Loji kuasa gelombang: prinsip kerja

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Air lautan menyembunyikan kekayaan yang tidak terhitung, yang utamanya, mungkin, merupakan sumber tenaga yang tidak terhad dalam bentuk ombak laut. Buat pertama kalinya, penggunaan tenaga kinetik aci yang bergolek ke darat telah difikirkan pada abad ke-18 di Paris, di mana paten pertama untuk kilang ombak telah dibentangkan. Kini teknologi telah melangkah jauh ke hadapan, dan loji janakuasa gelombang komersial pertama telah dicipta oleh usaha bersama saintis, yang mula beroperasi pada 2008.

Mengapa ia bermanfaat?

Bukan satu rahsia lagi bahawa sumber asli berada di ambang kepupusan. Rizab arang batu, minyak dan gas - sumber tenaga utama - akan berakhir. Menurut ramalan saintis yang paling optimistik, rizab akan cukup untuk 150-300 tahun kehidupan. Tenaga nuklear juga gagal memenuhi jangkaan. Kuasa tinggi dan produktiviti membayar kos pembinaan, operasi, tetapi masalah pelupusan sisa dan kerosakan alam sekitar tidak lama lagi akan memaksa mereka ditinggalkan. Atas sebab ini, saintis sedang mencari sumber tenaga alternatif baharu. Sekarang sudahloji tenaga angin dan solar beroperasi. Tetapi untuk semua kelebihan mereka, mereka mempunyai kelemahan yang ketara - kecekapan rendah. Ia tidak akan dapat memenuhi keperluan seluruh penduduk. Oleh itu, penyelesaian baharu diperlukan.

Untuk menjana elektrik, loji kuasa gelombang menggunakan tenaga kinetik ombak. Menurut anggaran yang paling konservatif, potensi ini dianggarkan pada 2 juta MW, yang setanding dengan 1000 loji tenaga nuklear yang beroperasi pada kapasiti penuh, dan kira-kira 75 kW / m3 per meter hadapan gelombang. Tiada langsung kesan berbahaya terhadap alam sekitar.

Skim kerja am

Loji kuasa gelombang ialah struktur terapung yang mampu menukar tenaga mekanikal pergerakan gelombang kepada tenaga elektrik dan menghantarnya kepada pengguna. Pada masa yang sama, mereka cuba menggunakan dua sumber:

1. Rizab kinetik. Aci marin melalui paip berdiameter besar dan memutarkan bilah, yang menghantar daya ke penjana elektrik. Prinsip pneumatik juga digunakan - air, menembusi ke dalam ruang khas, mengalihkan oksigen dari sana, yang dialihkan melalui sistem saluran dan memutarkan bilah turbin.
2. Tenaga bergolek. Dalam kes ini, loji kuasa gelombang bertindak sebagai apungan. Bergerak di angkasa bersama dengan profil gelombang, ia menjadikan turbin berputar melalui sistem tuil yang kompleks.

Negara yang berbeza menggunakan teknologi mereka sendiri untuk menukar pergerakan mekanikal gelombang kepada elektrik, tetapi umummereka mempunyai skema tindakan yang sama.

Keburukan loji kuasa gelombang

Halangan utama kepada pengenalan meluas loji kuasa gelombang ialah kosnya. Disebabkan reka bentuk yang kompleks dan pemasangan yang kompleks di permukaan perairan laut, kos untuk menjalankan pemasangan sedemikian adalah lebih tinggi daripada pembinaan loji kuasa nuklear atau loji kuasa haba.

Selain itu, terdapat beberapa kelemahan lain, yang terutama dikaitkan dengan kemunculan masalah sosio-ekonomi. Masalahnya ialah stesen apungan yang besar menimbulkan bahaya dan mengganggu navigasi dan memancing - loji kuasa gelombang apungan boleh memaksa seseorang keluar dari kawasan memancing. Terdapat juga kemungkinan akibat alam sekitar. Penggunaan pemasangan dengan ketara memadamkan gelombang laut, menjadikannya lebih kecil dan menghalangnya daripada pecah ke darat. Sementara itu, ombak memainkan peranan penting dalam proses pertukaran gas di lautan, membersihkan permukaannya. Semua ini boleh membawa kepada perubahan dalam keseimbangan ekologi.

Aspek positif loji kuasa gelombang

Seiring dengan keburukan, loji janakuasa gelombang juga mempunyai beberapa kelebihan yang memberi kesan positif kepada aktiviti manusia:

• pemasangan, disebabkan fakta bahawa ia memadamkan tenaga ombak, boleh melindungi struktur pantai (jeti, pelabuhan) daripada dimusnahkan oleh kuasa lautan;
• Elektrik dijana pada kos minimum;
• kuasa gelombang tinggi menjadikan ladang angin lebih berdaya maju dari segi ekonomi berbanding loji kuasa angin atau solar.

Rizab tenaga juga dimiliki oleh perairan darat, terutamanya sungai. Pembinaan stesen di jambatan, lintasan, jeti merupakan prospek pembangunan kawasan penjanaan elektrik ini.

Masalah yang perlu diselesaikan

Tugas utama yang dihadapi komuniti saintifik sekarang adalah untuk menambah baik reka bentuk, yang akan mengurangkan kos elektrik yang dijana oleh loji kuasa gelombang. Prinsip operasi harus kekal sama, tetapi teknologi dan bahan baharu akan digunakan untuk membuat pemasangan.

Purata kuasa gelombang ialah 75-85 kW / m - ini adalah julat yang kebanyakan stesen ditala. Walau bagaimanapun, semasa ribut, kekuatan ombak laut meningkat beberapa kali dan terdapat bahaya kemusnahan pemasangan. Sudah lebih daripada satu bilah renyuk atau bengkok selepas ribut. Untuk menyelesaikan masalah ini, saintis secara buatan mengurangkan kuasa khusus gelombang. Salah satu masalahnya ialah penggunaan stesen ombak secara besar-besaran akan membawa kepada perubahan iklim. Penjanaan tenaga elektrik dijalankan disebabkan oleh putaran Bumi (begini bagaimana gelombang terbentuk). Penggunaan stesen yang meluas akan menyebabkan planet berputar dengan lebih perlahan. Seseorang tidak akan merasakan perbezaannya, tetapi ini akan memusnahkan sejumlah arus yang memainkan peranan penting dalam pertukaran haba Bumi.

WPP percubaan pertama di dunia

Loji kuasa gelombang pertama muncul pada tahun 1985 di Norway. Kuasanya ialah 500 kW, dan dia sendiriadalah prototaip. Prinsip operasinya adalah berdasarkan pemampatan kitaran dan pengembangan medium:

• silinder dengan bahagian bawah terbuka direndam dalam air supaya tepinya berada di bawah rongga gelombang - titik terendahnya;
• air yang mengalir secara berkala memampatkan udara dalam rongga dalaman;
• apabila tekanan tertentu dicapai, injap terbuka, yang membolehkan oksigen termampat mengalir ke turbin.

Loji janakuasa ini menghasilkan 500 kW tenaga, yang cukup untuk mengesahkan keberkesanan pemasangan, yang menyumbang kepada pembangunannya.

Loji kuasa industri pertama di dunia

Pemasangan berskala industri pertama di dunia ialah Oceanlinx offshore Port Kemble, Australia. Ia telah mula beroperasi pada tahun 2005, tetapi kemudian dihantar untuk pembinaan semula dan mula berfungsi semula pada tahun 2009, itulah sebabnya kedua-dua loji kuasa pasang surut dan ombak kini digunakan di rantau ini. Prinsip operasinya adalah seperti berikut:

1. Gelombang secara berkala memasuki ruang khas, menyebabkan udara menjadi mampat.
2. Apabila tekanan kritikal dicapai, udara termampat memutarkan penjana elektrik melalui rangkaian saluran.
3. Untuk menangkap pergerakan dan daya ombak, bilah turbin menukar sudut kecondongannya.

Kapasiti pemasangan adalah kira-kira 450 kW, walaupun setiap bahagian stesen mampu menyalurkan daripada 100 kWj kepada 1.5 MWj tenaga elektrik.

Ladang angin komersial pertama di dunia

Loji kuasa gelombang komersial pertamaPelantikan diperoleh pada tahun 2008 di Agusador, Portugal. Selain itu, ia adalah pemasangan pertama di dunia yang secara langsung menggunakan tenaga mekanikal gelombang. Projek ini disediakan oleh syarikat Inggeris Pelamis Wave Power.

Struktur termasuk beberapa bahagian yang dilepaskan dan naik bersama-sama dengan profil gelombang. Bahagian-bahagiannya digantung pada sistem hidraulik dan menggerakkannya semasa pergerakan. Mekanisme hidraulik menyebabkan pemutar penjana berputar, yang mana tenaga elektrik dijana. Loji janakuasa gelombang yang digunakan di Portugal mempunyai plus dan minus. Kelebihan pemasangan adalah kuasa tingginya - kira-kira 2.25 MW, serta kemungkinan memasang bahagian tambahan. Terdapat hanya satu kelemahan memasang sistem - terdapat kesukaran dengan penghantaran tenaga elektrik melalui wayar kepada pengguna.

Loji kuasa gelombang pertama di Rusia

Di Rusia, ladang angin pertama muncul pada 2014 di Wilayah Primorsky. Pembangunan itu dijalankan oleh pasukan saintis dari Universiti Persekutuan Ural dan Institut Oseanologi Pasifik Cawangan Timur Jauh Akademi Sains Rusia. Pemasangan adalah percubaan. Keistimewaannya ialah ia menggunakan tenaga bukan sahaja ombak, tetapi juga pasang surut.

Di Moscow, ia merancang untuk membina makmal penyelidikan yang akan membangunkan dan mewujudkan stesen terapung domestik yang pertama. Mungkin, selepas itu, loji kuasa gelombang di Rusia juga akan mempunyai tujuan perindustrian atau komersial.