Aaltovoimalaitos: toimintaperiaate

Maailman valtameren vedet peittävät itsensä lukemattomiarikkaudet, joiden pääasiallisena kohteena ovat ehkä rajoittamattomat energialähteet meren aaltojen muodossa. Ensimmäistä kertaa aallot aallon kineettisen energian käyttämisestä ajateltiin Pariisissa 1700-luvulla, jolloin esiteltiin ensimmäisen aallotehtaan patentti. Nyt tekniikka on siirtynyt kauas eteenpäin, ja tutkijoiden yhteisillä ponnisteluilla luotiin ensimmäinen kaupallinen aalto-voimalaitos, jota käytettiin vuonna 2008.

Miksi se on kannattavaa?

Se ei ole salaisuus, että luonnonvaratovat loppujen lopussa. Hiilen, öljyn ja kaasun, tärkeimpien energialähteiden, varat ovat loppumassa. Tutkijoiden eniten optimististen ennusteiden mukaan varastot kestävät 150-300 vuotta elämää. Ydinvoima ei myöskään täyttänyt odotuksia. Suuri teho ja tuottavuus maksaa rakentamisen ja käytön kustannuksista, mutta polkumyynnin aiheuttamat jätteet ja ympäristövahinkojen ongelmat joutuvat pian luopumaan niistä. Näistä syistä tutkijat etsivät uusia vaihtoehtoisia energialähteitä. Tuuli- ja aurinkovoimalat ovat jo toiminnassa. Mutta niiden kaikkien ansioiden mukaan niillä on merkittävä haitta - heikko tehokkuus. Koko väestön tarpeita ei voida vastata. Siksi tarvitaan uusia ratkaisuja.

Sähköntuotanto, aaltoVoimalaitos käyttää aaltojen kineettistä energiaa. Suurin varovaisten arvioiden mukaan tämän potentiaalin arvioidaan olevan 2 miljoonaa megawattia, mikä on verrattavissa 1000: aan täyteiseen ydinvoimalaitokseen ja yhden metrin aallon etuosasta noin 75 kW / m. Samalla ei ole lainkaan haitallisia vaikutuksia ympäristöön.

Yleinen työskentelyjärjestelmä

Aalto-voimalaitoksia kutsutaan kelluvaksirakenteet, jotka kykenevät muuttamaan aallon liikkuvuuden mekaanisen energian sähköksi ja siirtämään sen kuluttajalle. Samalla yritä käyttää kahta lähdettä:

1. Kineettiset varannot. Meriakselit kulkevat halkaisijaltaan suuren putken läpi ja pyörivät siipiä, jotka lähettävät voiman generaattoriin. Pneumaattista periaatetta sovelletaan myös - vettä, tunkeutuu erityiseen kammioon, syrjäyttää hapen, joka ohjataan kanavajärjestelmän kautta ja kiertää turbiinien terät.
2. Liikkuva energia Tällöin aallon voimalaitos toimii kellukkeena. Aallon profiililla liikuttaminen avaruudessa, mutkikas vipujärjestelmä tekee turbiinin pyörimisestä.

Eri maat käyttävät omia tekniikoitaan muuntaa aaltojen mekaaninen liike sähkönä, mutta yleinen toimintamalli on sama.

Aaltovoimalaitosten haitat

Suurin esteAaltovoimaloiden käyttöönotto on niiden kustannus. Monimutkaisen rakentamisen ja monimutkaisen asennuksen vuoksi meriveden pinnalle laitosten käyttöönoton kustannukset ovat suuremmat kuin ydinvoimalaitoksen tai lämpövoimalaitoksen rakentamisessa.

Lisäksi on olemassa monia muita haittoja,jotka liittyvät lähinnä sosioekonomisten ongelmien syntymiseen. Tosiasia on, että suuret kelluvat asemat aiheuttavat vaaraa ja häiritsevät navigointia ja kalastusta - kelluva aalto voimalaitos voi yksinkertaisesti pakottaa ihmisiä pois kalastusalueilta. Myös ekologiset seuraukset ovat mahdollisia. Laitteiden käyttö heikentää merkittävästi meriseinämää, tekee niistä pienempiä eikä salli niiden purkautua rannikolle. Samaan aikaan aallot ovat tärkeässä asemassa kaasunvaihdon prosessissa meressä, puhdistamalla sen pinta. Kaikki tämä voi johtaa siirtymiseen ekologiseen tasapainoon.

Aallon voimalaitosten positiiviset puolet

Haittojen ohella aaltovoimalaitoksella on myös useita etuja, joilla on positiivinen vaikutus ihmisen toimintaan:

• laitokset, koska ne sammuttavat aallon energian, voivat suojella rannikkorakenteita (laitureita, satamia) hävittämisen valtamerialuksella;
• sähköntuotanto tapahtuu mahdollisimman vähän;
• Suurten aaltojen teho tekee WEC: n taloudellisemmaksi kuin tuuli- tai aurinkoenergia.

Energia maa ja hallussaan vettä, lähinnä jokia. Siltojen, lauttojen ja kiinnitysasemien asentaminen on mahdollisuuksia kehittää tätä sähköntuotantoaluetta.

Ongelmia ratkaista

Päätehtävä, joka kohdistuu tieteeseenyhteisö on nyt parantamaan suunnittelua, joka vähentää sähkön kustannuksia, jotka tuottavat aaltovoimaloita. Toimintaperiaatteen on pysyttävä ennallaan, mutta uusien tekniikoiden ja materiaalien käyttäminen laitosten rakentamiseen.

Aallon keskimääräinen teho on 75-85 kW / m -Tällä alueella suurin osa asemista on viritetty. Kuitenkin myrskyn aikana meren seinien teho kasvaa useita kertoja ja luo asennusten tuhoutumisen vaaraa. Ei enää yksi terä murskeen tai taivutettu myrskyn jälkeen. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat keinotekoiset menetelmät vähentävät aaltojen erityistä voimaa. Yksi ongelmista on, että aaltoasemien massiivinen käyttö johtaa ilmastonmuutokseen. Sähköenergian tuottaminen johtuu maapallon kiertämisestä (näin muodostuu aaltoja). Asemien laaja käyttö aiheuttaa planeettaa pyörimään hitaammin. Ihminen ei tunne eroa, mutta se tuhoaa useita virtauksia, joilla on tärkeä rooli maan lämmönsiirrolla.

Maailman ensimmäinen kokenut tuulipuisto

Ensimmäisen aallon voimalaitos ilmestyi vuonna 1985Norjassa. Sen teho oli 500 kW, ja hän itse oli prototyyppi. Sen toimintaperiaate perustuu sykliseen puristukseen ja ympäristön laajenemiseen:

• sylinteri avoimella pohjalla upotetaan veteen siten, että sen reuna on aallon kourun alapuolella - sen alimmassa kohdassa;
• ajoittain saapuva vesi pakkaa ilmaa sisäiseen onteloon;
• kun tietty paine on saavutettu, avautuu venttiili, joka kulkee kompressoidun hapen kautta turbiiniin.

Tällainen voimalaitos tuotti 500 kW energiaa niin, että se riitti vahvistamaan laitosten tehokkuuden, mikä osaltaan edisti niiden kehitystä.

Maailman ensimmäinen teollisuusvoimala

Maailman ensimmäinen teollisuusvaiheen asennusSitä pidetään Oceanlinxina Port Kemblein vesialueella Australiassa. Se otettiin käyttöön vuonna 2005, mutta sitten lähetettiin jälleenrakennukseen ja vuonna 2009 se alkoi jälleen työskennellä, minkä vuoksi sekä vuorovesi- että aallon voimalaitoksia käytetään alueella. Sen toimintaperiaate on seuraava:

1. Aallot joutuvat ajoittain erityisiin kammioihin pakottaen ilmatilaan.
2. Kun kriittinen paine saavuttaa, paineilma pyöri generaattoria kanavaverkon kautta.
3. Aaltojen liikkeen ja voiman kaappaamiseksi turbiinin siivet muuttavat kaltevuuskulmaa.

Asennuskapasiteetti oli noin 450 kW, vaikka jokaisen aseman osa pystyy tuottamaan 100 kWh - 1,5 MWh sähköä.

Maailman ensimmäinen kaupallinen tuulipuisto

Ensimmäinen aalto teho kaupalliseenSaavutettu kohde vuonna 2008 Agusadorissa Portugalissa. Lisäksi se on maailman ensimmäinen laitos, joka käyttää suoraa mekaanisen energian aaltoja. Hankkeessa tuotettiin brittiläinen yhtiö Pelamis Aaltovoimaa.

Rakenne sisältää useita osioitajotka vapautetaan ja nostetaan yhdessä aaltoprofiilin kanssa. Oksat kiinnitetään saranoidusti hydraulijärjestelmään ja liikuttamisen aikana. Hydraulimekanismi aiheuttaa generaattorin roottorin pyörimisen, minkä ansiosta sähkövoima syntyy. Portugalissa käytetyissä aaltovoimalaitoksissa on etuja ja haittoja. Laitoksen etu on sen suuri kapasiteetti - noin 2,25 megawattia sekä mahdollisuus asentaa lisäosat. Järjestelmän asennuksen puute on yksi - sähköenergian kulutuksen kautta kuluttajille on vaikeuksia.

Venäjän ensimmäinen aalto-voimalaitos

Venäjällä ensimmäinen tuulipuisto ilmestyi vuonna 2014Primorsky Krai. Tiimi kehitti Uralin liittovaltion yliopiston tutkijoiden ja Venäjän tiedeakatemian Kaukoidän sivuliikkeen Tyynenmeren valtakunnan tutkimusryhmä. Asennus on kokeellista. Sen erityispiirre on, että se käyttää energiaa paitsi aaltoja, myös vuorovesiä.

Rakentaminen on suunniteltu Moskovassatutkimuslaboratorio, joka kehittää ja luo ensimmäisen kotimaisen float-aseman. Ehkä tämän jälkeen Venäjän aaltovoimalaitoksilla on myös teollinen tai kaupallinen tarkoitus.