8 typov meničov energie vĺn a ako každý funguje

Keď vietor prechádza ponad otvorený povrch jazier a oceánov, vytvárajú sa vlny. Energia morských vĺn je obrovská. Táto energia oceánu môže byť využitá prostredníctvom rôznych typov meničov energie vĺn. Niektoré z výhod energie vĺn sú, že je zadarmo, udržateľné, obnoviteľné a bezodpadové.

V dôsledku toho nám to môže pomôcť znížiť naše uhlíková stopa. Byť najkoncentrovanejším zdrojom energie z obnoviteľných zdrojov na planéte s hustotou výkonu výrazne vyššou ako má vietor a solárnej energie, je tiež výnimočný.

Wklobúk je energia vĺn?

Typ energie pochádzajúci z oceánskych alebo morských vĺn je známy ako energia vĺn, oceán energiealebo energiu morských vĺn. Systémy energie vĺn využívajú kinetickú (pohybovú) energiu z prudkého vertikálneho pohybu povrchových vĺn oceánu na vykonávanie užitočných úloh.

Na čo sa využíva energia vĺn?

Zachytená energia vĺn sa využíva na rôzne prospešné úlohy, ako je vytváranie energie, odsoľovanie vody a čerpanie vody do nádrží.

Ako sa generuje energia vĺn?

Pohyb plávajúcich predmetov umiestnených na hladine oceánu nahor a nadol vytvára silu vĺn. Inými slovami, vietor vytvára vlny, ktoré potom vytvárajú energiu. Moderná technológia využíva prirodzené pohyby vodných prúdov a vzdúvaní na výrobu energie, keď sa vlny pohybujú nad oceánom.

Čo je to Wave Energy Converter?

Kinetická a potenciálna energia spojená s pohybujúcou sa oceánskou vlnou sa transformuje na využiteľnú mechanickú alebo elektrickú energiu strojmi nazývanými konvertory vlnovej energie (WEC).

Konvertory energie vĺn môžu produkovať čistú energiu na rôzne účely, vrátane čerpania na odsoľovanie slanej vody alebo pohonu podvodných vozidiel. Množstvo oceánskej energie v tejto forme je najvyšší odhadovaný celosvetový zdroj.

Typy meničov energie vĺn

Nasledujú niektoré z rôznych technológií, ktoré sa využívajú na energiu vĺn.

• Atenuátor
• Bodové absorbéry
• Prevodník prepätia oscilujúcich vĺn
• Oscilačný vodný stĺpec
• Overtopping/Terminator Device
• Diferenciál ponoreného tlaku
• Bulge Wave
• Rotujúca hmota

1. Atenuátor

Atenuátor je plávajúci objekt, ktorý efektívne vedie vlny tým, že pracuje paralelne so smerom vlny. Na napájanie týchto zariadení sa používa relatívna rýchlosť oboch ramien, keď nimi prechádza vlna.

Závisia od ohýbania kĺbov, aby poskytovali energiu, a ich dizajn je zvyčajne (ale nie vždy) modulárny. Predstavte si dve člny spojené dohromady, aby vytvorili krídla.

Tieto miniaplikácie sa snažia využiť rôzne prevody pohybu, vrátane napríklad rázov, kývania a zdvíhania. Na maximalizáciu výkonu z určitého vlnového prostredia je rozhodujúcim faktorom v týchto zariadeniach dominantná vlnová dĺžka.

2. Bodové absorbéry

Bodový absorbér je plávajúci objekt, ktorý sa pohybuje na hladine vody alebo blízko nej a absorbuje energiu zo všetkých smerov. Vytvára elektrinu z pohybu skákacieho vrchu okolo základne. Sú možné rôzne systémy odberu energie v závislosti od toho, ako sú usporiadané vytláčacie zariadenia a reaktory.

Tieto plávajúce konštrukcie využívajú pohyb vĺn na jednom mieste a majú obmedzenú horizontálnu veľkosť v porovnaní s ich vertikálnym rozmerom. Väčšina konštrukcií bodového tlmiča sa prinajmenšom podobá na štandardnú bóju.

Bodový absorbér je často konštruovaný tak, že jeden koniec je pevný (alebo aspoň pripevnený okolo hladiny vody) a druhý koniec sa pohybuje vertikálne, keď vrcholy a žľaby vĺn zdvíhajú a spúšťajú zariadenie.

Výsledným vratným pohybom môže byť poháňaný lineárny generátor alebo kvapalinové čerpadlo, ktoré môže generovať využiteľnú energiu. Toto zariadenie využíva pohyb nahor a nadol spôsobený morskými vlnami. Jedným z najbežnejších dizajnových motívov používaných v súčasnosti v lodnom energetickom priemysle sú bodové absorbéry.

3. Prevodník prepätia oscilujúcich vĺn

Vlnové rázy a pohyb molekúl vody sa premieňajú na energiu oscilačnými vlnovými rázovými meničmi. V reakcii na pohyb vody vo vlnách sa rameno kýva dopredu a dozadu ako kyvadlo umiestnené na otočnom kĺbe.

Takmer vždy úplne ponorené, tieto zariadenia často sedia na morskom dne v plytkej vode, možno dokonca aj v nebezpečnejších vlnolamových zónach.

Najzákladnejším dizajnom je výkyvná klapka ramena, ktorá sa otáča na kĺbovom kĺbe a osciluje tam a späť v dôsledku pohybu vĺn, ktoré na ňu pôsobia. Pohyb klapky môže byť mechanicky spojený s generátorom na výrobu elektriny alebo čerpadlom na stlačenie tekutiny, pretože sa správa ako veľké rameno páky.

4. Oscilačný vodný stĺpec

Na vodnej hladine majú oscilujúce vodné stĺpce (OWC) často tvar „L“. Dutá, čiastočne ponorená štruktúra známa ako oscilujúci vodný stĺpec. Obsahuje stĺpec vzduchu na vrchole stĺpca vody a je otvorený oceánu pod hladinou vody.

Stĺpec vzduchu sa stláča a dekompresuje v dôsledku vĺn, ktoré zdvíhajú a znižujú vodný stĺpec. V tomto koncepte obojsmerná vzduchová turbína umiestnená na vrchu plošiny zachytáva vzduch v komore medzi vodnou hladinou a ňou.

Vratný pohyb vĺn pôsobí ako piest na vzduch v komore, keď prechádzajú pod zariadením, čím sa zvyšuje a znižuje tlak.

Vzduch sa stláča a tlak v komore sa zvyšuje v dôsledku stúpajúcej hladiny vody a hrebeňa vĺn, čo spôsobuje roztočenie turbíny.

Keď hladina vody ustúpi z koryta vlny, vytvorí v komore malé vákuum a nasáva vzduch cez turbínu zvonku a opäť ju roztočí.

Primárny hriadeľ obojsmernej turbíny sa otáča v jednom smere, čo mu umožňuje pohybovať vozidlom, aj keď sa lopatky turbíny na oboch koncoch môžu otáčať v opačných smeroch.

5. Overtopping/Terminator Device

Vlny prenikajúce do zásobníka zachytávajú zariadenia, ktoré ho prevyšujú. Po výrobe energie, normálnej nízkotlakovej turbíny, sa voda vracia späť do mora. „Kolektory“ môžu byť použité prekrývacím zariadením na sústredenie energie vĺn.

Tento konvertor zdvihne objem vody do výšky nad hladinou oceánu, aby využil rozdiel v potenciálnej energii. Tieto zariadenia napodobňujú vlnovú aktivitu, ktorú môžete bežne vidieť na pláži.

Vlny sú zaostrené plávajúcimi, vysúvacími ramenami, takže ich výška sa zväčšuje, keď sa približujú k umelo vytvorenej „pláži“ v strede prístroja. Vlny, ktoré narážajú na umelo vytvorenú pláž, vybiehajú po rampe a do zásobnej nádrže, ktorá je vyvýšená nad okolitou hladinou mora.

Gravitácia pomáha tekutine stekať odtiaľto späť a tok sa potom používa na pohon turbíny. Tieto návrhy sa v niekoľkých smeroch podobajú technikám výstavby vodných elektrární.

