16: Спеціальні теми - Енергія з моря

Last updated
Save as PDF

Page ID: 37384

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

У світі, де відновлювані джерела енергії набувають все більшого значення, багато хто звернувся до величезних океанів як джерела енергії. Коли вітри проносяться через океан, вони прикладають силу до води на поверхні. Коли вода штовхається в ту чи іншу сторону, вона створює хвилі. Енергія, що міститься в хвиль, чітко ілюструється руйнуванням, яке може бути спричинено цунамі, а також безперервною ерозією берегових ліній. Незважаючи на те, що не всі потенційні місця для захоплення енергії хвиль можуть бути використані (через судноплавні смуги, рибальство, чутливі місця проживання тощо), все ще є достатньо енергії для підтримки наших потреб. Дослідницький інститут електроенергетики (EPRI) провів дослідження, в якому підрахували, що загальна кількість хвильової енергії, доступної вздовж зовнішнього шельфу США, становить близько 1,170 ТВт·год/рік. Щоб поставити це в перспективі, вся США використовує в цілому близько 4,000 ТВтг щорічно. Повний звіт EPRI дивіться тут.

Як ми використовуємо енергію хвилі? Існує багато різних варіацій, і нові технології постійно розробляються, але всі вони будуються з центральної теми. Для того щоб генерувати електричну енергію від хвиль, потрібна механічна енергія. Це може бути у вигляді насоса або турбіни, яка обертається, і за допомогою руху електромагнітних полів створюється електричний струм. Існує чотири основних типи пристроїв для уловлювання енергії хвилі:

Пристрої термінатора

Ці пристрої, як правило, розташовані перпендикулярно напрямку хвиль для того, щоб використовувати вертикальний рух поверхні води. У коливальному пристрої водяного стовпа хвилі проштовхують воду через отвір під поверхнею приладу. У міру підвищення рівня води всередині пристрою повітря всередині камери стискається і витісняється з турбіни для отримання електричної енергії. Осцилюючі пристрої водяного стовпа найчастіше зустрічаються на берегових лініях, але також випускаються і плавучі системи.

атенюатори

Аттенюатори - це довгі сегментовані пристрої, які лежать паралельно напрямку хвиль. У міру проходження хвилі різні сегменти піднімаються і опускаються. Рух між сегментами на різній висоті використовується для приводу гідравлічних насосів або певного типу перетворювача, який потім може виробляти електроенергію.

Точкові поглиначі

Ці пристрої використовують вертикальний рух плаваючого компонента для стиснення рідини через турбіну, викликаючи обертальний рух, який може бути використаний для вироблення електроенергії. Вони, як правило, більш компактні, ніж інші пристрої, і вимагають, щоб якийсь компонент був нерухомим (встановлений на морському дні), тоді як безкоштовний компонент рухається через хвилі.

Пристрої для перекидання

Ці пристрої мають резервуар, який заповнений надходять хвилями. У міру накопичення хвиль рівень води у водоймі збільшується, збільшуючи її потенційну енергію. Багато в чому так само, як гребля на річці, вода у водосховищі виділяється через турбіну, і коли вона стікає в навколишню воду, вона виробляє електроенергію.

Джерело: (Бюро управління енергією океану).

Мініатюра: турбіна SeaFlow потужністю 300 кВт біля північного узбережжя Девона. (CC BY-SA 3.0 Неадаптований; Фанді).