Centrala electrică cu val: principiu de funcționare

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Apele oceanelor ascund nenumărate bogății, dintre care principalele, probabil, sunt surse nelimitate de energie sub formă de valuri ale mării. Pentru prima dată, utilizarea energiei cinetice a puțurilor care rulează pe țărm a fost gândită în secolul al XVIII-lea la Paris, unde a fost prezentat primul brevet pentru o moară cu valuri. Acum, tehnologia a făcut un pas mult înainte, iar prima centrală comercială cu valuri a fost creată prin eforturile comune ale oamenilor de știință, care a început să funcționeze în 2008.

De ce este benefic?

Nu este un secret că resursele naturale sunt pe cale de epuizare. Rezervele de cărbune, petrol și gaze - principalele surse de energie - se apropie de sfârșit. Conform celor mai optimiste prognoze ale oamenilor de știință, rezervele vor fi suficiente pentru 150-300 de ani de viață. Nici energia nucleară nu a fost la înălțimea așteptărilor. Puterea mare și productivitatea plătesc costurile de construcție, exploatare, dar problemele de eliminare a deșeurilor și deteriorarea mediului le vor forța în curând să fie abandonate. Din aceste motive, oamenii de știință caută noi surse alternative de energie. Acum dejafuncționează centrale eoliene și solare. Dar, pentru toate avantajele lor, au un dezavantaj semnificativ - eficiență scăzută. Nu se vor putea satisface nevoile întregii populații. Prin urmare, sunt necesare soluții noi.

Pentru a genera energie electrică, o centrală electrică a valurilor folosește energia cinetică a valurilor. Potrivit celor mai conservatoare estimări, acest potențial este estimat la 2 milioane MW, ceea ce este comparabil cu 1000 de centrale nucleare care funcționează la capacitate maximă și aproximativ 75 kW/m3 pe metru de front de undă. Nu există absolut niciun efect dăunător asupra mediului.

Schema generală de lucru

Centralele cu valuri sunt structuri plutitoare care sunt capabile să transforme energia mecanică a mișcării valurilor în energie electrică și să o transmită consumatorului. În același timp, încearcă să folosească două surse:

1. Rezerve cinetice. Arborii marini trec printr-o țeavă cu diametru mare și rotesc lamele, care transmit forța unui generator electric. Se aplică și principiul pneumatic - apa, pătrunzând într-o cameră specială, deplasează oxigenul de acolo, care este redirecționat printr-un sistem de canale și rotește paletele turbinei.
2. Energie de rulare. În acest caz, centrala electrică a valurilor acționează ca un plutitor. Mișcându-se în spațiu odată cu profilul valului, face ca turbina să se rotească printr-un sistem complex de pârghii.

Diferitele țări folosesc propria tehnologie pentru a converti mișcarea mecanică a undelor în electricitate, dar generalulau aceeași schemă de acțiune.

Dezavantajele centralelor cu valuri

Principalul obstacol în calea introducerii pe scară largă a centralelor cu valurile este costul acestora. Datorită designului complex și instalării complexe la suprafața apelor mării, costurile de punere în funcțiune a unor astfel de instalații sunt mai mari decât pentru construcția unei centrale nucleare sau a unei centrale termice.

În plus, există o serie de alte deficiențe, care sunt asociate în principal cu apariția problemelor socio-economice. Chestia este că stațiile mari de plutire creează un pericol și interferează cu navigația și pescuitul - o centrală electrică cu valuri de plutire poate forța pur și simplu o persoană să iasă din zonele de pescuit. Există, de asemenea, posibile consecințe asupra mediului. Utilizarea instalațiilor stinge semnificativ valurile mării, le micșorează și previne spargerea lor la țărm. Între timp, valurile joacă un rol important în procesul de schimb de gaze în ocean, curățindu-i suprafața. Toate acestea pot duce la o schimbare a echilibrului ecologic.

Aspecte pozitive ale centralelor cu valuri

Alături de dezavantaje, o centrală electrică cu valurile are și o serie de avantaje care au un impact pozitiv asupra activităților umane:

• instalațiile, datorită faptului că sting energia valurilor, pot proteja structurile de coastă (degurile, porturile) de distrugerea de către forța oceanului;
• Electricitatea este generată la un cost minim;
• puterea mare a valurilor face fermele eoliene mai viabile din punct de vedere economic decât centralele eoliene sau solare.

Rezervele de energie sunt deținute și de apele terestre, în principal râuri. Construirea de stații pe poduri, treceri, chei reprezintă o perspectivă pentru dezvoltarea acestei zone de producere a energiei electrice.

Probleme de rezolvat

Sarcina principală cu care se confruntă comunitatea științifică acum este de a îmbunătăți designul, ceea ce va reduce costul energiei electrice generate de centralele cu valurile. Principiul de funcționare ar trebui să rămână același, dar noi tehnologii și materiale vor fi folosite pentru a crea instalații.

Puterea medie a undei este de 75-85 kW/m - acesta este intervalul la care sunt reglate majoritatea posturilor. Cu toate acestea, în timpul unei furtuni, puterea valurilor mării crește de mai multe ori și există pericolul distrugerii instalațiilor. Deja mai mult de o lamă a fost mototolită sau îndoită după o furtună. Pentru a rezolva această problemă, oamenii de știință reduc în mod artificial puterea specifică a valurilor. Una dintre probleme este că utilizarea masivă a stațiilor de unde va duce la schimbări climatice. Generarea energiei electrice se realizează datorită rotației Pământului (așa se formează undele). Utilizarea pe scară largă a stațiilor va face ca planeta să se rotească mai încet. O persoană nu va simți diferența, dar acest lucru va distruge o serie de curenți care joacă un rol important în schimbul de căldură al Pământului.

Primul WPP experimental din lume

Prima centrală a valurilor a apărut în 1985 în Norvegia. Puterea sa a fost de 500 kW și ea însășia fost un prototip. Principiul său de funcționare se bazează pe compresia ciclică și extinderea mediului:

• un cilindru cu fundul deschis este scufundat în apă, astfel încât marginea lui să fie sub golul valului - punctul său cel mai de jos;
• apa curgătoare periodic comprimă aerul din cavitatea internă;
• când se atinge o anumită presiune, se deschide o supapă, care permite oxigenului comprimat să treacă în turbină.

Această centrală a produs 500 kW de energie, ceea ce a fost suficient pentru a confirma eficiența instalațiilor, care au contribuit la dezvoltarea acestora.

Prima centrală industrială din lume

Prima instalație la scară industrială din lume este Oceanlinx offshore Port Kemble, Australia. A fost dat în exploatare în 2005, dar apoi a fost trimis la reconstrucție și a început să funcționeze din nou în 2009, motiv pentru care în regiune sunt acum utilizate atât centralele mareomotrice, cât și centralele valurilor. Principiul său de funcționare este următorul:

1. Valurile intră periodic în camere speciale, provocând comprimarea aerului.
2. Când se atinge presiunea critică, aerul comprimat rotește generatorul electric printr-o rețea de canale.
3. Pentru a capta mișcarea și forța valurilor, paletele turbinei își schimbă unghiul de înclinare.

Capacitatea instalației a fost de aproximativ 450 kW, deși fiecare secțiune a stației este capabilă să livreze de la 100 kWh la 1,5 MWh de energie electrică.

Primul parc eolian comercial din lume

Prima centrală comercială a valurilorNumire obținută în 2008 în Agusador, Portugalia. Mai mult, este prima instalație din lume care folosește direct energia mecanică a undei. Proiectul a fost pregătit de compania engleză Pelamis Wave Power.

Structura include mai multe secțiuni care sunt eliberate și se ridică odată cu profilul valului. Secțiunile sunt articulate de sistemul hidraulic și îl acționează în timpul mișcării. Mecanismul hidraulic face ca rotorul generatorului să se rotească, datorită căruia se generează electricitate. Centralele cu valuri utilizate în Portugalia au plusuri și minusuri. Avantajul instalației este puterea sa mare - aproximativ 2,25 MW, precum și posibilitatea de a instala secțiuni suplimentare. Există un singur dezavantaj al instalării sistemului - există dificultăți cu transmiterea energiei electrice prin fire către consumator.

Prima centrală electrică cu val din Rusia

În Rusia, primul parc eolian a apărut în 2014 pe teritoriul Primorsky. Dezvoltarea a fost realizată de o echipă de oameni de știință de la Universitatea Federală Ural și de la Institutul Oceanologic Pacific al filialei din Orientul Îndepărtat al Academiei Ruse de Științe. Instalarea este experimentală. Particularitatea sa este că folosește nu numai energia valurilor, ci și a mareelor.

La Moscova, este planificată construirea unui laborator de cercetare care va dezvolta și crea prima stație de plutire internă. Poate că, după aceea, centralele cu valuri din Rusia vor avea și un scop industrial sau comercial.