Uvedomte si, že pre maximálnu účinnosť sa tieto meniče energie vĺn musia kalibrovať na výšku blížiacich sa vĺn. Hoci niekoľko z týchto zariadení bolo upravených na použitie na mori, najčastejšie sa nachádzajú blízko pobrežia.

6. Diferenciál ponoreného tlaku

Zariadenia na meranie tlakových rozdielov pod hladinou sú zvyčajne pripevnené k morskému dnu blízko pobrežia. Zariadenie zažíva tlakový rozdiel v dôsledku rýchlosti vlny, čo spôsobuje zvýšenie a zníženie hladiny mora nad ním. Kvapalina systému cirkuluje striedavým tlakom na výrobu elektriny.

Existujú dva druhy tohto typu meniča energie vĺn. Jeden druh zariadenia leží na morskom dne alebo blízko neho a využíva zmeny tlaku spôsobené vlnami na stláčanie tekutiny a ohýbanie poddajného materiálu, ako je vzduchový mechúr, na pohon turbíny alebo iného zariadenia na odber energie.

Druhý druh je ponorený a pripomína bodový absorbér. Tento druh využíva vlny na pohyb vznášajúceho sa ponoreného plaváka a lineárny generátor na premenu vratného pohybu na energiu.

7. Technológia Bulge Wave

Technológia vydutých vĺn využíva vodou naplnenú gumenú trubicu, ktorá je priviazaná k morskému dnu a smeruje k vlnám. Voda vstupuje cez kormu a keď prechádzajú vlny, tlak vo vnútri trubice sa mení, čo vedie k vydutiu.

Vydutie sa pri pohybe trubicou rozširuje a akumuluje energiu, ktorú možno využiť na pohon typickej turbíny s nízkou hlavou na prove, kde sa voda následne čerpá späť do vody.

8. Rotujúca hmota

Rotujúce konvertory energie hromadných vĺn sú typicky povrchové jazdce, ktoré poháňajú rotačný alternátor s vnútorným závažím otáčajúcim sa okolo pevnej polohy. Prístroj sa pohybuje vo vlnách, kymácajúcich sa a kývajúcich sa v dvoch smeroch, pričom zachytáva energiu.

Precesia je spôsobená týmto pohybom poháňajúcim buď excentrické závažie alebo gyroskop. V oboch prípadoch je pohyb pripojený k zdroju energie vo vnútri zariadenia.

Rotujúca hmota sa otáča okolo svojej osi, aby našla nový stredový bod, keď sklon a sklon plavidla kolíšu v dôsledku posunu ťažiska vztlaku a ťažiska spôsobeného kývaním morských vĺn.

Vlny spôsobujú, že sa zariadenie opakovane otáča a kýva, čo spôsobuje, že hmota sa neustále otáča, aby našla rovnováhu a súčasne vyrábala elektrinu.

záver

Prečo sa energia vĺn ešte neuvoľnila?

Jedným problémom je jednoducho to, že oceán je veľmi drsné prostredie; inštalácia a následná údržba zariadenia v oceáne je náročná a nákladná. Z rovnakého dôvodu je náročné vytvoriť systém zachytávania energie vĺn, ktorý bude mať dostatočne dlhú životnosť, aby ospravedlnil počiatočné kapitálové výdavky.

Ďalším problémom je, že na rozdiel od iných obnoviteľných zdrojov energie zatiaľ neexistuje jediný „obľúbený“ dizajn, a preto sú zdroje rozptýlené medzi širokú škálu extrémne rôznorodých technológií.

Zachytávanie energie vĺn má však veľký potenciál, pretože nie je len spoľahlivým zdrojom energie, ale má aj najvyššia hustota energie všetkých obnoviteľných zdrojov. Už len z tohto dôvodu veríme, že energia vĺn bude nakoniec hrať významnú úlohu v udržateľnom zásobovaní energiou pre celú planétu.

Odporúčanie

• Keďže solárna energia neustále rastie, môžete ju očakávať všade
  .
• 20 faktov o vodnej energii, o ktorých ste nevedeli
  .
• Výhody a nevýhody geotermálnej energie
  .
• Ako funguje biopalivo? 10 krokov k výrobe biopalív
  .
• 7 hlavných nevýhod jadrovej energie