نیروگاه های موج به عنوان آینده برق آبی. نیروگاه های موجی

نیروگاه موج- نیروگاهی واقع در محیط آبی که هدف آن بدست آوردن انرژی الکتریکی از انرژی جنبشی امواج دریا یا اقیانوس است. مانند جزر و مد، نیروگاه های موج در سواحل یا اقیانوس در مجاورت سواحل HIV قرار دارند تا در هزینه های برقراری ارتباطات الکتریکی زیر آب صرفه جویی کنند.

نیروگاه موج اول در پرتغال در فاصله 5 کیلومتری از ساحل واقع شده است. این ایستگاه موج در 23 سپتامبر 2008 افتتاح شد. توان این نیروگاه 2.25 مگاوات است که برای

برنج. 4.1.

برق رسانی به حدود 1600 خانه کوچک.

نمودار شماتیک یک نیروگاه موجی شبیه به یک نیروگاه برق آبی است، اما به جای یک سد با جریان آب در حال سقوط، در اینجا از مبدل هیدرولیک استفاده شده است که انرژی موج را به انرژی سیال کاری ذخیره شده تبدیل می کند. در آکومولاتور پنوماتیکی

به عنوان مثال، دستگاه نیروگاه موج Pelamis P 750 را در نظر بگیرید. این نیروگاه موجی از چندین دستگاه تشکیل شده است، آنها اجسام شناور هستند - دودکش های هیدرولیک و مبدل های شناور متصل در یک مدار. روی انجیر 4.1. نموداری از دستگاه این نیروگاه موجی نشان داده شده است. کجا: 1 - مبدل های شناور شناور; 2-پیستون هیدرولیک; 3 - سطح موج; 4 - خطوط هیدرولیک; 5 - ساختمان اصلی; 6 - دستگاه کنترل و توزیع; 7 دستگاه ذخیره سازی؛ 8- خروجی به مصرف کننده.

اندازه هر مبدل شناور کویل هیدرولیک: طول 120 متر، قطر 3.5 متر، وزن 7S0 تن. پیستون های هیدرولیک بین مبدل های هر بخش ثابت می شوند. در داخل هر بخش نیز موتورهای هیدرولیک و ژنراتورهای الکتریکی وجود دارد. مبدل‌ها تحت تأثیر امواج روی سطح آب تاب می‌خورند و این باعث چرخش آنها می‌شود. حرکت هر بخش، پیستون های هیدرولیک را به حرکت در می آورد که به نوبه خود روغن را به حرکت در می آورد. روغن از موتورهای هیدرولیک عبور می کند. این موتورهای هیدرولیک ژنراتورهای الکتریکی را هدایت می کنند که برق تولید می کنند. قدرت یکی از این مبدل ها 750 کیلو وات است. تقریباً 1٪ از انرژی موج به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

امکانات زیادی برای به دست آوردن انرژی از امواج دریاها و اقیانوس ها وجود دارد.

برنج. 4.2.

در میان آنها، جاذب های ارتعاش بیشترین استفاده را دارند - تضعیف کننده های شناور روی سطح و توربین های جزر و مدی نصب شده در پایین. یکی از راه حل های جالب شناور انرژی است - یک دستگاه کاملاً مستقل. این دستگاه از یک کمپرسور پیچی استفاده می کند که به پایین متصل شده و روی سطح شناور می شود. الکتریسیته با تبدیل حرکات عمودی بویه روی امواج توسط سیستم پیستونی و ژنراتور الکتریکی تولید می شود. برق از طریق یک کابل زیر آب به ساحل تامین می شود.

دستگاه جالبی به نام Searaser در انگلستان ساخته شد و شبیه یک نیروگاه موجی است که از انرژی حرکت عمودی شناور استفاده می کند. با این حال، شناور خود سیستم های الکتریکی ندارد و یک پمپ مکانیکی معمولی است که آب دریا را تا ارتفاع زیادی به داخل سنگ های ساحلی پمپ می کند. این پروژه در شکل. 4.3. دستگاه ایستگاه نشان داده شده است: 1- شناور بالا. 2 - سطح موج; 3 - شناور پایین; 4 - شیر؛ 5 - پیستون؛ 6-شلزنگ; 7 - شناور پشتیبانی شیلنگ; 8، 9 لنگر بتنی; 10 - کلکسیونر. همانطور که از شکل بالا مشخص است، اساس نصب 2 شناور است که می توانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند. قسمت بالایی توسط امواج تاب می خورد، پایینی با یک زنجیر و یک لنگر به پایین متصل می شود. بین شناورها یک "ایستگاه پمپاژ" (سیلندری با پیستون دو اثره که آب را هنگام حرکت بالا و پایین پمپ می کند) و دریچه هایی با لوله های خروجی قرار دارد. تنظیم خودکار ارتفاع موقعیت شناور فوقانی، بسته به سطح دریا، که در جزر و مد تغییر می کند - لوله تلسکوپی که از هم دور می شود و تحت تأثیر نیروهای ارشمیدس و گرانش پیچیده است. یک پمپ با یک شناور بالا به این ستون "جندرو" متصل است. آب از طریق کلکتور به زمین و به کوه ها می رسد. استخری در کوه ها ساخته شده است که در آن آب جمع می شود و دوباره به دریا رها می شود و توربین یک نیروگاه را در طول مسیر می چرخاند، مشابه یک نیروگاه برق آبی سنتی، اما بدون سد. یک شناور سیراسر با اندازه کامل باید بتواند تا 0.25 مگاوات تولید کند. مزایای اصلی در چنین نصبی، در مقایسه با سایرین،

برنج. 4.3.نیروگاه ذخیره سازی پمپی

به شرح زیر است. این شناورها فاقد سیم، آهنربا، اتصالات الکتریکی و محفظه مهر و موم شده برای تجهیزات هستند و این امر آن را بسیار ارزان تر، ساده تر و قابل اطمینان تر می کند. توربین ها و ژنراتورهای الکتریکی ایستگاه موج، واقع در ساحل. برخلاف دیگر انواع نیروگاه های موجی، سیراسر مشکل قدرت موج ناهموار را حل می کند.

در دستگاه‌های موجی با مبدل‌های پنوماتیکی، جریان هوا تحت تأثیر امواج، به طور متناوب جهت خود را به سمت مخالف تغییر می‌دهد. برای این شرایط، توربین ولز ساخته شد که روتور آن یک عمل اصلاحی دارد و جهت چرخش خود را هنگام تغییر جهت جریان هوا بدون تغییر نگه می دارد، بنابراین جهت چرخش ژنراتور نیز بدون تغییر حفظ می شود.

این توربین کاربرد گسترده ای در دستگاه های مختلف انرژی موج پیدا کرده است. دستگاه انرژی موج "کیما" - قدرتمندترین نیروگاه عملیاتی با مبدل های پنوماتیک - در سال 1976 در ژاپن ساخته شد. در کار خود از امواجی به ارتفاع 6-10 متر استفاده می کند. بر روی یک بارج به طول 80 متر و عرض 12 متر. و با جابجایی 500 تن 22 محفظه هوا از زیر باز شده تعبیه شده است. هر جفت محفظه توسط یک توربین ولز تغذیه می شود. توان کل نیروگاه 1000 کیلووات می باشد. اولین آزمایشات در سال 1978 - 1979 انجام شد. در نزدیکی شهر Tsuruoka. انرژی از طریق یک کابل زیر آب به طول حدود 3 کیلومتر به ساحل منتقل می شد.

در سال 1985 یک ایستگاه موج صنعتی در نروژ در 46 کیلومتری شمال غربی شهر برگن ساخته شد که از دو تاسیسات تشکیل شده بود. اولین نصب در جزیره Toftestallen بر اساس اصل پنوماتیک کار کرد. این یک محفظه بتن مسلح بود که در صخره عمیق شده بود. برج فولادی به ارتفاع 12.3 میلی متر و قطر 3.6 متر بر فراز آن نصب شده بود که امواج ورودی به اتاقک تغییری در حجم هوا ایجاد کرد. جریان حاصل از سیستم دریچه یک توربین و یک ژنراتور 500 کیلوواتی متصل به آن را به حرکت درآورد، خروجی سالانه 1200000 کیلووات بود. h. اما طوفان شدید در اواخر سال 1988، برج ایستگاه تخریب شد.

طرح تاسیسات دوم شامل یک کانال مخروطی شکل در تنگه به ​​طول حدود 170 متر با دیوارهای بتنی به ارتفاع 15 متر و عرض 55 متر در پایه است که وارد مخزن بین جزایر می شود و توسط سدها از دریا جدا می شود. سدی با نیروگاه امواج با عبور از کانال و باریک شدن ارتفاع خود را از 1.1 به 15 متر افزایش می دهند و به مخزنی می ریزند که سطح آن از سطح دریا 3 متر است. از مخزن، آب از توربین های هیدرولیک کم فشار با ظرفیت 350 کیلو وات عبور می کند. این ایستگاه سالانه تا 2 میلیون کیلووات ساعت برق تولید می کند.

در انگلستان، یک طرح اصلی از یک نیروگاه موجی از نوع "صدف" در حال توسعه است که در آن از پوسته های نرم - محفظه ها - به عنوان بدنه های کاری استفاده می شود. محفظه ها حاوی هوای تحت فشار هستند که کمی بیشتر از فشار اتمسفر است. محفظه ها توسط موج به بالا فشرده می شوند، یک جریان هوای بسته از محفظه ها به قاب نصب و بالعکس تشکیل می شود. توربین های هوای چاه با ژنراتورهای الکتریکی در طول مسیر جریان نصب می شوند. در حال حاضر یک تاسیسات شناور آزمایشی با 6 محفظه نصب شده بر روی یک قاب به طول 120 متر و ارتفاع 8 متر در حال ایجاد است که توان مورد انتظار 500 کیلو وات است. پیشرفت‌های بیشتر نشان داده است که چیدمان دوربین‌ها در یک دایره بیشترین تأثیر را دارد. در اسکاتلند، در دریاچه نس، یک تاسیسات متشکل از 12 محفظه و 8 توربین آزمایش شد. قدرت تئوری چنین نصبی تا 1200 کیلو وات است.

این پروژه که به "اردک سالتر" معروف است، یک مبدل است انرژی موج. ساختار کار یک شناور - "اردک" است که مشخصات آن طبق قوانین هیدرودینامیک محاسبه می شود.

طراحی این مبدل انرژی موج در شکل نشان داده شده است. 3.5. این پروژه نصب تعداد زیادی شناور بزرگ را که به طور متوالی بر روی یک شفت مشترک نصب می شوند، فراهم می کند. شناورها تحت تأثیر امواج حرکت کرده و با نیروی وزن خود به موقعیت اولیه خود باز می گردند. در این حالت پمپ ها در داخل شفتی که با آب آماده شده مخصوص پر شده است فعال می شوند. از طریق سیستم لوله‌هایی با قطرهای مختلف، اختلاف فشار ایجاد می‌شود که توربین‌های نصب شده بین شناورها را به حرکت در می‌آورد و بالاتر از سطح دریا قرار می‌گیرد. برق تولید شده از طریق کابل زیر آب منتقل می شود. برای بیشتر توزیع موثربارهای روی شفت باید 20 - 30 شناور نصب شود. در سال 1978 یک مدل کارخانه شامل 20 شناور با قطر 1 متر آزمایش شد که توان تولیدی 10 کیلووات بود. پروژه ای برای نصب قدرتمند 20 - 30 شناور با قطر 15 متر، نصب شده بر روی یک شفت به طول 1200 متر توسعه یافته است.

برنج. 4.4.مبدل انرژی موج "اردک نمکی"

ظرفیت تخمینی نصب 45 هزار کیلو وات است. سیستم‌های مشابهی که در سواحل غربی جزایر بریتانیا نصب شده‌اند، می‌توانند نیازهای برق بریتانیا را تامین کنند.

