A altovoimalaitos: toimintaperiaate

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

V altamerten vedet kätkevät lukemattomia rikkauksia, joista tärkeimmät ovat ehkä rajattomat energianlähteet meren a altojen muodossa. Ensimmäistä kertaa rantaan vierivien kuilujen liike-energian käyttöä mietittiin 1700-luvulla Pariisissa, jossa esiteltiin ensimmäinen a altomyllyn patentti. Nyt tekniikka on mennyt pitkälle eteenpäin, ja ensimmäinen kaupallinen a altovoimalaitos syntyi tutkijoiden yhteisillä ponnisteluilla, joka aloitti toimintansa vuonna 2008.

Miksi siitä on hyötyä?

Ei ole mikään salaisuus, että luonnonvarat ovat ehtymässä. Hiilen, öljyn ja kaasun - tärkeimpien energialähteiden - varannot ovat loppumassa. Tiedemiesten optimistisimpien ennusteiden mukaan varannot riittävät 150-300 elinvuodeksi. Ydinvoima ei myöskään vastannut odotuksia. Suuri teho ja tuottavuus maksavat rakentamisen ja käytön kustannukset, mutta jätehuollon ongelmat ja ympäristövahingot pakottavat pian luopumaan niistä. Näistä syistä tutkijat etsivät uusia vaihtoehtoisia energialähteitä. Nyt jotuuli- ja aurinkovoimalat toimivat. Mutta kaikista eduistaan heillä on merkittävä haittapuoli - alhainen tehokkuus. Koko väestön tarpeita ei voida tyydyttää. Siksi uusia ratkaisuja tarvitaan.

A altovoimalaitos käyttää sähkön tuottamiseen a altojen kineettistä energiaa. Varovaisimpien arvioiden mukaan tämä potentiaali on 2 miljoonaa MW, mikä vastaa 1000 täydellä kapasiteetilla toimivaa ydinvoimalaitosta, ja noin 75 kW/m3 a altorintametriä kohden. Ei lainkaan haitallisia vaikutuksia ympäristöön.

Yleinen työsuunnitelma

A altovoimalaitokset ovat kelluvia rakenteita, jotka pystyvät muuttamaan a altoliikkeen mekaanisen energian sähköenergiaksi ja välittämään sen kuluttajalle. Samaan aikaan he yrittävät käyttää kahta lähdettä:

1. Kineettiset reservit. Meriakselit kulkevat halkaisij altaan suuren putken läpi ja pyörittävät teriä, jotka välittävät voiman sähkögeneraattoriin. Myös pneumaattista periaatetta sovelletaan - erityiseen kammioon tunkeutuva vesi syrjäyttää sieltä hapen, joka ohjataan uudelleen kanavajärjestelmän läpi ja pyörittää turbiinin siipiä.
2. Viirivää energiaa. Tässä tapauksessa a altovoimalaitos toimii kellukkeena. Liikkuessaan avaruudessa aallon profiilin mukana, se saa turbiinin pyörimään monimutkaisen vipujärjestelmän läpi.

Eri maat käyttävät omaa tekniikkaansa muuntaakseen a altojen mekaanisen liikkeen sähköksi, mutta yleinenniillä on sama toimintasuunnitelma.

A altovoimaloiden haitat

Suurin este a altovoimaloiden laajalle leviämiselle ovat niiden kustannukset. Monimutkaisen suunnittelun ja monimutkaisen asennuksen vuoksi merivesien pinnalle tällaisten laitosten käyttöönoton kustannukset ovat korkeammat kuin ydinvoimalan tai lämpövoimalaitoksen rakentamisesta.

Lisäksi on olemassa useita muita puutteita, jotka liittyvät pääasiassa sosioekonomisten ongelmien syntymiseen. Asia on siinä, että suuret kellunta-asemat aiheuttavat vaaraa ja häiritsevät navigointia ja kalastusta - kellunta-a altovoimalaitos voi yksinkertaisesti pakottaa ihmisen pois kalastusalueelta. Myös mahdolliset ympäristövaikutukset ovat mahdollisia. Asennuksien käyttö sammuttaa meren aallot merkittävästi, pienentää niitä ja estää niitä murtautumasta maihin. Samaan aikaan aalloilla on tärkeä rooli v altameren kaasunvaihtoprosessissa, joka puhdistaa sen pintaa. Kaikki tämä voi johtaa ekologisen tasapainon muuttumiseen.

A altovoimaloiden positiivisia puolia

Haittojen ohella a altovoimalaitoksella on myös useita etuja, joilla on myönteinen vaikutus ihmisen toimintaan:

• laitteistot, koska ne sammuttavat a altoenergian, voivat suojata rannikkorakenteita (laiturit, satamat) v altameren voimien aiheuttam alta tuholta;
• Sähköä tuotetaan pienin kustannuksin;
• suura altovoima tekee tuulipuistoista taloudellisesti kannattavampia kuin tuuli- tai aurinkovoimalat.

Energiavarat ovat myös maaveden, pääasiassa jokien, hallussa. Asemien rakentaminen silloille, risteyksille, laitureille on mahdollisuus tämän sähköntuotannon alueen kehitykselle.

Ongelmia ratkaistava

Tiedeyhteisön tärkein tehtävä nyt on parantaa suunnittelua, mikä vähentää a altovoimaloiden tuottaman sähkön kustannuksia. Toimintaperiaatteen tulee pysyä ennallaan, mutta asennusten tekemiseen käytetään uusia teknologioita ja materiaaleja.

Aallon keskimääräinen teho on 75-85 kW / m - tämä on alue, jolle useimmat asemat on viritetty. Myrskyn aikana meren a altojen voimakkuus kuitenkin lisääntyy useaan otteeseen ja on olemassa vaara laitteistojen tuhoutumisesta. Jo useampi kuin yksi terä oli rypistynyt tai taipunut myrskyn jälkeen. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat vähentävät keinotekoisesti a altojen ominaistehoa. Yksi ongelmista on se, että a altoasemien massiivinen käyttö johtaa ilmastonmuutokseen. Sähköenergian tuottaminen tapahtuu maan pyörimisen vuoksi (näin aallot muodostuvat). Asemien laaja käyttö saa planeetan pyörimään hitaammin. Ihminen ei tunne eroa, mutta tämä tuhoaa joukon virtoja, joilla on tärkeä rooli maapallon lämmönvaihdossa.

Maailman ensimmäinen kokeellinen WPP

Ensimmäinen a altovoimalaitos ilmestyi vuonna 1985 Norjassa. Sen teho oli 500 kW, ja hän itseoli prototyyppi. Sen toimintaperiaate perustuu väliaineen sykliseen pakkaamiseen ja laajentamiseen:

• avopohjainen sylinteri upotetaan veteen niin, että sen reuna on aallon onton alapuolella - sen alin kohta;
• ajoittain juokseva vesi puristaa sisäontelon ilmaa;
• kun tietty paine saavutetaan, venttiili avautuu, jolloin painehappi pääsee kulkemaan turbiiniin.

Tämä voimalaitos tuotti 500 kW energiaa, mikä riitti vahvistamaan laitosten tehokkuuden, mikä vaikutti niiden kehitykseen.

Maailman ensimmäinen teollisuusvoimalaitos

Maailman ensimmäinen teollisen mittakaavan asennus on Oceanlinxin offshore Port Kemble, Australia. Se otettiin käyttöön vuonna 2005, mutta lähetettiin sitten jälleenrakennukseen ja aloitti toimintansa uudelleen vuonna 2009, minkä vuoksi alueella on nyt käytössä sekä vuorovesi- että a altovoimaloita. Sen toimintaperiaate on seuraava:

1. Aallot törmäävät ajoittain erityisiin kammioihin, jolloin ilma puristuu.
2. Kun kriittinen paine saavutetaan, paineilma pyörittää sähkögeneraattoria kanavaverkoston kautta.
3. A altojen liikkeen ja voiman tallentamiseksi turbiinin siivet muuttavat k altevuuskulmaansa.

Asennuksen kapasiteetti oli noin 450 kW, vaikka aseman jokainen osa pystyy toimittamaan sähköenergiaa 100 kWh - 1,5 MWh.

Maailman ensimmäinen kaupallinen tuulipuisto

Ensimmäinen kaupallinen a altovoimalaitosNimitys ansaittu vuonna 2008 Agusadorissa, Portugalissa. Lisäksi se on ensimmäinen asennus maailmassa, joka käyttää suoraan aallon mekaanista energiaa. Hankkeen on valmistellut englantilainen Pelamis Wave Power.

Rakenne sisältää useita osia, jotka vapautuvat ja nousevat a altoprofiilin mukana. Osat on saranoitu hydraulijärjestelmään ja ohjaavat sitä liikkeen aikana. Hydraulimekanismi saa generaattorin roottorin pyörimään, jolloin syntyy sähköä. Portugalissa käytetyillä a altovoimaloilla on plussat ja miinukset. Asennuksen etuna on sen suuri teho - noin 2,25 MW sekä mahdollisuus asentaa lisäosia. Järjestelmän asennuksessa on vain yksi haittapuoli - sähköenergian siirtämisessä johtojen kautta kuluttajalle on vaikeuksia.

Venäjän ensimmäinen a altovoimalaitos

Venäjällä ensimmäinen tuulipuisto ilmestyi vuonna 2014 Primorskyn alueelle. Kehityksen suoritti tutkijaryhmä Uralin liittov altion yliopistosta ja Venäjän tiedeakatemian Kaukoidän haaran Tyynenmeren instituutista. Asennus on kokeellinen. Sen erikoisuus on, että se käyttää paitsi a altojen, myös vuorovesien energiaa.

Moskovaan suunnitellaan tutkimuslaboratorion rakentamista, joka kehittää ja rakentaa ensimmäisen kotimaisen kelluntaaseman. Ehkä sen jälkeen Venäjän a altovoimaloilla on myös teollista tai kaupallista tarkoitusta.