Valovita elektrana: načelo rada

Vode Svjetskog Oceana skrivaju u sebi neizrecive bogatstva, od kojih su možda možda neizmjerni izvori energije u obliku morskih valova.

Zašto je to isplativo?

Nije tajna da su prirodni resursi na rubu iscrpljenosti. Rezerve ugljena, nafte i plina - glavnih izvora energije - završavaju. Prema najoptimističnijim prognozama znanstvenika, zalihe će trajati 150 do 300 godina života. Nuklearna energija također nije ispunila očekivanja. Velika snaga i produktivnost plaća se za troškove izgradnje, ali problemi s odlaganjem otpada i štetom okoliša uskoro će biti prisiljeni napustiti ih. Zbog tih razloga, znanstvenici traže nove alternativni izvori energije. Sada postoje vjetar i solarne elektrane. No, sa svim svojim zaslugama, oni imaju značajan nedostatak - niska učinkovitost. Neće biti moguće zadovoljiti potrebe cijele populacije. Stoga su potrebna nova rješenja.

Za proizvodnju električne energije, valna elektrana koristi kinetička energija valovi. Prema većini konzervativnim procjenama, taj potencijal se procjenjuje na 2 milijuna MW, što je usporedivo s 1000 zaposlenika u punom kapacitetu nuklearnih elektrana, a jedan metar valna fronta oko 75 kW / m. Istodobno, nema apsolutno štetnog utjecaja na okoliš.

Opća shema rada

Valove elektrane nazivaju se plutajuće strukture koje su sposobne transformirati mehanička energija kretanje valova u električni i prenijeti ga potrošaču. Na taj način pokušajte koristiti dva izvora:

1. Kinetičke rezerve. Morske osovine prolaze kroz cijev velike promjere i rotiraju noževe koje prenose silu na generator napajanja. Upotrebljava se i pneumatsko načelo - voda prodire u posebnu komoru, istiskuje kisik od tamo, koji se preusmjerava duž kanalskog sustava i rotira lopatice turbina.
2. Energija valjanje. U ovom slučaju, valna elektrana djeluje kao plutajuća. Premještanjem u prostoru zajedno s valnim profilom, turbina se okreće kroz složeni sustav poluga.

Različite zemlje koriste svoje tehnologije za preoblikovanje mehaničkog kretanja valova u električnu energiju, ali imaju isti način djelovanja.

Nedostaci valnih elektrana

Glavna prepreka širokom uvođenju valnih elektrana je njihov trošak. Zbog složenog dizajna i složenih instalacija na površini morske vode, trošak implementacije takvih objekata je viši nego kod izgradnje nuklearne elektrane ili termoelektrane.

Pored toga, postoji i niz drugih nedostataka, koji su uglavnom povezani s pojavom socio-ekonomskih problema. Stvar je u tome što velike stanice plovila stvaraju opasnost i ometaju plovidbu i ribolov - elektrana s plutajućim valom može jednostavno premjestiti čovjeka iz ribolovnih zona. Postoje i moguće ekološke posljedice. Korištenje instalacija znatno ugasi morske osovine, čini ih manjim i ne dopušta ulazak u obalu. U međuvremenu, valovi igraju važnu ulogu u procesu razmjene plina oceana čišćenjem površine. Sve to može dovesti do pomaka ekološke ravnoteže.

Pozitivni aspekti valnih elektrana

Uz svoje nedostatke, elektrana vala također ima niz prednosti koje imaju pozitivan utjecaj na ljudske aktivnosti:

• zbog činjenice da oni ugase energiju vala, mogu zaštititi obalne strukture (vezovi, luke) od uništenja silom oceana;
• generiranje električne energije dolazi s minimalnim troškovima;
• velika moć čini vjetroelektrane ekonomski isplativije od vjetroelektrana ili solarnih elektrana.

Zalihe energije su također dostupne na kopnu, uglavnom rijekama. Izgradnja postaja na mostovima, trajektima i vezovima predstavlja mogućnost razvoja ovog područja proizvodnje energije.

Problemi koje treba riješiti

Glavna zadaća koja se sada suočava sa znanstvenom zajednicom je poboljšanje dizajna, što će smanjiti troškove električne energije proizvedene od valnih elektrana. Načelo rada trebalo bi ostati ista, ali nove tehnologije i materijali će se koristiti za stvaranje instalacija.