به عنوان یک نیروگاه امیدوارکننده، می توان اشاره کرد که مبدلی که از انرژی ستون آب استفاده می کند، نوسان می کند. اصل عملکرد چنین مبدلی به شرح زیر است. هنگامی که یک موج به یک حفره نیمه غوطه ور که در زیر آب باز است می رسد، ستون مایع در حفره نوسان می کند و باعث تغییر فشار در گاز بالای مایع می شود. حفره از طریق یک توربین به جو متصل می شود. جریان ممکن است برای عبور از توربین در یک جهت کنترل شود یا از توربین ولز استفاده شود. حداقل دو نمونه از استفاده تجاری از وسایل مبتنی بر این اصل قبلاً شناخته شده است - شناورهای سیگنالی که در ژاپن توسط ماسودا و در بریتانیا توسط کارمندان دانشگاه کوئینز بلفاست معرفی شدند. بیشتر و برای اولین بار که در شبکه برق گنجانده شده است، دستگاه در Toftestollen (نروژ) توسط Kvaemor Brug A / S ساخته شد. اصل اساسی عملکرد مبدل با استفاده از اصل ستون نوسانی در شکل نشان داده شده است. 4.4. در این شکل: 1 - افزایش سطح موج. 2 - جریان هوا; 3 - توربین; 4 - سیستم ورودی و خروجی هوا; S - جهت موج؛ 6 - کاهش سطح موج 7- بستر دریا.

برنج. 4.5.

در Toftestolleni، آن را در یک کارخانه 500 کیلووات ساخته شده در لبه یک صخره خالص استفاده می شود. علاوه بر این، آزمایشگاه ملی برق بریتانیا (NEL) یک طراحی مستقیم روی برد ارائه می دهد. بستر دریا. مزیت اصلی دستگاه های مبتنی بر اصل ستون آب نوسانی این است که با کاهش مساحت جریان کانال می توان سرعت هوا در جلوی توربین را به میزان قابل توجهی افزایش داد. این به شما امکان می دهد حرکت موج آهسته را با چرخش توربین با فرکانس بالا ترکیب کنید. علاوه بر این، در اینجا می توان دستگاه مولد را از منطقه نفوذ مستقیم آب شور دریا حذف کرد.

دیگر وجود دارد، کمتر راه های شناخته شدهتبدیل انرژی موج به انرژی الکتریکی بنابراین، نیروگاه موج Oceanlinx در آب های شهر پورت کمبل (استرالیا) از امواج برای وادار کردن هوا به خزهای بزرگ استفاده می کند. هوای فشرده تحت فشار از توربین عبور می کند و پره های آن را می چرخاند. در نتیجه برق تولید می شود. تاسیسات Oceanlinx در پورت کمپبل 450 کیلووات برق را به شبکه برق شهر تامین می کند. یک نیروگاه شناور در سواحل ایالات متحده در اورگان در حال ساخت است. شناورها تحت تأثیر امواج یک میله مغناطیسی را داخل سیم پیچ پیشرو پمپ می کنند و جریان الکتریکی تولید می کنند.

شناورهای الکتریکی در حال توسعه در دانشگاه اورگان قرار است در دو تا سه کیلومتری ساحل قرار گیرند. طبق محاسبات اولیه، مساحت 25 متر مربع. کیلومتر قادر به تامین برق کل ایالت خواهد بود.

برخی از انواع نیروگاه‌های موجی توسعه‌یافته و توسعه‌یافته از تفاوت در برآورد تاج و فرورفتگی موج استفاده می‌کنند. به دلیل سرریز تاج های موج، به عنوان مثال، از طریق یک سد، یا به دلیل باز شدن متناوب دریچه ها یا دریچه های دروازه، مخازن پر می شوند - استخرها، اختلاف ایجاد شده، سطوح در مخزن و در دریا توسط آب استفاده می شود. چرخ یا یک توربین هیدرولیک کم فشار برای تولید برق یا به حرکت درآوردن مکانیسم های دیگر. معروف ترین نصب از این نوع "قفل راسل" است. به منظور افزایش اختلاف سطح فعلی (فشار)، از اثر موجی که بر روی یک سطح صاف می‌گذرد استفاده می‌شود. برای انجام این کار، سطح کار به شکل یک سینی شیبدار ساخته می شود که به سمت بالا باریک می شود. یک موج دریایی با ارتفاع 1.1 متر، جمع آوری شده در امتداد یک جبهه موج به طول 350 متر، هنگامی که در یک کانال 12 متری متمرکز می شود، می تواند منجر به ظهور یک موج ایستاده با دامنه 17 متر شود. سطح شیب داربا زاویه شیب 30 درجه، افزایش سطح آب را 2.5 متر با ارتفاع موج متوسط ​​1.5 متر فراهم می کند. در ایالات متحده آمریکا، تاسیساتی از این نوع تحت نام "Dam Atoll" در حال توسعه است. عنصر اصلی نصب، بخشی از یک کره با قطر 100 متر و ارتفاع تا 30 متر است، قسمتی محدب که از سطح دریا بیرون زده است. بر روی سطح این جزیره مصنوعی دنده های هدایت کننده نرم و در وسط یک سوراخ ورودی آب و یک مجرای با قطر تا 18 متر با هیدروتوربین وجود دارد. فشار افقی امواج روبرو را می توان مستقیماً توسط دیوارهای مختلف الاستیک یا متحرک نیز درک کرد که حرکت آنها به چرخش شفت ژنراتور یا فشار محیط کار در یک پمپ پیستونی تبدیل می شود. ساخت و سازهای این نوع شامل نصب "سه گانه" پیشنهاد شده توسط F.

فارلی. آزمایشات نصب در انگلستان در شرایط آزمایشگاهی در امواج از 1.5 تا 7 متر، و همچنین در شرایط طبیعی در یک مدل در مقیاس بزرگ در امواج 150 متر، نشان داد که راندمان محاسبه شده می تواند به 80-90٪ یا بیشتر برسد.

در حال حاضر، متداول ترین تاسیسات موج شناور هستند. بدنه کار چنین تاسیساتی - شناور - در سطح دریا قرار دارد و نوسانات عمودی را مطابق با تغییرات سطح آب در هنگام امواج باد انجام می دهد. از حرکات عمودی شناور برای فشرده کردن متناوب گاز یا مایع در ظرف استفاده می شود یا به حرکت چرخشی ژنراتور الکتریکی و غیره تبدیل می شود. به عنوان مثال، یک شناور با قطر 16 متر که در نروژ ساخته شده است، با دامنه جابجایی عمودی 8 متر، قادر است تا 4 میلیون کیلووات ساعت در سال با بازده 80 درصد تولید کند. دامنه نوسان شناور را می توان به طور قابل توجهی (10-12 برابر) با بهبود طراحی آن افزایش داد. برای افزایش دامنه (رزونانس)، شناور استوانه ای عمودی تا حدی (بسته به پارامترهای موج و شناور) پر از آب می شود یا وزنی از جرم مربوطه از شناورها آویزان می شود. یک مدل در مقیاس بزرگ از یک شناور رزونانس، که در ژاپن مورد مطالعه قرار گرفت، دارای قطر 2.2 متر، ارتفاع 22 متر، جرم 13.5 تن، توربین پروانه ای با قطر 0.8 متر و 5 متر بود. 4.6. دستگاه چنین ایستگاه شناور نشان داده شده است.

برنج. 4.6.

جایی که: 1 - شناور 2 - مایع تراکم پذیر 3 - توربین الکتریکی با ژنراتور.

انواع نیروگاه های موجی ذکر شده در بالا شامل عناصری هستند که در سطح دریا قرار دارند و بنابراین تحت تأثیر امواج طوفان نه تنها محاسبه شده، بلکه شدید نیز قرار دارند. برای جلوگیری از چنین ضربه ای می توان سیال کار را کاملاً زیر سطح دریا قرار داد. در چنین تأسیساتی، «موج ورودی» فشار، به دلیل اختلاف فشار در زیر تاج و فرورفتگی موج، برای فشرده‌سازی پوسته‌های الاستیکی که در کف دریا در جهت حرکت موج قرار گرفته‌اند یا برای تأثیرگذاری بر یک افقی استفاده می‌شود. سکوی ثابت بر روی تکیه گاه در کف دریا. شوک های فشار در پوسته ها یا بالای یک سکوی افقی برای افزایش فشار و حرکت سیال یا گاز در حال کار استفاده می شود.

در انگلستان، نصب "لوله الاستیک" پیشنهاد شده است که قادر است نه تنها مولفه عمودی، بلکه افقی فشار هیدرواستاتیک را نیز جذب کند. مطالعات روی این مدل سرعت بالایی از واکنش "لوله" به تغییر فشار موج را نشان داد. در دانشگاه بریستول، بریتانیا، در سال 1976، نصبی به نام "سیلندر بریستول" پیشنهاد شد. این نصب یک استوانه مدور است که به طور کامل در لایه سطحی آب به موازات جبهه موج غوطه ور شده است. سیلندر دارای شناوری مثبت است و توسط یک سیستم لنگر در حالت غوطه ور نگه داشته می شود که در بند آن وسایل بارگیری مانند سیلندرهای هیدرولیک تعبیه شده است.

در ژاپن طی این سالها اولین تاسیسات شناور دریایی در مقیاس بزرگ جهان "کایشی" ساخته و در دریای ژاپن آزمایش شد. این نصب شامل 9 ژنراتور روی کشتی بود که در بالای محفظه های دریافت کننده موج، باز در زیر سطح آب نصب شده بودند. این هیجان باعث فشرده‌سازی دوره‌ای و کمیاب شدن هوا می‌شد که از طریق توربین‌های هوایی که توسط ژنراتورها رانده می‌شدند. علاوه بر این، انواع دیگری از ماشین های موج بزرگ در ژاپن ساخته شده اند، از جمله نمونه اولیه ستون آب نوسانی نوع Caisson. این تاسیسات دارای 4 کیسون با ابعاد کلی هر کیسون 20.9 x2 4.3 x 27.0 متر می باشد. عمق آب کار 18 متر بود و هر کیسون دارای 4 دهانه از جلو بود که رو به امواج روبرو بود. هر سوراخ مربوط به یک محفظه جداگانه از محفظه است که توسط دیوارهای جداکننده از هم جدا شده اند. عملکرد پیستونی ستون های آب در حال نوسان باعث حرکت هوا از طریق توربین های ولز (قطر 1.34 متر، 16 پره) شد. ژنراتورهای مورد استفاده هر کدام 60 کیلو وات. این نمونه اولیه در دریای ژاپن در بندر ساکاتا در استان یاماگاتا آزمایش شد. پرتغال در حال اجرای پروژه نیروگاه موج ساحلی 0.5 مگاواتی در جزیره ریسو (آزور) است. ابعاد محفظه تراکم بتن 12×12 متر و مجرای توربین هوای ولز به قطر 2.3 متر می باشد.یک نیروگاه آزمایشی 150 کیلوواتی نیز با توربین ولز در هند در نزدیکی تریواندروم ساخته شده است.

شرکت آکوامارین پاور در ادینبورگ مرکز انرژی دریایی اروپا، بزرگترین نیروگاه موجی جهان "Oyster" (Oyster) را راه اندازی کرده است که با کمک دانشمندان دانشگاه کوئینز بلفاست (دانشگاه کوئینز بلفاست) ایجاد شده است.

عناصر "Oysters" نصب شده در پایین به سختی شبیه پمپ های خودکار کشیده شده هستند. دیوارهای عمودی آنها از پنج لوله شناور موازی بزرگ مونتاژ شده است. موجی که به سمت ساحل می رود این دیوار را کج می کند (به نظر می رسد پمپ را کمی با پای خود تکان می دهد) و با بازگشت به لولاهای اطراف محور افقی، پیستون را به حرکت در می آورد و آب را به خط لوله فشار قوی پمپ می کند. آبی که تحت فشار در ساحل جریان دارد، روتور ژنراتور الکتریکی را می چرخاند. جانمایی بین دریا و خشکی دستگاه جمع آوری انرژی موج و مبدل های الکتریکی برای اولین بار اجرا می شود. مزایای این گزینه قرار دادن واقعاً واضح است: مواد روی زمین ماندگاری بیشتری خواهند داشت و نگهداری از آن آسان تر است. Oyster در حال حاضر به شبکه برق مصرفی متصل است و به طور منظم چندین صد خانه را در سواحل اسکاتلند برق رسانی کرده است. امروزه ده ها نیروگاه موج نسبتا کوچک در حال حاضر در دریاها مشغول به کار هستند. اولین مزرعه بادی بزرگ تجاری جهان سال گذشته تولید برق را در پرتغال در نزدیکی شهر آگوسادورا آغاز کرد.

به طور کلی ایجاد نیروگاه های موجی مشخص می شود بهترین انتخابمناطق اقیانوسی با منبع پایدار انرژی موج، طراحی کارآمد ایستگاه، که دارای دستگاه های داخلی برای صاف کردن شرایط موج ناهموار است. اعتقاد بر این است که ایستگاه های موج می توانند با استفاده از توان حدود 80 کیلووات بر متر به طور کارآمد عمل کنند. تجربه بهره برداری از تاسیسات موجود نشان داده است که برق تولیدی آنها 2-3 برابر گران تر از برق سنتی است، اما کاهش قابل توجهی در آن وجود دارد. هزینه در آینده انتظار می رود. نیروگاه های قدرتمند موج چند ماژول می تواند به عنوان یک پایگاه انرژی خوب برای ایجاد امکانات سازگار با محیط زیست برای صنعت پردازش در دریا و مکان های ساحلی باشد.

. مکان هایی با بیشترین پتانسیل برای انرژی موج - ساحل غربیاروپا، سواحل شمالی بریتانیای کبیر و سواحل اقیانوس آرام آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، استرالیا و نیوزیلند و سواحل آفریقای جنوبی [ ] .

داستان

نیروگاه موج اول

نیروگاه موج اول در منطقه آگوسادورا پرتغال و در 5 کیلومتری ساحل واقع شده است. به طور رسمی در 23 سپتامبر 2008 توسط وزیر اقتصاد پرتغال افتتاح شد. ظرفیت این نیروگاه 2.25 مگاوات است که برای تامین برق تقریباً 1600 خانه کافی است. در ابتدا فرض بر این بود که این نیروگاه در سال 2006 به بهره برداری برسد، اما استقرار نیروگاه 2 سال دیرتر از زمان برنامه ریزی شده انجام شد. پروژه نیروگاه متعلق به شرکت اسکاتلندی Pelamis Wave Power است که در سال 2005 قراردادی را با شرکت انرژی پرتغالی Enersis برای ساخت نیروگاه موجی در پرتغال امضا کرد. ارزش قرارداد 8 میلیون یورو بود.

پارامترهای نیروگاه

این نیروگاه از 3 دستگاه به نام Pelamis P-750 تشکیل شده است (انگلیسی)روسی. اینها اجسام بزرگ از نوع مارپیچ شناور هستند که اندازه هر کدام:

قدرت یکی از این مبدل ها 750 کیلو وات است. مشخصات ویژه: توان 1 کیلووات بر تن و 650 وات در متر مکعب سازه. تقریباً 1 درصد از انرژی امواج به الکتریسیته تبدیل می شود. [ ]

دستگاه و اصل کار

Pelamis P-750 از بخش هایی تشکیل شده است که پیستون های هیدرولیک بین بخش ها ثابت می شوند. در داخل هر بخش نیز موتورهای هیدرولیک و ژنراتورهای الکتریکی وجود دارد. تحت تأثیر امواج، مبدل‌ها روی سطح آب نوسان می‌کنند و این باعث خم شدن آنها می‌شود که به همین دلیل ساختارها را "مارهای دریایی" ("مار دریایی") نامیدند. حرکت این اتصالات پیستون های هیدرولیک را به حرکت در می آورد که به نوبه خود روغن را به حرکت در می آورد. روغن از موتورهای هیدرولیک عبور می کند. این موتورهای هیدرولیک ژنراتورهای الکتریکی را هدایت می کنند که برق تولید می کنند.

چشم انداز

در آینده قرار است 25 مبدل دیگر به سه مبدل موجود اضافه شود که ظرفیت نیروگاه را از 2.25 مگاوات به 21 مگاوات افزایش می دهد. این ظرفیت برای تامین برق 15000 خانه و کاهش انتشار دی اکسید کربن تا 60000 تن در سال کافی خواهد بود.

تحولات روسیه

در قلمرو مسکو می توان ساخت یک شرکت تحقیقاتی تولید را آغاز کرد که ماژولی برای نیروگاه موج شناور ایجاد می کند. سرمایه گذار قصد دارد یک کارخانه آزمایشی بسازد که شامل یک آزمایشگاه تحقیقاتی تولید می شود.

سایر نیروگاه های موج در حال اجرا و در حال ساخت

مزایا و معایب انرژی امواج

مشکلی در ارتباط با این واقعیت وجود دارد که هنگام ایجاد نیروگاه های موجی، امواج طوفان خم می شوند و حتی پره های فولادی توربین های آبی را خرد می کنند. بنابراین لازم است از روش های کاهش مصنوعی توان گرفته شده از امواج استفاده شود.

مزایای

• نیروگاه های موج می توانند به عنوان سرکوب کننده امواج عمل کنند و از بنادر، بنادر و سواحل در برابر تخریب محافظت کنند.
• انواع ژنراتورهای برق موج کم توان را می توان بر روی دیوار پایه ها، تکیه گاه پل ها نصب کرد و تاثیر امواج را بر آنها کاهش داد.
• از آنجایی که قدرت موج ویژه 1-2 مرتبه بزرگتر از توان ویژه باد است، انرژی موج می تواند سود بیشتری نسبت به

یک پیشگفتار کوچک

ایده اصلی جستجو برای منابع انرژی جایگزین، استفاده از منابع سیاره ای است که طبیعت فراهم می کند. عملکرد آنها به نوبه خود تأثیر منفی نمی گذارد محیط. بنابراین، در حال حاضر نیروگاه های موج، خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و غیره وجود دارد.

نیروگاه موج - جسمی است که در محیط آبی و با استفاده از انرژی موج قرار دارد. نتیجه این است که چنین منابع انرژی تجدیدپذیر در هیچ منطقه ای ساخته نمی شود. در حال حاضر تعداد زیادی از آنها در جهان وجود ندارد: در پرتغال، در اسکاتلند، در فرانسه، در کره جنوبی و غیره.

مزایای نیروگاه های برق آبی موجی

• ناآرامی اقیانوس‌های جهان منبع انرژی تجدیدپذیر است.
• تبدیل انرژی موج به الکتریسیته با انتشار مونوکسید کربن (CO)، دی اکسید کربن (CO2) و نیتروژن و اکسیدهای گوگرد، آلاینده های گرد و غبار و سایر زباله های خطرناک همراه نیست، خاک را آلوده نمی کند.
• نصب و راه اندازی یک نیروگاه برق آبی موجی نسبتاً ارزان است، تا زمانی که توسعه چنین نیروگاهی که برای مقاومت در برابر طوفان طراحی شده است، از نظر فنی بیش از حد پیچیده نشود.
• نیروگاه های برق آبی با موج بزرگ می توانند مقادیر زیادی برق تولید کنند.
• نیروگاه های برق آبی موجی که به درستی طراحی شده باشند، تأثیر مضری بر گیاهان و جانوران دریایی ندارند.

معایب نیروگاه های برق آبی موجی

• هنگامی که سطح اقیانوس آرام (آرام) یا تقریباً آرام است، نیروی برق آبی موجی نمی تواند انرژی مفید تولید کند.
• مکان های ساخت نیروگاه های برق آبی موجی باید به دقت انتخاب شوند تا تاثیر نویز ناشی از آنها به حداقل برسد. در عین حال، آنها باید دقیقاً در مناطقی قرار گیرند که امواج باد دارای پتانسیل کافی برای تولید برق هستند.
• "طوفان قرن" (طوفان صد ساله) - مجموعه ای از شاخص های طوفان (سرعت باد ثابت، ارتفاع موج و غیره) که در یک منطقه معین هر صد سال یک بار اتفاق می افتد، می تواند یک نیروگاه برق آبی موجی را از بین ببرد. پیچیدگی بیش از حد فنی برای اینکه بتواند در برابر چنین طوفانی مقاومت کند، منجر به عدم پرداخت هزینه های ساخت آن می شود.
• در برخی موارد، نیروگاه های برق آبی موجی می توانند خطری برای ناوبری باشند اگر روی نقشه ها علامت گذاری نشده باشند. هنگام ساخت نیروگاه برق آبی موجی، ممکن است نیاز به نصب بویه یا سایر نشانگرهای سیگنال باشد.

با وجود کاستی های ذکر شده، در واقع، این جهت بسیار امیدوار کننده است. کارشناسان در تلاش هستند تا طراحی نیروگاه های برق آبی موجی را بهبود بخشند و آنها را حتی ایمن تر و کاربردی تر کنند. این مقاله یکی از طرح های احتمالی یک نیروگاه برق آبی موجی را شرح می دهد بوریس ولادیمیرویچ سیلوستروف ([ایمیل محافظت شده]). توضیحات از سایت http://dom-en.ru/ قرض گرفته شده است.

پروژه نیروگاه برق آبی موج دریایی Silvestrova B.V.

در رابطه با حوادثی که همه ما را در نیروگاه های هسته ای ژاپن نگران می کند، آشکار شده است که یک اتم صلح آمیز نیز می تواند مشکلات زیادی را به همراه داشته باشد. پیش بینی همه چیز به سادگی غیرممکن است. نتیجه معلوم است. و در عین حال، امتناع از ایجاد ظرفیت های انرژی غیرممکن است. به همین دلیل می خواهم یکی از راه های به دست آوردن انرژی دوستدار محیط زیست را به شما معرفی کنم. با استفاده از این روش، نیازی به تسلط بر هیچ فناوری جدیدی نیست. هر آنچه در این روش جمع آوری می شود در حال حاضر در صنایع مختلف و همچنین فناوری های تعمیر، نصب و خدمات پس از فروش استفاده می شود. قدرتی که در این مورد می توان به دست آورد آنقدر عظیم است که ممکن است از منابع انرژی سنتی پیشی بگیرد. اما هزینه برق تولیدی ممکن است کمتر از سنتی باشد.

مشخصات نیروگاه برق آبی موج دریایی (MVHe):

• توان نیروگاه برق آبی با موج 1 متری 3600 مگاوات است
• عملکرد یک بخش پمپ 9.085 m³ / s است
• عملکرد کل کلیه بخش های پمپاژ 654.12 m³ / s است
• حداکثر فشار 326.4 متر است.
• فشار آب کاری بر روی پره های توربین 28.64 اتمسفر است.
• تعداد کل واحدهای برق آبی هر کدام 12300 مگاوات می باشد
• بازپرداخت ایستگاه 3-4 سال است.
• حداکثر ارتفاع موجی که عملکرد بخش را تضمین می کند 12 متر است.

با احترام، مهندس مکانیک از باکو، سیلوستروف بوریس ولادیمیرویچ.

در مورد نیاز به منابع انرژی جایگزین

تصورش سخت است دنیای مدرنبدون ماشین‌ها و مکانیسم‌ها، بدون مسکن گرم‌شده، بدون آنچه که پیشرفت به بشریت می‌دهد. اما پیشرفت تکنولوژی در جامعه مدرنحادترین مشکل را به وجود آورد - مشکل تغییرات آب و هوایی روی زمین و در نتیجه در آینده، مرگ بسیاری از موجودات زنده، تغییر در کل زیستگاه، همه موجودات زنده.

در طول دو قرن گذشته، استفاده از سوخت های هیدروکربنی چندین برابر افزایش یافته است. اگر قبلا هیزم، زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، نفت عمدتاً برای گرمایش سوزانده می شد، امروزه سهم شیر هیدروکربن ها در فرآیندهای صنعتی استفاده می شود و توسعه حمل و نقل جاده ای و استفاده از موتورهای احتراق داخلی در کشتی سازی، هواپیماسازی و حمل و نقل ریلی ایجاد کرده است. تقاضای زیادی برای سوخت های هیدروکربنی مایع است. علاوه بر این، دیگ‌خانه‌ها و نیروگاه‌های حرارتی نیز کار می‌کنند انواع متفاوتسوخت هیدروکربنی

با سوزاندن این سوخت، میلیاردها متر مکعب دی اکسید کربن و سایر گازهای مضر مرتبط را به جو منتشر می کنیم، به تدریج درصد گاز موجود در جو را تغییر می دهیم، آب و هوا را تغییر می دهیم، تغییراتی در اکوسیستم زمین ایجاد می کنیم. یک هزاره، یک قرن و شاید چندین دهه بگذرد و این روند فاجعه بار شود.

