Elektrocentrali me valë: parimi i punës

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Ujërat e oqeaneve fshehin pasuri të panumërta, kryesore prej të cilave, ndoshta, janë burime të pakufizuara energjie në formën e valëve të detit. Për herë të parë, përdorimi i energjisë kinetike të boshteve që rrotullohen në breg u mendua në shekullin e 18-të në Paris, ku u prezantua patenta e parë për një mulli me valë. Tani teknologjia ka ecur shumë përpara dhe termocentrali i parë komercial me valë u krijua nga përpjekjet e përbashkëta të shkencëtarëve, i cili filloi të funksionojë në vitin 2008.

Pse është e dobishme?

Nuk është sekret që burimet natyrore janë në prag të shterimit. Rezervat e qymyrit, naftës dhe gazit - burimet kryesore të energjisë - po marrin fund. Sipas parashikimeve më optimiste të shkencëtarëve, rezervat do të jenë të mjaftueshme për 150-300 vjet jetë. Energjia bërthamore gjithashtu nuk arriti të përmbushë pritjet. Fuqia dhe produktiviteti i lartë paguajnë kostot e ndërtimit, funksionimit, por problemet e depozitimit të mbetjeve dhe dëmtimi i mjedisit do t'i detyrojnë ato së shpejti të braktisen. Për këto arsye, shkencëtarët janë në kërkim të burimeve të reja alternative të energjisë. Tani tashmëfunksionojnë termocentralet e erës dhe diellore. Por me të gjitha avantazhet e tyre, ato kanë një pengesë të rëndësishme - efikasitet të ulët. Nuk do të jetë e mundur të plotësohen nevojat e të gjithë popullsisë. Prandaj, nevojiten zgjidhje të reja.

Për të gjeneruar energji elektrike, një termocentral me valë përdor energjinë kinetike të valëve. Sipas vlerësimeve më konservatore, ky potencial vlerësohet në 2 milion MW, i cili është i krahasueshëm me 1000 termocentrale bërthamore që funksionojnë me kapacitet të plotë, dhe rreth 75 kW / m3 për metër të frontit të valës. Nuk ka absolutisht asnjë efekt të dëmshëm në mjedis.

Skema e përgjithshme e punës

Telektrocentralet me valë janë struktura lundruese që janë të afta të shndërrojnë energjinë mekanike të lëvizjes së valës në energji elektrike dhe ta transmetojnë atë te konsumatori. Në të njëjtën kohë, ata përpiqen të përdorin dy burime:

1. Rezerva kinetike. Boshtet detare kalojnë nëpër një tub me diametër të madh dhe rrotullojnë tehet, të cilat transmetojnë forcë në një gjenerator elektrik. Zbatohet gjithashtu parimi pneumatik - uji, duke depërtuar në një dhomë të veçantë, zhvendos oksigjenin prej andej, i cili ridrejtohet përmes një sistemi kanalesh dhe rrotullon fletët e turbinës.
2. Energji e rrotullimit. Në këtë rast, termocentrali me valë vepron si notues. Duke lëvizur në hapësirë së bashku me profilin e valës, ajo e bën turbinën të rrotullohet përmes një sistemi kompleks levash.

Vende të ndryshme përdorin teknologjinë e tyre për të kthyer lëvizjen mekanike të valëve në energji elektrike, por e përgjithshmeata kanë të njëjtën skemë veprimi.

Disavantazhet e termocentraleve me valë

Pengesa kryesore për futjen e gjerë të termocentraleve me valë është kostoja e tyre. Për shkak të dizajnit kompleks dhe instalimit kompleks në sipërfaqen e ujërave të detit, kostot e vënies në punë të instalimeve të tilla janë më të larta se sa për ndërtimin e një termocentrali bërthamor ose termocentrali.

Përveç kësaj, ka një sërë mangësish të tjera, të cilat lidhen kryesisht me shfaqjen e problemeve socio-ekonomike. Gjë është se stacionet e mëdha të lundrimit krijojnë një rrezik dhe ndërhyjnë në lundrimin dhe peshkimin - një termocentral me valë lundruese thjesht mund ta detyrojë një person të dalë nga zonat e peshkimit. Ka edhe pasoja të mundshme mjedisore. Përdorimi i instalimeve shuan ndjeshëm valët e detit, i bën ato më të vogla dhe i pengon ato të dalin në breg. Ndërkohë, valët luajnë një rol të rëndësishëm në procesin e shkëmbimit të gazit në oqean, duke pastruar sipërfaqen e tij. E gjithë kjo mund të çojë në një ndryshim në ekuilibrin ekologjik.

Aspekte pozitive të termocentraleve me valë

Së bashku me disavantazhet, një termocentral me valë ka gjithashtu një sërë avantazhesh që kanë një ndikim pozitiv në aktivitetet njerëzore:

• instalimet, për faktin se shuajnë energjinë e valës, mund të mbrojnë strukturat bregdetare (skelat, porte) nga shkatërrimi nga forca e oqeanit;
• Energjia elektrike prodhohet me kosto minimale;
• fuqia e valës së lartë i bën fermat e erës më të qëndrueshme ekonomikisht sesa termocentralet e erës ose diellore.

Rezervat e energjisë zotërohen edhe nga ujërat tokësore, kryesisht lumenjtë. Ndërtimi i stacioneve në ura, kalime, kalata është një perspektivë për zhvillimin e kësaj zone të prodhimit të energjisë elektrike.

Probleme për t'u zgjidhur

Detyra kryesore me të cilën përballet komuniteti shkencor tani është përmirësimi i dizajnit, i cili do të ulë koston e energjisë elektrike të prodhuar nga termocentralet me valë. Parimi i funksionimit duhet të mbetet i njëjtë, por teknologjitë dhe materialet e reja do të përdoren për të krijuar instalime.

Fuqia mesatare e valës është 75-85 kW / m - ky është diapazoni me të cilin janë akorduar shumica e stacioneve. Megjithatë, gjatë një stuhie, forca e valëve të detit rritet disa herë dhe ekziston rreziku i shkatërrimit të instalimeve. Tashmë më shumë se një teh ishte thërrmuar ose përkulur pas një stuhie. Për të zgjidhur këtë problem, shkencëtarët zvogëlojnë artificialisht fuqinë specifike të valëve. Një nga problemet është se përdorimi masiv i stacioneve të valëve do të çojë në ndryshime klimatike. Prodhimi i energjisë elektrike kryhet për shkak të rrotullimit të Tokës (kështu formohen valët). Përdorimi i gjerë i stacioneve do të bëjë që planeti të rrotullohet më ngadalë. Një person nuk do ta ndiejë ndryshimin, por kjo do të shkatërrojë një numër rrymash që luajnë një rol të rëndësishëm në shkëmbimin e nxehtësisë së Tokës.

WPP e parë eksperimentale në botë

Elektrocentrali i parë me valë u shfaq në 1985 në Norvegji. Fuqia e saj ishte 500 kW, dhe ajo vetëishte një prototip. Parimi i tij i funksionimit bazohet në ngjeshjen ciklike dhe zgjerimin e mediumit:

• një cilindër me një fund të hapur është zhytur në ujë në mënyrë që buza e tij të jetë nën zgavrën e valës - pika më e ulët e saj;
• Uji i rrjedhshëm në mënyrë periodike ngjesh ajrin në zgavrën e brendshme;
• kur arrihet një presion i caktuar, hapet një valvul, e cila lejon oksigjenin e ngjeshur të kalojë në turbinë.

Ky termocentral prodhoi 500 kW energji, e cila ishte e mjaftueshme për të konfirmuar efektivitetin e instalimeve, të cilat kontribuan në zhvillimin e tyre.

Elektrocentrali i parë industrial në botë

Instalimi i parë në shkallë industriale në botë është Oceanlinx në det të hapur Port Kemble, Australi. Ai u vu në punë në vitin 2005, por më pas u dërgua për rindërtim dhe filloi të punojë përsëri në vitin 2009, prandaj edhe termocentralet e baticës dhe ato me valë përdoren tani në rajon. Parimi i funksionimit të tij është si më poshtë:

1. Valët futen periodikisht në dhoma të veçanta, duke shkaktuar ngjeshjen e ajrit.
2. Kur arrihet presioni kritik, ajri i kompresuar e rrotullon gjeneratorin elektrik përmes një rrjeti kanalesh.
3. Për të kapur lëvizjen dhe forcën e valëve, tehet e turbinës ndryshojnë këndin e tyre të prirjes.

Kapaciteti i instalimit ishte rreth 450 kW, megjithëse çdo seksion i stacionit është në gjendje të japë nga 100 kWh deri në 1.5 MWh energji elektrike.

Ferma e parë komerciale me erë në botë

Elektrocentrali i parë komercial me valëEmërimi i fituar në 2008 në Agusador, Portugali. Për më tepër, është instalimi i parë në botë që përdor drejtpërdrejt energjinë mekanike të valës. Projekti u përgatit nga kompania angleze Pelamis Wave Power.

Struktura përfshin disa seksione që lëshohen dhe ngrihen së bashku me profilin e valës. Seksionet janë të varura në sistemin hidraulik dhe e aktivizojnë atë gjatë lëvizjes. Mekanizmi hidraulik bën që rotori i gjeneratorit të rrotullohet, për shkak të të cilit gjenerohet energji elektrike. Termocentralet me valë të përdorura në Portugali kanë pluse dhe minuse. Avantazhi i instalimit është fuqia e tij e lartë - rreth 2.25 MW, si dhe mundësia e instalimit të seksioneve shtesë. Ekziston vetëm një pengesë e instalimit të sistemit - ka vështirësi me transmetimin e energjisë elektrike përmes telave te konsumatori.

Elektrocentrali i parë me valë në Rusi

Në Rusi, ferma e parë me erë u shfaq në vitin 2014 në Territorin Primorsky. Zhvillimi u krye nga një ekip shkencëtarësh nga Universiteti Federal Ural dhe Instituti Oqeanologjik i Paqësorit të Degës së Lindjes së Largët të Akademisë së Shkencave Ruse. Instalimi është eksperimental. E veçanta e tij është se përdor energjinë e jo vetëm valëve, por edhe baticave.

Në Moskë, është planifikuar të ndërtohet një laborator kërkimor që do të zhvillojë dhe krijojë stacionin e parë të lundrimit vendas. Ndoshta, pas kësaj, termocentralet me valë në Rusi do të kenë gjithashtu një qëllim industrial ose tregtar.