To'lqinli elektr stantsiyasi: ishlash printsipi

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Okeanlarning suvlari son-sanoqsiz boyliklarni yashiradi, ularning asosiylari, ehtimol, dengiz to'lqinlari ko'rinishidagi cheksiz energiya manbalaridir. Birinchi marta qirg'oqqa aylanayotgan vallarning kinetik energiyasidan foydalanish 18-asrda Parijda to'lqinli tegirmon uchun birinchi patent taqdim etilganida o'ylangan. Endi texnologiya ancha oldinga qadam tashladi va olimlarning birgalikdagi sa'y-harakatlari bilan birinchi tijorat to'lqinli elektr stansiyasi yaratildi, u 2008 yilda ishlay boshladi.

Nega bu foydali?

Hech kimga sir emaski, tabiiy resurslar tugash arafasida. Asosiy energiya manbalari bo‘lgan ko‘mir, neft va gaz zahiralari tugaydi. Olimlarning eng optimistik prognozlariga ko'ra, zahiralar 150-300 yillik hayot uchun etarli bo'ladi. Yadro energetikasi ham umidlarni oqlay olmadi. Yuqori quvvat va mahsuldorlik qurilish, foydalanish xarajatlarini qoplaydi, ammo chiqindilarni yo'q qilish va atrof-muhitga zarar etkazish muammolari ularni tez orada tark etishga majbur qiladi. Shu sabablarga ko'ra olimlar yangi muqobil energiya manbalarini qidirmoqdalar. Hozir allaqachonshamol va quyosh elektr stansiyalari ishlaydi. Ammo ularning barcha afzalliklariga qaramay, ular sezilarli kamchilikka ega - past samaradorlik. Butun aholining ehtiyojlarini qondirish mumkin bo'lmaydi. Shuning uchun yangi yechimlar kerak.

Elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun toʻlqin elektr stansiyasi toʻlqinlarning kinetik energiyasidan foydalanadi. Eng konservativ hisob-kitoblarga ko'ra, bu potentsial 2 million MVtga baholanadi, bu to'liq quvvat bilan ishlaydigan 1000 ta atom elektr stantsiyasi va to'lqin jabhasining har bir metriga taxminan 75 kVt / m3 ga teng. Atrof-muhitga mutlaqo zararli ta'siri yo'q.

Umumiy ish sxemasi

Toʻlqinli elektr stansiyalar toʻlqin harakatining mexanik energiyasini elektr energiyasiga aylantirib, uni isteʼmolchiga uzatishga qodir boʻlgan suzuvchi tuzilmalardir. Shu bilan birga, ular ikkita manbadan foydalanishga harakat qilishadi:

1. Kinetik zahiralar. Dengiz shaftalari katta diametrli trubadan o'tadi va pichoqlarni aylantiradi, bu esa kuchni elektr generatoriga o'tkazadi. Pnevmatik printsip ham qo'llaniladi - suv maxsus kameraga kirib, u erdan kislorodni siqib chiqaradi, u kanallar tizimi orqali qayta yo'n altiriladi va turbinaning pichoqlarini aylantiradi.
2. Ajratish energiyasi. Bunday holda, to'lqinli elektr stantsiyasi float vazifasini bajaradi. Kosmosda to'lqin profili bilan birga harakatlanib turbinani murakkab tutqichlar tizimi orqali aylantiradi.

Turli mamlakatlar toʻlqinlarning mexanik harakatini elektr energiyasiga aylantirish uchun oʻz texnologiyasidan foydalanadilar, ammo umumiyular bir xil harakat sxemasiga ega.

To'lqinli elektr stansiyalarining kamchiliklari

Toʻlqinli elektr stansiyalarini keng joriy etish yoʻlidagi asosiy toʻsiq ularning narxidir. Dengiz suvlari yuzasida murakkab loyihalash va kompleks o'rnatish tufayli bunday qurilmalarni ishga tushirish xarajatlari atom elektr stantsiyasi yoki issiqlik elektr stantsiyasini qurishga qaraganda yuqori.

Bundan tashqari, asosan ijtimoiy-iqtisodiy muammolarning paydo boʻlishi bilan bogʻliq boʻlgan boshqa qator kamchiliklar ham mavjud. Gap shundaki, katta float stantsiyalari xavf tug'diradi va navigatsiya va baliq ovlashga xalaqit beradi - suzuvchi to'lqinli elektr stantsiyasi odamni baliq ovlash joylaridan chiqarib yuborishi mumkin. Bundan tashqari, mumkin bo'lgan ekologik oqibatlar ham mavjud. O'rnatishlardan foydalanish dengiz to'lqinlarini sezilarli darajada o'chiradi, ularni kichikroq qiladi va qirg'oqqa tushishiga yo'l qo'ymaydi. Ayni paytda to'lqinlar okeandagi gaz almashinuvi jarayonida muhim rol o'ynaydi, uning yuzasini tozalaydi. Bularning barchasi ekologik muvozanatning o'zgarishiga olib kelishi mumkin.

To'lqinli elektr stansiyalarining ijobiy tomonlari

Kamchiliklar bilan bir qatorda, to'lqinli elektr stansiyasi inson faoliyatiga ijobiy ta'sir ko'rsatadigan qator afzalliklarga ham ega:

• qurilmalar toʻlqin energiyasini oʻchirishi tufayli qirgʻoq inshootlarini (pirslar, portlar) okean kuchi taʼsirida vayronagarchilikdan himoya qilishi mumkin;
• Elektr energiyasi minimal xarajat bilan ishlab chiqariladi;
• Yuqori toʻlqin quvvati shamol fermalarini shamol yoki quyosh elektr stansiyalariga qaraganda iqtisodiy jihatdan foydaliroq qiladi.

Energiya zahiralariga quruqlikdagi suvlar, asosan daryolar ham ega. Ko'priklar, o'tish joylari, ustunlarda stansiyalar qurilishi elektr energiyasi ishlab chiqarishning ushbu sohasini rivojlantirish istiqbolidir.

Yechilishi kerak boʻlgan muammolar

Hozirda ilmiy jamoatchilik oldida turgan asosiy vazifa toʻlqinli elektr stansiyalari ishlab chiqaradigan elektr energiyasi tannarxini pasaytiradigan loyihani takomillashtirishdan iborat. Ishlash printsipi bir xil bo'lishi kerak, lekin o'rnatishlarni yaratish uchun yangi texnologiyalar va materiallar qo'llaniladi.

To'lqinning o'rtacha quvvati 75-85 kVt / m ni tashkil qiladi - bu ko'pchilik stantsiyalar uchun sozlangan diapazondir. Biroq, bo'ron paytida dengiz to'lqinlarining kuchi bir necha bor kuchayadi va inshootlarni yo'q qilish xavfi mavjud. Allaqachon bir nechta pichoqlar bo'rondan keyin g'ijimlangan yoki egilgan. Ushbu muammoni hal qilish uchun olimlar to'lqinlarning o'ziga xos kuchini sun'iy ravishda kamaytiradi. Muammolardan biri shundaki, to'lqin stantsiyalaridan ommaviy foydalanish iqlim o'zgarishiga olib keladi. Elektr energiyasini ishlab chiqarish Yerning aylanishi tufayli amalga oshiriladi (to'lqinlar shunday hosil bo'ladi). Stansiyalardan keng foydalanish sayyoraning sekinroq aylanishiga olib keladi. Inson farqni sezmaydi, lekin bu Yerning issiqlik almashinuvida muhim rol o‘ynaydigan bir qator oqimlarni yo‘q qiladi.

Dunyodagi birinchi eksperimental WPP

Birinchi to'lqinli elektr stantsiyasi 1985 yilda Norvegiyada paydo bo'lgan. Uning kuchi 500 kVt edi va uning o'ziprototipi edi. Uning ishlash printsipi muhitni tsiklik siqish va kengaytirishga asoslangan:

• tagi ochiq bo'lgan silindr suvga botiriladi, shunda uning cheti to'lqin bo'shlig'idan past bo'ladi - uning eng past nuqtasi;
• vaqti-vaqti bilan oqadigan suv ichki bo'shliqdagi havoni siqib chiqaradi;
• ma'lum bir bosimga erishilganda klapan ochiladi, bu esa siqilgan kislorodning turbinaga o'tishiga imkon beradi.

Ushbu elektr stansiyasi 500 kVt energiya ishlab chiqardi, bu esa qurilmalarning samaradorligini tasdiqlash uchun yetarli boʻlib, ularning rivojlanishiga hissa qoʻshdi.

Dunyodagi birinchi sanoat elektr stantsiyasi

Dunyodagi birinchi sanoat miqyosidagi qurilma Oceanlinx porti Kemble, Avstraliya. 2005-yilda foydalanishga topshirilgan, biroq keyin rekonstruksiyaga jo‘natilgan va 2009-yilda yana ishlay boshlagan, shu sababli hozir mintaqada ham to‘lqinli, ham to‘lqinli elektr stansiyalaridan foydalanilmoqda. Uning ishlash printsipi quyidagicha:

1. Toʻlqinlar vaqti-vaqti bilan maxsus kameralarga kirib, havoning siqilishiga olib keladi.
2. Kritik bosimga yetganda, siqilgan havo elektr generatorini kanallar tarmog'i orqali aylantiradi.
3. To'lqinlarning harakati va kuchini ushlash uchun turbinaning qanotlari egilish burchagini o'zgartiradi.

Stansiyaning har bir uchastkasi 100 kVt/soatdan 1,5 MVt/soatgacha elektr energiyasini yetkazib berishga qodir bo'lsa-da, qurilmaning quvvati taxminan 450 kVtni tashkil etdi.

Dunyodagi birinchi tijorat shamol stansiyasi

Birinchi tijorat toʻlqinli elektr stansiyasi2008 yilda Portugaliyaning Agusador shahrida tayinlangan. Bundan tashqari, bu to'lqinning mexanik energiyasidan bevosita foydalanadigan dunyodagi birinchi qurilma. Loyiha ingliz kompaniyasi Pelamis Wave Power tomonidan tayyorlangan.

Tuzilish bir nechta bo'limlarni o'z ichiga oladi, ular to'lqin profili bilan birga chiqariladi va ko'tariladi. Bo'limlar gidravlik tizimga o'rnatiladi va harakat paytida uni harakatga keltiradi. Shlangi mexanizm generator rotorining aylanishiga olib keladi, buning natijasida elektr energiyasi ishlab chiqariladi. Portugaliyada ishlatiladigan to'lqinli elektr stantsiyalari ortiqcha va kamchiliklarga ega. O'rnatishning afzalligi uning yuqori quvvatidir - taxminan 2,25 MVt, shuningdek, qo'shimcha bo'limlarni o'rnatish imkoniyati. Tizimni o'rnatishning bitta kamchiligi bor - elektr energiyasini simlar orqali iste'molchiga etkazishda qiyinchiliklar mavjud.

Rossiyadagi birinchi toʻlqin elektr stansiyasi

Rossiyada birinchi shamol stansiyasi 2014-yilda Primorsk oʻlkasida paydo boʻlgan. Ishlanma Ural federal universiteti va Rossiya Fanlar akademiyasining Uzoq Sharq bo'limining Tinch okeani okeanologiya instituti olimlari jamoasi tomonidan amalga oshirildi. O'rnatish eksperimentaldir. Uning o‘ziga xosligi shundaki, u nafaqat to‘lqinlar, balki suv toshqini ham energiyasidan foydalanadi.

Moskvada birinchi mahalliy float stansiyasini ishlab chiqadigan va yaratadigan tadqiqot laboratoriyasini qurish rejalashtirilgan. Ehtimol, bundan keyin Rossiyadagi to'lqinli elektr stansiyalari ham sanoat yoki tijorat maqsadlariga ega bo'ladi.