Elektrane na valove

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Kada objekt pluta gore dolje mreška se u bazenu stvarajući eliptičnu putanju
Gibanje čestice u oceanskom valu.
"A"=u dubokoj vodi.
"B"=u plitkoj vodi.
"1"=smijer vala.
"2"=vrh vala.

Elektrane na valove su elektrane koje koriste energiju valova za proizvodnju električne energije. Energija valova je obnovljivi izvor energije. To je energija uzrokovana najvećim dijelom djelovanjem vjetra o površinu oceana. Za korištenje energije valova moramo odabrati lokaciju na kojoj su valovi dovoljno česti i dovoljne snage. Energija vala naglo opada s dubinom vala, te tako u dubini od 50 m iznosi svega 2% od energije neposredno ispod površine. Snaga valova procjenjuje se na 2x109 kW, čemu odgovara snaga od 10 kW na 1m valjne linije. Ta snaga varira ovisno o zemljopisnom položaju, od 3 kW/m na Mediteranu do 90 kW/m na Sjevernom Antlatiku. Energija valova je obnovljiv izvor. Ona tijekom vremena varira (više i većih valova ima u zimskom periodu ) i ima slučajni karakter.

Potencijal[uredi - уреди | uredi izvor]

Valovi na Jadranskom moru
Val u plitkoj vodi

Ukupna energija valova koji udaraju u svjetsku obalu je procijenjena na 2-3 milijuna MW što je ogroman neiskorišten potencijal. Energetski najbogatiji valovi su koncentrirani na zapadnim obalama na području od 40 do 60 stupnjeva zemljopisne širine na sjevernoj i južnoj hemisferi. Energija valova na tom području varira izmedu 30 i 70 kW/m s najvišom od 100 kW/m u Atlantiku. Visina valova je najviša za vrijeme zime, što se poklapa s vremenom najviše potrošnje električne energije. Kinetička energija valova može se početi efikasno transformirati u električnu energiju kada je visina vala veća od 1 m. Pri određivanju prikladnosti valova eksplataciji ne može se uzeti samo parametar snage po dužnom metru. Amplituda , frekvencija i oblik valova su jednako važni parametri koji se trebaju tražiti unutar energetski prihvatljive zone valova.

Zbog prirodnog potencijala valova, visokog tehnološkog stupnja razvoja, velikim energetskim zahtjevima i ekološkom svješću, najdalje u razvoju komercijalnih elektrana na valove su došle visoko industrijalizirane maritimne zemlje Velika Britanija, Japan, Skandinavske zemlje i Australija.

Danas su u osnovi poznata tri načina korištenja energije valova ako su kategorizirana po metodi kojom prihvaćaju valove. To su preko plutača, pomičnog klipa i njihalica ili lopatica. U fazi istraživanja i ispitivanja su još crijevna i McCabova pumpa, čuškaš, te morska zmija. Još mogu biti karakterizirana i po lokaciji, odnosno kao elektrane na valove na otvorenom moru i na morskoj obali. Niti jedan od navedenih načina za korištenje energije valova ne može danas konkurirati klasičnim izvorima električne energije.

Elektrane na valove na morskoj obali[uredi - уреди | uredi izvor]

Wellsova turbina

Prednosti izgradnje elektrana u neposrednoj blizini obale u odnosu na plutajuće sisteme su sljedeće:

  • lakša izgradnja jer se koriste klasični građevinski strojevi
  • lakše održavanje postrojenja jer nisu potrebni ronioci i brodovi
  • lakša i brža kontrola i zamjena pokvarenih dijelova
  • mogu služiti i kao lukobran

Uređaj radi tako što valovi svojim gibanjem uvjetuju pomicanje razine vode u zatvorenom stupcu prilikom čega dolazi do potiskivanja zraka kroz turbinu na vrhu stupca. Najveći uspjeh je elektrana projeka Limpetnazivne snage 500 KW koja je uspješno uključena u elektrosustav Škotske.

Tehnička ograničenja konstrukcije jesu:

  • izbor pogodne lokacije, što dublje more i što veći valovi
  • slaba (eta) turbine zbog stohastične prirode valova, a samim tim i protoka,
  • niski stupanj iskoristivosti Wellsove turbine, tj. 50-60 % (dvosmjerna turbina, simetričnog profila lopatica koja koristi usis i isis zraka prednost nad ventilima jer oni imaju potrebno određeni period za djelovanje a i trajnost sustava opada )

Ljuljajući uređaj[uredi - уреди | uredi izvor]

Uređaj funkcionira tako što se kinetička energija vala pretvara u rad gibanja zaustavne ploče i hidrauličke crpke koja pogoni generator. Postoji eksperimentalni model u Japanu, ali tehnički podaci o konstrukciji i rezultati mjerenja nisu poznati.

