Толқындық электр станциясы: жұмыс принципі

Дүниежүзілік мұхит сулары өздеріне көптеген байлықтарды жасырады, олардың бастысы теңіз толқындарының түрінде шексіз энергия көздері болып табылады . Алғаш рет 18-ғасырда Парижде толқынды диірменге арналған алғашқы патент ұсынылған жағалаудағы жылжымалы кинетикалық энергияны пайдалану туралы айтылды. Енді технология әлдеқайда алға жылжыды және алғашқы коммерциялық толқынды электр станциясы 2008 жылы басталған ғалымдардың бірлескен күш-жігерімен құрылды.

Неліктен бұл тиімді?

Табиғат ресурстары сарқылу шегіне жеткендіктері құпия емес. Көмір, мұнай және газ қорлары - негізгі энергия көздері - аяқталады. Ғалымдардың ең оптимистік болжамдарына сүйенсек, қорлар 150-300 жылға дейін өмір сүреді. Ядролық энергетика сондай-ақ күтулерді орындамады. Үлкен қуат пен еңбек өнімділігі құрылыс, пайдалану шығындарын төлейді, алайда қоқыстардың қалдықтарын жою және қоршаған ортаға зиян тигізу проблемалары жақын арада оларды тастап кетуге мәжбүр болады. Осы себептер бойынша ғалымдар жаңа балама энергия көздерін іздейді . Жел мен күн электр станциялары жұмыс істеп жатыр . Бірақ олардың барлық еңбегінің арқасында олардың кемшіліктері - тиімділігі төмен. Барлық халықтың қажеттіліктерін қанағаттандыру мүмкін емес. Сондықтан жаңа шешімдер қажет.

Электр энергиясын өндіру үшін толқынды электр станциясы толқынның кинетикалық энергиясын пайдаланады. Ең консервативті бағалаулар бойынша, бұл әлеует 2 миллион МВт-қа тең, бұл 1000 қуатты атом электр стансасымен салыстырмалы және толқынның бір метрі шамамен 75 кВт / м құрайды. Сонымен бірге қоршаған ортаға зиянды әсер етпейді.

Жұмыстың жалпы схемасы

Толқындық электр станциялары толқынды қозғалыстың механикалық энергиясын электр энергиясына айналдыра алатын және оны тұтынушыға жібере алатын жүзгіш құрылымдар деп аталады. Бұл ретте екі көзді қолдануға тырысыңыз:

1. Кинетикалық резервтер. Теңіз біліктері үлкен диаметрлі құбырдан өтіп, электр генераторына күш жіберетін пышақтарды айналдырады. Пневматикалық қағида қолданылады - арнайы камераға еніп, арна жүйесімен қайта бағытталатын және турбиналық пышақтарды айналдыратын оттегін шығаратын су.
2. Энергияны жылжыту. Бұл жағдайда толқындық электр станциясы флот ретінде әрекет етеді. Ғарышта толқындық профильмен бірге қозғалады, ол күрделі жүйе арқылы турбинаны айналдырады.

Әртүрлі елдер толқындардың механикалық қозғалысын электрге айналдыру үшін өздерінің технологияларын пайдаланады, бірақ олардың әрекет ету схемасы бірдей.

Толқындық электр станцияларының кемшіліктері

Толқындық электр станцияларын кеңінен енгізудің басты кедергісі олардың құны болып табылады. Теңіз суларының бетінде кешенді жобалау мен кешенді қондырғылардың арқасында мұндай қондырғыларды іске асыру құны АЭС-нің немесе жылу электр станциясының құрылысына қарағанда жоғары.

Сонымен қатар, бірқатар басқа да кемшіліктер бар, олар негізінен әлеуметтік-экономикалық проблемалардың пайда болуымен байланысты. Өйткені, үлкен жүзу станциялары қауіпті және навигация мен балық аулауға кедергі келтіреді, сондықтан өзгермелі толқынды электр станциясы адамды балық аулау аймағынан шығара алады. Сондай-ақ қоршаған ортаға әсер ету мүмкіншіліктері де бар. Орнатуды пайдалану теңіз шахталарын айтарлықтай өшіреді, оларды кішірейтеді және жағаға шығуға мүмкіндік бермейді. Дегенмен, толқындар мұхитты газбен алмастыру үдерісінде, оның бетінің тазалануында маңызды рөл атқарады. Мұның бәрі экологиялық балансқа ауысуға әкелуі мүмкін.

Толқындық электр станцияларының оң аспектілері

Өз кемшіліктерімен қатар, толқынды электр станциясында адамның қызметіне оң әсер ететін бірқатар артықшылықтары бар:

• Орнату, толқындардың энергиясын сөндіргендіктен, жағалау құрылымдарын (айлақтарды, порттарды) мұхит күшімен бұзудан қорғай алады;
• Электр энергиясының генерациясы ең аз шығындармен жүзеге асырылады;
• Жоғары толқындық қуат желді немесе күн электр станцияларына қарағанда жел парктерін экономикалық жағынан тиімдірек етеді.

Энергия қорлары жердегі, негізінен өзендерде де бар. Көпірлерде, паромдарда, айлақтардағы станциялардың құрылысы - бұл электр энергиясын өндірудің осы саласын дамыту перспективасы.

Қиындықтар

Ғылыми қауымдастық алдында тұрған басты міндет - толқынды электр станцияларының өндіретін электр энергиясының құнын төмендететін дизайнды жетілдіру. Операция принципі бұрынғысынша қалады, бірақ жаңа технологиялар мен материалдарды орнату үшін пайдаланылады.

Орташа толқынның қуаты 75-85 кВт / м құрайды - бұл станциялардың көбісі реттелген. Алайда, дауыл кезінде теңіз шахталарының күші бірнеше есе артады және қондырғының жойылу қаупі пайда болады. Дауылдан кейін бірнеше бедер мыжылған немесе бүгілген. Бұл мәселені шешу үшін ғалымдар толқындардың нақты қуатын азайту үшін жасанды әдістерді пайдаланады. Мәселелердің бірі - толқындық станцияларды жаппай пайдалану климаттың өзгеруіне әкеледі. Электр энергиясын генерациялау Жердің айналуына байланысты жүргізіледі (толқындар пайда болады). Станцияларды кеңінен қолдану, планетаның баяу айналуына әкеледі. Адам айырмашылықты сезінбейді, бірақ бұл Жердің жылу алмасуында маңызды рөл атқаратын бірқатар ағынды жойып жібереді.

Әлемдегі алғашқы пилоттық жел паркі

1985 жылы Норвегияда алғашқы толқынды электр станциясы пайда болды. Оның қуаты 500 кВт болды және ол прототип болды. Оның жұмыс принципі циклдік қысу мен қоршаған ортаны кеңейтуге негізделген:

• Ашық түбі бар цилиндр суға батырылған, оның шеті толқынның төменгі жағында орналасқан - оның ең төмен нүктесі;
• Кіретін судың ішкі қуысында ауаны мезгіл сайын қысады;
• Белгілі бір қысымға қол жеткізгенде, сығылған оттегіні турбинаға жіберетін клапан ашылады.

Мұндай электр станциясы объектілердің тиімділігін растау үшін жеткілікті болу үшін 500 кВт энергия өндірді.

Әлемдегі алғашқы өнеркәсіптік электростанция

Австралиядағы Порт-Кэмпбелл су айдынында әлемдегі алғашқы өнеркәсіптік ауқымды орнату Oceanlinx. Ол 2005 жылы пайдалануға берілді, бірақ содан кейін ол жаңартуға жіберілді, ал 2009 жылы ол қайтадан алынып тасталды, сондықтан қазір аймақта да, толқындық электр станциялары да қолданылады. Оның жұмыс принципі келесідей:

1. Толқындар үнемі арнайы камераларға түсіп, ауа қысқарады.
2. Сыни қысымға жеткенде, қысылған ауа электр генераторы арқылы арналардың желісі арқылы айналады.
3. Толқындардың қозғалысы мен күшін ұстап тұру үшін, турбиналық пышақтар бейненің бұрышын өзгертеді.

Зауыттың қуаты 450 кВт-қа тең болды, дегенмен әрбір станция секциясы 100 кВт-тан 1,5 МВт-қа дейін электр энергиясын жеткізе алады.

Әлемдегі алғашқы коммерциялық жел паркі

Коммерциялық мақсаттағы бірінші толқынды электр станциясы 2008 жылы Португалияның Агосадор қаласында пайда болды. Сонымен қатар, бұл толқынды механикалық энергияны тікелей қолданатын әлемдегі алғашқы қондырғы. Жобаны ағылшын компаниясы Pelamis Wave Power дайындаған.

Құрылым құрылымы толқын профилімен бірге шығарылатын және көтерілген бірнеше секцияларды қамтиды. Бөлімдер гидравликалық жүйеге бекітіледі және жұмыс кезінде қозғалады. Гидравликалық тетік генератордың айналу роторын тудырады, сондықтан электр энергиясын өндіреді. Португалияда қолданылатын толқынды электр станциялары бар плюс және минус. Орнатудың артықшылығы үлкен сыйымдылық - шамамен 2,25 МВт және қосымша секцияларды орнату мүмкіндігі. Жүйені орнатудың болмауы бір - электр энергиясын тұтынушыларға сым арқылы беру қиындығы бар.

Ресейдегі алғашқы толқынды электр станциясы

Ресейде алғашқы жел зауыты 2014 жылы Приморск өлкесі пайда болды. Орал федералды университетінің ғалымдары мен Ресей ғылым академиясының Қиыр Шығыстағы филиалының Тынық мұхиты океанографиялық институты болды. Орнату тәжірибелік сипатқа ие. Оның ерекшелігі - бұл энергия тек толқындардың ғана емес, сонымен қатар толқындардың да энергиясын пайдаланады.

Мәскеуде алғашқы отандық флотты станцияны дамытатын және құратын ғылыми-зерттеу зертханасы құрылысы жоспарлануда. Мүмкін, кейін Ресейдегі толқынды электр станциялары өнеркәсіптік немесе коммерциялық мақсатқа ие болады.