थर्मोडायनामिक चक्र (ऊष्मीय ऊर्जा का यांत्रिक ऊर्जा में रूपांतरण) की अनुपस्थिति के कारण हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट (HPP) की दक्षता बहुत अधिक होती है। हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन नदियों की ऊर्जा का उपयोग करता है। बांध बनाने से जल स्तर में अंतर पैदा होता है। पानी, ऊपरी स्तर से निचले स्तर तक बहता है, या तो विशेष पाइपों - टर्बाइन पाइपलाइनों के माध्यम से, या बांध के शरीर में बने चैनलों के माध्यम से, अधिक गति प्राप्त करता है। पानी की धारा फिर हाइड्रोटर्बाइन के ब्लेड में प्रवेश करती है। हाइड्रोटर्बाइन रोटर जल जेट के केन्द्रापसारक बल द्वारा संचालित होता है। इस प्रकार, एचपीपी में परिवर्तन किया जाता है:
इसलिए, सैद्धांतिक रूप से, उनकी दक्षता 90% तक पहुंच सकती है। इसके अलावा, हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन मोबाइल स्टेशन हैं, उनकी इकाइयों के स्टार्ट-अप समय की गणना मिनटों में की जाती है। पनबिजलीविद्युत और कभी-कभी यांत्रिक ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए चलती पानी (आमतौर पर नदियों) की ऊर्जा का उपयोग करने के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी की शाखा का प्रतिनिधित्व करता है। यह अक्षय संसाधनों पर ऊर्जा का सबसे विकसित क्षेत्र है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि, अंततः, जलविद्युत संसाधनों की नवीकरणीय ऊर्जा भी सौर ऊर्जा द्वारा प्रदान की जाती है। वास्तव में, नदियाँ पानी की एक धारा हैं जो गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में पृथ्वी की सतह पर ऊँचे स्थानों से निचले स्थानों तक जाती हैं, और अंत में, महासागरों में प्रवाहित होती हैं। सौर विकिरण के प्रभाव में, विश्व महासागर की सतह से पानी वाष्पित हो जाता है, इसका वाष्प वायुमंडल की ऊपरी परतों तक बढ़ जाता है, बादलों में संघनित हो जाता है, बारिश के रूप में गिरता है, नदियों के जल भंडार की भरपाई करता है। इस प्रकार, उपयोग की जाने वाली नदियों की ऊर्जा सूर्य की परिवर्तित यांत्रिक ऊर्जा है। अक्सर ऐसा होता है कि वायुमंडलीय स्थितियों में कुछ बदलावों के कारण, यह परिसंचरण गड़बड़ा जाता है, नदियाँ उथली हो जाती हैं या पूरी तरह से सूख भी जाती हैं। एक और चरम मामला इस सर्किट का विघटन है, जिससे बाढ़ आ जाती है। इन परिस्थितियों को खत्म करने के लिए जलविद्युत स्टेशनों के सामने नदियों पर बांध बनाए जाते हैं, जलाशयों का निर्माण किया जाता है, जिसकी मदद से पानी के निरंतर दबाव और प्रवाह को नियंत्रित किया जाता है। समुद्र और महासागरों के तट पर स्थित देशों में, ज्वारीय जलविद्युत संयंत्रों का निर्माण संभव है जो पृथ्वी, चंद्रमा और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण संपर्क की ताकतों के कारण उत्पन्न होने वाली ज्वार की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। ज्वारीय जलविद्युत संयंत्रों के निर्माण और संचालन में अनुभव उपलब्ध है, उदाहरण के लिए, फ्रांस (1985) में और पूर्व यूएसएसआर में बार्ट्स सागर में। XX सदी में। छोटी क्षमता के एचपीपी भी बनाए गए थे, जहां पानी के टर्बाइनों को विद्युत जनरेटर के रोटेशन के लिए पानी की गतिज ऊर्जा के यांत्रिक ऊर्जा में कनवर्टर के रूप में उपयोग किया जाता था। बहते पानी में निहित ऊर्जा ने कई सदियों से ईमानदारी से मनुष्य की सेवा की है। ऊर्जा का एक विशाल संचायक दुनिया के महासागर हैं, जो इसे सूर्य से आने वाले अधिकांश भाग को अवशोषित करते हैं। इसमें लहरें छपती हैं, उतार-चढ़ाव आते हैं, शक्तिशाली समुद्री धाराएँ उत्पन्न होती हैं। पृथ्वी पर असंख्य नदियाँ पैदा होती हैं, जो समुद्रों और महासागरों में पानी के विशाल द्रव्यमान को ले जाती हैं। और लोगों ने सबसे पहले नदियों की ऊर्जा को संचार के साधन के रूप में उपयोग करना सीखा। जब बिजली का स्वर्ण युग आया, तो जल टरबाइन के रूप में जल चक्र का पुनर्जागरण हुआ। ऐसा माना जाता है कि आधुनिक जलविद्युत का जन्म 1891 में हुआ था।
हमारे देश में, पिछली शताब्दी के 30 के दशक में जलविद्युत संयंत्रों का निर्माण शुरू हुआ। मोगिलेव क्षेत्र में द्रुत नदी पर चिगिरिंस्काया जीआरईएस जेठा था। युद्ध पूर्व के वर्षों में, छोटी नदियों पर कई छोटे जलविद्युत संयंत्र बनाए गए थे। उनमें से अधिकांश युद्ध के वर्षों के दौरान नष्ट हो गए थे, और युद्ध के बाद के पहले वर्षों में उन्हें बहाल कर दिया गया था और नए बनाए गए थे। 1956 के अंत तक, हमारे गणराज्य में 11,854 किलोवाट की कुल स्थापित क्षमता के साथ 162 एचपीपी थे। हालांकि, 1960 के दशक से, वे बंद होने लगे, बड़ी ऊर्जा कंपनियों के साथ प्रतिस्पर्धा का सामना करने में असमर्थ। हाल के वर्षों में, दुनिया के कई देशों में, विशेष रूप से जापान, इंग्लैंड और स्कैंडिनेवियाई देशों में, समुद्री लहरों से ऊर्जा प्राप्त करने में बढ़ती रुचि दिखाई गई है, जिसके परिणामस्वरूप प्रयोग परियोजना कार्यान्वयन के चरण में विकसित हुए हैं। बड़ी संख्या में विभिन्न केंद्र बनाए गए हैं जो तरंग ऊर्जा को अवशोषित और परिवर्तित करते हैं। चंद्रमा और सूर्य के आकर्षण बलों के प्रभाव के परिणामस्वरूप, समुद्र के स्तर और वायुमंडलीय दबाव में आवधिक उतार-चढ़ाव होते हैं, जिससे ज्वारीय तरंगों का निर्माण होता है, जिनका उपयोग ज्वारीय बिजली संयंत्रों (टीपीपी) में बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। . आधुनिक ज्वारीय बिजली संयंत्रों में से, सबसे प्रसिद्ध बड़े पैमाने पर 240 मेगावाट राणे बिजली संयंत्र (ब्रिटनी, फ्रांस) हैं, जो 1967 में 13 मीटर ऊंचे ज्वार पर बनाया गया था, और एक छोटा लेकिन मौलिक रूप से महत्वपूर्ण 400 किलोवाट प्रायोगिक संयंत्र है। बैरेंट्स सी (रूस) के तट पर किसला गुबा।) उपभोक्ताओं द्वारा बिजली के अधिकतम भार के घंटों के दौरान स्थानीय बिजली ग्रिड में शामिल करने के लिए इस टीपीपी की इकाइयों को सही स्थानों पर ले जाया गया था। महासागर ऊर्जा के लिए एक अप्रत्याशित अवसर समुद्र में राफ्ट से तेजी से बढ़ने वाले विशाल शैवाल की खेती है, जो प्राकृतिक गैस को ऊर्जा स्रोत के रूप में बदलने के लिए आसानी से मीथेन में संसाधित होते हैं। बिजली पैदा करने के लिए बायोमास का उपयोग लोकप्रियता प्राप्त कर रहा है। "महासागरीय ऊर्जा रूपांतरण" (OTEK) ने बहुत अधिक ध्यान आकर्षित किया है, अर्थात, पंपों द्वारा चूसे गए सतह और गहरे समुद्र के पानी के बीच तापमान अंतर के कारण बिजली पैदा करना, उदाहरण के लिए, जब एक में प्रोपेन, फ़्रीऑन या अमोनियम जैसे वाष्पशील तरल पदार्थों का उपयोग किया जाता है। बंद टरबाइन चक्र।
