Vodná energetika

Prírodné vedy » Fyzika

Autor: ivana123
Typ práce: Referát
Dátum: 24.01.2014
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 1 307 slov
Počet zobrazení: 1 833
Tlačení: 197
Uložení: 197
Vodná energia
Energia prúdiacej vody patrí medzi najstaršie ľuďmi využívané druhy energie. Používanie vodných kôl rôzneho typu a veľkosti sa datuje už od najstarších civilizácií. Ich konštrukcia sa časom zdokonalila a v 19. storočí sa vodné mlyny stali dômyselnými technickými dielmi, ktoré predznamenali nástup priemyselnej éry. Avšak len s príchodom elektriny sa mohli uplatniť veľké hydroelektrárne s rôznymi typmi vodných turbín. V 30-tych rokoch boli realizované také projekty ako bola Hooverova priehrada v USA s výkonom 14 GW.

Celkový výkon vodných tokov a ľadovcov stekajúcich z vyššie položených miest na pevnine do oceánov sa odhaduje na 5000 GW. Nemôžeme ju však všetku využiť. Časť sa stráca trením o dná korýt a brehy tokov, časť má podobu drobných rozptýlených prameňov a potôčikov a časť energie musí byť zachovaná nedotknutá, aby sa zachoval vodní režim týchto tokov. Čiže môžme počítať nanajvýš s výkonom 3000 GW. V roku 1985  vyrobili vodné elektrárne na svete asi 25 EJ energie, čiže približne šestinu využiteľného potenciálu.

Vodné elektrárne majú z hľadiska ekonomického, prevádzkového i ekologického významné prednosti. Predovšetkým nepodliehajú termodynamickým zákonitostiam parných cyklov  a umožňujú premeniť až 80 – 90 % mechanickej energie na elektrickú. Pritom majú nízku vlastnú spotrebu energie a môžu pracovať ročne okolo 3600 hodín. Umožňujú akumuláciu energie, vytváranie záťažových a poruchových rezerv. Uplatňujú sa ako prečerpávacie elektrárne v náväznosti na rozvoj energetiky jadrovej. Majú vysoký stupeň pohotovosti k výrobe, dá sa ich rýchlo a hospodárne spustiť i odstaviť. Pri zmenách zaťaženia vykazujú dobré dynamické vlastnosti, majú jednoduchú obsluhu, nízku poruchovosť a malé požiadavky na údržbu. Z pohľadu elektrárenských spoločností je vodná energia z pomedzi všetkých obnoviteľných energetických zdrojov najžiadanejším zdrojom. Súvisí to s tým, že poskytuje možnosť vybudovania veľkých výkonov a historicky sa preukázala ako ekonomicky jeden z najlacnejších spôsobov výroby elektriny.
Ako malé vodné elektrárne môžu plniť úlohy energetiky malé, komunálne, ako veľké vodné diela sa môžu stať základom energetiky veľkých štátov. Tieto veľké vodné diela plnia samozrejme aj ďalšie funkcie: reguláciu vodných tokov, zavlažovanie, zásobovanie vodou. Ovplyvňujú ráz krajiny a môžu vyvolať aj negatívne ekologické dôsledky. Posudzovanie ich výstavby, účelnosti a prípustnosti je zložitým komplexným problémom, ktorý vyžaduje pohľad odborníkov rôznych profesií. Každý taký  projekt je treba posudzovať  podľa konkrétnych podmienok , neexistujú univerzálne kritériá. K energii vodných tokov sa dnes upína pozornosť najmä rozvojových krajín, kde je najväčší nevyužitý hydroenergetický potenciál. Budovanie nových priehrad a elektrární  viazne predovšetkým na nedostatku investičných prostriedkov a odľahlosti vodných lokalít. Je preto zrejmé, že veľká vodná energetika, ktorá si v každom prípade zachová svoj význam aj v budúcnosti, je záležitosťou medzinárodnou, viaže sa na ekonomické a politické vzťahy medzi rozvinutými a rozvojovými krajinami.

5.0.1 Elektráreň na morské prúdy
 Fungujú tak, že morský prúd naráža na lopatky rotora, čím ho roztáča. Rotor je prevodmi spojený s genenerátorom elektrického prúdu. Najväčšie výhody elektrárne tohto typu sú, že pracujú neustále a môžu dosahovať vysoké výkony. Sú vhodné aj pre životné prostredie, pretože ho nepoškodzujú, nezaberajú miesto na súši. Ich zostrojenie je pomerne jednoduché. Avšak majú aj nevýhody. Jednou z nich je zložité umiestnenie na morskom dne, zložitá údržba a môžu spôsobiť aj dopravnú kolíziu s morskými plavidlami.
Elektráreň na morské prúdy s maximálnym výkonom 6 MW je zložená z desiatich jednotiek. Každá jednotka má priemer štvorlistového rotora 24 m. Výstavba elektrárne stojí približne 250 miliónov Slovenských korún. Investičné náklady na jeden watt sú 41,7 Slovenských korún. Účinnosť elektrárne je 50% až 61%. Životnosť je 10 až 15 rokov. Tieto elektrárne sa lokalizujú na miesta s prúdením vody s rýchlosťou viac ako 1m.s-1.

5.0.2 Hydrogeotermálna elektráreň
Jej princíp je v tom, že voda s vysokou teplotou prúdi z hlbín Zeme k výmenníku tepla  v elektrárni, kde odovzdáva svoje teplo vode v druhom okruhu. Tá sa premieňa na paru  s vysokým tlakom, ktorá prechodom cez parnú turbínu ju roztočí. Turbína je pomocou prevodov spojená s generátorom elektrického prúdu. Geotermálna elektráreň má vysoký výkon za stálej práci, neprodukuje žiadne škodliviny. Môže sa postaviť všade na pevnine. Nevýhoda je v zvýšenom riziku vzniku zemetrasení a prepadávaní zemskej kôry a v riziku uvoľňovania jedovatých zlúčením z vrtu, napríklad kyselina boritá.

Geotermálna elektráreň s maximálnym výkonom 500 MW čerpá energiu na výrobu pary  z vody, ktorá sa ohrieva v piatich hlbinných vrtoch, každý s hĺbkou vyše 1,5 kilometra. Výstavba elektrárne stojí 7,5 až 8 miliárd Slovenských korún. Investičné náklady na jeden watt sú 15 až 16 Slovenských korún. Účinnosť elektrárne je okolo 32% až 40%. Životnosť elektrárne je približne 25 až 30 rokov. 

5.0.3 Prílivovo- odlivová elektráreň
Počas prílivu, keď sa hladina zdvíha, prúdi voda cez turbíny do zálivu, keď sa začína odliv, voda zo zálivu začne prúdiť cez turbíny naspäť do mora. Neprodukuje žiadny odpad, má veľký výkon, vysokú účinnosť. Pri jej existencii nehrozí žiadna katastrofa aj keby sa hrádza pretrhla. Nevýhody sú v tom, že je možnosť ju postaviť len na niekoľkých miestach, spravidla ďaleko od miesta spotreby. Jej výkon sa mení v závislosti od výšky prílivu.

Prílivovo-odlivová elektráreň s maximálnym výkonom 2410 MW má 750 m dlhú hrádzu s ôsmimi vodnými turbínami. Výška maximálneho prílivu v danej oblasti je 6 m. Výstavba takejto elektrárne stojí okolo 30 miliárd slovenských korún. Investičné náklady na jeden watt sú 12,45 slovenských korún. Účinnosť elektrárne je podľa konštrukcie 60% až 70%. Životnosť elektrárne je asi 35 až 50 rokov. Takéto elektrárne sú úspešne prevádzkované vo Francúzku ( 240 MW na rieke La Rance ), v Ruskej federácii a Číne. V súčasnosti sa pripravuje viacero projektov, ktoré však môžu využiť len veľmi malú časť tohto obrovského zdroja s odhadovanou kapacitou 3 TW. Umiestňujú sa v zálivoch s vysokým prílivom, veľkým objemom a s úzkym vchodom doň. Vybudované hrádze zvyšujú obsah solí vo vode, sedimentáciu a koncentráciu iných škodlivín.

5.1 Energia morských vĺn
Energia morských vĺn je takisto obnoviteľným zdrojom, ktorý sa dá využívať pre praktické účely. Slnko zohrieva vzduch, pri čom vzniká vietor a ten spôsobuje vlny na moriach. Energia vĺn sa mení z miesta na miesto, vo všeobecnosti je možné povedať, že čim je vzdialenosť od rovníka väčšia, tým väčšia je energia morských vĺn. V súčasnosti sa pozornosť sústreďuje na využitie tejto energie na výrobu elektriny. Existujúce zariadenia majú však stále charakter prototypov. Vývoj týchto elektrární sa sústreďuje v krajinách ako sú Japonsko, Veľká Británia, Írsko, Nórsko a Dánsko. V súčasnosti sa zvažujú dva hlavné typy zariadení umiestnené blízko pri pobreží resp. vo vzdialenosti niekoľko kilometrov od pobrežia v hlbokých vodách. Zariadenia blízko pobrežia sú založené na princípe oscilujúceho stĺpca vody umiestneného vo veľkej komore(podobné prevrátenému poháru), ktorý má otvory pre vlny a vzduchov turbínu namontovanú vo vrchnej časti zariadenia. Keď vlny vstúpia do zariadenia, dôjde ku stlačeniu vzduchu v ňom, pričom tento tlak sa prenáša na vzduchovú turbínu vyrábajúcu elektrinu. Pilotné elektrárne tohto typu boli skonštruované v Japonsku, Indii, Anglicku a Nórsku.
 
5.2  Plaváky na vode

Slnko zohrieva Zem a tak vyvolá vietor. Kinetická energia vetra sa môže zmeniť na elektrickú pomocou veterných turbín, ktoré sú zdokonalením veterných mlynov. Časť energie vetra však rozvlní hladinu mora podobne, ako fúknutie do kaluže vytvára vlnky. Vlny teda prevezmú časť kinetickej energie vetra, ktorá sa dá využiť na výrobu elektriny. Jednou z najúspešnejších ciest, ako to urobiť, je použiť Salterove plaváky, navrhnuté v 70. rokoch 20. storočia britským inžinierom Stephenom Salterom. Rady Salterových plavákov na mori pohlcujú veľa z energie, ktorú nesú vlny. Kolíšu sa nahor nadol, keď vlny do nich narážajú. Tento pohyb poháňa čerpadlá, ktoré pretláčajú kvapalinu cez generátor, čím sa vyrába elektrina. Salterove plaváky sa dajú použiť v oceánoch, moriach a veľkých jazerách. Sú navzájom poprepájané a plávajú v jednom rade tak, že ich hroty sú obrátené k prichádzajúcim vlnám. Salterove plaváky sú veľmi účinné, využívajú viac ako jednu tretinu energie vĺn. Aby však boli užitočné a vyrábali elektrinu v dostatočnom veľkom množstve, museli by vytvárať dlhé rady. Konštrukcia je dosť zložitá, takže praktické použitie vo veľkom môže byť problematické.

5.4 Nádrže zbierajúce energiu

Slnečná energia sa môže priamo využívať mnohými spôsobmi. Nevšedným príkladom sú tieto slnečné nádrže v Izraeli. Nádrže obsahujú zmes chemických látok uchovávajúcich slnečnú energiu. V zime sa potom táto energie využíva na výrobu lacnej elektriny. Slnečná energia sa dá, pravda, využívať aj v krajinách, ktoré nie sú také horúce a slnečné ako Izrael. Napríklad všade na svete sa na budovách používajú slnečné kolektory na ohrev vody a slnečné články sa dajú použiť kdekoľvek na pohon jednoduchých zariadení ako sú kalkulačky.
Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Vyhľadaj ďalšie vhodné študentské práce pre tieto kľúčové slová:

#energetika #energia prudiacej vody fyzika #Vodná elektraren #vodné elektrarne


Odporúčame

Prírodné vedy » Fyzika

:: KATEGÓRIE - Referáty, ťaháky, maturita:

0.021