Wave електроцентрала: принцип на работа

Водите на Световния океан крият в себе си безброй богатства, основният от които може би са безграничните енергийни източници под формата на морски вълни. За първи път използването на кинетичната енергия на търкаляне на брега се е смятало през 18 век в Париж, където е представен първият патент за вълнодобивната мелница. Сега технологията се е отдалечила далеч напред и първата съвместна вълнова електроцентрала е създадена от съвместните усилия на учени, стартирала през 2008 г.

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 резервите ще продължат 150-300 години живот. Ядрената енергия също не успя да отговори на очакванията. Голяма мощност и производителност плаща за разходите за строителство, 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 източници на енергия. Вятърните и слънчеви електроцентрали вече работят . 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 генерирането на електричество вълноводната централа използва кинетичната енергия на вълните. 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, които могат да преобразуват механичната енергия на движението на вълната в електрическа енергия и да я предават на потребителя. При това опитайте да използвате два източника:

1. Кинетични резерви. Морските валове минават през тръба с голям диаметър и завъртат остриетата, които предават силата на електрическия генератор. Използва се пневматичният принцип - водата, проникваща в специална камера, измества от там кислород, който се пренасочва по каналната система и върти турбинните лопатки.
2. Задвижване на енергия. В този случай вълновата електроцентрала действа като плувка. Придвижвайки се в пространството заедно с вълновия профил, той 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 за 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 плаващи станции създават опасност и пречат на навигацията и риболова - платформена електроцентрала може просто да измести човек от риболовните зони. Последиците за околната среда също са възможни. 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, централата за вълни също има редица предимства, които имат 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;
• Производството на електричество се осъществява при минимални разходи;
• Високомощната мощност прави вятърните паркове икономически по-изгодни от вятърните или слънчеви електроцентрали.

Резервите на енергия също се предлагат на сушата, главно в реките. Изграждането на гари на мостове, фериботи, кейове е перспективата за развитие на тази област на производство на електроенергия.

Проблеми, които трябва да бъдат решени

Основната задача, пред която е изправена научната общност, сега е да се подобри дизайнът, който 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 използват изкуствени методи за намаляване на 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 фабрика в света

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

• Цилиндър с отворено дъно е потопен 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 сгъстен кислород към турбината.

Такава електроцентрала произвежда 500 kW енергия, за да бъде достатъчна, за да потвърди ефективността на съоръженията, които допринесоха за тяхното развитие.

Първата промишлена електроцентрала в света

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

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

Мощността на централата е около 450 кВт, въпреки че всяка станция е в състояние да доставя от 100 kWh до 1,5 MWh електрическа енергия.

Първата в света търговска вятърна ферма

Първата вятърна електроцентрала с търговска цел спечели 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 профила на вълните. Секциите са закрепени към хидравличната система и задвижвани по време на работа. Хидравличният механизъм кара ротора на генератора да се върти, поради което се генерира електричество. Използваните в Португалия вълнови електроцентрали имат плюсове и минуси. Предимството на инсталацията е голям капацитет - около 2,25 MW, както и възможност за инсталиране на допълнителни секции. Липсата на инсталация на системата е една - има затруднения с преноса на електрическа енергия чрез проводници към потребителя.

Първата електроцентрала в Русия

В Русия първата вятърна ферма се появи през 2014 г. в Приморски Край. Екипът от учени от Уралския федерален университет и Тихоокеанския океанологичен институт от Далечния Изток, който се намира в 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 научноизследователска 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.