Гидроэнергетика.

[Батороев]

Вот возник такой вопрос:
Почему гидроэнергетика (производство электроэнергии на гидроэлектростанциях) пошла по пути подъема уровня воды в водохранилищах ("по пути накопления потенциальной энергии воды"), но не применяет возможность увеличения скорости воды ("по пути увеличения кинетической энергии воды")?
Вопрос навеян воспоминаниями пребывания на Катуни (Алтай).
В отдельных узких местах реки течение настолько мощное, что как мне кажется, вполне могло бы вращать электроагрегат средней мощности.
Любуясь же на рыбалке на полноводную и спокойную Обь и вспоминая Катунь, пришел такой вопрос: а что получится, если в некотором месте сузить русло реки?
Как мне представляется, если сужение выполнить довольно плавным, уровень реки при этом хоть и несколько поднимется, но не до таких же величин, чтобы затопить десятки населенных пунктов и сотни тысяч гектаров пахотных земель, как это произошло при строительстве Новосибирской ГЭС?
Предвижу, что капитальные затраты на кВт электроэнергии могут оказаться выше, чем при строительстве "классической" ГЭС, но все равно рано или поздно окупятся.
А не окупятся, так хоть подарок правнукам сделаем.
Им же без нефти и без газа жить.

[e7e5]

Сравните пожалуйста порядки величин запасаемой энергии для плотины и маленькой речки, но с быстрым течение. Стабильность использования этих запасов.

[Батороев]

В целом, "энергия реки" величина постоянная.
Если используется потенциальная энергия, то естественно, необходимо сначала обеспечить накопление воды в водоеме, а затем пропустить ее через энергоустановку.
При варианте использования кинетической энергии запасать воду не нужно.
В пересчете на определенный промежуток времени, например - за сутки, объем получаемой электроэнергии, вроде бы, должен быть одинаковый.

Стабильность получения электроэнергии зависит, по-видимому, только от расхода самой реки, т.е. от таяния ледников в верховьях, обилия осадков, интенсивности истечения родниковых вод и пр.

Впрочем, я в этих делах не спец., а потому просто хочется узнать мнение других по этому поводу.

Попробую сделать прикидки.
Допустим, имеется небольшая ГЭС с перепадом высот 10 м.
Чтобы получить электростанцию мощности, равной имеющейся, необходимо, чтобы:
$ mgh = \dfrac{mv^2}{2} $
или
$v = \sqrt {2gh} = 50 $ км/час.
Что соответствует достаточно высокой, но не предельной скорости рафтеров (любителей сплава по рекам).
При такой скорости имеем напор воды - в районе $17,5 \frac{kg}{sm^2} $,
что во много раз выше скоростного напора воздуха, используемого на ветроустановках.

[Кардановский]

Батороев: Есть один существенный момент- сезонность в величине стока рек. В этом смысле,водохранилище-накопитель этот существенный момент снимает,обеспечивая более-менее равномерную выработку энергии на ГЭС...

[Zai]

Батороев в сообщении #227732 писал(а):

("по пути увеличения кинетической энергии воды")?

Скорее всего это направление неразработано из-за отсутствия теории. Подобный вопрос существует и в ветроэнергетике. Основная проблема здесь в протяженности таких технических устройств. Длина водохранилища при традиционном потенциальном способе поднятия энергии воды сотавляет для значимых снимаемых энергий несколько десятков километров. Профилировка канала при кинетическом способе снятия энергии вряд ли будет короче и себестоимость энергии будет существенно больше(длины бетонированных каналов существенно больше). Проблемы сезонного расхода при кинетическом способе неразрешимы. В целом это решение более экологично ввиду отсутствия зон подтопления.

[Кардановский]

Строить плотины или каналы для кинетической гидроэнергетики,а соответственно,что то там затапливать,вкладывать огромные средства в эти самые плотины и каналы,вовсе не обязательно! Ведь можно ставить на достаточно медленно и полого текущих реках гидротурбины с лопастями специальной формы и очень большого диаметра- в десятки и даже сотни метров. Но такого пока не делают. И,видимо,даже пока еще и не проектируют...

[Батороев]

Надо отметить, что моя мысль о том, чтобы использовать кинетическую энергию воды, в принципе, здравая.
А вот мое предложение насчет сужения русла реки - это, по-видимому, не самое лучшее решение.
Ведь, можно повысить скорость течения воды лишь в районе рабочего органа.
Поэтому, мне теперь больше по душе мысль о том, чтоб в реку поместить большое "сопло" с энергоагрегатом.
Допустим, имея диаметр в рабочей части $d$, а на выходе в несколько раз большее - $nd$, мы увеличиваем скорость протока воды почти в $n^2$ раз.
А т.к. не с ракетой имеем дело, то ограничений ни по соотношению диаметров, ни по длине "сопла" у нас почти и нет.

[Кардановский]

Батороев: Слелать большущее сопло Лаваля или несколько таких больших сопел и поместить их в медленнотекущую реку, по-моему,мысль не хилая... Плотин не нужно,экология не страдает!

[Батороев]

Мне тоже кажется, мысль интересной!

