Хвильові електростанції принцип роботи, плюси та мінуси
Хвильова електростанція - це електрична станція, яка знаходиться у водному природному середовищі з метою отримання електроенергії з кінетичної енергії водних мас. Океани мають колосальну енергію, але людина поки що тільки починає її освоювати. Саме це завдання виконують хвильові електростанції.
Принцип роботи
Принцип роботи хвильової електростанції заснований на перетворенні кінетичної енергії хвиль на електричну. Існує кілька способів влаштування подібних станцій різних за принципом роботи та конструкції.
- Принцип «осцилюючого водяного стовпа». У цьому конструктивному варіанті хвилі,здійснюючи поштовхові рухи, заповнюють собою спеціально виготовлені камери, в яких містяться повітряні маси. Повітря стискається, створюється надлишковий тиск, під дією якого він надходить на турбіну, обертаючи її лопатеві механізми. Обертальний рух турбіни передається на генератор, який виробляє електричний струм.
- Принцип «коливання тіла». На принципі «коливання тіла» працюють різноманітні буї, «морські змії» та ін. У цьому варіанті конструкції кілька секцій з'єднуються в конвертер, між якими на рухомих платформах монтуються гідравлічні поршні. До поршня (групи поршнів) приєднаний гідравлічний двигун, він приводить у обертальний рух електричний генератор. Під дією хвиль, що розгойдується, конвертер приводить в рух поршні, а вони, у свою чергу, приводять в роботу гідравлічний двигун і відповідно генератор.
- Установка зі «штучним атолом». Ця бетонна споруда складається з корпусу, на якому розміщується поверхня для накату хвиль. У середній частині розташовуєтьсянакопичувальний резервуар (басейн). З нього через прийомний отвір вода надходить на гідротурбіну. Генератор встановлюється у верхній частині споруди. Для підняття води в басейн, що розташований вище за рівень моря, використовують ефект «набігання хвилі» на спеціальну похилу поверхню.
Хвильові електростанції в Україні
В Україні, як і в усіх країнах, що мають вихід до морського узбережжя, після багатьох років затишшя, повертається інтерес до джерел енергії, здатних відновлюватися, до них належать і хвильові електростанції.
Перша в нашій країні електростанція, заснована на перетворенні енергії хвиль, побудована у
Профільні міністерства нашої країни, спільно з керівництвом держави розробили план розвитку зеленої енергетики до 2020 року, відповідно до якого альтернативні енергетичні джерела становитимуть до 5% від загальної кількості електрики, що виробляється в країні. Цим планом передбачено подальший розвиток хвильових електричних станцій.
Хвильові електростанції у світі
Перша у світі електростанція на хвилях з'явилася 1985 року в Норвегії, її потужність складала 500 кВт.
Першою у світі промисловою електричною станцією, що використовує енергію хвиль для виробництва електроенергії, прийнято вважати Oceanlinx в Австралії. Вона розпочала своє функціонування у 2005 році, потім була проведена її реконструкція, і у 2009 році станція запрацювала знову. Робота станції ґрунтується на принципі «осцилюючого водяного стовпа». Потужність встановленнязараз становить 450 кВт.
Перша комерційна хвильова електростанція розпочала роботу у 2008 році в Агусадорі, Португалія. Це установка-піонер, яка використовує механічну енергію хвилі. Робота станції заснована на принципі «коливання тіла». Розробила проект англійська компанія Pelamis Wave Power, потужність станції склала 2,3 МВт і є можливість збільшення потужності шляхом монтування додаткових секцій.
У Великій Британії побудували найбільшу у світі хвильову електростанцію Wave Hub, вона розташована біля півострова Корнуелла. Електростанція обладнана чотирма генераторами потужністю по 150 кВт кожен. Робота станції заснована на принципі «коливання тіла».
Чому це вигідно?
У існуючому світі людина все частіше замислюється про необхідність застосування поновлюваних джерел енергії при отриманні електроенергії. Одним із таких варіантів є енергія морських хвиль. З урахуванням того, що світовий океан має величезний потенціал, енергією якого можна забезпечити майже 20% від необхідної кількості енергоспоживання, то й розвиток «зеленої» енергетики дуже актуально в наш час.
Це можна пояснити такими причинами:
- Природні багатства планети знаходяться на межі виснаження, запаси традиційних джерел енергії: вугілля, нафти та газу – добігають кінця.
- Атомна енергетика через свою потенційну небезпеку не набула належного поширення.
- «Зелена» енергетика не шкодить довкіллю і є відновлюваною.
- Потенціал хвильових електростанцій оцінюється в 2,0 млн. МВт, що можна порівняти за потужністю з тисячею працюючих атомних станцій.
Вчені всього світу продовжують роботи з удосконалення способів перетворенняенергії хвиль океану, і перелічені вище причини є важливим аргументом для продовження цих досліджень.
Плюси та мінуси використання
Будь-який агрегат завжди має позитивні та негативні аспекти його використання, і саме співвідношення цих параметрів визначає доцільність його застосування. Хвильові електростанції не є винятком, розглянемо всі за та проти використання цього джерела енергії.
До плюсів використання можна віднести:
- Екологічна безпека установок;
- Хвильові електростанції можуть виконувати захисні функції шляхом гасіння хвиль поблизу портових акваторій та іншої берегової лінії;
- Відновлюване джерело енергії;
- Низька собівартість одержуваної електроенергії;
- Тривалий термін експлуатації.
До мінусів даного типу електростанцій відносяться:
- Мала потужність енергії, що виробляється;
- Чи не стабільний характер роботи, викликаний атмосферними явищами в навколишньому середовищі;
- Може створювати небезпеку для ходу суден та промислового лову риби.
Наведені вище «мінуси» використання поступово втрачають свою актуальність, вчені та конструктори продовжують свою роботу. Розробка нових, потужніших генераторів, дозволяє отримувати більше електричної енергії, за тих самих вихідних параметрах первинної енергії, якою є енергія хвиль. Вирішуються завдання щодо передачі отриманої енергії на великі відстані.