Использование энергии воды
Основные принципы использования энергии воды
Пусть Q есть объем воды, падающей на лопасть в единицу времени, р - плотность воды, тогда масса падающей воды равна ρQ, а теряемая ею энергия равна
Целью гидроэнергетической установки является преобразование этой энергии в механическую. В отличие, от других энергетических установок никакие принципиальные ограничения (термодинамические или динамические) не мешают энергии падающей воды полностью превратиться в механическую энергию, исключая потери на удаление воды из турбины. Возможности гидроэнергии видны непосредственно из (8.1).
P0 = ρQgH (8.1), где g - ускорение силы тяжести; Р0 - изменение в единицу времени потенциальной энергии воды (мощность); Н- высота падения жидкости.
При заданном местоположении гидростанции Н есть известная постоянная величина и расход воды при заполненных водоводах практически постоянен. Так как реальная мощность гидротурбины близка к теоретической, уравнение (8.1) определяет максимальную мощность требуемого энергетического оборудования. Местоположение гидростанции должно обеспечивать достаточно высокий расход Q и высоту Н. Обычно для этого требуется годовой уровень осадков не менее 40 см, выпадающих достаточно равномерно в течение года, определенный рельеф местности и территория для водохранилища. Если эти условия выполняются, гидроэнергия почти наверняка будет наиболее подходящим источником электроэнергии. Однако для того чтобы направить воду в турбины, необходимо выполнить большой объем строительных работ (сооружение плотины, водоводов и т. п.). Стоимость этих работ часто превышает стоимость гидроэнергетического оборудования электростанции.
