Има ли бъдеще вълновите електроцентрали? Енергията на вълните като алтернативен източник на енергия.

География на приложение на вълнови електроцентрали

Използването на вълнови електроцентрали с ниска мощност се използва за получаване на енергия за малки обекти:

• крайбрежни съоръжения;
• малки населени места;
• автономни фарове, шамандури;
• изследователски инструменти;
• сондажни платформи.

Вече около 400 навигационни буйове и фарове се захранват от вълнови електроцентрали - като например фара на индийското пристанище Мадрас.

Португалия

Първата в света електроцентрала с големи вълни с мощност 2,25 MW започна работа през 2008 г. в португалския град Агусадора. Проектът за инсталацията е разработен от шотландската компания Pelamis Wave Power, която сключи договор с португалците за 8 милиона евро.

Сега на станцията работят три преобразувателя на вълнова енергия - змиевидни устройства, потопени наполовина във вода. Дължината на всеки преобразувател е 120 метра, а диаметърът е 3,5. Теглото на така наречената морска змия е 750 тона. Вълните задвижват преобразувателните секции, а съпротивлението на хидравличната система допринася за генерирането на електричество, което се предава по кабели на сушата (станцията е базирана на 5 км от брега). В момента се работи за увеличаване на мощността на тази вълнова станция от 2,25 MW на 21 MW: планира се добавянето на още 25 конвертора. В този случай инсталацията ще осигури електричество на 15 000 жилища.

Норвегия

Пилотните вълнови вълни бяха пуснати за първи път в експлоатация през 1985 г. в Норвегия.

Една от тях с мощност до 500 kW е пневматична вълнова инсталация, при която долната отворена част на камерата е потопена под най-долния повърхностен слой вода.

Мощността на втория е 450 kW. Тук се прилага ефектът на вълна, която се движи по 147-метров объркващ склон (наклонена конусовидна повърхност). Стесняващият се канал е разположен във фиорд, а входът на турбината се извисява на 3 m над средното морско равнище. Инсталацията, разположена на брега, елиминира трудностите при нейния ремонт и поддръжка.

Австралия

Един от най-успешните проекти по отношение на обработката на енергията от океанските вълни е електроцентралата от турбинен тип Oceanlinx, работеща в австралийския град Порт Кембъл. След започналата през 2005 г. реконструкция и преоборудване, станцията е пусната отново през 2009 г.

Принципът на работа на Oceanlinx е да върти турбините със сгъстен въздух, идващ от специална камера. Конструкцията на станцията е тромава и поради тежестта на теглото си стои на дъното, без да нарушава структурата си. Около 1/3 от цялата конструкция, а това е почти 15 метра, стърчи над повърхността на водата.

Важно предимство на този тип вълнови станции е производството на предвидимо количество енергия. Платформите работят поради смущенията на океанската повърхност, а не от самите вълни. Това ви позволява да определите метеорологичните условия, които влияят на количеството генерирана енергия за 5-7 дни предварително. Oceanlinx е с мощност 1 MW, а потребителите получават около 450 kW електроенергия.

Правилно и ефективна работаградовете и особено обществените услуги зависят от надеждна технология. пример за това.

Хладилникът се повреди и го замъкнахте на сметището? Не бързайте - прочетете!

Имате много оризови люспи и няма къде да избягате от тях? Необходим материалвръзка.

Русия

Използването на вълновата енергия в Русия прави само първите си стъпки. Съвсем наскоро вълнова електроцентрала, подобна на португалската, беше пусната експериментално на полуостров Гамов в Приморския край. Тестовете са проведени в залива Витяз на морската експериментална станция Кейп Шулц. Инициатори на тази идея бяха учените от Урал федерален университети изследователи от Тихоокеанския океанологичен институт към Далечния източен клон Руска академиянауки.

Тестовете показаха, че енергията на вълните има големи перспективи.

Страховете при пускането на тази станция предизвикаха:

1. възможна повреда на генератора от вълните, действащи върху него;
2. безопасност на движението на риболовни траулери в непосредствена близост до гарата.

В същото време вълновата инсталация, разработена от руски специалисти, в допълнение към основната задача за генериране на електрическа енергия, може да изпълнява редица допълнителни функции:

1. стане абсорбатор на вълни, осигурявайки защита на крайбрежните съоръжения;
2. да осъществява автоматична охрана на морските граници.

Развивайте се вълнова енергиянеобходими в Русия. Въпреки това, съществуващите запаси от въглеводороди, разработени, изпитани във времето, усвоени до най-малкия детайл, технологията за традиционно производство на електроенергия поставят под съмнение рентабилността от използването на вълнови електроцентрали с голям капацитет. Вълновите електроцентрали, наравно с тях, вероятно ще се превърнат в онази необходима стъпка напред в енергийния сектор, която всички чакаме толкова дълго.

Има смисъл да се използва алтернативна енергия в слабо населените райони на крайбрежието на Северния ледовит океан, Приморието, Далеч на изток.