Prosječna snaga vala iznosi 75-85 kW / m - u tom je rasponu većina postaje ugođena. Međutim, tijekom oluje, sila morskih osovina povećava se nekoliko puta i stvara se opasnost od uništavanja instalacija. Više od jedne oštrice bilo je naborano ili savijeno nakon oluje. Da bi riješili ovaj problem, znanstvenici koji koriste umjetne metode smanjuju specifičnu moć valova. Jedan od problema je to što će masovna uporaba valnih postaja dovesti do klimatskih promjena. Generiranje električne energije provodi se zbog rotacije Zemlje (tako se formiraju valovi). Sveprisutna uporaba postaja uzrokovat će da planet rotira sporije. Osoba neće osjetiti razliku, ali to će uništiti niz struja koja igraju važnu ulogu u razmjeni topline Zemlje.

Prva pilotska vjetroelektrana na svijetu

Prva elektrana vala pojavila se 1985. godine u Norveškoj. Njegova snaga je bila 500 kW, a ona je bila prototip. Njegovo načelo djelovanja temelji se na cikličkoj kompresiji i širenju okoliša:

• jedan je cilindar s otvorenim dnom uronjen u vodu tako da je njegov rub ispod vala - najniža točka;
• Periodično, ulazna voda komprimira zrak u unutrašnjoj šupljini;
• kada se postigne određeni pritisak, otvara se ventil koji daje turbinu prolaz komprimiranog kisika.

Takva elektrana proizvela je 500 kW energije, tako da bi bilo dovoljno potvrditi učinkovitost objekata, što je pridonijelo njihovom razvoju.

Prva industrijska elektrana na svijetu

Prva instalacija industrijske ljestvice na svijetu je Oceanlinx u vodenom području Port Campbell, u Australiji. Ona je naručio u 2005, ali onda je poslan u obnovi i ponovno ostvarene u 2009. godini, što je razlog zašto u regiji sada se koristi i plime i val energije. Njegovo načelo djelovanja je kako slijedi:

1. Valovi se povremeno pojavljuju u posebnim komorama, uzrokujući da se zrak smanjuje.
2. Kada se postigne kritični tlak komprimirani zrak Kroz mrežu kanala, generator snage rotira.
3. Za snimanje pokreta i snage valova, lopatice turbina mijenjaju kut nagiba.

Snaga postrojenja bila je oko 450 kW, iako je svaki dio postaje sposoban isporučiti električnu energiju od 100 kWh do 1,5 MWh.

Prva komercijalna vjetroelektrana na svijetu

Prva elektrana vala komercijalne svrhe zaradila je 2008. godine u Agusadora, Portugal. Štoviše, to je prva instalacija u svijetu koja izravno koristi mehaničku energiju vala. Projekt je pripremio engleska tvrtka Pelamis Wave Power.

Struktura strukture uključuje nekoliko dijelova koji se oslobađaju i podižu zajedno s valnim profilom. Dijelovi se zakretno pričvršćuju na hidraulični sustav i voze ga za vrijeme kretanja. Hidraulični mehanizam uzrokuje da rotor generatora rotira, zbog čega se stvara struja. Koristi se u Portugalu, elektrane valova imaju prednosti i nedostatke. Prednost postrojenja je veliki kapacitet - oko 2,25 MW, te mogućnost instaliranja dodatnih dijelova. Nedostatak instalacije sustava je jedan - postoji poteškoća s prijenosom električne energije kroz žice do potrošača.

Prva elektrana vala u Rusiji

U Rusiji, prva vjetroelektrana pojavila se 2014. godine u Primorskim kravama. Razvoj je bio angažiran tim znanstvenika sa Federalnog sveučilišta Ural i Tihi oceanološki institut Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences. Instalacija je eksperimentalne prirode. Njegova je značajka da koristi energiju ne samo valova nego i plime.

U Moskvi se planira izgraditi istraživački laboratorij koji će razviti i stvoriti prvu domaću plovnu stanicu. Možda će, nakon toga, valne elektrane u Rusiji također imati industrijsku ili komercijalnu svrhu.