От водного колеса до турбины Водяное колесо или турбина преобразуют энергию потока воды во вращательное движение. Первые водяные колеса были подливными, т. е. Нижняя половина колеса просто погружалась в поток. Кпд таких колес составлял только 30%. Наливные колеса, в которых поток воды натекает на верхнюю часть колеса, имеют кпд 70-90%, что близко к кпд современных турбин. Во второй половине 19 века водяные колеса сменились турбинами. Турбины бывают: - активные - реактивные - осевые - для активных турбин требуется высокий набор воды. Падающая вода направляется в сопло и истекает из него в виде высокоскоростной струи, с силой ударяющей в "ковши" на внешней стороне колеса. Реактивная турбина работает по принципу сегнерова колеса, которое вращается за счет реакции вытекающей струи. Осевая турбина имеет рабочее колесо с поворотными лопастями, расположенное внутри трубы большого диаметра. Гидроэлектрические схемы и энергия приливов. Большая часть гидротурбин приводится в действие энергией воды прикрытой плотинами рек, протекающей по гористой местности. Турбины вращают генераторы электрического тока. В гористых странах гидроэлектростанции производят дешевую энергию, не загрязняя окружающую среду. В США четвертая часть электрической энергии производится гидроэлектростанциями, тогда как в Великобритании гидроэлектростанции производят существенное количество энергии только на севере Шотландии. Значительные ресурсы гидроэнергии остаются неиспользованными: например, Фрейзер в Канаде может давать 8700 МВт, а Брахмапутра в Индии - 20000 МВт. Система Енисей-Ангара в настоящее время вырабатывает 11000 МВт, а неиспользованные ресурсы этой системы составляют 53000 МВт. Гидротурбины могут также работать при малом напоре воды, создаваемом приливом. Единственная промышленная приливная станция работает в устье Ранс на севере Франции. Перепад уровней, создаваемый приливом, колеблется очень широко: от 2 см на Таити до 15 м в заливе Фёнди на востоке Канады. Если перепад уровней приближается к верхнему пределу, то строительство приливной гидроэлектростанции целесообразно. Необходимо как-то увязывать время приливов и пики нагрузки, иначе приливные электростанции будут достигать полной мощности в полночь, когда электрическая нагрузка минимальна. Чтобы избежать этого, можно разделить водохранилище станции на два: верхнее водохранилище, которое наполняется от среднего до высокого уровня прилива, и нижнее водохранилище, которое опорожняется от среднего до нижнего уровня прилива. Такая схема позволяет непрерывно поддерживать разность уровней. Другой путь состоит в использовании верхнего водохранилища в качестве резервной питающей системы. В этом случае, когда потребление энергии уменьшается, электроэнергия, производимая обычными электростанциями, затрачивается на перекачивание воды из нижнего водохранилища, в верхнее. Когда же потребление электроэнергии возрастет, вода перепускается из верхнего водохранилища в нижнее и электроэнергия вырабатывается, как в обычной электростанции. В такой схеме, помимо генерирования электроэнергии производится ее накопление в больших количествах. Использование энергии ветра Использование ветра для производства энергии пока малоэффективно. Несмотря на огромные ресурсы такой энергии, проблема экономичного ее использования еще не решена. Энергия, поступающая на ветряные мельницы, пропорциональна кубу скорости ветра и площади, ометаемой крыльями мельницы. ............