§ 44. Використання енергії рухомої води і вітру

Для забезпечення значної енергії потоку води треба піднімати її рівень у річці за допомогою греблі

1. Енергія рухомої води. Людство вже протягом багатьох століть використовує енергію рухомої води у найрізноманітніших цілях. Кожен гірський потік, струмок, кожна річка є джерелом енергії, яку можна використати. Практичного застосування набувають як потенціальна енергія води, так і кінетична енергія її руху. На гідроелектростанціях (ГЕС) енергію рухомої води перетворюють в електричну. В Україні, яка порівняно багата на річки, побудовано гідроелектростанції як на малих, так і на великих річках, зокрема на Дніпрі (рис. 225).

Гідроелектростанції дають порівняно дешеву енергію і її виробництво екологічно чисте.

Рис. 225. Гребля Дніпрогесу

Дніпровський каскад ГЕС є найважливішим гідроенергетичним комплексом в Україні, до якого належить Дніпровська ГЕС (Дніпрогес), Каховська, Дніпродзержинська, Кременчуцька, Канівська, Київська гідроелектростанції, а також Київська гідроакумулююча електрична станція (ГАЕС)

2. Гідравлічні двигуни. Турбіни. Гідравлічним двигуном називають пристрій, в якому відбувається перетворення енергії падаючої води на енергію обертального руху валу, внаслідок чого на осі колеса можна виконувати механічну роботу.

Одним з найпростіших гідравлічних двигунів є водяне колесо. Воно буває наливним, коли вода спрямовується на верх колеса (рис. 227, а), та підливним, коли вода проходить під колесом (рис. 227, б, в). Водяні колеса мають порівняно невелику потужність (до 100 кВт), але досить високий ККД. Наливні колеса встановлювалися на водяних млинах для помолу зерна, на рудниках — для підйому та просіювання руди. Підливні колеса використовувалися для підйому води у вертикальному напрямі, тобто, в основному — для поливки та зрошування.

У XIX столітті на зміну водяним колесам прийшли найдосконаліші гідравлічні двигуни — водяні турбіни, в яких вода віддає енергію шляхом зміни значення і напряму своєї швидкості на лопатях рухомої частини турбіни (ротора). У паровій турбіні використовують не енергію рухомої води, а енергію потоку водяної пари. Україна є виробником найсучасніших турбін. На рис. 226 показано монтаж однієї із таких турбін у монтажному цеху заводу.

3. Енергія вітру. Вітряні двигуни. Вітряні двигуни відомі з найдавніших часів. У вітряних двигунах (вітрогенераторах) використовують енергію рухомого повітря — вітру. Маса повітря (вітер) тисне на площини крил вітрогенератора, змушуючи їх рухатися, а енергія обертального руху крил перетворюється на електричну енергію. Використовують як окремі вітряні установки (рис. 228, а), так і вітрові електростанції (рис. 228, б).

Рис. 226. Монтаж турбіни на заводі «Турбоатом» (м. Харків)

Рис. 227. Водяне колесо: а) схематичне зображення наливного колеса; б) сучасне використання підливного колеса для поливки; в) п’ятисотрічні підливні колеса на річці Оронт (Сірія)

Рис. 228. Використання енергії вітру: а) вітрова установка; б) вітрова електростанція

Більшість вітрових електростанцій у нашій країні розташовані на півдні та сході — Новоазовська, Очаківська, Краснодонська. Найбільш потужною сьогодні є Ботієвска ВЕС у Запорізькій області

Сьогодні в Україні потужність вітрових електростанцій складає близько 0,2% від усього обсягу електроенергії, що виробляється на теплових, атомних, сонячних і гідроелектростанціях .

Енергія вітру — відтворюваний вид енергії, оскільки вона є результатом діяльності Сонця. Крім того, ця енергія практично невичерпна, повсюдно доступна і екологічніша за інші джерела енергії.

Подумайте і дайте відповідь

1. Які види енергії перетворюються на гідроелектростанціях?
2. Назвіть гідроелектростанції, які утворюють Дніпровський каскад ГЕС.
3. Що таке гідравлічний двигун?
4. Як працює вітровий двигун? Де доцільно будувати вітрові електростанції?
5. У яких областях України розташована більшість вітрових електростанцій?
6. Як на рівнинних річках забезпечується значна потенціальна і кінетична енергія потоку води?
7. Поясніть, чому енергія вітру є відтворюваною.
8. Чим пояснюється екологічність вітру як джерела енергії?

Підготуйте повідомлення