امروزه بشر مجبور است به دنبال منابع انرژی دیگر به عنوان جایگزینی برای سوخت های هیدروکربنی باشد. البته انرژی هسته ای هست، برق آبی هست، اما این نوع انرژی ها هم جنبه های منفی خود را دارند و نمی توانند این مشکل را حل کنند. ساخت نیروگاه های برق آبی مستلزم ساخت سدها و آبگرفتن مناطق وسیع و به نوبه خود اکوسیستم زمین را نقض می کند و اتلاف انرژی هسته ای حادترین مشکل امروز است. علاوه بر این، حوادث در بخش انرژی هسته ای ما را به فکر افزایش خطر انرژی هسته ای انداخت.

اهداف پروژه MVGE

انرژی هایی مانند انرژی خورشیدی، زمین گرمایی، بادی وجود دارد، اما سهم این نوع انرژی در تراز کلی انرژی به دلیل هزینه بالا بسیار کم است. ما به یک منبع انرژی جدید و سازگار با محیط زیست نیاز داریم. یکی از این منابع انرژی می تواند هیدروژن باشد. هنگامی که می سوزد، هیدروژن مقدار کافی انرژی آزاد می کند و یک سوخت عالی است. حمل‌ونقل جاده‌ای و در واقع همه موتورهای احتراق داخلی، می‌توانند با هیدروژن کار کنند و تنها بخار آب را به عنوان اگزوز در جو منتشر کنند. همچنین می توان از هیدروژن برای گرم کردن محفظه در دیگ بخار استفاده کرد.

هیدروژن یک سوخت ایده آل دوستدار محیط زیست است. الکترولیز آب فرآیندی است که از آن هیدروژن و اکسیژن بدست می آید و به مقداری که در آینده لازم است برای سوزاندن مقدار حاصل از این گازها مورد نیاز است. اما امروزه تولید هیدروژن از طریق تجزیه آب پرهزینه است و نیاز به الکتریسیته زیادی دارد که به نوبه خود باز هم در بیشتر موارد از سوزاندن هیدروکربن ها حاصل می شود. برای حل این مشکل، مقدار زیادی برق ارزان و سازگار با محیط زیست مورد نیاز است. پروژه پیشنهادی برای ساخت نیروگاه های برق آبی دریایی که هیدروکربن ها را نمی سوزانند، اما انرژی امواج دریا را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند، با هدف حل مشکلی است که در بالا توضیح داده شد.

انرژی امواج دریا، شاید بتوان گفت، نامحدود است و امروزه این وظیفه به عنوان کارآمدترین انتخاب و تبدیل این انرژی دیده می شود. آن را قابل استفاده کنید و در خدمت بشریت قرار دهید. این دقیقاً همان چیزی است که در این یادداشت توضیحی مورد بحث قرار خواهد گرفت، جایی که روش گرفتن نیرو از امواج دریا در نظر گرفته می شود، محاسبات توان به ازای هر قطعه انجام می شود، قدرت کل نصب انتخابی محاسبه می شود. تحلیل مقایسه ایبازپرداخت ساخت نیروگاه هایی با ظرفیت مشابه.

انتخاب مکان برای نیروگاه برق آبی فراساحلی

ایستگاه های دریایی قدرتمند برق را می توان بر روی سکوهای دریایی، مشابه سکوهای نفتی موجود، ساخت. آنها در ساحل ساخته می شوند و سپس در دریاهای آزاد سوار می شوند. چنین فناوری هایی در تولید نفت در حال حاضر به خوبی توسعه یافته اند و هیچ مشکلی ندارند.

هنگام انتخاب مکان برای ساخت نیروگاه برق آبی فراساحلی، داشتن داده های آماری در مورد میانگین دامنه سالانه امواج دریا خوب است. مشخص است که امواج دریا به طور قابل توجهی انرژی خود را در نزدیکی از دست می دهند خط ساحلی. و بنابراین، توصیه می شود چنین سکوها را در عمق 60-80 متر یا در اعماق کم تر، اما نزدیک به توپوگرافی پایین به شدت پایین تر نصب کنید. توصیه می شود برای تسهیل حمل و نقل برق تولیدی، آنها را نزدیک تر به خط ساحلی نصب کنید، اگرچه در برخی موارد می توان از این انرژی مستقیماً در دریا نیز استفاده کرد و تا آنجا که ممکن است صنایع مضر را از مکان هایی که مردم به طور فشرده زندگی می کنند حذف کرد. امکان ساخت صنایع انرژی بر مستقیماً در دریا و همچنین بر روی پایه های فراساحلی وجود دارد.

تفاوت بین MVG و برق آبی سنتی

تولید برق بر اساس تجهیزات استاندارد، ژنراتورهای آبی معمولی و توربین های آبی مورد استفاده در برق آبی است. نکته جدید این است که پمپ های هیدرولیک متقابل قدرتمند انرژی موج را به انرژی پتانسیل آب تبدیل می کند و سپس آن را از طریق مجاری به پره های توربین های هیدرولیک می رساند. این پمپ های هیدرولیک از اصل عملکرد دو نیروی جهت دار قطری، گرانش و نیروی تخلیه آب استفاده می کنند که با جابجایی قسمت پانتونی این پمپ هیدرولیک تعیین می شود. و هر چه این نیروها بیشتر باشد نیروگاه قدرتمندتر خواهد بود. این نیروها که بر روی تاج‌ها و فرورفتگی‌های امواج دریا قرار گرفته‌اند، در پمپ‌های پیستونی قدرتمند کار می‌کنند.

از آنجایی که طراحی این پمپ هیدرولیک به دلیل استحکام و صلبیت خود سکو و مجراهای متصل به آن که به نوبه خود اساس پیستون های ثابت هستند، امکان استفاده از پانتون هایی با جابجایی صدها تن را فراهم می کند. عملکرد قابل توجهی از بخش پمپ هیدرولیک را می توان به دست آورد. و با توجه به برابری این دو نیرو، می توان به عملکرد یکنواخت این بخش از پمپ در هر دو جهت، هنگام بالا آمدن به تاج موج و هنگام پایین آمدن از آن دست یافت.

تفاوت با انرژی آبی سنتی این است که نیازی به ساختن سدها، انباشت آب، سیل‌زدایی مناطق و در نتیجه تغییر و اختلال در اکوسیستم زمین وجود ندارد. سکویی که نیروگاه برق آبی فراساحلی روی آن قرار دارد، مساحت بسیار کمی را اشغال می کند. آب در مقادیر نامحدود از محیط آبی گرفته شده، به داخل توربین های آبی پمپ شده و دوباره به دریا تخلیه می شود.

تأثیر اکولوژیکی بر محیط زیست حداقل است. حوزه های درگیر در این فرآیند فناوری حداقل هستند. عواقب شرایط اضطراری احتمالی ناچیز و کاملاً غیرقابل مقایسه با حوادث احتمالی در نیروگاه های برق آبی است و قدرت حاصل از آن بسیار زیاد است. این انرژی به عنوان نوعی مشتق از انرژی خورشیدی ابدی است. در حالی که خورشید می درخشد، فرآیندهای جوی اتفاق می افتد، بادها می وزند و موج دریا را پراکنده می کنند. به همین دلیل است که استفاده از این انرژی بسیار وسوسه انگیز است.

قدرت یک نیروگاه برق آبی معمولی به طور مستقیم به حوضه آبریز و فشار بستگی دارد و بنابراین محدود است، در حالی که یک نیروگاه دریایی تقریباً با هر ظرفیتی می تواند ساخته شود، زیرا فضاهای باز دریا محدود نیستند، قدرت نیروگاه برق آبی فراساحلی فقط به مقیاس آن بستگی دارد.

معایب روش MWGE و راه حل غلبه بر آن

دریاها و اقیانوس ها دو سوم سطح زمین را تشکیل می دهند. اکثر کشورهای جهان قدرت های دریایی هستند و بنابراین این روش سازگار با محیط زیست تولید برق می تواند برای آنها بسیار مهم باشد و استفاده از هیدروکربن ها را در سراسر جهان به میزان قابل توجهی کاهش دهد. از جمله اینکه بسیاری از این کشورها سوخت هیدروکربنی خود را ندارند و با دسترسی به دریا علاقه مند به ساخت نیروگاه های دریایی پیشنهادی خواهند بود. سازگاری با محیط زیست برق تولید شده توسط این روش نیز در پرتو تقاضاهای حاد امروز مهم و جذاب است.

تنها یک اشکال قابل توجه در روش پیشنهادی تولید برق وجود دارد - این دوره غیبت کامل امواج، به عبارت دیگر، آرامش کامل در دریا است. اما این پدیده چندان مکرر و نه چندان طولانی مدت نیست و اگر امروز نیروگاه های بادی علیرغم ماهیت متغیر بادها ساخته می شود و این یک جهت نسبتا امیدوارکننده تلقی می شود، پس احداث نیروگاه های برق آبی فراساحلی. به دلیل ظرفیت غیرقابل مقایسه بیشتر و برق ارزانتر توجیه خواهد شد. و در آینده، سیستم انرژی جهانی، که در سراسر جهان حلقه زده است، این اشکال را برطرف خواهد کرد، زیرا به سادگی آرامش همزمان در تمام گوشه های کره زمین وجود ندارد و هیدروژن تولید شده و انباشته شده اجازه می دهد تا برق در یک ایستگاه حرارتی تولید شود. در طول این مدت.

آنالوگ های نیروگاه برق آبی موجی دریا

تلاش برای استفاده از انرژی امواج دریا به عنوان منبع انرژی برای مدت طولانی انجام شده است. مبدل های موج پیشرفت های زیادی دارد که برخی از آنها تا حدودی پیاده سازی شده اند. معروف ترین پروژه ها عبارتند از: نیروگاه برق آبی شناور، قایق کوکرل، "اردک تاب دار سالتر"، ستون آب ستاره ای، ستون آب تپنده ماسودا.

نزدیکترین پیشنهاد به این پیشنهاد، اختراع الوین اسمیت بریتانیایی است، ایده ای که مبتنی بر استفاده از پمپ ها برای پمپاژ آب در هر کوه ساحلی است و همانطور که انباشته می شود، از آن مانند برق آبی معمولی استفاده می کند. گیاهان به نظر می رسید که ایده همان است، اما پمپ ها بر خلاف این پیشنهاد، طراحی متفاوتی دارند و نسخه شناور هستند، به عبارت دیگر شناورهای دریایی هستند که به پایین یا زنجیر یا کابل ثابت می شوند.

در رابطه با این پیشنهاد، این پیشنهاد دارای تعدادی کاستی قابل توجه است. جزر و مد و همچنین ارتفاع امواج، کار را بسیار دشوار می کند کار درستپمپ ها و به مکانیزم پیچیده ای برای تنظیم طول زنجیره یا کابل نیاز دارند. نصب شناورهای لنگر منجر به رانش اجتناب ناپذیر آنها می شود، در حالی که تثبیت آنها بر روی بلوک های بتنی خاص هزینه این طرح را به طور چشمگیری افزایش می دهد، نیاز به کار جرثقیل زیر آب و دریایی گران قیمت غیر منطقی دارد و مهمتر از همه، هیچ کابل و زنجیری نمی تواند صدها بار را تحمل کند. تن، مانند این در نسخه پیشنهادی ممکن است.

یکی دیگر از خواص منفی سنگین آنالوگ های در نظر گرفته شده این است که ترکیب پمپ ها در یک مجرای مشترک با استفاده از هر گونه اتصالات انعطاف پذیر بسیار دشوار است. چنین مواد قابل اعتماد، ارزان و قابل انعطافی وجود ندارد که بتواند بارهای متغیر طولانی مدت را هم از نظر فشار و هم از نظر تغییرات قابل توجه در ابعاد هندسی تحمل کند. کارکرد این گونه پمپ ها، تعمیر و نگهداری سرویس و همچنین تعمیرات در صورت امکان بسیار مشکل بوده و توجیه اقتصادی ندارد. به طور کلی، تمام تاسیسات ذکر شده در بالا، و همچنین تغییرات مختلف آنها، به طور غیر قابل مقایسه ای ضعیف تر از طرح پیشنهادی در این پروژه هستند.

پلت فرم پیشنهاد شده در کار بلافاصله تمام مسائل غیر قابل حل آنالوگ در نظر گرفته شده را حل می کند. اما اساسی ترین و مهم ترین چیز این است که راه حل پیشنهادی، در نتیجه، قدرت عظیمی خواهد داد. طراحی سفت و سخت سکو، وزن بسیار زیاد آن امکان استفاده از محفظه های شناور با جابجایی ده ها و حتی صدها تن را فراهم می کند که هیچ زنجیر و کابلی قادر به تحمل آن نیست و نصب صدها تن بلوک پشتیبانی در زیر آب برای آنالوگ های در نظر گرفته شده یک راه حل غیر منطقی گران است.

در این پروژه، یک نیروگاه برق آبی فراساحلی با پارامترهای هندسی و فنی خاص در نظر گرفته خواهد شد، اگرچه در اصل تقریباً هر داده اولیه را می توان تنظیم کرد. به طور کلی مسائل ساخت، بهره برداری، تعمیر و نگهداری آن در نظر گرفته می شود، محاسبات اقتصادی تقریبی که وجود آن را توجیه می کند و البته ساخت آن انجام می شود.

نیروگاه برق آبی فراساحلی که طرح آن در شکل 1 نشان داده شده است، ساختاری چند لایه است.

عکس. 1. طرح یک نیروگاه برق آبی موج دریایی

این طرح بر اساس پایه پشتیبانی دریایی 1 است، اگرچه گزینه هایی نیز وجود دارد که توربین های هیدرولیک و ژنراتورهای هیدرولیک را می توان در یک پایه جداگانه قرار داد، که باعث کاهش ارتفاع افزایش آب به واحدهای هیدرولیک و در نتیجه افزایش فشار آب می شود. روی پره های توربین با 3 - 4 اتمسفر.

• 2- خط لوله تخلیه آب، پس از کار در یک توربین هیدرولیک.
• 3- توربین هیدرولیک.
• 4- هیدروژنراتور
• 5- کابل فشار قوی برای انتقال برق تولیدی.
• 6- ترانسفورماتور.
• 7 - بالگرد.
• 8- اماکن منزل.
• 9- RU "تجهیز".
• 10- کابل انتقال برق تولیدی از ژنراتور به تابلو برق.
• بخش 11 ژنراتور.
• محفظه 12 توربین.
• 13 - ستون جبران.
• 14- مجرای.
• 15 - بخش پمپاژ.
• 16 - پیستون های ثابت قسمت پمپاژ.
• 17- بخش پمپاژ.
• 18 - قفس راهنما.

اصل عملکرد این تاسیسات به شرح زیر است: قسمت پمپ 17 با موج داخل قفس راهنما به سمت بالا و پایین حرکت می کند 18 شکل. شماره 1، پیستون ثابت 9 را می پوشاند که قبلاً در شکل دیگری نشان داده شده است - در شکل. شماره 4 (عملکرد جداگانه قسمت پمپاژ در زیر توضیح داده خواهد شد). آب تحت فشار، از طریق مجراهای 14، به ستون جبران 13 می رسد، که از آنجا وارد پره های توربین هیدرولیک 3 می شود. . آب فاضلاب از طریق مجرای 2 به دریا باز می گردد. الکتریسیته تولید شده از طریق کابل انتقال 10 به تابلو9 و سپس به ترانسفورماتور 6 منتقل می شود و از آنجا آماده انتقال از طریق کابل فشار قوی 5 به نزدیکترین پست به مصرف کنندگان است.

طرح برق آبی موج دریایی

در مورد ما، یک گزینه چند لایه در نظر گرفته خواهد شد. ابعاد قسمت بالای آب، با توجه به ابعاد L * S، تقریباً برابر با 130x130 متر انتخاب می شود، به شکل. شماره 2. طبقه پایین اتاق پمپ است. این بخش از پروژه است که با جزئیات بیشتر مورد بررسی قرار خواهد گرفت، زیرا این بخش است که نوآوری پیشنهادی در مهندسی برق آبی است.

برنج. 2. پلان اتاق پمپ

برنج. 3. بخش جلویی اتاق پمپ

این طبقه در ارتفاع 12 متری از سطح دریا واقع شده و از سه سالن مستقل به ابعاد L1*S به طول حدود 130 متر و عرض 40 متر تشکیل شده است.ارتفاع سالن های پمپاژ 30 متر، بین هر دو سالن، یک فضای چهار متری در اندازه طراحی L2 نشان داده شده است که برای قرار دادن مجراهای تامین آب به لایه بالایی طراحی شده است. هر یک از سالن ها مجهز به جرثقیل سقفی با ظرفیت بالابری 250-300 تن می باشد.

ضمناً در کفپوش زیرین هر سالن در سمت انتهایی دهانه های باز A*B وجود دارد که در پروژه مورد نظر این ابعاد 25 متر در 16 متر با نرده حصار کشی شده و برای پهلوگیری کشتی ها و امکان سرویس دهی استفاده می شود. توسط جرثقیل سقفی هر سالن پمپ دارای 12 بخش پمپ در دو طرف است. تعداد کل بخش های پمپاژ در سه سالن 72 عدد می باشد. شکل را ببینید شماره 2 که پلان اتاق پمپ است. جرثقیل های سقفی امکان نصب و برچیدن بخش های پمپاژ و مجراهای متصل به آنها را هم در حین نصب و هم در حین تعمیر و نگهداری و تعمیر می دهند، علاوه بر این، کشتی های پهلو گرفته با کمک آنها سرویس می شوند. مجراهای مقاطع مجاور دیوارهای بیرونی سازه در امتداد دیوارهای بیرونی این سازه قرار دارند.

سالن های هیدروتوربین در طبقه دوم ایستگاه قرار دارند که مجهز به جرثقیل سقفی و سایت تعمیر نیز می باشند. قبل از ورود به توربین هیدرولیک، جبران کننده هایی بر روی مجراهای آب که مخازنی به قطر 5-6 متر و ارتفاع 10-12 متر هستند قرار می گیرند و ورودی و خروجی آب به داخل آن در قسمت پایینی آب قرار دارد. مخزن خود دستگاه یک مخزن پرفشار است که بخشی از آن با هوا و قسمتی از آب پر شده است و در ورودی و خروجی آن به شیرهای بازرسی مجهز است و برای صاف کردن ماهیت ضربان دار منبع آب طراحی شده است.

در طبقه سوم یک سالن هیدروژنراتور یا چندین سالن وجود دارد که مجهز به جرثقیل سقفی نیز هستند.

در طبقه چهارم سکوی ترانسفورماتور و سالن هایی با تابلو برق وجود دارد.

و در نهایت، در طبقه پنجم اتاق های ابزار و تعمیرگاه ها وجود دارد.

در بالاترین نقطه یک هلی کوپتر وجود دارد.

طراحی قسمت پمپ پانتون

اکنون طراحی پمپ ها را در نظر بگیرید. قسمت پانتون، پمپاژ یک شکل هندسی است که در پایه آن مربعی با اضلاع F1 قرار دارد که در مورد ما برابر با 7.5 متر * 7.5 متر و ارتفاع N1 در این تجسم، این ارتفاع 13 متر است. در قسمت فوقانی این پانتون یک قسمت منبسط شده با مقطع F وجود دارد که ابعاد آن برابر با 8.5 * 8.5 متر و ارتفاع 2 متر است. شکل شماره 4 و شکل شماره 4a را ببینید:

برنج. 4. اصل بهره برداری از نیروگاه برق آبی موج دریایی

در شکل 4:

• 1 - مجرا که پایه پیستونی ثابت است.
• 2- آستین شکاف دار.
• 3- حلقه آب بندی لاستیکی.
• 4- حلقه آب بندی لاستیکی.
• 5 - دریچه دریافت آب بیرونی محفظه "A".
• 6- شیر سیلابی برای امواج بزرگ.
• 7- غلتک های نگهدارنده.
• 8- شیر تخلیه محفظه "A".
• 9- مهر و موم لاستیکی.
• 10- شیر تخلیه محفظه "B".
• 11 - حفره های داخلی قسمت پمپ.
• 12 - دریچه ورودی آب خروجی محفظه "B".

برنج. 4a. نمودار مقطعی یک پانتون

ارتفاع کل پانتون که در شکل نشان داده شده است. شماره 4a N در این پروژه معادل 15 متر انتخاب شده است.یک مقطع پانتون از آهن کشتی به ضخامت 15 میلی متر ساخته شده است. در داخل پانتون چهار محفظه استوانه‌ای با قطر D (هر کدام 3 متر) و ارتفاع N1 (13 متر) وجود دارد که توسط سفت‌کننده‌ها به بدنه بیرونی متصل شده‌اند. شکل شماره 4a را ببینید.

طراحی غلتک نگهدارنده و قفس راهنما

در اضلاع بیرونی پانتون غلتک های نگهدارنده در چند ردیف در هر طرف و در چند ردیف در ارتفاع وجود دارد. طراحی تقریبی غلتک پشتیبانی در شکل نشان داده شده است. شماره 5.

شکل 5 ساخت غلتک پشتیبانی

در پروژه مورد نظر ابعاد غلتک ساپورت L=650، S=250، R=500، V=300، H=550 ​​می باشد. این غلتک ها برای محدود کردن حرکت بخش پمپ در فضا عمل می کنند و به آن اجازه می دهند فقط در جهت عمودی حرکت کند. سطح حمایت کننده و لاستیکی غلتک در امتداد سطح داخلی کانال شماره 40 که قفس راهنما از آن ساخته شده است حرکت می کند، به شکل شماره 6 و شکل شماره 7 مراجعه کنید. در پروژه مورد نظر ابعاد قفس H=20000mm W=10000mm L=7500mm S=8386mm می باشد شکل 6 را ببینید.

در قسمت بالایی پنتون در سطح 13 متر در قسمت داخلی و در سطح 15 متر در قسمت بیرونی، روکش های جداشدنی وجود دارد که امکان آب بندی حفره داخلی پانتون را فراهم می کند، این پوشش ها لوله های ثابت را می پوشانند. مجراها و در حین عملیات، همراه با مقطع، در امتداد مجراهای ثابت حرکت می کنند. شکل را ببینید. شماره 4.

در قسمت پایین پانتون در نزدیکی پایین و همچنین در قسمت بالایی در سطح 13 متر در اطراف کل محیط، دریچه های ورودی آب بیرونی وجود دارد. در زیر قسمت فوقانی و پهن پانتون، دریچه های اضطراری طراحی شده برای سیل اضطراری پانتون وجود دارد، شکل 4 را در مورد دامنه موج بیش از حد بزرگ ببینید. در این حالت، پانتون با آب پر می شود تا زمانی که شناوری خود را از دست بدهد و در حالت غوطه ور بر روی شبکه راهنما آویزان شود. هنگامی که دامنه امواج دوباره وارد پارامترهای طراحی شد، آب به وسیله هوای فشرده از پانتون خارج شده و دوباره به حالت کار در می آید. یک شلنگ فشار قوی انعطاف پذیر به پانتون متصل می شود و در موقعیت کاری پانتون باقی می ماند.

همانطور که قبلا ذکر شد، پانتون در داخل شبکه راهنمای نشان داده شده در شکل 6 و شکل 7 حرکت می کند. رنده یک قفس معمولی است که از کانال های قدرتمند جوش داده شده و به پایین پایه دریا جوش داده شده است. یک توری ساخته شد، هنوز در ساحل، همراه با خود سکو، و برای استحکام بیشتر، یک ردیف واقع در هر طرف نشان دهنده یک کل واحد است. تمام قفس های مقطعی هر ردیف به هم متصل شده و به پایین طبقه پایینی قسمت بالای آب پایه دریا متصل می شوند. بخشی از شبکه راهنما در هوا، در زیر ردیف پایین، بخشی در زیر آب است. در امتداد لبه های سطوح جانبی قسمت بالای آب توری های راهنما قرار دارد پلتفرم های مشاهده، حصار کشی شده با نرده و دارای خروجی نردبان به طبقه بالا.

طراحی بخش پمپ و بلوک مجرا

در محل هر بخش پمپاژ، چهار مجرا به کمک اتصالات پیچ و مهره ای به طور سفت و محکم ثابت می شوند و در یک بلوک واحد ترکیب می شوند، به شکل شماره 8 مراجعه کنید.

برنج. 8. مجراهای آب در یک بلوک

طبق این تصویر N=18500mm M=9500mm F=4000mm. این بلوک لوله ها به نوبه خود پیستونی ثابت بوده و در داخل قسمت پمپ نصب می شوند و در قسمت بالایی قسمت پمپ با روکش های جداشدنی پوشانده و آب بندی می شوند. شکل را ببینید. شماره 4.
هر یک از این لوله ها یک لوله فشار قوی با قطر 0.8 متر است. در قسمت پایینی هر مجرا یک ضخامت به قطر حدود 3 متر وجود دارد و سپس یک پیستون ثابت است که روی آن دریچه های ورودی و خروجی وجود دارد و در امتداد سطوح جانبی شیارهای آب بندی پر از لاستیک گرد متراکم وجود دارد. . در حین کار، این لاستیک آب بندی علاوه بر فشار آب تحت فشار قرار می گیرد.

برنج. شماره 9. طراحی قسمت پمپ

• 1- مجرا
• 2 سیلندر قسمت پمپاژ.
• شیر فشار 3 محفظه ای "A"
• 4- مهر و موم لاستیکی.
• 5- شیر تخلیه محفظه "B".

البته امکان آب بندی کامل در محفظه های کار وجود نخواهد داشت و نیازی به آن نیست، نشتی های جزئی را می توان نادیده گرفت، نشت از محفظه "B" فقط از طریق آب بندی ها به اتاق "A" امکان پذیر است و آب کمی جریان دارد. از محفظه فشرده سازی فوقانی "A" به حوضچه برمی گردد. بیشتر ساختاری که در بالا توضیح داده شد در آب غوطه ور است. من بلافاصله رزرو می کنم که طراحی این بخش پمپاژ به صورت خودسرانه انجام شده است، فقط برای اثبات واقعی بودن این ایده، من انکار نمی کنم که احتمالاً راه حل های بهینه تری برای این طراحی وجود دارد.

محاسبات عملکرد و توان

محاسبه عملکرد بخش پمپ

از آنجایی که انرژی و کار یک مفهوم واحد هستند و کار در این مورد محصول نیرو و جابجایی است، لازم است اطمینان حاصل شود که شناوری مقطع و وزن کل آن برابر است، این نیروها هستند که عملکرد قطعه را تعیین می کنند. بخش

برای اطمینان از شناوری این بخش، حجم یک مقطع را محاسبه می کنیم.

حجم یک بخش برابر است با:

Qns \u003d A * B * H \u003d 7.5 * 7.5 * 13 \u003d 731.25 m³

حجم قسمت بالایی قسمت پمپ برابر است با:

Qvchs \u003d - [ 1 * 0.5 * 8] * 2 \u003d 136.5 m³

بنابراین، حجم کل بخش پمپاژ بدون کسر حجم چهار سیلندر کاری برابر با:
Qns = 731.25 m³ + 136.5 m³ = 867.75 m³

حجم چهار سیلندر کاری برابر است با:

Qрц = πr²h * 4 = 3.14 * 1.5² * 13 * 4 = 367.38 m³

بنابراین، حجم تامین کننده شناوری بخش کار برابر است با: Qpl \u003d 867.75 m³ - 367.38 m³ \u003d 499.88 m³

وزن کل ساختار بخش پمپ را محاسبه می کنیم که برای آن حجم فلزی که این بخش از آن ساخته شده است را محاسبه می کنیم، با توجه به اینکه بخش پمپ عمدتا از ورق فلزی با ضخامت 15 میلی متر ساخته شده است.

Q = 7.5 * 7.5 * 0.015 + 7.5 * 4 * 13 * 0.015 + [ 8.5 + 2] * 4 * 2 * 0.015 + [ 8.5 * 8.5 -0.5 * 1 * 8] * 0.015 * 2 + 4 * 1 * 13 * 4 * 0.015 = 0.844 + 5.85 + 1.26 + 0.097 + 7.347 = 15.398 m³

بنابراین، با در نظر گرفتن سفت کننده ها، غلتک های جانبی، دریچه های ورودی آب دریا، حجم کل فلز را تقریباً برابر با 20 متر مکعب در نظر می گیریم.برای یافتن برابری شناوری و وزن، اجازه دهید قسمت پمپاژ را تا حدی با آب پر کنیم تا این نیروها برابر هستند.

: 2 = 327.94 تن

و بنابراین در محاسبات بعدی، نیرویی را که بخش پمپاژ با آن کار می کند، هم هنگام صعود به تاج موج و هم هنگام پایین آمدن از آن، برابر با 327.94 تن می گیریم. 328 تن

محاسبه بهره وری و توان نیروگاه پمپاژ

حال اجازه دهید عملکرد یک سیلندر کاری از بخش پمپاژ که در شکل شماره 4 نشان داده شده است را در نظر بگیریم. در این شکل قسمت پمپاژ با موج به سمت بالا حرکت می کند که با یک فلش نشان داده شده است. اصل کار این پمپ به شرح زیر است: پس از حرکت به سمت بالا، این بخش پمپ انرژی پتانسیل را روی یک موج جمع می کند. محفظه "A" در حجم افزایش می یابد و از طریق شیر آب بیرونی با آب پر می شود 5 شکل. شماره 4. در لحظه ای که کل بخش همراه با موج شروع به پایین آمدن می کند، فشار در محفظه "A" ایجاد می شود. دریچه‌های ورودی آب دریا شماره 5 بسته می‌شوند و دریچه‌های تخلیه شماره 8 باز می‌شوند و حجم آب در محفظه A به داخل مجرا فشرده می‌شود. در همان زمان، روند معکوس در اتاق "B" انجام می شود. محفظه "B" از طریق دریچه های آب دریای آزاد شماره 12 با آب پر می شود. شیر تخلیه شماره 10 محفظه "B" بسته است. با بالا آمدن موج به سمت تاج، ضربه فشرده سازی و بیرون راندن آب به داخل مجرا از طریق شیر شماره 10 در محفظه "B" و غیره رخ می دهد.

شکل 9 نمای نزدیک از مجموعه پیستون را نشان می دهد، جایی که 1 مجرای است، که از طریق آن آب به لایه بالایی، که محفظه هیدروتوربین روی آن قرار دارد، تامین می شود. در عین حال، همان مجرا یک سیستم پیستونی صلب و مقاوم است. از آنجایی که چهار مجرا در بخش پمپاژ در یک بلوک وجود دارد، هر یک از آنها بار متغیری را، هم در فشار و هم در کشش، تقریباً 82 تن حمل می کنند [328 تن: 4 = 82 تن].

• 2- سیلندر قسمت پمپاژ.
• 3 - شیر تخلیه محفظه ای "A".
• 4- کاسه نمدهای پیستون از لاستیک سخت مانند آنهایی که در یاتاقان های هیدروژنراتورها استفاده می شود، به علاوه این رینگ های لاستیکی به طور مداوم توسط فشار آب داخل پیستون تحت فشار قرار می گیرند.
• 5 - شیر تخلیه محفظه ای "B".

در شکل شماره 9، قسمت پمپاژ با موج به سمت بالا حرکت می کند که با فلش نشان داده شده است، در حالی که دریچه های شماره 3 بسته می شوند و دریچه های شماره 5 باز می شوند و حجم آب از محفظه "B" خواهد بود. در مجرا فشرده شده است.

بیایید برای قضاوت در مورد عملکرد این بخش پمپ محاسباتی انجام دهیم. بنابراین، با یک موج 1 متری، جسمی که شناور است 0.5 متر به بالا می رود و سپس 0.5 متر از سطح آب آرام پایین می آید. از آنجایی که فشار برگشتی در لوله ها ایجاد می شود، حرکت پیستون تا حدودی کوچکتر خواهد بود. ما به طور مشروط چنین ارتفاع موجی را انتخاب می کنیم که در آن کل حرکت پیستون برابر با 1 متر باشد. سپس حجم آب جابجا شده به داخل مجرا در یک چرخه از محفظه "A" برابر است (شکل 9 را ببینید):

Va = ∏r1²h – Pr²2h

جایی که: r1 شعاع سیلندر قسمت پمپ 1.5 متر است

r2 - شعاع مجرا برابر 0.4 متر است.

h - ارتفاع موج برابر با 1 متر.

Va \u003d 3.14 * 1.5² * 1 -3.14 * 0.4² * 1 \u003d 7.065-0.5024 \u003d 6.5626 m³

سپس حجم آب جابجا شده به داخل مجرای محفظه "B" برابر با:

Vv = ∏r1²h = 7.065 m³

حجم کل آب در محفظه A و محفظه B در یک چرخه برابر است با:

Vs \u003d Va + Vv \u003d 6.5626 + 7.065 \u003d 13.6276 m³

از آنجایی که در یک بخش پمپاژ چهار سیلندر وجود دارد، حجم کل برابر است با:

Vns \u003d در مقابل * 4 \u003d 13.6276 * 4 \u003d 54.5104 m³

فرکانس امواج دریا 5-6 ثانیه است. بیایید دوره بین امواج را برابر با 6 ثانیه در نظر بگیریم. سپس عملکرد یک بخش در ثانیه برابر با:

Qns \u003d 54.5104: 6 \u003d 9.085 m³ / s.

سپس مجموع عملکرد 72 بخش پمپاژ برابر با:

ΣQns \u003d 9.085 m³ / s * 72 \u003d 654.12 m³ / s

در بالا در محاسبات نشان داده شد که فشار در هر سیلندر چه در هنگام بالا رفتن از موج و چه در هنگام پایین آمدن با آن 82 تن است و از آنجایی که هر دو سیلندر به یک مجرای منفرد به قطر 0.8 متر دسترسی دارند، فشار در مجرا برابر با 164 تن خواهد بود. سطح مقطع مجرا:

S = ∏r² = 3.14 * 0.4² = 0.5024 متر مربع = 5024 سانتی متر مربع

بنابراین، فشار در هر سانتی متر مربع برابر خواهد بود با:

164000 کیلوگرم: 5024 سانتی متر مربع = 32.64 اتمسفر

اگر در نظر بگیریم که هیدروتوربین ها در طبقه دوم در ارتفاع تقریبی 40 متری از سطح مخزن قرار دارند، افت فشار برای بالا آمدن آب 4 اتمسفر خواهد بود، بنابراین آب در ساعت به پره های توربین می رسد. فشار 28.64 اتمسفر اما برخلاف سازه های هیدرولیکی که فشار آب بر روی پره های توربین هیدرولیک بر اساس ارتفاع سد تعیین می شود، در این حالت پمپ پیستونی به عنوان پرس هیدرولیک نیز عمل می کند. به عبارت دیگر، با کاهش قطر قسمت مجرا، فشار داخل آن افزایش می یابد. و این می تواند در هنگام انتخاب فشار مورد نیاز استفاده شود. یک فرمول برای محاسبه توان ممکن وجود دارد که برابر است با:

قدرت [kW] = هد [m] * جریان آب [t/s] * شتاب سقوط آزاد [9.81 m/s²] * راندمان [0.6]

بنابراین، توان تخمینی در یک موج 1 متر برابر خواهد بود با:

N \u003d 286.4m * 654.12 * 9.81 m / s² * 0.6 \u003d 1102683 kW \u003d 1102.6 mW

ارتفاع محفظه داخلی قسمت پمپاژ برابر با 13 متر در نظر گرفته شد، سپس این مقاطع پمپاژ را می توان با ارتفاع موج بیش از 12 متر استفاده کرد و برای عملکرد عادی، موج 1 متر کافی است، تمام آب اضافی. به مخزن تخلیه خواهد شد.

در صورتی که امواج بیش از 12 متر باشد، پیستون یک سوپاپ ایمنی مخصوص را باز می کند و قسمت های پمپ را غرق می کند، آنها در حالت غوطه ور، هر کدام در چارچوب خود آویزان می شوند. علاوه بر این، همانطور که قبلا ذکر شد، می توان با استفاده از یک خط لوله استاندارد انعطاف پذیر که به طور دائم به آن متصل است، این بخش را آب گرفت و در صورت لزوم از سرویس خارج کرد. هنگامی که طوفان متوقف می شود و ارتفاع موج به پارامترهای محاسبه شده نزدیک می شود، مقدار مشخصی هوا به قسمت های پمپ پمپ می شود و دوباره به حالت کار در می آیند.

بیایید حداکثر توان ممکن ایستگاه انتخاب شده را با موج 5 متر محاسبه کنیم.

Va \u003d 3.14 * 1.5² * 5 - 3.14 * 0.4² * 5 \u003d 32.813 m³

Vv \u003d 3.14 * 1.5² * 5 \u003d 35.325m³

Vs=Vа + Vv= 32.813m³ + 35.325m³ = 68.138m³ *4 = 272.552m³

در یک ثانیه، عملکرد بخش پمپاژ با موج 5 متر برابر است با:

Qns \u003d 272.552 m³: 6 \u003d 45.425 m³ / s

ΣQns=72*45.425m³=3270.6m³/s

بنابراین، توان تخمینی در یک موج 5 متر برابر خواهد بود با:

N \u003d 286.4 متر * 3270.6 m³ / s * 9.81 m / s² * 0.6 \u003d 9189042 کیلو وات \u003d 9189 مگاوات

محاسبه بازپرداخت پروژه MVGE

در نورک G.P.S، بر روی رودخانه وخش، واقع در کوه های تاجیکستان، واحدهای برق آبی با ظرفیت هر کدام 300 مگاوات نصب شده است. ارتفاع سد در این G.E.S. 300 متر هد محاسبه شده 275 متر مجموع دبی آب برای 9 واحد برق آبی 450 متر مکعب بر ثانیه است. مصرف آب برای هر واحد 50 m³/s می باشد. اگر این داده ها را به عنوان آنالوگ در نظر بگیریم، در مورد ما، با هد 286.4 متر و جریان آب کل 654.12 m³ / s، می توان از 13 واحد برق آبی با ظرفیت کل در نیروگاه دریایی در نظر گرفته شده با موج استفاده کرد. از 1 متر:

Nwave1m=ΣQns:50m³/sec x 300MW =654.12m³/sec:50m³/sec x300Mw =3900MW/h

بر این اساس، با موج 5 متر، توان کل تولید شده برابر با:

Nwave5m=3270.6 m³/sec: 50 m³/sec * 300MW = 65*300 =19500MW

میزان آب که به دلیل عملکرد 72 بخش پمپاژ بر روی موج 5 متری است، می تواند از 65 واحد هر یک با ظرفیت 300 مگاوات استفاده کند. واضح است که نصب چنین تعداد واحد برق آبی در یک منطقه معین به سادگی غیرممکن است.

اجازه دهید به طور مشروط فرض کنیم که 12 واحد از این قبیل بر روی سکوی مورد نظر نصب می شود، چهار واحد در هر یک از سه اتاق ماشین. ابعاد هر یک از سالن ها همانطور که در ابتدای یادداشت توضیحی ذکر شد 130 متر * 40 متر است فرض کنید موج متوسط ​​سالانه تقریباً 2.5 متر باشد (برای حجم کاری معمولی دوازده واحدی، موجی در حدود 1 متر کافی است) و انرژی تولید شده تقریباً برابر خواهد بود که می تواند توسط 12 واحد توسعه یابد و به مدت 10 ماه به طور مداوم کار کند. ما به صورت مشروط فرض می کنیم که دو ماه از سال هوای کاملا آرام باشد. سپس مجموع برق تولید شده طی 10 ماه توسط دوازده واحد برابر با:

ΣN10 = 300 مگاوات * 12 واحد * 24 ساعت * 300 روز = 25920000 مگاوات

هزینه 1 مگاوات 60 منات (60: 0.8 = 75 دلار) است. سپس در یک سال این نیروگاه می تواند برق تولید کند به میزان:

25920000 * 60 = 1555200000 منات = 1944000000 دلار

اگر در نظر بگیریم که هزینه آخرین سکوی تولید نفت نصب شده در دریای خزر در سال 2008 3.5 تا 4 میلیارد منات است و اگر فرض کنیم هزینه این نیروگاه 1.5 برابر بیشتر باشد، دوره بازگشت سرمایه این نیروگاه تقریباً 3 تا 4 سال عمر خواهد کرد.

بنابراین، دوره بازپرداخت نیروگاه دریایی پیشنهادی بسیار کوتاه‌تر از دوره بازپرداخت نیروگاه‌های برق آبی با ظرفیت مشابه در زمین است، بدون احتساب پیامدهای نامطلوب زیست‌محیطی مرتبط با تاسیسات آبی ساخته‌شده.

MWGE یک منبع تمام نشدنی انرژی با قدرت نامحدود است

اگر ظرفیت یک نیروگاه برق آبی در هر رودخانه با امکان حوضه آبریز تعیین شود، در مورد ساخت نیروگاه برق آبی دریایی، مقدار آب مورد نیاز همیشه به وفور خواهد بود، زیرا منطقه ای که در آن واحدهای برق آبی که قرار دارند همیشه امکان قرار دادن تعداد مورد نیاز بخش پمپاژ با کارایی بالا را می دهند. به عبارت دیگر می توان نیروگاه هایی با هر ظرفیتی که لازم باشد ساخت. و آب اضافی و توانایی دستیابی به فشار نسبتاً زیاد باعث می شود در آینده بتوان توربین هایی با ابعاد بسیار کوچکتر طراحی کرد.

علاوه بر این، ظرفیت نامحدود این ایستگاه ها امکان احداث کارخانه های آب شیرین کن در مناطق خشک ساحلی زمین را فراهم می کند. و در آینده گیاهان انرژی بر را در دریا قرار دهیم. به ویژه، کارخانه های تولید هیدروژن، که به نوبه خود دوستدار محیط زیست ترین سوخت خودرو است. علاوه بر این، از نظر نیروگاه های کم توان [5-10 مگاوات]، می توان از چنین نیروگاه هایی در ساخت سکوهای نفتی فراساحلی برای رفع نیازهای خود استفاده کرد که باعث صرفه جویی در مصرف سوخت هیدروکربنی و عدم آلودگی جو می شود.

نصب و برچیدن

باقی مانده است که یک عامل بسیار مهم دیگر را در نظر بگیریم - این نصب و برچیدنبخش های پمپاژ، هم در هنگام نصب کلی ایستگاه و هم در حین سرویس. دشواری در این واقعیت نهفته است که کار باید نه تنها در هوای آرام انجام شود، و این حاکی از مشکلات خاصی است. بیایید اجرای این کار را به مراحل جداگانه تقسیم کنیم.

در مرحله اول دو تیر تکیه گاه در بالای دهانه باز در کف در محل قسمت پمپ نصب شده نصب می شود. سپس با استفاده از جرثقیل پل، بخش پمپاژ به داخل دهانه پایین می‌آید، هر یک از غلتک‌ها در امتداد سطح نگهدارنده خود هدایت می‌شوند و بخش با قسمت فوقانی و منبسط شده خود روی تیرها نصب می‌شود.

در مرحله دوم، با کمک جرثقیل سقفی، یک گروه پیستونی متشکل از چهار مجرای صلب نصب شده و تا زمانی که در پایین قسمت پمپ نصب شود به سمت داخل پایین می‌آید.

مرحله سوم، نصب پوشش های داخلی، بوش ها و پوشش های بالایی است.

در مرحله چهارم، دستگاه مخصوصی نصب می شود که یک پست نگهدارنده است که یک دهانه مقطعی به ارتفاع تقریبی 4-5 متر را می پوشاند که بلوک هایی روی آن در صفحه فوقانی نصب شده است، در دو طرف نصب شده و دو وینچ قوی ثابت شده است. بر روی زمین در مکان های منظم، با ظرفیت بالابری تقریبا 600 تن هر کدام. در همان مرحله، شیلنگ های هوا و آب معمولی، انعطاف پذیر و پرفشار به بخش متصل می شوند. یک شلنگ آب برای پر کردن قسمت در صورت نیاز و یک شلنگ هوا برای جابجایی مقداری آب و ایجاد شناوری بخش مورد نیاز است.

در مرحله پنجم با کمک وینچ ها، بخش به همراه قفسه های پیستونی بلند شده و تیرهای تکیه گاه جدا می شوند.

مرحله ششم نزول قسمت پمپ به آن است محل کاربا کمک دو وینچ کمکی، در حالی که گروه پیستون بر روی جرثقیل زنجیر شده است. همانطور که بخش با آب تماس می گیرد، به تدریج پر از آب می شود تا از شناوری آن محروم شود، اما در عین حال وینچ های پایین آورنده بار بیش از حد وارد نشود. فرود تا زمانی که بخش روی رنده راهنما آویزان شود انجام می شود. همه اینها به منظور حذف عامل منفی تاثیر امواج انجام شد.

مرحله هفتم با کمک جرثقیل در نهایت گروه پیستونی سوار می شود. اتصال به کف و اتصال لوله ها به یکدیگر وجود دارد. پس از آن، دستگاه های کمکی برچیده می شوند و انتهای بالایی کابل های زنجیر ثابت می شوند، که با کمک آن قسمت پمپ پایین می آید. آنها به مکانیسم کشش متصل می شوند، که از نظر طراحی شبیه به مکانیسم جمع شدن یک متر نوار معمولی است. انتهای پایین تر به بخش پمپاژ در عملیات بعدی آن متصل می ماند. آنها در آینده هنگام برچیدن بخش مورد استفاده قرار خواهند گرفت. این کار به منظور از بین بردن خطر در آینده، هنگام چسباندن بخش روی یک موج انجام می شود. برای آمادگی نهایی بخش برای کار، لازم است مقدار معینی آب را با کمک هوا از آن خارج کنید.

روش برای محاسبه پارامترهای SHG برای یک توان معین

1. مورد نیاز نیروگاه امواج دریایی.

2. یک توربین آبی و ژنراتور آبی در دسترس تجاری، یا چندین واحد از تجهیزات نیرو در مجموع که توان مشخص شده را ارائه می دهند، برای یک توان معین انتخاب می شوند.

3. با توجه به داده های مرجع، مقدار آب مورد نیاز (بر حسب m³ / s و هد، بر حسب متر ستون آب اندازه گیری می شود) در هر قطعه از تجهیزات تعیین می شود.

5. قطر مجرای ثابت و خود پیستون انتخاب می شود.

6. طراحی قسمت پمپ انتخاب شده است که می تواند از یک پیستون منفرد یا یک واحد پیستون جفت تشکیل شده باشد.

7. بسته به عمق نصب پلت فرم فراساحلیو مطابق با این حداکثر ارتفاع موج ممکن در یک مکان معین، حداکثر ضربه پیستون گرفته می شود.

8. بسته به حداکثر ضربه پیستون، ابعاد کلی قسمت پانتونی خود قسمت پمپ گرفته می شود.

9. با توجه به ابعاد کلی محفظه متحرک قسمت پمپ (به استثنای احجام محفظه های پیستونی «الف» و «ب»، شناوری (تغییر مکان) قسمت پمپ محاسبه می شود.

10. وزن محفظه پانتون بر اساس ابعاد هندسی خود محفظه و ضخامت ماده ای که از آن ساخته شده است محاسبه می شود.

11. با آبگیری جزئی محفظه پانتون، برابری نیروها (وزن پنتون در مجموع با آب داخل آن و شناوری) انتخاب می شود.

12. حجم آب محفظه های کار "A" و "B" برای یک جابجایی معین از محفظه پانتون نسبت به پیستون ثابت محاسبه می شود.

13. بر اساس فرکانس امواج، در محدوده نصب سکوی دریایی، عملکرد یک مقطع پمپ در ثانیه محاسبه می شود.

14. حداقل تعداد مقاطع پمپاژ لازم و حداقل برای اطمینان از عملکرد تاسیسات هیدرولیک در ارتفاع موج معین انتخاب می شود.

15. با در نظر گرفتن آرایش متقارن و یکنواخت مقاطع پمپ در کل مساحت سکوی دریایی (در این حالت ممکن است تعداد مقاطع پمپ از تعداد محاسبه شده بیشتر باشد)، ابعاد هندسی خود سکو می باشد. انتخاب می شوند. چه زمانی بیشترمقاطع پمپاژ، توان مشخص شده در امواج کمتر از ارتفاع محاسبه شده آنها به دست می آید.

