Реферат з дисципліни " Споруди континентального шельфу"

Ім'я файлу: Реферат Споруди континентального шельфу. Райчев Иван (Вариант 13
Розширення: docx
Розмір: 63кб.
Дата: 14.12.2023
скачати
Пов'язані файли:
курсова_Дубровна_.docx
екзамен педагогіка.docx
Васильев Ілля.docx
Риторика харизматичного лідерства (Коневой).rtf
Стрижак Т А свині.docx
Реферат.docx
Укр.літ паспорт.docx
Kursova_rinkovi_doslidzhennya.docx
Lektsiya-5-Podatky-..pdf
ИНДЗ ППКузьменко Т.В 132.docx
66%.pdf
Допоміжні матеріали, які використовуються при обробці скла.doc
НМЛ обзор_total.docx
Душа творца.docx
Доповідь_з_ПДС#1.docx
Основи економіки транспорту курсова робота.docx
Санніков_Компенсаторна_функція_рішимості.pdf

Міністерство освіти та науки України

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МОРСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра “ Морські і річкові порти, водні шляхи та їх технічна експлуатація”

Реферат з дисципліни

" Споруди континентального шельфу"

На тему "Особливості проектування, будівництва та експлуатації установок, що використовують енергію течій"

Виконав:

студент 1 курс ГТБ маг-1 1

Райчев Іван Іванович

Перевірив:

Дубровський М.П

ОДЕСА 2023
ЗМІСТ

ВСТУП 3

1 ТЕХНІЧНИЙ АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ ТЕЧІЙ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЕНЕРГІЇ 4

3 ПРОЕКТУВАННЯ УСТАНОВОК ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ТЕЧІЙ 7

4 ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА УПРАВЛІННЯ УСТАНОВКАМИ ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ТЕЧІЙ 11

5 ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ ВИКОРИСТАННЯ ТЕЧІЙ ДЛЯ ЕНЕРГІЇ 13

6 ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ТЕЧІЙНИХ УСТАНОВОК 15

ВИСНОВОК 17

ЛІТЕРАТУРА 18

ВСТУП

Сучасний світ стоїть перед великими викликами в галузі енергетики, і використання відновлювальних джерел енергії стає стратегічно важливим завданням для забезпечення сталого розвитку. Одним із перспективних напрямків є використання енергії течій, що є неоціненним резервом відновлювальної енергії. Актуальність теми полягає в тому, що розвиток технологій використання течій може допомогти зменшити залежність від традиційних джерел енергії та мінімізувати вплив на екологію.

У світовому контексті великих змін в енергетичній політиці важливо розглядати відновлювальні джерела як ключовий компонент енергетичного балансу.

Мета дослідження полягає в ретельному аналізі особливостей проектування, будівництва та експлуатації установок, що використовують енергію течій. Для досягнення цієї мети ми ставимо перед собою наступні завдання:

Розглянути сучасний стан використання течій як джерела енергії та визначити його переваги та недоліки.
Проаналізувати технічні аспекти проектування установок на основі течій, включаючи вибір місця для установки та вимоги до обладнання.
Дослідити процес будівництва течійних установок, враховуючи будівельні матеріали, технології та фінансові аспекти.
Проаналізувати особливості експлуатації течійних установок, зосереджуючись на методах регулювання потоків води та технічному обслуговуванні.

Це дозволить нам отримати глибоке розуміння сучасного стану та перспектив розвитку використання енергії течій.

1 ТЕХНІЧНИЙ АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ ТЕЧІЙ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЕНЕРГІЇ

Відновлювальна енергія, включаючи сонячну та вітрову, вже грає важливу роль у сучасному світі, проте течії води виступають як надійний та потужний додатковий ресурс для забезпечення сталого розвитку та зменшення викидів парникових газів. Їх використання вирішує проблеми непередбачуваності та коливань, які часто властиві іншим джерелам відновлювальної енергії.

Течії води, що генеруються різними природними факторами, такими як гравітаційні схилі, температурні різниці та вплив вітру, представляють собою значний потенціал для виробництва електроенергії. Однак для оптимального використання цього потенціалу важливо глибоко розуміти природу цих процесів. Детальний аналіз сучасних джерел відновлювальної енергії вказує на те, що течії води відіграють ключову роль у загальній енергетичній стратегії, і їх ефективне використання може значно покращити стан справ у галузі сталого розвитку.

Однією з найважливіших характеристик течій води є їхній сталий та неперервний характер, що робить їх відмінними від інших джерел відновлювальної енергії, які часто залежать від погодних умов. Це робить течії важливим елементом для забезпечення стабільного виробництва електроенергії, що важливо для підтримання енергетичної стійкості.

Ефективне використання течій води як джерела енергії базується на глибокому розумінні фізичних законів, що регулюють їх рух. Швидкість течії, масштаби водних потоків та географічні особливості визначають можливості використання цього потенціалу. Розробка технологій та стратегій використання течій води стає важливим завданням для виробництва чистої та сталої електроенергії, що сприятиме подальшому розвитку відновлювальних джерел енергії.

У світовому контексті течії води є надзвичайно різноманітним та широким ресурсом для виробництва електроенергії. Їх можна класифікувати на морські течії, річкові потоки та прибережні течії. Морські течії, такі як Гольфстрім, можуть забезпечити значний обсяг енергії завдяки великій кількості води, що її переносить. Річкові течії і прибережні струмини також вказують на значний потенціал для використання в різних екосистемах. Проекти в галузі придбання енергії з течій води вже реалізуються у багатьох країнах. Такі системи можуть бути встановлені підводними турбінами чи прибережними установками, які використовують енергію припливу та відпливу. Велика кількість досліджень зосереджена на розробці новітніх технологій, спрямованих на максимізацію видобутку енергії та зменшення впливу на природні екосистеми.

Наприклад, використання систем турбін на дні морів чи річкових днометалургійних систем дозволяє максимально використовувати потенціал течій води. Разом з тим, сталий розвиток технологій забезпечить низьку вартість виробництва енергії та зробить її більш доступною для розвинених та розвиваючихся країн.

Запровадження великомасштабних проектів використання течій води може також стати стимулом для створення нових робочих місць, розвитку технологічних інновацій та підтримки наукових досліджень. Узагальнюючи, течії води є необхідним компонентом глобальної стратегії переходу до сталого та екологічно чистого енергетичного майбутнього.

Течії води відіграють значущу роль у геополітичних аспектах енергетичної безпеки. Країни, що мають доступ до потужних течій, можуть використовувати цей ресурс для забезпечення енергетичної незалежності та зменшення залежності від імпортованих видів палива. Це важливий елемент стратегічного планування, оскільки забезпечення стійкості енергетичного сектора має велике значення для економічного розвитку та національної безпеки. Однією з перспективних галузей досліджень є використання течій води для заряджання морських акумуляторів та створення енергетичних островів. Це може допомогти розв'язати проблеми транспортування електроенергії на великі відстані, забезпечуючи сталу та доступну енергію для віддалених регіонів та островів. Такі інновації сприяють розвитку технологій зберігання енергії та зроблять її більш ефективною та доступною для всіх.

Зростаюча свідомість про екологічні проблеми підштовхує країни до вдосконалення законодавства та створення сприятливих умов для розвитку відновлювальних джерел енергії, зокрема, течій води. Важливим етапом є співпраця між країнами у розробці та впровадженні спільних проектів з використання течій води. Це може стати прикладом міжнародного співробітництва в сфері сталого розвитку та збереження навколишнього середовища.

Необхідно також звернути увагу на соціальний аспект використання течій води. Розвиток цієї галузі може вплинути на життя місцевих спільнот, забезпечуючи їм нові можливості зайнятості та покращені умови життя. Важливо забезпечити включення всіх зацікавлених сторін у процес прийняття рішень та забезпечити справедливий розподіл вигод від використання течій води.

3 ПРОЕКТУВАННЯ УСТАНОВОК ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ТЕЧІЙ

Технічне проектування установок для використання енергії течій передбачає комплексний підхід до вирішення низки завдань. Перш за все, необхідно провести аналіз характеристик течії води на визначеному місці. Вимірювання швидкості течії, об'єму води та інших параметрів є ключовим етапом для визначення потенціалу генерації електроенергії.

Для прикладу розглянемо схему проєктування гідроелектроснації:

Типова схема гідроелектростанції показана на рис.1.1. Електрична енергія виробляється генератором, що приводиться в обертання гідравлічною турбіною. Вода подається до турбіни по напірному трубопроводу, прокладеному через . Вона затримує водний потік, щоб регулювати напір і накопичувати воду для подальшого використання. Напір на турбіні рівний різниці рівнів між верхнім і нижнім б'єфами.

Простим типом гідроенергетичних систем є дериваційна ГЭС, що не має дамби і водосховища. Вода відводиться з русла ріки по відкритому каналу або трубопроводу, які подають її на деяку відстань вниз за течією, але з меншим нахилом рівня, чим в самій річці. Тим самим досягається відносне перевищення, після чого вода скидається по напірному трубопроводу на турбіну, розташовану на рівні ріки нижче за течією (рис.1.2). Такий тип ГЕС не вимагає створення дорогих і акумулятивних водосховищ, необхідна тільки дериваційна гребля для стабілізації і регулювання підведення води.

Рис.1.1 Схема гідроелектростанції:

1— турбіни; 2— генератора

Рис.1.2 Схема дериваційної ГЕС|:

1 – турбіна; 2 – генератор

Технічний аспект включає в себе також вибір оптимальних технологій для конвертації кінетичної енергії течії в електроенергію. Розгляд гідродинамічних турбін, систем для збору та концентрації потоку води, а також електричних генераторів є обов'язковим етапом проектування.

З іншого боку, технічний аспект передбачає врахування систем безпеки. Врахування можливих ризиків, пов'язаних з навколишнім середовищем та безпекою будівництва, є важливою частиною проекту. Попереднє вивчення можливих впливів на екосистему та розробка заходів з управління ризиками є ключовими аспектами цього етапу.

Під час реалізації проектування установок для використання енергії течій важливо враховувати інфраструктурні аспекти та завдання будівництва. Це включає в себе вибір оптимальних матеріалів для конструкції, врахування ландшафтних особливостей для максимальної інтеграції установок в навколишнє середовище, а також розробку ефективних систем водообігу та водовідведення.

Важливим елементом є інфраструктурне планування, яке передбачає не лише будівництво енергетичних установок, але й створення необхідних комунікацій, доріг, мостів для доступу та обслуговування установок. Забезпечення надійної інфраструктури є важливим чинником для довгострокової стабільності та ефективності установок.

Щодо процесу генерації енергії, гідравлічна турбіна приводить генератор в обертання, перетворюючи кінетичну енергію течії в електроенергію. Вода подається до турбіни по напірному трубопроводу, регулюючи напір та накопичуючи воду для подальшого використання. Напір на турбіні визначається різницею рівнів між верхнім і нижнім б'єфами.

Дериваційна гідроенергетична система, яка не має дамби і водосховища, є простим типом. Вода відводиться з русла ріки по відкритому каналу або трубопроводу, подаючи її на відстань вниз за течією. Такий тип системи не вимагає дорогих водосховищ і дозволяє відносне перевищення за рахунок дериваційної греблі.

Фінансовий аспект проектування включає в себе визначення вартості проекту, розподіл бюджету між різними етапами (проектування, будівництво, експлуатація), аналіз та оцінку можливостей фінансування. Окрім того, необхідно провести економічний аналіз, враховуючи потенційні витрати та отримувані прибутки від енергогенерації.

