2010年11月5日,在新疆召开的“引渤入疆”(指引渤海水进入新疆)研讨会,引起了全国舆论的广泛关注。其中一个方案是:从天津取水,由黄旗海-库布齐沙漠-毛乌素沙漠-腾格里沙漠-乌兰布和沙漠-巴丹吉林沙漠,走河西走廊,经疏勒河自流进入罗布泊。此路径中最高海拔约为1200m,从罗布泊到下游的艾丁湖,又有近1000m的落差。此方案是否可行,涉及到环境、能源、技术等多方面的因素。下面我们仅从能量角度来分析这个方案。取重力加速度g=10m/s
2,水的密度ρ
1=1.0×10
3kg/m
3。
(1)通过管道提升海水,电能的利用率η
1=60%,将1吨海水提升到海拔1200m,需要耗多少电能?利用水的落差发电,发电效率也为η
1=60%,在1000m的落差中1吨水可以发多少电能?
(2)如果每年调4×109m
3海水入疆,尽管利用落差发的电可以全部用来提升海水,但还需要额外提供电能。
(i)额外需要的电能可从三峡水电站输送。已知三峡水电站水库面积约1.0×10
9m
2,年平均流量Q=5.0×10
11m
3,水库水面与发电机所在位置的平均高度差h=100m,发电站的发电效率η
1=60%。求:在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例。
(ii)我国西北地区风能充足,额外需要的电能也可通过风力发电来解决。通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能。取空气密度ρ
2=1.25kg/m
3。某风力发电机的发电效率η
2=40%,其风轮机一个叶片旋转一周扫过的面积S=400m
2。某地区风速不低于υ=10m/s的时间每年约为5500小时(合2.0 ×10
7s )。 求:在该地区建多少台这样的风力发电机才能满足“引渤入疆”工程额外需要的电能?