Wave power plant: prinsipyo sa pagtatrabaho

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang tubig ng mga karagatan ay nagtatago ng hindi mabilang na mga kayamanan, ang pangunahing kung saan, marahil, ay walang limitasyong mga mapagkukunan ng enerhiya sa anyo ng mga alon ng dagat. Sa unang pagkakataon, naisip ang paggamit ng kinetic energy ng mga shaft na gumugulong sa pampang noong ika-18 siglo sa Paris, kung saan ipinakita ang unang patent para sa wave mill. Ngayon ang teknolohiya ay sumulong nang malayo, at ang unang komersyal na wave power plant ay nilikha sa pamamagitan ng magkasanib na pagsisikap ng mga siyentipiko, na nagsimulang gumana noong 2008.

Bakit ito kapaki-pakinabang?

Hindi lihim na ang mga likas na yaman ay nasa bingit ng pagkaubos. Ang mga reserba ng karbon, langis at gas - ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya - ay malapit nang magwakas. Ayon sa pinaka-maasahin na mga pagtataya ng mga siyentipiko, ang mga reserba ay magiging sapat para sa 150-300 taon ng buhay. Nabigo rin ang nuclear power na matupad ang mga inaasahan. Ang mataas na kapangyarihan at produktibidad ay nagbabayad sa mga gastos sa pagtatayo, pagpapatakbo, ngunit ang mga problema sa pagtatapon ng basura at pinsala sa kapaligiran ay malapit nang magpilit sa kanila na iwanan. Para sa mga kadahilanang ito, ang mga siyentipiko ay naghahanap ng mga bagong alternatibong mapagkukunan ng enerhiya. Ngayon nawind at solar power plants ay nagpapatakbo. Ngunit para sa lahat ng kanilang mga pakinabang, mayroon silang isang makabuluhang disbentaha - mababang kahusayan. Hindi magiging posible na matugunan ang mga pangangailangan ng buong populasyon. Samakatuwid, kailangan ng mga bagong solusyon.

Upang makabuo ng kuryente, ginagamit ng wave power plant ang kinetic energy ng waves. Ayon sa pinakakonserbatibong pagtatantya, ang potensyal na ito ay tinatantya sa 2 milyong MW, na maihahambing sa 1000 nuclear power plant na tumatakbo sa buong kapasidad, at mga 75 kW / m3 bawat metro ng wave front. Walang ganap na nakakapinsalang epekto sa kapaligiran.

Pangkalahatang pamamaraan ng trabaho

Ang Wave power plants ay mga lumulutang na istruktura na may kakayahang gawing elektrikal na enerhiya ang mekanikal na enerhiya ng paggalaw ng alon at ipadala ito sa consumer. Kasabay nito, sinusubukan nilang gumamit ng dalawang source:

1. Kinetic reserves. Ang mga marine shaft ay dumadaan sa isang malaking diameter na tubo at pinaikot ang mga blades, na nagpapadala ng puwersa sa isang electric generator. Inilapat din ang pneumatic na prinsipyo - tubig, tumagos sa isang espesyal na silid, inilipat ang oxygen mula doon, na ini-redirect sa pamamagitan ng isang sistema ng mga channel at pinaikot ang mga blades ng turbine.
2. Rolling energy. Sa kasong ito, ang wave power plant ay nagsisilbing float. Ang paglipat sa kalawakan kasama ang profile ng alon, pinapaikot nito ang turbine sa isang kumplikadong sistema ng mga lever.

Iba't ibang bansa ang gumagamit ng sarili nilang teknolohiya para gawing kuryente ang mekanikal na paggalaw ng mga alon, ngunit ang pangkalahatanpareho sila ng pamamaraan ng pagkilos.

Mga disadvantages ng wave power plants

Ang pangunahing hadlang sa malawakang pagpapakilala ng mga wave power plant ay ang kanilang gastos. Dahil sa masalimuot na disenyo at masalimuot na pag-install sa ibabaw ng tubig dagat, ang mga gastos sa pagpapatakbo ng mga naturang instalasyon ay mas mataas kaysa sa pagtatayo ng nuclear power plant o thermal power plant.

Sa karagdagan, mayroong ilang iba pang mga pagkukulang, na pangunahing nauugnay sa paglitaw ng mga problemang sosyo-ekonomiko. Ang bagay ay ang malalaking istasyon ng float ay lumilikha ng isang panganib at nakakasagabal sa pag-navigate at pangingisda - ang isang float wave power plant ay maaari lamang pilitin ang isang tao na umalis sa mga lugar ng pangingisda. Mayroon ding mga posibleng epekto sa kapaligiran. Ang paggamit ng mga pag-install ay makabuluhang pinapatay ang mga alon ng dagat, ginagawang mas maliit ang mga ito at pinipigilan ang mga ito sa pagbagsak sa pampang. Samantala, ang mga alon ay may mahalagang papel sa proseso ng pagpapalitan ng gas sa karagatan, na nililinis ang ibabaw nito. Ang lahat ng ito ay maaaring humantong sa pagbabago sa ekolohikal na balanse.

Mga positibong aspeto ng wave power plants

Kasama ang mga disadvantages, ang isang wave power plant ay mayroon ding ilang mga pakinabang na may positibong epekto sa mga aktibidad ng tao:

• mga pag-install, dahil sa katotohanang pinapatay ng mga ito ang enerhiya ng alon, ay maaaring maprotektahan ang mga istruktura sa baybayin (pier, daungan) mula sa pagkawasak ng puwersa ng karagatan;
• Nabubuo ang kuryente sa minimal na halaga;
• high wave power ay ginagawang mas matipid ang mga wind farm kaysa wind o solar power plants.