ऊर्जा के बड़े भंडार उन स्थानों में निहित हैं जहाँ मीठे पानी की नदियाँ समुद्र और नमकीन जलाशयों में बहती हैं। लवणता में उतार-चढ़ाव की उपस्थिति में, आसमाटिक दबाव उत्पन्न होता है, जिसका उपयोग ऊर्जा उत्पादन के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, झिल्लीदार पौधों और अन्य तरीकों का उपयोग करना। यह गल्फ स्ट्रीम से गर्म पानी के प्रवाह का उपयोग करने के लिए लुभावना रहता है, इसे फ्लोरिडा के तट से 5 मील प्रति घंटे की गति से ले जाता है। अंत में, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि पानी के रासायनिक सूत्र HOH (H 2 O) में हाइड्रोजन गैस होती है, जिसे पानी से निकालने के बाद, विमान, कारों, बसों के लिए ईंधन के रूप में, तरलीकृत गैस, मीथेन गैस के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। वर्तमान में इन उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है। .. और हाइड्रोजन को ईंधन के रूप में उपयोग करने का अनुभव पहले से ही है। MERSEDES-BENZ बस के शरीर और चेसिस के आधार पर, एक ईंधन सेल इलेक्ट्रिक बस, जिसे NEBUS कहा जाता है, बनाया गया था। यह ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करता है, जिसे बस की छत पर लगे सिलेंडर में रखा जाता है। नेबस बेस बस से 3500 किलोग्राम भारी है। इस मामले में, हाइड्रोजन वाले सिलेंडरों का द्रव्यमान 1900 किग्रा है। मशीन का पावर प्लांट कनाडा की कंपनी बैलार्ड द्वारा विकसित किया गया था। आयामों के संदर्भ में, यह लगभग इस प्रकार की बस में प्रयुक्त डीजल इंजन से मेल खाती है। फ्यूल सेल की बैटरी की क्षमता 250 kW है, माइलेज 200 किमी है। 42 सीटों के लिए डिज़ाइन की गई बस को चलाने के लिए, 75 kW की शक्ति वाले अतुल्यकालिक मोटर्स का उपयोग किया जाता है। हानिकारक निकास गैसों की मात्रा, शोर का स्तर समान वर्ग 1 की बसों की तुलना में कम है। जलविद्युत अक्षय जल विद्युत संसाधनों के उपयोग पर आधारित है, जो सौर ऊर्जा में परिवर्तित होते हैं। उदाहरण के लिए, नॉर्वे में, 90% से अधिक बिजली जलविद्युत संयंत्रों द्वारा उत्पन्न की जाती है। इस ऊर्जा के 1 kWh की लागत आमतौर पर 0.04 अमेरिकी डॉलर से अधिक नहीं होती है, और इसे शक्ति के संदर्भ में आसानी से नियंत्रित किया जाता है। फायदे के साथ-साथ, एचपीपी के नुकसान भी हैं, जो कुछ मामलों में उनके निर्माण और उपयोग की संभावनाओं को सीमित करते हैं। सबसे पहले, यह जलाशयों के निर्माण के दौरान बड़े क्षेत्रों को पानी से भरने से जुड़ी पर्यावरणीय क्षति है। स्टेशनों के संचालन के दौरान, जलाशयों और बांधों की गाद होती है, जलवायु परिवर्तन, मछली प्रवास की शर्तों का उल्लंघन होता है, आदि। एचपीपी को निर्माण के लिए उच्च पूंजीगत लागत की भी विशेषता है।
हमारा गणतंत्र मुख्यतः एक समतल देश है। राज्य कार्यक्रम नोट करता है कि बेलारूस में सभी जलकुंडों की संभावित क्षमता 850 मेगावाट है। लगभग 520 मेगावाट, आर्थिक रूप से व्यवहार्य - 250 मेगावाट का उपयोग करना तकनीकी रूप से संभव है। बेलारूस में जलविद्युत के मुख्य क्षेत्र मौजूदा एचपीपी का पुनर्निर्माण और बहाली और विभिन्न क्षमताओं के नए निर्माण हैं। जलविद्युत संयंत्रों को उप-विभाजित किया जाता है: डिजाइन के संदर्भ में, मुख्य हाइड्रोलिक संरचनाओं की योजना और संरचना के अनुसार, बड़ी, मध्यम और छोटी नदियों पर बने बांध और मोड़ संयंत्रों में; राष्ट्रीय आर्थिक अर्थों में बड़े, मध्यम और छोटे में; निम्न दाब, मध्यम दाब और उच्च दाब पर दाब के परिमाण से। हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशनों को उनके जलाशयों द्वारा नदी के प्रवाह के नियमन की प्रकृति के अनुसार भी प्रतिष्ठित किया जाता है: दीर्घकालिक (दीर्घकालिक, वार्षिक और मौसमी), अल्पकालिक (दैनिक या साप्ताहिक) विनियमन, और बिना किसी विनियमन के। बांध जलविद्युत संयंत्रों में, बांधों के माध्यम से अपवाह को नियंत्रित किया जाता है। डायवर्जन एचपीपी में, सिर का एक बड़ा या महत्वपूर्ण हिस्सा फ्री-फ्लो या प्रेशर डायवर्जन कंडिशन द्वारा बनाया जाता है। चैनल, ट्रे, मुक्त-प्रवाह सुरंग या इस प्रकार के नाली के संयोजन का उपयोग गैर-दबाव मोड़ नाली के रूप में किया जा सकता है। शुरू से ही (1980 के दशक से), पनबिजली उत्पादन में मुख्य रूप से हाइड्रोलिक टर्बाइनों का उपयोग किया गया है। 2010 तक बेलारूस गणराज्य का ऊर्जा कार्यक्रम देश में लघु जल विद्युत के विकास के लिए मुख्य दिशाएँ प्रदान करता है:
- प्रमुख मरम्मत और उपकरणों के आंशिक प्रतिस्थापन के माध्यम से मौजूदा जलाशयों पर पहले से संचालित छोटे जलविद्युत संयंत्रों की बहाली;
- बाढ़ के बिना गैर-ऊर्जा जलाशयों पर नए छोटे एचपीपी का निर्माण;
- औद्योगिक स्पिलवे पर छोटे जल विद्युत संयंत्रों का निर्माण;
- महत्वपूर्ण जल प्रवाह वाली नदियों पर बांध रहित (रन-ऑफ-रिवर) एचपीपी का निर्माण।
गणतंत्र में छोटे एचपीपी की कुल क्षमता 2010 तक बढ़कर 100 मेगावाट होने की उम्मीद है। बेलारूस के क्षेत्र से बहने वाली पश्चिमी डीविना और नेमन नदियों के बेसिन उच्च जल विद्युत क्षमता वाले क्षेत्रों से संबंधित हैं, और इसका उपयोग XX सदी के 40 के दशक में किया गया था। इसकी योजना एचपीपी के मल्टी-स्टेज कैस्केड के निर्माण के माध्यम से बनाई गई थी। बेलारूस के जल संसाधन 850-1000 मेगावाट अनुमानित हैं।
दुनिया के महासागरों में ऊर्जा के विशाल भंडार हैं। पानी की आंतरिक ऊर्जा (थर्मल), समुद्र की सतह पर पानी के गर्म होने के अनुरूप, नीचे की तुलना में, उदाहरण के लिए, 20 डिग्री से, का मान लगभग 10 ^ 26 J होता है। धाराओं की गतिज ऊर्जा में महासागरों का अनुमान लगभग 10 ^ 18 जे है। लेकिन लोग आज इस ऊर्जा के केवल सबसे छोटे अंश का उपयोग करने में सक्षम हैं, एक ही समय में एक बड़े और दीर्घकालिक निवेश की कीमत पर। इसलिए, पानी की आंतरिक ऊर्जा के उपयोग पर आधारित ऊर्जा अब तक अप्रमाणिक लगती थी।
लेकिन जीवाश्म ईंधन (गैस और तेल) के सीमित भंडार, जिसका उपयोग पर्यावरण प्रदूषण में योगदान देता है, यूरेनियम भंडार की कमी (खतरनाक रेडियोधर्मी कचरे के साथ), साथ ही समय की अनिश्चितता और प्रभाव के परिणाम। उद्योग में संलयन ऊर्जा के उपयोग का वातावरण, इंजीनियरों और वैज्ञानिकों को हानिरहित ऊर्जा स्रोतों के उपयोग के लिए नए अवसरों की खोज पर अधिक ध्यान देने के लिए मजबूर करता है: नदियों में जल स्तर में अंतर, साथ ही सूर्य की गर्मी, महासागरों की ऊर्जा, हवा। जनता, साथ ही कई इंजीनियरों को अभी तक यह नहीं पता है कि हाल के वर्षों में कुछ देशों में महासागरों और समुद्रों से पानी की आंतरिक ऊर्जा निकालने का काम पहले ही बड़े पैमाने पर हासिल कर चुका है, कि उनके पास आशाजनक संभावनाएं हैं। महासागर कई प्रकार की ऊर्जा संग्रहीत करता है: महासागरीय धाराओं की ऊर्जा, उतार और प्रवाह, पानी की तापीय ऊर्जा (आंतरिक) और कुछ अन्य।
ज्वारीय ऊर्जा
महासागरों की ऊर्जा का उपयोग करने का सबसे स्पष्ट तरीका ज्वारीय बिजली संयंत्र (टीपीपी) चलाना है। फ्रांस में, 1967 से, रेंस नदी के मुहाने पर, ज्वार पर जिसकी ऊँचाई 13 मीटर तक पहुँचती है, 240 हज़ार kW की क्षमता वाला एक TPP 540 हज़ार kW / h के वार्षिक उत्पादन के साथ काम कर रहा है। घरेलू इंजीनियर बर्नशेटिन ने पीईएस इकाइयों के निर्माण के लिए एक सुविधाजनक विधि की पहचान की जिसे सही स्थानों पर ले जाया जा सकता है, ऊर्जा उपभोक्ताओं द्वारा उनके सबसे बड़े भार के घंटों के दौरान पावर ग्रिड में बिजली संयंत्र को चालू करने के लागत प्रभावी अनुक्रम की गणना की। उनके विचारों का परीक्षण पहले ही पीईएस में किया जा चुका है, जिसे 1968 में किसला गुबा में मरमंस्क के पास बनाया गया था; फिर उनका परीक्षण मेज़न बे में बैरेंट्स सी में 6 मिलियन kW TPP पर किया जाएगा।
1970 के दशक में, ऊर्जा क्षेत्र की स्थिति बदल गई। हर बार जब अफ्रीका, मध्य पूर्व और दक्षिण अमेरिका में आपूर्तिकर्ताओं द्वारा तेल की कीमतें बढ़ाई गईं, तो ज्वारीय ऊर्जा अधिक मोहक हो गई, क्योंकि इसने लागत में जीवाश्म ईंधन को टक्कर दी। जल्द ही दक्षिण कोरिया, सोवियत संघ और इंग्लैंड में, तटरेखाओं की रूपरेखा में रुचि और उन पर बिजली संयंत्रों के निर्माण की संभावनाएं बढ़ गईं। इन देशों में, उन्होंने ज्वारीय तरंग ऊर्जा के उपयोग के बारे में गंभीरता से सोचा और इस क्षेत्र में अनुसंधान के लिए धन आवंटित करना शुरू कर दिया।
तरंग ऊर्जा का उपयोग करने वाले प्रकाशस्तंभ और बुआ जापान के समुद्रों और महासागरों के तटों पर स्थित हैं। Buoys - यूएस कोस्ट गार्ड की सीटी लहरों के कंपन की बदौलत सालों से काम कर रही है। आज, व्यावहारिक रूप से कोई तटीय क्षेत्र नहीं बचा है, जहाँ उनका अपना आविष्कारक है, जो तरंग ऊर्जा पर आधारित उपकरण बनाता है। 1966 से, फ्रांस के दो शहरों ने अपनी बिजली की जरूरतों को पूरी तरह से ज्वारीय ऊर्जा से पूरा किया है।
पानी की रासायनिक संरचना में अंतर के आधार पर ऊर्जा प्राप्त करना
समुद्र के पानी में कई लवण घुल जाते हैं। क्या पानी की लवणता को ऊर्जा स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है? कर सकना। समुद्र में उच्च नमक सामग्री ने ला कोला (कैलिफोर्निया) में स्क्रिप्ट इंस्टीट्यूट ऑफ ओशनोग्राफी के वैज्ञानिकों को ऐसी संरचनाएं बनाने के विचार के लिए प्रेरित किया। वे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि बड़ी मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, बैटरी बनाना संभव है जहां अनसाल्टेड और खारे पानी के बीच प्रतिक्रियाएं होंगी।
विश्व महासागर की बायोमास ऊर्जा
समुद्र के पानी में जीवन के लिए एक उत्कृष्ट वातावरण होता है, जिसमें पोषक तत्व, लवण और खनिज होते हैं। इस वातावरण में, पानी में घुली ऑक्सीजन समुद्र के सभी जानवरों - सबसे छोटे से लेकर सबसे बड़े तक का पोषण करती है। पानी में घुली कार्बन डाइऑक्साइड समुद्री पौधों के जीवन को बढ़ावा देती है - एकल-कोशिका वाले डायटम से लेकर भूरे शैवाल तक, जो 200-300 फीट (60-90 मीटर) की ऊंचाई तक पहुंचते हैं। समुद्री जीवविज्ञानी को एक कदम और आगे बढ़ने की जरूरत है और उस प्रणाली से वैज्ञानिक रूप से ऊर्जा निकालने का प्रयास करने के लिए समुद्र को एक प्राकृतिक जीवन समर्थन प्रणाली के रूप में मानने में सक्षम होना चाहिए। 1970 के दशक के मध्य में, अमेरिकी नौसेना के समर्थन से, महासागर वैज्ञानिकों, गोताखोरों, समुद्री इंजीनियरों की एक टीम ने प्रशांत महासागर के विस्तार के तहत 40 फीट (12 मीटर) की गहराई पर समुद्र में दुनिया का पहला ऊर्जा फार्म बनाया। , सैन क्लेमेंट शहर के पास, धूप में नहाया हुआ। खेत छोटा था, एक प्रयोग था। इसने विशाल भूरे शैवाल उगाए। सैन डिएगो, कैलिफ़ोर्निया में सेंटर फ़ॉर ओशन एंड मरीन सिस्टम्स रिसर्च के प्रोजेक्ट डायरेक्टर डॉ. हॉवर्ड ए. विलकॉक्स का मानना है कि शैवाल से प्राप्त ऊर्जा का 50% तक प्राकृतिक ईंधन गैस मीथेन (C2H6) में परिवर्तित किया जा सकता है। भविष्य के फार्म, लगभग 100,000 एकड़ (40,000 हेक्टेयर) के क्षेत्र में शैवाल का उत्पादन, 50,000 लोगों के अमेरिकी शहर की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम होंगे।
महासागरों में धाराओं की ऊर्जा
समुद्र विज्ञानियों के एक समूह ने इस तथ्य पर ध्यान दिया कि गल्फ स्ट्रीम फ्लोरिडा के तट के पास 5 मील प्रति घंटे की गति से पानी ले जाती है। पानी की इस गर्म धारा को लगाने का विचार आकर्षक है। क्या यह संभव है? क्या विशाल पानी के नीचे के प्रोपेलर और पवनचक्की जैसी टर्बाइन धाराओं और लहरों से बिजली पैदा कर सकते हैं? मियामी (फ्लोरिडा) में राष्ट्रीय वायुमंडलीय और महासागरीय प्रशासन के तत्वावधान में मैकआर्थर समिति ने 1974 में निष्कर्ष निकाला कि कर सकते हैं। आम राय यह थी कि कुछ समस्याएं हैं, लेकिन यदि विनियोग आवंटित किया जाता है तो उन सभी को हल किया जा सकता है, क्योंकि "इस परियोजना में ऐसा कुछ भी नहीं है जो तकनीकी और आधुनिक इंजीनियरिंग विचारों की क्षमताओं से अधिक हो।"
महासागर की तापीय ऊर्जा (पानी की आंतरिक ऊर्जा)
"महासागरीय ऊर्जा रूपांतरण" (OTEC) पर काफी ध्यान दिया गया है - समुद्र की सतह पर पानी के तापमान और एक पंप द्वारा चूसे गए गहरे समुद्र के पानी के बीच अंतर के आधार पर विद्युत ऊर्जा का उत्पादन, उदाहरण के लिए, जब एक बंद चक्र टरबाइन में फिनोल या अमोनियम (अत्यधिक वाष्पशील तरल पदार्थ) का उपयोग करना।
समुद्र के पानी का तापमान जगह-जगह अलग-अलग होता है। मकर रेखा और कर्क रेखा के बीच, पानी की सतह 82 डिग्री फ़ारेनहाइट (27 डिग्री सेल्सियस) तक गर्म होती है। लगभग 2000 फीट (6000 मीटर) की गहराई पर, तापमान 35-38 डिग्री फ़ारेनहाइट (2-3.5 डिग्री सेल्सियस) तक गिर जाता है। क्या तापमान अंतर का उपयोग करना संभव है, अर्थात। पानी की आंतरिक ऊर्जाबिजली पैदा करने के लिए? क्या पानी के नीचे स्थित थर्मल पावर प्लांट बिजली पैदा कर सकता है? हाँ शायद।
1920 के दशक में, जॉर्जेस क्लाउड, एक दृढ़निश्चयी, लगातार और प्रतिभाशाली फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी, ने इस संभावना का पता लगाने का फैसला किया। उन्होंने क्यूबा के तट के पास समुद्र के एक हिस्से को चुना, 22 kW की स्थापना बनाने के कई असफल प्रयासों के बाद कामयाब रहे। यह एक वैज्ञानिक उपलब्धि बन गई और कई वैज्ञानिकों ने इसका स्वागत किया। समुद्र की सतह से गर्म पानी और गहराई से ठंडे पानी का उपयोग करके, उपयुक्त तकनीक का निर्माण करके, हमारे पास बिजली पैदा करने के लिए आवश्यक सब कुछ है, समुद्र के पानी की आंतरिक ऊर्जा का उपयोग करने का आश्वासन दिया। "हमारे अनुमानों के मुताबिक, समुद्र की सतह के पानी में ऊर्जा भंडार है जो वैश्विक ऊर्जा मांग से 10,000 गुना से अधिक है।" "काश," संशयवादियों ने इनकार किया, "जॉर्जेस क्लाउड मातनज़स की खाड़ी में केवल 22 किलोवाट बिजली प्राप्त करने में कामयाब रहे। क्या इसने लाभ कमाया?" "नहीं, ऐसा नहीं हुआ, क्योंकि इन 22 किलोवाट को प्राप्त करने के लिए, क्लाउड को पंपों पर 80 किलोवाट खर्च करना पड़ा।"
आजकल, स्क्रिप्पे ओशनोग्राफिक इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर जॉन आइजैक गणना अधिक सटीक रूप से करते हैं। उनके अनुसार, आधुनिक तकनीक ऐसे बिजली संयंत्र बनाने में मदद करेगी जो बिजली पैदा करने के लिए समुद्र के पानी (पानी की आंतरिक ऊर्जा) में तापमान के अंतर का उपयोग करते हैं, जो आज पूरी दुनिया की खपत से दोगुनी बिजली का उत्पादन करेगा। यह विद्युत ऊर्जा होगी जो महासागर की तापीय ऊर्जा (OTES) को परिवर्तित करती है।
1 एम 3 पानी में संभावित ऊर्जा है 124 मीटर - 1000 * 9.8 * 124 \u003d जे (क्रास्नोयार्स्क एचपीपी - रूस) की ऊंचाई पर
रूस के सबसे बड़े पनबिजली संयंत्रों का नाम क्षमता, GW औसत वार्षिक उत्पादन, अरब kWh भूगोल Sayano-Shushenskaya 6.4023.50 रगड़। येनिसी (सयानोगोर्स्क) क्रास्नोयार्स्क 6.0020.40 रगड़। येनिसी (डिवनोगोर्स्क) ब्रात्सकाया 4.5022.60 रगड़। अंगारा (ब्रात्स्क) उस्त-इलिम्स्काया 4.3221.70 रगड़। अंगारा (उस्त-इलिम्स्क)
विंड फ़ार्म एक या अधिक स्थानों पर एकत्रित पवन टर्बाइनों का एक समूह है। बड़े पवन खेतों में 100 या अधिक पवन टर्बाइन हो सकते हैं। कभी-कभी विंड फ़ार्म को विंड फ़ार्म (अंग्रेजी से। विंड फ़ार्म) कहा जाता है। पवन जनरेटर।
एक ज्वारीय बिजली संयंत्र (टीपीपी) एक विशेष प्रकार का हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट है जो ज्वार की ऊर्जा का उपयोग करता है, लेकिन वास्तव में पृथ्वी के घूर्णन की गतिज ऊर्जा। ज्वारीय बिजली संयंत्र समुद्र के किनारों पर बनाए जाते हैं, जहां चंद्रमा और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण बल दिन में दो बार जल स्तर बदलते हैं। तट के पास जल स्तर में उतार-चढ़ाव 13 मीटर तक पहुंच सकता है। दुनिया का सबसे बड़ा ज्वारीय बिजली संयंत्र ला रेंस, फ्रांस
ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, नदी की खाड़ी या मुहाने को एक बांध द्वारा अवरुद्ध किया जाता है जिसमें जलविद्युत इकाइयाँ स्थापित होती हैं, जो जनरेटर मोड और पंप मोड दोनों में संचालित हो सकती हैं (ज्वार की अनुपस्थिति में बाद के संचालन के लिए जलाशय में पानी पंप करने के लिए) ) बाद के मामले में, उन्हें पंप स्टोरेज पावर प्लांट कहा जाता है।
रूस में, 1968 से, एक प्रायोगिक टीपीपी 0.4 मेगावाट की क्षमता के साथ बैरेंट्स सागर के तट पर किसलय खाड़ी में काम कर रहा है। व्हाइट सी पर मेज़न बे (मेगावाट क्षमता) में टीपीपी। इसके बांध की ऊंचाई 6 मीटर है, लंबाई 93 मीटर है। 9 ज्वारीय बिजली संयंत्र का मॉडल
पारंपरिक ऊर्जा संसाधन शाश्वत नहीं हैं और जल्दी या बाद में समाप्त हो जाएंगे, और बढ़ती ऊर्जा खपत को देखते हुए, यह बाद की बजाय जल्द ही होगा, यही कारण है कि वैकल्पिक ऊर्जा का उपयोग इतना महत्वपूर्ण है।
बहुत देर तक लोग नदियों के बहाव और झरनों के गिरने को देखते हुए समझ गए कि पानी की ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जाता है।
पानी की चक्की से ज्यादा सरल और सरल क्या हो सकता है?
पानी, पहिया को घुमाता है, चलती धारा की गतिज ऊर्जा को पहिया के यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करता है। आधुनिक जलविद्युत संयंत्र एक ही सिद्धांत पर काम करते हैं, लेकिन उनमें यांत्रिक ऊर्जा अतिरिक्त रूप से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
लंबे समय तक, समय-समय पर आवर्ती, उतार और प्रवाह व्याख्या नहीं कर सका। अब यह स्पष्ट है कि सूर्य और चंद्रमा, अपने गुरुत्वाकर्षण से, समुद्र में पानी का असमान वितरण करते हैं।
पानी "कूबड़" दिखाई देता है, जो पृथ्वी के घूमने के कारण किनारे पर चला जाता है। लेकिन घूर्णन के कारण समुद्र की स्थिति भी बदल जाती है, जिससे गुरुत्वाकर्षण में कमी आती है।
ज्वार विशेष जलाशयों को भरता है जो तट पर बांध बनाते हैं। कम ज्वार पर, पानी वापस चला जाता है और यह प्रवाह टर्बाइनों को घुमाता है।
उच्च और निम्न ज्वार के बीच जितना अधिक अंतर होता है, उतनी ही अधिक ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। जितना संभव था। इसलिए, संकरी जगहों पर ज्वारीय बिजली संयंत्र बनाना अधिक लाभदायक है जहाँ ऊँचाई का अंतर कम से कम 10 मीटर है। एक उदाहरण फ्रांस में पहले नदी के मुहाने पर ज्वारीय बिजली स्टेशन है।
ऐसे स्टेशनों के नुकसान में यह तथ्य शामिल है कि जब एक बांध बनाया जाता है, तो ज्वार का आयाम बढ़ जाता है, और इससे भूमि में खारे पानी की बाढ़ आ जाती है और परिणामस्वरूप, पारिस्थितिकी बदल जाती है।
समुद्री तरंगों की ऊर्जा की प्रकृति ज्वार की ऊर्जा के समान होती है, लेकिन इसे अभी भी अलग से विचार करने की प्रथा है।
इस ऊर्जा में एक बड़ी विशिष्ट शक्ति है - औसत महासागरीय तरंग शक्ति 15 kW / m है, जिसकी लहर की ऊँचाई लगभग दो मीटर है, यह मान 80 kW / m तक पहुँच सकता है। लेकिन यह अनुमानित डेटा है, क्योंकि। समुद्री तरंगों की सारी ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित नहीं होती है - रूपांतरण कारक 85% है।
स्थापनाओं को बनाने की जटिलता के कारण, समुद्री तरंग ऊर्जा के उपयोग को व्यापक अनुप्रयोग नहीं मिला है और यह केवल विकास के चरण में है।
लेकिन अगर इसमें महारत हासिल है, तो हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि आधुनिक ऊर्जा विश्व स्तर पर जीवाश्म ऊर्जा स्रोतों: कोयला, तेल और गैस पर निर्भर रहना बंद कर देगी।
जल प्रवाह की ऊर्जा मिलों के निर्माण के समय से ही मनुष्य को उपलब्ध है।
अब जल प्रवाह के मार्ग में पनबिजली स्टेशन स्थापित किए जा रहे हैं, जो इस ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
ऊर्जा की शक्ति गिरने की ऊंचाई पर निर्भर करती है, इसलिए जलविद्युत पावर स्टेशन पर बांध बनाए जाते हैं, जो आपको वृद्धि के स्तर और जल प्रवाह की मात्रा को समायोजित करने की अनुमति देते हैं।
एक शक्तिशाली पनबिजली स्टेशन का निर्माण श्रमसाध्य और बहुत महंगा है, लेकिन समय के साथ यह अपने लिए पूरी तरह से भुगतान करता है, क्योंकि। जल संसाधन अटूट हैं और किसी भी समय उपलब्ध हैं।
पनबिजली संयंत्र बनाने के नुकसान में शामिल हैं:
स्टेशनों के संचालन के नए तरीकों से यह प्रभाव कम हो गया है, और जल संचयक इन तरीकों में से एक बन गए हैं।
पानी टर्बाइनों से गुजरने के बाद, यह बड़े जलाशयों में जमा हो जाता है, और जब हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन पर लोड न्यूनतम होता है, तो, थर्मल या परमाणु ऊर्जा संयंत्र की ऊर्जा के कारण, संचित पानी को वापस पंप किया जाता है और चक्र दोहराता है।
फ्रांस में, वे गिरने वाली बारिश की ऊर्जा का उपयोग करने का विचार लेकर आए!
पीज़ोसेरेमिक तत्व पर होने से, प्रत्येक बूंद एक विद्युत क्षमता की उपस्थिति का कारण बनती है। विद्युत आवेश को तब प्रयोग करने योग्य कंपनों में बदल दिया जाता है।
जलविद्युत अब कई देशों में विकसित किया गया है और कुल बिजली का 25% हिस्सा है। और इसके विकास की गति हमें इसे एक बहुत ही आशाजनक दिशा मानने की अनुमति देती है।
ओसाडची जी.बी., इंजीनियर
यह ज्ञात है कि जल विद्युत का प्राथमिक स्रोत सौर ऊर्जा है। महासागरों और समुद्रों का पानी, सौर विकिरण के प्रभाव में वाष्पित होकर, बादलों में एकत्रित बूंदों के रूप में वायुमंडल की उच्च परतों में संघनित हो जाता है। बादल का पानी बारिश और बर्फ के रूप में गिरता है। प्रकृति में जल चक्र सौर ऊर्जा के प्रभाव में होता है, इस प्रकार, नदियों में गतिमान पानी की गतिज ऊर्जा, लाक्षणिक रूप से, सूर्य की मुक्त ऊर्जा है।
हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट (एचपीपी) का निर्माण किया जा सकता है जहां जल संसाधन और निर्माण की शर्तें हैं, जो अक्सर बिजली उपभोक्ताओं के स्थान से मेल नहीं खाती हैं। हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट के निर्माण के दौरान, आमतौर पर कार्यों का एक जटिल हल किया जाना चाहिए, अर्थात्: बिजली पैदा करना, नेविगेशन और सिंचाई की स्थिति में सुधार करना। जलाशयों की उपस्थिति में, हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन को इकाइयों के लगातार शुरू और बंद होने के साथ एकीकृत ऊर्जा प्रणाली के दैनिक कार्यक्रम के चरम भाग में काम करने के लिए उचित रूप से उपयोग किया जा सकता है। यह कुछ परमाणु और तापीय संयंत्रों की इकाइयों को सबसे किफायती और सुरक्षित मोड में संचालित करने की अनुमति देता है, जबकि बिजली व्यवस्था में 1 kWh बिजली के उत्पादन के लिए विशिष्ट ईंधन की खपत को तेजी से कम करता है।
सांख्यिकीय आंकड़ों के अनुसार, ज्यादातर मामलों में, बांध की विफलता उनके निर्माण के दौरान या संचालन की प्रारंभिक अवधि के दौरान - जलाशय भरने के 5-7 वर्षों के भीतर होती है। ऐसा करने के लिए, कार्यों के उत्पादन में दोष पूरी तरह से प्रकट होते हैं, एक निस्पंदन शासन स्थापित किया जाता है, और संरचना की विकृति निर्धारित की जाती है। फिर एक लंबी अवधि आती है - लगभग 40 - 50 वर्ष, जब संरचना की स्थिति स्थिर हो जाती है और दुर्घटनाएं होने की संभावना नहीं होती है। उसके बाद, संपत्तियों के अनिसोट्रॉपी के विकास, सामग्री की उम्र बढ़ने आदि के परिणामस्वरूप दुर्घटनाओं का जोखिम फिर से बढ़ जाता है। अब रूस में, सेवा जीवन द्वारा निर्धारित हाइड्रोलिक संरचनाओं का औसत पहनना सबसे बड़े रूसी में 38% है। 2000 मेगावाट से अधिक की क्षमता वाले एचपीपी और 300 से 2600 मेगावाट की क्षमता वाले एचपीपी - 45%।
प्रत्येक बड़े जलाशय के जोखिम क्षेत्रों में (10 मिलियन मीटर 3 से अधिक की क्षमता के साथ) 300 से अधिक बस्तियां हैं जिनकी आबादी 1 मिलियन तक है, साथ ही साथ कई आर्थिक सुविधाएं भी हैं।
जल संसाधनों से प्राप्त ऊर्जा की सापेक्षिक सस्तेपन के बावजूद, ऊर्जा संतुलन में उनका हिस्सा धीरे-धीरे कम हो रहा है। यह सबसे सस्ते संसाधनों की कमी और तराई जलाशयों की बड़ी क्षेत्रीय क्षमता दोनों के कारण है। यह माना जाता है कि भविष्य में पनबिजली ऊर्जा का विश्व उत्पादन 5% से अधिक नहीं होगा।
वसंत ऋतु में, औसतन 60% वार्षिक प्रवाह पानी. इसी समय, पनबिजली संयंत्र के वार्षिक जल प्रवाह का 10 से 25% तक एक विनियमित जलाशय क्षमता की कमी के कारण कुछ भी नहीं के लिए छुट्टी दे दी जाती है। यह मुख्य रूप से मध्य रूसी मैदान की नदियों पर कम दबाव वाले बांधों और टर्बाइनों से संबंधित है, जिसके परिणामस्वरूप वर्ष के दौरान और विशेष रूप से वसंत बाढ़ के दौरान प्रयोग करने योग्य भूमि के बहुत बड़े क्षेत्र में बाढ़ आ जाती है।
जलाशयों के आकार और उनके लिए जल संग्रहण के क्षेत्र का मिलान करना। नदियों को विशाल क्षेत्रों से पानी मिलता है (तालिका 1)।
तालिका 1 - दुनिया के अलग-अलग देशों के नदी अपवाह पर डेटा
जैसा कि तालिका 1 से देखा जा सकता है, नदियों को पानी देने वाले घाटियों की विशिष्ट जल सामग्री आश्चर्यजनक रूप से कम है, जबकि यूरोपीय जलवायु परिस्थितियों में एक आधुनिक "पवन फार्म" उत्पादन प्रदान कर सकता है। 12 - 16 मेगावाटकब्जे वाले क्षेत्र के 1 किमी 2 से बिजली।
एक ही समय में, अपेक्षाकृत कम विशिष्ट जल सामग्री के साथ, पहाड़ी क्षेत्रों में छोटे सतही जलकुंडों में बहुत अधिक होता है ठंडा, जिसका उपयोग चक्र के निचले हिस्से के तापमान को कम करके, छोटे बिजली संयंत्रों के ताप-शक्ति चक्र की तापमान सीमा का विस्तार करने के लिए भाप-शक्ति (थर्मोडायनामिक) चक्रों में किया जा सकता है।
जैसा कि आप जानते हैं, एक विशेष क्षेत्र आगे दक्षिण में स्थित है, गर्मियों में यह गर्म होता है और सौर वॉटर हीटर, सौर के थर्मल पावर चक्र के कुशल संचालन के लिए पर्याप्त मात्रा में ठंडा (ठंडा पानी) खोजना मुश्किल होता है। बिजली संयंत्र या सौर रेफ्रिजरेटर। अपवाद, एक नियम के रूप में, पहाड़ी और तलहटी क्षेत्र हैं, जहां छोटे जलकुंड (ब्रूक्स, धाराएं और झरने), जो जलविद्युत के लिए कोई दिलचस्पी नहीं रखते हैं, समतल क्षेत्रों में अपरिवर्तनीय रूप से भारी मात्रा में ठंड ले जाते हैं।
यह छोटी धाराओं की ठंडके बजाय सौर नमक तालाबों की ऊर्जा के साथ उपयोग किया जा सकता है बर्फ के साथ ठंडे गड्ढे, जो समतल क्षेत्रों के लिए प्रासंगिक हैं।
थर्मल पावर इंजीनियरिंग के विकास में एक नई, "ठंडी" दिशा का विचार सौर ऊर्जा बनाने के लिए उपयुक्त है जो पारंपरिक ऊर्जा के साथ-साथ भू-तापीय ऊर्जा के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है।
"ठंड" दिशा सीधे इस लेख के लेखक सहित ऊर्जा क्षेत्र और प्रशीतन उद्योगों में प्राप्त वैज्ञानिक आधार और अनुभव की भागीदारी से संबंधित है।
यह निर्देश डॉक्टर ऑफ टेक्निकल साइंसेज द्वारा प्रस्तुत किया गया है। ब्रोडेन्स्की वी.एम. निम्नलिखित रूप में: "हाल ही में, निम्न-तापमान प्रौद्योगिकी और थर्मल पावर इंजीनियरिंग के अभिसरण में मुख्य बाधा थी सभी प्रकार के बड़े बिजली संयंत्रों में एकमात्र संभव और अपरिहार्य कार्य माध्यम के रूप में पानी का पारंपरिक उपयोग, आईईएस और सीएचपी दोनों। थर्मोडायनामिक और तकनीकी और आर्थिक दोनों के संबंध में पानी की गरिमा सर्वविदित है।
भाप-शक्ति चक्र (कनवर्टर) की तापीय दक्षता में वृद्धि प्राप्त की जा सकती है, जैसा कि थर्मोडायनामिक्स से जाना जाता है, अन्यथा समान परिस्थितियों में, केवल दो तरीकों से। उनमें से पहला गर्मी इनपुट के तापमान स्तर में वृद्धि है, दोनों भाप चक्र में और "सुपरस्ट्रक्चर" को जोड़कर: एमएचडी (मैग्नेटोडायनामिक जनरेटर) से गैस टर्बाइन तक। गैस टरबाइन विकल्प व्यावहारिक रूप से सबसे स्वीकार्य निकला और बिजली संयंत्रों की तापीय क्षमता को लगभग 60% तक बढ़ाना संभव बना दिया।
हालांकि, आगे "आगे बढ़ना" अधिक कठिन और महंगा हो जाता है, खासकर जब से थर्मोडायनामिक्स के अडिग नियम के बाद से, तापमान में वृद्धि की प्रत्येक डिग्री एक छोटा अतिरिक्त ऊर्जा प्रभाव देती है। इस स्थिति में, निश्चित रूप से, दक्षता बढ़ाने के दूसरे तरीके का पालन करना उचित लगता है - थर्मल पावर चक्र "डाउन" का विस्तार करने के लिए। यहाँ, ऊष्मप्रवैगिकी के समान नियमों के अनुसार, "हर डिग्री अधिक महंगी है", लेकिन चक्र की तापीय क्षमता बढ़ती है, अन्य चीजें समान होती हैं, इसके विस्तार के परिणामस्वरूप "नीचे" "ऊपर" बढ़ने की तुलना में बहुत तेजी से बढ़ता है ( तालिका 2)।
हमारे देश (और उत्तरी गोलार्ध के कई अन्य देशों) के लिए, जहां अधिकांश क्षेत्रों में परिवेश का तापमान वर्ष के एक महत्वपूर्ण हिस्से के लिए 0 से बहुत कम है, चक्र की सीमाओं का ऐसा विस्तार प्राकृतिक परिस्थितियों से तय होता है। रूस के करीब जलवायु परिस्थितियों के संदर्भ में: आइसलैंड, उत्तर, कनाडा और उत्तरी भाग (अलास्का)।
तालिका 2 - ऊष्मा के स्रोत (T g) और रिसीवर (T os.) के विभिन्न तापमानों पर तापीय शक्ति (प्रत्यक्ष) कार्नोट चक्र, J का कार्य
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टी ओएस, के |
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तालिका 2 से यह निम्नानुसार है कि सभी मामलों में - गर्मी की आपूर्ति के उच्च तापमान पर टीजी (1000 - 1500 K) और अपेक्षाकृत कम तापमान (800 - 600 K) - टी आरएस में कमी के साथ काम हटा दिया जाता है। उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाता है। जरूरी
लेकिन यह कि सबसे बड़ी वृद्धि Tg के निचले स्तर वाले चक्रों में देखी गई है। इसलिए, Tg वाले चक्र के लिए = 1500 = 240 K की तुलना में T o.s. = 300 K लगभग 5% है, और T o.s पर। = 250 K लगभग 4%; T g = 1000 K के साथ एक चक्र में, T o.s में समान परिवर्तन के साथ कार्य में वृद्धि। काफी अधिक: लगभग 8 और 7%, क्रमशः
थर्मल दक्षता में सबसे महत्वपूर्ण वृद्धि (लगभग 16%) अपेक्षाकृत कम तापमान टीजी से मेल खाती है, जो 600 K के बराबर है। यह तथ्य हमें थर्मल पावर इंजीनियरिंग में ऐसे चक्रों को लागू करने के लिए कुछ व्यावहारिक संभावनाओं के बारे में सोचने पर मजबूर करता है।
चित्रा 1 कम परिवेश के तापमान और संबंधित चक्रों के तापमान अंतराल का उपयोग करने के संभावित विकल्पों के आरेख दिखाता है।
ए - थर्मल पावर चक्र के प्रकार; बी - ऊपरी और निचले ऑपरेटिंग तापमान रेंज
चित्रा 1 - कम परिवेश के तापमान टी ओएस का उपयोग करने के लिए विकल्पों की योजना। ऊष्मीय चक्र में।
थर्मल पावर चक्र की तापमान सीमा का कोई भी विस्तार, सैद्धांतिक रूप से अग्रणी, अन्य चीजें बराबर होने के कारण, इसकी थर्मल दक्षता में वृद्धि के लिए, वाष्पीकरण और संक्षेपण दबाव के अनुपात को बढ़ाने की आवश्यकता के साथ जुड़ा हुआ है।
इसलिए, चक्र के ऊपरी, "गर्म" खंड में, तापमान अंतर का हिस्सा पहले से ही भाप चक्र के बाहर उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, गैस टरबाइन में। आधुनिक परमाणु और भूतापीय ऊर्जा संयंत्रों में (उनके स्वभाव से) ऑपरेटिंग चक्रों का ऊपरी तापमान सीमित है, इसलिए, इन बिजली संयंत्रों में भाप-पानी चक्रों के संचालन की तापमान सीमा के महत्वपूर्ण विस्तार के लिए कोई अन्य वास्तविक संभावनाएं नहीं हैं। निकट भविष्य।
चक्र के निचले हिस्से के लिए, एक उच्च वैक्यूम की आवश्यकता शून्य के करीब तापमान पर भी काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में पानी के उपयोग को रोकती है, निचले हिस्से का उल्लेख नहीं करने के लिए। इसलिए, आधुनिक "बड़े" थर्मल पावर उद्योग को कुछ समय के लिए पानी के गुणों द्वारा निर्धारित परिस्थितियों में काम करने के लिए मजबूर किया जाता है। इस बीच, थर्मल पावर प्लांट के ऑपरेटिंग तापमान रेंज का "विस्तार" थर्मल पावर इंजीनियरिंग की दक्षता बढ़ाने की तत्काल समस्याओं में से एक है। और केवल एक ही रास्ता है - "नीचे"। यह न केवल ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों द्वारा, बल्कि रूस और कुछ अन्य देशों में जलवायु परिस्थितियों से भी पूर्व निर्धारित है।
थर्मल पावर इंजीनियरिंग में अन्य काम कर रहे तरल पदार्थों का उपयोग करने का प्रयास, उदाहरण के लिए, कुछ प्रशीतन इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाने वाले, हाल ही में अधिकांश ऊर्जा विशेषज्ञों द्वारा विदेशी के रूप में माना जाता था, हालांकि साहित्य में कभी-कभी उनकी चर्चा की जाती थी।
हालांकि, चर्चा का विषय गर्मी और बिजली चक्र के शास्त्रीय तापमान से आगे नहीं गया, इसकी निचली सीमा को शून्य के करीब क्षेत्र में स्थानांतरित करने की संभावना और समीचीनता पर विचार किए बिना, इसके अलावा, नकारात्मक तापमान के क्षेत्र में . यह "पानी" थर्मल पावर इंजीनियरिंग के लिए असंभव है। इसके अलावा, भयावह प्रतीत होने वाली जटिलताएं हैं, जिनमें से मुख्य हैं (काम करने वाले तरल पदार्थ की पसंद को छोड़कर) परिवेश के तापमान की परिवर्तनशीलता (मौसमी सहित) में - हवा।
