Bangų elektrinė: darbo principas

Pasaulio vandenyno vandenys pasislėpė daugybe turtų, kurių pagrindinis, galbūt, yra beribis energijos šaltinis jūros bangų formos . Pirmą kartą kryžminio kinetinės energijos naudojimas krantą buvo paminėtas XVIII amžiuje Paryžiuje, kur buvo pristatytas pirmasis banginių malūno patentas. Dabar technologija peržengė į priekį, o pirmoji komercinė bangų jėgainė buvo įkurta 2008 m. Prasidėjusių mokslininkų bendromis pastangomis.

Kodėl tai pelninga?

Nenuostabu, kad gamtos ištekliai yra išnykimo ribos. Uolienų, naftos ir dujų, pagrindinių energijos šaltinių, rezervai baigiasi. Remiantis labiausiai optimistinėmis mokslininkų prognozėmis, rezervai truks 150-300 metų gyvenimą. Branduolinė energija taip pat neatitiko lūkesčių. Didžioji galia ir našumas moka už statybos, eksploatavimo išlaidas, tačiau atliekų šalinimo dempingo ir aplinkos žalojimo problemos netrukus bus priverstos jas atsisakyti. Dėl šių priežasčių mokslininkai ieško naujų alternatyvių energijos šaltinių. Vėjo ir saulės elektrinės jau veikia . Tačiau visais jų privalumais jie turi didelį trūkumą - mažai efektyviai. Neįmanoma patenkinti visų gyventojų poreikių. Todėl reikia naujų sprendimų.

Elektros energijos gamybai bangų jėgainė naudoja bangų kinetinę energiją . Remiantis pačiais konservatyviausiais skaičiavimais, šis potencialas vertinamas 2 milijonais MW, kuris yra panašus į 1000 galingų atominių elektrinių, o vienas metras bangos priekio sudaro apie 75 kW / m. Tuo pačiu metu nėra jokio žalingo poveikio aplinkai.

Bendroji darbo schema

Bangų elektrinės vadinamos plūduriuojančiomis konstrukcijomis, kurios gali paversti bangų judesio mechaninę energiją į elektros energiją ir perduoda ją vartotojui. Tai darydami pabandykite naudoti du šaltinius:

1. Kinetikos rezervai. Jūros velenai praeina per didelio skersmens vamzdį ir pasukami peiliai, kurie perduoda jėgas elektriniam generatoriumi. Taip pat naudojamas pneumatinis principas - vanduo, prasiskverbiantis į specialią kamerą, iš ten išstumiamas deguonis, kuris nukreipiamas palei kanalo sistemą ir sukasi turbinų mentes.
2. Energija valcavimo. Šiuo atveju bangų jėgainė veikia kaip plūduriuojantis. Judant erdvėje kartu su bangos profiliu, turbina sukasi per sudėtingą svertų sistemą.

Įvairios šalys naudoja savo technologijas, kad mechaniškai judėtų bangos į elektros energiją, tačiau jos turi tokią pačią veiksmų schemą.

Bangos elektrinių trūkumai

Pagrindinė kliūtis plačiai diegti bangų elektrines yra jų kaina. Dėl sudėtingo dizaino ir sudėtingo įrengimo ant jūros vandens paviršiaus, tokių įrenginių įgyvendinimo išlaidos yra didesnės nei statant atominę elektrinę ar šiluminę elektrinę.

Be to, yra daugybės kitų trūkumų, kurie daugiausia susiję su socialinių ir ekonominių problemų atsiradimu. Svarbu tai, kad didelės plūduriuojančios stotys kelia pavojų ir trukdo plaukioti ir žvejoti - plaukiojančios bangos elektrinė gali tiesiog išstumti asmenį iš žvejybos rajonų. Taip pat galima pasekmių aplinkai. Įrengimų naudojimas žymiai užgesina jūrinius velenus, mažina jų skaičių ir neleidžia įsilieti į krantą. Tuo tarpu bangos vaidina svarbų vaidmenį dujų keitimosi vandenynu, valymo paviršiaus. Visa tai gali paskatinti ekologinę pusiausvyrą.

Teigiami bangų jėgainių aspektai

Be trūkumų, bangų jėgainė taip pat turi daug privalumų, kurie turi teigiamą poveikį žmogaus veiklai:

• Įrenginiai dėl to, kad jie gesina bangos energiją, gali apsaugoti pakrantės struktūras (krantines, uostus) nuo sunaikinimo vandenyno jėga;
• Elektros energijos generavimas įvyksta minimaliomis sąnaudomis;
• Aukštos bangos energija vėjo jėgainių ekonomiškai ekonomiškai pelningesnė už vėjo ir saulės elektrines.

Energijos atsargos taip pat yra ant žemės, daugiausia upių. Tilto, keltų, krantinių stočių statyba yra perspektyva plėtoti šią elektros energijos gamybos vietą.

Problemos turi būti išspręstos

Šiuo metu pagrindinė užduotis, su kuria susiduria mokslinė bendruomenė, - tobulinti projektą, kuris sumažins elektros energijos, pagamintos bangų jėgainėse, išlaidas. Veikimo principas turėtų likti toks pats, tačiau įrenginiams sukurti bus naudojamos naujos technologijos ir medžiagos.

Vidutinė bangų jėga yra 75-85 kW / m - tai yra tokia diapazonas, kad dauguma stočių yra sureguliuotos. Tačiau audros metu jūrų velenų jėga didėja kelis kartus ir sukuria įrenginių sunaikinimo pavojų. Daugiau nei vienas geležis buvo raukšlėtos arba sulenktos po audros. Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai naudoja dirbtinius metodus, kad sumažintų specifinę bangų galią. Viena iš problemų yra ta, kad masinis bangų stočių naudojimas lems klimato pokyčius. Elektros energijos generavimas atliekamas dėl Žemės sukimosi (būtent taip susidaro bangos). Visapusiškas stočių naudojimas paskatins planetą pasisukti lėčiau. Žmogus nesijaučia skirtumo, bet tai sunaikins daugybę srovių, kurie atlieka svarbų vaidmenį šilumos mainuose.

Pirmasis pasaulyje pilotinis vėjo jėgainių gamykla

Pirmosios bangos elektrinė pasirodė 1985 m. Norvegijoje. Jos galia buvo 500 kW, o ji buvo prototipas. Jo veikimo principas grindžiamas cikliniu suspaudimu ir aplinkos išplėtimu:

• Balionas su atviru dugnu yra panardinamas į vandenį, kad jo kraštas būtų žemiau bangos - mažiausio taško;
• Periodiškai įeinantis vanduo suspaudžia orą vidinėje ertmėje;
• Pasiekus tam tikrą slėgį, atidaromas vožtuvas, kuris užtikrina suslėgto deguonies išleidimą į turbiną.

Tokia elektrinė gamino 500 kW energijos, kad būtų galima patvirtinti įrenginių efektyvumą, kuris prisidėjo prie jų vystymosi.

Pirmoji pasaulyje pramoninė jėgainė

Pirmasis pasaulyje pramoninio masto įrengimas yra "Oceanlinx" Australijos uosto Campbello vandens rajone. Jis buvo pradėtas eksploatuoti 2005 m., Tačiau vėliau jis buvo išsiųstas atnaujinti, o 2009 m. Jis buvo iš naujo uždirbtas, todėl šiuo metu regione naudojamos ir potvynio, ir bangų jėgainės. Jos principas yra toks:

1. Bangos periodiškai paleidžiamos į specialias kameras, todėl oras susilpnėja.
2. Kai pasiekiamas kritinis slėgis, suspaustas oras sukasi per kanalų tinklą elektros generatoriumi.
3. Norėdami užfiksuoti bangų judesį ir stiprumą, turbinų mentės pakeičia savo kampą.

Gamyklos galia buvo apie 450 kW, nors kiekviena stoties sekcija gali tiekti nuo 100 kWh iki 1,5 MWh elektros energijos.

Pirmasis pasaulyje komercinis vėjo jėgainių gamykla

Komercinės paskirties pirmosios bangos elektrinė, uždirbta 2008 m. Aguadoroje, Portugalijoje. Be to, tai yra pirmasis pasaulyje įrenginys, kuris tiesiogiai naudoja bangos mechaninę energiją. Projektą parengė anglų firma Pelamis Wave Power.

Struktūros struktūra apima keletą sekcijų, kurios yra išlaisvintos ir pakeliamos kartu su bangų profiliu. Skyriai prisitvirtinami prie hidraulinės sistemos ir veikia važiuojant. Dėl hidraulinio mechanizmo generatoriaus rotorius sukasi, todėl generuojamas elektros energija. Portugalijoje naudojamoms bangų jėgainėms yra pliusų ir minusų. Įrenginio privalumai yra dideli pajėgumai - apie 2,25 MW, o galimybė įrengti papildomus skyrius. Sistemos montavimas trūksta - elektros energijos perdavimas per laidus vartotojui yra sunkus.

Pirmosios bangos elektrinė Rusijoje

Rusijoje pirmasis vėjo jėgainių parkas pasirodė 2014 m. Primorsky krašte. Renginyje dalyvavo mokslininkų Uralo federalinio universiteto ir Ramiojo vandenyno okeanologijos instituto Tolimųjų Rytų filialas Rusijos mokslų akademijos. Montavimas yra eksperimentinis. Jo funkcija yra tai, kad ji naudoja ne tik bangų, bet ir potvynių energiją.

Maskvoje planuojama pastatyti mokslinių tyrimų laboratoriją, kuri plėtos ir sukurs pirmąją šalies plačiajuosčio ryšio stotį. Galbūt po to bangos elektrinės Rusijoje taip pat turės pramoninį ar komercinį tikslą.