Оцінка фінансової ефективності проекту включає в себе розрахунок термінів окупності, NPV (Net Present Value), та інших показників, які дозволяють зробити обґрунтований вибір щодо реалізації проекту. Врахування економічних аспектів дозволяє забезпечити сталість та ефективність енергетичних установок.

Математичні моделі для розрахунку NPV можуть бути представлені наступним чином:

де NPV - чистий сучасний дохід, CFt - грошові потоки в рік t, r - вартість капіталу, T - термін проекту.

При проектуванні установок для використання енергії течій важливо розглядати можливості технічних інновацій та перспективи розвитку. Впровадження новітніх технологій, вдосконалення конструкцій та оптимізація процесів можуть значно підвищити ефективність та конкурентоспроможність проекту.

Технічні інновації можуть включати в себе використання нових матеріалів для конструкції турбін, вдосконалення систем автоматизації та моніторингу, а також розробку більш ефективних методів конвертації енергії. Перспективи розвитку включають в себе інтеграцію з іншими відновлювальними джерелами енергії, розширення масштабів енергетичних установок та розвиток нових методів для збільшення ефективності.

4 ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА УПРАВЛІННЯ УСТАНОВКАМИ ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ТЕЧІЙ

Системи моніторингу та діагностики грають ключову роль у підтриманні оптимального функціонування енергетичних установок. Вони дозволяють в режимі реального часу вимірювати та аналізувати різні параметри, такі як швидкість потоку води, температура, тиск та інші, що є критичними для визначення потенціалу генерації електроенергії. Моніторинг ефективності установок включає в себе аналіз показників, таких як фактична та прогнозована електропродукція. Це дозволяє операторам визначати рівень використання потенціалу установок та ефективно виправляти будь-які аномалії або збої.

Технічне обслуговування включає в себе регулярні перевірки стану обладнання, вимірювання робочих параметрів та виявлення зношених деталей. Ремонтні роботи проводяться для відновлення працездатності та попередження непланових відмов.

Визначення терміну служби обладнання є важливим елементом стратегії технічного обслуговування. Воно дозволяє планувати заміну або модернізацію обладнання, щоб забезпечити його надійність та довговічність.

Оптимізація роботи установок включає в себе розробку енергетичних сценаріїв, спрямованих на максимізацію виробництва електроенергії при різних умовах. Математичні моделі дозволяють прогнозувати ефективність установок при різних режимах роботи та цінових умовах.

При оптимізації роботи установок важливо враховувати такі фактори, як вартість палива, регулювання потоку води та інші параметри, щоб досягти оптимальної продуктивності та витрат.

Оцінка впливу на довкілля є ключовою частиною експлуатації установок. Врахування викидів забруднюючих речовин, водних та біологічних аспектів є важливим етапом при розробці стратегій мінімізації негативного впливу на природне середовище.

Забезпечення соціальної відповідальності передбачає взаємодію з місцевою громадою та здійснення заходів для підтримки соціально-економічного розвитку регіонів, де розташовані енергетичні установки.

На фоні стрімкого розвитку в сфері використання відновлювальних джерел енергії, важливо вдосконалювати системи моніторингу та діагностики для забезпечення не тільки найвищої ефективності, а й максимальної безпеки експлуатації енергетичних установок. Нові технології, такі як датчики і штучний інтелект, дозволяють покращити точність та швидкість моніторингу, а також забезпечують можливість виявлення потенційних проблем до їхнього виникнення, що сприяє запобіганню аваріям та невідмовам.

Технічне обслуговування та ремонт також пов'язані з впровадженням інноваційних підходів. Наприклад, використання дистанційних методів діагностики може дозволити проводити перевірки стану обладнання без його зупинки, що важливо для максимізації часу роботи установок. Роботи з енергоефективності та застосування високотехнологічних матеріалів для конструкції обладнання також є важливими аспектами сучасних технічних підходів. Оптимізація роботи установок, крім математичних моделей, може включати в себе використання технологій штучного інтелекту для автоматичного аналізу величезних обсягів даних та прийняття рішень у реальному часі. Це розширює можливості прогнозування та реагування на змінні умови, що допомагає досягти максимальної продуктивності при різних сценаріях.

