Как работают волновые электростанции и насколько это выгодно?
Одним из богатств Мирового океана считается безграничный источник энергии в виде морских волн. Впервые об этом узнали в восемнадцатом веке в Париже. Тогда люди имели дело с кинетической энергии приплывающих к берегу валов. Так на волновой объект впервые представили патент. В современном мире технологии прогрессируют, а труд многих ученых позволил создать волновую электростанцию коммерческого типа, принципом работы которой стали пользоваться в 2008 году. На протяжении длительного времени основным источником энергии были уголь, газ и нефть. Но из-за уменьшения объема последних альтернативная энергетика получила большой скачок в развитии. Речь идет об электрических станциях, расположенных в природной среде. Их главная цель – способствовать использованию колоссальной энергии океанов и морей. Существует немало различных типов этих станций, но основой каждого из них является преобразование механического действия волн.
Наверняка ты знаешь, что природные богатства не безграничны и сейчас очень истощились. Если придерживаться благоприятных прогнозов ученых, то запасов человеку хватит максимум на триста лет жизни. Поэтому не прекращается поиск новых решений.
Что такое ВЭС?
Подвид объектов, который для получения электроэнергии использует кинетическую энергию воды. Сейчас мы говорим о морях и океанах. Несмотря на то, что ее история началась более двухсот лет назад, данный вид принято считать относительно новым. Чаще такие объекты устанавливают близко к прибрежным участкам с повышенной потенциальной активностью волн.
Рекомендуем также ознакомиться: «СЭС «Уран» – самая большая солнечная электростанция в России».
Принцип работы
- Существует пустая камера, через которую проходит волна. Ее основная задача – вытолкнуть воздух. Работа последнего заставляет вращаться турбину, после чего вращение получает генератор.
- Волна проходит через трубу значительных размеров с лопастями. Последние вращаются и тем самым активизируют работу генератора.
- В одном конвертере соединяются плавающие секции. Между двумя устанавливают двигающуюся платформу, которая оснащена гидравлическими поршнями. Последние соединяются с двигателем, а он, в свою очередь, обеспечивает двигательную функцию электрогенератора. Благодаря волнам вся система раскачивается и приходит в движение.
- Работа искусственного атолла. Речь идет о бетонном объекте, с поверхностью, на которую попадают волны. Его средний участок используется в качестве накопительного резервуара. Последний располагается выше, чем уровень моря. Бассейн наполняется водой, так как задействуется поверхность с наклоном – срабатывает эффект набегающих волн. После этого сквозь отверстие вода направляется в турбину и заставляет лопасти совершать вращательные движения.
Регулировка потока в каждом случае происходит так, чтобы он двигался через турбину постоянно в одном направлении. Если возникает необходимость увеличить скорость воздуха, то достаточно снизить диаметр трубы, через которую он проходит. Часто вращение последней увеличивается, даже, если скорость волнового движения немного увеличена.
Типы волновых электростанций
Все объекты такого типа действуют по единому неизменному принципу. Конструкторами только ведется работа над модернизацией архитектуры камеры, чтобы помогает достигать предельного сжатия воздуха во внутренней части. Благодаря усовершенствованной камере меняется объем и геометрия – на это оказывает влияние состояние акватории. Такой процесс в совокупности позволяет избежать перепадов мощности, когда происходит снижение волновой высоты, а также защищает все оборудование.
Функционирующие по принципу качения
Главная задача таких поплавковых сооружений – задействование волновой волн в момент поверхностного качения, то есть, они способны раскачивать поплавки.
Морские змеи
Они отличаются секционным составом и формой цилиндра. Обычно данное оборудование соединено с помощью шарниров. Они нередко находятся в полузатопленном положении. Мощность одного объекта достигает двадцати одного мегаватта, что вполне хватит для поступления электричества в пятнадцать тысяч домов.
Коккерельский плот
В данном случае происходит перемещение секций на шарнирах в отношении друг друга. Насосы, оснащенные генераторами, работают за счет колебаний. Плот, в котором три секции, способен выработать до двух тысяч киловатт. Показатель эффективности достигает сорок пять процентов.
Солтерская утка
Поплавская электростанция состоит из многих поплавков, находящихся на одном валу. Чтобы она функционировала правильно, их количество должно быть как минимум от двадцати до тридцати. Разработка «Утки» принадлежит инженеру Стивену Солтеру.
Энергия морских и океанских течений
Мощнейшие течения наделены энергией. В настоящее время получают энергию со скоростным показателем потока от одного метра в секунду.
Про кинетическую волновую энергию
Количество волновой энергии слишком большое, поэтому на шотландском побережье она сумела сдвинуть каменный блок, который весил 1350 тонн. На показатель мощности влияет длина волны. Например, когда она будет равняться десяти милям, то за десять секунд выработается тридцать пять тысяч лошадиных сил.
Воспользоваться энергией можно по-разному:
- Волна пройдет сквозь полую камеру. Это необходимо, чтобы вытолкнуть весь воздух и заставить турбину двигаться.
- Энергия будет направлена в трубу, где происходит вращение турбинных лопастей и запускается генератор за счет вращения волн.
Буй генератор
Оборудование в виде сорока двух метрового буя. Для фиксации буя на дне используются якоря, на поверхности – одиннадцатиметровый поплавок. Последний совершает вращательные движения за колебанием вод. Его закрепляют с помощью подвижного штока. Речь идет о части генератора, который когда проходит обмотку статора, осуществляет генерирование электричества. Именно благодаря датчикам появилась возможность держать под контролем ход штока. На процесс также влияет частота, сила волн и их высота. Если случится сильнейший шторм, шток заблокируется автоматическим способом. Это позволит избежать аварийной ситуации.
ВЭС в России
Наверняка ты знаешь, что у страны есть выход к морю – это является одной из основных причин возникшего интереса к получению энергии морских волн. Первая установка появилась семь лет назад. Разработку сделали многофункциональной – она меняет волновую энергию и приливы с отливами. Сейчас в планах построить в Москве специальную лабораторию, чтобы создать первую поплавковую станцию отечественного производства. Вероятно, в будущем объекты станут промышленными или коммерческими. С помощью установок можно будет использовать чистый метод генерирования электричества с точки зрения экологии, а также они смогут защитить прибрежный участок и местный порт от разрушения волнами.
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.
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.
Преимущества и недостатки использования
Любой агрегат отличается удовлетворительными и неудовлетворительными аспектами использования. Здесь большую роль играет соотношение данных характеристик, так как по итогу определяется целесообразность его применения.
Плюсы выражаются в:
- безопасности установок со стороны экологии;
- способности выполнять защитную функцию за счет волнового гашения возле портов;
- низкой себестоимостью;
- длительном эксплуатационном сроке.
Отрицательная сторона работы выражена в:
- малой мощности получаемой энергии;
- нестабильном характере функционирования из-за атмосферных явлений;
- риске опасности для хода судов и при ловле рыбы.
Но все минусы со временем становятся не актуальными, ведь работа ученых и конструкторов продолжается и сегодня. Благодаря разработке новых, мощнейших волновых электростанций, меняются их принципы работы, а также появляется возможность получать больше электроэнергии.