Ang mga reserbang enerhiya ay tinataglay din ng mga tubig sa lupa, pangunahin sa mga ilog. Ang pagtatayo ng mga istasyon sa mga tulay, tawiran, pier ay isang pag-asa para sa pag-unlad ng lugar na ito ng pagbuo ng kuryente.

Mga problemang dapat lutasin

Ang pangunahing gawain na kinakaharap ngayon ng siyentipikong komunidad ay pahusayin ang disenyo, na magbabawas sa gastos ng kuryente na nalilikha ng mga wave power plant. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay dapat manatiling pareho, ngunit ang mga bagong teknolohiya at materyales ay gagamitin upang lumikha ng mga pag-install.

Ang average na lakas ng wave ay 75-85 kW / m - ito ang range kung saan nakatutok ang karamihan sa mga istasyon. Gayunpaman, sa panahon ng isang bagyo, ang lakas ng alon ng dagat ay tumataas nang maraming beses at may panganib ng pagkasira ng mga instalasyon. Mayroon nang higit sa isang talim ang gusot o baluktot pagkatapos ng bagyo. Upang malutas ang problemang ito, artipisyal na binabawasan ng mga siyentipiko ang tiyak na kapangyarihan ng mga alon. Isa sa mga problema ay ang malawakang paggamit ng mga istasyon ng alon ay hahantong sa pagbabago ng klima. Ang henerasyon ng elektrikal na enerhiya ay isinasagawa dahil sa pag-ikot ng Earth (ito ay kung paano nabuo ang mga alon). Ang malawakang paggamit ng mga istasyon ay magiging sanhi ng pag-ikot ng planeta nang mas mabagal. Hindi mararamdaman ng isang tao ang pagkakaiba, ngunit sisirain nito ang ilang mga agos na gumaganap ng mahalagang papel sa pagpapalitan ng init ng Earth.

Ang unang pang-eksperimentong WPP sa mundo

Ang unang wave power plant ay lumitaw noong 1985 sa Norway. Ang kapangyarihan nito ay 500 kW, at siya mismoay isang prototype. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay batay sa cyclic compression at pagpapalawak ng medium:

• isang silindro na may bukas na ilalim ay inilulubog sa tubig upang ang gilid nito ay nasa ibaba ng guwang ng alon - ang pinakamababang punto nito;
• pana-panahong umaagos na tubig ay pumipilit sa hangin sa panloob na lukab;
• kapag naabot ang isang tiyak na presyon, bubukas ang balbula, na nagpapahintulot sa naka-compress na oxygen na dumaan sa turbine.

Ang power plant na ito ay gumawa ng 500 kW ng enerhiya, na sapat na upang kumpirmahin ang pagiging epektibo ng mga installation, na nag-ambag sa kanilang pag-unlad.

Ang unang industriyal na planta ng kuryente sa buong mundo

Ang unang pang-industriya na pag-install sa mundo ay ang Oceanlinx offshore Port Kemble, Australia. Ito ay inilagay sa operasyon noong 2005, ngunit pagkatapos ay ipinadala para sa muling pagtatayo at nagsimulang magtrabaho muli noong 2009, kaya naman ang parehong tidal at wave power plant ay ginagamit na ngayon sa rehiyon. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay ang sumusunod:

1. Paminsan-minsang dumadaloy ang mga alon sa mga espesyal na silid, na nagiging sanhi ng pag-compress ng hangin.
2. Kapag naabot ang kritikal na presyon, pinaikot ng compressed air ang electric generator sa pamamagitan ng network ng mga channel.
3. Upang makuha ang paggalaw at lakas ng mga alon, binabago ng mga turbine blades ang anggulo ng pagkahilig.

Ang kapasidad ng pag-install ay humigit-kumulang 450 kW, bagaman ang bawat seksyon ng istasyon ay may kakayahang maghatid mula 100 kWh hanggang 1.5 MWh ng elektrikal na enerhiya.

Ang unang commercial wind farm sa mundo

Ang unang commercial wave power plantNakuha ang appointment noong 2008 sa Agusador, Portugal. Bukod dito, ito ang unang pag-install sa mundo na direktang gumagamit ng mekanikal na enerhiya ng alon. Ang proyekto ay inihanda ng English company na Pelamis Wave Power.

Ang istraktura ay may kasamang ilang seksyon na inilabas at tumataas kasama ng wave profile. Ang mga seksyon ay nakabitin sa hydraulic system at pinapaandar ito sa panahon ng paggalaw. Ang mekanismo ng haydroliko ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng rotor ng generator, dahil sa kung saan ang kuryente ay nabuo. Ang mga wave power plant na ginagamit sa Portugal ay may mga plus at minus. Ang bentahe ng pag-install ay ang mataas na kapangyarihan nito - mga 2.25 MW, pati na rin ang posibilidad ng pag-install ng mga karagdagang seksyon. Mayroon lamang isang disbentaha ng pag-install ng system - may mga kahirapan sa paghahatid ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng mga wire patungo sa consumer.

Ang unang wave power plant sa Russia

Sa Russia, lumitaw ang unang wind farm noong 2014 sa Primorsky Territory. Ang pag-unlad ay isinagawa ng isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Ural Federal University at ang Pacific Oceanological Institute ng Far Eastern Branch ng Russian Academy of Sciences. Eksperimento ang pag-install. Ang kakaiba nito ay ang paggamit nito ng enerhiya hindi lamang ng mga alon, kundi pati na rin ng tubig.

Sa Moscow, planong magtayo ng research laboratory na bubuo at gagawa ng unang domestic float station. Marahil, pagkatapos nito, magkakaroon din ng pang-industriya o komersyal na layunin ang mga wave power plant sa Russia.