2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38
Wody oceanów kryją niezliczone bogactwa, z których być może głównym są nieograniczone źródła energii w postaci fal morskich. Po raz pierwszy o wykorzystaniu energii kinetycznej wałów toczących się na brzeg pomyślano w XVIII wieku w Paryżu, gdzie przedstawiono pierwszy patent na młyn falowy. Teraz technologia posunęła się daleko do przodu i dzięki wspólnym wysiłkom naukowców, która zaczęła działać w 2008 roku, powstała pierwsza komercyjna elektrownia falowa.
Dlaczego jest to korzystne?
Nie jest tajemnicą, że zasoby naturalne są na skraju wyczerpania. Zasoby węgla, ropy i gazu - głównych źródeł energii - dobiegają końca. Według najbardziej optymistycznych prognoz naukowców rezerwy wystarczą na 150-300 lat życia. Energetyka jądrowa również nie spełniła oczekiwań. Wysoka moc i wydajność zwracają koszty budowy, eksploatacji, ale problemy związane z utylizacją odpadów i niszczeniem środowiska wymuszą wkrótce ich zaniechanie. Z tych powodów naukowcy poszukują nowych alternatywnych źródeł energii. Teraz jużdziałają elektrownie wiatrowe i słoneczne. Ale przy wszystkich swoich zaletach mają istotną wadę - niską wydajność. Nie będzie możliwe zaspokojenie potrzeb całej populacji. Dlatego potrzebne są nowe rozwiązania.
Do generowania elektryczności elektrownia falowa wykorzystuje energię kinetyczną fal. Według najbardziej ostrożnych szacunków potencjał ten szacowany jest na 2 mln MW, co jest porównywalne do 1000 elektrowni jądrowych pracujących z pełną mocą i około 75 kW/m3 na metr czoła fali. Nie ma absolutnie żadnego szkodliwego wpływu na środowisko.
Ogólny schemat pracy
Elektrownie falowe to pływające struktury, które są w stanie przekształcić energię mechaniczną ruchu fal w energię elektryczną i przekazywać ją konsumentowi. Jednocześnie starają się korzystać z dwóch źródeł:
- Rezerwy kinetyczne. Wały morskie przechodzą przez rurę o dużej średnicy i obracają ostrza, które przenoszą siłę na generator elektryczny. Stosowana jest również zasada pneumatyczna – woda, wnikając do specjalnej komory, wypiera stamtąd tlen, który kierowany jest systemem kanałów i obraca łopatki turbiny.
- Tocząca się energia. W tym przypadku elektrownia falowa działa jak pływak. Poruszając się w przestrzeni wraz z profilem fali, sprawia, że turbina obraca się poprzez skomplikowany system dźwigni.
Różne kraje używają własnej technologii do przekształcania mechanicznego ruchu fal w energię elektryczną, ale ogólniemają ten sam schemat działania.
Wady elektrowni falowych
Główną przeszkodą w powszechnym wprowadzaniu elektrowni falowych jest ich koszt. Ze względu na skomplikowaną konstrukcję i kompleksową instalację na powierzchni wód morskich koszty uruchomienia takich instalacji są wyższe niż przy budowie elektrowni jądrowej czy elektrociepłowni.
Ponadto istnieje szereg innych niedociągnięć, które są głównie związane z pojawieniem się problemów społeczno-gospodarczych. Rzecz w tym, że duże stacje pływakowe stwarzają niebezpieczeństwo i przeszkadzają w nawigacji i łowieniu ryb – elektrownia falowa spławikowa może po prostu zmusić człowieka do opuszczenia łowisk. Możliwe są również konsekwencje środowiskowe. Zastosowanie instalacji znacznie wygasza fale morskie, zmniejsza je i zapobiega ich wybijaniu się na brzeg. Tymczasem fale odgrywają ważną rolę w procesie wymiany gazowej w oceanie, oczyszczając jego powierzchnię. Wszystko to może doprowadzić do zmiany równowagi ekologicznej.
Pozytywne aspekty elektrowni falowych
Oprócz wad, elektrownia falowa ma również szereg zalet, które mają pozytywny wpływ na działalność człowieka:
- instalacje, ze względu na to, że gaszą energię fal, mogą chronić konstrukcje przybrzeżne (molo, porty) przed zniszczeniem przez siły oceanu;
- Elektryczność jest generowana przy minimalnych kosztach;
- moc wysokiej fali sprawia, że farmy wiatrowe są bardziej opłacalne ekonomicznie niż elektrownie wiatrowe lub słoneczne.
Zasoby energii posiadają również wody lądowe, głównie rzeki. Budowa stacji na mostach, przeprawach, pirsach to perspektywa rozwoju tego obszaru wytwarzania energii elektrycznej.
Problemy do rozwiązania
Głównym zadaniem stojącym teraz przed społecznością naukową jest ulepszenie projektu, co zmniejszy koszty energii elektrycznej wytwarzanej przez elektrownie falowe. Zasada działania powinna pozostać taka sama, ale do tworzenia instalacji wykorzystywane będą nowe technologie i materiały.
Średnia moc fali wynosi 75-85 kW/m - jest to zakres, do którego dostraja się większość stacji. Jednak podczas sztormu siła fal morskich wzrasta kilkukrotnie i istnieje niebezpieczeństwo zniszczenia instalacji. Już więcej niż jedno ostrze zostało zgniecione lub wygięte po burzy. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy sztucznie zmniejszają specyficzną moc fal. Jednym z problemów jest to, że masowe wykorzystanie stacji falowych doprowadzi do zmian klimatycznych. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się dzięki obrotowi Ziemi (tak powstają fale). Powszechne korzystanie ze stacji spowoduje wolniejsze obracanie się planety. Osoba nie odczuje różnicy, ale to zniszczy szereg prądów, które odgrywają ważną rolę w wymianie ciepła Ziemi.
Pierwszy na świecie eksperymentalny WPP
Pierwsza elektrownia falowa pojawiła się w 1985 roku w Norwegii. Jego moc wynosiła 500 kW, a ona samabył prototypem. Jego zasada działania opiera się na cyklicznej kompresji i rozprężaniu medium:
- cylinder z otwartym dnem jest zanurzony w wodzie tak, aby jego krawędź znajdowała się poniżej zagłębienia fali - jej najniższy punkt;
- okresowo bieżąca woda spręża powietrze w komorze wewnętrznej;
- po osiągnięciu określonego ciśnienia otwiera się zawór, który umożliwia przepływ sprężonego tlenu do turbiny.
Ta elektrownia wyprodukowała 500 kW energii, co wystarczyło do potwierdzenia efektywności instalacji, które przyczyniły się do ich rozwoju.
Pierwsza na świecie elektrownia przemysłowa
Pierwszą na świecie instalacją na skalę przemysłową jest przybrzeżny Port Kemble firmy Oceanlinx w Australii. Uruchomiono ją w 2005 r., ale następnie wysłano do odbudowy i ponownie uruchomiono w 2009 r., dlatego obecnie w regionie wykorzystywane są zarówno elektrownie pływowe, jak i falowe. Jego zasada działania jest następująca:
- Fale okresowo wpadają do specjalnych komór, powodując kompresję powietrza.
- Po osiągnięciu krytycznego ciśnienia sprężone powietrze obraca generator elektryczny przez sieć kanałów.
- Aby uchwycić ruch i siłę fal, łopatki turbiny zmieniają kąt nachylenia.
Moc instalacji wynosiła około 450 kW, chociaż każda sekcja stacji jest w stanie dostarczyć od 100 kWh do 1,5 MWh energii elektrycznej.
Pierwsza komercyjna farma wiatrowa na świecie
Pierwsza komercyjna elektrownia falowaPowołanie zdobyte w 2008 r. w Agusador w Portugalii. Co więcej, jest to pierwsza instalacja na świecie, która bezpośrednio wykorzystuje energię mechaniczną fali. Projekt przygotowała angielska firma Pelamis Wave Power.
Struktura zawiera kilka sekcji, które są zwalniane i wznoszą się wraz z profilem fali. Sekcje są połączone zawiasowo z układem hydraulicznym i uruchamiają go podczas ruchu. Mechanizm hydrauliczny powoduje obrót wirnika generatora, dzięki czemu wytwarzana jest energia elektryczna. Elektrownie falowe stosowane w Portugalii mają plusy i minusy. Zaletą instalacji jest jej duża moc – ok. 2,25 MW, a także możliwość zamontowania dodatkowych sekcji. Jest tylko jedna wada instalacji systemu - występują trudności z przesyłaniem energii elektrycznej przewodami do odbiorcy.
Pierwsza elektrownia falowa w Rosji
W Rosji pierwsza farma wiatrowa pojawiła się w 2014 roku na Terytorium Nadmorskim. Opracowaniem zajął się zespół naukowców z Uralskiego Uniwersytetu Federalnego i Instytutu Oceanologii Pacyfiku Oddziału Dalekowschodniego Rosyjskiej Akademii Nauk. Instalacja ma charakter eksperymentalny. Jego osobliwością jest to, że wykorzystuje energię nie tylko fal, ale także pływów.
W Moskwie planowana jest budowa laboratorium badawczego, które opracuje i stworzy pierwszą krajową stację pływającą. Być może po tym elektrownie falowe w Rosji będą miały także przeznaczenie przemysłowe lub komercyjne.
Zalecana:
Lokomotywa elektryczna 2ES6: historia powstania, opis ze zdjęciem, główne cechy, zasada działania, cechy działania i naprawy
Dziś komunikacja między różnymi miastami, transport pasażerski, dostawa towarów odbywa się na różne sposoby. Jednym z tych sposobów była kolej. Lokomotywa elektryczna 2ES6 to jeden z obecnie aktywnie wykorzystywanych rodzajów transportu
Pływająca elektrownia jądrowa, akademik Łomonosow. Pływająca elektrownia atomowa na Krymie. Pływające elektrownie jądrowe w Rosji
Pływające elektrownie jądrowe w Rosji – projekt krajowych projektantów stworzenia mobilnych jednostek małej mocy. W rozwój zaangażowanych jest państwowa korporacja „Rosatom”, przedsiębiorstwa „B altic Plant”, „Small Energy” i szereg innych organizacji
Elektrownia gazowo-tłokowa: zasada działania. Eksploatacja i konserwacja elektrowni gazowo-tłokowych
Elektrownia gazowo-tłokowa jest wykorzystywana jako główne lub zapasowe źródło energii. Urządzenie do działania wymaga dostępu do dowolnego rodzaju gazu palnego. Wiele modeli GPES może dodatkowo generować ciepło do ogrzewania i chłodu dla systemów wentylacyjnych, magazynów, obiektów przemysłowych
Pływająca elektrownia atomowa „Akademik Łomonosow”. Pływająca elektrownia atomowa „Northern Lights”
Nowe słowo w zastosowaniu pokojowego atomu - pływająca elektrownia atomowa - innowacje rosyjskich projektantów. W dzisiejszym świecie takie projekty są najbardziej obiecujące w dostarczaniu energii elektrycznej do osiedli, dla których lokalne zasoby nie wystarczają. A to są inwestycje na morzu w Arktyce, na Dalekim Wschodzie i na Krymie. Pływająca elektrownia jądrowa, która powstaje w Stoczni Bałtyckiej, już teraz cieszy się dużym zainteresowaniem inwestorów krajowych i zagranicznych
Elektrownia mobilna: opis, zasada działania, rodzaje i recenzje
Artykuł poświęcony jest elektrowniom mobilnym. Uwzględniane są cechy takiego sprzętu, zasada działania, odmiany itp
