Centrale Wave: principio di funzionamento

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Le acque degli oceani nascondono innumerevoli ricchezze, la principale delle quali, forse, sono illimitate fonti di energia sotto forma di onde marine. Per la prima volta l'uso dell'energia cinetica dei pozzi che rotolano a terra è stato pensato nel XVIII secolo a Parigi, dove è stato presentato il primo brevetto per un mulino a onde. Ora la tecnologia ha fatto un passo avanti e la prima centrale elettrica a onde commerciali è stata creata dagli sforzi congiunti degli scienziati, che ha iniziato a funzionare nel 2008.

Perché è vantaggioso?

Non è un segreto che le risorse naturali siano sull'orlo dell'esaurimento. Le riserve di carbone, petrolio e gas - le principali fonti energetiche - stanno per esaurirsi. Secondo le previsioni più ottimistiche degli scienziati, le riserve saranno sufficienti per 150-300 anni di vita. Anche l'energia nucleare non è stata all' altezza delle aspettative. Elevata potenza e produttività ripagano i costi di costruzione, esercizio, ma i problemi di sm altimento dei rifiuti e il danno ambientale li costringeranno presto ad essere abbandonati. Per questi motivi, gli scienziati sono alla ricerca di nuove fonti di energia alternative. Già adessofunzionano impianti eolici e solari. Ma nonostante tutti i loro vantaggi, hanno uno svantaggio significativo: bassa efficienza. Non sarà possibile soddisfare i bisogni dell'intera popolazione. Pertanto, sono necessarie nuove soluzioni.

Per generare elettricità, una centrale elettrica a onde utilizza l'energia cinetica delle onde. Secondo le stime più prudenti, tale potenziale è stimato in 2 milioni di MW, che è paragonabile a 1000 centrali nucleari funzionanti a pieno regime, e circa 75 kW/m3 per metro di fronte d'onda. Non vi è assolutamente alcun effetto dannoso sull'ambiente.

Schema generale di lavoro

Le centrali elettriche a onde sono strutture galleggianti in grado di convertire l'energia meccanica del movimento delle onde in energia elettrica e trasmetterla al consumatore. Allo stesso tempo, cercano di utilizzare due fonti:

1. Riserve cinetiche. Gli alberi marini passano attraverso un tubo di grande diametro e ruotano le pale, che trasmettono la forza a un generatore elettrico. Viene applicato anche il principio pneumatico: l'acqua, penetrando in una camera speciale, sposta l'ossigeno da lì, che viene reindirizzato attraverso un sistema di canali e fa ruotare le pale della turbina.
2. Energia in movimento. In questo caso, la centrale a onde funge da galleggiante. Muovendosi nello spazio insieme al profilo dell'onda, fa ruotare la turbina attraverso un complesso sistema di leve.

Diversi paesi utilizzano la propria tecnologia per convertire il movimento meccanico delle onde in elettricità, ma il generalehanno lo stesso schema di azione.

Svantaggi delle centrali a moto ondoso

L'ostacolo principale all'introduzione diffusa delle centrali a moto ondoso è il loro costo. A causa della progettazione complessa e della complessa installazione sulla superficie delle acque marine, i costi per la messa in funzione di tali impianti sono superiori a quelli per la costruzione di una centrale nucleare o di una centrale termica.

Inoltre, ci sono una serie di altre carenze, che sono principalmente associate all'emergere di problemi socioeconomici. Il fatto è che le grandi stazioni galleggianti creano un pericolo e interferiscono con la navigazione e la pesca: una centrale elettrica a onde galleggianti può semplicemente costringere una persona a lasciare le zone di pesca. Ci sono anche possibili conseguenze ambientali. L'uso di installazioni estingue in modo significativo le onde del mare, le rende più piccole e impedisce loro di sfondare. Nel frattempo, le onde svolgono un ruolo importante nel processo di scambio di gas nell'oceano, pulendo la sua superficie. Tutto questo può portare a uno spostamento dell'equilibrio ecologico.

Aspetti positivi delle centrali elettriche a moto ondoso

Oltre agli svantaggi, una centrale elettrica a onde presenta anche una serie di vantaggi che hanno un impatto positivo sulle attività umane:

• gli impianti, in quanto estingue l'energia del moto ondoso, possono proteggere le strutture costiere (moli, porti) dalla distruzione causata dalla forza dell'oceano;
• L'elettricità viene generata a un costo minimo;
• L'elevata potenza delle onde rende i parchi eolici più economicamente sostenibili degli impianti eolici o solari.

Le riserve di energia sono possedute anche dalle acque terrestri, principalmente dai fiumi. La costruzione di stazioni su ponti, valichi, moli è una prospettiva per lo sviluppo di quest'area di produzione di energia elettrica.

