Dalğa elektrik stansiyası: iş prinsipi

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Okeanların suları saysız-hesabsız sərvətləri gizlədir ki, onların da başlıcası, bəlkə də, dəniz dalğaları şəklində qeyri-məhdud enerji mənbəyidir. İlk dəfə sahilə yuvarlanan valların kinetik enerjisindən istifadə 18-ci əsrdə dalğa dəyirmanı üçün ilk patentin təqdim edildiyi Parisdə düşünülmüşdür. İndi texnologiya xeyli irəliləyib və 2008-ci ildə fəaliyyətə başlayan alimlərin birgə səyləri ilə ilk kommersiya dalğası elektrik stansiyası yaradılıb.

Niyə faydalıdır?

Heç kimə sirr deyil ki, təbii ehtiyatlar tükənmək ərəfəsindədir. Əsas enerji mənbələri olan kömür, neft və qaz ehtiyatları başa çatmaq üzrədir. Alimlərin ən optimist proqnozlarına görə, ehtiyatlar 150-300 illik həyat üçün kifayət edəcək. Nüvə enerjisi də ümidləri doğrultmadı. Yüksək güc və məhsuldarlıq tikinti, istismar xərclərini ödəyir, lakin tullantıların utilizasiyası və ətraf mühitə dəyən zərər problemləri tezliklə onlardan imtina etməyə məcbur edəcək. Bu səbəblərə görə alimlər yeni alternativ enerji mənbələri axtarırlar. İndi artıqkülək və günəş elektrik stansiyaları fəaliyyət göstərir. Ancaq bütün üstünlüklərinə baxmayaraq, onların əhəmiyyətli bir çatışmazlığı var - aşağı səmərəlilik. Bütün əhalinin tələbatını ödəmək mümkün olmayacaq. Buna görə də yeni həllər lazımdır.

Elektrik istehsal etmək üçün dalğa elektrik stansiyası dalğaların kinetik enerjisindən istifadə edir. Ən mühafizəkar hesablamalara görə, bu potensial 2 milyon MVt səviyyəsində qiymətləndirilir ki, bu da tam gücü ilə işləyən 1000 atom elektrik stansiyası və dalğa cəbhəsinin hər metrinə təxminən 75 kVt / m3 ilə müqayisə edilə bilər. Ətraf mühitə heç bir zərərli təsiri yoxdur.

Ümumi iş sxemi

Dalğa elektrik stansiyaları dalğa hərəkətinin mexaniki enerjisini elektrik enerjisinə çevirib istehlakçıya ötürməyə qadir olan üzən strukturlardır. Eyni zamanda iki mənbədən istifadə etməyə çalışırlar:

1. Kinetik ehtiyatlar. Dəniz şaftları böyük diametrli borudan keçir və gücü elektrik generatoruna ötürən bıçaqları döndərir. Pnevmatik prinsip də tətbiq olunur - su, xüsusi kameraya nüfuz edərək, oradan oksigeni sıxışdırır, kanallar sistemi vasitəsilə yönləndirilir və turbin qanadlarını fırlanır.
2. Yuvarlanan enerji. Bu halda dalğa elektrik stansiyası float rolunu oynayır. Dalğa profili ilə birlikdə kosmosda hərəkət edərək, turbinin mürəkkəb rıçaqlar sistemi vasitəsilə fırlanmasını təmin edir.

Müxtəlif ölkələr dalğaların mexaniki hərəkətini elektrik enerjisinə çevirmək üçün öz texnologiyalarından istifadə edirlər, lakin ümumionların eyni fəaliyyət sxemi var.

Dalğa elektrik stansiyalarının çatışmazlıqları

Dalğa elektrik stansiyalarının geniş şəkildə tətbiqinə əsas maneə onların qiymətidir. Dəniz sularının səthində mürəkkəb layihələndirmə və kompleks quraşdırma ilə əlaqədar olaraq, belə qurğuların istismara verilməsi xərcləri atom elektrik stansiyası və ya istilik elektrik stansiyasının tikintisi ilə müqayisədə daha yüksəkdir.

Bundan başqa, bir sıra digər çatışmazlıqlar da var ki, bunlar əsasən sosial-iqtisadi problemlərin yaranması ilə bağlıdır. İş ondadır ki, böyük float stansiyaları təhlükə yaradır və naviqasiyaya və balıq ovuna mane olur - float dalğa elektrik stansiyası sadəcə bir insanı balıq ovu ərazilərindən çıxara bilər. Mümkün ekoloji nəticələr də var. Qurğuların istifadəsi dəniz dalğalarını əhəmiyyətli dərəcədə söndürür, onları daha kiçik edir və sahilə çıxmasının qarşısını alır. Bu arada dalğalar okeanda qaz mübadiləsi prosesində mühüm rol oynayır, onun səthini təmizləyir. Bütün bunlar ekoloji tarazlığın dəyişməsinə səbəb ola bilər.

Dalğa elektrik stansiyalarının müsbət aspektləri

Mənfi cəhətlərlə yanaşı, dalğa elektrik stansiyasının insan fəaliyyətinə müsbət təsir göstərən bir sıra üstünlükləri də var:

• quraşdırmalar dalğa enerjisini söndürdüyünə görə sahil strukturlarını (pirslər, limanlar) okeanın gücü ilə məhv olmaqdan qoruya bilir;
• Elektrik minimum xərclə istehsal olunur;
• yüksək dalğa gücü külək fermalarını külək və ya günəş elektrik stansiyalarından daha iqtisadi cəhətdən səmərəli edir.

Enerji ehtiyatlarına həmçinin quru suları, əsasən də çaylar daxildir. Körpülərdə, keçidlərdə, dayaqlarda stansiyaların tikintisi elektrik enerjisi istehsalının bu sahəsinin inkişafı üçün perspektivdir.

