В основі роботи хвильових енергетичних станцій лежить вплив хвиль на робочі органи, виконані у вигляді поплавців, маятників, лопат, оболонок і т. п. Механічна енергія їхніх переміщень за допомогою електрогенераторів перетвориться в електричну.

У цей час волноенергетичеськие установки використовуються для енергоживлення автономних буїв, маяків, наукових приладів. Попутно великі хвильові станції можуть бути використані для волнозащити морських бурових платформ, відкритих рейдів, марикультурних господарств. Почалося промислове використання хвильової енергії. У світі вже близько 400 маяків і навігаційних буїв одержують харчування від хвильових установок. В Індії від хвильової енергії працює плавучий маяк порту Мадрас. У Норвегії з 1985 р. діє перша у світі промислова хвильова станція потужністю 850 кВт.

Створення хвильових електростанцій визначається оптимальним вибором акваторії океану зі стійким запасом хвильової енергії, ефективною конструкцією станції, у яку убудовані пристрої згладжування нерівномірного режиму хвилювання. Уважається, що ефективно хвильові станції можуть працювати при використанні потужності близько 80 кВт/м. Досвід експлуатації існуючих установок показав, що вироблювана ними електроенергія поки в 2-3 рази дорожче традиційної, але в майбутньому очікується значне зниження її вартості.

Установки із пневматичним перетворювачем

У хвильових установках із пневматичними перетворювачами під дією хвиль повітряний потік періодично змінює свій напрямок на зворотне. Для цих умов і розроблена турбіна Уеллса, ротор якої має випрямляющим дію, зберігаючи незмінним напрямок свого обертання при зміні напрямку повітряного потоку, отже, підтримується незмінним і напрямок обертання генератора. Турбіна знайшла широке застосування в різних волноенергетичеських установках.

Хвильова енергетична установка "Каймей"

Хвильова енергетична установка "Каймей" ("Морське світло") – сама потужна діюча енергетична установка із пневматичними перетворювачами – побудована в Японії в 1976 р. Вона використовує хвилювання висотою до 6 – 10 м. На баржі довжиною 80 м, шириною 12 м, висотою в носовій частині 7 м, у кормовий – 2,3 м, водотоннажністю 500 т установлені 22 повітряні камери, відкриті знизу; кожна пара камер працює на одну турбіну Уеллса. Загальна потужність установки 1000 кВт. Перші випробування були проведені в 1978 – 1979 р. біля міста Цуруока. Енергія передавалася на берег по підводному кабелі довжиною близько 3 км,  

Норвезька промислова хвильова станція

В 1985 р. у Норвегії в 46 км до північно-заходу від міста Берген побудований промислова хвильова станція, що ськладається із двох установок. Перша установка на острові Тофтесталлен працювала по пневматичному принципі. Вона являла собою залізобетонну камеру, заглубленную в ськелі; над нею була встановлена сталева вежа висотою 12,3 мм і діаметром 3,6 м. Вхідні в камеру хвилі створювали зміна обсягу повітря. Виникаючий потік через систему клапанів приводив в обертання турбіну й пов’язаний з нею генератор потужністю 500 кВт, річний виробіток становив 1,2 млн. кВт. ч. Зимовим штормом наприкінці 1988 р. вежа станції була зруйнована. Розробляється проект нової вежі із залізобетону.

Конструкція другої установки ськладається з конусоподібного каналу в ущелину довжиною близько 170 м з бетонними стінками висотою 15 м і шириною в підставі 55 м, що входить у резервуар між островами, відділений від моря дамбами, і греблі з енергетичною установкою. Хвилі, проходячи по сужающемуся каналі, збільшують свою висоту з 1,1 до 15 м і вливаються в резервуар площею 5500 кв. м, рівень якого на 3 м вище рівні моря. З резервуара вода проходить через низьконапірні гідротурбіни потужністю 350 кВт. Станція щорічно робить до 2 млн. кВт. ч електроенергії.

Англійський "Молюськ"

У Великобританії розробляється оригінальна конструкція хвильової енергетичної установки типу "молюськ", у якій як робочі органи використовуються м’які оболонки - камери, у яких перебуває повітря під тиськом, трохи більшим атмосферного. Накатом хвиль камери стиськуються, утвориться замкнутий повітряний потік з камер у каркас установки й назад. На шляху потоку встановлені повітряні турбіни Уеллса з електрогенераторами.

Зараз створюється досвідчена плавуча установка з 6 камер, укріплених на каркасі довжиною 120 м і висотою 8 м. Очікувана потужність 500 кВт. Подальші розробки показали, що найбільший ефект дає розташування камер по колу. У Шотландії на озері Лох-Несс була випробувана установка, що ськладається з 12 камер і 8 турбін, укріплених на каркасі діаметром 60 м і висотою 7 м. Теоретична потужність такої установки до 1200 кВт.

Хвильовий пліт Коккерела

Уперше конструкція хвильового плота була запатентована в СРСР ще в 1926 р. В 1978 р. у Великобританії проводилися випробування досвідчених моделей океанських електростанцій, в основі яких лежить аналогічне рішення. Хвильовий пліт Коккерела ськладається із шарнірно з’єднаних секцій, переміщення яких відносно один одного передається насосам з електрогенераторами. Вся конструкція втримується на місці якорями. Трисекційний хвильовий пліт Коккерела довжиною 100 м, шириною 50 м і висотою 10 м може дати потужність до 2 тис. кВт.

У СРСР модель хвильового плота випробовувалася в 700-х рр. на Чорному морі. Вона мала довжину 12 м, ширину поплавців 0,4 м. На хвилях висотою 0,5 м і довжиною 10 - 15 м установка розвивала потужність 150 кВт.

"Утоку Солтера"

Проект, відомий за назвою "утоку Солтера", являє собою перетворювач хвильової енергії (див. мал. 5) . Робочою конструкцією є поплавець ("утоку") , профіль якого розрахований за законами гідродинаміки. У проекті передбачається монтаж великої кількості великих поплавців, послідовно укріплених на загальному валу. Під дією хвиль поплавці починають рухатися й вертаються у вихідне положення силою власної ваги. При цьому приводяться в дію насоси усередині вала, заповненого спеціально підготовленою водою. Через систему труб різного діаметра створюється різниця тиську, що приводить у рух турбіни, установлені між поплавцями й підняті над поверхнею моря. Вироблювана електроенергія передається по підводному кабелі. Для більше ефективного розподілу навантажень на валу варто встановлювати 20 - 30 поплавців.

В 1978 р. була випробувана модель установки довжиною 50 м, що ськладалася з 20-ти поплавців діаметром 1 м. Вироблена потужність ськлали 10 кВт.

Розроблено проект могутнішої установки з 20 - 30 поплавців діаметром 15 м, укріплених на валу, довжиною 1200 м. Передбачувана потужність установки 45 тис. кВт.

Подібні системи встановлені в західних берегів Британських островів, можуть забезпечити потреби Великобританії в електроенергії.

Енергія вітру

Використання енергії вітру має багатовікову історію. Ідея перетворення енергії вітру в електричну виникла наприкінці Х1Хв.

У СРСР перша вітрова електростанція (ВЕС) потужністю 100 кВт була побудована в 1931 р. у міста Ялта в Криму. Тоді це була найбільша ВЕС у світі. Середньорічне вироблення станції становило 270 Мвт. годину. В 1942 р. станція була зруйнована.

У період енергетичної кризи 70-х рр. інтерес до використання енергії зріс. Почалася розробка ВЕС як для прибережної зони, так і для відкритого океану. Океанські ВЕС здатні виробляти енергії більше, ніж розташовані на суші, оськільки вітри над океаном більше сильні й постійні.

Будівництво ВЕС малої потужності (від сотень ватів до десятків кіловатів) для енергопостачання приморських селищ, маяків, опріснювачів морської води вважається вигідним при середньорічній швидкості вітру 3, 5-4 м/с. Зведення ВЕС великої потужності (від сотень кіловатів до сотень мегаватів) для передачі електроенергії в енергосистему країни виправдана там, де середньорічна швидкість вітру перевищує 5, 5-6 м/с. (Потужність, яку можна одержати з 1 кв. м поперечного переріза повітряного потоку, пропорційна швидкості вітру в третьому ступені) . Так, у Данії - однієї із провідних країн миру в області вітроенергетики діє вже близько 2500 вітрових установок загальною потужністю 200 Мвт.

На тихоокеанському узбережжі США в Каліфорнії, де швидкість вітру 13 м/с і більше спостерігається в продовження більше 5 тис, год у році, працює вже кілька тисяч вітрових установок великої потужності. ВЕС різної потужності діють у Норвегії, Нідерландах, Швеції, Італії, Китаї, Росії й інших країнах.

У зв’язку з мінливістю вітру по швидкості й напрямку велика увага приділяється створенню вітроустановок, що працюють із іншими джерелами енергії. Енергію великих океанських ВЕС передбачається використовувати при виробництві водню з океанської води або при видобутку корисних копалин із дна океану.

Pages: 1 2 3

Збережи - » Енергетичні ресурси Світового Океану . З'явився готовий твір.