نیروگاه موج: اصل کار. پروژه نیروگاه امواج فراساحلی

در کشور ما، علاقه به مبدل های موج در دهه 20-30 بوجود آمد. قرن XX. در سال 1935 هموطن بزرگ ما K.E. Tsiolkovsky مقاله "شکن و استخراج انرژی از امواج دریا" را منتشر کرد که در آن نمودارهای شماتیک سه نوع دستگاه را که در حال حاضر به عنوان امیدوار کننده ترین آنها طبقه بندی می شوند، شرح داد. ما به راحتی می‌توانیم آن‌ها (شکل 2.1) را به‌عنوان آنالوگ دستگاه‌های آینده که توسط Masuda، Kaiser، Cockerell ساخته شده‌اند، تشخیص دهیم. دانشمند روسی K.E. Tsiolkovsky معتقد بود که دو سیستم اول اصلی نیستند، اما او در مورد تازگی آخرین - قایق کانتور - شکی نداشت.

برنج. 2.1.

توصیف شده توسط K.E. Tsiolkovsky: a، b - پنوماتیک؛ ج - قایق کانتور.

در دهه 70 قرن گذشته، مدلی از یک قایق موجی در دریای سیاه آزمایش شد. طول آن 12 متر، عرض شناورها 0.4 متر بود. در امواج 0.5 متر ارتفاع و 10 - 15 متر طول، نصب قدرت 150 کیلو وات را توسعه داد. (شکل 2.2)

برنج. 2.2. تجسمی از قایق کانتور کوکرل: 1 - بخش نوسانی. 2 - مبدل; 3 - رانش; 4 - لولا.

آزمایش دقیق آزمایشگاهی مدل مقیاس 100/1 رافت نشان داد که راندمان آن حدود 45 درصد است. این کمتر از "اردک" سالتر است، اما قایق با یک مزیت دیگر جذب می شود: نزدیکی طراحی به کشتی سازی های سنتی.

که در روسیه مدرنپیشرفت‌های زیادی در نیروگاه‌های موج وجود دارد که همه آن‌ها به یک درجه یا دیگری اجرا شده‌اند. یکی از این پروژه ها توسعه مشترک OJSC OceanRusEnergy و Ural است دانشگاه فدرال(UrFU، یکاترینبورگ).

برنج. 2.3.

هنگام ایجاد حرکت موجی در نقاط بالا و پایین گذر موج، آونگ حرکات رفت و برگشتی را انجام می دهد و انرژی پتانسیل را در بهار جمع می کند. هنگامی که شفت ژنراتور می چرخد، یک جریان متناوب تولید می شود. برای ایجاد جریان مستقیم، یکسو کننده های کوچک ارائه می شود (به عنوان مثال، طبق طرح Larionov)، که امکان شارژ باتری (باتری) را فراهم می کند.

طرح تاثیر موج بر روی ریز ماژول شناور میکرو ES موج (VGES) در شکل نشان داده شده است. 2.4.

میکرو ماژول شناور نیروگاه موج

برنج. 2.4

هنگام آزمایش ماژول VHPP، موج موج دریای بارنتز با دوره نوسان موج 1 تا 3.5 ثانیه، میانگین سرعت باد سالانه 7-9 متر بر ثانیه، دامنه نوسان تضمین شده (ارتفاع موج) 20 شبیه سازی شد. مکانیزم لنگ 30 سانتی متری (KShM) با حرکت طولی پیوند نهایی - رانش. KShM چرخش محور موتور را به حرکت رفت و برگشتی رانش تبدیل کرد. به عنوان درایو، یک موتور ناهمزمان با توان P = 1 کیلو وات و سرعت چرخش n0 حداقل 3000 دور در دقیقه انتخاب شد. گیربکس بر اساس ضریب دنده Z=25 انتخاب شد.

استفاده در بررسی حالت های شبیه سازی امواج با دامنه A=20، A=30 و دوره نوسان T=2، 3، 3.5 ثانیه، امکان به دست آوردن مقادیر و ویژگی های الکتریکی لازم برای ارزیابی توان تولیدی و تعیین حالت های بهینه و کارآمد عملکرد VHPP شناور مورد بررسی.

تست های میز در آزمایشگاه انجام شد انرژی موجمرکز اوراسیا برای RES UrFU. نمونه آزمایش شده VHES در شکل نشان داده شده است. 2.5.

برنج. 2.5.

نمونه ای از پارامترهای الکتریکی یک ماژول مولد در جریان مستقیم (DC) در نمودار نشان داده شده است.

نمودار نشانگر قدرت VHPP با دامنه نوسانات 0.2 متر و دوره 1 ثانیه.

نتایج آزمایش‌ها با تقلید امواج با دامنه‌های مختلف و دوره‌های نوسانات موج T نشان داد که توان تولیدی یک ماژول VHES 60-15 وات است. افزایش توان به سطح چند کیلووات با استفاده از چندین میکرو ماژول VGES که در یک خوشه ترکیب شده اند حل می شود (شکل 2.6).

برنج. 2.6.

افزایش بیشتر ظرفیت VHPP به چند ده و صدها کیلووات با مونتاژ قابل پیاده سازی است. بیشترریز ماژول ها به خوشه های RES بر اساس ریز ماژول های موج (شکل 2.7).

برنج. 2.7.

نتیجه

در مورد استفاده مستقیم از برق تولید شده توسط یک ایستگاه موج برای نیازهای اقتصادی، نمی توان آن را به عنوان یک منبع مستقل در نظر گرفت. نوسانات در زمان و مکان، ماهیت فصلی منبع به خودی خود نیاز به مقداری منبع اضافی برق در ذخیره دارد، یا یک نیروگاه موجی را به شبکه برق متصل می کند، که امکان استفاده از منابع شخص ثالث را برای جبران کاهش قدرت به دلیل کاهش امواج و یا در نهایت استفاده از ذخیره انرژی.

یکی دیگر از مشکلات در ایجاد مبدل های موج، اطمینان از بقای آنها در صورت بارهای شدید موج است که به طور قابل توجهی از شرایط عملیاتی طراحی فراتر می رود. میانگین توان برای اقیانوس اطلس شمالی تقریباً 50 کیلووات بر متر است. در طول یک طوفان شدید، این مقدار می تواند به مقدار 2 مگاوات بر متر در ارتفاع موج 15 متر برسد. کار معمولیدر محدوده توان 50-150 کیلووات بر متر. بنابراین، برای مقاومت در برابر طوفان های متوسط، مبدل های قدرت موج باید قدرت نصب شده به طور قابل توجهی بالاتر از میانگین داشته باشند. این آنها را از طوفان های شدید نجات نمی دهد. چندین گزینه حفاظتی در اینجا وجود دارد. به عنوان مثال، در صورت وقوع چنین طوفانی، مبدل ممکن است دچار سیل شود. گزینه دیگر طراحی مبدل ها به گونه ای است که با افزایش اغتشاش بیش از حد مطلوب، کارایی آنها کاهش یابد. با این حال، در هر صورت، مشکلات جدی در نگهداری، انتقال نیرو و لنگر انداختن به وجود می آید. حتی مشکلات کاملاً جدیدی نیز به وجود می آیند. به عنوان مثال، انکور زدایی یکی از مبدل های نقطه ای می تواند منجر به تخریب دستگاه های مجاور آن شود. پرتاب وسایل اضطراری به خشکی می تواند منجر به خطر تخریب سازه های ساحلی شود.

مشکلات ایجاد انرژی بر اساس تبدیل انرژی موج بسیار زیاد است. غلبه بر آنها به تلاش های بیشتر توسعه دهندگان و دانشمندان نیاز دارد. در حال حاضر حدود 400 شناور ناوبری خودمختار با استفاده از انرژی آب در حال حاضر در جهان فعال هستند. با این حال، در اوایل این قرن، پیش‌بینی می‌شود که توان حداقل 10 گیگاوات از امواج اقیانوس به دست می‌آید (ظرفیت نیروگاه کراسنویارسک حدود 12 گیگاوات است).

مزایای انرژی موج این است که بسیار متمرکز است، برای تبدیل در دسترس است و می توان آن را در هر زمان بسته به شرایط آب و هوایی پیش بینی کرد. امواجی که تحت تأثیر باد ایجاد می شوند، پتانسیل انرژی خود را به خوبی حفظ می کنند و در فواصل قابل توجهی منتشر می شوند. به عنوان مثال، امواج بزرگی که به سواحل اروپا می رسد در هنگام طوفان در وسط اقیانوس اطلس و حتی در دریای کارائیب سرچشمه می گیرند.

انرژی موج انرژی است که امواج بر روی سطح آب حمل می کنند. منبعی تمام نشدنی و مناسب برای تولید برق است. برای تبدیل انرژی امواج به الکتریسیته، نیروگاه های موجی ساخته می شوند. آنها مستقیماً در آب نصب می شوند.

در آینده، تولید موج می تواند 4 TW در سال در مناطق ساحلی و تا چند ده TW در دریای آزاد تولید کند.

ماهیت پدیده

تشکیل موج در نتیجه قرار گرفتن در معرض نور خورشید است. خورشید توده های هوا را گرم می کند که باعث حرکت آنها در فضا می شود. در فرآیند سرریز، هوا با سطح اقیانوس تماس پیدا می کند و شروع به ظهور موج می کند.

شدت انرژی یک شفت موج خاص با موارد زیر تعیین می شود:

• نیروی بادها؛
• مدت زمان وزش ها؛
• عرض جبهه هوا

حداکثر مقدار شدت انرژی یک موج به 100 کیلووات در هر متر می رسد. این شاخص در آب کم عمق به طور قابل توجهی کاهش می یابد که با اصطکاک در کف مخزن توضیح داده می شود.

اصل عملکرد یک نیروگاه موج کلاسیک

ستون آب نوسانی با توربین هوای ولز کلاسیک ترین و پیشرفته ترین نوع نیروگاه موجی است. تجهیزات مشابه با موفقیت هم در دریا و هم در منطقه ساحلی کار می کنند.

اصل کار برای هر دو مدل ثابت و شناور یکسان است. موجی در محفظه ای که نیمه غوطه ور در آب است، سطح آب را بالا می برد. به دلیل پر شدن حجم داخلی دستگاه با آب، هوای داخل تحت فشار از ظرف خارج می شود. جریان‌های هوای حاصل از پره‌های یک توربین کم فشار برگشت پذیر Wells عبور می‌کنند. هنگامی که آب برگشتی دارد، هوا به محفظه باز می گردد و همه پره های توربین را دور می زند. ولز بدون توجه به جهت حرکت موج به حفظ جهت چرخش شفت توربین دست یافت که تداوم انتقال گشتاور به شفت ژنراتور را تضمین می کند.

توربین آلن آرتور ولز مکانیسم‌های پیچیده اندازه‌گیری زمین و همچنین سیستم‌های شیر را از بین می‌برد. این واحد دارای بخش متقارن و زاویه حمله نسبتاً بزرگ تیغه ها است. به طور کلی، مکانیسم با موارد زیر مشخص می شود:

• نسبت کم سرعت چرخش به سرعت جریان هوا؛
• ضریب درگ بالا؛
• قطع برق دوره ای؛
• راندمان در سطح 40-70٪؛
• سر و صدا - صداهایی که تولید می کنند با صدای یک ارگ بزرگ قابل مقایسه است.

بهبود مدل کلاسیک

اصل عملکرد چنین واحدهایی بدون تغییر باقی می ماند. طراحان در تلاشند تا معماری محفظه را تغییر دهند تا به حداکثر فشرده سازی توده هوای داخل آن دست یابند. یک مدل دوربین بهبود یافته اجازه می دهد تا حجم و هندسه آن را بسته به وضعیت منطقه آب تغییر دهید.

کارایی این ایده هم از نظر تئوری و هم از لحاظ عملی ثابت شده است. در نتیجه، می توان از نوسانات برق ایستگاه، ناشی از سقوط ارتفاع موج خلاص شد و تجهیزات را از بارهای بیش از حد و تخریب در هنگام طوفان محافظت کرد.

چنین ایستگاهی با اتاقک "تنفس" در اقیانوس اطلس در سواحل پرتغال کار می کند. ظرفیت 750 کیلووات آن برای تامین برق حدود 1000 خانواده کافی است. قرار است یک آبشار بزرگ تولید ساحلی در آنجا ایجاد شود.

در آینده، ایستگاه‌های موج شناور از این نوع در جایی که نیروگاه‌های بادی کار می‌کنند، با استفاده از یک سیستم لنگر واحد برای هر دو نوع نیروگاه ساخته خواهد شد.

ژنراتور شناور

Ocean Power Technologies (OPT) - یک شرکت مهندسی از اسکاتلند - PowerBuoy PB150 را معرفی کرد. این یک شناور بزرگ به طول 42 متر است که توسط یک شناور یازده متری و سیستم لنگر نگه داشته می شود. توان یک ایستگاه 150 کیلووات است.

این دستگاه قادر است ارتعاشات عمودی را به برق تبدیل کند. قسمت غوطه‌ور شده مولد شناور در پایین توسط یک سیستم لنگر ثابت می‌شود. شناور با نوسانات آب دریا به صورت عمودی حرکت می کند - روی یک میله متحرک ثابت می شود. میله بخشی از یک ژنراتور خطی است که در طی عبور از سیم پیچ استاتور برق تولید می کند.

این طرح مجهز به یک سیستم حسگر است که به لطف آن می توان به صورت دستی حرکت میله را با توجه به نیرو، ارتفاع و فرکانس امواج تطبیق داد و به منطقی ترین عملکرد تجهیزات دست یافت. به منظور جلوگیری از حوادث در طول دوره های طوفان شدید، میله شناور به طور خودکار مسدود می شود.

به محل استقرار، یگان توسط یدک کش تحویل داده می شود. چندین شناور مشابه که در کنار هم نصب شده اند، با استفاده از یک سیستم لنگر مشترک و یک مدار قدرت واحد، یک مزرعه موج را تشکیل می دهند. برای نصب سیستم 10 مگاواتی به 0.125 کیلومتر مربع سطح آب نیاز است. اولین شناور از این دست در 33 قرار گرفت مایل دریاییاز اینورگوردون (اسکاتلند). تجزیه و تحلیل محیط نزدیک به ژنراتور عملکرد نشان داد که از نظر محیطی خنثی است.

مزایا و معایب

مزایای انرژی موج:

• یک نیروگاه موج قادر به جایگزینی سرکوبگرهای موج است که از خط ساحلی و سازه های ساحلی در برابر تخریب محافظت می کند.
• ژنراتورهای قدرت موج کم توان را می توان مستقیماً روی تکیه گاه های پل، اسکله ها نصب کرد و قدرت امواج را دریافت کرد.
• قدرت ویژه امواج به ترتیب 1-2 مرتبه بزرگتر از قدرت ویژه بادها است، انرژی موج می تواند سود بیشتری نسبت به انرژی باد داشته باشد.

ایرادات:

• یک موج طوفان می تواند پره های توربین های آبی را خرد کند. مشکل با روش های کاهش مصنوعی توان موجود در امواج حل می شود.
• برخی از انواع ژنراتورها تهدیدی واقعی برای ایمنی ناوبری هستند.
• در مکان هایی که انواع خاصی از واحدها نصب می شود، ماهیگیری صنعتی غیرممکن می شود.

انرژی موج اقیانوس ها از نظر قدرت خاص هم نسبت به باد و هم برتری دارد. میانگین قدرت امواج اقیانوس ها و دریاها از 15 کیلووات بر متر خطی فراتر می رود و با ارتفاع موج 2 متری، قدرت می تواند به تمام 80 کیلووات بر متر خطی برسد.

هنگام تبدیل انرژی موج، راندمان می تواند به طور قابل توجهی از سایر روش های جایگزین مانند نیروگاه های بادی و خورشیدی فراتر رود و به راندمان 85 درصد برسد.

انرژی حاصل از نورد دریا را می توان با تبدیل به دست آورد حرکت نوسانیامواج بالا و پایین از طریق یک ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. در ساده ترین حالت، ژنراتور باید دریافت کند گشتاورروی شفت، در حالی که تغییرات میانی زیادی نباید وجود داشته باشد و بیشتر تجهیزات باید تا حد امکان در خشکی قرار گیرند.

اولین نسخه صنعتی نیروگاه موج که توسط شرکت اسکاتلندی Pelamis Wave Power ساخته شد، در سال 2008 در 5 کیلومتری ساحل در شهر Povoa de Varzim در منطقه Agusadora پرتغال به بهره برداری رسید. این نیروگاه Pelamis P-750 نام دارد. از سه مبدل یکسان تشکیل شده است که روی امواج تاب می‌خورند اقیانوس اطلسو با هم 2.25 مگاوات انرژی الکتریکی تولید می کنند. هر مبدل از چهار بخش تشکیل شده است.

طول این مبدل ها 120 متر، قطر آن 3.5 متر و وزن هر کدام 750 تن است. این سازه‌های مارپیچ شبیه قطارهای چهار واگنی شناور یا به قول محلی‌ها مارهای دریایی هستند.

هر بخش شامل یک موتور هیدرولیک و یک ژنراتور است. موتورهای هیدرولیک توسط روغن به حرکت در می آیند که توسط پیستون به حرکت در می آیند که به نوبه خود با حرکت بالا و پایین اتصالات سازه ها کنترل می شوند. در اتصالات، ماژول های قدرت ویژه ای طراحی شده اند که پیستون ها به بهترین شکل کار می کنند.

موتورهای هیدرولیک ژنراتورها را به حرکت در می آورند که به نوبه خود برق تولید می کنند. برق از طریق کابل های برق به ساحل تامین می شود. این انرژی برای تامین برق 1600 خانه در شهر ساحلی Povoa de Varzim کافی است.

در سال 2009، در سواحل جزایر اورکنی، در بخش شمالی اسکاتلند، تاسیسات منحصر به فرد دیگری راه اندازی شد که به لطف امواج انرژی تولید می کند. دریای شمال. این یک ژنراتور "Oyster" به معنای "صدف" است که توسط شرکت Aquamarine Power مستقر در ادینبورگ طراحی و ساخته شده است.

این پروژه یک پمپ شناور بزرگ است که به صورت امواج به جلو و عقب می چرخد ​​و بنابراین یک پمپ دو طرفه واقع در پایین، در عمق حدود 16 متری را به حرکت در می آورد.

ویژگی طراحی این است که کل قسمت الکتریکی دستگاه به ساحل آورده می شود و اتصال بین این دو قسمت - پمپ شناور و نیروگاه ساحلی - از طریق لوله ای انجام می شود که از طریق آن آب دریا تحت فشار به سمت ژنراتور برق آبی می رود. .

این ایستگاه برق چند صد خانه را تامین می کند و حداکثر توانی که سیستم می تواند توسعه دهد 600 کیلو وات است.

Aquamarine Power معتقد است که پروژه Oyster تنها اولین قدم است. این شرکت در حال بررسی ساخت ناوگانی متشکل از 20 واحد از این قبیل است که می تواند مگاوات برق برای تامین برق 9000 خانه شخصی تولید کند. گزینه دیگر ممکن است ساخت مجموعه ای از چندین پمپ شناور باشد که بر روی یک توربین برق آبی قدرتمند خشکی کار می کنند.

در همان سال 2009، در انگلستان، در سواحل کورنوال، ساخت مجموعه مولد امواج Wave Hub آغاز شد که با استفاده از کابل برق به ساحل متصل می شوند. ژنراتورهای برند PowerBuoy، متعلق به شرکت آمریکایی Ocean Power Technologies، با شناورهایی با حرکت عمودی کار می کند که در امتداد ستون هایی که به پایین لنگر انداخته اند، می لغزند. عمق محل نصب ستون ها 50 متر و ظرفیت کل سیستم 400 بویه در مجموع 50 مگاوات خواهد بود.

این بزرگترین نیروگاه موجی جهان است و ساخت آن طبق برنامه باید طی 5 سال به طول انجامد. بویه ها از فاصله 16 کیلومتری از ساحل که شهر هیلی در آن قرار دارد در دریا قرار دارند و در ادامه برای مسافت 1800 متری در مجموع 400 بویه از این دست باید قرار داده شود. این پروژه به طور مداوم (هنوز) در حال توسعه است، و داده ها در مورد مشخصات فنیهمه جا متفاوت هستند بر اساس آخرین اطلاعات غیر رسمی، حداکثر ظرفیت 20 مگاوات رسیده است.

بویه ها به شرح زیر چیده شده اند. این ستون حاوی یک ژنراتور در داخل است که توسط سیستمی از پیستون ها به حرکت در می آید و هنگامی که بویه روی امواج نوسان می کند، الکتریسیته تولید می کند. از هر شناور بوسیله سیم به یک پست زیر آب منتقل می شود که از آن کابل برق برق را به زمین منتقل می کند.

انرژی موج در بین همه منابع جایگزینانرژی کارآمدترین در نظر گرفته می شود. کارشناسان می گویند که قدرت ویژه توده های آبی اقیانوس های جهان بسیار بیشتر از پتانسیل انرژی خورشیدی و باد است. با وجود این واقعیت، اساس انرژی موج - نیروگاه های موج به طور قابل توجهی از نظر تعداد نسبت به رقبای "جایگزین" خود - باد و خورشید پایین تر هستند.

• انرژی موج: هزینه فناوری باید کاهش یابد

توان موج به دلیل هزینه بالای ساخت ایستگاه ها روی آب، تقاضای کمتری دارد، اگرچه تعمیر و نگهداری نیروگاه های موجی می تواند کاملاً قابل قبول باشد. همان مشکل در آغاز سفر خود با هر دو، و، و انرژی خورشیدی مواجه شد. اما با گذشت زمان، این صنایع دستخوش تغییر شده و ظهور فناوری ها و روش های جدید، میزان سرمایه گذاری اولیه و در نتیجه هزینه هر واحد انرژی را کاهش داده است. با توجه به روند توسعه منابع انرژی جایگزین، می توان انتظار افزایش جمعیت نیروگاه های موجی را داشت. علاوه بر این، در حال حاضر بسیار وجود دارد نمونه های جالبچنین مکانیسم هایی

Islay LIMPET اولین نصب موج برق صنعتی در جهان است. می تواند تا 500 کیلو وات تامین کند و به شبکه سراسری متصل است. کلر پگروم / wikimedia.org (CC BY-SA 2.0)

• انرژی موج: اصل نوسان

ابتدا یک نیروگاه موجی اختراع شد که بر اساس اصل کار می کرد ستون نوسانی. نوسان به معنای نوسان است و در این حالت سطح آب در ستون در معرض نوسان است. یک محفظه بتنی مخصوص در ساحل نصب شده است که در زاویه ای نسبت به سطح دریا قرار دارد تا آب به داخل آن جریان یابد. امواج ورودی حفره محفظه را پر می کنند و در نتیجه هوا را به داخل توربین هدایت می کنند که برق تولید می کند. مزیت مهم انرژی موج بر اساس اصل نوسان، هزینه کمتر آنها در مقایسه با امواج فراساحلی است که در ادامه به بررسی آن خواهیم پرداخت.

• اولین نیروگاه موج ساحلی

اولین نیروگاه امواج ساحلی با نام Isley Limpet در اسکاتلند راه اندازی شد و به شبکه برق عمومی این کشور متصل شد. علیرغم اینکه این ایستگاه به مدت 13 سال کار می کرد، در سال 2013 به دلایل نامعلومی از رده خارج شد. اسپانیایی ها با استفاده از تجربه همکاران انگلیسی خود در سال 2011 همان ایستگاه را در ساحل خلیج بیسکای ساختند اما با 16 توربین. برخلاف همتای شمالی خود، تا به امروز کار می کند. فناوری ستون نوسانی نیز در پرتغال و ژاپن استفاده می شود و کاملا امیدوارکننده است، با این حال، تا کنون چنین ژنراتورهایی تا 500 کیلو وات برق تولید می کنند.

Islay LIMPET در مزرعه Claddach، Rhinns of Islay، Islay، اسکاتلند مستقر است. پیتر کلیسای / wikimedia.org (CC BY-SA 2.0)

در حال حاضر تنها چند نیروگاه موجی معروف در جهان وجود دارد.

• انرژی موج: اصل نوسان

همچنین نیروگاه های موجی به دلیل وجود جسم نوسانی که روی سطح آب قرار گرفته و روی امواج حرکت می کند، می توانند کار کنند. نقش بدنه را می توان بوسیله شناورهای متصل به مکانیسم های هیدرولیکی که ژنراتورهای برق را به حرکت در می آورند، ایفا کرد. بر اساس این طرح، نیروگاه Pelamis ساخته شد که در سال 2008 در سواحل پرتغال راه اندازی شد، اما در حال حاضر کار نمی کند. این یک "مار" بود که از چندین بخش تشکیل شده بود که بر روی امواج نسبت به یکدیگر حرکت می کردند. در داخل بخش ها که به شکل لوله هایی با قطر 3.5 متر ساخته شده بودند، موتورهای هیدرولیک و ژنراتور وجود داشت که از آنجا برق از طریق کابلی که در امتداد کف اقیانوس گذاشته شده بود به ساحل می رسید. این ایستگاه قدرتمندترین ایستگاه آبی بود که تا به امروز وجود داشت، اما متأسفانه کمبود بودجه باعث توسعه بیشتر آن نشد.

نیروگاه Pelamis در پارک موج آگوادورا پرتغال نصب شد. S.Portland / wikimedia.org (CC-PD-Mark)

• انرژی موج: اصل مبدل

شرکت اسکاتلندی آکوامارین پاور قول داده است که یک تاسیسات مشابه با ظرفیت راه اندازی کند. او مبدلی به نام Oyster ایجاد کرد که یک شناور فلپ مانند است که به کف اقیانوس نزدیک به ساحل متصل می شود. این مکانیسم با تاب خوردن روی امواج، آب را از طریق لوله‌ها به زمین می‌فرستد، جایی که به نوبه خود یک ژنراتور الکتریکی را می‌چرخاند. سپس آب دوباره به اقیانوس تقطیر می شود. بسیاری این پروژه را امیدوارکننده می دانستند و شرکت سرمایه گذاری 11 میلیون پوندی را دریافت کرد. قرار بود مجموعه ای از این گونه تاسیسات به تعداد 50 قطعه ایجاد شود، اما خریدار برای این پروژه وجود نداشت. تاکنون تنها چند نمونه آزمایشی در آب های ساحلی اسکاتلند فعالیت می کنند.

• نیروگاه های موجی سودآور برای اشیاء کوچک

مثال‌های بالا نشان می‌دهند که دانشمندان دائماً به دنبال راه‌هایی برای استفاده مؤثر و مهم‌تر از همه مقرون‌به‌صرفه از قدرت امواج دریا برای ایجاد صنعت قدرتمند انرژی امواج جهانی هستند. با این حال، همانطور که در ابتدای هر دستاوردی اتفاق می افتد، آنها با شکست مواجه می شوند. بنابراین در حال حاضر تنها چند نیروگاه موجی معروف در جهان وجود دارد. از سوی دیگر، اگر در مورد ایستگاه های نسبتاً قدرتمند صحبت نکنیم، در حال حاضر تاسیسات زیادی در سراسر جهان وجود دارد که برق را به اجسام بسیار کوچک تامین می کند. اغلب آنها توسط فانوس دریایی و سایر تاسیسات ساحلی استفاده می شوند.

PB150 PowerBuoy OPT با موفقیت در آوریل 2011 توسط تیمی از جمله Global Maritime Scotland Ltd، Port Services (Invergordon) Ltd و OPT با پشتیبانی اداره بندر کرومارتی فرث در خارج از ساحل مستقر شد. انرژی تجدیدپذیر را از طریق امواج تولید می کند. حداکثر توان خروجی 150 کیلو وات است. Ocean Power Technologies / wikimedia.org مجوز هنر رایگان 1.3

• مشکل گرانی نیروگاه های موجی هنوز حل نشده است

برای ایجاد صنعت انرژی موج تقریباً از ابتدا، دانشمندان باید با مشکلات جدی کنار بیایند. همانطور که قبلا ذکر شد، مشکل اصلی- گران است. علاوه بر این واقعیت که ساخت ایستگاه ها اغلب بسیار پرهزینه است، برای نصب آن بر روی آب یا در بستر دریا، تلاش های مادی ویژه ای لازم است. علاوه بر این، دانشمندان به تجربه بیشتری نیاز دارند بهترین انتخابمکان ها ایستگاه جدیدجایی که جریان ها بیشترین کارایی را دارند. بدون انجام نمی شود تاثیر منفیدر جنبه های اجتماعی و زیست محیطی مشکل - تعداد زیادی مکانیسم در نزدیکی ساحل در ماهیگیری و همچنین تبادل گاز آب ها اختلال ایجاد می کند.

در یک کلام، همه چیز با آینده انرژی موج روشن نیست. آب دریاها و اقیانوس ها منبع انرژی بسیار قدرتمند، تجدید پذیر و سازگار با محیط زیست هستند، اما انسان هنوز آنقدر زبردست نیست که با تلفات کوچک آن را رام کند.

اگر خطایی پیدا کردید، لطفاً قسمتی از متن را برجسته کرده و کلیک کنید Ctrl+Enter.

امروزه منابع اصلی انرژی مواد خام هیدروکربنی - نفت، زغال سنگ، گاز است. بررسی ها نشان می دهد که با نرخ فعلی تولید تا 4 قرن دیگر ذخایر زغال سنگ به اندازه کافی وجود خواهد داشت و ذخایر نفت و گاز به ترتیب در 4 دهه و 6 دهه کاهش می یابد.

چنین کاهش سریعی در تعداد مواد معدنی مستلزم جستجو برای روش های دیگر تولید انرژی است. امیدوار کننده ترین نوع، نوعی از انرژی آبی مانند موج است.

ساختار یکپارچه ایستگاه های انرژی موجی

ایستگاه انرژی موج سازه ای است که بر روی آب قرار دارد و قادر به تولید انرژی الکتریکی در اثر امواج است. هنگام ساخت آنها، دو شرایط باید در نظر گرفته شود:

انرژی حرکت موج. امواجی که به یک کلکتور دایره ای بزرگ هدایت می شوند، باعث چرخش پره های توربین می شوند و ژنراتور را به کار می اندازند. راه دیگری وجود دارد - موج در یک ظرف باز حرکت می کند، هوای فشرده را جابجا می کند و موتور را مجبور به کار می کند.

انرژی نورد سطحی در اینجا، تولید الکتریسیته به دلیل مبدل ها - شناورهایی که جهت موج را دنبال می کنند، روی صفحه آب اتفاق می افتد.

انواع زیر از این شناورها وجود دارد:

اردک "سالتر" - به معنای تعداد زیادی شناور است که روی یک شفت نصب شده اند. برای اثربخشی بیشتر این نوع شناور، باید تا 30 عدد از آنها را به شفت وصل کنید.

قایق کوکرل ساختاری متشکل از 4 سلول است که توسط یک لولا به هم متصل شده اند که در اثر نیروی امواج حرکت می کنند و دستگاه های سیلندر هیدرولیک را مجبور به کار می کنند و کارکرد ژنراتورها را تضمین می کنند.

مبدل های Pelamis نیز توسط مارهای دریایی آویزان می شوند، قطعات به شکل استوانه به صورت لولایی به هم متصل می شوند و تحت عمل گاوها، "مار" ایجاد شده خم می شود و پیستون های هیدرولیک را مجبور به کار می کند.

مزایا و معایب برق آبی موجی

امروزه تنها 1 درصد از انرژی الکتریکی تولید شده است برق آبیامواج، اما منابع آنها عظیم است. استفاده ناچیز از ایستگاه های انرژی موج با خروجی انرژی گران قیمت توضیح داده می شود.

معایب استفاده از ایستگاه های انرژی موج شرایط خاصی است:

زیست محیطی. تعداد زیادی مبدل موج می تواند آسیب برساند سیستم اکولوژیکیزیرا امواج تاثیر بسزایی بر تبادل گاز اقیانوس و جو و پاکسازی سطح آب از انسداد دارند.

اجتماعی-اقتصادی. انواع خاصی از ژنراتورهای مورد استفاده در برق آبی موجی می تواند به کشتیرانی آسیب برساند. چه چیزی بر کار ماهیگیرانی تأثیر می گذارد که باید مکان های ماهیگیری بزرگ را ترک کنند.

با این حال، نیروگاه های موج، علاوه بر معایب، دارای تعدادی مزایای خاص نیز هستند:

1. ایستگاه ها می توانند به عنوان میراگر موج عمل کنند، به این معنی که می توانند از ساحل در برابر گسل ها و رانش زمین محافظت کنند.
2. می توان ژنراتورهای الکتریکی موج کم توان را بر روی ساختار پل ها، اسکله ها قرار داد و تأثیر آنها را کاهش داد.
3. مزیت قابل توجهی نسبت به انرژی باد؛
4. الکتریسیته تولید شده توسط امواج دریا فر نمی خورد و نیازی به مواد خام هیدروکربنی ندارد که رسوبات آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

مهم‌ترین هدف سازندگان ایستگاه‌های انرژی موج، نوسازی ساخت آن به‌گونه‌ای است که هزینه برق تولیدی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

ساخت سرزمینی نیروگاه های موج

از ساخت نیروگاه های موج کم توان برای تامین برق اشیاء کوچک استفاده می شود:

ساختمان های توسط خط ساحلی;

روستاهای کوچک؛

فانوس های دریایی مستقل، شناورها؛

دستگاه های علمی و تحقیقاتی؛

تاسیسات راش.

کشور پرتغال

در منطقه آگوسادورا، در سال 2008، رویداد مهمی در برق آبی رخ داد - برای اولین بار، یک نیروگاه موج با ظرفیت 2.25 مگاوات شروع به کار کرد. این توسعه توسط شرکت Pelamis Wave از اسکاتلند انجام شد که با پرتغال قراردادی به مبلغ 8 میلیون یورو امضا کرد.

در حال حاضر ایستگاه دارای 3 مبدل از نوع مار است که نیمی از آنها در آب است. طول یک "مار" 120 متر و وزن آن 750 تن است. خود ایستگاه در 5 کیلومتری خط ساحلی قرار دارد و برق را از طریق کابل دریافت می کند. کار برای افزایش توان این ایستگاه موجی به 21 مگاوات با برنامه ریزی برای نصب 25 مبدل اضافی در ایستگاه در حال انجام است که برق 15000 خانه را تامین می کند.

نروژ

ظهور ایستگاه های موج برای اهداف صنعتی در سال 85 قرن بیستم در نروژ ثبت شد.

این ایستگاه یک سازه موج هوایی با ظرفیت تا 500 کیلو وات است. تا پایین ترین لایه سطح آب پایین می آید.