вълнова електроцентрала- електроцентрала, разположена във водна среда, чиято цел е да получава електрическа енергия от кинетичната енергия на морски или океански вълни. Подобно на приливите, вълновите електроцентрали са разположени на брега или океана в непосредствена близост до брега на ХИВ, за да спестят пари за полагане на подводни електрически комуникации.

Първата вълнова електроцентрала се намира в Португалия на разстояние 5 километра от брега. Тази вълнова станция е открита на 23 септември 2008 г. Мощността на тази електроцентрала е 2,25 MW, което е достатъчно за

Ориз. 4.1.

осигурявайки електричество на приблизително 1600 малки къщи.

Схематичната диаграма на вълнова електроцентрала е подобна на тази на водноелектрическа централа, но вместо язовир с падащ воден поток тук се използва хидравличен преобразувател, който преобразува вълновата енергия в енергията на съхранявания работен флуид в пневматичния акумулатор.

Като пример, помислете за устройството на вълновата електроцентрала Pelamis P 750. Тази вълнова електроцентрала се състои от няколко устройства, те са плаващи обекти - хидравлични димни и поплавъчни преобразуватели, свързани в една верига. На фиг. 4.1. е показана схема на устройството на тази вълнова електроцентрала. Където: 1 - плаващи поплавъчни преобразуватели; 2-хидравлични бутала; 3 - вълнова повърхност; 4 - хидравлични линии; 5 - основна сграда; 6 - устройство за управление и разпределение; 7 устройство за съхранение; 8 - изход към потребителя.

Размерът на всяка хидравлична намотка: дължина 120 метра, диаметър 3,5 метра, тегло 7S0 тона. Между преобразувателите на всяка секция са фиксирани хидравлични бутала. Във всяка секция има и хидравлични двигатели и електрически генератори. Под въздействието на вълните преобразувателите се люлеят на повърхността на водата и това ги кара да се въртят. Движението на всяка секция задвижва хидравлични бутала, които от своя страна задвижват масло. Маслото преминава през хидравличните двигатели. Тези хидравлични двигатели задвижват електрически генератори, които произвеждат електричество. Мощността на един такъв преобразувател е 750 kW. Приблизително 1% от вълновата енергия се преобразува в електрическа.

Има много възможности за получаване на енергия от вълните на моретата и океаните.

Ориз. 4.2.

Сред тях най-широко използвани са абсорбери на вибрации - атенюатори, плаващи на повърхността, и приливни турбини, монтирани на дъното. Едно от интересните решения е енергиен буй – напълно автономно устройство. Това устройство използва винтов компресор, който е закотвен към дъното и плава на повърхността. Електричеството се произвежда чрез преобразуване на вертикалните движения на шамандурата върху вълните чрез бутална система и електрически генератор. Електричеството се доставя до брега чрез подводен кабел.

Интересно устройство, наречено Searaser, е разработено в Англия и наподобява вълнова електроцентрала, която използва енергията на вертикалното движение на поплавъка. Самият поплавък обаче няма електрически системи и е конвенционална механична помпа, която изпомпва морска вода на голяма височина в крайбрежните скали. Този проект беше наречен помпено-акумулираща електроцентрала, на фиг. 4.3. показано е устройството на станцията: 1- горен поплавък; 2 - вълнова повърхност; 3 - долен поплавък; 4 - клапан; 5 - бутало; 6-shlzng; 7 - опорен поплавък на маркуча; 8, 9 бетонни анкери; 10 - колектор. Както се вижда от горната фигура, основата на инсталацията са 2 поплавъка, които могат да се движат един спрямо друг. Горната се люлее от вълни, долната е свързана с дъното с верига и котва. Между поплавъците има "помпена станция" (цилиндър с двойно действащо бутало, КОЙТО изпомпва вода при движение нагоре и надолу) и клапани с изходящи тръби. Автоматично регулиране на височината на позицията на горния поплавък, в зависимост от нивото на морето, което се променя при прилив и отлив - телескопична тръба, която се раздалечава и е сложна под действието на Архимедовите сили и гравитацията. Към тази "приливна" колона е прикрепена помпа с горен поплавък. Водата през колектора се доставя на сушата, в планините. В планината е изграден басейн, в който водата се натрупва и се изпуска обратно в морето, като по пътя върти турбината на електроцентрала, идентична на традиционна водноелектрическа централа, но без язовир. Един пълноразмерен поплавък Searaser трябва да може да произведе до 0,25 MW. Основните предимства при такава инсталация, в сравнение с други,

Ориз. 4.3.Помпено-акумулираща електроцентрала

са както следва. Поплавъците нямат проводници, магнити, електрически контакти и запечатани отделения за оборудване, което ги прави много по-евтини, по-прости и по-надеждни. Турбини и електрически генератори на вълновата станция, разположена на брега. За разлика от други видове вълнови електроцентрали, Searaser решава проблема с неравномерната сила на вълната.

