Dalga santrali: çalışma prensibi

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Okyanusların suları sayısız zenginlik barındırır, bunların başlıcaları belki de deniz dalgaları şeklinde sınırsız enerji kaynaklarıdır. İlk kez, 18. yüzyılda, bir dalga değirmeni için ilk patentin sunulduğu Paris'te, karada yuvarlanan şaftların kinetik enerjisinin kullanımı düşünüldü. Artık teknoloji çok ileri adım attı ve 2008 yılında faaliyete geçen bilim insanlarının ortak çabalarıyla ilk ticari dalga enerji santrali oluşturuldu.

Neden faydalıdır?

Doğal kaynakların tükenmenin eşiğinde olduğu bir sır değil. Ana enerji kaynakları olan kömür, petrol ve gaz rezervleri sona eriyor. Bilim adamlarının en iyimser tahminlerine göre, rezervler 150-300 yıllık yaşam için yeterli olacak. Nükleer güç de beklentileri karşılayamadı. Yüksek güç ve üretkenlik, inşaat, işletme maliyetlerini karşılar, ancak atık bertarafı ve çevresel hasar sorunları yakında onları terk edilmeye zorlayacaktır. Bu nedenlerle bilim insanları yeni alternatif enerji kaynakları arayışındadır. Şimdi zatenrüzgar ve güneş enerjisi santralleri çalışıyor. Ancak tüm avantajları için önemli bir dezavantajı var - düşük verimlilik. Tüm nüfusun ihtiyaçlarını karşılamak mümkün olmayacaktır. Bu nedenle yeni çözümlere ihtiyaç var.

Elektrik üretmek için bir dalga santrali dalgaların kinetik enerjisini kullanır. En muhafazakar tahminlere göre, bu potansiyelin tam kapasitede çalışan 1000 nükleer santral ile karşılaştırılabilir olan 2 milyon MW ve dalga cephesinin metresi başına yaklaşık 75 kW / m3 olduğu tahmin edilmektedir. Çevreye kesinlikle zararlı bir etkisi yoktur.

İşin genel şeması

Dalga santralleri, dalga hareketinin mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürerek tüketiciye iletebilen yüzer yapılardır. Aynı zamanda iki kaynak kullanmaya çalışırlar:

1. Kinetik rezervler. Deniz şaftları geniş çaplı bir borudan geçer ve gücü bir elektrik jeneratörüne ileten kanatları döndürür. Pnömatik prensip de uygulanır - özel bir odaya giren su, oradan oksijeni uzaklaştırır, bu da bir kanal sistemi aracılığıyla yönlendirilir ve türbin kanatlarını döndürür.
2. Yuvarlanma enerjisi. Bu durumda dalga santrali bir şamandıra görevi görür. Uzayda dalganın profiliyle birlikte hareket ederek, türbinin karmaşık bir kaldıraç sistemi aracılığıyla dönmesini sağlar.

Farklı ülkeler, dalgaların mekanik hareketini elektriğe dönüştürmek için kendi teknolojilerini kullanır, ancak genelaynı eylem planına sahipler.

Dalga santrallerinin dezavantajları

Dalgalı enerji santrallerinin yaygınlaşmasının önündeki en büyük engel maliyetleridir. Deniz sularının yüzeyindeki karmaşık tasarım ve karmaşık kurulum nedeniyle, bu tür tesislerin işletmeye alınmasının maliyeti, bir nükleer santral veya termik santral inşaatından daha yüksektir.

Ayrıca, esas olarak sosyo-ekonomik sorunların ortaya çıkmasıyla ilişkili olan bir dizi başka eksiklik var. Mesele şu ki, büyük şamandıra istasyonları bir tehlike yaratıyor ve navigasyon ve balıkçılığa müdahale ediyor - bir şamandıra dalga santrali bir kişiyi balık avlama alanlarından çıkarmaya zorlayabilir. Olası çevresel sonuçlar da vardır. Tesisat kullanımı deniz dalgalarını önemli ölçüde söndürür, küçültür ve karaya çıkmalarını engeller. Bu arada, dalgalar okyanustaki gaz değişimi sürecinde yüzeyini temizleyerek önemli bir rol oynar. Bütün bunlar ekolojik dengede bir değişikliğe yol açabilir.

Dalga santrallerinin olumlu yönleri

Dezavantajlarının yanı sıra bir dalga santralinin insan faaliyetleri üzerinde olumlu etkisi olan bir takım avantajları da vardır:

• Tesisler, dalga enerjisini söndürdükleri için kıyı yapılarını (iskeleler, limanlar) okyanusun gücüyle tahribata karşı koruyabilirler;
• Elektrik minimum maliyetle üretilir;
• yüksek dalga gücü, rüzgar çiftliklerini rüzgar veya güneş enerjisi santrallerinden daha ekonomik hale getirir.

Enerji rezervleri de başta nehirler olmak üzere kara sularında bulunur. Köprüler, geçitler, iskeleler üzerindeki istasyonların inşası, bu elektrik üretim alanının gelişimi için bir olasılıktır.

Çözülmesi gereken problemler

Bilim camiasının şu anda karşı karşıya olduğu ana görev, dalga santralleri tarafından üretilen elektriğin maliyetini az altacak tasarımı geliştirmektir. Çalışma prensibi aynı kalmalı, ancak kurulumlar oluşturmak için yeni teknolojiler ve malzemeler kullanılacak.

Dalganın ortalama gücü 75-85 kW / m'dir - bu, çoğu istasyonun ayarlandığı aralıktır. Ancak, bir fırtına sırasında deniz dalgalarının gücü birkaç kat artar ve tesislerin tahrip olma tehlikesi vardır. Zaten bir fırtınadan sonra birden fazla bıçak buruştu veya büküldü. Bu sorunu çözmek için bilim adamları, dalgaların özgül gücünü yapay olarak az altır. Sorunlardan biri, dalga istasyonlarının yoğun kullanımının iklim değişikliğine yol açacağıdır. Elektrik enerjisi üretimi, Dünya'nın dönüşü nedeniyle gerçekleştirilir (dalgalar bu şekilde oluşur). İstasyonların yaygın kullanımı gezegenin daha yavaş dönmesine neden olacak. Bir kişi farkı hissetmeyecektir, ancak bu, Dünya'nın ısı alışverişinde önemli rol oynayan bir dizi akımı yok edecektir.

Dünyanın ilk deneysel WPP'si

İlk dalga enerji santrali 1985'te Norveç'te ortaya çıktı. Gücü 500 kW idi ve kendisibir prototipti. Çalışma prensibi, ortamın döngüsel olarak sıkıştırılmasına ve genişletilmesine dayanmaktadır:

• Alt tarafı açık bir silindir, kenarı dalganın çukurunun altında kalacak şekilde suya batırılır - en düşük noktası;
• Periyodik olarak akan su, iç boşluktaki havayı sıkıştırır;
• Belirli bir basınca ulaşıldığında, sıkıştırılmış oksijenin türbine geçmesine izin veren bir valf açılır.

Bu santral, kurulumların etkinliğini doğrulamak için yeterli olan ve gelişimlerine katkıda bulunan 500 kW enerji üretti.

Dünyanın ilk endüstriyel enerji santrali

Dünyanın ilk endüstriyel ölçekli kurulumu Oceanlinx offshore Port Kemble, Avustralya'dır. 2005 yılında işletmeye alınmış, ancak daha sonra yeniden inşa için gönderilmiş ve 2009 yılında tekrar çalışmaya başlamıştır, bu nedenle bölgede şimdi hem gelgit hem de dalga santralleri kullanılmaktadır. Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir:

1. Dalgalar periyodik olarak özel odalara girerek havanın sıkışmasına neden olur.
2. Kritik basınca ulaşıldığında, basınçlı hava elektrik jeneratörünü bir kanal ağı üzerinden döndürür.
3. Dalgaların hareketini ve kuvvetini yakalamak için türbin kanatları eğim açılarını değiştirir.

Kurumun kapasitesi yaklaşık 450 kW idi, ancak istasyonun her bölümü 100 kWh'den 1,5 MWh'ye elektrik enerjisi verme kapasitesine sahip.

Dünyanın ilk ticari rüzgar çiftliği

İlk ticari dalga enerji santraliRandevu 2008 yılında Portekiz, Agusador'da alındı. Ayrıca, dalganın mekanik enerjisini doğrudan kullanan dünyadaki ilk kurulumdur. Proje İngiliz şirketi Pelamis Wave Power tarafından hazırlandı.

Yapı, dalga profili ile birlikte serbest bırakılan ve yükselen birkaç bölüm içerir. Kesitler hidrolik sisteme menteşelidir ve hareket sırasında harekete geçirir. Hidrolik mekanizma, elektrik üretilmesi nedeniyle jeneratör rotorunun dönmesine neden olur. Portekiz'de kullanılan dalga santrallerinin artıları ve eksileri var. Kurulumun avantajı, yüksek gücü - yaklaşık 2,25 MW ve ek bölümler kurma olasılığıdır. Sistemi kurmanın tek bir dezavantajı var - elektrik enerjisinin kablolar aracılığıyla tüketiciye iletilmesinde zorluklar var.

Rusya'daki ilk dalga enerji santrali

Rusya'da ilk rüzgar çiftliği 2014 yılında Primorsky Bölgesi'nde ortaya çıktı. Geliştirme, Ural Federal Üniversitesi ve Rusya Bilimler Akademisi Uzak Doğu Şubesi Pasifik Oşinoloji Enstitüsü'nden bir bilim insanı ekibi tarafından gerçekleştirildi. Kurulum deneyseldir. Özelliği, sadece dalgaların değil, gelgitlerin de enerjisini kullanmasıdır.

Moskova'da ilk yerli şamandıra istasyonunu geliştirecek ve yaratacak bir araştırma laboratuvarı kurulması planlanıyor. Belki bundan sonra Rusya'daki dalga santrallerinin de endüstriyel veya ticari bir amacı olacaktır.