Как энергия передается воде

Энергия воды

Людям повезло, что на нашей планете находятся достаточно большие залежи полезных ископаемых, способных стать источниками энергии. Но запасы эти не безграничны и постепенно истощаются. Очевидно, что когда-то месторождения природного газа, угля и нефти могут иссякнуть.

Поэтому к самым значительным изобретениям в области энергетики относятся те, которые связаны с открытием новых источников энергии, позволяющих экономить запасы природного сырья. За это их и называют альтернативными источниками энергии. В наши дни такими источниками могут послужить как известные ранее — энергия солнца, текущей воды, ветра, приливов и отливов, подземного тепла (геотермальная энергия), так и открытые сравнительно недавно — энергия плазмы, химических процессов, атома.

Использование энергии движущейся воды — древнейшее открытие

Трудно точно сказать, когда люди научились использовать энергию движущейся воды. Считается, что более 2 тыс. лет вода была фактически единственным источником постоянной энергии вплоть до изобретения в XII в. ветряных мельниц. Еще в древние времена человек заметил, что если до половины погрузить в реку колесо с лопастями, то оно начнет вращаться. Тем самым энергия текущей воды даже в примитивной гидроустановке (от греч. «hydor» — «вода») превращалась в механическую энергию. Так, например, существует исторический документ, который утверждает, что на реке Сене (Франция) в 1682 г. была возведена крупнейшая по тем временам гидроустановка. Она состояла из 13 колес диаметром по 8 м и обеспечивала работу более 200 насосов, которые приводили в действие фонтаны в дворцовых парках.

Как работает водяная мельница

Несмотря на то, что эффективность древних гидроустановок была низкой, она все равно была несопоставимо большей по сравнению с тем, на что были способны люди или животные. Кроме того, эта энергия являлась бесплатной и была подарена самой природой.

Одним из самых древних примеров использования человеком энергии воды является водяная мельница. Водяное колесо в ней насажено на вал жернова. Вода вращает колесо — вращается и жернов, мелет зерно.

По мере развития технологии область применения водяных колес расширилась: их стали использовать не только для помола зерна, но и для приведения в действие станков или насосов. До изобретения парового двигателя число гидроустановок неуклонно росло, но затем наступило затишье. Однако в начале XX в. начался период бурного строительства гидростанций, но уже для выработки с помощью движущейся воды электроэнергии.

Эволюция водяного колеса

Главной деталью древней гидроустановки являлось водяное колесо. Струя воды увлекала за собой лопасти колеса. Оно могло быть расположено как вертикально, так и горизонтально. Водяные колеса, вращающиеся только за счет силы, создаваемой потоком воды, получили название подливных.

В результате множества технических усовершенствований в Средние века появились более эффективные верхненаливные колеса, которые вращались за счет действия веса падающей на них воды. Диаметр таких колес мог достигать 10 м, но даже при этом КПД водяного двигателя оставался низким. Вращаясь со скоростью чуть более 10 об/мин, колеса использовали менее двух третей энергии воды, и их мощность редко превышала 10 кВт.

Струйные и радиальные турбины

В современных гидроустановках водяное колесо заменено более скоростной водяной турбиной. За почти двухсотлетнюю историю эксплуатации было изобретено множество подобных устройств, имевших различные конструкции и принципы действия. Наиболее эффективными оказались так называемые струйные и радиальные турбины. По принципу действия струйные турбины схожи с верхненаливными колесами — струя воды под сильным напором ударяла в лопасти турбины и заставляла ее вращаться.

Радиальные турбины чаще используются тогда, когда напор воды невелик, но есть возможность построить плотину и создать перепад по высоте в 10—15 м. В XX в. такие турбины получили широкое распространение в связи с развитием гидроэлектростанций.

Первую гидротурбину подобной конструкции, которая имеет практическое применение, создал французский инженер Бенуа Фурнейрон (1802—1867). В 1832 г. он получил патент на свое изобретение.

В турбине Фурнейрона вода подается в спиральный кожух, по форме напоминающий раковину улитки. Поток воды из кожуха поступает на вогнутые лопатки ротора, расположенного в центре «улитки», и вращает его. Ротором в такой конструкции является рабочее колесо, соединенное с валом турбины. Это колесо и является рабочим органом турбины, преобразующим энергию потока в механическую. Кстати, турбины Фурнейрона были установлены на первой в мире крупной гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде в Канаде.

Энергия приливов и отливов

Еще одним способом извлечения энергии из водных ресурсов планеты являются приливно-отливные станции. Оказалось, что вода морей и океанов, поднимающаяся более чем на десять метров во время приливов, несет с собой практически неограниченный запас энергии. Для ее использования в узких береговых проходах ставят преграду — плотину. Проникая через отверстия в такой плотине, вода вращает колеса или турбины, причем как во время прилива, так и во время отлива.

Существуют также такие гидростанции, на которых во время прилива вода перетекает в закрытый бассейн через шлюзы в дамбе или плотине. Затем шлюзы закрывают, уровень воды в море падает, а задержанная вода, вытекая из бассейна, вращает водяные колеса или гидротурбины.

Это интересно!

Энергию приливов впервые в заметных количествах стали использовать уже во второй половине XVI в. Так, например, жители Лондона (Англия) столкнувшись с перебоями водоснабжения, установили водяные колеса на реке Темзе. Вращаемые то в одну, то в другую сторону приливами, они заставляли работать насосы, закачивающие воду в трубы, по которым она текла в город.

Самая первая и крупнейшая приливно-отливная станция «Ля Ране» была построена в 1966 г. в устье реки Ране (Франция). Протяженность плотины станции составляет 800 м. Благодаря тому, что перепад высот прилива и отлива в этом месте составляет от 12 до 18 м, мощность «Ля Ране» доходит до 240 МВт.

Источник

Передача энергии по воде и однопроводная передача

Привет хабр. Сегодня я хочу рассказать о необычном явлении, которое я наблюдал в результате эксперимента. Скажу сразу ничего общего с ИТ и объяснений с научной точки зрения не будет.
А будет «качер», ёмкость с водой, испорченные лампочки и любопытство познать новое! Кому стало интересно – прошу, заходите, будет весело.

Начну издалека, а именно с Николы Тесла. С того самого человека которого до сих пор не могут определить к кому причислять к великим изобретателям или шарлатанам. Говорят, он мог передавать энергию по тонкой вольфрамовой нити, ездил на машине без топлива и творил прочую магию. Я не знаю что в этом правда, а что нет, но это и не важно потому, что речь пойдет о открытии Станислава Авраменко, который ссылался на Теслу поэтому я и вспомнил про этого человека.
С. Авраменко смог передать энергию по одному проводнику и использовать данный эффект для питания активной нагрузки. Он открыл, что если преобразовать электричество в высокочастотные импульсы, то замкнутая цепь больше не нужна и сам проводник служит как направление для энергии, а не как передатчик. Самое интересное в том, что неважно с чего сделан проводник и какое у него сечение, главное направление.
Я смог повторить его эксперименты еще два года назад. Но недавно я решил использовать воду вместо проводника и эксперимент увенчался успехом.
Ниже есть две вырезки из газеты, которые дали толчок для моих исследований в этой среде.

Думаю, прочитав статьи вы поняли, что не все так было просто. Немного бессонных ночей и я додумал недостающие элементы в схеме автора.
Ну, теперь о самом эксперименте с водой. У меня не было уверенности о работе новой схемы. Мне просто во время написания пары интересных строчек кода захотелось достать установку и попробовать воду как проводник в этой схеме.
Ниже я снял сам эксперимент с водой и с испорченными лампочками. Хотя цифровик упорно отказывался сотрудничать.

В видео ниже мои первые эксперименты с установкой. Там я повторяю эксперименты Авраменка и жарю сало.

Источник

Вода=Энергия. Этого о воде вы точно не знаете.

Привет мой читатель. Я решил значительно расширить тематику своего канала. Поводом послужило моё общение со специалистами в различных областях знаний. Получается очень странная картина. Знания вроде бы и есть, но они разбросаны весьма хаотически и собрать их в единое целое практически не возможно. Это выглядит как калейдоскоп. Смотришь в окуляр и видишь упорядоченную, красивую картинку, хотя на самом деле камушки-то разбросаны хаотически. А нам нужна мозаика, в которой каждый камушек занимает четко определенное место и тем самым формирует полную конечную картину. Не знаю, в чем причина такой подачи знаний. Не хочу привлекать всякие теории заговора, но факт — есть факт. Наши знания очень ограничены и не упорядочены.

Вот что обычный человек знает о воде? Вроде бы всё просто. Это вещество может находиться в трёх агрегатных состояниях (лёд, жидкость, пар) в зависимости от температуры и давления. Формула воды H2O и состоит она из водорода и кислорода. Жидкость эта не сжимаема, имеет некоторые парадоксальные свойства типа увеличения объема при замерзании. Могут вспомнить теплоёмкость и теплопроводность, температуру кипения и т.п., кто-то даже скажет о давлении насыщенных паров. Ну про электрическую проводимость в редких случаях вспоминают. Ну скажут, что без примесей вода является хорошим изолятором. И на этом обычно заканчивают. И вот тут я спрашиваю, а может ли вода или её производные служить источником электроэнергии? Обычно оппонент отвечает быстро и примерно следующее:

Да, гидроэлектростанции давно производят электричество, а ещё можно разложить воду на водород и кислород с последующим использованием их в. (далее всякие варианты). Дальше этого обычно не идут. И не удивительно т.к. бОльшему их не учили. И никто и никогда не сказал о возможности генерации электроэнергии при изменении агрегатного состояния воды, а также свойствах границ между агрегатными состояниями. Вот об этом я сейчас и расскажу. Рассматривать мы будем жидкое и твёрдое состояния, то есть воду и лёд.

Начну с того, что переход лёд-вода есть ни что иное, как полупроводник. А значит, обладает соответствующими свойствами. И эти свойства при большой необходимости можно использовать. Не плохая возможность для выживальщика, согласитесь, сделать подобие диода из куска льда, чем не фантастика? 🙂 А что на счёт генерации электроэнергии? На самом деле всё просто. Проведём опыт. Нальём в любую подходящую ёмкость обычную водопроводную воду. Далее нужно погрузить в ёмкость что-то, что будет выполнять роль контакта. Можно использовать графитовый стержень от солевой батарейки или даже фольгу. Далее заморозим нашу конструкцию. После всех этих манипуляций мы должны получить кусок льда с встроенным (вмороженным) в него контактом. Положим нашу ледовую батарею на кусок фольги, которая будет выполнять роль второго контакта и подключим вольтметр. Что получим? Это не гальванический элемент, оба контакта у нас могут быть из одинакового материала. Смотрим на фото ниже.

Источник

Гидроэнергетика: естественная сила воды!

Энергетические перспективы не выглядят яркими с ископаемыми источниками энергии, такими как уголь, нефть и природный газ . Эта перспектива мрак вместе с постоянно расширяющимся глобальным населением и быстрой индустриализацией экономики третьего мира оставляет людей в серьезной опасности нехватки энергии в будущем. Если текущие события не ослабевают, не будет достаточной силы для удовлетворения повседневных потребностей человечества.

Правительства действовали быстро, чтобы нейтрализовать эту угрозу, предложив широкие решения, в том числе вкладывая больше ресурсов в разведку большего количества нефти, расширение ядерной энергии , расширение исследований в области энергосберегающих технологий и беспрецедентные инвестиции в возобновляемые источники энергии, Последнее можно разделить на разные области, которые включают в себя энергию ветра , солнечную энергиюи гидроэнергетику.

Из трех гидроэнергетика представляет собой наилучшую возможность для широкого усыновления. Это видно на многочисленных заводах по производству гидроэлектростанций.

Гидроэнергетика — это энергия, создаваемая путем использования естественной силы воды (кинетическая энергия). Энергия используется гидроэлектростанциями и преобразуется в электричество с использованием турбины и генератора. Гидроэнергетика классифицируется как возобновляемый источник энергии,потому что водоснабжение постоянно пополняется солнцем. Это означает, что это бесконечный ресурс. Это также экологично, потому что оно не выделяет парниковые газы в атмосферу, которые в значительной степени способствуют загрязнению и глобальному потеплению, В Китае сегодня крупнейший производитель гидроэнергетики, затем следуют Канада, Бразилия и США. Из-за своего изобилия гидроэнергетика, по прогнозам, будет доминирующим энергетическим ресурсом в мире на многие годы вперед.

Как работают гидроэлектростанции?

Для производства гидроэ-лектричества должно присутствовать три вещи; движущейся вода, турбина и генератор. Гидроэлектростанции предназначены для использования кинетической энергии из движущейся воды. В идеале это фабрики, которые преобразуют энергию падающей воды в поток электронов, обычно называемый электричеством. В большинстве сценариев плотина сооружается через реку, чтобы поднять уровень воды и предложить падение, необходимое для развития движущей силы. Затем падающая вода направляется на колесо турбины на более низком уровне. Текущая вода превращает турбинное колесо, которое подключено к генератору. Генератор имеет ротор, который вращается турбиной. Поворот ротора генератора приводит к электричеству.

Функционирование генератора привязано к принципам, раскрытым Фарадеем. Его открытие гласит, что когда магнит перемещается мимо проводника, он вызывает движение электронов. В крупномасштабном гидроэлектрическом генераторе электромагниты создаются путем циркуляции постоянного тока через проволочные петли, которые обертываются вокруг кучек магнитных стальных пластин, известных как полюсные полюса. Полюсы поля установлены по периметру ротора. Ротор подключен к валу турбины и вращается с заданной скоростью. Когда ротор вращается, он запускает электромагниты (полюсы поля), выходящие за проводники, установленные в статоре, заставляя электроны (электричество) течь и напряжение на выходных клеммах генератора.

Затем произведенное электричество усиливается на напряжение через трансформаторы ГЭС и направляется через линии электропередач. Использованная вода, выполнив свое предназначение, направляется из электростанции в основной поток реки, чтобы продолжить цикл выработки электроэнергии.

Типы гидроэлектростанций

Сегодня существуют многочисленные гидроэлектростанции . Их классификация зависит от чистого объема и потока воды. Классификации также зависят от наличия района для создания электростанции и объема капитала, вложенного в проект. Тем не менее, три основных вида гидроэлектростанций включают в себя установку для добычи , реку-утечку и гидроаккумуляционную установку. Давайте рассмотрим их всесторонне:

Это самый популярный тип гидроэлектростанции . Объектом захоронения является, по сути, крупная гидроэнергетическая система, в которой используется плотина для хранения огромного количества речной воды в водохранилище. Куча воды, выходящей из резервуара, направляется через турбину, заставляя ее вращаться. Вращающаяся турбина активирует генератор для выработки электроэнергии. Вода может выделяться по двум основным причинам; чтобы соответствовать различным потребностям в электроэнергии или обеспечить поддержание постоянного уровня воды в резервуаре.

Эта гидроэлектростанция иногда известна как река. Термин «run-of-river» подходит к воображаемым изображениям небольших турбин, вращающихся в реке, для производства электроэнергии с низким уровнем воздействия. Однако термин «река утечки» имеет тенденцию более точно определять эти проекты. Диверсия включает в себя производство электроэнергии путем отвода огромной порции (около 90%) любого потока реки в трубопровод или туннель, чтобы превращать турбины, прежде чем направлять воду обратно в русло реки. В этой модели турбины не установлены в самой реке.

Проекты по диверсификации реки различаются по величине. Однако для каждого проекта требуется существенная инфраструктура, такая как:

• Плотина для разработки небольшого резервуара, называемого головным прудом
• Туннель или трубопровод, называемый затвором, построенный длиной в несколько километров для отвода воды от уклона от турбины.
• Укрепленное здание электростанции для хранения генераторов
• Приток хвоста, через который используемая вода выходит из электростанции
• Хорошо спроектированные подъездные пути к электросети и уклону
• Линии электропередач, поступающие от электросети к соседней линии передачи BC Hydro
• В ряде случаев электрическая подстанция

Водоизмещение рек утечки гидроэлектростанций оказывает меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными гидроэлектрическими проектами, требующими огромных плотин и водохранилищ. Тем не менее, огромная коллекция проектов речных диверсий может значительно повлиять на окружающую среду .

Этот тип гидроэлектростанции очень похож на аккумулятор. Он хранит электроэнергию, произведенную другими источниками энергии, такими как ветер, солнечная энергия и атомная энергия, которые будут использоваться позднее. Эта технология работает, закачивая воду в резервуар более высокого уровня из резервуара более низкого уровня. Перекачка воды в резервуар с высокой отметкой происходит, когда спрос на электроэнергию на самом низком уровне. Когда спрос на электроэнергию резко возрастает, вода может течь обратно в нижний резервуар, чтобы вращать турбину и производить электричество.

Морская гидроэнергетика

Это менее изученная гидроэнергетическая система, которая использует мощность волн или приливных течений для производства электроэнергии. Это имеет большое преимущество в том, что никакая часть земли не предназначена для ее установки.

Гидроэлектростанции также классифицируются по размеру, включая:

Это самая маленькая гидроэлектростанция и способна производить около 100 киловатт энергии. Он способен снабжать достаточное количество электричества для деревни, дома, фермы или ранчо.

Это проекты по гидроэнергетике, которые способны генерировать не более 10 мегаватт мощности

Это проекты по гидроэнергетике, которые способны производить не менее 30 мегаватт энергии.

Гидроэнергетика — самый эффективный и удобный способ производства электроэнергии. Современные гидротурбины настолько новаторские, что они способны конвертировать более 90% доступной энергии в электричество. Это намного лучше, чем по сравнению с наилучшей установкой на ископаемом топливе, которая эффективна только на 50%. Гидроэлектроэнергетика играет решающую роль в современном электросети, приписывая более 16% производства электроэнергии по всему миру. Хотя другие возобновляемые источники энергии, такие как солнечные, ветровые и геотермальные , быстро собирают пар, ожидается, что на протяжении многих лет гидроэлектроэнергия будет стимулировать большинство мировых экономик.

Источник