При вълнови устройства с пневматични преобразуватели под действието на вълните въздушният поток периодично променя посоката си на противоположна. За тези условия е разработена турбината на Wells, чийто ротор има изправително действие, като запазва посоката си на въртене непроменена при промяна на посоката на въздушния поток, следователно посоката на въртене на генератора също се поддържа непроменена.

Турбината е намерила широко приложение в различни устройства за вълнова енергия. Устройството за вълнова енергия "Кима" - най-мощната действаща електроцентрала с пневматични преобразуватели - е построено в Япония през 1976 г. В работата си използва вълни с височина до 6-10 м. На шлеп с дължина 80 м, ширина 12 м и с водоизместимост 500 тона са монтирани 22 въздушни камери, отворени отдолу. Всяка двойка камери се захранва от една турбина на Wells. Общата мощност на централата е 1000 kW. Първите тестове са проведени през 1978 - 1979 pp. близо до град Цуруока. Енергията се пренасяла до брега чрез подводен кабел с дължина около 3 км.

През 1985 г. в Норвегия, на 46 км северозападно от град Берген, е построена индустриална вълнова станция, състояща се от две инсталации. Първата инсталация на остров Toftestallen работи на пневматичен принцип. Това беше стоманобетонна камера, вдълбана в скалата; над него е монтирана стоманена кула с височина 12,3 мм и диаметър 3,6 м. Вълните, влизащи в камерата, създават промяна в обема на въздуха. Полученият поток през клапанната система задвижва турбина и свързан към нея генератор с мощност 500 kW, годишната мощност е 1 200 000 kW. ч. Въпреки това, силна буря в края на 1988 г., кулата на гарата е разрушена.

Проектът на втората инсталация се състои от конусообразен канал в дефилето с дължина около 170 m с бетонни стени с височина 15 m и ширина 55 m в основата, който влиза в резервоара между островите, отделени от морето с язовири, и язовир с електроцентрала. Вълните, преминавайки през канала, стесняват се, увеличават височината си от 1,1 до 15 m и се изливат в резервоара, чието ниво е 3 m над морското равнище. От резервоара водата преминава през хидравлични турбини с ниско налягане с мощност 350 kW. Годишно станцията произвежда до 2 милиона kWh електроенергия.

В Обединеното кралство, оригинален дизайн на вълна електроцентралатип "мекотело", при който като работни органи се използват меки черупки - камери. Камерите съдържат въздух под налягане, малко по-високо от атмосферното. Камерите се компресират от вълната, образува се затворен въздушен поток от камерите към рамката на инсталацията и обратно. По пътя на потока са монтирани въздушни турбини на Wells с електрически генератори. В момента се създава експериментална плаваща инсталация с 6 камери, монтирани върху рама с дължина 120 м и височина 8 м. Очакваната мощност е 500 kW. По-нататъшното развитие показа това най-голям ефектдава разположението на камерите в кръг. В Шотландия, на Лох Нес, беше тествана инсталация, състояща се от 12 камери и 8 турбини. Теоретичната мощност на такава инсталация е до 1200 kW.

Проектът, известен като "Salter's duck", е преобразувател на вълнова енергия. Работната конструкция е поплавък - "патица", чийто профил е изчислен според законите на хидродинамиката.

Конструкцията на този преобразувател на вълнова енергия е показана на фиг. 3.5. Проектът предвижда монтирането на голям брой големи поплавъци, последователно монтирани на общ вал. Под въздействието на вълните поплавъците се движат и се връщат в първоначалното си положение под силата на собственото си тегло. В този случай помпите се активират в шахта, пълна със специално подготвена вода. Чрез система от тръби с различен диаметър се създава разлика в налягането, която задвижва турбините, монтирани между поплавъците и издигнати над морската повърхност. Генерираното електричество се предава по подводен кабел. За по-ефективно разпределение на натоварването върху вала трябва да се монтират 20 - 30 поплавъка. През 1978 г. е тестван модел на инсталация, състоящ се от 20 поплавка с диаметър 1 м. Генерираната мощност е 10 kW. Разработен е проект за мощна инсталация от 20 - 30 поплавка с диаметър 15 m, монтирани на шахта с дължина 1200 m.

Ориз. 4.4.Преобразувател на вълнова енергия "Salter Duck"

Прогнозната мощност на инсталацията е 45 хил. kW. Подобни системи, инсталирани край западния бряг на Британските острови, биха могли да задоволят нуждите на Обединеното кралство от електроенергия.

Като обещаваща електроцентрала може да се отбележи, че преобразувателят, използващ енергията на водния стълб, осцилира. Принципът на работа на такъв преобразувател е следният. Когато вълна навлезе в частично потопена кухина, която е отворена под водата, течният стълб в кухината осцилира, причинявайки промени в налягането на газа над течността. Кухината е свързана с атмосферата чрез турбина. Потокът може да се контролира да преминава през турбината в една посока или може да се използва турбина на Уелс. Вече познат от поне, два примера за търговска употреба на устройства, базирани на този принцип, са сигналните буйове, въведени в Япония от Masuda и в Обединеното кралство от служители на Queen's University Belfast. Повече и за първи път включен в електрическата мрежа, устройството е построено в Toftestollen (Норвегия) от Kvaemor Brug A / S. Основният принцип на работа на преобразувателя, използващ принципа на осцилираща колона, е показан на фиг. 4.4. На тази фигура: 1 - повишаване на нивото на вълната; 2 - въздушен поток; 3 - турбина; 4 - система за всмукване и изпускане на въздух; S - посока на вълната; 6 - понижаване на нивото на вълната; 7 - морско дъно.

Ориз. 4.5.

В Тофтестолени се използва в 500-киловатова централа, построена на ръба на отвесна скала. В допълнение, Националната електрическа лаборатория на Обединеното кралство (NEL) предлага дизайн директно на борда. морско дъно. Основното предимство на устройствата, базирани на принципа на осцилиращ воден стълб, е, че скоростта на въздуха пред турбината може значително да се увеличи чрез намаляване на площта на потока на канала. Това ви позволява да комбинирате бавно вълново движение с високочестотно въртене на турбината. Освен това тук е възможно да се извади генераторното устройство от зоната на пряко влияние на солена морска вода.

Има и други, по-малко известни начинипреобразуване на вълновата енергия в електрическа. И така, вълновата електроцентрала Oceanlinx във водите на град Порт Кембъл (Австралия) използва вълни, за да нагнети въздуха в огромни кожи. Сгъстен въздух преминава през турбината, завъртайки нейните лопатки. В резултат на това се генерира електричество. Инсталацията Oceanlinx в Порт Кембъл доставя 450kW електричество към електрическата мрежа на града. Край бреговете на САЩ в Орегон се изгражда електроцентрала с буйове. Шамандурите под въздействието на вълните изпомпват магнитен прът вътре във водещата намотка и генерират електрически ток.

Електрическите шамандури, разработвани в Университета на Орегон, се планира да бъдат разположени на два до три километра от брега. По предварителни изчисления територията от 25 кв. км ще може да доставя електроенергия на цялата държава.

Някои видове развити и развити вълнови електроцентрали използват разликата в оценките на гребена и падината на вълната. Поради преливането на гребените на вълните, например през язовир, или поради алтернативното отваряне на клапани или шибъри, резервоарите се пълнят - басейни, образуваната разлика, нивата в резервоара и в морето се използват от водата колело или хидравлична турбина с ниско налягане за генериране на електричество или задвижване на други механизми. Най-известната инсталация от този тип е "Russell lock". За да се увеличи текущата разлика в нивото (налягането), се използва ефектът на вълна, която се движи върху равна повърхност. За да направите това, работната повърхност е направена под формата на наклонена тава, стесняваща се към върха. Морска вълна с височина 1,1 m, събрана по вълнов фронт с дължина 350 m, когато се концентрира в 12-метров канал, може да доведе до появата на стояща вълна с амплитуда 17 m. експериментално установено, че инсталация, съдържаща наклонена равнинас ъгъл на наклон 30 °, осигурява повишаване на нивото на водата с 2,5 м при средна височина на вълната 1,5 м. В САЩ се разработва инсталация от този тип под името "Атол на язовира". Основният елемент на инсталацията е част от сфера с диаметър 100 м и височина до 30 м, изпъкнала над морското равнище част. На повърхността на този изкуствен остров има меко направляващи ребра, а в средата има водоприемник и тръбопровод с диаметър до 18 м с хидротурбина. Хоризонталното налягане на идващите вълни може да се възприеме и директно от различни еластични или подвижни стени, чието движение се преобразува във въртене на вала на генератора или в налягането на работната среда в бутална помпа. Конструкции от този тип включват инсталацията "триплет", предложена от Ф.

Фарли. Тестовете на инсталацията във Великобритания в лабораторни условия при вълни от 1,5 до 7 m, както и в естествени условия на мащабен модел при вълни от 150 m, показаха, че изчислената ефективност може да достигне 80-90% или повече.

Понастоящем най-често срещаните вълнови инсталации са плаващи. Работното тяло на такива инсталации - поплавък - е разположено на повърхността на морето и извършва вертикални колебания в съответствие с промените в нивото на водата по време на вятърни вълни. Вертикалните движения на поплавъка се използват за последователно компресиране на газ или течност в контейнер или ще се превърнат във въртеливо движение на електрически генератор и т.н. Например шамандура с диаметър 16 m, разработена в Норвегия, с амплитуда на вертикално изместване 8 m, е в състояние да произвежда до 4 милиона kWh годишно с ефективност 80%. Амплитудата на трептене на поплавъка може да бъде значително (10-12 пъти) увеличена чрез подобряване на неговия дизайн. За увеличаване на амплитудата (резонанса) вертикалният цилиндричен поплавък се напълва частично (в зависимост от параметрите на вълната и поплавъка) с вода или върху поплавъците се окачва тежест със съответната маса. Мащабен модел на резонансен поплавък, изследван в Япония, имаше диаметър 2,2 м, височина 22 м, маса 13,5 тона, витлова турбина с диаметър 0,8 м. 5 м. 4.6. показано е устройството на такава поплавъчна станция.

Ориз. 4.6.

Където: 1 - поплавък 2 - свиваема течност 3 - електрическа турбина с генератор.

Изброените по-горе типове вълнови електроцентрали включват елементи, разположени на морската повърхност и следователно са обект на влияние не само на изчислени, но и на екстремни бурни вълни. За да се предотврати подобно въздействие, работната течност може да бъде разположена изцяло под морското равнище. В такива инсталации "входящата вълна" на налягане, дължаща се на разликата в налягането под гребена и падината на вълната, се използва за компресиране на еластични черупки, положени на морското дъно по посока на движението на вълната, или за въздействие върху хоризонтална платформа, фиксирана върху опори на морското дъно. Удари под налягане в черупки или над хоризонтална платформа се използват за увеличаване на налягането и преместване на работния флуид или газ.

В Обединеното кралство е предложена инсталация с "еластична тръба", способна да поема не само вертикалната, но и хоризонталната компонента на хидростатичното налягане. Проучванията върху модела показаха висока степен на реакция на "тръбата" към промяна в налягането на вълната. В университета в Бристол, Великобритания, още през 1976 г. е предложена инсталация, наречена „Бристолски цилиндър“. Инсталацията представлява кръгъл цилиндър, изцяло потопен в повърхностния слой вода, успореден на фронта на вълната. Цилиндърът има положителна плаваемост и се поддържа в потопено състояние чрез анкерна система, в връзките на която са монтирани товарни устройства, като хидравлични цилиндри.

В Япония през тези години е направена и тествана в Японско море първата в света мащабна офшорна плаваща инсталация "Kaishei". Инсталацията включваше 9 генератора на борда, които бяха монтирани над камерите за приемане на вълни, отворени под нивото на водата. Вълнението предизвика периодично компресиране и разреждане на въздуха, задвижван от въздушни турбини, задвижвани от генератори. Освен това в Япония са направени други видове машини с големи вълни, включително прототипа на осцилиращ воден стълб от типа Кесон. Тази инсталация има 4 кесона с габаритни размери на всеки кесон 20,9 x2 4,3 x 27,0 метра. Работната дълбочина на водата беше 18 м. Всеки кесон имаше 4 отвора, отворени отпред, обърнати към прииждащите вълни. Всяка дупка съответства на отделно отделение на камерата, които са разделени с преградни стени. Буталното действие на осцилиращите водни колони предизвика движението на въздуха през уелските турбини (1,34 m в диаметър, 16 лопатки). Използвани генератори по 60 kW. Този прототип е тестван в Японско море в пристанището Саката в префектура Ямагата. Португалия изпълнява проект за брегова електроцентрала с мощност 0,5 мегавата на остров Рисо (Азорски острови). Размерите на бетонната камера за компресия са 12 х 12 м, а тръбата за въздушната турбина на Уелс е с диаметър 2,3 м. Пилотна инсталация с мощност 150 kW, също с турбина на Уелс, е построена в Индия близо до Тривандрум.

Единбургската фирма Aquamarine Power поръча на Европейския център за морска енергия най-голямата в света електроцентрала за вълни "Ойстър" (Oyster), създадена със съдействието на учени от Кралския университет в Белфаст (Queen's University Belfast).

Елементите на "Стридите", инсталирани в долната част, едва ли приличат на опънати автопомпи. техните вертикални стени са сглобени от пет големи успоредни плаващи тръби. Вълна, която отива към брега, накланя тази стена (изглежда леко разклаща помпата с крак) и, връщайки се на панти около хоризонталната ос, задейства буталото, изпомпва вода в тръбопровода за високо налягане. Водата, течаща под налягане на брега, завърта ротора на електрическия генератор. За първи път се реализира разполагането между морето и сушата на устройство за събиране на вълнова енергия и електрически преобразуватели. Ползите от тази опция за поставяне са наистина очевидни: материалите на сушата ще издържат по-дълго и е по-лесно да се поддържат. Oyster вече е свързан към потребителската електрическа мрежа и започна редовно да захранва няколкостотин домове по шотландското крайбрежие. Днес десетки сравнително малки вълнови електроцентрали вече работят в моретата. Първият в света голям търговски вятърен парк започна да генерира електричество миналата година в Португалия близо до град Агусадора.

Като цяло се определя създаването на вълнови електроцентрали най-добрият изборокеански зони със стабилно снабдяване с вълнова енергия, ефективна конструкция на станцията, която има вградени устройства за изглаждане на неравномерни вълнови условия. Смята се, че вълновите станции могат да работят ефективно, когато използват мощност от около 80 kW / m. Опитът от експлоатацията на съществуващи инсталации показва, че генерираната от тях електроенергия е 2-3 пъти по-скъпа от традиционната електроенергия, но в бъдеще значителна се очаква намаляване на цената му. Мощните многомодулни вълнови инсталации могат да служат като добра енергийна база за създаване на екологични съоръжения за преработвателната промишленост в морски и крайбрежни райони.

Водите на Световния океан крият несметни богатства, основното от които може би са неограничени източници на енергия под формата на морски вълни. За първи път се замисля за използването на кинетичната енергия на валове, търкалящи се на брега, през 18 век в Париж, където е представен първият патент за вълнова мелница. Сега технологията е стъпила далеч напред и първата търговска вълнова електроцентрала е създадена от съвместните усилия на учени, която започва да работи през 2008 г.

Защо е от полза?

Това не е тайна за никого природни ресурсиса на ръба на изтощението. Запасите от въглища, петрол и газ – основните енергийни източници – са към своя край. Според най-оптимистичните прогнози на учените запасите ще стигнат за 150-300 години живот. Ядрената енергия също не оправда очакванията. Голяма силаи производителността плаща за разходите за изграждане, експлоатация, но проблемите с изхвърлянето на отпадъците и щетите заобикаляща средаскоро ще бъдат принудени да ги изоставят. Поради тези причини учените търсят нови Вятърни и слънчеви централи вече работят. Но въпреки всичките си предимства, те имат значителен недостатък - ниска ефективност. Няма да е възможно да се задоволят нуждите на цялото население. Следователно са необходими нови решения.

Вълнова електроцентрала използва кинетичната енергия на вълните за генериране на електричество. По най-консервативни оценки този потенциал се оценява на 2 милиона MW, което е сравнимо с 1000 атомни електроцентрали, работещи на пълна мощност, и около 75 kW/m3 на метър вълнов фронт. Няма абсолютно никакво вредно въздействие върху околната среда.

Обща схема на работа

Вълновите електроцентрали са плаващи конструкции, които могат да преобразуват вълновите движения в електрическа енергия и да я предават на потребителя. При това те се опитват да използват два източника:

1. Кинетични резерви. Морските валове преминават през тръба с голям диаметър и въртят лопатките, които предават сила на електрически генератор. Използва се и пневматичният принцип - водата, прониквайки в специална камера, измества оттам кислорода, който се пренасочва през система от канали и върти лопатките на турбината.
2. енергия на търкаляне. В този случай вълновата електроцентрала действа като поплавък. Движейки се в пространството заедно с профила на вълната, той кара турбината да се върти чрез сложна система от лостове.

Различните страни използват свои собствени технологии за преобразуване на механичното движение на вълните в електричество, но те имат една и съща обща схема на действие.

Недостатъци на вълновите електроцентрали

Основната пречка за широкото въвеждане на вълнови електроцентрали е тяхната цена. Поради сложния дизайн и сложната инсталация на повърхността на морските води, разходите за въвеждане в експлоатация на такива инсталации са по-високи, отколкото за изграждането на атомна електроцентрала или топлоелектрическа централа.

Освен това има редица други недостатъци, които са свързани основно с възникването на социално-икономически проблеми. Работата е там, че големите поплавъчни станции създават опасност и пречат на навигацията и риболова - електроцентрала с поплавъчна вълна може просто да принуди човек да излезе от зоните за риболов. Има и възможни последици за околната среда. Използването на инсталации значително потушава морските вълни, намалява ги и ги предпазва от разбиване на брега. Междувременно вълните играят важна роля в процеса на обмен на газ в океана, почиствайки повърхността му. Всичко това може да доведе до промяна в екологичния баланс.

Положителни аспекти на вълновите електроцентрали

Наред с недостатъците вълновата електроцентрала има и редица предимства, които имат положително въздействие върху човешката дейност:

• инсталациите, поради факта, че гасят вълновата енергия, могат да защитят крайбрежните структури (кейове, пристанища) от унищожаване от силата на океана;
• производството на електроенергия се извършва при минимални разходи;
• високата мощност на вълните прави вятърните паркове по-икономически жизнеспособни от вятърните или слънчевите електроцентрали.

Водите на сушата, главно реките, също имат енергийни запаси. Изграждането на станции на мостове, прелези, кейове е перспектива за развитие на тази област на производство на електроенергия.

Проблеми за решаване

Основната задача, пред която е изправена научната общност сега, е да подобри дизайна, което ще намали цената на електроенергията, генерирана от вълнови електроцентрали. Принципът на работа трябва да остане същият, но ще се използват нови технологии и материали за създаване на инсталации.

Средната мощност на вълната е 75-85 kW / m - това е диапазонът, на който са настроени повечето станции. При буря обаче силата на морското вълнение се увеличава няколко пъти и има опасност от разрушаване на инсталации. Вече повече от едно острие беше смачкано или огънато след буря. За да решат този проблем, учените изкуствено намаляват специфичната мощност на вълните. Един от проблемите е, че масовото използване на вълнови станции ще доведе до изменение на климата. Генерирането на електрическа енергия се извършва поради въртенето на Земята (така се образуват вълните). Широкото използване на станции ще накара планетата да се върти по-бавно. Човек няма да усети разликата, но това ще унищожи редица течения, които играят важна роля в топлообмена на Земята.

Първият в света експериментален вятърен парк

Първата вълнова електроцентрала се появява през 1985 г. в Норвегия. Мощността му беше 500 kW, а самият той беше прототип. Принципът му на действие се основава на циклично компресиране и разширяване на средата:

• цилиндър с отворено дъно се потапя във вода, така че ръбът му да е под вдлъбнатината на вълната - най-ниската й точка;
• периодично постъпващата вода компресира въздуха във вътрешната кухина;
• при достигане на определено налягане се отваря клапан, който позволява преминаването на сгъстен кислород към турбината.

Такава електроцентрала произвежда 500 kW енергия, което е достатъчно, за да потвърди ефективността на инсталациите, допринесли за тяхното развитие.

Първата индустриална електроцентрала в света

Първата в света инсталация в промишлен мащаб е Oceanlinx край брега на Порт Кембъл, Австралия. Пуснат е в експлоатация през 2005 г., но след това е изпратен за реконструкция и отново заработва през 2009 г., поради което сега в района се използват както приливни, така и вълнови електроцентрали. Принципът му на действие е следният:

1. Вълните периодично навлизат в специални камери, което кара въздуха да се компресира.
2. При достигане на критичното налягане чрез мрежа от канали генераторът се върти.
3. За да уловят движението и силата на вълните, лопатките на турбината променят своя ъгъл на наклон.

Мощността на централата беше около 450 kW, въпреки че всяка секция на станцията може да достави от 100 kWh до 1,5 MWh електрическа енергия.

Първият в света комерсиален вятърен парк

Първата търговска вълнова електроцентрала влезе в експлоатация през 2008 г. в Агусадор, Португалия. Нещо повече, това е първата инсталация в света, която директно използва механичната енергия на вълната. Проектът е изготвен от английската компания Pelamis Wave Power.

Конструкцията включва няколко секции, които се освобождават и се издигат заедно с вълновия профил. Секциите са шарнирно закрепени към хидравличната система и я задействат по време на движение. Хидравличният механизъм кара ротора на генератора да се върти, поради което се генерира електричество. Вълновите електроцентрали, използвани в Португалия, имат плюсове и минуси. Предимство на инсталацията е високата й мощност - около 2,25 MW, както и възможността за монтиране на допълнителни секции. Има само един недостатък при инсталирането на системата - има трудности с кабелите към потребителя.

Първата вълнова електроцентрала в Русия

В Русия първата ВЕЦ се появи през 2014 г. в Приморски край. Разработката е извършена от екип учени от Тихоокеанския океанологичен институт на Далекоизточния клон на Руската академия на науките. Инсталацията е експериментална. Неговата особеност е, че използва енергията не само на вълните, но и на приливите.

Предвижда се изграждането на изследователска лаборатория в Москва, която ще разработи и създаде първата местна поплавъчна станция. Може би след това вълновите електроцентрали в Русия също ще имат промишлена или търговска цел.

Употреба: за хидроенергия, преобразуване на вълновата енергия в електрическа. Същността на генератора на вълни включва опора, вертикално цилиндрично тяло с капак и дъно, в което е направен отвор за приемане на вълни, възвратен клапан и преобразувател на вълнова енергия под формата на вертикален вал, твърдо свързан с тялото. капак, в долната част на страничната стена на който има вертикални тангенциални шлицови отвори. Новото е, че конструкцията има второ вертикално цилиндрично тяло, електрогенератор, вълноприемни отвори, като второто вертикално цилиндрично тяло е подвижно свързано с първото тяло посредством вертикален вал, твърдо свързан с капака на второто. тяло и магнитен пръстен ротор на електрическия генератор е твърдо монтиран на вала, а статорът е твърдо свързан към дъното на първия корпус, който е свързан към опората, а вертикалните тангенциални прорези на втория корпус са насочени в посока, обратна на същите отвори на първия корпус. 3 болен.

Изобретението се отнася до хидроенергетиката и може да се използва във всички отрасли Национална икономиказа създаване на допълнителни източници на енергия. Известен е вълнов двигател, съдържащ вертикален корпус с отвор за приемане на вълни, клапан и преобразувател на вълнова енергия, където тялото е цилиндрично с капак и дъно, отворът за приемане на вълни е направен в дъното, клапанът е обърнат и монтиран в отвора, преобразувателят е вертикален вал и е здраво свързан с корпуса на капака, докато в долната част на страничната стена на корпуса има вертикални тангенциални шлицови отвори. Недостатъкът на известния дизайн е ниската ефективност. Техническият резултат от изобретението е повишаване на ефективността. Техническият резултат се постига чрез факта, че във вълнов генератор, съдържащ вертикален цилиндричен корпус с капак и дъно, в който е направен отвор за приемане на вълни, възвратен клапан и преобразувател на вълнова енергия под формата на вертикален вал твърдо свързан с капака на корпуса, в долната част на страничната стена на който има вертикални тангенциално разположени шлицови отвори, характеризиращ се с това, че съдържа допълнително второ вертикално цилиндрично тяло, електрически генератор, опора, отвори за приемане на вълни, при което вторият вертикално цилиндрично тяло е подвижно свързано с първото тяло посредством вертикален вал, твърдо свързан с капака на второто тяло, и е твърдо закрепено върху вала, роторът на генератора и статорът са твърдо свързани към дъното на първия корпус, който е свързан към опората, а вертикалните тангенциални прорези на втория корпус са насочени в посока, противоположна на същите отвори на първия корпус. Фигура 1 показва генератор на вълни; фигура 2 и 3, съответно първото и второто цилиндрично тяло, разрез. Генераторът на вълни съдържа вертикално цилиндрично тяло 1 с капак и дъно, в което са направени отвор за приемане на вълни 2, възвратен клапан 3 и преобразувател на вълнова енергия под формата на вертикален вал 4, твърдо свързан с тялото капак, в долната част на страничната стена на който са направени вертикални тангенциални шлицови отвори 5. Основен отличителни белезиса второто вертикално цилиндрично тяло 6, електрическият генератор 7, опората 8, отворите за приемане на вълни 9, а второто вертикално цилиндрично тяло 6 е подвижно свързано с първото тяло 1 посредством вертикален вал 10, твърдо свързан с капак на второто тяло и магнитен пръстеновиден ротор е твърдо монтиран на вала 10 11 на електрическия генератор 7, а статорът 12 е твърдо свързан към дъното на първия корпус 1, който е свързан към опората 8, и вертикалните тангенциални шлицови отвори 13 на втория корпус 6 са насочени в посока, обратна на същите отвори 5 на първия корпус 1. Вълновият генератор е монтиран на определена дълбочина и работи по този начин. С увеличаване на хидростатичното налягане налягането се увеличава и във вертикалните корпуси 1 и 6. Чрез възвратните клапани 3, монтирани в отворите за приемане на вълни 2 и 9, водата се влива в корпусите 1 и 6 и води до намаляване на обем на въздушните междини, които се образуват, когато генераторът е монтиран на дълбочина и са в горните части на сградите 1 и 6. Освен това, когато хидростатичното налягане падне под действието на еластичните сили на сгъстения въздух, водата се изхвърля с реактивна сила през тангенциално насочените шлицови отвори 5 и 13, което причинява въртеливото движение на сградите 1 и 6, и следователно магнитния пръстеновиден ротор на електрическия генератор 11 и статора 12, и те се въртят в противоположни посоки един от друг , от. вертикалните тангенциално насочени прорези 5 и 13 на корпусите 1 и 6 са насочени в противоположни посоки един спрямо друг. В този случай линиите на магнитното поле на ротора 11, проникващи в намотката на статора 12, индуцират в тях ЕМП. Ако намотката на статора е затворена през външна верига, тогава в тази верига възниква ток, както и в намотките на статора 12.

Иск

Генератор на вълни, съдържащ опора, вертикално цилиндрично тяло с капак и дъно, в което е направен отвор за приемане на вълни, възвратен клапан и преобразувател на вълнова енергия, направен под формата на вертикален вал, твърдо свързан с капака на тялото, в долната част на страничната стена на което има вертикални тангенциално разположени шлицови отвори, характеризиращо се с това, че е снабдено с електрически генератор и втори вертикален цилиндричен корпус с вълноприемни и вертикални тангенциални шлицови отвори, като вторият корпус е подвижно свързан към първия с помощта на допълнителен вертикален вал, твърдо свързан с капака на втория корпус, магнитен пръстен е твърдо фиксиран върху допълнителния вал ротора на електрическия генератор, чийто статор е свързан към дъното на първи корпус, свързан с опората, докато прорезните отвори на втория корпус са насочени в посока, противоположна на прорезните отвори на първия корпус.

Движението на океанските вълни е придружено от освобождаване на фантастични количества енергия. Човечеството обаче все още не се е научило как ефективно да обработва тази енергия за собствените си цели. Един от най-успешните опити досега е вълновата електроцентрала Oceanlinx във водите на град Порт Кембла, Австралия.

В момента в света се тестват шест вълнови електроцентрали. Електроцентралата Oceanlinx край бреговете на Австралия беше пусната в експлоатация още през 2005 г., но след това беше демонтирана за реконструкция и преоборудване и едва сега беше пусната отново в експлоатация.

Принципът на работа на вълновата електроцентрала е, че вълните, преминаващи през нея, запълват импулсно специална камера с вода, измествайки съдържащия се в тази камера въздух. Сгъстен въздух преминава през турбината, завъртайки нейните лопатки. В резултат на това се генерира електричество.

Основният елемент, който определя ефективността на вълновата електроцентрала, е турбината. Поради факта, че посоката на движение на вълните и тяхната сила непрекъснато се променят, конвенционалните турбини са неподходящи за генериране на вълново електричество. Следователно станцията Oceanlinx използва турбина с променлив ъгъл на Denniss-Auld.

един захранваща точка Oceanlinx има мощност (в пиков режим) от 100 kW до 1,5 MW. Инсталацията Port Kembla доставя 450 kW електроенергия към електрическата мрежа на града.