Достоинства и недостатки пэс: Плюсы и минусы приливных электростанций

Содержание

Приливные электростанции: особенности, плюсы и минусы

Плюсы и минусы > Экономика и бизнес > Приливные электростанции: особенности, плюсы и минусы

Приливные электростанции считаются особым источником электроэнергии, так для её получения здесь используются отливы и приливы. ПЭС возводятся на морских побережьях. В России их можно встретить в северных частях страны, где перепады уровня воды под действием Луны самые большие.

Описание и принцип работы

Приливная станция представляет собой комплекс инженерных сооружений, который позволяет преобразить энергию движения воды (кинетическую энергию) в электроэнергию.

ПЭС отличается своей цикличностью, которая обуславливается периодичностью приливов и отливов. Когда турбина находится в спокойном состоянии (это происходит после отлива сразу после начала прилива), кинетической энергии воды становится недостаточно. Длится это, как правило, не более 2-ух часов. Активный же период обычно длится до 4-х часов – в это время энергия воды и преобразуется в электроэнергию.

Основным элементом любой станции, который позволяет получить электричество, является генератор. Однако механизм, приводящий генератор в движение, у каждой электростанции разный. Здесь им является гидротурбина.

Производительность приливной электростанции зависит от следующих факторов:

Характер и мощность приливов и отливов.
Количество и объём резервных водоёмов.
Количество и мощность турбин.

Раньше электростанции такого рода пользовались малой популярностью и считались ненадёжными, однако сегодня, с развитием новых технологий, они стали отличным источником электричества. Теперь они оснащаются большими современными турбинами, которые по своей конструкции напоминают ветряки. Только здесь лопасти приводятся в движение при помощи воды, а у ветряков – при помощи ветра.

Преимущества ПЭС

К преимуществам приливных электростанций относят следующие пункты:

Приливы, которые используются для получения электроэнергии, являются возобновляемыми, надёжными и предсказуемыми источниками.
Водоёмы, где большая разница между точками прилива и отлива, можно использовать для получения постоянного источника электричества.
При работе ПЭС не выделяется углекислый газ, углекислота и окислы азота. Имеются лишь небольшие выбросы от работы турбин, однако, они незначительные.
Приливные электростанции являются экзотикой для некоторых государств, что положительно влияет на развитие в них туризма.
Приливная плотина, являющаяся основным элементом ПЭС, может использоваться в качестве автомобильной или железной дороги через залив.
ПЭС имеют простоту в обслуживании. Используемые турбины обладают сроком службы от 30 лет.
Турбины располагаются под водой на большой глубине. Это исключает возможность создания угрозы для морского транспорта.
Не требуется участок земли для постройки электростанции.
Водность года (количество воды, которое переносится рекой с бассейна) не влияет на количество получаемой энергии.
Постоянное получение энергии, вне зависимости от погодных условий и сезона года.
Приливная плотина дополнительно защищает берег и прилегающие к нему сооружения от шторма и волн.

Также стоит отметить экологичность приливных электростанций. К слову, в бассейне ГЭС погибает примерно 83-99% планктона. У ПЭС же этот показатель редко превышает 10%. Наплавной способ строительства таких электростанций позволяет избежать сооружения дополнительных перемычек и стройбаз, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду.

Недостатки

Несмотря на большое количество преимуществ, приливные электростанции имеют и свои недостатки. Основными из них являются следующие:

Строительство ПЭС требует больших затрат. Несмотря на это эксплуатация и содержание такой электростанции довольно недорогое.
Лучшими местами для размещения турбин являются районы с приливно-отливным течением. Как правило, такие районы имеют ненадёжное изрезанное каменистое дно.
Черепахи и другие водные обитатели могут запросто погибнуть, если попадут под работающую турбину. К тому же, слишком крупные особи способны вывести устройство из строя.
Плотина становится причиной создания водного резервуара вне естественных границ залива, что делает близлежащие воды мутными.
Неправильно возведённая приливная электростанция может стать причиной наводнения.
Активный период имеет продолжительность всего в 4-5 часов. В течение дня может быть всего 4 цикла, каждый из которых занимает 1-1,5 часа.
ПЭС очень медленно окупается, так как работает не очень эффективно.
Приливная электростанция занимает часть берега, которая могла бы использоваться для более выгодного туристического бизнеса. Именно поэтому такие электростанции чаще всего возводятся в северных регионах.

Самым главным недостатком всё же является нерегулярность работы приливных электростанций. Несмотря на то что приливы и отливы являются предсказуемыми явлениями, происходят они относительно редко.

Причины малой распространённости приливных электростанций

Для начала стоит сказать, что мировой океан имеет огромный потенциал, энергии которого бы хватило на обеспечение почти 20% мирового энергопотребления.

Причинами, по которым приливные электростанции мало распространены, являются следующие:

При строительстве ПЭС приходится изменять прибрежные территории, заменяя их резервуарным бассейном и охранными сооружениями.
Такие электростанции имеют большую стоимость возведения и малую продуктивность, что объясняет долгий срок окупаемости таких сооружений.

Однако вышеперечисленные пункты постепенно начинают утрачивать свою актуальность. Дело в том, что современные ПЭС оснащаются лопастно-редукторными агрегатами, которые не требуют возведения резервуарного бассейна, что уменьшает стоимость постройки станции и срок её окупаемости. А благодаря тому, что сегодня активно разрабатываются и используются новые, более мощные генераторы, ПЭС позволяет получить довольно значимое количество электроэнергии.

Преимущества и недостатки приливных ГЭС

Преимущества приливных ГЭС

Приливы — возобновляемый, надежный и предсказуемый источник энергии.

В районах, где велика разница между высшей и низшей точкой прилива и отлива, отливные и приливные течения можно использовать для постоянной выработки электричества.

Приливные ГЭС, так же как и обычные ГЭС, не производят угарного газа (СО), углекислоты (С02) и окислов азота и серы, пылевых загрязнителей и других вредных отходов, не загрязняют почву. Небольшое количество тепла, образующегося из-за трения движущихся частей турбины, передается в океан, но оно незначительно.

Приливные ГЭС — это экзотика для некоторых людей. Строительство приливной ГЭС может стимулировать туризм в регионе, принося дополнительную прибыль.

Приливную плотину можно использовать для строительства железной или автомобильной дороги через залив или лиман.

Техническое обслуживание приливных ГЭС несложно. Турбины рассчитаны на срок работы не менее 30 лет, а приливная плотина.— несложное сооружение само по себе. Однако затраты на строительство приливных ГЭС все же значительны.

Донные турбины целиком находятся под водой. Если они установлены на, достаточной глубине, они не будут представлять угрозы для морского транспорта.

Недостатки приливных ГЭС

Строительство приливной плотины требует значительных инвестиций, однако поддержание ее в рабочем состоянии не так дорого.

Сооружение донных турбин осложняется тем, что наилучшие места для их установки (районы приливно-отливных течений) находятся в ненадежных водах, у сильно изрезанных берегов.

Приливные ГЭС могут оказывать негативное влияние на морскую флору и фауну. Крупная рыба, черепахи и морские животные могут погибнуть, попав под лопасти турбины, а особо крупный «улов» такого рода может повредить турбину. Особенную опасность для морских обитателей представляют приливные ГЭС с плотинами.

Приливная плотина создает водный резервуар вне естественных границ залива или лимана, изменяя его характеристики. Это оказывает влияние на мутность воды и на уровень ее седиментации (отложения наносов на дне).

Ошибки при строительстве и эксплуатации приливной ГЭС могут вызвать локальное наводнение.

Вопрос

Почему для обеспечения постоянной работы приливной ГЭС нужны две работающие попеременно системы? Разве невозможно разработать приливную ГЭС с одним бассейном, которая использовала бы как приливное, так и отливное течение, производя электричество бесперебойно?

Ответ

Можно создать систему с приливной плотиной и одним резервуаром, которая будет производить энергию почти бесперебойно, но добиться постоянной выработки невозможно из-за технической специфики приливов-отливов. Предположим, есть система с двумя шлюзами (назовем их впускной шлюз и выпускной шлюз), через каждый из которых вода подводится к соответствующей турбине. Предположим также (для простоты), что система сконструирована таким образом, что резервуар наполняется целиком с отставанием в одну четверть полного приливного цикла (т. е. вода в резервуаре достигает своего наивысшего уровня на одну четверть полного цикла прилива позже, чем сам прилив достигает своего гребня). Когда уровень воды в резервуаре выше, чем уровень моря, вода проходит через выпускной шлюз; впускной шлюз в это время закрыт. Когда уровень воды в резервуаре ниже, чем уровень моря, вода проходит через впускной шлюз; выпускной шлюз в это время закрыт. Таким образом, резервуар и море создают «приливные волны» одинаковой силы, отстоящие друг от друга по времени. Энергия, производимая в данный конкретный момент времени, зависит от разности высот между уровнем моря и уровнем воды в резервуаре. Точки пересечения кривых отражают моменты, когда уровень моря и уровень воды в резервуаре одинаков — в это время энергия не вырабатывается. К сожалению, подобная система производит энергию неравномерно. Более того, она не способна выработать за один цикл прилива больше энергии, чем обычная приливная ГЭС с одной турбиной. Наиболее эффективный и экономически целесообразный способ получать энергию с помощью приливной ГЭС состоит в эксплуатации двух или более попеременно работающих систем, причем они должны иметь независимые резервуары, а их циклы работы должны быть рассчитаны таким образом, чтобы в любой момент времени функционировала хотя бы одна из них.

Рынки и платежи за экологические услуги

Этот подход признает важную роль, которую окружающая среда играет в содействии нашему благополучию и экономическому процветанию, а также потенциал рыночных подходов к содействию охране окружающей среды и устранению недостатков рынка, связанных с окружающей средой.

В схемах ПЭУ люди, управляющие природными ресурсами и использующие их, как правило, лесовладельцы или фермеры, получают оплату за управление своими ресурсами для защиты водосборных бассейнов, сохранения биоразнообразия или улавливания углекислого газа (поглощение углерода) посредством, например, повторной посадки деревьев, сохранения живых деревьев на корню или с использованием различных агротехнических приемов.

В некоторых случаях платежи осуществляются бенефициарами экологических услуг, такими как, например, водопользователи и гидроэнергетические компании. В других случаях национальные или местные органы власти платят от имени своих граждан, которые являются косвенными бенефициарами. Роль частного сектора обычно возрастает среди схем ПЭУ как на международном, так и на местном уровне. Хотя схема широко используется на суше, она только набирает обороты в прибрежных и морских экосистемах.

ПЭУ становится все более популярным инструментом сохранения и управления ресурсами в развивающихся странах. IIED работает с партнерами из южных стран, особенно в Коста-Рике, Бразилии, Вьетнаме и Уганде, чтобы изучить, в какой степени ПЭУ может помочь сократить бедность и выполнить экономические и экологические задачи.

Однако незащищенное владение землей и ресурсами многих бедняков остается главным препятствием для их участия в схемах ПЭУ и извлечения из них выгоды. Другими препятствиями, с которыми сталкиваются многие схемы ПЭУ, являются сложные и часто бюрократические процедуры проекта и высокие операционные издержки проекта.

Результаты исследований IIED предназначены для правительств развивающихся стран, частных фирм, донорских агентств и других организаций, работающих в области ПЭУ, чтобы они могли извлечь уроки из знаний, которые мы получили благодаря нашему практическому исследовательскому подходу к бедным и маргинализированным группам в юг.

Извлечение уроков из схемы PES в Коста-Рике

Новаторская программа платежей за экологические услуги (PES) в Коста-Рике, которая началась в 1990-х годах, была уникальным экспериментом в развивающихся странах того времени. Фермеры, владевшие лесами, могли получать платежи за блага, производимые их лесами, а люди, пользующиеся этими услугами, должны были платить за них.

Как схема развивалась с течением времени? С какими проблемами оно столкнулось? И кто на самом деле выигрывает и проигрывает от этих программ? Каковы социальные последствия ПЭС для людей? Более четкое понимание этих вопросов в проектах типа PES становится все более важным для разработки крупномасштабных проектов, таких как REDD+, в Коста-Рике и других странах.

Результаты нашего углубленного исследования социальных последствий программы показывают, что платежи, как правило, идут относительно крупным фермам и частным компаниям. Необходимо сделать больше, чтобы ПЭУ приносили реальные социальные и экономические выгоды бедным слоям населения. Издание рекомендует шаги, которые могут быть предприняты для того, чтобы это произошло.

Читать по-испански? Прочитайте этот испанский перевод.

Этот краткий информационный документ отражает опыт и уроки, извлеченные из программы PES в Коста-Рике, и определяет четыре ключевые области для будущих действий по расширению и совершенствованию существующих усилий.

В этом документе объясняется, как целенаправленные данные о бедных фермерах помогут получить платежи за охрану лесов там, где они будут иметь наибольшее значение.

Плата за услуги водосбора: эффективный инструмент в развивающихся странах

Плата за услуги водораздела (PWS) становится все более популярным инструментом сохранения и управления водными ресурсами в развивающихся странах. Тем не менее, финансирование схем МОН остается проблемой, поскольку фактических данных об их эффективности все еще мало — трудно доказать, что они действительно работают на благо как средств к существованию, так и окружающей среды.

Получение более прямых и конкретных данных о затратах и выгодах будет иметь решающее значение для обеспечения долгосрочного будущего схем МОН, особенно с учетом значительного увеличения числа схем и предложений по МОН.

Посетите этот микросайт, чтобы найти тематические исследования экологических услуг со всего мира.

Морской сектор и ПЭУ

Прибрежные и морские ресурсы обеспечивают средства к существованию для миллионов обедневших людей на глобальном Юге, а также предоставляют миру ряд жизненно важных «экосистемных услуг». Однако во всем мире эти ресурсы быстро истощаются.

Традиционные подходы к сдерживанию упадка рыбных запасов и других морских ресурсов сосредоточены на регулировании разрушительных действий, но малоэффективны.

Более успешной стратегией может быть создание схем ПЭУ или включение элемента ПЭУ в существующие механизмы регулирования. Примеры со всего мира показывают, что PES могут защищать как средства к существованию, так и окружающую среду.

Но для успеха эти схемы должны опираться на надежные исследования, четкие права собственности, справедливое распределение выгод и устойчивое финансирование.

Прочитайте этот брифинг или этот блог, чтобы узнать больше.

Плата местным землевладельцам за экосистемные услуги для защиты лесов шимпанзе в Уганде

Шимпанзе в Уганде находятся под угрозой, поскольку их среда обитания утрачивается из-за сельского хозяйства и населенных пунктов. Центральное место в этой проблеме занимает отношение большинства фермеров к тому, что шимпанзе и сохранение лесной среды обитания представляют угрозу для их собственного существования.

IIED стремится показать, как справедливая и финансово устойчивая схема оплаты может дать компенсацию местным землевладельцам за сохранение и восстановление лесной среды обитания и защиту популяций шимпанзе.

Полиэфирсульфон (PESU): особенности, сильные стороны и ограничения

Что такое PESU – полиэфирсульфон?

Сульфоновые полимеры или полисульфоны (PSU) представляют собой класс высокотемпературных термопластов, которые содержат общую структурную единицу «дифенилсульфон». Полимеры этого семейства (стандартный ПСУ, полиарилсульфон, полиэфирсульфон, полифенилсульфон) характеризуются исключительной присущей им огнестойкостью и высокой прозрачностью.

POLYETHERSULFONE – один из высокотемпературных инженерных термопластов семейства полисульфонов.

Это аморфный прозрачный термопласт.
Он жесткий, прочный и сохраняет свои размеры в широком диапазоне температур.

Низкая воспламеняемость и низкое дымообразование PES делают его хорошим кандидатом на соответствие требованиям FAA для внутренних частей самолетов. Неармированные марки используются в высокотемпературных электрических устройствах, окнах пекарских печей и медицинских компонентах. Армированные сорта включаются в радоны, компоненты авиационной техники и автомобильные детали.

Может быть переработан на обычном оборудовании для литья под давлением, выдувного формования, экструзии и термоформования.

Из всех полиарилсульфонов (ПСУ, ПЭСУ, ППСУ) ПЭСУ имеет самые высокие значения термостойкости и модуля упругости при растяжении. PESU по своим свойствам аналогичен PSU, но обладает более высокой ударной вязкостью и лучшей химической стойкостью. Его жесткость и стабильность высоки, а чувствительность к вырезу низкая.

Ключевые свойства ПЭСУ (физические, механические, химические…)

Ключевые свойства PESU (физические, механические, химические…)

ПЭС [CAS: 25667-42-9, химическое название: поли(окси-1,4-фениленсульфонил-1,4-фенилен)] получают путем полисульфирования или синтеза полиэфира. Он состоит в основном из ароматических колец (фенильные и бифенильные группы), попеременно связанных эфирными и сульфоновыми группами.

Молекулярная структура полиэфирсульфона
Молекулярная формула: (C ₁₂ H ₈ O ₃ S) _n

Аморфный полимер, который обладает связями с высокой термической и окислительной стабильностью
Сульфоновая группа обеспечивает работу при высоких температурах
Эфирная связь способствует практической обработке, обеспечивая подвижность полимерной цепи в фазе расплава

Физические, механические и химические свойства

Полиэфирсульфон
имеет температуру стеклования 225°C и сохраняет размеры в широком диапазоне температур. Он имеет температуру теплового прогиба 203 ° C при 264 фунтах на квадратный дюйм. Некоторые марки могут работать при температурах выше 200°C.

Обладает превосходной долговременной стойкостью к ползучести при температурах до 150°C.
Он превосходит полисульфон, смолы на основе фениленоксида или поликарбонат с точки зрения ползучести.
Легко обрабатывается и имеет низкую усадку при прессовании.
Он также может использоваться в непрерывном режиме под нагрузкой при температурах примерно до 180°C и в некоторых приложениях с низкими нагрузками до 200°C. Поскольку постоянное напряжение 3000 фунтов на квадратный дюйм при 20 ° C в течение 3 лет дает деформацию 1%, тогда как напряжение 6500 фунтов на квадратный дюйм дает только 2,6% за тот же период времени.

Полиэфирсульфон особенно устойчив к кислотам, щелочам, маслам, смазкам, а также алифатическим углеводородам и спиртам. На него воздействуют кетоны, сложные эфиры и некоторые галогенированные и ароматические углеводороды.

Масло- и газостойкость при высоких температурах позволяет использовать полиэфирсульфон в автомобильной промышленности.
Способность ПЭС выдерживать многократную стерилизацию позволяет использовать его в различных медицинских целях.

Полимер также обладает указанным ниже набором свойств.

Хорошая оптическая прозрачность
Очень хорошая устойчивость к гидролизу и стерилизации
Биосовместимость
Отличные изоляционные свойства
Исключительная жесткость даже при высоких температурах

Ограничение PESU и как оптимизировать его свойства?

Ограничение PESU и как оптимизировать его свойства?

Наряду с отличными эксплуатационными характеристиками, предлагаемыми PES, следует отметить некоторые ключевые ограничения. К ним относятся:

Очень высокая стоимость — применимо только для приложений с высокими требованиями
Обработка при высокой температуре и давлении
Подвержены воздействию полярных растворителей, таких как кетоны, хлорсодержащие растворители и ароматические углеводороды
Низкая устойчивость к ультрафиолетовому излучению

Будучи аморфным по своей природе, PES, кроме того, имеет низкую стойкость к растрескиванию под напряжением, особенно при воздействии органических растворителей. Как обсуждалось выше, очень высокая продажная цена также является одним из основных недостатков PES по сравнению с конструкционными термопластами, такими как полиамиды, полиэфиры и поликарбонаты.

По этой причине области применения довольно ограничены и ограничены очень сложными областями малого объема в электронной, аэрокосмической и медицинской промышленности.

Однако смешивание высокоэффективного ПЭС с другими конструкционными термопластами открывает возможность улучшить технологичность, а также химические свойства базового полимера. В зависимости от количества заложенных engg. термопластов, также может быть достигнуто значительное снижение цены высокоэффективного ПЭС. Эти улучшения ускорили проникновение в приложения большого объема.

Смесь PES/PC приводит к получению материалов с хорошими свойствами текучести и такими же механическими характеристиками, как чистый PES. Хотя из-за аморфной природы поликарбоната химическая стойкость не улучшается

Полимерные сплавы PES/PA демонстрируют улучшенную текучесть, повышенную ударную вязкость и стабильную морфологию. Благодаря полукристаллической природе полиамидов химическая стойкость этих материалов значительно выше , чем у чистого ПЭС 9.0066

Различные методы обработки ПЭС

Различные методы обработки ПЭС

ПЭС можно перерабатывать обычными методами термопластов, такими как литье под давлением, экструзия, выдувное формование или термоформование. Обладает низкой усадкой. Для литья под давлением рекомендуются температуры цилиндра 340-380°C с температурой расплава 360°C.

Температура пресс-формы должна быть в диапазоне 140-180°C. Для тонкостенного формования могут потребоваться более высокие температуры. Ненаполненный ПЭС можно экструдировать в листы, стержни, пленки и профили.

Температура обработки: от 340 до 390°C
Рекомендуется сушка для получения % воды < 0,04 %: 4 часа при 150°C или 2 часа при 180°C.

Литье под давлением

Рекомендуемая температура пресс-формы 120-160°C.
Рекомендуются винты L/D около 25.
Достоинства и недостатки пэс: Плюсы и минусы приливных электростанций