Vlnová elektrárna: princip činnosti

Vody Světového oceánu skrývají v sobě nevýslovné bohatství, z nichž hlavní jsou možná neomezené zdroje energie ve formě vlny moře.

Proč je to výhodné?

Není žádným tajemstvím, že přírodní zdroje jsou na pokraji vyčerpání. Zásoby uhlí, ropy a zemního plynu - hlavní zdroje energie - se blíží ke konci. Podle nejoptimističtějších prognóz vědců budou zásoby trvat 150 až 300 let života. Jaderná energie také nedokázala splnit očekávání. Velký výkon a produktivita platí za náklady na stavbu, provoz, ale problémy s vykládáním odpadů a poškozováním životního prostředí budou brzy nuceny opustit je. Z těchto důvodů vědci hledají nové alternativní zdroje energie. Nyní je vítr a solární elektrárny. Ale díky všem svým zásluhám mají značnou nevýhodu - nízkou efektivitu. Nebude možné uspokojovat potřeby celé populace. Proto jsou potřebná nová řešení.

K výrobě elektřiny využívá vlnová elektrárna kinetické energie vlny. Podle nejkonzervativnějších odhadů tento potenciál se odhaduje na 2 miliony MW, což je srovnatelné s 1000 zaměstnanci na plný výkon jaderných elektráren a jeden m čelo vlny je asi 75 kW / m. Současně neexistuje žádný škodlivý dopad na životní prostředí.

Obecný pracovní plán

Vlnové elektrárny se nazývají plovoucí struktury, které jsou schopné transformace mechanická energie pohyb vln do elektrických a přenášet je spotřebiteli. Tím se pokuste použít dva zdroje:

1. Kinetické rezervy. Mořské hřídele procházejí trubkou s velkým průměrem a otáčejí lopatky, které přenášejí sílu na generátor. Používá se také pneumatický princip - voda proniká do speciální komory, odvádí tam kyslík, který je přesměrován podél kanálu a otáčí lopatky turbíny.
2. Energie válcování. V tomto případě funguje vlnová elektrárna jako plovák. Pohybující se v prostoru spolu s profilem vln rotuje turbínu přes komplexní systém páček.

Různé země používají své vlastní technologie k přeměně mechanického pohybu vln na elektřinu, ale mají stejný schéma.

Nevýhody vlnových elektráren

Hlavní překážkou rozsáhlého zavedení vlnových elektráren jsou jejich náklady. Vzhledem k komplexnímu návrhu a komplexní instalaci na hladině mořské vody jsou náklady na realizaci těchto zařízení vyšší než u výstavby jaderné elektrárny nebo tepelné elektrárny.

Kromě toho existuje řada dalších nedostatků, které jsou spojeny především s vznikem sociálně-ekonomických problémů. Věc je, že velké plavební stanice vytvářejí nebezpečí a zasahují do plavby a rybolovu - elektrárna s plovoucí vlnou může jednoduše přemístit člověka z rybolovných zón. Existují také možné ekologické důsledky. Použití zařízení výrazně zháší námořní šachty, zmenšuje je a nedovoluje proniknout do břehu. Mezitím vlny hrají důležitou roli v procesu výměny plynů oceánu, očistit jeho povrch. To vše může vést k posunu ekologické rovnováhy.

Pozitivní aspekty vlnových elektráren

Spolu s jejími nedostatky má vlnová elektrárna řadu výhod, které mají pozitivní vliv na lidské činnosti:

• instalace, kvůli tomu, že uhasí energii vlny, mohou chránit pobřežní struktury (kotviště, přístavy) před ničením silou oceánu;
• výroba elektrické energie probíhá s minimálními náklady;
• vysoká vlnová energie činí větrné elektrárny ekonomicky výhodnější než větrné nebo solární elektrárny.

Zásoby energie jsou také k dispozici na pozemcích, zejména řekách. Stavba stanic na mosty, trajekty, kotviště je vyhlídkou na rozvoj této oblasti výroby elektřiny.

Problémy, které je třeba vyřešit

Hlavním úkolem vědecké komunity je nyní zlepšit návrh, který sníží náklady na elektřinu vyrobenou elektrárnami s vlnami. Princip fungování by měl zůstat stejný, ale nové technologie a materiály budou použity k vytvoření zařízení.

Průměrný výkon vlny je 75-85 kW / m - v tomto rozsahu je naladěno většina stanic. Během bouře se síla námořních šachet několikrát zvětšuje a vzniká nebezpečí zničení zařízení. Více než jedna čepelka byla po bouři pokrčená nebo ohnutá. Aby tento problém vyřešili, vědci využívající umělé metody snižují specifickou sílu vln. Jedním z problémů je, že masivní využití vlnových stanic povede ke změně klimatu. Generování elektrické energie se provádí v důsledku rotace Země (tak se tvoří vlny). Všudypřítomné použití stanic způsobí, že se planeta otáčí pomaleji. Člověk nebude cítit rozdíl, ale to zničí řadu proudů, které hrají důležitou roli při výměně tepla na Zemi.

První pilotní větrná farma na světě

První vlnová elektrárna se objevila v roce 1985 v Norsku. Jeho výkon byl 500 kW a byla prototypem. Jeho princip fungování je založen na cyklickém kompresi a rozšiřování prostředí:

• válec s otevřeným dnem je ponořen do vody tak, aby její okraj byl pod žlábkem vlny - její nejnižší bod;
• Pravidelně vstupující voda stlačuje vzduch ve vnitřní dutině;
• když je dosažen určitý tlak, otevře se ventil, který dává průchod stlačeného kyslíku do turbíny.

Taková elektrárna vyráběla 500 kW energie, takže by stačilo potvrdit účinnost zařízení, které přispěly k jejich rozvoji.

První průmyslová elektrárna na světě

Prvním instalací průmyslové škály na světě je Oceanlinx ve vodní oblasti Port Campbell v Austrálii. Byla uvedena do provozu v roce 2005, ale byla poslána k rekonstrukci a v roce 2009 byla znovu získána, což je důvod, proč se v regionu nyní používají oba přívalové a vlnové elektrárny. Jeho princip fungování je následující:

1. Vlny se pravidelně dostanou do zvláštních komor, což způsobí, že se vzduch zmenší.
2. Po dosažení kritického tlaku stlačený vzduch Prostřednictvím sítě kanálů se generátor energie otáčí.
3. Pro zachycení pohybu a síly vln mění lopatky turbíny úhel sklonu.

Výkon elektrárny byl asi 450 kW, ačkoli každá část stanice je schopna dodávat od 100 kWh do 1,5 MWh elektrické energie.

První komerční větrná farma na světě

Elektrárna první vlny pro komerční účely získala v roce 2008 v Agusadoru v Portugalsku. Navíc je první instalací na světě, která přímo využívá mechanickou energii vlny. Projekt připravila anglická firma Pelamis Wave Power.

Struktura struktury zahrnuje několik úseků, které se uvolňují a zvedají spolu s profilem vln. Části jsou otočně připojeny k hydraulickému systému a poháněny během pohybu. Hydraulický mechanismus způsobuje otáčení rotoru generátoru, což je důvod, proč se generuje elektrická energie. Používané v Portugalsku, vlnové elektrárny mají klady i zápory. Výhodou instalace je velká kapacita - asi 2,25 MW a možnost instalace dalších sekcí. Nevýhoda instalace systému je jedna - je obtížné přenášet elektrickou energii prostřednictvím kabelů spotřebiteli.

První vlnová elektrárna v Rusku

V Rusku se v roce 2014 v Primorsky Krai objevila první větrná farma. Na vývoji se podílel tým vědců z Uralské federální univerzity a Tichého oceánského institutu Dálné východní pobočky Ruské akademie věd. Instalace má experimentální charakter. Jeho rysem spočívá v tom, že využívá energii nejen vln, ale i přílivu.

V Moskvě se plánuje vybudovat výzkumnou laboratoř, která bude rozvíjet a vytvářet první domácí plavební stanici. Možná, že poté budou vlnové elektrárny v Rusku mít také průmyslový nebo komerční účel.