Az energia potenciálját óceán
Az óceán területe több mint 70% -át a Föld felszínét. Mivel a legnagyobb akkumulátor napenergia, óceán hőenergia halmozódik „aranylemez” és a mechanikai energiát előállító hullámok és az árapály. Bár a nap közvetlenül befolyásolja a folyamatok játszódnak le az óceán árapály okozta a gravitációs mező a Hold és a hullámhossz által termelt a szél.
Ocean hőenergia átalakítása
Az óceán hőenergia átalakítás, vagy OTPP technológia (az angol. Oceanthermalenergyconversion), azt jelenti, segítségével a hőt az óceán vize a villamos energia előállítására.
Ez a technika a leghatékonyabb, ha a hőmérséklet-gradiens - azaz a különbség a hőmérséklet a felső, és egy mély réteg meleg, hideg réteg - körülbelül 20 ° C-on Ilyen körülmények között fordul elő a trópusi tengerparti területeken - a Baktérítő és Ráktérítő. Ahhoz, hogy növelje a térfogat hideg vizet a felszínre hőenergia konvertereket használnak drága nagy átmérőjű csővel, amelyek meríteni, hogy a mélysége körülbelül fél kilométeres.
Egyes szakértők úgy vélik, hogy ha a technológia az óceáni termikus energia átalakító olcsóbb volt, lehetett versenyezni a hagyományos módszerek és készítsen milliárd watt.
energiaátalakítási technológia tengervíz hőmérsékleti gradiens óta ismert jó ideje. Ez az első alkalom a hőenergiát az óceán javasolt használatával francia fizikus Jacques Arsene D'Arsonval 1881. Azonban az első berendezés villamosenergia-termelő óceán épített tanítványa Georges Claude. Ő építette a rendszer Kuba, 22 kW, felszerelt kisnyomású turbina.
1935-ben Claude állított egy másik jeladó fedélzetén 10 tonnás teherszállító hajó horgonyzott partjainál Brazíliában. Azonban, az időjárási viszonyok és a hullámok elpusztult mind a növények, mielőtt elérik a nettó teljesítmény (azaz mielőtt a hangerő előállított energia meghaladta a méret a fordított energia a rendszer karbantartása).
1956-ban, a francia tudósok tervezett telepítése 3 MW a város Abidjan, a tőke az Elefántcsontpart (Nyugat-Afrika). Azonban soha nem épült fel, mert ehhez túl sok kiadást.
Hamarosan kutatás csatlakozott az Egyesült Államok; 1979-ben alakult, Hawaii Natural Energy Laboratory, amely később az egyik legnagyobb kutatási központok részt vett a vizsgálatban, hogy megkapja a villamos energiát az mélységben az óceán.
Technology átalakulási hőmérsékletet tengervíz gradiens
Három fő technológiák óceán hőenergia átalakítása: egy zárt ciklus, nyílt ciklusú és egyesítjük.
zárt rendszer
A zárt hurkú rendszerekben működtető a folyadék mozgása a turbinákat használnak alacsony forráspontú - például ammónia. Felszíni meleg vízzel szivattyúzzák át a hőcserélőn, és a munkaközeg gőzzé alakul át, magas nyomáson. Amikor bővül, a gőz hajtja meg a turbinát lapátok, amelyek kapcsolódnak a generátorok. Ezután a hideg vizet a mélységben az óceán, átszivattyúzzuk egy második hőcserélőt vezető kondenzációs gőz, amely vissza van csatolva az elpárologtatóba a fűtés.
A nyílt ciklusú rendszerek energiatermelésre használják, mint a meleg felszíni óceán víz szállított a párologtatóba keresztül légtelenítő, elengedve a gáz oldott meg. Miután a tartályban alacsony nyomáson, a víz forrni kezd. A bővülő gőz hajtja egy kisnyomású turbina kapcsolunk egy elektromos generátor. Gőz, nem tartalmazó sók, kondenzáljuk vissza lényegében teljesen tiszta friss vízzel befolyása alatt alacsony hőmérsékleten mély óceán víz.
1984-ben, a szakemberek Intézet Solar Energy Research (most National Laboratory tanulmány a megújuló energia) kifejlesztett egy függőlegesen elhelyezett elpárologtató vezetéken való átalakítására a meleg víz a kisnyomású gőz. Energiaátalakítási hatásfok eléri bizonyos esetekben 97%. A 1973. május legnyugatibb pontja a sziget Hawaii - Kulcslyuk Point - épült, telepítésével nyílt ciklus, amely során mintegy 50.000 watt áramot az időszak annak működését.
Kombinált óceán hőenergiát átalakító tulajdonságokkal rendelkeznek és nyílt rendszerek és zárt ciklusban. Az egyesített berendezés meleg tenger víz lép be a vákuumkamra, ahol gőzzé alakul át, amely hasonló a nyílt hurkú rendszer bepárlással. A gőz melegíti a folyadékot egy alacsony forráspontú, amely a gáz halmazállapotú hajtja a turbinalapátok (mint a zárt rendszer).
Alternatív lehetőségeit használva
A technológia a konvertáló tengervíz hőmérsékleti gradiens lehet használni nem csak energiatermelésre. Így a szennyvíz a kondenzátor lehet a víz hűtjük egy hőcserélőben vagy közvetlenül áramoljon a hűtőrendszer. Ilyen egyszerű mechanizmus több éve légkondicionálóval épületekben Hawaii Natural Energy Laboratory.
