 4000 Вт/м2. А это уже не просто рентабельно, а превышает эффективность практически всех традиционных источников энергии.

Еще более впечатляющие перспективы обещает применение графеновых пленок. Мембрана толщиной в один атомный слой становится полностью проницаема для молекул воды, задерживая при этом любые другие примеси. Эффективность такого материала может превышать 10 кВт/м2. В гонку по созданию мембран высокой эффективности включились ведущие корпорации Японии и Америки.

Если удастся в течении ближайшего десятилетия решить проблему мембран для осмотических станций, то новый источник энергии займет ведущее место в обеспечении человечества экологически чистыми энергоносителями. В отличие от энергии ветра и солнца, установки прямого осмоса могут работать круглые сутки и не зависят от погодных условий.

Мировой резерв энергии осмоса огромен — ежегодный сброс пресных речных вод составляет более 3700 кубических километров. Если удастся использовать только 10% этого объема, то можно вырабатывать более 1,5ТВт/часов электрической энергии, т.е. около 50% европейского потребления.

Но не только этот источник может помочь решить энергетическую проблему. При наличии высокоэффективных мембран можно использовать энергию глубин океана. Дело в том, что соленость воды зависит от температуры, а она на разных глубинах разная.

Используя температурные градиенты солености, можно не привязываться к устьям рек в строительстве станций, а просто размещать их в акватории океанов. Но это уже задача отдаленного будущего. Хотя практика показывает, что делать прогнозы в технике – это неблагодарное занятие. И будущее уже завтра может постучаться в нашу действительность.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector