Valovna elektrarna: načelo delovanja

Vode svetovnega oceana skrivajo v sebi neizmerno bogastvo, katerega glavna je morda brezmejni viri energije v obliki morski valovi.

Zakaj je donosno?

Ni skrivnost, da so naravni viri na robu izčrpanosti. Rezerve premoga, nafte in plina - glavnih energetskih virov - prihajajo do konca. Glede na najbolj optimistične napovedi znanstvenikov bodo zaloge trajale 150-300 let življenja. Jedrska energija tudi ni uspela izpolniti pričakovanj. Velika moč in produktivnost se plača za stroške gradnje, obratovanja, vendar bodo problemi odlaganja odpadkov in škode okolju kmalu prisiljeni zapustiti. Zaradi teh razlogov znanstveniki iščejo nove alternativni viri energije. Zdaj je veter in sončne elektrarne. Toda z vsemi zaslugami imajo pomembno pomanjkljivost - nizka učinkovitost. Ne bo mogoče zadovoljiti potreb celotnega prebivalstva. Zato so potrebne nove rešitve.

Za proizvodnjo električne energije uporablja valovna elektrarna kinetična energija valovi. Po najbolj konzervativnih ocenah je ta potencial ocenjen na 2 milijona MW, kar je primerljivo s 1.000 jedrskimi elektrarnami s polno močjo, pri čemer en meter prednjega dela valov znaša približno 75 kW / m. Obenem ni nobenega škodljivega vpliva na okolje.

Splošni načrt dela

Valovne elektrarne imenujemo plavajoče strukture, ki so sposobne preoblikovati mehanična energija gibanje valov v električni in ga prenese na potrošnika. Pri tem poskusite uporabiti dva vira:

1. Kinetične rezerve. Morske gredi prehajajo skozi cev velikega premera in zavrtijo lopatice, ki prenašajo silo na generator moči. Uporablja se tudi pnevmatsko načelo - voda prodre v posebno komoro, od tam prehaja kisik, ki se preusmeri vzdolž kanalskega sistema in vrti turbine rezila.
2. Energijsko valjanje. V tem primeru valovna elektrarna deluje kot plovec. V prostoru skupaj z valovnim profilom se turbina vrti skozi zapleten sistem vzvodov.

Različne države uporabljajo svoje lastne tehnologije za preoblikovanje mehanskega gibanja valov v električno energijo, vendar imajo enako shemo delovanja.

Slabosti valnih elektrarn

Glavna ovira za obsežno uvedbo valnih elektrarn je njihov strošek. Zaradi kompleksne zasnove in kompleksne vgradnje na površino morske vode so stroški izvajanja takšnih objektov višji kot pri izgradnji jedrske elektrarne ali termoelektrarne.

Poleg tega obstajajo še številne druge pomanjkljivosti, ki so povezane predvsem z nastankom socialno-ekonomskih težav. Stvar je v tem, da velike plavajoče postaje ustvarjajo nevarnost in vplivajo na plovbo in ribolov - plavajoča valna elektrarna lahko preprosto premakne človeka iz ribolovnih con. Možne so tudi ekološke posledice. Uporaba instalacij močno ugasne morske gredi, jih naredi manjša in ne dovoljuje prodora na obalo. Medtem, valovi igrajo pomembno vlogo pri procesu izmenjave plina v oceanu, čiščenje površine. Vse to lahko privede do premika v ekološkem ravnotežju.

Pozitivni vidiki talilnih elektrarn

Poleg svojih pomanjkljivosti ima valovna elektrarna tudi številne prednosti, ki pozitivno vplivajo na človeške dejavnosti:

• obrati, ker ugasnejo energijo vala, lahko zaščitijo obalne strukture (priveze, pristanišča) pred uničenjem s silo oceana;
• proizvodnja električne energije se pojavi z minimalnimi stroški;
• moč v visokih valovih naredi vetrne elektrarne ekonomsko bolj donosne od vetrnih ali sončnih elektrarn.

Energijske rezerve so na voljo tudi na kopnem, predvsem v rekah. Gradnja postaj na mostovih, trajektih in privezih je možnost za razvoj tega področja proizvodnje električne energije.