5 ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ ВИКОРИСТАННЯ ТЕЧІЙ ДЛЯ ЕНЕРГІЇ

Переваги використання течій у гідроенергетиці:

Відновлювана та низька викиди вуглецю: Однією з найбільших переваг використання течій у гідроенергетиці є їх відновлюваність та низькі викиди вуглецю. Відсутність спалення палива та емісії парникових газів робить гідроенергію екологічно чистим варіантом виробництва електроенергії. Крім того, використання течій дозволяє зменшити загальний викид вуглецю в атмосферу, сприяючи здоров'ю планети.
Постійність та надійність: Течії в річках та морях є стабільним джерелом енергії. Вони забезпечують постійний потік води, що робить гідроенергетичні установки надійними та ефективними виробниками електроенергії. Ця постійність особливо важлива для забезпечення стабільності електропостачання у регіонах з великим попитом на електроенергію.
Низькі експлуатаційні витрати: Порівняно з іншими джерелами відновлюваної енергії, витрати на експлуатацію гідроенергетичних установок, що використовують течії, є відносно низькими. Після будівництва такі установки можуть працювати десятиліттями з мінімальними витратами на обслуговування, що робить їх економічно вигідними на довгострокову перспективу.
Можливості для регулювання потужності: Гідроенергетичні установки з течіями можуть швидко адаптуватися до змін потреб у потужності, надаючи можливість ефективного регулювання генерації електроенергії відповідно до попиту.
Мінімальний вплив на земну поверхню: У порівнянні з іншими формами відновлюваної енергії, гідроенергетика з течіями захоплює мінімальну земельну площу, що дозволяє зберігати значні території для інших природних потреб.

Недоліки використання течій у гідроенергетиці:

Екологічні впливи та викиди метану: Хоча гідроенергія вважається відновлюваною, вона може мати значний екологічний вплив. Затоплення великих територій може призводити до втрати природного середовища та місцевих екосистем. Крім того, при виробництві метан може викидатися з водосховищ, що становить ризик для клімату та природних ресурсів.
Соціальні та економічні негативні аспекти: Будівництво гідроенергетичних споруд може призводити до виселення місцевого населення та втрати земель для сільськогосподарських потреб. Крім того, інфраструктура гідроенергетичних установок може вимагати значних інвестицій та утримання, що впливає на економіку регіону та може викликати соціальні конфлікти.
Залежність від гідрологічних умов: Гідроенергетичні установки значно залежать від гідрологічних умов, таких як рівень води та швидкість течій. Варіації у цих параметрах можуть впливати на ефективність генерації електроенергії, зроблюючи їх менш надійними у деяких регіонах та вимагаючи додаткових технічних рішень для компенсації цих змін.
Можлива зміна гідроморфології: Будівництво гідроенергетичних споруд може призводити до змін у гідроморфології річок та водосховищ, що впливає на місцеві екосистеми та може мати далекосяжні наслідки для біорізноманіття.

6 ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ТЕЧІЙНИХ УСТАНОВОК

У контексті стрімкого розвитку сучасних технологій та зростаючого попиту на відновлювану енергію, перспективи розвитку течійних установок визначають не тільки ефективність генерації електроенергії, але й їхній вплив на навколишнє середовище та соціально-економічні аспекти.

У напрямку розробки інноваційних технологій на перший план висувається вдосконалення гідротурбін. Використання композитних матеріалів, розробка аеродинамічно оптимальних форм та застосування передових технологій виготовлення може значно підняти коефіцієнт корисної дії гідроенергетичних установок.

Додатково, використання технологій штучного інтелекту для оптимізації режимів роботи гідроагрегатів може призвести до збільшення ефективності виробництва електроенергії, а також до зниження зносу обладнання, що впливає на тривалість його служби.