16. با توجه به اینکه این طرح از مقاطع پمپ را می توان همزمان هم به عنوان پمپ پیستونی و هم به عنوان پرس هیدرولیک در نظر گرفت و با دانستن قطر پیستون و قطر خط لوله آبرسانی به پره های هیدرولیک. در توربین می توان فشار آب را در لحظه برخورد با این پره ها محاسبه کرد.

17. با استفاده از روش انتخاب مقطع مجرا در نقطه برخورد آب به پره های توربین هیدرولیک، فشار را به پارامترهای مورد نیاز می رسانیم.

18. تمام آب اضافی در غیاب تجهیزات هیدرولیک پشتیبان دوباره به مخزن تخلیه می شود. در صورت وجود چنین تجهیزاتی می توان از آن و همچنین با موجی بالاتر از میزان محاسبه شده استفاده کرد. اما در همه موارد، آب مصرف شده و اضافی به مخزن تخلیه می شود.

تعدادی از مسائلی که نیاز به تأیید آزمایشی دارند

هنوز هست تعدادی سوال، که پاسخ آنها را فقط می توان دریافت کرد بصورت تجربی.

این نحوه رفتار کل سازه تحت بارهای متغییر طولانی مدت و چند تنی در پایه لایه پایینی است.

این است که چگونه مهر و موم سایش کار خواهد کرد، تجربه بارهای چند تنی، چه ماده ای بهینه ترین برای این مهر و موم است.

این همان چیزی است که خطوط باید انتخاب شوند و از چه موادی ساخته می شوند، با توجه به اینکه دائماً با آب دریا در تماس هستند.

به این ترتیب می توان از محکم بودن این قلاب ها در حین کار قسمت پمپاژ اطمینان حاصل کرد.

این نحوه رفتار پره های توربین هنگام کار در یک محیط دریایی تهاجمی، تجربه بارهای ضربان دار و احتمالاً بسیاری از سؤالات دیگر است، اما زمانی که سؤال اصلی حل شود می توان با همه اینها کار کرد - آیا چشم اندازی در این زمینه وجود دارد. پروژه پیشنهادی استفاده و توسعه آن.

اولین نیروگاه جزر و مدی در سال 1913 در نزدیکی لیورپول در خلیج دی ساخته شد، قدرت آن به 635 کیلووات رسید.

برای بهره برداری از نیروگاه لازم است که اختلاف سطح جزر و مد بیشتر از چهار متر باشد.

با افزایش اختلاف ارتفاع آب، تولید برق نیروگاه جزر و مدی افزایش می یابد. مناسب ترین مکان برای استفاده از انرژی جزر و مدی را باید مکانی در ساحل دریا در نظر گرفت، جایی که جزر و مد معمولاً دامنه ای بین 4 تا 19 متر دارد و تسکین ساحلی امکان ایجاد یک حوضه بسته بزرگ را با حداقل هزینه فراهم می کند.

یک مکان مناسب برای ساخت نیروگاه جزر و مدی یک خلیج دریایی باریک است که در هنگام ساخت TPP توسط یک سد از اقیانوس قطع می شود. در دهانه های سد، توربین های هیدروژنی با ژنراتور قرار می گیرند. ژنراتور و توربین در یک کپسول ساده محصور شده اند. مزیت اصلی چنین واحدهای کپسولی تطبیق پذیری آنها است. آنها نه تنها قادر به تولید انرژی الکتریکی در هنگام حرکت آب دریا از طریق آنها هستند، بلکه می توانند عملکرد پمپ ها را نیز انجام دهند. در عین حال، تولید برق هم در هنگام جزر و هم در هنگام جزر اتفاق می افتد.

حالت کار یک نیروگاه جزر و مدی معمولاً از چندین سیکل تشکیل شده است. چهار چرخه انتقالی (دوره): توربین های ساده، هر کدام 1-2 ساعت، دوره های آغاز جزر و مد و پایان آن. سپس چهار چرخه کاری به مدت 4-5 ساعت، دوره های جزر و مد بالا یا پایین، با قدرت کامل کار می کنند. در هنگام جزر و مد، حوضه نیروگاه جزر و مدی پر از آب می شود. حرکت آب چرخ های واحدهای کپسولی را می چرخاند، نیروگاه برق تولید می کند. در جزر و مد، آب که استخر را به اقیانوس می‌سپارد، پروانه‌ها را نیز می‌چرخاند، اما در جهت مخالف. بین جزر و مد، چرخ ها متوقف می شوند. نیروگاه جزر و مدی باید به شبکه متصل باشد.

در روسیه، اولین ایستگاه جزر و مدی در خلیج کیسلایا گوبا، در 90 کیلومتری مورمانسک، در سال 1968 ساخته شد، قدرت توربین 400 کیلووات بود. برای اولین بار در حین نصب، از فناوری ساخت شناور استفاده شد، هنگامی که بلوک ها در حوض ساخته می شوند، سپس به روش شناور به محل نصب منتقل شده، سوار و بتن ریزی می شوند. از همین فناوری متعاقباً در ساخت سدی در سن پترزبورگ استفاده شد. در حال حاضر نوع جدیدی از واحد در ایستگاه نصب شده است.

در روسیه، پس از اجرای مطالعات طراحی، چندین مکان اصلی برای استقرار احتمالی نیروگاه های جزر و مدی در دریای شمال شناسایی شده است: Mezen TPP - 8 GW، دریای شمال، حدود 10 متر جزر و مد ارتفاع. TPP شمالی - 12 گیگاوات، دریای بارنتز، جزر و مد بالا حدود 4 متر؛ Penzhinskaya TPP - 88 گیگاوات، دریای اوخوتسک، ارتفاع جزر و مد 11 متر؛ Tugur TPP - 8 GW، دریای Okhotsk، ارتفاع جزر و مد 9 متر موقعیت TPP روی نقشه.

لازم به یادآوری است که ظرفیت کل نیروگاه های حرارتی در روسیه امروز حدود 150 گیگاوات است. با توجه به دور بودن محل مصرف کنندگان برق، گزینه تولید هیدروژن در نزدیکی TPP با حمل و نقل بعدی آن به مصرف کنندگان در حال بررسی است. مذاکرات با روسیه برای ساخت یک TPP بین المللی در شرق روسیه در حال انجام است. انرژی PES ارزان ترین است.

برای استفاده در TPP در روسیه، توربین های دوار متعامد ارزان و آسان برای ساخت ساخته شده اند که از چندین لایه تشکیل شده و دارای کارایی هستند. در سطح 70…80٪. آنها دارای تعدادی مزیت نسبت به ماشین های محوری هستند، اگرچه کارایی آنها تا حدودی کمتر

قدرتمندترین نیروگاه سیخوین با ظرفیت 252 مگاوات (کره جنوبی) است که در سال 2013 به بهره برداری رسید.

نیروگاه های موجی

از نیروگاه های موج نیز استفاده می شود. حداقل چندین ده مورد اجرای سازنده نیروگاه های موجی وجود دارد. این بخش سه ساختار نسبتاً اصلی را ارائه می دهد.

Oceanlinx یک نیروگاه است که سیال عامل آن هوا است. نام دیگر ستون آب نوسانی (OWC) است. توربین محوری تولید شده توسط توربین Denniss-Auld به صورت افقی در قسمت بالای زمینی سکو قرار دارد. کانالی که در آن قرار می گیرد دارای مقطع متغیر است و به کانال زیر آب می گذرد. سطح متغیر سطح امواج یا منجر به بیرون راندن هوا از قسمت جریان توربین در هنگام بالا رفتن موج می شود و یا به عقب نشینی هوای اتمسفر هنگامی که سطح آن نسبت به سطح متوسط ​​آب کاهش می یابد، منجر می شود. حداکثر سرعت هوا در مجاورت چرخ توربین است. این جریان های هوای جهت دار باعث چرخش چرخ توربین می شود. با وجود جهت مخالف حرکت هوا، توربین ژنراتور را در یک جهت می چرخاند. این به وسیله مکانیزمی برای چرخاندن تیغه ها هنگام تغییر جهت حرکت هوا به دست می آید. با کمک کنترل کننده، زاویه موقعیت پره ها نسبت به محور توربین بر اساس جهت حرکت هوا و سرعت آن در زمان متغیر است که به نوبه خود به ارتفاع موج بستگی دارد. در سطح دریا توان 2.5 مگاوات در یک واحد به دست آمده است، آنها قصد دارند یک واحد 6 ماژول با ظرفیت کل 18 مگاوات بسازند. حرکت هوا با صداهایی همراه است که «نفس اژدها» نامیده می شود.

Searaser، Wave Energy Converter - یک پمپ موج گرانشی (نام‌های دیگر "پرکننده دریا"، مبدل انرژی موج) یک پمپ پیستونی شناور دو اثر است که آب دریا را به یک استخر (مخزن) که در ارتفاع 100 ... 200 متری قرار دارد پمپ می‌کند. سطح دریا قدرت یک ماژول می تواند به 250 کیلو وات برسد. از حوضه فوقانی، آب به یک واحد هیدروتوربین واقع در ساحل دریا هدایت می شود و برق تولید می کند. پمپ در اصل مشابه پمپ دوچرخه است. نیروی محرکه پیستون حاصل نیروهای ارشمیدس و نیروی گرانش است که بر روی شناور فوقانی متحرک عمودی با بار داخلی ناشی از انرژی امواج وارد می شود، به زبان روسی و را ببینید. در واقع این تاسیسات یک انباشته هیدرولیکی است که از انرژی امواج برای پر کردن مخزن ذخیره سازی بلند، برج یا استخر استفاده می کند.

یک واحد 1.2 مگاواتی دو روتور SeaGen با پره های 10 متری در ایرلند شمالی نصب شده است، عکس را ببینید.

یک نمودار به شما ارائه می شود مولد موج شومانبر اساس تایمر جهانی NE 555. طراحی ژنراتور ساده است و نیاز به تنظیمات خاصی ندارد. یکی از ویژگی های مدار یک سیم پیچ دو رشته ای چاپ شده است.

از صفحات ویکی پدیا در مورد طنین شومان پدیده شکل گیری نامیده می شود امواج الکترومغناطیسی ایستادهفرکانس های کم و فوق العاده پایین بین سطح زمین و یونوسفر.

این پدیده رزونانس الکترومغناطیسی جهانی به نام فیزیکدان وینفرید اتو شومان نامگذاری شده است که در سال 1952 آن را به صورت ریاضی پیش بینی کرد. تشدید شومان به این دلیل رخ می دهد که فضای بین سطح زمین و یونوسفر به عنوان یک موجبر- تشدید کننده بسته برای فرکانس های کم و فوق العاده پایین امواج کم عمل می کند. اعتقاد بر این است که تخلیه رعد و برق منبع طبیعی اولیه تحریک تشدید شومان است. پیک ها به وضوح در فرکانس های تقریباً 8، 14، 20، 26، 32 هرتز مشاهده می شوند.اصلی فرکانس رزونانس شومان - 7.83 هرتز.

در حال حاضر دستگاه های زیادی در بازار وجود دارند که فرکانس های تشدید شومان را تولید می کنند. اعتقاد بر این است که امواج شومان تأثیر مفیدی بر بدن انسان دارد.http://udalov-boris.narod2.ru/volni_shumana_i_mozg/ و همچنین این ژنراتور توسط مردم به عنوان یک "ابجت" اضافی برای سیستم های موسیقی خود برای افزایش درک یک قطعه موسیقی استفاده می شود. همانطور که یکی از دوستان می گوید، "این کمک می کند تا راحت تر وارد موسیقی شوید"، اما در این مورد، باید با قرار دادن دستگاه آزمایش کنید.

شکل 1 نمودار ژنراتور

تنظیم فرکانس توسط عناصر انجام می شود R1، R2، C 1. بهتر است از مقاومت تیونینگ استفاده کنیدآر 2 با ارزش اسمی 100K. با آن فرکانس روی 7.83 هرتز تنظیم شده است. مقاومت R3- محدود کردن جریان

شکل 2 برد مدار دستگاه

در قسمت پایین سمت راست شکل 2، سیم کشی مدار منبع تغذیه روی دیود زنر 7805.

شکل 3 نمای کلی

شکل 4 دستگاه کامل