Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Есть ли будущее у волновых электростанций? Почему это выгодно? Волновые электростанции в России.». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Образование такого явления как волны является результатом воздействия солнечных лучей. Они нагревают воздух, в результате чего происходит перемещение в пространстве. Перемещаемый воздух приходит в соприкосновение с водной поверхностью, результатом чего является возникновение волн.
Волновые электростанции в мире
Первая электростанция волнового типа была запущена в 1985 году в Норвегии. Мощность этого сооружения составляла 500 кВт.
Первой в мире станцией промышленного назначения, которая использовала для получения электрической энергии энергию волн, является Oceanlinx, находящаяся в Австралии.
Свою функциональную работу она начала в 2005 году. Через некоторое время ее реконструировали, а затем в 2009 году она вновь вернулась в рабочее состояние. Работа этой электростанции основана на принципе «осциллирующий водяной столб». Сейчас ее мощность составляет 450 кВт.
В 2008 году в Португалии начала свою работу первая коммерческая волновая электростанция. Ее принцип основывается на использовании механической энергии волн. Работа основана по принципу «колеблющееся тело». Мощность составляет 2,3 МВт. Имеется конструктивная возможность смонтировать дополнительные секции, увеличив тем самым ее мощность.
В Великобритании была выстроена волновая электростанция, считающаяся самой большой в мире. Она находится недалеко от полуострова Корнуэлла. В ней имеется четыре генератора, каждый из которых обладает мощностью 150 кВт. Принцип работы электростанции – «колеблющееся тело».
Во время строительства ВЭС необходимо учитывать следующие факторы получения электрической энергии:
- Требуется брать в расчет показатели кинетической энергии волн. При попадании в трубу волновой электростанции вода оказывает давление на расположенную внутри, которая приводится в движение и вырабатывает энергию. Также данный процесс может осуществляться с помощью давления, которое оказывается водой, выталкивающей воздух из полой камеры.
- Энергия получаемого от качения поверхности. При подобных случаях на поверхность воды устанавливаются специальные датчики, называемые поплавками. Они отслеживают профили каждой волны и преобразовывают качание в электрическую энергию.
К счастью схема ПВЭС проста, поэтому на строительство и запуск не приходится тратить больших средств, в то время как КПД приливной электростанции позволяет использовать ее даже для крупных городов побережья.
Волновые электростанции
Гидроэлектростанции — это плавучие сооружения, способные преобразовывать механическую энергию движения волн в электрическую и передавать ее потребителю. При этом стараются использовать два источника:
- Кинетические резервы. Морские валы проходят через трубу большого диаметра и вращают лопасти, которые передают усилие на генератор. Применяется также пневматический принцип: вода, проникая в специальную камеру, вытесняет оттуда кислород, который перенаправляется по системе каналов и вращает лопатки турбины.
- Катящаяся энергия. В этом случае волновая электростанция действует как поплавок. Двигаясь в пространстве по волновому профилю, он вращает турбину с помощью сложной системы рычагов.
Некоторые страны используют свои собственные технологии для преобразования механического движения волн в электричество, но общая схема действия для них одинакова.
Волновые электростанции в мире
Первая волновая электростанция была запущена в 1985 году в Норвегии. Мощность этой конструкции составляла 500 кВт.
Первой в мире промышленной станцией, использующей энергию волн для производства электроэнергии, является Oceanlinx, расположенная в Австралии. Функциональную работу он начал в 2005 году. Через некоторое время его перестроили, а затем в 2009 году вернули в рабочее состояние. Работа этой установки основана на принципе «колеблющегося столба воды». Сейчас его мощность составляет 450 кВт.
В 2008 году в Португалии была запущена первая промышленная волновая электростанция. Его принцип основан на использовании энергии механических волн. Работа основана на принципе «колеблющегося тела». Мощность 2,3 МВт. Есть конструктивная возможность смонтировать дополнительные секции, увеличив тем самым ее вместимость.
В Великобритании построили волновую электростанцию, которая считается крупнейшей в мире. Он расположен недалеко от полуострова Корнуэлл. В нем четыре генератора, каждый мощностью 150 кВт. Принцип действия блока управления — «колеблющееся тело».
Первая в мире коммерческая ВЭС
Первая волновая электростанция коммерческого назначения заработала в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Более того, она первая в мире установка, которая использует непосредственно механическую энергию волны. Проект подготовила английская компания Pelamis Wave Power.
В состав конструкции входит несколько секций, которые отпускаются и поднимаются вместе с профилем волны. Секции шарнирно скреплены с гидравлической системой и во время движения приводят ее в действие. Гидравлический механизм заставляет вращаться ротор генератора, благодаря чему и вырабатывается электроэнергия. Используемые в Португалии волновые электростанции плюсы и минусы имеют. Преимущество установки заключается в большой мощности – около 2,25 МВт, а также в возможности установки дополнительных секций. Недостаток установки системы один – возникает сложности с передачей электрической энергии по проводам к потребителю.
Недостатки волновых электростанций
Главным препятствием на пути к обширному внедрению волновых электростанций является их стоимость. Из-за сложной конструкции и сложной установки на поверхность морских вод затраты на внедрение подобных установок в эксплуатацию выше, чем на строительство АЭС или ТЭС.
Кроме того, наблюдается и ряд других недостатков, которые в основном связаны с появлением социально-экономических проблем. Дело все в том, что крупные поплавковые станции создают опасность и мешают мореходству и рыболовству — поплавковая волновая электростанция может просто вытеснить человека из промысловых зон. Возможны и экологические последствия. Использование установок значительно гасит морские валы, делает их меньше и не дает пробиться на берег. Между тем волны играют важную роль в процессе газообмена океана, очищения его поверхности. Все это может привести к смещению экологического равновесия.
Волновые электростанции в мире
Первая волновая электростанция была запущена в 1985 году в Норвегии. Мощность этой конструкции составляла 500 кВт.
Первой в мире промышленной станцией, использующей энергию волн для выработки электроэнергии, является Oceanlinx, расположенная в Австралии.
Свою трудовую деятельность она начала в 2005 году. Через некоторое время она была реконструирована, а в 2009 году снова вернулась в рабочее состояние. Работа этой силовой установки основана на принципе «колебательного водяного столба». Сейчас мощность составляет 450 кВт.
В 2008 году в Португалии заработала первая коммерческая волновая электростанция. Принцип основан на использовании энергии механических волн. Работа основана на принципе «колеблющегося тела». Мощность 2,3 МВт. Есть конструктивная возможность монтировать дополнительные секции, тем самым увеличивая вместимость.
В Великобритании построена волновая электростанция, которая считается крупнейшей в мире. Он расположен недалеко от полуострова Корниш. Он имеет четыре генератора, каждый мощностью 150 кВт. Принцип работы силовой установки — «качающееся тело».
Первая в мире коммерческая ВЭС
Первая волновая электростанция коммерческого назначения заработала в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Более того, она первая в мире установка, которая использует непосредственно механическую энергию волны. Проект подготовила английская компания Pelamis Wave Power.
В состав конструкции входит несколько секций, которые отпускаются и поднимаются вместе с профилем волны. Секции шарнирно скреплены с гидравлической системой и во время движения приводят ее в действие. Гидравлический механизм заставляет вращаться ротор генератора, благодаря чему и вырабатывается электроэнергия. Используемые в Португалии волновые электростанции плюсы и минусы имеют. Преимущество установки заключается в большой мощности – около 2,25 МВт, а также в возможности установки дополнительных секций. Недостаток установки системы один – возникает сложности с передачей электрической энергии по проводам к потребителю.
Ocean Power Technologies (OPT) – инжиниринговая компания из Шотландии – представила PowerBuoy PB150. Это огромный буй длиной 42 м, удерживаемый одиннадцатиметровым поплавком и якорной системой. Мощность одной станции 150 кВт.
Агрегат способен преобразовывать в электроэнергию вертикальные колебания. Погруженная часть буя-генератора зафиксирована на дне якорной системой. Поплавок перемещается по вертикали в унисон колебанию морских вод — он закреплен на подвижном штоке. Шток – часть линейного генератора, который во время прохождения обмотки статора вырабатывает электричество.
Конструкция оснащена системой датчиков, благодаря которой можно вручную адаптировать ход штока согласно силе, высоте и частоте волн, добиваясь наиболее рационального режима работы оборудования. Во избежание аварий в периоды сильных штормов шток поплавка блокируется автоматически.
К месту дислокации агрегат доставляют буксиры. Несколько подобных буев, установленные рядом, использующие общую якорную систему и единый силовой контур, образуют волновую ферму. Для установки системы мощностью 10МВт необходимо 0,125 квадратных км водной поверхности. Первый такой буй разместили в 33 морских милях от Инвергордона (Шотландия). Анализ среды вблизи функционирующего генератора показал, что он экологически нейтрален.
Небольшое предисловие
Основная идея поиска альтернативных источников энергии заключается в использовании тех ресурсов планеты, которые дает природа. Их эксплуатация, в свою очередь, не оказывает негативного влияния на окружающую среду. Поэтому на данный момент уже существуют волновые электростанции, солнечные, ветряные, геотермальные и так далее.
Волновая электростанция – объект, расположенный в водной среде и использующий энергию волн. Отсюда следует, что строятся такие ВИЭ далеко не на любой территории. На данный момент в мире их не так много: в Португалии, в Шотландии, во Франции, в Южной Корее и так далее.
Существуют такие виды энергии как солнечная, геотермальная, ветровая, но доля этих видов энергии в общем энергетическом балансе весьма скромна из-за своей дороговизны. Нужен новый, экологически чистый источник энергии. Одним из таких источников энергии мог бы стать водород. При горении водород выделяет достаточное количество энергии и является прекрасным топливом. Автомобильный транспорт, да и все двигатели внутреннего сгорания могли бы работать на водороде, на выхлопе выбрасывая в атмосферу только пары воды. Для обогрева жилья в котельных тоже можно было бы использовать водород.
Водород — идеальное экологически чистое топливо. Электролиз воды является процессом получения из нее водорода и кислорода, причем в таком количестве, сколько потребуется в дальнейшем, для сжигания полученного количества этих газов. Но на сегодняшний день производство водорода путем разложения воды дорого и требует немало электроэнергии, которая в свою очередь опять-таки, в большинстве случаев, получается путем сжигания углеводородов. Для решения данной задачи необходимо много дешевой экологически чистой электроэнергии. На решение выше описанной проблемы и направлен предлагаемый проект строительства морских гидроэлектростанций, которые не сжигают углеводороды, а преобразуют энергию морских волн в электрическую энергию.
Энергия морских волн, можно сказать, безгранична, и на сегодняшний день задача видится в том, чтобы наиболее эффективно отобрать и преобразовать эту энергию. Сделать ее приемлемой к использованию и поставить ее на службу человечеству. Как раз об этом и будет идти речь в данной пояснительной записке, где будет рассмотрен способ отбора мощности у морских волн, произведены расчеты мощности на единицу оборудования, просчитана общая мощность выбранной установки, проведен сравнительный анализ окупаемости строительства подобных по мощности электростанций.
Волновые электростанции России и других стран
Наша страна имеет протяженную береговую линию, а многие места пригодны для установки таких сооружений. Поэтому российские инженеры ведут активные разработки в области волновых электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии.
Первое сооружение подобного типа уже построено на полуострове Гамова Приморского края, географически расположенного на Дальнем Востоке. Данная станция считается универсальной, поскольку кроме энергии направленных волн, она способна преобразовывать и использовать в работе энергию, заключенную в приливах и отливах. Установка признана перспективной, дающей толчок дальнейшему развитию волновых электростанций.
Если рассматривать установки других государств, то самое первое сооружение в мире, использующее энергию волн, появилось в Норвегии в 1985 году. Это была экспериментальная конструкция мощностью всего 500 кВт. Промышленный вариант был сооружен в Австралии в 2005 году. Это станция Oceanlinx, мощность которой после реконструкции 2009 года достигает 450 кВт.
Поплавковые волновые электростанции мало распространены, в основном они представлены экспериментальными установками. На таких генераторах работает порядка 400 маяков и буев в мире. Однако крупных станций мало и большинство из них еще строятся.
Действующие поплавковые волновые электростанции есть в Европе. Это Wave Hub с 4 генераторами мощностью 150 кВт каждый, Mutriku Breakwater в Испании мощностью 450 кВт. Еще действует ВЭС в Австралии. Ее мощность 1 МВт, но потребители получают только 450 кВт электроэнергии.
Еще один объект – Oyster Шотландия, ВЭС в акватории Северного моря. Мощность станции – 600 кВт. Принцип работы заключается в том, что донный насос под воздействием волнового поплавка качает на берег воду, а она уже приводит лопасти в движение. Вырабатываемой энергии хватает для нескольких сотен домохозяйств.
Принцип работы волновых электростанций
В основе работы волновых электростанций лежит использование поплавков или других устройств, которые двигаются под действием волн на поверхности воды. Поплавки могут быть разного типа: они могут иметь форму прямоугольников, кругов или других геометрических фигур, которые могут легко двигаться вверх и вниз, смещаться вдоль волн и поворачиваться.
Когда поплавки двигаются вверх и вниз или смещаются вдоль волн, они активируют систему шарниров, рычагов и прочих механизмов, которые передают полученную энергию на генераторы. Генераторы преобразуют механическую энергию вращения в электрическую энергию, которая затем может быть использована как для непосредственного использования, так и для хранения в батареях или подачи в электросеть.
Преимуществом волновых электростанций является их способность генерировать электроэнергию на протяжении 24 часов в сутки, без ограничения по времени года. Важно отметить, что волновые электростанции являются экологически чистыми и не выбрасывают вредные вещества в атмосферу.
Однако, волновые электростанции все еще находятся в стадии развития и эксперимента. Проблемами, с которыми сталкиваются разработчики волновых электростанций, включают в себя технические сложности с определением наиболее эффективных форм поплавков, хорошую подходящую для различных районов волновой активности, а также высокую стоимость производства и установки таких станций.