Wave power plant: principiul de funcționare

Apele Oceanului Mondial ascunde în sine nenumăratelebogății, principalele din care, probabil, sunt surse nelimitate de energie sub formă de valuri de mare. Pentru prima dată, utilizarea energiei cinetice a valurilor care se rostogolesc pe țărm a fost gândită în secolul al XVIII-lea, la Paris, unde a fost prezentat primul brevet pentru o moară cu valuri. Acum, tehnologia a mers mult mai departe, iar prin eforturile comune ale oamenilor de știință a fost creată prima centrală electrică cu valuri comerciale, care a început să fie folosită în 2008.

De ce este profitabil?

Nu este un secret faptul că averea naturalăsunt pe punctul de epuizare. Rezervele de cărbune, petrol și gaze - principalele surse de energie - se apropie de sfârșit. Potrivit previziunilor cele mai optimiste ale oamenilor de știință, stocurile vor dura 150-300 de ani de viață. Energia nucleară nu a reușit să răspundă așteptărilor. O mare putere și productivitate plătesc costurile de construcție, de funcționare, dar problemele de deșeuri de deșeuri și de deteriorare a mediului vor fi în curând forțate să le abandoneze. Din aceste motive, oamenii de știință caută noi surse alternative de energie. Centralele eoliene și solare funcționează deja. Dar cu toate meritele lor, ele au un dezavantaj semnificativ - eficiență scăzută. Nu va fi posibil să satisfacem nevoile întregii populații. Prin urmare, sunt necesare noi soluții.

Pentru generarea de energie electrică, valulCentrala utilizează energia cinetică a undelor. Conform estimărilor cele mai conservatoare, acest potențial este estimat la 2 milioane de MW, comparabil cu 1.000 de centrale nucleare cu putere totală, iar un metru din frontul valului reprezintă aproximativ 75 kW / m. În același timp, nu există nici un impact nociv asupra mediului înconjurător.

Schema generală de lucru

Centralele de tip Wave sunt numite plutitoareStructurile care sunt capabile să transforme energia mecanică a mișcării undelor în energie electrică și să o transfere consumatorului. Procedând astfel, încercați să utilizați două surse:

1. Rezervele kinetice. Arborii marini trec printr-o conductă de diametru mare și rotesc lamele care transmit forța la generatorul de energie. Se folosește și principiul pneumatic - apa pătrunde într-o cameră specială, deplasează oxigenul de acolo, care este redirecționat de-a lungul sistemului canalului și rotește lamelele turbinei.
2. Rularea energiei. În acest caz, instalația de energie cu valuri acționează ca un flotor. Deplasându-se în spațiu împreună cu profilul valurilor, turbina se rotește printr-un sistem complex de pârghii.

Țările diferite folosesc propriile lor tehnologii pentru a transforma mișcarea mecanică a valurilor în energie electrică, dar au aceeași schemă de acțiune.

Dezavantaje ale centralelor electrice de undă

Principalul obstacol în caleaIntroducerea centralelor electrice cu valuri este costul lor. Datorită proiectului complex și instalării complexe pe suprafața apei de mare, costul de implementare a acestor facilități este mai mare decât pentru construcția unei centrale nucleare sau a unei centrale termice.

În plus, există o serie de alte deficiențe,care sunt asociate în principal cu apariția problemelor socio-economice. Lucru este că stațiile mari de flotor creează un pericol și interferează cu navigația și pescuitul - stația electrică de unde plutitoare poate să-l înlăture pe om din zonele de pescuit. Există, de asemenea, posibile consecințe ecologice. Utilizarea instalațiilor stinge considerabil arborii de mare, le face mai mici și nu permite să se rupă în țărm. Între timp, valurile joacă un rol important în procesul schimbului de gaz al oceanului, curățând suprafața acestuia. Toate acestea pot duce la o schimbare a echilibrului ecologic.

Aspecte pozitive ale centralelor electrice de undă

Împreună cu deficiențele sale, stația de energie cu valuri are, de asemenea, o serie de avantaje care au un impact pozitiv asupra activităților umane:

• instalațiile, datorită faptului că stingă energia valului, pot proteja structurile de coastă (dane, porturi) de distrugerea prin forța oceanului;
• generarea de energie electrică are loc cu costuri minime;
• puterea de mare putere face ca fermele eoliene să fie mai profitabile din punct de vedere economic decât centralele eoliene sau solare.

Rezervele energetice sunt disponibile și pe uscat, în special pe râuri. Construcția stațiilor pe poduri, feriboturi, dane este o perspectivă pentru dezvoltarea acestei zone de producere a energiei electrice.

Probleme care trebuie rezolvate

Principala sarcină care se confruntă cu științele științificecomunitate acum - este de a îmbunătăți structura, ceea ce va reduce costurile de energie electrică, care este produsă de energia valurilor. Principiul de funcționare ar trebui să rămână același, dar a folosit pentru a crea unități vor avea noi tehnologii și materiale.

Puterea medie a valului este de 75-85 kW / m -este în acest interval că cele mai multe stații sunt reglate. Cu toate acestea, în timpul furtunii, forța axelor maritime crește de mai multe ori și se creează pericolul de distrugere a instalațiilor. Mai mult de o lamă a fost încrețită sau îndoită după o furtună. Pentru a rezolva această problemă, oamenii de știință care utilizează metode artificiale reduc puterea specifică a undelor. Una dintre probleme este că utilizarea masivă a stațiilor de undă va duce la schimbările climatice. Generarea energiei electrice se realizează datorită rotației Pământului (așa se formează undele). Utilizarea omniprezentă a stațiilor va face ca planeta să se rotească mai încet. O persoană nu va simți diferența, dar acest lucru va distruge o serie de curenți care joacă un rol important în schimbul de căldură al Pământului.

Prima ferma eoliana pilot din lume

În 1985, a apărut prima centrală electricăan în Norvegia. Puterea sa era de 500 kW, iar ea era un prototip. Principiul său de funcționare se bazează pe compresia și extinderea ciclică a mediului:

• un cilindru cu un fund deschis este imersat în apă, astfel încât marginea sa să fie sub jgheabul undei - punctul său cel mai de jos;
• Periodic, apa care intră comprimă aerul din cavitatea interioară;
• când se atinge o anumită presiune, se deschide o supapă, care dă un pasaj de oxigen comprimat către turbină.

O astfel de centrală a produs 500 kW de energie, astfel încât ar fi suficient să se confirme eficacitatea instalațiilor, care au contribuit la dezvoltarea lor.

Prima stație industrială din lume

Prima instalare mondială a unei scale industrialeEste considerat Oceanlinx în zona de apă din Port Campbell, în Australia. A fost pusă în funcțiune în 2005, dar a fost trimisă pentru reconstrucție, iar în 2009 a fost recuperată, motiv pentru care în prezent sunt utilizate atât centrale electrice de maree cât și valuri. Principiul său de funcționare este după cum urmează:

1. Valurile circulă periodic în camere speciale, determinând aerul să se înrăutățească.
2. Când se atinge presiunea critică, aerul comprimat se rotește prin rețeaua de canale.
3. Pentru a capta mișcarea și puterea valurilor, lamelele turbinei își schimbă unghiul de înclinare.

Puterea centralei a fost de aproximativ 450 kW, deși fiecare secție a stației este capabilă să livreze de la 100 kWh la 1,5 MWh de energie electrică.

Prima ferma eoliana comerciala din lume

Primul centru comercial de energie electricăNumirea a fost făcută în 2008 în Agusadora, Portugalia. Mai mult decât atât, este prima instalație din lume care utilizează direct energia mecanică a undelor. Proiectul a fost pregătit de compania engleză Pelamis Wave Power.

Structura structurii include mai multe secțiuni,care sunt eliberate și ridicate împreună cu profilul undei. Secțiunile sunt atașate pivotant la sistemul hidraulic și îl conduc în timpul mișcării. Mecanismul hidraulic determină rotirea rotorului generatorului, motiv pentru care se generează electricitate. Utilizat în Portugalia, centralele cu energie în valuri au argumente pro și contra. Avantajul instalării este o capacitate mare - de aproximativ 2,25 MW, și posibilitatea de a instala secțiuni suplimentare. Dezavantajul instalării sistemului este unul - există o dificultate în transmiterea energiei electrice prin fire către consumator.

Stația electrică de prim val în Rusia

În Rusia, în 2014 a apărut prima fermă eolianăTeritoriul Primorye. Echipa de oameni de știință de la Universitatea federală Ural și Institutul Pacific Oceanologic din Filiala Orientului de Extremă din cadrul Academiei de Științe din Rusia a fost implicată în dezvoltarea. Instalarea are un caracter experimental. Caracteristica sa este că folosește energia nu numai a undelor, ci și a valurilor.

Se planifică construirea la MoscovaLaboratorul de Cercetare, care va dezvolta și crea prima stație de flotare internă. Poate, după aceea, centralele cu valuri din Rusia vor avea, de asemenea, un scop industrial sau comercial.