Wave електроцентрала: принципът на работа

Водите на Световния океан крият в себе си неописуеми богатства, основният от които може би са безгранични източници на енергия под формата на морски вълни.

Защо е печелившо?

Не е тайна, че природните ресурси са на ръба на изтощението. Резервите на въглища, нефт и газ - основните енергийни източници - приключват. Според най-оптимистичните прогнози на учените запасите ще продължат до 150-300 години живот. Ядрената енергия също не успя да отговори на очакванията. Голяма мощност и производителност плаща за разходите за изграждане, експлоатация, но проблемите с изхвърлянето на отпадъци и увреждането на околната среда скоро ще бъдат принудени да ги изоставят. Поради тези причини учените търсят нови алтернативни енергийни източници. Сега има вятър и слънчеви електроцентрали. Но с всичките си заслуги, те имат значителен недостатък - ниска ефективност. Няма да е възможно да се отговори на нуждите на цялото население. Ето защо са необходими нови решения.

За производството на електроенергия използва централата за вълни кинетична енергия вълни. Според най-консервативните оценки този потенциал се оценява на 2 милиона MW, което е сравнимо с 1000 атомни електроцентрали с пълна мощност, а един метър от предната част на вълната представлява около 75 кВт / м. В същото време няма абсолютно никакво вредно въздействие върху околната среда.

Обща схема на работа

Вълните електроцентрали се наричат ​​плаващи структури, способни да се трансформират механична енергия движението на вълните в електрическото и да ги предаде на потребителя. При това опитайте да използвате два източника:

1. Кинетични резерви. Морските валове минават през тръба с голям диаметър и завъртат остриетата, които пренасят силата на генератора. Използва се пневматичният принцип - водата прониква в специална камера, измества кислород от там, който се пренасочва по каналната система и върти турбинните лопатки.
2. Задвижване на енергия. В този случай вълновата електроцентрала действа като плаващо средство. Придвижвайки се в пространството заедно с вълновия профил, то прави турбина да се върти чрез сложна система от лостове.

Различните държави използват собствените си технологии, за да трансформират механичното движение на вълните в електричество, но имат една и съща схема на действие.

Недостатъци на вълноводните централи

Основната пречка пред широкото въвеждане на вълноводните централи е тяхната цена. Поради сложния дизайн и сложната инсталация на повърхността на морската вода, разходите за внедряване на такива съоръжения са по-високи от разходите за изграждане на атомна електроцентрала или топлоелектрическа централа.

Освен това съществуват редица други недостатъци, които са свързани главно с появата на социално-икономически проблеми. Въпросът е, че големите поплавъчни станции създават опасност и пречат на навигацията и риболова - платформената електроцентрала може просто да измести човека от риболовните зони. Съществуват и възможни екологични последици. Използването на инсталации значително загасва морските шахти, ги прави по-малки и не позволява да се пробият в брега. В същото време вълните играят важна роля в процеса на обмен на газове на океана, като почистват повърхността му. Всичко това може да доведе до промяна в екологичното равновесие.

Положителни аспекти на вълноводните централи

Заедно с недостатъците си, електроцентралата с вълни също има редица предимства, които оказват положително въздействие върху човешката дейност:

• инсталациите, поради факта, че погасяват енергията на вълната, могат да предпазят крайбрежните структури (кейове, пристанища) от унищожаване от силата на океана;
• генерирането на електричество възниква с минимални разходи;
• високата мощност на вятъра прави вятърните паркове икономически по-изгодни от вятърните или слънчеви електроцентрали.

Енергийните запаси се предлагат и на сушата, главно в реките. Изграждането на станции на мостове, фериботи, кейове е перспектива за развитието на тази област на производство на електроенергия.

Проблеми, които трябва да бъдат решени

Основната задача, пред която е изправена научната общност, сега е да подобри дизайна, което ще намали цената на електроенергията, генерирана от вълноводните централи. Принципът на действие трябва да остане същият, но нови технологии и материали ще бъдат използвани за създаване на инсталации.

Средната мощност на вълната е 75-85 кВт / м - в този диапазон се настройват повечето станции. Въпреки това, по време на бурята, силата на морските валове се увеличава няколко пъти и се създава опасност от унищожаване на инсталациите. Повече от едно острие беше набръчкано или извито след буря. За да разрешат този проблем, учените, използващи изкуствени методи, намаляват специфичната сила на вълните. Един от проблемите е, че масовото използване на вълнови станции ще доведе до промяна на климата. Производството на електрическа енергия се осъществява благодарение на въртенето на Земята (така се формират вълните). Универсалното използване на станции ще доведе до по-бавно въртене на планетата. Човек няма да усети разликата, но това ще унищожи редица токове, които играят важна роля в топлообмен на Земята.

Първата пилотна вятърна ферма в света

Първата вълна електроцентрала се появи през 1985 г. в Норвегия. Мощността му беше 500 кВт, а тя беше прототип. Неговият принцип на действие се основава на циклично компресиране и разширяване на околната среда:

• цилиндър с отворено дъно се потапя във вода, така че ръбът му е под коритото на вълната - най-ниската му точка;
• Периодично входящата вода компресира въздуха във вътрешната кухина;
• когато се достигне определено налягане, се отваря вентил, който дава преминаване на компресиран кислород към турбината.

Такава електроцентрала е произвела 500 kW енергия, така че би било достатъчно да се потвърди ефективността на съоръженията, които са допринесли за тяхното развитие.

Първата промишлена електроцентрала в света

Първата инсталация в индустриален мащаб в света е Oceanlinx във водната зона на Port Campbell, в Австралия. Тя бе пусната в експлоатация през 2005 г., но след това беше изпратена за реконструкция и през 2009 г. тя бе повторно възстановена, поради което сега в района се използват и двата приливни и вълнови електроцентрали. Принципът му на действие е както следва:

1. Вълните периодично преминават в специални камери, което води до свиване на въздуха.
2. Когато се достигне критичното налягане сгъстен въздух Чрез мрежата от канали генераторът се върти.
3. За да се улови движението и силата на вълните, турбините се променят ъгъла на наклона.

Мощността на централата е около 450 кВт, въпреки че всеки участък от станцията е в състояние да доставя от 100 кВтч до 1,5 MWh електроенергия.

Първата вятърна ферма за търговски цели в света

Първата вятърна електроцентрала с търговска цел е спечелена през 2008 г. в Агусадора, Португалия. Освен това, това е първата инсталация в света, която използва директно механичната енергия на вълната. Проектът беше подготвен от английската компания Pelamis Wave Power.

Структурата на структурата включва няколко секции, които се освобождават и повдигат заедно с вълновия профил. Секциите са прикрепени шарнирно към хидравличната система и я задвижват по време на движение. Хидравличният механизъм кара ротора на генератора да се върти, поради което се генерира електричество. Използвани в Португалия, вълноводните централи имат предимства и недостатъци. Предимството на инсталацията е голям капацитет - около 2,25 MW, както и възможността за инсталиране на допълнителни секции. Недостатъкът при инсталирането на системата е един - има затруднения с преноса на електрическа енергия чрез проводници към потребителя.

Първата електроцентрала в Русия

В Русия първата вятърна фабрика се появи през 2014 г. в Приморски Край. Екипът от учени от Уралския федерален университет и Тихоокеанския океанологичен институт от Далечния източен клон на Руската академия на науките участва в разработването. Инсталацията е от експериментален характер. Характеристиката му е, че използва енергията не само на вълните, но и на приливите.

В Москва се планира изграждането на изследователска лаборатория, която да разработи и създаде първата вътрешна плаваща станция. Може би след това вълновите електроцентрали в Русия също ще имат промишлена или търговска цел.