Нещодавно при онлайнобсужденіі чергового напрямки альтернативної енергетики мій колега торкнувся питання використання енергії хвиль морів і океанів. Він так і сказав: «Ви про багатьох джерелах пишіть, поцікавтеся середньорічний висотою морських хвиль. Хвиля 3 м несе потужність 90 кВт на 1 м берега ».
Ваш покірний слуга народився і виріс на Азовському морі. Не з чуток знаю, що воно буває спокійним і штормовим. Не раз відчував силу хвиль на собі і бачив, як хвилі руйнують будівлі і причали. Думаю, цілком розумно було б поряд з пристроями, що перетворюють енергію сонця і вітру в електроенергію, використовувати для цих цілей і енергію морських хвиль. Тим більше, що Україна має прибережну зону Азовського і Чорного моря.
Не мудруючи лукаво, знайшов організацію, що професійно займається цим напрямком і хочу з найбільш цікавою інформацією в стислому вигляді ознайомити свого читача.
енергія хвиль
Сила хвиль на поверхні морів і океанів, як і будь-яка інша енергія, може використовуватися для корисної роботи, в тому числі для забезпечення роботи електростанцій. На думку експертів, хвилі Світового океану можуть задовольнити від 20% енергетичних потреб людства.
Хвильова енергетика представляється дослідникам не менше серйозним напрямом альтернативної енергетики. За найсміливішими оцінками, хвилі генерують близько 2 ТВт енергії, що в два рази перевершує сукупний обсяг вироблення енергії в усьому світі в даний час. Привабливість використання хвиль полягає в першу чергу в їх високої питомої потужності, яка за своїм рівнем перевищує показники сонячної і вітрової енергетики. В умовах десятиметрової висоти хвиль питома потужність досягає 2 МВт на погонний метр.
Технічно використання енергії хвиль можливо тільки в прибережних зонах, де потужність становить максимум 75-80 кВт на, а середня висота хвиль - до двох метрів. (Колега мав рацію, і є відповідь по середній висоті хвиль. Авт.) Втім, такий рівень спостерігається в більшій частині Світового океану в спокійних погодних умовах. Усереднений показник питомої потужності хвиль в Північній півкулі становить в межах 25 кВт на метр. Регіони, найбільш потенційно придатні для запуску хвильових електростанцій - це території з узбережжям великої протяжності і наявністю стабільних сильних вітрів.
Принципи роботи хвильових станцій
Вироблення енергії з хвиль морів і океанів здійснюється спеціальними хвильовими електростанціями, які розташовуються в акваторіях. Крім генерації електроенергії, при залученні додаткового обладнання хвильові станції можуть виконувати і іншу корисну роботу, в тому числі вироблення тепла, прісної води, кисню, водню та інших хімічних речовин з морської води за допомогою процесів електролізу, а також здійснювати виробництво стисненого повітря.
Робота станцій виконується завдяки впливу хвиль на їх робочі тіла, в ролі яких можуть виступати, в залежності від конкретного проекту, поплавці, лопаті турбін, маятники, труби, волнопріёмнікі або волноотбойнікі. Рухи хвиль в кінцевому підсумку трансформуються в обертання генераторів за допомогою силових перетворювачів - повітряних і гідравлічних турбін, ланцюгових і зубчастих передач або ж водяних коліс. Отримана в результаті впливу хвиль механічна енергія перетворюється в електричну, після чого транспортується споживачам через морський кабель на узбережжі.
Хвилі можуть використовуватися для отримання енергії на станціях, що працюють за принципом «вагається тіла». Робочі тіла станцій є буї, секції яких об'єднані в один конвертер. Між секціями встановлюються гідравлічні поршні, які під впливом вертикальних коливань хвиль через спеціальні двигуни обертають генератор. Застосовується перетворення не тільки енергії коливань хвиль, але і зміни їх профілю при використанні принципу «поверхневого кочення». В якості робочих тіл встановлюються поплавці. У конструкціях станцій типу «качка Соллера» кілька десятків поплавців монтуються на загальний вал.
Хвильові установки поплавкового типу «пліт Коккерела» і «морський змій» незважаючи на громіздкість конструкцій і складності з закріпленням обладнання станцій в певних точках, є найбільш популярними і демонструють ККД в межах 80%. Є й інші типи станцій «осциллирующий водяний стовп», «пульсуючий водяний стовп Массуд», «штучний атол» та інші. Обмежимося поки тільки перерахуванням.
Діючі та майбутні проекти
Спроби втілити в життя ідеї використання енергію морських хвиль робилися ще до двадцятого століття. Але справжній інтерес до хвильової енергетиці відродився вже в сімдесяті роки двадцятого століття, після того, як в світі вибухнула нафтова криза. У Норвегії в 1985 році з'явилися відразу дві хвильових електростанції, що виробляють енергію в промислових масштабах. Потужність першої спочатку становила 500 кВт і була нарощена до 850 кВт. Конструкція передбачала генеруючу установку пневматичного типу. Друга станція потужністю 450 кВт працює за принципом «атола» з використанням енергії хвилі, що набігає на поверхню конусообразного типу.
На цей час частка використання станцій, що працюють на хвилях, зовсім невелика. Здебільшого реалізація таких проектів носить експериментальний характер. Проте, хвильова енергетика знайшла своє застосування в сегменті енергозабезпечення окремих автономних об'єктів, таких як маяки, буї, морське науково-дослідницьке обладнання, бурові платформи. Наприклад, на хвильових генераторах зараз у всьому світі працюють близько чотирьох сотень маяків і буїв. Великі ж електростанції можна перерахувати по пальцях, причому частина з них поки ще перебуває в стадії будівництва. Познайомимося з деякими проектами.
Австралійська компанія Oceanlinx на замовлення енергетичного оператора Diamond Energy і за сприяння Australian Renewable Energy Agency побудувала за $ 8 млн хвильову електростанцію в зоні Порт-Кембл (передмістя Вуллонгонга). Станцію запустили в 2005 році. В процесі експлуатації було прийнято рішення провести модернізацію потужностей і після деякої перерви хвильові генератори заробили знову в 2009 році. Потужність об'єкта становить 1 МВт, споживачам же надходить близько 450 кВт енергії. Генератори побудовані за принципом «осціллірующімі водяного стовпа» і працюють на стиснутому повітрі, витісняють зі спеціальних камер під впливом морських хвиль. Наступний проект компанії - зведення хвильової станції потужністю 10 МВт.
В акваторії Північного моря, у шотландського узбережжя Оркнейських островів, заробила хвильова станція Oyster потужністю 600 кВт, побудована місцевою компанією Aquamarine Power. Генератор працює з використанням донного насоса, який під впливом хвильового поплавка закачує на берег морську воду. Надходить вода, в свою чергу, забезпечує рух лопатей генератора. Станція забезпечує енергією декілька сотень домогосподарств. У компанії обговорюються плани будівництва ще двох десятків аналогічних станцій, що дало б можливість поставляти електроенергію ще 9 тис. Домогосподарствам. Не виключається і варіант установки нових поплавцевих насосів, які будуть подавати додатковий обсяг морської води до одного потужного гідрогенераторів на узбережжі.
У 2009 році на узбережжі британського графства Корнуолл (омивається Ла-Маншем і Кельтським морем) стартувало зведення найбільшої хвильової станції в світі в рамках проекту Wave Hub. Оператором проекту є компанія Carnegie Wave Energy (Австралія), яка отримала на будівництво грант Європейського фонду регіонального розвитку в сумі 9,6 млн. Євро для будівництва першого мегаватного генератора. Конструкція генератора передбачає установку турбін PowerBuoy виробництва американської компанії Ocean Power Technologies. Станція будується за технологією поплавцевих робочих тел. Проектна потужність об'єкта складе 50 МВт. Передбачається, що запуск станції відбудеться в 2018 році. Друга черга проекту, що передбачає нарощування потужності вироблення, розрахована на 2020-2021 роки. За неофіційними даними, оператору вже вдалося досягти потужності станції в 20 МВт.
демонстраційні проекти
Нідерландська компанія Waterstudio реалізувала пілотний проект Parthenon, побудувавши підводний стіну з електрогенераторами в нью-йоркській гавані на річці Гудзон. Установка не тільки виробляє енергію екологічно чистим способом, але і виступає в ролі захисту прибережної зони і місцевого порту від хвильового впливу. Інноваційний хвилелом складається з колон, за зовнішнім виглядом нагадують грецькі, що і було обумовлено назву проекту. Кожна така колона являє собою турбіну метрового діаметру, що обертається в обидві сторони під впливом річкових хвиль. В даний час проект має демонстраційний статус.
Проект Parthenon не є єдиним американським проектом хвильової енергетики, проте як Гудзонський генератор, так і інші станції в цій країні будуються в якості експерименту. Експерти вважають, що будівництво і запуск хвильових електростанцій з часом дасть можливість задовольнити до 28% потреб країни в енергії. Розвитку ідей хвильових електростанцій в США сприяють розробки програм, що застосовуються в військово-морських силах країни. Згідно з ними до 2020 року ВМС повинні скоротити споживання енергії з традиційних джерел на 50% шляхом переходу на використання технологій альтернативної енергетики. Матеріали взяті з джерела .
В Україні, НПФ «КРОК-1» розробило типовий проект хвильової станції потужністю 2000 кВт для акваторії Чорного моря, що складається з чотирьох модулів по 500 кВт. Практичної реалізації поки немає, хоча прототип такого обладнання по використанню енергії морських хвиль ВЕС-10 (10 кВт) був випробуваний навесні 2007 року в Чорному морі і показав задовільні результати.
Сподобалася стаття, поділися з друзями. Напиши в коментарях свою думку.
