Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Возобновляемая энергетика в современном мире

5.3. Волновые энергоустановки

Перспективным нетрадиционным источником энергии являются морские волны, которые могут развивать наибольшую для возобновляемых источников удельную мощность. Так, среднее значение потока энергии, зависящее от амплитуды и частоты волн, при их периоде Т = 7—10 с и сравнительно небольшой высоте Н = 2 м в расчете на 1 м фронта волны составляет 40—50 кВт. В отдельных акваториях на средних широтах обоих полушарий Земли волновая активность характеризуется удельными потоками 70—100 кВт/м.

Основные известные схемы преобразования энергии волн приведены на рис. 5.10.

Трудности, с которыми приходится иметь дело разработчикам волновых энергоустановок, исходят из небходимости создания преобразователей волновой энергии, пригодных для эффективной работы в условиях непостоянства аплитуд, фаз и направлений распространения волн [6]. При этом устройства должны обладать совершенными конструктивными и эксплуатационными характеристиками, быть надежными при мощном переменном силовом воздействии на их конструкцию потоков воды и экономически приемлемыми.

Наиболее известна в мире волновая энергоустановка «Пела- мис» (Ре1апнз) [7], первый прототип Р1 которой был создан в 2004 г. После нескольких лег экспериментальной эксплуатации в Европейском морском энергетическом центре (ЕМЕС) в Шотландии в 2009 г. в опытную эксплуатацию был запущен усовершенствованный образец Р2 мощностью 750 кВт. Устройство

Основные концепции волновых энергоустановок [6|

Рис. 5.10. Основные концепции волновых энергоустановок [6|:

I — механический преобразователь; 2 — генератор; 3— накопитель энергии

Волновая энергоустановка «Пеламис»

Рис. 5.11. Волновая энергоустановка «Пеламис»

общей длиной 180 м и массой 1350 тонн состоит из пяти соединенных между собой цилиндрических блоков диаметром 4 м, качающихся на волнах (рис. 5.11). Планируется закупка нескольких таких установок энергетической компанией E.ON для коммерческого использования. Однако пока установки проходят опытную эксплуатацию.

Другой известной волновой энергоустановкой является «Ойстер-800» (Oyster 800), которая проходит испытания в том же ЕМЕС (рис. 5.12). Принцип ее работы довольно прост: плавающее на расстоянии до 500 м от берега с расчетной глубиной моря 10—15 м устройство шириной около 26 м представляет собой волновой насос, с помощью которого морская вода под высоким давлением по водоводу подается на гидротурбину, установленную на берегу, и затем обратно сливается в море. Проектная мощность установки 800 кВт.

В Южной Австралии в порту Макдоннелл в 2013 г. компания «ОсеапИпх» построила и ввела в эксплуатацию первую в стране опытную волновую энергоустановку мощностью 1,0 МВт с предполагаемым ее увеличением до 10,0 МВт [8]. Экспериментальный блок станции закреплен на глубине 15 м на естественном дне без его предварительной подготовки. Принцип работы устройства базируется на повышении/уменьшении давления воздуха по отношению к атмосферному давлению при колебании водяного столба в замкнутой полости, соединенной с реверсивной воздушной турбиной (рис. 5.13). Стоимость станции составила 8,0 млн долл., причем более половины (4,4 млн долл.) инвестировало в проект государственное агентство по возобновляемой энергетике ARENA.

Волновая энергоустановка «Ойстер» и схема ее работы

Рис. 5.12. Волновая энергоустановка «Ойстер» и схема ее работы

Принцип работы волновой установки «ОссапНпх»

Рис. 5.13. Принцип работы волновой установки «ОссапНпх»

В России волновая энергоустановка разработана ОАО НИИЭС в 2012 г. с использованием воздушной низконагюрной ортогональной турбины вместо применяемой в настоящее время на зарубежных установках турбины Уэллса. В установке, так же как и в австралийской, имеется неподвижная пневмогидравлическая камера с подвижной границей воды и воздуха внутри нее. Воздушный объем камеры сообщается с атмосферным воздухом через напорный воздуховод, в котором установлена воздушная ортогональная турбина, соединенная с генератором [9].

Номинальная мощность волновой установки при расчетной высоте волны 2 м с периодом 7—12 с составляет около 30 кВт. Общая высота конструкции 16,5 м, габаритный диаметр 6 м, общая масса 150 т. Диаметр волновой камеры 6 м, ее высота 3 м. Глубина установки 4,5 м. Турбина диаметром 600 мм имеет два ротора на горизонтальной оси, на роторе пять лопастей длиной 150 мм с длиной хорды 120 мм. Расчетный диапазон частоты вращения 1500— 4900 об/мин при максимально допустимой 6300 об/мин.

Специфика турбины заключается в ее вращении в одну сторону независимо от направления движения воздуха по воздуховоду. Кроме этого, в отличие от турбины Уэллса, в ней применен пристеночный направляющий поток воздуха аппарат, позволяющий увеличить КПД установки.

Установка изготовлена на «ПО «Севмаш» и смонтирована ООО «Морстройпроект» в Баренцевом море у острова Кильдин для натурных испытаний.

Помимо ОАО НИИЭС в России еще несколько компаний занимается разработкой малых волновых установок на экспериментальном уровне.

Несмотря на то, что волновые энергоустановки пока не достигли технического уровня, при котором возможно их массовое практическое применение, целесообразно продолжать исследования и разработки в этом направлении. Особый интерес они представляют для автономного энергопитания различных потребителей, расположенных в морских акваториях и на удаленных островах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы