Б) Використання енергії хвиль - Студопедія
Ідею отримання електроенергії від морських хвиль було викладено ще 1935 р. радянським ученим К.Э. Ціолковським.
В основі роботи хвильових енергетичних станцій лежить вплив хвиль на робочі органи, виконані у вигляді поплавців, маятників, лопатей, оболонок тощо. Механічна енергія їх переміщень за допомогою електрогенераторів перетворюється на електричну. Коли буй хитається хвилею, рівень води всередині нього змінюється. Від цього повітря то виходить із нього, то входить. Але рух повітря можливий тільки через верхній отвір (така конструкція буя). А там встановлена турбіна, яка завжди обертається в одному напрямку незалежно від того в якому напрямку рухається повітря. Навіть досить невеликі хвилі заввишки 35 см змушують турбіну розвивати понад 2000 обертів на хвилину. Інший тип установки – щось на зразок стаціонарної мікроелектростанції. Зовні вона схожа на ящик, встановлений на опорах на невеликій глибині. Хвилі проникають у ящик і приводять у дію турбіну. І тут для роботи досить невеликого хвилювання моря. Навіть хвилі заввишки 20 см запалювали лампочки загальною потужністю 200 Вт.
Нині хвилеенергетичні установки використовують для енергоживлення автономних буїв, маяків, наукових приладів. Принагідно великі хвильові станції можуть бути використані для хвилезахисту морських бурових платформ, відкритих рейдів, марикультурних господарств. Почалося промислове використання хвильової енергії. У світі вже близько 400 маяків та навігаційних буїв отримують харчування від хвильових установок. В Індії від хвильової енергії працює плавучий маяк порту Мадрас. У Норвегії з 1985 р. діє перша у світі промислова хвильова станція потужністю 850 кВт.
Створення хвильових електростанцій визначаєтьсяоптимальним вибором акваторії океану із стійким запасом хвильової енергії, ефективною конструкцією станції, в яку вбудовано пристрої згладжування нерівномірного режиму хвилювання. Вважається, що ефективно хвильові станції можуть працювати під час використання потужності близько 80 кВт/м. Досвід експлуатації існуючих установок показав, що електроенергія, що виробляється ними, поки в 2-3 рази дорожча за традиційну, але в майбутньому очікується значне зниження її вартості.
У хвильових установках з пневматичними перетворювачами під впливом хвиль повітряний потік періодично змінює свій напрямок зворотний. Для цих умов і розроблена турбіна Уеллса, ротор якої має випрямляючу дію, зберігаючи незмінним напрямок свого обертання при зміні напряму повітряного потоку, отже, підтримується незмінним і напрямок обертання генератора. Турбіна знайшла широке застосування в різниххвильноенергетичних установках.
Хвильова енергетична установка «Каймей» («Морське світло») – найпотужніша енергетична установка, що діє, з пневматичними перетворювачами – побудована в Японії в 1976 р. У своїй роботі вона використовує хвилі заввишки до 6 – 10 м. На баржі довжиною 80 м, шириною 12 м та водотоннажністю 500 т встановлено 22 повітряні камери, відкриті знизу. Кожна пара камер працює на одну турбіну Уеллса. Загальна потужність встановлення 1000 кВт. Перші випробування були проведені у 1978 – 1979 роках. поблизу міста Цуруок. Енергія передавалася на берег підводним кабелем довжиною близько 3 км.
У 1985 р. в Норвегії за 46 км на північний захід від міста Берген побудовано промислову хвильову станцію, що складається з двох установок. Перша установка на острові Тофтесталлен працювала за пневматичним принципом. Вона являла собоюзалізобетонну камеру, заглиблену у скелі; над нею була встановлена сталева вежа висотою 12,3 мм і діаметром 3,6 м. Вхідні в камеру хвилі створювали зміну об'єму повітря. Потік, що виникає через систему клапанів приводив у обертання турбіну і пов'язаний з нею генератор потужністю 500 кВт, річна вироблення становила 1,2 млн. кВт/год. Зимовим штормом наприкінці 1988 р. башта станції була зруйнована. Розробляється проект нової вежі із залізобетону.
Конструкція другої установки складається з конусоподібного каналу в ущелині довжиною близько 170 м з бетонними стінками висотою 15 м і шириною в основі 55 м, що входить в резервуар між островами, відокремлений від моря дамбами, і греблі з енергетичною установкою. Хвилі, проходячи по каналу, що звужується, збільшують свою висоту з 1,1 до 15 м і вливаються в резервуар, рівень якого на 3 м вище рівня моря. З резервуару вода проходить через низьконапірні гідротурбіни потужністю 350 кВт. Станція щорічно виготовляє до 2 млн. кВт/год електроенергії.
А у Великій Британії розробляється оригінальна конструкція хвильової енергетичної установки типу «молюск», в якій як робочі органи використовуються м'які оболонки – камери. У них знаходиться повітря під тиском, дещо більшим за атмосферне. Накатом хвиль камери стискуються, утворюється замкнутий повітряний потік з камер каркас установки і назад. На шляху потоку встановлені повітряні турбіни Уеллса з електрогенераторами. Наразі створюється дослідна плавуча установка з 6 камер, укріплених на каркасі довжиною 120 м та висотою 8 м. Очікувана потужність 500 кВт/год. Подальші розробки показали, що найбільший ефект дає розташування камер по колу. У Шотландії на озері Лох-Несс була випробувана установка, що складається з 12 камер та 8 турбін. Теоретична потужність такої установкидо 1200 квт.
Вперше конструкція хвильового плоту була запатентована СРСР ще 1926 р. У 1978 р. у Великій Британії проводилися випробування досвідчених моделей океанських електростанцій, основу яких лежить аналогічне рішення. Хвильовий пліт Коккерела складається із шарнірно з'єднаних секцій, переміщення яких відносно один одного передається насосам з електрогенераторами. Вся конструкція утримується дома якорями. Трисекційний хвильовий пліт Коккерела довжиною 100 м, шириною 50 м та висотою 10 м може дати потужність до 2 тис. кВт.
У СРСР модель хвильового плоту випробовувалась у 70-х роках. на Чорному морі. Вона мала довжину 12 м, ширину поплавців 0,4 м. На хвилях заввишки 0,5 м і завдовжки 10 – 15 м установка розвивала потужність 150 кВт.
Проект, відомий під назвою «качка Солтера», є перетворювачем хвильової енергії. Робочою конструкцією є поплавець («качка»), профіль якого розрахований за законами гідродинаміки. У проекті передбачається монтаж великої кількості великих поплавців, які послідовно укріплені на загальному валу. Під дією хвиль поплавці починають рухатися і повертаються у вихідне положення силою власної ваги. При цьому наводяться насоси всередині валу, заповненого спеціально підготовленою водою. Через систему труб різного діаметра створюється різницю тиску, що приводить в рух турбіни, встановлені між поплавцями та підняті над поверхнею моря. Електроенергія, що виробляється, передається по підводному кабелю. Для ефективнішого розподілу навантажень на валу слід встановлювати 20 – 30 поплавців. У 1978 р. була випробувана модель установки, що складалася з 20 поплавків діаметром 1 м. Вироблена потужність склали 10 кВт. Розроблено проект потужнішої установки з 20 – 30 поплавків.діаметром 15 м, укріплених на валу, довжиною 1200 м. Ймовірна потужність установки 45 тис. кВт. Подібні системи, встановлені біля західних берегів Британських островів, можуть забезпечити потреби Великобританії в електроенергії.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: