Viļņu spēkstacija: darbības princips

Pasaules okeāna ūdeņi paši par sevi slēpj neskaitāmusbagātības, kuru galvenais, iespējams, ir neierobežots enerģijas avots jūras viļņu veidā. Pirmo reizi kristāla viļņu kinētiskās enerģijas izmantošana tika domāta 18.gadsimtā Parīzē, kur tika prezentēts pirmais viļņu ražotnes patents. Tagad tehnoloģija ir virzīta uz priekšu, un, kopīgi strādājot ar zinātniekiem, tika izveidota pirmā komerciālā viļņu spēkstacija, kuru sāka izmantot 2008. gadā.

Kāpēc tas ir izdevīgi?

Nav noslēpums, ka dabas bagātībair uz noguruma robežas. Ogļu, naftas un gāzes rezerves - galvenie enerģijas avoti - beidzas. Saskaņā ar optimistiskāko zinātnieku prognozi, krājumi ilgs 150-300 gadu dzīvi. Kodolenerģija arī neatbilda cerībām. Liela jauda un ražīgums maksā par būvniecības izmaksām, ekspluatāciju, bet atkritumu izgāšanas un vides apdraudējuma problēmas drīz būs spiestas pamest tās. Šo iemeslu dēļ zinātnieki meklē jaunus alternatīvus enerģijas avotus. Vēja un saules spēkstacijas jau darbojas. Bet ar visiem to nopelniem, tiem ir ievērojams trūkums - zems efektivitāte. Nevarēs apmierināt visu iedzīvotāju vajadzības. Tāpēc ir nepieciešami jauni risinājumi.

Elektroenerģijas ražošanai - vilnisSpēkstacija izmanto viļņu kinētisko enerģiju. Saskaņā ar konservatīvākajām aplēsēm šis potenciāls tiek lēsts 2 miljonos MW, kas ir salīdzināms ar 1000 pilnas jaudas atomelektrostacijām, un viena viļņa priekšpuse ir aptuveni 75 kW / m. Tajā pašā laikā tam nav nekādas kaitīgas ietekmes uz vidi.

Vispārējā darba shēma

Viļņu elektrostacijas sauc par peldošāmStruktūras, kas spēj pārveidot viļņu kustības mehānisko enerģiju elektroenerģijā un nodot to patērētājam. To darot, mēģiniet izmantot divus avotus:

1. Kinētiskās rezerves. Jūras vārpstas iziet cauri liela diametra caurulei un pagriež asmeņus, kas nodod spēku enerģijas ģeneratoram. Pneimatiskais princips tiek izmantots arī - ūdens iekļūst īpašā kamerā, no tā pārvieto skābekli, kas tiek novirzīts pa kanāla sistēmu un pagriež turbīnu lāpstiņus.
2. Enerģijas velmēšana. Tādā gadījumā viļņu elektrostacija darbojas kā apgrozāmos līdzekļus. Pārvietojas telpā kopā ar viļņa profilu, tas ir, izmantojot sarežģīta sistēma svirām izraisa turbīna rotēt.

Dažādas valstis izmanto savas tehnoloģijas, lai pārveidotu viļņu mehānisko kustību elektroenerģijā, taču tām ir vienāda rīcības shēma.

Vēja spēkstaciju trūkumi

Galvenais šķērslisVēja spēkstaciju ieviešana ir to izmaksas. Sakarā ar sarežģītu konstrukciju un sarežģītu uzstādīšanu jūras ūdens virsmā šo iekārtu ieviešanas izmaksas ir augstākas nekā kodolspēkstacijas vai termoelektrostacijas celtniecībai.

Turklāt ir vairāki citi trūkumi,kas galvenokārt ir saistītas ar sociālekonomisko problēmu rašanos. Lieta ir tā, ka lielas pludiņa stacijas rada briesmas un traucē navigāciju un zveju - peldošā viļņu spēkstacija var vienkārši izstumt cilvēku no zvejas zonām. Iespējamas arī ekoloģiskas sekas. Iekārtu izmantošana ievērojami dzēš jūras šahtas, samazina tās un neļauj ielauzties krastā. Tikmēr viļņiem ir svarīga loma okeāna gāzes apmaiņas procesā, tās virsmas tīrīšana. Tas viss var novest pie ekoloģiskā līdzsvara maiņas.

Pozitīvie viļņu spēkstaciju aspekti

Papildus savām nepilnībām, vēja elektrostacijai ir arī vairākas priekšrocības, kas pozitīvi ietekmē cilvēka darbības:

• Iekārtas, pateicoties faktam, ka tās dzēš viļņu enerģiju, var aizsargāt piekrastes struktūras (piestātnes, ostas) no iznīcināšanas ar okeāna spēku;
• elektroenerģijas ražošana notiek ar minimālām izmaksām;
• augsta viļņu enerģija padara vēja parku ekonomiski izdevīgākus nekā vēja vai saules spēkstacijas.

Enerģijas rezerves ir pieejamas arī uz sauszemes, galvenokārt upēm. Staciju būvniecība uz tiltiem, prāmjiem, piestātnēm ir izredzes attīstīt šo enerģijas ražošanas jomu.

Problēmas, kas jāatrisina

Galvenais uzdevums, kas saskaras ar zinātnitagad ir dizaina uzlabojums, kas samazinās elektroenerģijas izmaksas, kas rada viļņu spēkstacijas. Darbības principam vajadzētu palikt nemainīgiem, bet iekārtu radīšanai tiks izmantotas jaunas tehnoloģijas un materiāli.

Vidējā viļņa jauda ir 75-85 kW / m -uz šī diapazona ir iestatīta lielākā daļa staciju. Tomēr vētras laikā jūras vārpstu spēks palielinās vairākas reizes un tiek radīta iekārtu iznīcināšanas bīstamība. Vairāk nekā viens asmenis bija sarecējis vai saliekts pēc vētras. Lai atrisinātu šo problēmu, zinātnieki, kas izmanto mākslīgas metodes, samazina īpašo viļņu spēku. Viena no problēmām ir tā, ka masveida viļņu staciju izmantošana novedīs pie klimata pārmaiņām. Elektroenerģijas ģenerēšana tiek veikta Zemes rotācijas dēļ (tādā veidā veidojas viļņi). Visaptveroša staciju izmantošana liks planētai pagriezties lēnāk. Persona neizjūt atšķirību, bet tas iznīcinās vairākus strāvas, kas spēlē svarīgu lomu Zemes siltuma apmaiņā.

Pasaules pirmais eksperimentālais vēja ģeneratoru fermeris

Pirmā viļņu elektrostacija parādījās 1985. gadāgads Norvēģijā. Tās jauda bija 500 kW, un viņa bija prototips. Tās darbības princips ir balstīts uz ciklisku kompresiju un vides paplašināšanos:

• cilindrs ar atvērtu dibenu ir iegremdēts ūdenī tā, lai tā malas būtu zem vilnes sile - tās zemākais punkts;
• Periodiski ienākošais ūdens saspiež gaisu iekšējā dobumā;
• kad tiek sasniegts zināms spiediens, tiek atvērts vārsts, kas nodrošina turbīnas spiediena skābekļa padevi.

Šāda spēkstacija saražoja 500 kW enerģiju, tādēļ būtu pietiekami, lai apstiprinātu iekārtu efektivitāti, kas veicināja to attīstību.

Pirmā pasaules industriālā elektrostacija

Pirmā rūpnieciskā mēroga instalācija pasaulēOceanlinx tiek uzskatīts par Austrālijas Port Campbellas ūdens apgabalu. Tas tika nodots ekspluatācijā 2005. gadā, bet pēc tam tas tika nosūtīts rekonstrukcijai, un 2009. gadā tas tika atkārtoti nopelnīts, tāpēc reģionā tiek izmantotas gan plūdmaiņu, gan viļņu spēkstacijas. Tās darbības princips ir šāds:

1. Viļņi periodiski nonāk īpašās kamerās, izraisot gaisa sarukšanos.
2. Sasniedzot kritisko spiedienu, saspiestais gaiss pāri kanālu tīklam.
3. Lai uztvertu viļņu kustību un spēku, turbīnu lāpstiņas maina slīpuma leņķi.

Iekārtas jauda bija apmēram 450 kW, lai gan katra stacijas sekcija spēj nodrošināt no 100 kWh līdz 1,5 MWh elektroenerģijas.

Pasaulē pirmā komerciālā vēja parks

Pirmā viļņu elektrostacija komerciālaIecelšana notika 2008. gadā Agusadorā, Portugālē. Turklāt tā ir pirmā iekārta pasaulē, kas tieši izmanto viļņu mehānisko enerģiju. Projektu sagatavoja angļu kompānija Pelamis Wave Power.

Struktūra sastāv no vairākām sadaļām,kas tiek atbrīvoti un pacelti kopā ar viļņu profilu. Sekcijas pivotāli piestiprina pie hidrauliskās sistēmas un vadīt to kustības laikā. Hidrauliskais mehānisms ģenerē ģeneratora rotatoru, tāpēc tiek ģenerēta elektroenerģija. Izmanto Portugālē, viļņu elektrostacijām ir plusi un mīnusi. Iekārtas priekšrocība ir liela jauda - apmēram 2,25 MW, un iespēju uzstādīt papildu sekcijas. Sistēmas uzstādīšanas trūkums ir viens - grūtības ar elektroenerģijas pārraidi caur vadiem patērētājam.

Pirmā viļņu spēkstacija Krievijā

Tas parādījās 2014. gadā Krievijā, pirmās WEC inPrimorje Teritorija. Krievijas Zinātņu akadēmijas Tuvo Austrumu filiāles Klusā okeāna okeāna institūta zinātnieku komanda bija izstrādājusi. Instalācija ir eksperimentāla. Tās iezīme ir tā, ka tā izmanto enerģiju ne tikai viļņos, bet arī plūdmaiņās.

Plānots būvēt MaskavāPētniecības laboratorija, kas izstrādās un izveidos pirmo vietējo pludiņu staciju. Varbūt pēc tam vēja elektrostacijām Krievijā būs arī rūpniecisks vai komerciāls mērķis.