Həll edilməli problemlər

Hazırda elmi ictimaiyyətin qarşısında duran əsas vəzifə dalğa elektrik stansiyalarının istehsal etdiyi elektrik enerjisinin maya dəyərini azaldacaq dizaynı təkmilləşdirməkdir. Əməliyyat prinsipi dəyişməz qalmalıdır, lakin qurğuların yaradılması üçün yeni texnologiyalar və materiallardan istifadə olunacaq.

Dalğanın orta gücü 75-85 kVt/m-dir - bu, əksər stansiyaların sazlandığı diapazondur. Lakin tufan zamanı dəniz dalğalarının gücü bir neçə dəfə artır və qurğuların dağılması təhlükəsi yaranır. Artıq birdən çox bıçaq fırtınadan sonra əzilmiş və ya əyilmişdi. Bu problemi həll etmək üçün alimlər dalğaların xüsusi gücünü süni şəkildə azaldırlar. Problemlərdən biri dalğa stansiyalarından kütləvi şəkildə istifadənin iqlim dəyişikliyinə gətirib çıxarmasıdır. Elektrik enerjisinin istehsalı Yerin fırlanması hesabına həyata keçirilir (dalğalar belə əmələ gəlir). Stansiyaların geniş yayılması planetin daha yavaş fırlanmasına səbəb olacaq. İnsan fərqi hiss etməyəcək, lakin bu, Yerin istilik mübadiləsində mühüm rol oynayan bir sıra cərəyanları məhv edəcək.

Dünyanın ilk eksperimental WPP

İlk dalğa elektrik stansiyası 1985-ci ildə Norveçdə peyda olub. Onun gücü 500 kVt idi, özü dəprototip idi. Onun iş prinsipi dövri sıxılma və mühitin genişlənməsinə əsaslanır:

• dibi açıq olan silindr suya batırılır ki, onun kənarı dalğanın çuxurundan aşağı olsun - ən aşağı nöqtəsi;
• vaxtında axan su daxili boşluqdakı havanı sıxır;
• müəyyən bir təzyiqə çatdıqda, sıxılmış oksigenin turbinə keçməsinə imkan verən klapan açılır.

Bu elektrik stansiyası 500 kVt enerji istehsal edirdi ki, bu da qurğuların effektivliyini təsdiqləmək üçün kifayət edirdi ki, bu da onların inkişafına töhfə verdi.

Dünyanın ilk sənaye elektrik stansiyası

Dünyanın ilk sənaye miqyaslı qurğusu Avstraliyanın Port Kemble dənizindəki Oceanlinx-dir. 2005-ci ildə istifadəyə verilmiş, lakin sonra yenidənqurma üçün göndərilmiş və 2009-cu ildə yenidən işə başlamışdır və bu səbəbdən hazırda rayonda həm gelgit, həm də dalğa elektrik stansiyalarından istifadə olunur. Onun iş prinsipi belədir:

1. Dalğalar vaxtaşırı xüsusi kameralara daxil olur və havanın sıxılmasına səbəb olur.
2. Kritik təzyiqə çatdıqda, sıxılmış hava elektrik generatorunu kanallar şəbəkəsi vasitəsilə fırladır.
3. Dalğaların hərəkətini və gücünü tutmaq üçün turbin qanadları meyl bucaqlarını dəyişir.

Stansiyanın hər bir bölməsi 100 kVt/saatdan 1,5 MVt/saata qədər elektrik enerjisi ötürməyə qadir olsa da, qurğunun gücü təxminən 450 kVt idi.

Dünyanın ilk kommersiya külək ferması

İlk ticari dalğa elektrik stansiyasıTəyinat 2008-ci ildə Portuqaliyanın Agusador şəhərində qazanılmışdır. Üstəlik, bu, dalğanın mexaniki enerjisindən birbaşa istifadə edən dünyada ilk qurğudur. Layihə İngiltərənin Pelamis Wave Power şirkəti tərəfindən hazırlanıb.

Struktura dalğa profili ilə birlikdə buraxılan və yüksələn bir neçə bölmə daxildir. Bölmələr hidravlik sistemə bağlanır və hərəkət zamanı onu işə salır. Hidravlik mexanizm generatorun rotorunun dönməsinə səbəb olur, bunun sayəsində elektrik enerjisi yaranır. Portuqaliyada istifadə olunan dalğa elektrik stansiyalarının müsbət və mənfi cəhətləri var. Quraşdırmanın üstünlüyü onun yüksək gücüdür - təxminən 2,25 MVt, həmçinin əlavə bölmələrin quraşdırılması imkanı. Sistemin quraşdırılmasının yalnız bir çatışmazlığı var - elektrik enerjisinin naqillər vasitəsilə istehlakçıya ötürülməsində çətinliklər var.

Rusiyada ilk dalğa elektrik stansiyası

Rusiyada ilk külək stansiyası 2014-cü ildə Primorsk diyarında yaranıb. İnkişafı Ural Federal Universiteti və Rusiya Elmlər Akademiyasının Uzaq Şərq Bölməsinin Sakit Okeanologiya İnstitutunun alimlər qrupu həyata keçirib. Quraşdırma eksperimentaldır. Onun özəlliyi ondan ibarətdir ki, o, təkcə dalğaların deyil, həm də gelgitlərin enerjisindən istifadə edir.

Moskvada ilk yerli float stansiyasını inkişaf etdirəcək və yaradacaq tədqiqat laboratoriyasının tikintisi planlaşdırılır. Ola bilsin ki, bundan sonra Rusiyadakı dalğa elektrik stansiyaları da sənaye və ya kommersiya məqsədi daşıyacaq.