Б) Използването на енергията на вълните – Студиопедия
Идеята за получаване на електричество от морските вълни е очертана още през 1935 г. от съветския учен К.Е. Циолковски.
Работата на вълновите електроцентрали се основава на въздействието на вълните върху работните органи, направени под формата на поплавъци, махала, лопатки, черупки и др. Механичната енергия на техните движения с помощта на електрически генератори се преобразува в електрическа енергия. Когато шамандурата се люлее по вълната, нивото на водата в нея се променя. От това въздухът излиза от него, след което влиза в него. Но движението на въздуха е възможно само през горния отвор (такъв е дизайнът на шамандурата). И има монтирана турбина, която винаги се върти в една и съща посока, независимо в коя посока се движи въздухът. Дори доста малки вълни с височина 35 см карат турбината да развива повече от 2000 оборота в минута. Друг вид инсталация е нещо като стационарна микроелектрическа централа. Външно изглежда като кутия, монтирана върху опори на малка дълбочина. Вълните проникват в кутията и задвижват турбината. И тук е достатъчно малко морско вълнение, за да работи. Равномерни вълни с височина 20 см светят крушки с обща мощност 200 вата.
В момента вълновите електроцентрали се използват за захранване на автономни буйове, фарове и научни инструменти. По пътя големи вълнови станции могат да се използват за защита от вълни на офшорни сондажни платформи, открити пътища и ферми за марикултура. Започва индустриалното използване на вълновата енергия. В света вече има около 400 фара и навигационни буйове, захранвани от вълнови инсталации. В Индия фарът на пристанището на Мадрас се захранва от вълнова енергия. В Норвегия от 1985 г. работи първата в света индустриална вълнова станция с мощност 850 kW.
Определено е създаването на вълнови електроцентралиоптимален избор на океанска зона със стабилно снабдяване с вълнова енергия, ефективен дизайн на станцията, която има вградени устройства за изглаждане на неравномерни вълнови условия. Смята се, че вълновите станции могат да работят ефективно, използвайки мощност от около 80 kW/m. Експлоатационният опит на съществуващите инсталации показва, че генерираната от тях електроенергия е 2-3 пъти по-скъпа от традиционната електроенергия, но в бъдеще се очаква значително намаляване на цената й.
При вълнови инсталации с пневматични преобразуватели под действието на вълните въздушният поток периодично променя посоката си на противоположна. За тези условия е разработена турбината на Wells, чийто ротор има изправителен ефект, запазвайки посоката на въртене непроменена при промяна на посоката на въздушния поток, следователно посоката на въртене на генератора също се поддържа непроменена. Турбината е намерила широко приложение в различни инсталации за вълнова енергия.
Вълнова електроцентрала "Kaimei" ("Морска светлина") - най-мощната действаща електроцентрала с пневматични преобразуватели - е построена в Япония през 1976 г. В своята работа тя използва вълни с височина до 6 - 10 м. На шлеп с дължина 80 м, ширина 12 м и водоизместимост 500 тона са монтирани 22 въздушни камери, отворени отдолу. Всяка двойка камери се захранва от една турбина на Wells. Общата мощност на централата е 1000 kW. Първите тестове са проведени през 1978-1979 г. близо до град Цуруока. Енергията се пренасяла до брега чрез подводен кабел с дължина около 3 км.
През 1985 г. в Норвегия, на 46 км северозападно от град Берген, е построена индустриална вълнова станция, състояща се от две инсталации. Първата инсталация на остров Toftestallen работи на пневматичен принцип. Тя представлявашестоманобетонна камера, вкопана в скалата; над него е монтирана стоманена кула с височина 12,3 мм и диаметър 3,6 м. Вълните, влизащи в камерата, създават промяна в обема на въздуха. Полученият поток през вентилната система задвижва турбина и свързан генератор с мощност 500 kW за годишна мощност от 1,2 милиона kWh. Зимна буря в края на 1988 г. разрушава кулата на гарата. Разработва се проект за нова стоманобетонна кула.
Проектът на втората инсталация се състои от конусообразен канал в дефилето с дължина около 170 м с бетонни стени с височина 15 м и ширина 55 м в основата, който влиза във водоема между островите, отделени от морето с язовири, и язовир с електроцентрала. Вълните, преминавайки през стесняващ се канал, увеличават височината си от 1,1 до 15 м и се изливат в резервоара, чието ниво е 3 м над морското равнище. От резервоара водата преминава през хидравлични турбини с ниско налягане с мощност 350 kW. Годишно станцията произвежда до 2 милиона kWh електроенергия.
А във Великобритания се разработва оригинален дизайн на вълнова електроцентрала от типа "мекотело", в която като работни органи се използват меки черупки - камери. Те съдържат въздух под налягане, малко по-високо от атмосферното. Камерите се компресират от вълната, образува се затворен въздушен поток от камерите към рамката на инсталацията и обратно. По пътя на потока са монтирани въздушни турбини на Wells с електрически генератори. Сега се създава експериментална плаваща инсталация от 6 камери, монтирани на рамка с дължина 120 м и височина 8 м. Очакваната мощност е 500 kW / h. По-нататъшното развитие показа, че разположението на камерите в кръг дава най-голям ефект. В Шотландия, на Лох Нес, беше тествана инсталация, състояща се от 12 камери и 8 турбини. Теоретичната мощност на такава инсталациядо 1200 kW.
За първи път дизайнът на вълнен сал е патентован в СССР през 1926 г. През 1978 г. в Обединеното кралство са тествани експериментални модели на океански електроцентрали, базирани на подобно решение. Вълновият сал Kokkerel се състои от шарнирни секции, чието движение една спрямо друга се предава на помпи с електрически генератори. Цялата конструкция се държи на място с анкери. Трисекционният вълнен сал Kokkerela с дължина 100 m, ширина 50 m и височина 10 m може да осигури мощност до 2 хиляди kW.
В СССР моделът вълнен сал е тестван през 70-те години. на Черно море. Имаше дължина 12 м, ширина на поплавъка 0,4 м. На вълни с височина 0,5 м и дължина 10–15 м инсталацията развиваше мощност от 150 kW.
Проектът, известен като Salter Duck, е преобразувател на вълнова енергия. Работната конструкция е поплавък ("патица"), чийто профил се изчислява съгласно законите на хидродинамиката. Проектът предвижда монтирането на голям брой големи поплавъци, последователно монтирани на общ вал. Под въздействието на вълните поплавъците се движат и се връщат в първоначалното си положение под силата на собственото си тегло. В този случай помпите се активират в шахта, пълна със специално подготвена вода. Чрез система от тръби с различен диаметър се създава разлика в налягането, която задвижва турбините, монтирани между поплавъците и издигнати над морската повърхност. Генерираното електричество се предава по подводен кабел. За по-ефективно разпределение на натоварването върху вала трябва да се монтират 20 - 30 поплавъка. През 1978 г. е тестван модел на инсталация, който се състои от 20 поплавка с диаметър 1 м. Генерираната мощност е 10 kW. Разработен е проект за по-мощен монтаж от 20 - 30 плувкис диаметър 15 м, монтиран на шахта с дължина 1200 м. Прогнозната мощност на инсталацията е 45 хил. kW. Подобни системи, инсталирани край западния бряг на Британските острови, биха могли да задоволят нуждите на Обединеното кралство от електроенергия.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: