Морской волновой прибрежный электрогенератор

Громадный потенциал
Потенциал волн огромен: он оценивается более чем в 2 млн МВт. Наиболее пригодны для волновой энергетики западное побережье Европы, северное побережье Великобритании и тихоокеанское побережье Северной, Южной Америки, Австралии и Новой Зеландии, а также побережье Южной Африки. Но и в других местах энергию волн можно использовать.Еще в 1799 г. во Франции была подана первая заявка на патент волновой мельницы. С тех пор энергию волн пытались использовать неоднократно. Интерес особо увеличился после нефтяного кризиса в 1973 г. А в 2008 г. в Португалии, в районе Агусадора вошла в эксплуатацию первая волновая электростанция. Она расположена в 5 км от берега. Мощность ее составляет 2,25 МВт, что хватает для обеспечения электроэнергией примерно 1600 домов. Проект электростанции принадлежит шотландской компании «Pelamis Wave Power».
Электростанция состоит из трех больших плавающих объектов Pelamis P-750 змеевидного типа длиной 120 метров. Объекты состоят из секций, между которыми 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 этих соединений приводит в работу гидравлические поршни, которые, в свою очередь, приводят в движение масло. Масло проходит через гидравлические двигатели. А гидравлические двигатели приводят в движение электрические генераторы, которые производят электроэнергию.
Планировалось добавить к трем существующем конвертерам еще 25, что увеличит мощность электростанции до 21 МВт. Такой мощности хватит для обеспечения электроэнергией 15 000 домов и снизит выбросы углекислого газа на 60 000 тонн в год.
Другие проекты
В 2009 г. у берегов Оркнейских островов, в северной части Шотландии, было запущено еще одно уникальное сооружение. Это генератор «Oyster» («Устрица»). Он представляет собой большой поплавок-насос, который раскачивается волнами вперед и назад и приводит, таким образом, в движение двухсторонний насос, расположенный на дне, на глубине около 16 м. Вся электрическая часть устройства вынесена на берег, а связь между двумя частями – поплавком-насосом и береговой электростанцией – осуществляется через трубу, по которой морская вода под давлением устремляется к гидроэлектрогенератору. Максимальная мощность системы – 600 кВт.На территории Москвы планировалось строительство производственного научно-исследовательского предприятия, которое будет разрабатывать модуль поплавковой волновой электростанции. А ученые УрФУ разработали мобильную волновую электростанцию. Кроме того, в России планировалось построить волновой генератор «Ocean 160».
А в Великобритании, у побережья Корнуолла, – электростанцию «Wave Hub» мощностью в 20 МВт. Здесь комплекс генераторов соединяется с берегом при помощи силового кабеля. Сам комплекс работает за счет вертикального перемещения поплавков, которые скользят по колоннам, заякоренным у дна. Общая мощность системы из 400 буев запланирована на 50 МВт.
Это крупнейшая волновая электростанция в мире. Буи расположены в море начиная с расстояния 16 км от берега и дальше, на протяжении 1800 м.
Буи устроены следующим образом. Колонна содержит внутри генератор, который за счет системы поршней приводится в движение, и вырабатывает электричество, когда буй колеблется на волнах. Электрический ток от каждого буя передается по проводам на подводную подстанцию, от которой силовой кабель передает электроэнергию на сушу.
Проблемы и преимущества
Основная проблема при создании волновых электростанций связана с тем, что штормовые волны гнут и сминают даже стальные лопасти водяных турбин. Поэтому приходится применять методы искусственного снижения мощности, отбираемой от волн. Кроме того, они могут представлять опасность для безопасного плавания.Тем не менее у таких станций есть и свои преимущества. Они могут выполнять роль волногасителей, защищая гавани и берега от разрушения. Некоторые маломощные типы могут устанавливаться на стенках причалов и опорах мостов, уменьшая воздействие волн на них. При преобразовании энергии волн эффективность может существенно превышать прочие альтернативные способы, такие, как ветряные и солнечные электростанции, достигая коэффициента полезного использования в 85 %.
Энергию из морских колебаний можно получить, преобразовав движение волн вверх и вниз в электрическую энергию посредством генератора. В простейшем случае генератор должен получать вращательный момент на вал, при этом промежуточных преобразований не должно быть много, а большая часть оборудования должна находиться по возможности на суше.
Авторская идея
Автор давно занимается разработкой проектов использования прибрежной волновой энергии.В настоящее время морская прибрежная волновая энергия практически не используется, хотя запасы ее неисчерпаемы. Среди возобновляемых источников энергия волны обладает наибольшей удельной мощностью: 15 кВт / погонный метр.
Прибрежная волновая электростанция, по мнению автора, должна удовлетворять следующим требованиям:
1. Энергия волн идет по поверхности, под водой движения практически нет, т. е. забор энергии происходит только с поверхности воды. Движущиеся части под водой исключены. Забор энергии идет в зоне максимальной волновой энергии в полосе прибоя;
2. Используется не только фактор подъема и спада волны, но и фактор движения волн в определенном направлении;
3. То, что станция «прибрежная», предполагает близкое наличие дна, поэтому обязательно использование опоры о дно. Забор энергии волны только от подъема и спада без опоры – неэффективен;
4. Генератор должен обязательно находиться над водой, под водой генератор устанавливать нельзя или практически сложно. Низкоэффективный «линейный» возвратно-поступательный генератор следует исключить.
