Периодические турбины

К началу 1990-ых уменьшился интерес к эстуариево полученной энергии приливов и отливов, и ученые и инженеры начали смотреть на потенциал прибрежных потоков, которые могут использоваться периодическими турбинами. Вместо того, чтобы использовать дорогостоящие заграждения и низкие главные турбины определил местонахождение в устьях, может быть возможно использовать кинетическую энергию потоков в быстрых периодических потоках или потоках на подходящих местах, используя относительно простые методы - периодические турбины. Поскольку потоки быстро изменяются, потоки часто производятся в прибрежных водах (довольно часто в областях, далеко удаленных из заливов и устий). Во многих местах форма морского дна вынуждает воду течь через узкие каналы, или вокруг мысов (очень как завывания ветра через узкие долины и вокруг холмов). Однако, у морской воды есть намного более высокая плотность чем воздух (832 раза). Таким образом, у потоков, бегущих в скоростях 5 - 8 узлов (9,25 км/ч - 16,7 км/ч), есть тот же самый энергетический потенциал как место ветряной мельницы с windspeeds 390 км/часов! Кроме того, в отличие от ветра, мчащегося через долину или по вершинам, периодически произведенные прибрежные потоки предсказуемы. Поток входит и каждые двенадцать часов, приводя к потокам, которые достигают пиковой скорости четыре раза каждый день.

 

Периодические турбины - главное соревнование периодическим заграждениям, но идея пока еще относительно слаборазвита. Будучи похож на подводный ветряной двигатель они предлагают много преимуществ перед периодическими заграждениями. Они являются менее подрывными к дикой природе, позволяют маленьким лодкам продолжать использовать область, и иметь намного более низкие материальные требования чем дамба. Периодические турбины функционируют хорошо, где прибрежные потоки достигают 2-3 м\с (более медленные потоки имеют тенденцию быть неэкономными, в то время как большие помещают много напряжения на оборудовании). В таких потоках турбина 20 м. в диаметре произведут так много энергии как ветряную мельницу 60 м. диаметром. Преимущества периодической турбины состоят в том, что она ни не замечена, ни услышана. Целое собрание (кроме трансформатора) ниже ватерлинии.

 

Есть много мест во всем мире, где периодические турбины были бы эффективны. Прибрежные потоки являются самыми сильными в краях миров большие океаны. Обзор вероятных мест энергии приливов и отливов в конце 1980-ых оценил, что энергетический ресурс был сверх Юго-Восточной Азии на 330.000 МВТ, одна область, где вероятно, что такие потоки могли эксплуатироваться для энергии. В частности китайские и японские побережья, и большое количество проливов между островами Филиппин являются подходящими для развития производства электроэнергии от прибрежных потоков. Во всех этих регионах могут быть развиты подводные турбинные фермы. Идеальное место близко к берегу, в глубинах воды приблизительно 30 м., где на лучших местах потоки могли произвести больше чем 10 мегаватт энергии за квадратный километр. Европейский союз уже идентифицировал 106 мест, которые были бы подходящими для турбин, 42 из них вокруг Великобритании. Первые периодические турбины будут развернуты от Юго-западного побережья Англии. Это будет 12-15 м. в диаметре, и, как ожидают, произведет 300 кВт (достаточно, чтобы привести небольшую деревню в действие). Считается, что стоимость энергии от этих ранних турбин составит 0,10/кВтч USD. Это более дорого чем обычные источники энергии (уголь, газ), но значительно ниже чем, что много островных сообществ уже платят за энергию. Поскольку технология назревает далее, цены, вероятно, продолжат понижаться.

 

ЭНЕРГИЯ ВОЛНЫ

Значительная часть главного притока энергии к этой планете, солнечной энергии, преобразована естественными процессами, то есть посредством производства ветра, к энергии, связанной с волнами. Волны произведены ветром, поскольку дует ветер через океанскую поверхность. Энергия, таким образом содержавшая, является существенной, в привилегированных широтах с ценностями ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 70 МВТ/КМ фасада волны.

Океанские волны представляют значительный возобновляемый источник энергии. Они путешествуют на большие расстояния без существенных потерь и так акт как эффективный энергетический транспортный механизм через тысячи километров. Волны, произведенные штормом в центральной Атлантики, поедут полностью в побережье Европы без существенной потери энергии. Вся энергия сконцентрирована около водной поверхности с небольшим волновым воздействием ниже 50-метровой глубины. Это делает энергию волн чрезвычайно сконцентрированным источником энергии с намного меньшими почасовыми и ежедневными изменениями чем другие возобновимые ресурсы, такие как ветер или солнечный.

 

Так как в принципе сотни километров, выровненных с электростанциями, являются мыслимыми, энергия волны могла способствовать значительно мировому энергоснабжению, если экономический способ извлечь эту энергию мог бы быть найден. Самая высокая концентрация энергии волн может быть найдена в областях самых сильных ветров, то есть между широтами 40 градусов и 60 градусов и в северных и в южных полушариях на восточных сторонах океанов. Страны как Соединенное Королевство - таким образом самые привилегированные местоположения в мире для извлечения энергии волн.

 

ТЕХНОЛОГИЯ

Как правило океанские устройства волны захватили энергию волн и преобразовывают их энергию в электричество. Энергетические устройства волны включают гидропьезоэлектрические, колеблющиеся водные колонки, волна, которой управляют (сужался канал), и морские моллюски. Особенно ‘морские моллюски’ вовлекают воздух принуждения волнового воздействия между лезвиями, расположенными на периметре круглой структуры баржи. Воздухом тогда управляют через воздушные турбины, которые вращаются в шахте, связанной с электрическим генератором.

 

Европа, и в особенности Соединенное Королевство, смотрят на энергию волн. Недавний обзор британским правительством показал, что есть теперь типы устройств энергии волн, которые могут произвести электричество по стоимости менее чем 0,10/кВтч USD, пункту, в котором производство электричества становится экономически жизнеспособным. Самое эффективное из устройств, ”Salter ”Утка может произвести электричество меньше чем за 0,05/кВтч USD. ”Salter ”Утка был развит в 1970-ых профессором Стивеном Сэлтером в Эдинбургском университете в Шотландии и производит электричество, подпрыгивая с волнами. Хотя это может произвести энергию чрезвычайно эффективно, это было эффективно уничтожено в середине 1980-ых, когда отчет Европейского союза неверно оценивал стоимость электричества произведенное фактором 10. В последние несколько лет, ошибка была понята, и интерес к Утке становится интенсивным.

 

"Моллюск" - другое устройство, которое, Как ”Salter ”Утка может сделать энергией из морской выпуклости. Моллюск - расположение шести воздушных камер, установленных вокруг полого круглого спинного хребта. Поскольку воздействие волн на воздух структуры вызвано между этими шестью сумками через полый спинной хребет, который оборудован самоисправлением турбин. Даже учитывая телеграфирование, чтобы поддержать, вычислено, что Моллюск может произвести энергию приблизительно за 0,06 USD / кВтч.

 

И Утка и Моллюск производят энергию от волн в море. Это полезно для производства энергии для оффшорных структур и низменных островов. Однако, где острова предлагают подходящие места, установленная утесом колеблющаяся водная колонка (OWC), у генераторов есть много преимуществ, не, наименьшее количество которого является фактом, что генераторы и все телеграфирование являются базирующимися на берегу, делая обслуживание из прежнего и замену намного более простого последнего. OWC работает над простым принципом. Поскольку волна льется в главную палату, воздух повышен труба, которая предоставляет турбине помещение. Поскольку волна отступает, воздух высосан вниз в главную палату снова, прядя турбину в противоположном направлении.

Машины OWC были уже проверены на многих местах, включая Японию и Норвегию. Великобритания находится на краю развертывающейся скопы II, второе поколение OWC. Есть особый интерес к системам OWC из-за большого количества (7 000 МВТ) энергии волны береговой линии, доступной для эксплуатации. Затраты для OWC произведенное машиной электричество, вероятно, начнут в 0,10 USD / кВтч. Система первого поколения, основанная на острове Айлея, использует в своих интересах естественный горный овраг, чтобы вести турбину на 180 кВт приложенной к генератору электричества. Построенный исследователями из университета Королевы Белфаста система поставляет электричество местной сетке, которая связана с материковой единой энергосистемой подводным кабелем Однако, обе OWC-системы и системы океанской волны страдают от попытки использовать жестокие силы. Первый норвежский OWC был разорван от обрыва утеса во время шторма, станция Айлея полностью погружена при штормовых условиях.

 

PELAMIS

Было несколько предложений использовать океанские волны, чтобы произвести электричество или сделать другие полезные продукты, такие как пресная вода или водород. До настоящего времени ни один из них не был успешно коммерциализирован. Ocean Power Delivery Ltd. развивает новый оффшорный энергетический конвертер волны под названием Pelamis. Компания успешно предложила цену для контракта, чтобы установить пару устройств опытного образца на 375 кВт от Айлея, Шотландии, под 1999 шотландское Обязательство Возобновляемых источников энергии. У устройства есть ежегодный коэффициент использования 38 % на выбранном месте. Это приблизительно 130 метров длиной и 3,5 метра в диаметре. Это, как намечают, будет установлено в начале 2002 и произведет более чем 2,5 миллиона кВтч электричества ежегодно, достаточно чтобы обеспечить власть для 150-200 домов.

 

Устройство Pelamis - полузатопленная, ясно сформулированная структура, составленная из цилиндрических секций, связанных шарнирными суставами. Вызванному движению волны этих суставов сопротивляются гидроцилиндры, которые качают нефть высокого давления через гидравлические двигатели через сумматоры сглаживания. Гидравлические двигатели заставляют электрические генераторы производить электричество. Власть от всех суставов питается вниз единственный кабель соединение на морском дне. Несколько устройств могут быть связаны вместе и связаны, чтобы поддержать через единственный кабель морского дна. Новая объединенная конфигурация используется, чтобы вызвать tuneable, поперечный двойной резонансный ответ, который очень увеличивает захват власти в небольших морях. Контроль сдержанности относился к суставам, позволяет этому резонансному ответу быть 'вздернутым' в небольших морях, где эффективность захвата должна быть максимизирована или 'вниз превращена', чтобы ограничить грузы и движения в условиях выживания.

Полное устройство гибко пришвартовано, чтобы качаться передней частью к поступающим волнам и получает его 'ссылку' из охвата последовательных гребней волны.

У устройства Pelamis есть много важных преимуществ перед другими существующими или предложенными энергетическими Конвертерами Волны, они включают: 

· Ответ Tuneable позволяет захвату власти максимизироваться в небольших морях, ограничивая грузы и движения в чрезвычайных условиях

· Голова на аспекте к серьезным волнам представляет минимальное сопротивление высоким скоростям в чрезвычайных гребнях волны

· Конечная длина устройства оптимизирована, чтобы извлечь власть из более коротких длин волны и неспособна к ссылке против длинных волн, связанных со штормовыми условиями

· Маленький диаметр приводит к местному погружению или появлению в больших волнах, ограничивающих силы и моменты в структуре

· У гибкой системы швартовки есть диапазон движения, которое в состоянии приспосабливать самые большие волны

 

МОГУЩЕСТВЕННЫЙ КИТ

Marine Science & Technology Centre Японии запустила самое большое в мире оффшорное плавающее устройство энергии волн в июле 1998, и полномасштабный опытный образец будет проверен до 2000 года.

Это плавающее устройство, названное Могущественным Китом, преобразовывает энергию волны в электричество. Меры по устройству 50 метров длиной 30 метрами шириной, и волны использования в Тихом океане, чтобы вести три воздушных турбины (один с номинальной продукцией 50 кВт + 10 кВт и двумя из 30 кВт) на борту платформы, произвести 120 кВт электричества.

 

Будучи буксированным к его швартовке приблизительно 1,5 км от устья залива Gokasho, Могущественный Кит был поставлен на якорь на дне моря (приблизительно 40 м. глубиной) с шестью линиями швартовки; четыре линии на в сторону моря стороне и два на lee стороне. Пришвартовывающиеся линии разработаны, чтобы противостоять ветрам тайфуна, и единица разработана, чтобы обращаться с волнами 8 м., Могущественный Кит преобразовывает энергию волны в электричество при использовании колеблющихся столбов воды, чтобы вести воздушные турбины. Втекающие волны и из воздушных камер во 'рту' Могущественного Кита делают водный уровень во взлете и падении палат. Вода вызывает воздух в и из палат через носики на вершинах палат. Получающиеся быстродействующие потоки воздуха вращают воздушные турбины, которые ведут генераторы. Могущественный Кит может быть дистанционно управляемым от на суше. В демонстрационном опытном образце произведенная энергия главным образом используется инструментами, которые несут на борту; любой излишек используется, чтобы зарядить аккумуляторную батарею или, когда это полностью заряжено, используется резистором погрузки. Предохранительный клапан защищает воздушные турбины от бурной погоды, отключая поток воздуха, если скорость вращения турбин превышает предопределенный уровень. Так, чтобы это могло использоваться в будущем, чтобы улучшить качество воды, опытный образец также оборудован воздушным компрессором, чтобы обеспечить проветривание.

 

Поскольку это поглотило и преобразовало большую часть энергии в волне, Могущественный Кит также создает спокойное морское пространство позади этого, и эта особенность может быть использована; например, чтобы сделать области, подходящие для сельского хозяйства рыбы и водных видов спорта. Структура самого могущественного Кита может использоваться в качестве погодной контрольной станции, временной швартовки для маленьких судов или развлекательной рыбацкой платформы.

 

РЕЗЮМЕ

В настоящее время и поток и энергия волны страдают от проблем ориентации, в том смысле, что никакой метод не строго экономичен в крупном масштабе по сравнению с источниками стандартной мощности. Кроме того, ни один не произведет электричество при устойчивом уровне и таким образом не обязательно во времена максимального спроса. Станции энергии волн страдают даже больше от этих проблем, их темпа производства, являющегося ненадежным. В развитии Норвегии энергии волн был продвинут далее, концентрируясь на маленьких заявлениях на отдаленных островах и т.п., и долгое время небольшой электростанции (500 кВт), которыми управляют успешно в Toftestallen, пока это не было отметено морем.

 

Неудобства станций энергии волн по сравнению с возможно их самым близким конкурентом - энергией ветра - очевидны: У единицы энергии волн, вероятно, не будет намного больше чем три раза продукции единственного ветряного двигателя, но стоимость строительства, вероятно, произойдет намного выше из-за пришвартовывающихся проблем, большой и сравнительной сложности целой структуры и основанного на воде местоположения. Это займет время - и гораздо больше инвестиций в возобновляемые источники энергии - перед единственной сравнительной премией, факт, что они израсходовали и стирают меньше земли, будет преобладать по экономическим соображениям.

 

И в то время как энергия волны используется успешно в очень мелкомасштабных заявлениях, таких как двигающиеся на большой скорости маяки или навигационные бакены, ее краткосрочные перспективы, поскольку главный спонсор крупномасштабной выработки энергии, кажется, экономно почти исключен. Так, пока стоимость поддержания существующего темпа выделения углекислого газа не принята во внимание, строя новые электростанции, и политика принята, который зависит менее строго от рыночных сил, вероятности энергии приливов и отливов или энергии волн, играющей главную роль в энергоснабжении западных индустрализированных стран, даже среднесрочное будущее является маленьким.

 

Литература - ВЛАСТЬ HYDRO

ПВО, 1988: Оценка Воздействия на окружающую среду Проектов Помощи в целях развития: Контрольные списки для Начального показа Проектов. DUH/NORAD. 29 стр.

Danida, 1988: Экологические проблемы в управлении Водными ресурсами. Danida/Ministry Иностранных дел. 61 стр.

Легкий галоп, L.W., 1983: Исследования Воздействия для Дамб и Резервуаров. Гидроэнергия и Строительство Дамбы.

Всемирный банк, 1984: Качество воды в Гидроэлектрических Проектах: Соображения для Планирования в регионах Тропического леса. Технический документ № 20.

Goldsmith и Hildyard: Социальное и Воздействие на окружающую среду больших дамб. Первая часть (преподобный).., 1987

Goldsmith и Hildyard: Социальное и Воздействие на окружающую среду больших дамб. Часть 11., 1987

Как Вещи Работа, Универсальная Энциклопедия Машин, в соответствии с договоренностью с Bibliographisches Institut AG, Мангейм.

Аллен Р. Инверсин:Micro Составленная из первоисточников книга Гидроэлектроэнергии, NRECA, Вашингтон, 1986: практический справочник по разработке и реализации в развивающихся странах, превосходном описании всех соответствующих аспектов.

Алекс Артер/уели Мейер: Руководство Разработки Гидравлики, СКАТ, Св. Галлен, 1990.

Эмиль Мозоний, развитие Гидроэнергии, венгерский Acad. Наук, Будапешта, 1960.

Вилли Боль: Stromungsmaschinen, Berechnung und Konstruktion, Фогель Ферлаг, Wurzburg, 1980

Аллен Р. Инверсин, Pelton Micro-Hydro Дизайн Опытного образца, Институт развития Соответствующей технологии, Лае, 1980

Книга 1990 Года Разработки Kempes, Morgan Grampion Book Publishing Co. Ltd., Лондон.