Golfkrachtcentrale: werkingsprincipe

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De wateren van de oceanen verbergen ontelbare rijkdommen, waarvan de belangrijkste misschien onbeperkte energiebronnen zijn in de vorm van zeegolven. Voor het eerst werd gedacht aan het gebruik van de kinetische energie van aan wal rollende assen in de 18e eeuw in Parijs, waar het eerste patent voor een golfmolen werd gepresenteerd. Nu is de technologie ver vooruit gegaan en is de eerste commerciële golfenergiecentrale gecreëerd door de gezamenlijke inspanningen van wetenschappers, die in 2008 begon te werken.

Waarom is het nuttig?

Het is geen geheim dat natuurlijke hulpbronnen op het punt staan uit te putten. De voorraden kolen, olie en gas - de belangrijkste energiebronnen - raken op. Volgens de meest optimistische voorspellingen van wetenschappers zullen de reserves voldoende zijn voor een leven van 150-300 jaar. Ook kernenergie voldeed niet aan de verwachtingen. Hoog vermogen en productiviteit betalen de bouw- en exploitatiekosten terug, maar de problemen van afvalverwerking en milieuschade zullen er snel toe leiden dat ze worden opgegeven. Om deze redenen zoeken wetenschappers naar nieuwe alternatieve energiebronnen. Nu alwind- en zonne-energiecentrales werken. Maar voor al hun voordelen hebben ze een belangrijk nadeel: lage efficiëntie. Het zal niet mogelijk zijn om aan de behoeften van de hele bevolking te voldoen. Daarom zijn er nieuwe oplossingen nodig.

Om elektriciteit op te wekken, gebruikt een golfenergiecentrale de kinetische energie van golven. Volgens de meest conservatieve schattingen wordt dit potentieel geschat op 2 miljoen MW, wat vergelijkbaar is met 1000 kerncentrales die op volle capaciteit draaien, en ongeveer 75 kW/m3 per meter golffront. Er is absoluut geen schadelijk effect op het milieu.

Algemeen werkschema

Golfcentrales zijn drijvende constructies die in staat zijn de mechanische energie van golfbeweging om te zetten in elektrische energie en deze door te geven aan de consument. Tegelijkertijd proberen ze twee bronnen te gebruiken:

1. Kinetische reserves. Scheepsassen gaan door een pijp met een grote diameter en roteren de bladen, die kracht overbrengen naar een elektrische generator. Het pneumatische principe wordt ook toegepast - water, dat een speciale kamer binnendringt, verdringt daaruit zuurstof, die wordt omgeleid via een systeem van kanalen en de turbinebladen laat draaien.
2. Rollende energie. In dit geval fungeert de golfenergiecentrale als een vlotter. Bewegend in de ruimte samen met het profiel van de golf, laat het de turbine draaien door een complex systeem van hefbomen.

Verschillende landen gebruiken hun eigen technologie om de mechanische beweging van golven om te zetten in elektriciteit, maar de algemeneze hebben hetzelfde actieplan.

Nadelen van golfenergiecentrales

Het belangrijkste obstakel voor de wijdverbreide introductie van golfenergiecentrales zijn de kosten ervan. Door het complexe ontwerp en de complexe installatie op het oppervlak van zeewater zijn de kosten voor het in gebruik nemen van dergelijke installaties hoger dan voor de bouw van een kerncentrale of thermische centrale.

Bovendien zijn er nog een aantal andere tekortkomingen, die voornamelijk verband houden met het ontstaan van sociaal-economische problemen. Het punt is dat grote dobberstations een gevaar vormen en de navigatie en visserij verstoren - een drijvende golfcentrale kan een persoon eenvoudigweg uit visgebieden dwingen. Er zijn ook mogelijke gevolgen voor het milieu. Het gebruik van installaties dooft zeegolven aanzienlijk, maakt ze kleiner en voorkomt dat ze aan land breken. Ondertussen spelen golven een belangrijke rol in het proces van gasuitwisseling in de oceaan, waardoor het oppervlak wordt gereinigd. Dit alles kan leiden tot een verschuiving in het ecologische evenwicht.

Positieve aspecten van golfenergiecentrales

Naast de nadelen heeft een golfenergiecentrale ook een aantal voordelen die een positief effect hebben op menselijke activiteiten:

• installaties kunnen, vanwege het feit dat ze golfenergie doven, kuststructuren (pieren, havens) beschermen tegen vernietiging door de kracht van de oceaan;
• Elektriciteit wordt tegen minimale kosten opgewekt;
• hoge golfenergie maakt windparken economisch rendabeler dan wind- of zonne-energiecentrales.

Energiereserves zijn ook in het bezit van landwateren, voornamelijk rivieren. De bouw van stations op bruggen, kruisingen, pieren is een vooruitzicht voor de ontwikkeling van dit gebied van elektriciteitsopwekking.

Op te lossen problemen

De belangrijkste taak voor de wetenschappelijke gemeenschap is nu om het ontwerp te verbeteren, waardoor de kosten van elektriciteit die wordt opgewekt door golfenergiecentrales zullen dalen. Het werkingsprincipe moet hetzelfde blijven, maar er zullen nieuwe technologieën en materialen worden gebruikt om installaties te maken.

Het gemiddelde vermogen van de golf is 75-85 kW / m - dit is het bereik waarop de meeste stations zijn afgestemd. Tijdens een storm neemt de sterkte van de zeegolven echter meerdere malen toe en bestaat het gevaar van vernietiging van installaties. Reeds meer dan één mes was verfrommeld of verbogen na een storm. Om dit probleem op te lossen, verminderen wetenschappers kunstmatig de specifieke kracht van de golven. Een van de problemen is dat het massale gebruik van golfstations zal leiden tot klimaatverandering. De opwekking van elektrische energie wordt uitgevoerd door de rotatie van de aarde (zo worden golven gevormd). Door het wijdverbreide gebruik van stations zal de planeet langzamer draaien. Een persoon zal het verschil niet voelen, maar dit zal een aantal stromen vernietigen die een belangrijke rol spelen in de warmte-uitwisseling van de aarde.

's Werelds eerste experimentele WPP

De eerste golfcentrale verscheen in 1985 in Noorwegen. Het vermogen was 500 kW, en zijzelfwas een prototype. Het werkingsprincipe is gebaseerd op cyclische compressie en expansie van het medium:

• een cilinder met een open bodem wordt ondergedompeld in water zodat de rand onder de holte van de golf ligt - het laagste punt;
• regelmatig stromend water comprimeert de lucht in de interne holte;
• wanneer een bepaalde druk is bereikt, gaat een klep open, waardoor gecomprimeerde zuurstof naar de turbine kan stromen.

Deze energiecentrale produceerde 500 kW aan energie, wat genoeg was om de effectiviteit van de installaties te bevestigen, wat bijdroeg aan hun ontwikkeling.

's Werelds eerste industriële energiecentrale

's Werelds eerste installatie op industriële schaal is Oceanlinx voor de kust van Port Kemble, Australië. Het werd in 2005 in gebruik genomen, maar werd vervolgens voor wederopbouw opgestuurd en begon in 2009 weer te werken. Daarom worden er nu zowel getijden- als golfenergiecentrales in de regio gebruikt. Het werkingsprincipe is als volgt:

1. Golven lopen periodiek in speciale kamers, waardoor de lucht wordt samengedrukt.
2. Wanneer de kritische druk is bereikt, laat perslucht de elektrische generator draaien via een netwerk van kanalen.
3. Om de beweging en kracht van de golven vast te leggen, veranderen de turbinebladen hun hellingshoek.

Het vermogen van de installatie was ongeveer 450 kW, hoewel elk deel van het station 100 kWh tot 1,5 MWh elektrische energie kan leveren.

's werelds eerste commerciële windmolenpark

De eerste commerciële golfcentraleBenoeming verdiend in 2008 in Agusador, Portugal. Bovendien is het de eerste installatie ter wereld die direct gebruik maakt van de mechanische energie van de golf. Het project is voorbereid door het Engelse bedrijf Pelamis Wave Power.

De structuur omvat verschillende secties die worden losgelaten en samen met het golfprofiel stijgen. De secties zijn scharnierend aan het hydraulisch systeem gescharnierd en bedienen dit tijdens beweging. Het hydraulische mechanisme zorgt ervoor dat de generatorrotor draait, waardoor elektriciteit wordt opgewekt. Golfcentrales die in Portugal worden gebruikt, hebben plussen en minnen. Het voordeel van de installatie is het hoge vermogen - ongeveer 2,25 MW, evenals de mogelijkheid om extra secties te installeren. Er is slechts één nadeel aan het installeren van het systeem: er zijn problemen met de overdracht van elektrische energie via draden naar de consument.

De eerste golfcentrale in Rusland

In Rusland verscheen het eerste windpark in 2014 in het Primorsky-gebied. De ontwikkeling werd uitgevoerd door een team van wetenschappers van de Ural Federal University en het Pacific Oceanological Institute van de Far Eastern Branch van de Russische Academie van Wetenschappen. De installatie is experimenteel. Zijn eigenaardigheid is dat het niet alleen de energie van golven gebruikt, maar ook van getijden.

In Moskou is het de bedoeling om een onderzoekslaboratorium te bouwen dat het eerste binnenlandse floatstation zal ontwikkelen en creëren. Misschien hebben golfcentrales in Rusland daarna ook een industrieel of commercieel doel.