Друзья! Кто вхож в Министерство энергетики?! Подкиньте им идейку!!!
А они, чтоб премию подкинули!!!

[Qx15(RUS)]

Идейка неплохая, кто-бы ее продвинул бы... Вот только место для строительства прийдется осушить, из бетона же строиться... То есть речку надо перекрыть Только еще раз-бы законы все проверить, эксперимент поставить и тогда наверное сразу патент, за промышленное внедрение.

[Батороев]

Кардановский в сообщении #249500 писал(а):

Батороев: Слелать большущее сопло Лаваля или несколько таких больших сопел и поместить их в медленнотекущую реку, по-моему,мысль не хилая... Плотин не нужно,экология не страдает!

Заметьте, что сопло Лаваля - не единственный возможный вариант.
Можно данное сооружение выполнить в виде вертикальной чаши, днище которой соединить с горизонтальным конусом, направленным раструбом по течению реки. Поверхность чаши закрыть платформой с расположенной на ней энергоустановкой, а в боковой поверхности чаши выполнить щелевой затвор.
Как мне видится, в этом случае мы уходим от необходимости использования подводных энергоустановок, которые понадобятся в случае использования сопла Лаваля. Опять же можно попробовать организовать воронку в воде, что как мне кажется, может дать некоторые преимущества с точки зрения КПД.

Qx15(RUS) в сообщении #249607 писал(а):

Идейка неплохая, кто-бы ее продвинул бы... Вот только место для строительства прийдется осушить, из бетона же строиться... То есть речку надо перекрыть Только еще раз-бы законы все проверить, эксперимент поставить и тогда наверное сразу патент, за промышленное внедрение.

Установки можно изготовлять и цельнометаллические, собирать на суше и затем производить монтаж в воде. Наподобие, как это происходит с нефтяными платформами.
А для проверки идеи достаточно лабораторного помещения... с проточной водой.

[Кардановский]

Батороев! Флаг Вам в руки! Но помните:в России любая инициатива наказуема ее исполнением...

[Парджеттер]

Батороев в сообщении #249329 писал(а):

Поэтому, мне теперь больше по душе мысль о том, чтоб в реку поместить большое "сопло" с энергоагрегатом.
Допустим, имея диаметр в рабочей части , а на выходе в несколько раз большее - , мы увеличиваем скорость протока воды почти в раз.

Да вот нихрена. У Вас скорость будет падать на выходе в расширяющемся сопле. Так что идея не самая лучшая. Вот сужающееся сопло - другое дело.

-- 07 окт 2009, 20:55 --

Батороев в сообщении #249679 писал(а):

Заметьте, что сопло Лаваля - не единственный возможный вариант.

Сопло Лаваля - вообще не вариант.

[Батороев]

Парджеттер в сообщении #249890 писал(а):

Батороев в сообщении #249329 писал(а):

Поэтому, мне теперь больше по душе мысль о том, чтоб в реку поместить большое "сопло" с энергоагрегатом.
Допустим, имея диаметр в рабочей части , а на выходе в несколько раз большее - , мы увеличиваем скорость протока воды почти в раз.

Да вот нихрена. У Вас скорость будет падать на выходе в расширяющемся сопле. Так что идея не самая лучшая. Вот сужающееся сопло - другое дело.

Под понятием "сопло" имелась конструкция, имеющая и сужающуюся, и расширяющуюся части. Рабочая часть - это самая узкая часть "сопла". Поэтому задумывалось, что именно там должна быть обеспечена наибольшая скорость потока воды, а не на выходе.
Естественное течение реки за счет вязкости жидкости позволяет создать разрежение в выходной части "сопла" и, чем больше будет диаметр выхода "сопла", тем мы будем иметь большее усилие на втягивание воды в "сопло" со стороны входа (создается своеобразный поршень). Поэтому диаметр входного сечения "сопла", хотя и играет роль, но меньшую по сравнению с диаметром выходного отверстия.
Слово "сопло" взято в кавычки из соображений того, что его форма должна быть выбрана в зависимости от конструктивного исполнения данного электроагрегата (см. мое предыдущее сообщение), а также уточнена в ходе проведения исследовательских и экспериментальных работ.

Парджеттер в сообщении #249890 писал(а):

-- 07 окт 2009, 20:55 --

Батороев в сообщении #249679 писал(а):

Заметьте, что сопло Лаваля - не единственный возможный вариант.

Сопло Лаваля - вообще не вариант.

Как вариант, на мой взгляд, все же подходит, но по форме (как имеющее два сопряженных усеченных конуса), а не для создания сверхзвуковых скоростей.

[Парджеттер]

Батороев в сообщении #249995 писал(а):

Естественное течение реки за счет вязкости жидкости позволяет создать разрежение в выходной части "сопла" и, чем больше будет диаметр выхода "сопла", тем мы будем иметь большее усилие на втягивание воды в "сопло" со стороны входа (создается своеобразный поршень). Поэтому диаметр входного сечения "сопла", хотя и играет роль, но меньшую по сравнению с диаметром выходного отверстия.

Я ничего не понял. Можно уравнения какие-нибудь?