Один із ключових викликів у розвитку течійних установок полягає в зменшенні їхнього екологічного впливу. Впровадження технологій, що забезпечують мінімальний вплив на водні екосистеми, стає актуальним завданням. Системи відслідковування впливу на біоту та технології акустичного контролю можуть допомогти у мінімізації негативних наслідків для природи.

Зменшення викидів метану, що може виникати при виробництві гідроенергії, є ще однією важливою складовою екологічної сталість. Впровадження спеціальних систем відведення газу та його переробка може зменшити негативний вплив на клімат. Перспективи розвитку течійних установок пов'язані із їхньою інтеграцією в глобальну енергетичну систему. Зростання обсягів виробництва відновлюваної енергії, включаючи течії, вимагає розробки та впровадження нових підходів до енергетичного планування. Інтеграція течійних установок в електроенергетичну систему потребує створення ефективних мереж передачі, розробки гнучких систем управління, а також розширення мережі сховищ енергії для компенсації коливань виробництва.

У зусиллях по розвитку течійних установок важливу роль відіграє міжнародне співробітництво. Обмін досвідом, передовими технологіями та навчанням може значно прискорити розвиток цього сектору.

Міжнародні форуми, дослідницькі програми та спільні проекти мають потенціал забезпечити учасникам галузі можливість обговорення проблем, обміну ідеями та створення спільних стратегій для досягнення глобальних цілей відновлюваної енергетики. Також важливо враховувати економічні аспекти, такі як створення нових робочих місць та розвиток підприємництва, що може сприяти сталому соціально-економічному розвитку регіонів.

Розвиток течійних установок - це складний, але перспективний шлях в сфері відновлюваної енергетики. Інновації, екологічна стійкість та глобальна інтеграція є ключовими факторами, що визначають успішність цього напряму. Міжнародне співробітництво та взаємодія між країнами та науково-дослідними установами грають важливу роль у створенні сталої та відновлюваної енергетичної майбутності.

ВИСНОВОК

Розвиток течійних установок для виробництва енергії є обіцяючою галуззю відновлюваної енергетики. Дослідження вказують на їхній значущий потенціал, проте визначають важливі аспекти для узгодженого розвитку. Аналіз результатів показує технічну та екологічну ефективність течійних установок. Застосування інновацій та збалансований взаємозв'язок із природним середовищем визначають їхню роль у сталому розвитку. Оцінка ефективності, впливу на екосистеми та соціально-економічних аспектів підкреслюють важливість урахування всіх факторів при розробці гідроенергетичних проектів.

Ми розглянули перспективи розвитку у контексті інновацій, екологічної стійкості та інтеграції у глобальну енергетичну систему. Розвиток течійних установок вимагає гармонійного збалансування технічних вирішень, охорони довкілля та соціального впливу для досягнення сталого розвитку.

ЛІТЕРАТУРА

Стефаненко І.А. "Проектування енергетичних установок на основі течій: теоретичні аспекти та практичні рекомендації." Київ: Видавництво КПІ, 2020. – 280 с.
Гончаренко О.П. "Технічні та екологічні вимоги до будівництва гідроенергетичних об'єктів: аналіз сучасних тенденцій." Львів: Видавництво ЛНУ, 2018. – 165 с.
Іванов Д.С. "Експлуатація гідроенергетичних установок: проблеми та перспективи." Одеса: Одеський національний університет, 2019. – 200 с.
Ковальчук І.В. "Інженерні аспекти конструкції гідроенергетичних споруд: вплив на навколишнє середовище та безпеку." Харків: Видавництво ХНУ, 2017. – 150 с.
Мельник С.М. "Інноваційні технології в гідроенергетиці: виклики та перспективи." Дніпро: Ліга-Прес, 2021. – 240 с.
Петров В.М. "Безпека експлуатації гідроенергетичних установок: сучасний стан та перспективи розвитку." Львів: Видавництво ЛНПУ, 2019. – 210 с.

скачати