कम तापमान वाले भाप बिजली संयंत्र (कन्वर्टर्स) बनाने की व्यवहार्यता निर्धारित करने वाला स्पष्ट और मुख्य सकारात्मक कारक सिस्टम में वैक्यूम की अनुपस्थिति है: सिस्टम के सभी बिंदुओं पर, कंडेनसर सहित, वायुमंडलीय दबाव से अधिक दबाव में भी बनाए रखा जाता है "सबसे ठंडा" मोड। यह स्थापना के कम तापमान वाले हिस्से के उपकरणों की मात्रा और वजन को काफी कम कर देगा।
थर्मल पावर इंजीनियरिंग के विकास की "ठंडी" दिशा सौर नमक तालाब पर आधारित व्यक्तिगत छोटे सौर प्रतिष्ठानों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि ऊर्जा कनवर्टर को आपूर्ति की जाने वाली गर्मी का तापमान स्तर 100 से अधिक नहीं होता है।
ठंडे पानी के साथ कनवर्टर के रेडिएटर को ठंडा करने के लाभों की पहचान करने के लिए, हम काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ रैंकिन चक्र द्वारा निर्धारित करते हैं - ब्यूटाडीन-1,3 (डिवाइनिल) (सी 4 एच 6) (क्वथनांक शून्य से 4.47 C के दबाव में 760 मिमी एचजी) डेटा के अनुसार, इसके रेडिएटर के ठंडा होने पर कनवर्टर की दक्षता:
ए) 80 - 30 के तापमान रेंज के लिए चल रहा (पंप) पानी: i' 1 = 570.32 kJ / किग्रा पर - 30 पर तरल डिवाइनिल की थैलीपी; मैं "1 \u003d 950.22 kJ / kg, i" 2 \u003d 1007.1 kJ / kg - दिव्य वाष्प की थैलीपी क्रमशः 30 और 80 पर।
इन \u003d (i "2 - i" 1) / (i "2 - i' 1) \u003d 13.0%;
(फ़्रीऑन FS318 के साथ (क्वथनांक + 6 760 मिमी Hg के दबाव पर) उसी सूत्र द्वारा गणना की गई दक्षता 23.1%) होगी
बी) तापमान 80 - 10 के लिए बर्फ: i' 1 = 524.90 kJ / kg पर - 10 पर तरल दिव्य की थैलीपी; मैं "1 \u003d 926.10 kJ / kg, i" 2 \u003d 1007.1 kJ / kg - दिव्य वाष्प की थैलीपी, क्रमशः 10 और 80 पर।
l \u003d (i "2 - i" 1) / (i "2 - i' 1) \u003d 16.8%।
(C318 फ़्रीऑन के साथ, उसी सूत्र द्वारा गणना की गई दक्षता 28.4% होगी)
नतीजतन, बर्फ के साथ अपने रेडिएटर के ठंडा होने के कारण कनवर्टर की दक्षता l / में l / में \u003d 1.29 गुना और freon FS318 के लिए 1.23 गुना में बढ़ जाती है।
लेख एक जल जेट (ऊर्जा कनवर्टर) द्वारा उसके रेडिएटर को बर्फ / पिघले पानी से ठंडा करके उत्पन्न ऊर्जा की प्रारंभिक गणना पर डेटा प्रस्तुत करता है, और जल प्रवाह की ऊर्जा के साथ तुलना करता है जो एक हाइड्रोटर्बाइन चलाता है।
और लेख सौर ऊर्जा संयंत्र (सौर ऊर्जा संयंत्र) के लिए छोटे जलकुंडों की ठंड का उपयोग करने की योजना दिखाता है।
थर्मोडायनामिक चक्र की निचली सीमा में दी गई कमी तर्कसंगत है और निर्माता द्वारा निर्धारित एक आधुनिक थर्मल पावर प्लांट के टरबाइन के कम दबाव वाले सिलेंडर के अंतिम चरण के सामान्य संचालन के लिए अभ्यास किया जाता है (एक नियम के रूप में, 0.12 किग्रा। / सेमी 2, जो 49.1 के संतृप्त जल वाष्प तापमान से मेल खाती है)
अंत में, ऊर्जा बचत के विभिन्न क्षेत्रों में गैर-पारंपरिक दृष्टिकोणों की प्रभावशीलता के उदाहरण के रूप में, हम निम्नलिखित उदाहरण देंगे।
इसे नीदरलैंड, डेनमार्क, स्पेन और बुल्गारिया के अनुसंधान संगठनों और विश्वविद्यालयों के एक समूह द्वारा विकसित किया जा रहा है। परियोजना विशाल कोल्ड स्टोरेज गोदामों में पवन टर्बाइनों () से ऊर्जा के भंडारण के लिए एक यूरोपीय प्रणाली के निर्माण की मांग करती है।
पवन ऊर्जा की अस्थिरता, साधारण तथ्य के साथ युग्मित है कि बिजली की खपत रात में काफी कम हो जाती है और दिन के दौरान बढ़ती है, यूरोपीय वैज्ञानिकों ने एक अप्रत्याशित विचार के साथ आने के लिए प्रेरित किया: पुरानी दुनिया भर में स्थित विशाल प्रशीतित गोदाम।
यह विचार काफी सरल है और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इसे मौजूदा प्रणालियों में किसी विशेष बदलाव की आवश्यकता नहीं है। बस रात में, जब बिजली की खपत कम हो जाती है, और पवन टरबाइन हमेशा की तरह काम करना जारी रखते हैं (ब्लेड बंद न करें), उनकी शक्ति को इन रेफ्रिजरेटर में तापमान को एक डिग्री कम करने के लिए निर्देशित किया जाना चाहिए। सामान्य से महज एक डिग्री ज्यादा।
इस प्रकार, ऊर्जा ठंडे हजारों और हजारों टन विभिन्न उत्पादों के रूप में संग्रहीत होती है, चुपचाप डेनमार्क, हॉलैंड या फ्रांस में कहीं पड़ी होती है। दिन के दौरान, जब बिजली की खपत बढ़ जाती है, तो इन सभी विशाल रेफ्रिजरेटर को बंद कर दिया जा सकता है, जिससे तापमान धीरे-धीरे एक डिग्री बढ़ जाता है, यानी, प्रचलित तकनीकी मानदंड पर वापस आ जाता है।
यदि यह यूरोप के सभी बड़े प्रशीतित गोदामों में लागू किया जाता है, तो, परियोजना के लेखकों की गणना के अनुसार, यह सामान्य पावर ग्रिड में 50 मिलियन kWh की क्षमता वाली बैटरी की उपस्थिति के बराबर है!
इस परियोजना के निर्विवाद लाभों में यह तथ्य भी शामिल है कि जब प्रशीतन मशीनें रात में काम करती हैं, तो उनका तापमान अधिक होता है, क्योंकि गर्मी की रात में कंडेनसर को ठंडा करने वाली हवा में दिन की तुलना में कम तापमान होता है। 10 - 15 बजे.
इस प्रकार, पारंपरिक दृष्टिकोण से ऊर्जा संसाधनों की दृष्टि से इस तरह के "अपशिष्ट" भी, पहाड़ी क्षेत्रों के छोटे जलकुंड (नाले और धाराएं) सौर संयंत्रों और थर्मोडायनामिक चक्रों वाली प्रणालियों की ऊर्जा दक्षता बढ़ाने में एक अच्छी मदद हो सकते हैं।
1 शेलेस्टोव एस.आई. हाइड्रोलिक संरचनाओं के लिए सुरक्षा मानदंड // ऊर्जा अकादमी। 2010. नंबर 4. एस। 4 - 8।
2 ओसाडची जी.बी. सौर ऊर्जा, इसके डेरिवेटिव और उनके उपयोग के लिए प्रौद्योगिकियां (ऊर्जा का परिचय)। ओम्स्क: आईपीके मक्षीवा ईए, 2010. 572 पी।
3 ओसाडची जी.बी. सौर नमक तालाब के साथ हेलियोजेट // औद्योगिक ऊर्जा। 1996. नंबर 9. पी.46-48।
4 ओसाडची जी.बी. पर्वतीय क्षेत्रों के लिए सौर ऊर्जा संयंत्र // औद्योगिक ऊर्जा। 1998. नंबर 1.
5 ब्रोडेन्स्की वी.एम. निम्न परिवेश तापमान // थर्मल पावर इंजीनियरिंग के उपयोग के माध्यम से परमाणु और भू-तापीय ऊर्जा संयंत्रों की दक्षता में सुधार। - 2006। - संख्या 3। - पी। 36-41।