Težave, ki jih je treba rešiti

Glavna naloga, s katero se zdaj sooča znanstvena skupnost, je izboljšati oblikovanje, kar bo zmanjšalo stroške električne energije, ki jo proizvedejo valovne elektrarne. Načelo delovanja bi moralo ostati enako, nove tehnologije in materiali pa bodo uporabljeni za izdelavo naprav.

Povprečna moč valov je 75-85 kW / m - na tem območju je večina postaj nastavljena. Vendar se v času nevihte sila morskih gredi večkrat poveča in nastane nevarnost uničenja naprav. Več kot ena lopa je bila nagubana ali upognjena po nevihti. Za reševanje tega problema znanstveniki, ki uporabljajo umetne metode, zmanjšujejo specifično moč valov. Eden od težav je, da bo množična uporaba valovnih postaj povzročila podnebne spremembe. Generiranje električne energije se izvaja zaradi vrtenja Zemlje (to je, kako nastajajo valovi). Vseprisotna uporaba postaj bo povzročila, da se planet počasi vrti. Oseba ne bo občutila razlike, vendar bo to uničilo številne tokove, ki igrajo pomembno vlogo pri izmenjavi toplote Zemlje.

Prva pilotska vetrna elektrarna na svetu

Prva valovna elektrarna se je pojavila leta 1985 na Norveškem. Njegova moč je bila 500 kW, in je bila prototip. Njeno načelo delovanja temelji na cikličnem stiskanju in širjenju okolja:

• jeklenka z odprtim dnom potopljena v vodo, tako da je njen rob pod koritom valov - najnižjo točko;
• Periodično vhodna voda stisne zrak v notranjo votlino;
• ko je dosežen določen tlak, se odpre ventil, ki omogoča prehodu stisnjenega kisika na turbino.

Takšna elektrarna je proizvedla 500 kW energije, tako da bi bilo dovolj, da bi potrdili učinkovitost objektov, ki so prispevali k njihovemu razvoju.

Prva industrijska elektrarna na svetu

Prva svetovna instalacija industrijskega obsega je Oceanlinx v vodnem območju Port Campbell v Avstraliji. V letu 2005 je začela obratovati, nato pa je bila poslana na obnovo, leta 2009 pa je bila ponovno zaslužena, zato se zdaj v regiji uporabljajo plimovanje in valovne elektrarne. Njeno načelo delovanja je naslednje:

1. Valovi se občasno zaidejo v posebne komore, zaradi česar se zrak zmanjša.
2. Ko dosežemo kritični tlak stisnjen zrak V omrežju kanalov se generator moči vrti.
3. Za ujemanje gibanja in moči valov turbinske lopatice spremenijo svoj naklon nagiba.

Moč elektrarne je znašal okoli 450 kW, čeprav je vsak odsek postaje sposoben dati od 100 kWh do 1,5 MWh električne energije.

Prva komercialna vetrna elektrarna na svetu

Prva valovna elektrarna komercialnih namenov je zaslužila leta 2008 v Agusadori na Portugalskem. Poleg tega je prva instalacija na svetu, ki neposredno uporablja mehansko energijo valov. Projekt je pripravil angleško podjetje Pelamis Wave Power.

Struktura strukture vključuje več odsekov, ki se sproščata in dvigata skupaj z valovnim profilom. Odseki so nihajno pritrjeni na hidravlični sistem in vozijo med premikanjem. Hidravlični mehanizem povzroči vrtenje rotorja generatorja, zato se generira električna energija. Uporabljajo se na Portugalskem, valovne elektrarne imajo prednosti in slabosti. Prednost naprave je velika kapaciteta - približno 2,25 MW in možnost namestitve dodatnih delov. Pomanjkljivost namestitve sistema je ena - težave z prenosom električne energije preko žic do potrošnika.

Prva valovna elektrarna v Rusiji

V Rusiji se je prva vetrna elektrarna pojavila leta 2014 v Primorskem Kraju. V razvoj je sodelovala ekipa znanstvenikov Uralske zvezne univerze in Tihi oceanološki inštitut Daljnega vzhoda Ruske akademije znanosti. Namestitev je eksperimentalna. Njegova značilnost je, da porabi energijo ne samo valov, ampak tudi plimovanja.

V Moskvi se načrtuje izgradnja raziskovalnega laboratorija, ki bo razvil in ustvaril prvo domačo floatno postajo. Morda bo po tem tudi valovite elektrarne v Rusiji imela industrijski ali komercialni namen.