Волновые электростанции

Содержание:

В волновая энергия или волновая энергия Это механическая энергия, генерируемая волнами и преобразующаяся в электрическую. Это кинетическая энергия воды, производимая энергией ветра при его трении о поверхность водоемов.

Эта кинетическая энергия преобразуется турбинами в электрическую энергию, являющуюся возобновляемой и чистой энергией. История использования этой энергии восходит к 19 веку, но именно в конце 20 века она начинает набирать обороты.

Сегодня предлагается большое количество систем, в которых используются преимущества различных форм волновой энергии. К ним относятся колебания волн, ударные волны или колебания давления под волной.

Общий принцип этих систем аналогичен и заключается в разработке устройств, которые преобразуют кинетическую энергию волн в механическую, а затем в электрическую. Однако конструкция и реализация очень разнообразны и могут быть установлены на берегу или в море.

Оборудование может быть погружным, полупогруженным, плавучим или построенным на береговой линии. Есть системы, такие как Pelamis, где восходящее движение волн активирует гидравлические системы за счет тяги, которая активирует двигатели, связанные с электрическими генераторами.

Другие используют силу волн, разбивающихся о берег, либо толкая гидравлические поршни, либо столбы воздуха, которые перемещают турбины (пример: система OWC, Колеблющаяся водяная колонна).

В других конструкциях сила волны используется, поскольку она разбивается о берег, чтобы направить ее и заполнить резервуары. Впоследствии потенциальная энергия накопленной воды используется для движения турбин под действием силы тяжести и выработки электроэнергии.

Энергия волн имеет несомненные преимущества, поскольку она возобновляемая, чистая, бесплатная и не оказывает большого воздействия на окружающую среду. Однако он имеет некоторые недостатки, связанные с условиями окружающей среды, в которых работает оборудование, и характеристиками волн.

Условия морской среды подвергают конструкции коррозии от селитры, воздействию морской фауны, высокой солнечной радиации, ветру и штормам. Поэтому, в зависимости от типа системы, условия работы могут быть трудными, особенно в подводных или установленных на якоре морских системах.

Аналогичным образом, обслуживание дорогостоящее, особенно в морских системах, поскольку якоря необходимо периодически проверять. С другой стороны, в зависимости от системы и района, они могут отрицательно повлиять на катание на лодках, рыбалку и отдых.

География применения волновых электроэнергетических установок

Использование волновых электростанций незначительных мощностей находит применение в получении электропитания для небольших объектов:

• береговых сооружений;
• небольших поселений;
• автономных маяков, буев;
• научно-исследовательских приборов;
• буровых платформ.

Уже около 400 навигационных буев и маяков получают питание от волновых энергоустановок – как, например, плавучий маяк индийского порта Мадрас.

Португалия

Первая в мире крупная волновая электростанция с мощностью 2,25 МВт начала эксплуатироваться в 2008 году в районе португальского

местечка Агусадора. Проект установки разработала шотландская компания Pelamis Wave Power, заключившая контракт с португальцами на 8 миллионов евро.

Сейчас на станции функционируют три преобразователя энергии волн – змеевидные устройства, погруженные на одну половину в воду. Длина каждого преобразователя равна 120 метрам, а диаметр – 3,5. Вес так называемой морской змеи составляет 750 тонн. Волны приводят в движение секции преобразователей, а сопротивление гидравлической системы способствует выработке электричества, которое по кабелям передается на сушу (станция базируется в 5 км от берега). В настоящее время ведутся работы по увеличению мощности этой волной станции с 2,25 МВт до 21 МВт: планируется добавить еще 25 преобразователей. В этом случае установка обеспечит электроснабжением 15 тысяч домов.

Норвегия

Опытно-промышленные волновые электростанции были впервые введены в строй в 1985 году в Норвегии.

Одна из них, мощностью до 500 кВт, является пневматической волновой установкой, в которой нижняя открытая часть камеры погружена под самый низкий поверхностный слой воды.

Мощность второй составляет 450 кВт. Здесь применяется эффект набегания волны на 147-метровый конфузорный откос (отлогую конусообразную поверхность). Суживающийся канал расположен в фьорде, а турбинный водоприемник возвышается на 3 м над средним уровнем моря. Установка, размещенная на берегу, исключает трудности с ее ремонтом и обслуживанием.

Австралия

Одним из самых успешных проектов в части переработки энергии океанских волн является электростанция турбинного типа Oceanlinx, работающая в акватории австралийского города Порт-Кембл. После реконструкции и переоборудования, начатых в 2005 году, станцию вновь запустили в 2009 году. Принцип работы Oceanlinx заключается во вращении турбин сжатым воздухом, поступающим из специальной камеры. Конструкция станции громоздка, и благодаря тяжести своего веса она стоит на дне, не нарушая его структуры. Около 1/3 всей конструкции, а это составляет почти 15 метров, выступает над поверхностью воды.

Важным достоинством волновой станции такого типа является производство прогнозируемого количества энергии. Платформы работают вследствие возмущения океанической поверхности, а не самих волн. Это позволяет определить погодные условия, влияющие на количество вырабатываемой энергии, на 5–7 дней вперед. Мощность Oceanlinx составляет 1 МВт, а потребители получают около 450 кВт электричества.

Патенты

• — энергии океанской волны, 2011 г. — / Salter’s Duck Hybrid
• — 1974 Устройство и способ извлечения волновой энергии — оригинальный патент «Утка Солтера».
• — 1977 Устройство для использования в извлечении энергии из волн на воде — метод Солтера для повышения эффективности «утки».
• — 1999 Пьезоэлектрический генератор вращающаяся электрическая энергия
• — 1932 г. Волновой двигатель — Океанская электростанция Парсонс — Херринг-Коув, Новая Шотландия — март 1925 г. Первая в мире коммерческая установка для преобразования энергии океанских волн в электрическую энергию. Дизайнер — Осборн Хэвлок Парсонс — родился в 1873 году, Петиткодиак, Нью-Брансуик.

Мировые ВЭС

Впервые такой объект появился в Норвегии около сорока шести пяти лет назад. Он обладал мощностью пятьсот киловатт. Если рассматривать промышленную сферу, то в ней первой электрообъектом принято считать австралийский. Он заработал 15 лет назад, затем провели ее реконструкции, и спустя четыре года станция заработала снова.

Сейчас его мощность достигает четыреста пятьдесят киловатт.

Принято считать, что первый коммерческий объект начал свою работу тринадцать лет назад в Португалии. Речь идет об установке, использующей механическую волновую энергию. Она работает по принципу под названием «колеблющееся тело». Проектная разработка является трудом английской компании.

В Великобритании была построена самая габаритная в мире станция Wave Hub. Ее местоположение – полуостров Корнуэлла. Объект имеет четыре генератора, каждый из которых достигает мощности по сто пятьдесят киловатт. Принцип работы, как у предыдущей модели.

Волновая зубчатая передача

Принцип действия

Состоит из жёсткого неподвижного элемента — зубчатого колеса с внутренними зубьями, неподвижного относительно корпуса передачи; гибкого элемента — тонкостенного упругого зубчатого колеса с наружными зубьями, соединённого с выходным валом; генератора волн — кулачка, эксцентрика или другого механизма, растягивающего гибкий элемент до образования в двух (или более) точках пар зацепления с неподвижным элементом. Число зубьев гибкого колеса несколько меньше числа зубьев неподвижного элемента. Число волн деформации равно числу выступов на генераторе. В вершинах волн зубья гибкого колеса полностью входят в зацепление с зубьями жёсткого, а во впадинах волн — полностью выходят из зацепления. Линейная скорость волн деформации соответствует скорости вершин выступов на генераторе, то есть в гибком элементе существуют бегущие волны с известной линейной скоростью. Разница чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс обычно равна (реже кратна) числу волн деформации.

Например, при числе зубьев гибкого колеса 200, неподвижного элемента — 202 и двухволновой передаче (два выступа на генераторе волн) при вращении генератора по часовой стрелке первый зуб гибкого колеса будет входить в первую впадину жёсткого, второй — во вторую и т.д. до двухсотого зуба и двухсотой впадины. На следующем обороте первый зуб гибкого колеса войдёт в двести первую впадину, второй — в двести вторую, а третий — в первую впадину жёсткого колеса. Таким образом, за один полный оборот генератора волн гибкое колесо сместится относительно жёсткого на 2 зуба.

Достоинства

• большое передаточное отношение, при малом количестве деталей (i = 80-320)
• улучшенные массо-габаритные характеристики по сравнению с обычными зубчатыми передачами
• высокая кинематическая точность и плавность хода
• высокая нагрузочная способность
• передача момента через герметичные стенки

Ссылки

1. Амундарайн М (2012). Возобновляемая энергия от волн. Икасторраца. Электронный дидактический журнал 8. Отредактировано 03.08.2019 на сайте ehu.eus
2. Куэвас Т. и Уллоа А. (2015). Волновая энергия. Семинар по рынку обычных и возобновляемых источников энергии для инженеров-строителей. Факультет физико-математических наук Чилийского университета. 13 п.
3. Фалькао А.Ф. де О (2010). Использование энергии волн: обзор технологий. Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 14: 899–918.
4. Родригес Р. и Чимбо М. (2017). Использование волновой энергии в Эквадоре. Ингений 17: 23-28.
5. Суарес-Кихано Э (2017). Энергетическая зависимость и энергия волн в Испании: огромный потенциал моря. Ученая степень в области географии и пространственного планирования, факультет философии и литературы, Университет Кантабрии. 52 с.
6. Vicinanza D, Margheritini L, Kofoed JP и Buccino M (2012). Конвертер волновой энергии SSG: производительность, состояние и последние разработки. Энергии 5: 193-226. Weebly. Онлайн: taperedchannelwaveenergy.weebly.com

Устройство ветряной установки

Ветрогенераторы отличаются абсолютной экологической чистотой и способны обеспечивать бесплатной энергией потребителей в течение неограниченного времени. Ветряные генераторы – ВЭС обладают различной мощностью, что дает возможность использовать их в разных областях.

Максимальной эффективности ветряной электростанции можно добиться, установив ее в местах с постоянными активными воздушными потоками. Обычно для этого используются горы и холмы, берега морей и океанов и другие аналогичные условия. Основной деталью установки служит крыльчатка, выполняющая функцию турбины. В большинстве случаев используются трехлопастные конструкции ВЭС в виде пропеллера, устанавливаемые на большой высоте от земной поверхности.
Для того чтобы получить наибольший эффект, лопасти вместе с ротором устанавливаются в оптимальное положение при помощи специальных механизмов, в зависимости от направления и силы ветра. Существуют и другие конструкции – барабанные, не зависящие от вышеперечисленных факторов и не требующие каких-либо регулировок. Однако, если КПД пропеллерных установок находится на уровне 50%, то у барабанных устройств он значительно ниже.

Каждая воздушная электростанция, независимо от конструкции, полностью связана с действием воздушных потоков, часто изменяющих свои показатели. Это в свою очередь приводит к изменениям количества оборотов крыльчатки и производимой электрической мощности. Такое положение требует сопряжения генератора и электрической сети при помощи дополнительного оборудования.

Как правило, для этого используются аккумуляторные батареи вместе с инверторами. Вначале от генератора осуществляется зарядка АКБ, для которой равномерность тока не имеет значения. Далее заряд аккумулятора, преобразованный в инверторе, передается в сеть.

Пропеллерные конструкции ВЭС в случае необходимости могут управляться. При слишком высокой скорости ветра, производится изменение угла атаки лопастей, вплоть до самого минимального. Это приводит к снижению ветровой нагрузки на турбину. Тем не менее, под действием ураганов, крыльчатки ветровых электростанций нередко подвергаются деформациям, и вся домашняя установка выходит из строя. Полностью избежать негативных воздействий не получается, поскольку электрические генераторы размещаются на высоте, составляющей в среднем 50 м. За счет этого удается использовать более сильные и стабильные ветра, господствующие на больших высотах.

Проблемы, которые надо решить

Основная задача, которая стоит перед научным сообществом сейчас, – это совершенствование конструкции, что позволит снизить себестоимость электричества, которое вырабатывают волновые электростанции. Принцип работы должен остаться тем же, но применяться для создания установок будут уже новые технологии и материалы.

Средняя мощность волны составляет 75-85 кВт/м – именно на такой диапазон настраиваются большинство станций. Однако во время шторма сила морских валов увеличивается в несколько раз и создается опасность разрушения установок. Уже не одна лопасть была смята или погнута после шторма. Для решения этой проблемы ученые искусственными методами снижают удельную мощность волн. Одна из проблем состоит в том, что массовое использование волновых станций приведет к изменению климата. Генерация электрической энергии осуществляется за счет вращения Земли (именно так образуются волны). Повсеместное использование станций заставит планету вращаться медленнее. Человек разницу не почувствует, но это уничтожит ряд течений, которые играют важную роль в теплообмене Земли.

Альтернативная гидроэнергетика

Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.

Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.

Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в Великобритании

Приливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.

Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).

«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭС

Водопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.

Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и Канады

Недостатки ВЭС

На ВЭС приходится около 1% всей вырабатываемой электроэнергии, хотя они имеют большой потенциал. Ограничение в использовании связано с ценами на электроэнергию. В сравнении с 1 кВт, сгенерированным на АЭС или ТЭС, тот же киловатт на ВЭС будет стоить в разы дороже. К недостаткам относят и следующее:

• при покрытии преобразователями значительных площадей акватории можно нанести вред экологии, ведь волны важны для газообмена атмосферы и океана;
• некоторые типы волновых генераторов опасны для судоходства, что может уменьшить количество рыбаков в крупных рыбопромышленных зонах.

Учитывая достоинства и недостатки волновых электростанций, можно сделать вывод об их эффективности. Сегодня ВЭС нашли свое применение для обеспечения электроэнергией сравнительно небольших объектов. К ним относят автономные маяки, маленькие поселения, береговые сооружения и буровые платформы. Специалисты продолжают работать над улучшением конструкции ВЭС с целью снизить стоимость получаемой энергии.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Большинство электростанций работают на угле, газе или нефтяных продуктах. Подобная ситуация привела к тому, что природные ресурсы стали заметно уменьшаться. В связи с этим, уже долгое время ведутся исследования, выполняются практические разработки, касающиеся использования альтернативных источников электроэнергии. К настоящему времени внедряются гелиосистемы, ветряные электростанции и другие установки. Среди них особое место занимает волновая электростанция, использующая огромные запасы энергии морей и океанов.

Устройство волнового редуктора

В состав волнового редуктора входят три основных части: генератор волны, жёсткое колесо и гибкое колесо. Генератор волны в самом распространённом варианте выполняется в виде шарикоподшипника с тонкими гибкими стенками. Он устанавливается на эллиптическую втулку, и сам принимает форму эллипса. Сборка из этих двух деталей и является генератором волны. Гибкое колесо – это деталь специфическая для волнового редуктора. Оно представляет собой тонкостенное зубчатое колесо с наружным зубом. Основная рабочая поверхность этого колеса имеет форму цилиндра. Материал и толщина гибкого колеса подобраны так, чтобы оно могло постоянно испытывать упругие деформации, не теряя своих свойств. Конструкция жёсткого колеса проще чем других частей волнового редуктора. Это обычное зубчатое колесо с внутренним зубом. Его размеры подобраны так чтобы обеспечивать достаточно большую жёсткость при рабочих нагрузках.

При сборке волнового редуктора гибкое колесо устанавливают на генератор волны, в результате чего оно тоже принимает эллиптическую форму. Далее на гибкое колесо устанавливается жёсткое колесо. Поскольку гибкое колесо в процессе сборки приняло эллиптическую форму, то его зацепление с жёстким колесом происходит только на двух участках. Расположены они вдоль большой полуоси генератора волны и в сумме занимают около 40% окружности. За пределами этих участков зацепления зубьев жёсткого и гибкого колеса не происходит. Гибкое колесо имеет меньше зубьев чем жёсткое колесо. Чаще всего эта разница составляет 2 зуба, однако есть другие варианты конструкции волновых редукторов, где эта разница больше.

Потенциал использования энергетики волн

В современном мире потребление энергии характеризуется стремительным ростом. Помимо истощения природных ресурсов в виде нефти и газа, встает проблема возникновения неблагоприятной экологической обстановки. Поэтому популярность альтернативных источников энергии постоянно растет.

ВЭС относятся к возобновляемым источникам энергии. Их экономический потенциал не является таким уж большим, и составляет порядка 25%. Однако, за последние пятнадцать лет выработка электроэнергии на основе волновой энергетике является в Европе самым быстрорастущим сектором. Такими же быстрыми темпами происходит и развитие в мире.

Назначение и принцип работы волновых передач.

Волновые передачи основаны на принципе передачи вращательного движения за счет бегущей волновой деформации одного из зубчатых колес.

Такая передача была запатентована американским инженером Массером в 1959 г.

Волновые передачи имеют меньшие массу и габариты, большую кинематическую точность, меньший мёртвый ход, высокую вибропрочность за счёт демпфирования (рассеяния энергии) колебаний, создают меньший шум.

При необходимости такие передачи позволяют передавать движение в герметичное пространство без применения уплотняющих сальников, что особенно ценно для авиационной, космической и подводной техники, а также для машин химической промышленности.

Кинематически эти передачи представляют собой разновидность плане­тарной передачи с одним гибким зубчатым колесом.

Основные элементы волновой передачи:

• неподвижное колесо с внут­ренними зубьями,
• вращающееся упругое колесо с наружными зубьями,
• водило.

Неподвижное колесо закрепляется в корпусе и выполняется в виде обычного зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Гибкое зубча­тое колесо имеет форму стакана с легко деформирующейся тонкой стенкой: в утолщенной части (левой) нарезаются зубья, правая часть имеет форму вала. Водило состоит из овального кулачка и специального подшипника.

Передача движения осуществляется за счет деформирования зубчатого венца гибкого колеса. При вращении водила волна деформации бежит по окружности гибкого зубчатого венца; при этом венец обкатывается по не­подвижному жесткому колесу в обратном направлении, вращая стакан и вал. Поэтому передача и называется волновой, а водило — волновым генератором.

Волновые электростанции в России

В России, как и во всех странах, имеющих выход к морскому побережью, после многих лет затишья, возвращается интерес к источникам энергии, способным восстанавливаться, к ним относятся и волновые электростанции.

Первая в нашей стране электростанция, основанная на преобразовании энергии волн, построена в 2014 году на Дальнем Востоке в Приморском крае на полуострове Гамова. Это универсальная станция, она способна преобразовывать не только энергию направленных водных масс, но и энергию природных приливов и отливов.

Профильные министерства нашей страны, совместно с руководством государства разработали план развития зеленой энергетики до 2020 года, в соответствии с которым альтернативные энергетические источники будут составлять до 5% от общего количества вырабатываемого электричества в стране. Этим планом предусмотрено и дальнейшее развитие волновых электрических станций.

Актуальность идеи

В настоящее время морская прибрежная волновая энергия практически не используется, хотя запасы ее неисчерпаемы. Среди возобновляемых источников энергия волны обладает наибольшей удельной мощностью: 15 кВт/погонный метр.

Прибрежная волновая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:

• Энергия волн идет по поверхности, под водой движения практически нет, т.е. забор энергии – только с поверхности воды. Движущиеся части под водой исключены. Забор энергии идёт в зоне максимальной волновой энергии в полосе прибоя.
• Используется не только фактор подъёма и спада волны, но и фактор движения волн в определенном направлении.
• То, что станция «прибрежная», предполагает близкое наличие дна, поэтому обязательно использование опоры о дно. «Дайте мне точку опоры…». Забор энергии волны только от подъёма и спада без опоры – неэффективен.
• Генератор – обязательно над водой, под водой генератор устанавливать нельзя или практически сложно. Низкоэффективный «линейный» возвратно-поступательный генератор следует исключить.

Зона максимальной волновой энергии находится недалеко от берега. На гребне волны начинается бурун. Для преодоления буруна необходимы баллоны большого диаметра:

В основе идеи – тележка с килем и баллонами большого диаметра на осях по краям тележки. Это – по примеру одной из осей автомобиля повышенной проходимости с колёсами большого диаметра. Сама тележка находится на оси конца силового рычага, другой конец которого – на верху столба (колонны), выполняющего опорные функции. Силовая часть – между опорой (столбом) и верхним концом рычага (патент № 2597342).

Как работают волновые электростанции

Образование такого явления как волны является результатом воздействия солнечных лучей. Они нагревают воздух, в результате чего происходит перемещение в пространстве. Перемещаемый воздух приходит в соприкосновение с водной поверхностью, результатом чего является возникновение волн.

Энергетическая емкость волны зависит от силы ветра, длительности его порывов и длины воздушного фронта. На мелководье величина энергоемкости каждой волны уменьшается вследствие трения о дно.

Волновые электростанции при их применении используют кинетическую энергию перемещающихся масс морской и океанской воды. Независимо от вариантов преобразования используется энергия движущихся морских волн или соответственно энергия движущихся волн океана.

История появления

Поскольку объем используемых до этого газа, нефти и угля значительно уменьшился, альтернативное получение энергии с помощью волновых электростанций стало весьма актуальной проблемой.

История появления волновых электростанций имеет несколько этапов:

• в 1799 году во Франции был зарегистрирован патент на устройство, называемое волновой мельницей;
• с 1880 года были предприняты неоднократные попытки с целью получения электричества использовать энергию волн;
• впервые волновая электростанция была официально открыта в сентябре 2008 года в Португалии.

Расположена она на расстоянии пяти километров от линии берега.

https://youtube.com/watch?v=rb0aApA_S2E

Устройство

Волновая электростанция независимо от ее типа имеет принцип работы, основанный на преобразовании  кинетической энергии в электрическую. Принцип действия является одинаковым как для стационарных моделей, так и для плавучих.

Энергия волн, совершающих колебательные движения вверх-вниз, преобразуется в электрическую энергию.

Имеется несколько видов устройств станций:

1. Принцип «осциллирующий водяной столб».

В таком устройстве волны заполняют специальные камеры. Воздух в них сжимается. Создавая давление, имеющее избыточный характер. Под воздействием этого воздух поступает на турбину. Лопасти турбины начинают крутиться. Вращательное движение с помощью генератора вырабатывает электроэнергию.

1. Принцип «колеблющееся тело».

В конструкции имеется несколько секций. На платформах между ними смонтированы поршни. Платформы являются подвижными. К поршню подсоединяется двигатель, имеющий гидравлический характер, приводящий во вращение электрический генератор.

1. Установка с «искусственным атоллом».

На корпусе бетонного сооружения размещается площадка, на которую происходит накат волн. Они накапливаются в специальном резервуаре. Из него вода попадает на гидротурбину.

Во всех вариантах происходит использование энергии движущейся водяной массы. Существуют попытки изменить конструкцию камеры, чтобы воздух внутри нее был максимально сжат.

Почему это выгодно

Морские и океанические волны являются безграничным  источником энергии, который постоянно возобновляется. Волновые электростанции расположены в природной среде, что позволяет использовать колоссальную энергию морей и океанов.

Морской змей

Рассказы средневековых мореходов о гигантских морских чудовищах вызывают у нас снисходительную улыбку. Но в XXI веке встречи с гигантскими морскими змеями могут стать вполне обыденными. Целые косяки таких монстров вскоре могут появиться у берегов Шотландии и в Северном море. Несмотря на устрашающий внешний вид, они совершенно безвредны. Более того, пожирая волны, чудовища будут снабжать электричеством прибрежные города. Одно из них было описано более десяти лет назад физиками Ричардом Йеммом, Дэйвом Пайзером и Крисом Ретцлером. Концепция электрического морского змея так понравилась инвесторам, что за это время троица из Эдинбурга сумела собрать более $100 млн для создания промышленного прототипа.

Волновой преобразователь Pelamis — это полупогруженная в воду модульная система из четырех 45-метровых герметичных цилиндрических секций, соединенных шарнирами. Более половины массы «змея» занимает балластная вода. Качание секций диаметром по 4,5 м на волнах приводит в движение поршни гидравлических насосов, которые нагнетают рабочую жидкость через компенсирующие аккумуляторы на гидравлические моторы. Моторы вращают электрические генераторы, производя энергию. Секции связаны между собой динамическим силовым кабелем, проходящим внутри шарниров. Напряжение от хвостовой секции 180-метрового туловища «змея» поступает по кабелю на трансформатор, расположенный на дне моря. А оттуда — на наземные сети. Из нескольких 750-киловаттных Pelamis, прикрепленных к дну моря, можно выстраивать большие энергофермы. Плотность группировки весьма высока — для фиксации преобразователей суммарной мощностью 30 МВт требуется не более 1 км² морского дна.

Но у стального Pelamis вскоре может появиться опасный конкурент. Это Anaconda, «выращенная» компанией Checkmate Sea Energy. 200-метровая рептилия с «кожей» из ткани, натуральных смол и каучука, ценой $3 млн способна вырабатывать до 1 МВт электроэнергии, расслабленно качаясь на волнах. Метод генерации электричества, примененный в Anaconda, потрясающе остроумен. Внутри брюха змеи находится эластичный контейнер с морской водой, выполняющей сразу две функции: она служит балластом для оптимального притапливания установки и рабочим телом. Извиваясь под самой поверхностью волны под углом к ее фронту, Anaconda разгоняет воду от головы до хвоста через каскад невозвратно-запорных клапанов. В хвосте «змеи» находятся гидравлический аккумулятор и гидротурбина. В результате растягивания каучуковой «шкуры» возникает нечто вроде пульсации крови в артериях. Мощный поток раскручивает лопатки турбины, отдавая кинетическую энергию генератору. Потерявшая энергию отработанная вода через выпускной клапан и ресивер низкого давления возвращается в контейнер.

В 2008 году британцы обнародовали свою концепцию, а уже через год построили восьмиметровый прототип морской змеи. Испытания машины в волновом бассейне технопарка Госпорт показали феноменальные результаты — крохотная Anaconda выжимала из волн практически всю энергию! Кроме того, благодаря своей эластичности она легко выдерживала экстремальные волны и была абсолютно не подвержена коррозии. По замыслу разработчиков, выводок из 50 и более «анаконд» сможет обеспечить электричеством городок среднего размера. Такую установку инвесторы планировали вывести на рынок еще в 2014 году. Стоимость киловатта «змеиного» электричества, преобразованного из энергии волн, обещает стать самой низкой на рынке — порядка 14 центов. Не в последнюю очередь за счет высочайшей надежности, мизерных затрат на обслуживание и способности эффективно работать на весьма слабой волне энергоемкостью всего около 25 кВт на метр фронта». Источник

Плюсы волновых электростанций

У разных волновых электростанций свои плюсы и минусы, но можно выделить несколько общих пунктов. Преимущества заключаются не только в том, что ВЭС – это хорошая альтернатива нефти, газу и углю. Ученые считают, что именно за волновыми электростанциями будущее. Тому есть веские причины:

• Станции гасят волны, чем обеспечивают безопасность портов, гаваней и береговых сооружений от разрушений.
• Можно уменьшить воздействие воды на опоры мостов, если устанавливать на них небольшие волновые генераторы.
• Волновая энергетика выгоднее, чем ветровая, поскольку удельная мощность волн выше, чем ветра.

Похожие записи:

Как подключить веб-камеру: как и где используется, подключение к компьютеру, ноутбуку, планшету, роутеру и телевизору Кт602, 2т602 Человек нуждается в потреблении и использовании энергии Топ новых гаджетов 2020 года Сравнительный анализ энергосберегающих ламп и ламп накаливания в быту ? ардуино уно распиновка, схема платы