Problemi da risolvere

Il compito principale che la comunità scientifica deve ora affrontare è migliorare il design, che ridurrà il costo dell'elettricità generata dalle centrali a moto ondoso. Il principio di funzionamento dovrebbe rimanere lo stesso, ma per creare installazioni verranno utilizzate nuove tecnologie e materiali.

La potenza media dell'onda è 75-85 kW / m - questa è la gamma su cui sono sintonizzate la maggior parte delle stazioni. Tuttavia, durante una tempesta, la forza delle onde del mare aumenta più volte e c'è il pericolo di distruzione degli impianti. Già più di una lama era accartocciata o piegata dopo una tempesta. Per risolvere questo problema, gli scienziati riducono artificialmente la potenza specifica delle onde. Uno dei problemi è che l'uso massiccio delle stazioni d'onda porterà al cambiamento climatico. La generazione di energia elettrica avviene grazie alla rotazione della Terra (così si formano le onde). L'uso diffuso delle stazioni farà sì che il pianeta ruoti più lentamente. Una persona non sentirà la differenza, ma questo distruggerà un certo numero di correnti che svolgono un ruolo importante nello scambio di calore della Terra.

Il primo WPP sperimentale al mondo

La prima centrale elettrica a onde è apparsa nel 1985 in Norvegia. La sua potenza era di 500 kW, e lei stessaera un prototipo. Il suo principio di funzionamento si basa sulla compressione ciclica e sull'espansione del mezzo:

• un cilindro con il fondo aperto è immerso nell'acqua in modo che il suo bordo sia al di sotto della cavità dell'onda - il suo punto più basso;
• l'acqua che scorre periodicamente comprime l'aria nella cavità interna;
• al raggiungimento di una certa pressione si apre una valvola che consente all'ossigeno compresso di passare alla turbina.

Questa centrale ha prodotto 500 kW di energia, sufficienti a confermare l'efficacia degli impianti, che hanno contribuito al loro sviluppo.

La prima centrale elettrica industriale al mondo

La prima installazione al mondo su scala industriale è Oceanlinx offshore Port Kemble, Australia. È stato messo in funzione nel 2005, ma poi è stato inviato per la ricostruzione e ha ripreso a funzionare nel 2009, motivo per cui nella regione sono ora utilizzate sia le centrali elettriche a marea che quelle a moto ondoso. Il suo principio di funzionamento è il seguente:

1. Le onde si riversano periodicamente in camere speciali, provocando la compressione dell'aria.
2. Quando viene raggiunta la pressione critica, l'aria compressa fa ruotare il generatore elettrico attraverso una rete di canali.
3. Per catturare il movimento e la forza delle onde, le pale della turbina cambiano il loro angolo di inclinazione.

La capacità dell'impianto era di circa 450 kW, sebbene ogni sezione della stazione sia in grado di fornire da 100 kWh a 1,5 MWh di energia elettrica.

Il primo parco eolico commerciale al mondo

La prima centrale elettrica a onde commercialiAppuntamento guadagnato nel 2008 ad Agusador, Portogallo. Inoltre, è la prima installazione al mondo che utilizza direttamente l'energia meccanica dell'onda. Il progetto è stato preparato dalla società inglese Pelamis Wave Power.

La struttura comprende diverse sezioni che vengono rilasciate e salgono insieme al profilo dell'onda. Le sezioni sono incernierate all'impianto idraulico e lo azionano durante il movimento. Il meccanismo idraulico fa ruotare il rotore del generatore, grazie al quale viene generata elettricità. Le centrali elettriche a onde utilizzate in Portogallo hanno vantaggi e svantaggi. Il vantaggio dell'installazione è la sua elevata potenza - circa 2,25 MW, nonché la possibilità di installare sezioni aggiuntive. C'è solo un inconveniente nell'installazione del sistema: ci sono difficoltà con la trasmissione di energia elettrica attraverso i cavi al consumatore.

La prima centrale elettrica a onde in Russia

In Russia, il primo parco eolico è apparso nel 2014 nel territorio di Primorsky. Lo sviluppo è stato condotto da un team di scienziati dell'Università Federale degli Urali e dell'Istituto Oceanologico del Pacifico del ramo dell'Estremo Oriente dell'Accademia delle scienze russa. L'installazione è sperimentale. La sua particolarità è che utilizza l'energia non solo delle onde, ma anche delle maree.

A Mosca, è prevista la costruzione di un laboratorio di ricerca che svilupperà e creerà la prima stazione di galleggiamento domestica. Forse, in seguito, anche le centrali elettriche a moto ondoso in Russia avranno uno scopo industriale o commerciale.