Elektrane na valove na otvorenom moru[uredi - уреди | uredi izvor]

Prednosti gradnje elektrana na otvorenom moru:

  • bolja iskorištenost valnog potencijala- veća raspoloživa površina za polja elektrana, a s tim ujedno i veća ukupna snaga za određenu zemljopisnu lokaciju
  • mogućnost napajanja offshore objekata
  • mogućnost napajanja raznih tipova senzora kao autonomnim energetskim sustavom

Objektivni nedostatci plutajućih objekata su njihova pouzdanost uslijed korozivne i mehanički nepredvidive okoline. Zahvaljujući velikom razvoju offshore naftne industrije puno toga se danas da tehnički izvesti u usporedbi sa 70-im godinama 20. stoljeća kada su projekti bili ekonomski zanimljivi.

Plutače[uredi - уреди | uredi izvor]

Snage ovakvih uređaja se kreću do 50-ak kW, no prednost im je u mogućnosti polaganja velikog broja na određenoj površini čime se nadoknađuje mala pojedinačna snaga. Ovakvi uređaji su posebno interesantni za aktivne oceanske senzore kao svjetionike, mamce riba, sonare, komunikacijske repetitore i sl.

Arhimedova valna ljuljačka (Archimedes Wave Swing AWS)[uredi - уреди | uredi izvor]

Sastoji se od cilindrične, zrakom napunjene komore koja se može pomicati vertikalno u odnosu na usidreni cilindar manjeg promjera. Zrak u 10-20m širokom gornjem plutajućem cilindru omogućuje plutanje. Kada val prijeđe preko plutače njezina dubina se mijenja u skladu sa promjenom tlaka uzrokujući njezino pomicanje gore-dolje. Relativno gibanje između usidrenog i plutajućeg dijela se koristi za proizvodnju energije. Do sada je AWS najjači izgrađeni uređaj ove namjene 2 MW. U pilot projekt je bio planiran biti pušten u ljeto 2004. u Portugalskom akvatoriju.

Morska zmija (Pelamis)[uredi - уреди | uredi izvor]

Konstrukcija radi na principu spojenih plutača koje pretvaraju vertikalno gibanje valova u horizontalno pomicanje klipova crpki na kardanskom principu. Sustav je u potpunosti odvojen od mora. Radi tako da crpka, crveno obojena na slici ispod tlači zrak u sivi spremnik koji zatim pokreće zračnu turbinu i generator plave boje na slici ispod. Na taj način je postignuta jednolikija rotacija generatora manje ovisna o stohastičnoj prirodi valova. Uređaj je u fazi izrade prototipa i ispitivanja u radnim uvjetima u Škotskom akvatoriju. Dimenzije uređaja su 120 m duljine, 3.5 m promjera 750 T mase, te maksimalne snage od 750 kW.

McCabova crpka na valove[uredi - уреди | uredi izvor]

McCabeova crpka na valove je u razvojnom stadiju od 1980. i originalno je dizajnirana za desalinizaciju morske vode koristeći reverznu osmozu. To su uređaji koji izvlače energiju iz valova pomoću rotacije pontona oko nosača preko linearnih hidrauličkih crpki. Konstrukcije mogu biti sa zatvorenim krugom koristeći ulje ili sa otvorenim krugom koristeći morsku vodu.

Crijevna crpka[uredi - уреди | uredi izvor]

Sastoji se od elastičnog crijeva koji smanjuje unutarnji volumen dok se rasteže. Crijevo je povezano za plovak koji oscilira s površinskim valovima. Rezultirajuće tlačenje vode u crijevu tjera vodu van kroz protupovratni ventil na turbinu. Niz takvih crpki može biti povezan na centralnu turbinu za veće sisteme.

Čuškaš (Flapper)[uredi - уреди | uredi izvor]

Polaže se na otvorenom moru pomoću pontona ili bova. Uređaj se sastoji od niza plutajućih pontona koji su oblikovani poput bregaste osovine. Svaki ponton je u principu zub koji rotira odvojeno prilikom prelaska vala preko njega. Taj efekt pogoni kapilarne crpke koje tjeraju radni medij kroz zajedničko crijevo na turbinu. Zbog okomitog položaja na valove uređaj je pogodan za nemirno more i oluje.

Izvori[uredi - уреди | uredi izvor]

  1. http://powerlab.fsb.hr/osnoveenergetike/wiki/index.php?title=ENERGETSKE_TRANSFORMACIJE#Elektrane_na_valove.2C_plimu_i_oseku

Vanjske veze[uredi - уреди | uredi izvor]

Commons-logo.svg U Wikimedijinoj ostavi ima još materijala vezanih za: Energija valova