Классификация способов получения энергии Гидроагрегаты Ветроагрегаты Вода движет колесо снизу Вода движет колесо (турбину) сверху С горизонтальной осью вращения (крыльчатые) С вертикальной осью вращения (карусельные) Лопастные Ортогональные Двигатели Паровые Радиально-осевые Турбины Аксиальные (пар движется вдоль оси турбины) Атомные электростанции Солнечные электростанции Тепловые насосы Биоэнергия Парогазовый цикл Дания в 2130 году планирует покрывать до 50% своего энергопотребления за счет использования ветроагрегатов
Водяная мельница, Бельгия (XII век)
Водяная мельница в сирийской Хаме.
Гидроэлектростанция
Радиально-осевая турбина (турбина Френсиса). В рабочем колесе турбин данного типа поток сначала движется радиально (от периферии к центру), а затем в осевом направлении (на выход). Преимущественной сферой применения радиально-осевых турбин является гидроэнергетика. Применяют при напорах до 600 м. Мощность до 640 МВт. Основным преимуществом турбин данного типа является самый высокий оптимальный КПД из всех существующих типов. Недостаток — менее пологая рабочая характеристика, чем у поворотнолопастной гидротурбины.
Ветряная мельница превращает солёную воду в питьевую
Карусельные (роторные) ВЭС вращаются вокруг вертикальной оси Работают при любом направлении ветра
д. т. н. Т. Д. Каримбаев предлагает ловить ветер специальным диффузором. За год ветродвигатель этого типа успевает «поймать» в 4 — 5 раз больше энергии, чем обычный. В условиях Подмосковья такой ветряк с диаметром диффузора в два метра за год может дать, как минимум, столько же тепла, что и 1, 5 тн каменного угля!
Карусельный лопастной ветроагрегат
История создания турбины Турбина Герона (первое столетие до нашей эры) В 50 -х годах XIX века установили, что для эффективного использования кинетической энергии пара необходимо поддерживать частоту вращения около 4300 об/мин. Но подшипников, способных выдерживать такие скорости не было. Поэтому Джеймс Уатт считал, что турбина не может составить конкуренцию паровой машине. Впервые примитивные паровые турбины были использованы на лесопилках в восточной части США в 1883 -1885 гг. для привода дисковых пил. Устройство обладало крайне низким к. п. д. , но более подходило для привода высокооборотных пил, нежели паровая машина с ее возвратно-поступательным движением поршня. К тому же для нагрева пара использовалось, по тогдашним понятиям, бросовое топливо - отходы лесопильного производства. Толчком к созданию паровой турбины Густаву де Лавалю (1883 г) послужил сепаратор для молока, поскольку он нуждался в механическом приводе, способном обеспечить частоту вращения не менее 6000 об/мин. В 1889 г. он получил патент на расширяющееся сопло, позволяющее уменьшить давление пара и повысить его скорость до сверхзвуковой.
Солнечная башня, Калифорния
Первую паровую многоступенчатую турбину реактивного типа Парсонс построил в 1884 г. Она предназначалась вовсе не для привода относительно маломощных сепараторов, а для работы совместно с электрическим генератором. Таким образом, уже с первого шага Парсонс правильно предугадал одну из наиболее перспективных областей применения паровых турбин Совершенствуя радиальные турбины он уменьшил уд. расход пара с 44 до 12, 7 кг/к. Вт·ч, но понял, что прежний аксиальный тип турбины был все же более перспективным. На Вологодскую ТЭЦ доставлена паровая турбина для ПГУ-110 МВт.
Парсон опробовал самые различные материалы для лопаток турбин, но остановился на бронзе для насыщенного и умеренно перегретого пара, чистой меди для части высокого давления и никелевой бронзе для сильно перегретого пара. Параллельно вводились и другие усовершенствования, что в совокупности привело к уменьшению удельного расхода пара до 9, 2 кг/к. Вт·ч у турбины мощностью 400 к. Вт, изготовленной в 1896 г. В 1894 г. Парсонс построил небольшое турбинное судно, в сущности катер водоизмещением всего 44, 5 т, но мощность его силовой установки достигла 2000 л. с. К 1897 г. , после ряда усовершенствований и повышения мощности котлотурбинной установки (КТУ) до 2400 л. с. , она смогла разогнаться до 34, 5 узлов! "Турбиния" являлась самым быстроходным судном в мире. Перед началом морского парада, приуроченного ко дню 60 -летия вступления на престол королевы Виктории, "Турбиния" несанкционированно промчалась перед строем английского флота, и ни один самый быстроходный британский миноносец не смог остановить наглеца. В результате было принято решение впредь все строящиеся суда оснащать котлотурбинными установками. Скорость, при которой турбинные суда получали преимущество перед судами с паровыми машинами, составляла 16… 18 узлов.
Парогазовая установка (ПГУ) ПГУ основана на использовании для производства электроэнергии не только разогретого пара, но и продуктов сгорания топлива (газа, мазута, солярки). ПГУ состоит из двух блоков: газотурбинного и паросилового. В первом газовую турбину вращают продукты сгорания топлива. Затем все еще сохраняющие высокую температуру продукты горения поступают в котел-утилизатор, где нагревают пар до температуры, достаточной для работы паровой турбины. У «чистых» паросиловых турбин КПД – 35– 38%. У современных парогазовых установок электрический КПД составляет 51– 58%. В 2015 г. придется выводить из реальной эксплуатации 100 млн. к. Вт мощности поэтому только для поддержания современного электрообеспечения потребуется ежегодно вводить в ЕЭС России не менее 6– 7 млн. к. Вт. АЭС Первый ядерный реактор был сооружен возле Чикагского университета США. Он достиг критической точки 2 декабря 1942 г. 1 -й атомной электростанцией, давшей ток в декабре 1951 г. , была ERR-1 в США. Первой атомной электростанцией в СССР стала Обнинская АЭС проектной мощностью 5 МВт. , давшая ток в 1954 г. Самой крупной в мире атомной электростанцией является АЭС в Фукусиме, Япония, имеющая 10 реакторов общей мощностью 9096 МВт.
Биотехнологии Для получения биотоплива используются специально выращенные жирные масла из растений (рапсовое масло и т. д. ), и разнообразные промышленные отходы, состоящие из растительных масел, отходов древесины, животных жиров (свиной жир и др. ).
Пиролиз, пиролизное горение В основу работы газогенераторного промышленного котла положен принцип пиролизного сгорания (или сухой перегонки) горючего, смысл которого заключается в том, что под действием высокой температуры и в условиях дефицита кислорода сухая древесина распадается на летучую часть -
Тепловые насосы Концепция тепловых насосов была разработана еще в 1852 г британским физиком Уильямом Томсоном (Лордом Кельвином). В 1855 г Петер Риттер фон Риттингер спроектировал и установил первый известный тепловой насос. В 40 -х годах ХХ столетия у Роберта Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал свое тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. От грунта От воздуха Горизонтальные Вертикальные На каждый затраченный киловатт-час электроэнергии тепловой насос вырабатывает 2, 5 -5 киловатт-часов тепловой энергии. От горной породы От водоема
Солнечная энергетика Это— направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Способы получения электричества и тепла от Солнца Использование фотоэлементов Монокристаллические кремниевые Поликристаллические кремниевые С помощью тепловых машин (паровых или двигателей Стирлинга) Тонкопленочные Дома в Израиле с солнечными коллекторами Термальная энергетика Солнечные аэростатные электростанции
Беспилотный самолёт Helios с фотоэлементами на крыльях Военные испытывают большой интерес к беспилотным летательным аппаратам (БЛА) на солнечной энергии, способным держаться в воздухе чрезвычайно долго — месяцы и годы. Такие системы могли бы заменить или дополнить спутники.
Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С. Стоимость материалов необходимых для производства «солнечной кухни» составляет $3 — $7.
Скачать презентацию Классификация способов получения энергии Гидроагрегаты Ветроагрегаты Вода движет
Л_5_Энергия.pptx