В основе предыдущей авторской идеи – тележка с килем и баллонами большого диаметра на осях по краям тележки. Это – по примеру одной из осей автомобиля повышенной проходимости с колесами большого диаметра. Сама тележка находится на оси конца силового рычага, другой конец которого – на верху столба (колонны), выполняющего опорные функции. Силовая часть – между опорой (столбом) и верхним концом рычага (патент № 2597342).
Недостаток устройства – удаленность центра тяжести силовой части от оси опорной башенки с опорой на дне, ограничение угла действия силовой части. Эти факторы могут привести к не совсем стабильной работе и в сильный шторм вызвать поломку и отказ в работе устройства.
Новая задача
Задачей являлось создание устройства, позволяющего более свободно и эффективно производить забор волновой энергии с поверхности волн недалеко от берега на небольшой глубине, где максимальна волновая амплитуда, и работа которого слабо зависит от искаженной формы волны, вносимой гребнем (буруном).Технический эффект такого изобретения достигается путем усовершенствования устройства, которое с помощью рычага с поплавком вращает круговые генераторы, расположенные над поверхностью воды, в котором используется фактор направления движения волн и свойство баллонов тороидальной формы большого диаметра в движении преодолевать крупные волны с закрученным гребнем.
Состав устройства
Предлагаемое устройство состоит из: полой цилиндрической башенки с опорой, корпуса силовой части на верху башенки с возможностью разворота без ограничений на 360 градусов на оси башенки, генераторов на корпусе силовой части, рычага, поплавка на оси внизу рычага в виде тележки с килем и баллонами тороидальной формы на осях вращения по краям тележки. Внутри корпуса силовой части находится втулка с маховым колесом. Втулка соединена с осью, к которой с двух сторон закреплен рычаг, через механизмы одностороннего вращения (храповики). Шестерня на оси генераторов зацеплена с маховым колесом.На башенку сверху, как продолжение башенки, вставлен держатель колец кольцевого токосъемника, на нем, в свою очередь, установлена шаровая опора для корпуса силовой части, который дополнительно держится не опорном кольце. Между корпусом силовой части и башенкой с держателем находятся игольчатые подшипники. Через нишу корпуса силовой части вставляется щеткодержатель со щетками, которые контактируют с кольцами токосъемника на держателе колец. Провод от генераторов позволяет свободно вытаскивать и вставлять щеткодержатель в нишу. Ниша закрывается крышкой. Провод для потребителя изнутри соединен с кольцами, затем через полую башенку уходит ко дну и далее – на потребителя.
Принцип работы
Волна килем ориентирует корпус силовой части рычагом по направлению своего движения на оси башенки, поднимает рычаг за счет баллонов и с помощью механизма одностороннего вращения раскручивает маховое колесо, которое в свою очередь вращает шестерню с генераторами.Генераторы, подключенные синфазно, вырабатывают электроэнергию. После прохождения волны рычаг падает, но, т. к. вступают в работу механизмы одностороннего вращения, маховое колесо продолжает вращаться. Следующая волна повторяет цикл, т. е. идет периодическая «подкрутка» махового колеса. Электрический ток от генераторов через провод, контакты кольцевого токосъемника и силовой провод поступает по дну на берег (к контроллеру зарядки, батарее, инвертору и т. д.).
Следует заметить, преобразование механической энергии в электрическую – энергетически достаточно затратный процесс. Безопорный забор энергии волны только от подъема и спада энергетически неэффективен. Заявленное изобретение – наиболее перспективный путь получения и преобразования океанской или морской прибрежной волновой энергии.
-
07.03.2021 23:43:28Мировой энергорынок: время глобальных перемен
902
Декарбонизация, рост возобновляемой энергетики, производство и использование «зеленого» водорода стали важнейшими трендами мировой повестки. Разработка механизмов углеродного регулирования странами Евросоюза вынуждает их торговых партнеров снижать выбросы и приближать экологические показатели к европейским стандартам.
Возобновляемая энергетика, Водородная энергетика, Экология
07.03.2021 22:42:36Отложенный экспорт?336
Переход на «водородную» экономику вслед за Европейским Союзом стали активно обсуждать в России. Зеленый водород представлен не только как «избавитель» от парниковых газов, но и важная статья экспорта.
Возобновляемая энергетика, Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), Водородная энергетика
13.02.2021 23:43:56 Елена ВОСКАНЯНВИЭ: оправданы ли мечты о зеленом будущем?329
Зеленую генерацию очень часто называют энергетикой будущего. Действительно — в долгосрочной перспективе все более актуальным представляется постепенный переход к использованию возобновляемых и экологически чистых источников энергии, например водорода. Может ли альтернативная генерация стать единственной энергетикой будущего, выясняли участники Гайдаровского форума-2021.
Водородная энергетика, Возобновляемая энергетика, Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)
12.02.2021 22:29:23 Ирина КРИВОШАПКАТГК-1: безграничные ГЭС451
Уникальная структура производственных мощностей «ТГК-1» включает 40 ГЭС, часть которых могут войти в мировую историю как артефакты и великие творения технической мысли. Станции способны вырабатывать до 2900 МВт электроэнергии. При этом многие ГЭС являются ветеранами гидроэнергетической отрасли, в связи с чем ПАО «ТГК-1» реализует масштабную программу их обновления.
Возобновляемая энергетика, Гидроэнергетика, ТГК, Модернизация в энергетике, Энергоэффективность
-
14.05.2018 09:56:20 Владимир НЕСТЕРОВВ Карелии бизнес и власть синхронизировали инвестиционные планы
3710
В апреле в Петрозаводске состоялась Региональная инвестиционная энергетическая конференция, в рамках которой представители бизнес-сообщества и органов власти обсудили инвестиционные планы развития энергетической, транспортной и инженерной инфраструктуры Карелии.
МРСК, Техприсоединение
12.05.2018 11:32:37Мирная эволюция: цифровые подстанции – новый шаг в энергетике3298
В сфере энергетики в России происходят глобальные изменения, связанные с цифровизацией. Цифровые подстанции – новый подход, соединяющий решения в области электротехники и digital-сферы, который выводит решение задач эффективного управления энергетическими объектами на новый уровень.
Автоматизация в энергетике, Подстанции
16.05.2018 12:58:08 Елена ВОСКАНЯНВ России нужна промышленная экосистема для ветроэнергетики3708
При этом под локализацией понимается не только перенос зарубежных технологий на территорию России и открытие новых производств ведущими иностранными вендорами, но и создание собственных производств и компетенций в этой области. Об особенностях локализации говорили участники выставки-конференции Alternative Recourses of Word Energy Expo (ARWE-2018), которая прошла в апреле в Сочи. Мероприятие было организовано АО «Электрификация».
Ветроэнергетика, Возобновляемая энергетика, Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)
12.05.2018 12:06:45 Ольга МАРИНИЧЕВАОлег Дерипаска: успешный бизнесмен или заложник собственных амбиций?3841
Его называли алюминиевым королем и некоронованным правителем Хакасии, самым богатым россиянином 2008 года и другом влиятельных людей всего мира…
12.05.2018 05:55:14Цифровизация: от концепции – к практическим решениям26377
Круглый стол «Цифровые технологии в управлении энергетическими системами», организованный «Энергетикой и промышленностью России» в рамках Российского международного энергетического форума, мы стремились сориентировать на предельно конкретные вопросы. В начале мероприятия модератор – главный редактор «ЭПР» Валерий Пресняков отметил, что участникам предоставляется возможность рассказать о своих практических решениях, так или иначе нацелен...
Инновации
-
12.05.2018 05:55:14Цифровизация: от концепции – к практическим решениям
26377
Круглый стол «Цифровые технологии в управлении энергетическими системами», организованный «Энергетикой и промышленностью России» в рамках Российского международного энергетического форума, мы стремились сориентировать на предельно конкретные вопросы. В начале мероприятия модератор – главный редактор «ЭПР» Валерий Пресняков отметил, что участникам предоставляется возможность рассказать о своих практических решениях, так или иначе нацелен...
Инновации
12.06.2018 19:59:26 Славяна РУМЯНЦЕВАЦифровизация энергетики: от «интеллектуальных» турбин до «умных» сетей24655
Никогда прежде мир не был так тесно связан и настолько «оцифрован», как сегодня. Дигитализация уже превратилась в неотъемлемую часть настоящего.
Цифровизация, Smart Grid, Инновации, Турбины
19.06.2018 13:52:08 Павел ШАЦКИЙ, первый заместитель генерального директора ООО «Газпром энергохолдинг»ДПМ-2: драйвер роста или обуза для потребителей?22193
Философский вопрос о первичности «курицы или яйца» в случае с перспективами российской энергетики звучит так: стимулировать ли инвестиции в энергетику с целью технологического прорыва в целом ряде секторов экономики или сдерживать тарифы, чтобы дать фору для развития несырьевым секторам?
Электроэнергетика, Инвестиции
25.11.2019 09:04:52 Славяна РУМЯНЦЕВАКто виноват, что в Японии «запретили» микроволновки15351
Микроволновая печь, как и составляющий ее основу магнетрон, до сих пор имеют множество противников. Масса негативных мифов о СВЧ-печах находят своих почитателей, а фейковые новости о вреде бытовой техники распространяются по всему миру.
Инновации
21.10.2018 06:54:56К обновлению с КОММодом: роли и декорации очередной модернизации15010
ДПМ-2, ДПМ-штрих и, наконец, новое, пока неизвестное широкой отраслевой публике понятие – КОММод, обозначают одну программу, цели и суть которой заключаются в модернизации генерирующих мощностей отечественной энергетики. Все просто и сложно одновременно, поскольку профессиональное сообщество разделилось на тех, кто ждет от грядущей программы прорывных результатов, и на тех, кто осторожно заявляет о назревших рисках.
Модернизация в энергетике