Волновые ЭС

Волновая электростанция - энергетическая установка, расположенная в водной среде, целью которой является получение электричества из кинетической энергии морских или океанических волн. Как и приливные, волновые электростанции располагаются на берегу или океане в непосредственной близости от берега, в целях экономии средств на прокладку подводных электрокоммуникаций.

Первая волновая электростанция расположена в Португалии на расстоянии 5 километров от берега. Эта волновая станция была открыта 23 сентября 2008 года. Мощность данной электростанции составляет 2, 25 МВт, этого хватает для обеспечения электроэнергией примерно 1600 небольших домов.

Принципиальная схема волновой электростанции аналогична принципиальной схеме гидроэлектростанции, однако вместо плотины с падающим потоком воды здесь используется гидроволновой преобразователь, преобразующий энергию волн в запасенную в пневмогидроаккумуляторе энергию рабочей жидкости.

Принципиальная схема волновой электростанции аналогична принципиальной схеме гидроэлектростанции, однако вместо плотины с падающим потоком воды здесь используется гидроволновой преобразователь, преобразующий энергию волн в запасенную в пневмогидроаккумуляторе энергию рабочей жидкости. можно выделить плот Кокереля, качающаяся утка Солтера, пульсирующий столб Масуды.

Рассмотрим плот Кокереля. Эта волновая электростанция состоит из нескольких устройств, которые представляют собой плавающие объекты – гидроволновые поплавковые преобразователи, соединенные в одну цепь. На рисунке 1.5. показана схема устройства этой волновой электростанции. Здесь: 1 – плавающие поплавковые преобразователи; 2–гидравлические поршни; 3 –поверхность волны; 4 – гидромагистраль; 5 – главный корпус; 6 – контрольно распределительное устройство; 7 – аккумулирующее устройчтво; 8 – отвод к потребитедю. Размер каждого гидроволнового поплавкового преобразователя: длина 120 метров, диаметр 3, 5 метра, вес 750 тонн. Между преобразователями каждой секции закреплены гидравлические поршни. Внутри каждой секции также есть гидравлические двигатели и электрогенераторы. Под воздействием волн конвертеры качаются на поверхности воды, и это заставляет их изгибаться. Движение каждой секции приводит в работу гидравлические поршни, которые, в свою очередь, приводят в движение масло. Масло проходит через гидравлические двигатели. Эти гидравлические двигатели приводят в движение электрические генераторы, которые производят электроэнергию. Мощность одного такого конвертера составляет 750 КВт. В электрическую энергию превращается примерно 1% энергии волнения.

Рис. 1.5. Устройство волновой электростанции Pelamis P-750

Проект, известный под названием " утка Солтера", представляет собой преобразователь волновой энергии. Рабочей конструкцией является поплавок - " утка", профиль которого рассчитан по законам гидродинамики.

Конструкция этого волнового преобразователя энергии показана на рисунке 3.5. В проекте предусматривается монтаж большого количества крупных поплавков, последовательно укрепленных на общем валу. Под действием волн поплавки приходят в движение и возвращаются в исходное положение силой собственного веса. При этом приводятся в действие насосы внутри вала, заполненного специально подготовленной водой. Через систему труб различного диаметра создается разность давления, приводящая в движение турбины, установленные между поплавками и поднятые над поверхностью моря. Вырабатываемая электроэнергия передается поподводному кабелю. Для более эффективного распределения нагрузок на валу следует устанавливать 20 – 30 поплавков. В 1978 г. была испытана модель установки, состоявшая из 20-ти поплавков диаметром 1 м. Выработанная мощность составили 10 кВт. Разработан проект более мощной установки из 20 - 30 поплавков диаметром 15 м, укрепленных на валу, длиной 1200 м

Предполагаемая мощность установки 45 тыс. кВт. Подобные системы, установленные у западных берегов Британских островов, могут обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии.

Рис. 3.5. Преобразователь волновой энергии «утка Солтера»

В качестве перспективных энергетических установок можно отметить преобразователь, ипользующих энергию колебающегося водяного столба. Прицип работы такого преобразователя заключается в следующем.
При набегании волны на частично погруженную полость, открытую под водой, столб жидкости в полости колеблется, вызывая изменения давления в газе над жидкостью. Полость связана с атмосферой через турбину. Поток может регулироваться так, чтобы проходить через турбину в одном направлении, или может быть использована турбина Уэлса. Уже известны, по крайней мере, два примера коммерческого использования устройств на этом принципе - сигнальные буи, внедренные в Японии Масудой и в Великобритании сотрудниками Королевского университета Белфаста. Более крупное и впервые включенное в энергосеть устройство построено в Тофтестоллене (Норвегия) фирмой Kvaernor Brug A/S. Основной принцип действия преобразователя, испльзующего принцип колеблющегося столба показан на рисунке 4.5. На этом рисунке: 1 – волновой подъем уровня; 2 –воздушный поток; 3 –турбина; 4 –система впуска и выпуска воздуха; 5 – направление волны; 6 –опускание волнового уровня; 7 – морское дно.

Рис. 4.5. Схема установки, в которой используется принцип колеблющегося водного столба

В Тофтестоллене он используется в 500-киловаттной установке, построенной на краю отвесной скалы. Кроме того, национальная электрическая лаборатория (NEL) Великобритании предлагает конструкцию, устанавливаемую непосредственно на морском дне. Главное преимущество устройств на принципе водяного колеблющегося столба состоит в том, что скорость воздуха перед турбиной может быть значительно увеличена за счет уменьшения проходного сечения канала. Это позволяет сочетать медленное волновое движение с высокочастотным вращением турбины. Кроме того, здесь создается возможность удалить генерирующее устройство из зоны непосредственного воздействия соленой морской воды.

Существуют и другие, менее известные способы преобразования энергии волн в электрическую энергию., рассматривать не будем