Толкун электр станциясы: иштөө принциби

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Океандардын суулары сансыз байлыктарды жашырат, алардын негизгилери, балким, деңиз толкундары түрүндөгү чексиз энергия булактары. Биринчи жолу жээкке тоголонуп жаткан валдардын кинетикалык энергиясын пайдалануу 18-кылымда Парижде ойлонулган, ал жерде толкундуу тегирменге биринчи патент берилген. Азыр технология алда канча алдыга жылып, илимпоздордун биргелешкен аракети менен биринчи коммерциялык толкун электр станциясы түзүлүп, ал 2008-жылы иштей баштаган.

Эмне үчүн пайдалуу?

Жаратылыш ресурстары түгөнүп баратканы эч кимге жашыруун эмес. Негизги энергия булактары болгон көмүрдүн, мунайдын жана газдын запастары бүтүп баратат. Окумуштуулардын эң оптимисттик болжолдоолору боюнча, запастар 150-300 жылдык жашоого жетет. Атомдук энергетика да үмүттү актай алган жок. Жогорку кубаттуулук жана өндүрүмдүүлүк курулушка, эксплуатацияга кеткен чыгымдарды актайт, бирок таштандыларды чыгаруу жана айлана-чөйрөгө зыян келтирүү көйгөйлөрү аларды тез арада таштап кетүүгө мажбурлайт. Ушул себептерден улам окумуштуулар жаңы альтернативдүү энергия булактарын издеп жатышат. Азыр ужешамал жана күн электр станциялары иштейт. Бирок, алардын бардык артыкчылыктары үчүн, алар олуттуу кемчилиги бар - төмөн натыйжалуулугу. буткул калктын керектеелерун канааттандыруу мумкун эмес. Андыктан жаңы чечимдер керек.

Электр энергиясын өндүрүү үчүн толкун электр станциясы толкундардын кинетикалык энергиясын колдонот. Эң консервативдүү эсептөөлөр боюнча, бул потенциал 2 миллион МВт деп бааланат, бул толук кубаттуулукта иштеген 1000 атомдук электр станцияларына жана толкун фронтунун бир метрине болжол менен 75 кВт/м3 менен салыштырууга болот. Айлана-чөйрөгө эч кандай зыяндуу таасири жок.

Жумуштун жалпы схемасы

Толкун электр станциялары – толкун кыймылынын механикалык энергиясын электр энергиясына айландырууга жана аны керектөөчүгө берүүгө жөндөмдүү калкуучу түзүлүштөр. Ошол эле учурда алар эки булакты колдонууга аракет кылышат:

1. Кинетикалык запастар. Деңиз валдары чоң диаметри бар түтүк аркылуу өтүп, бычактарды айлантат, алар күчтү электр генераторуна өткөрүп беришет. Ошондой эле пневматикалык принцип колдонулат - суу атайын камерага кирип, ал жерден кычкылтекти сүрүп чыгарат, ал каналдар системасы аркылуу кайра багытталат жана турбинанын канаттарын айлантат.
2. Айлануучу энергия. Бул учурда толкун электр станциясы сүзүүчү ролду аткарат. Толкундун профили менен бирге космосто жылып, ал турбинаны рычагдардын татаал системасы аркылуу айлантат.

Ар кайсы өлкөлөр толкундардын механикалык кыймылын электр энергиясына айландыруу үчүн өз технологиясын колдонушат, бирок жалпыаларда бирдей аракет схемасы бар.

Толкун электр станцияларынын кемчиликтери

Толкун электр станцияларын кенири жайылтуудагы негизги тоскоолдук - бул алардын наркы. Деңиз сууларынын бетинде комплекстүү долбоорлоо жана комплекстүү орнотуудан улам мындай установкаларды ишке киргизүүгө кеткен чыгымдар атомдук электр станциясын же ТЭЦти курууга караганда жогору.

Мындан тышкары бир катар башка кемчиликтер да бар, алар негизинен социалдык-экономи-калык проблемалардын пайда болушуна байланыштуу. Кеп нерсе, чоң сүзүүчү станциялар коркунуч жаратып, навигацияга жана балык уулоого тоскоол болот - калкып жүрүүчү толкун электр станциясы адамды балык уулоо аймактарынан жөн эле мажбурлай алат. Экологиялык кесепеттер да болушу мүмкүн. Конструкцияларды колдонуу деңиз толкундарын олуттуу түрдө өчүрөт, аларды кичирейтет жана жээкке чыгып кетүүсүнө жол бербейт. Ошол эле учурда толкундар океандагы газ алмашуу процессинде анын бетин тазалоодо маанилүү роль ойнойт. Мунун баары экологиялык тең салмактуулуктун өзгөрүшүнө алып келиши мүмкүн.

Толкун электр станцияларынын оң жактары

Толкун электр станциясынын кемчиликтери менен бирге адамдын ишмердүүлүгүнө оң таасирин тийгизген бир катар артыкчылыктары да бар:

• орнотуулар толкундун энергиясын өчүргөндүктөн жээк курулуштарын (пирстерди, портторду) океандын күчү менен бузулуудан коргой алат;
• Электр энергиясы минималдуу чыгым менен өндүрүлөт;
• жогорку толкун күчү шамал же күн электр станцияларына караганда шамал фермаларын экономикалык жактан пайдалуураак кылат.

Энергиянын запастарына кургактагы суулар, негизинен дарыялар да ээ. Көпүрөлөргө, ашууларга, пристандарга станцияларды куруу электр энергиясын өндүрүүнүн бул чөйрөсүн өнүктүрүүнүн келечеги болуп саналат.

Чете турган көйгөйлөр

Азыркы кезде илимий коомчулуктун алдында турган башкы милдет - дол-боордук электростанциялар иштеп чы-гуучу электр энергиясынын езуне турган наркын темендетууге мумкундук бере турган долборду жакшыртуу. Иштөө принциби өзгөрүүсүз калышы керек, бирок орнотууларды түзүү үчүн жаңы технологиялар жана материалдар колдонулат.

Толкундун орточо кубаттуулугу 75-85 кВт/м - бул көпчүлүк станциялар туураланган диапазон. Бирок бороон-чапкын учурунда деңиз толкундарынын күчү бир нече эсеге жогорулап, курулуштардын бузулуу коркунучу бар. Бир нече бычак бороон-чапкындан кийин бырыштырып же ийилип калган. Бул маселени чечүү үчүн окумуштуулар толкундардын өзгөчө күчүн жасалма түрдө азайтышат. Көйгөйлөрдүн бири толкун станцияларын массалык түрдө колдонуу климаттын өзгөрүшүнө алып келет. Электр энергиясын өндүрүү Жердин айлануусунан (толкундар ушундайча пайда болот) ишке ашырылат. Станциялардын кеңири колдонулушу планетанын жайыраак айланышына алып келет. Адам айырманы сезбейт, бирок бул Жердин жылуулук алмашуусунда маанилүү роль ойногон бир катар агымдарды жок кылат.

Дүйнөдөгү биринчи эксперименталдык WPP

Биринчи толкун электр станциясы 1985-жылы Норвегияда пайда болгон. Анын кубаттуулугу 500 кВт болчу, ал эми өзүпрототиби болгон. Анын иштөө принциби чөйрөнүн циклдик кысуу жана кеңейүүсүнө негизделген:

• түбү ачык цилиндр сууга чөмүлдүрүлүп, анын чети толкундун көңдөйүнөн төмөн - эң төмөнкү чекит;
• мезгил-мезгили менен агып турган суу ички көңдөйдөгү абаны кысып турат;
• белгилүү бир басымга жеткенде клапан ачылып, кысылган кычкылтек турбинага өтүүгө мүмкүндүк берет.

Бул электр станциясы 500 кВт энергияны өндүргөн, бул установкалардын натыйжалуулугун ырастоо үчүн жетиштүү болгон, бул алардын өнүгүшүнө салым кошкон.

Дүйнөдөгү биринчи өнөр жай электр станциясы

Дүйнөдөгү биринчи индустриалдык масштабдагы орнотуу Oceanlinx оффшордук Порт Кембл, Австралия. Ал 2005-жылы ишке киргизилген, бирок андан кийин реконструкцияга жиберилип, 2009-жылы кайра иштей баштаган, ошондуктан азыр аймакта толкун да, толкун да электр станциялары колдонулат. Анын иштөө принциби төмөнкүдөй:

1. Толкундар мезгил-мезгили менен атайын камераларга кирип, абанын кысылышына себеп болот.
2. Критикалык басымга жеткенде, кысылган аба электр генераторун каналдар тармагы аркылуу айлантат.
3. Толкундардын кыймылын жана күчүн тартуу үчүн турбинанын канаттары эңкейиш бурчун өзгөртөт.

Станциянын ар бир секциясы 100 кВт сааттан 1,5 МВт саатка чейин электр энергиясын берүүгө жөндөмдүү болгонуна карабастан, установканын кубаттуулугу болжол менен 450 кВт болгон.

Дүйнөдөгү биринчи коммерциялык шамал станциясы

Биринчи коммерциялык толкун электр станциясы2008-жылы Португалиянын Агусадор шаарында дайындалган. Мындан тышкары, бул толкундун механикалык энергиясын түздөн-түз колдонгон дүйнөдө биринчи орнотуу. Долбоор англиялык Pelamis Wave Power компаниясы тарабынан даярдалган.

Түзүм бир нече бөлүмдөрдү камтыйт, алар бошотулуп, толкун профили менен бирге көтөрүлөт. Секциялар гидравликалык системага илинип, кыймыл учурунда аны иштетет. Гидравликалык механизм генератордун роторунун айлануусун шарттайт, анын аркасында электр энергиясы пайда болот. Португалияда колдонулган толкун электр станцияларынын плюс жана минустары бар. Орнотуунун артыкчылыгы анын жогорку кубаттуулугу - болжол менен 2,25 МВт, ошондой эле кошумча бөлүмдөрдү орнотуу мүмкүнчүлүгү. Системаны орнотуунун бир гана кемчилиги бар – электр энергиясын керектөөчүгө зымдар аркылуу өткөрүүдө кыйынчылыктар бар.

Россиядагы биринчи толкун электр станциясы

Орусияда биринчи шамал электр станциясы Приморск аймагында 2014-жылы пайда болгон. Иштеп чыгууну Урал федералдык университетинин жана Россиянын Илимдер академиясынын Ыраакы Чыгыш бөлүмүнүн Тынч океанологиялык институтунун окумуштуулар тобу жүргүзгөн. Орнотуу эксперименталдык болуп саналат. Анын өзгөчөлүгү толкундардын гана эмес, толкундардын да энергиясын колдонот.

Москвада биринчи ата мекендик сүзүүчү станцияны иштеп чыга турган жана түзө турган илимий лабораторияны куруу пландаштырылууда. Балким, андан кийин Орусиядагы толкун электр станциялары да өнөр жайлык же коммерциялык максатты көздөйт.