Ezen túlmenően, a OTPP technológiát használják a mezőgazdaságban a talaj hűtés. Amikor a hideg víz átáramlik egy földalatti csővezeték, csökkenti a hőmérséklet a környező talaj. A hőmérséklet-különbség a gyökerek és a levelek lehetővé teszi számos növény, eredetileg kialakítva, hogy a mérsékelt éghajlat, és rendezze le a szubtrópusi térségben. Ha Hawaii laboratórium egy kis kísérleti melegház, ahol nőnek több mint 100 fajta gyümölcsöt és zöldséget, nem jellemző a Hawaii éghajlata.
Akvakultúra - tenyésztési technológia és vízben élő szervezetek tenyésztése - szintén kedvelt alkalmazási területe technológia OTPP. Hidegvízi halak, rákfélék - például a lazac és homár - jól megélnek a tápanyagban gazdag víz az óceán mélyén. Mikroalgák (pl Spirulina - a népszerű étrendkiegészítő) is nőtt a mélytengeri víz.
Végül, egy másik előnye, hogy a termikus vizek a gradiens jelátalakítók, hogy képesek sótalanítására sós víz. Elméletileg telepítése 2 MW képes mintegy 4300 köbméter friss vizet minden nap.
Környezeti és gazdasági tényezők
Általában a helyes választás helyét a telepítés OTPP garantálja a minimális hatással van a környezetre. A tudósok úgy vélik, hogy egy egységes elosztó transzformátorok a trópusi övezet az óceán megszünteti gyakorlatilag az összes lehetséges negatív hatásait változásokat a víz hőmérséklete és a tengeri élet.
Továbbfejlesztése, az óceán hőmérsékleti energiaátalakítási technológiák megkövetelik jelentős tőkebefektetés. A kutatók attól tartanak, hogy a magánszektor beruházni ezen a területen csak akkor, ha a fosszilis üzemanyagok ára ugrik, vagy ha az állam megteremti a szükséges ösztönzőket. Egy másik akadály a kereskedelmi a technológia, hogy a trópusokon csak néhány száz helyeken, ahol ez lehetséges, az építési nyereséges állomások OTPP.
Árapály-energia által használt az emberiség, mivel a legősibb időkben. A tengerparti területein naponta kétszer eléri a csúcspontját a parton (dagály), és az alsó pontot (reflux). Átalakítani az energiát a víz áramlását elektromos energiává alakítja, az szükséges, hogy az amplitúdó a árapály-ingadozás legalább 5 méter. De a Földön van egy maximum 40 fős, ahol a különbség dagály és apály eléri ezt a jelet. Különösen kedvező az építési árapály erőművek minősülnek a Csendes észak-nyugati és az észak-atlanti.
Módszerek az árapály energia
A fő energia átalakító eszközök közé árapály gátak és töltések, az árapály kerítések és az árapály turbinák.
Dam vagy gátak villamos energia előállítására használt útján árapály áramlás a turbinát, amely hajtott generátorok. Tidal duzzasztómű osztja a régió felső és alsó medencék. Tokjában átjárók vannak telepítve, és a turbina. Ha a vízszint különbség mindkét oldalán a gát eléri a kívánt jelet, a zsilipeket nyitott. Víz belép a turbina lapátok, amely forogni kezd, és egy generátort hajt, elektromos áram előállítására.
Az árapály kerítések emlékeztet a nagyszámú beléptető kapuk. Ők is kiterjeszti a távolságot két kis sziget, vagy a szorosok elválasztó szigetet a szárazfölddel. „Turnstiles” körbeforogjon árapály patakok, tipikus tengerparti területeken. Az áramlási sebesség elérheti az 5-8 csomópontok (6-9 mérföld per óra) - ebben az esetben a turbó-generátorok sokkal több energiát, mint a szél, amely nagyobb sebességgel, mivel a folyadék sűrűsége nagyobb, mint a levegőé.
Tidal turbinák nagyon hasonlít a szél. Ezek kerülnek egymás alá a víz mélysége 20-30 méter. A leghatékonyabb működését a turbina, ha az áramlási sebesség eléri a 3,6-4,9 csomó (4-5,5 mérföld per óra). Ennél a sebességnél árapály turbina átmérője körülbelül 15 méter generál annyi energiát, mint a szél turbinák 60 méter átmérőjű.
Árapály-energia, blokkolja a folyó torkolatától, megzavarhatják vándorlási útvonalait a tengeri halak és iszap halmozódik fel a gát helyét területen is negatív hatással a helyi ökoszisztémát. Tidal kerítés szintén veszélyt jelent a szabad mozgás a tengeri élet. Között a hidraulikus egységek építésére használt árapály állomás, modern turbinák tartják a legbiztonságosabb, nem blokkolja ösvényein tengeri állatvilág migráció.
Kezelési költség az árapály energia kicsi, de kialakításuk költséges, ami növeli a megtérülési idő. Ennek eredményeként, a villamosenergia-költségeket elő a PES lényegesen magasabb, mint a villamos energia felhasználásával előállított fosszilis tüzelőanyagok.
A művelet a hullám erőművek az átalakulás energia miatt a sokk erő vagy rezgés a felületi hullám a nyomás az óceán mélyén. a megújuló energiaforrások területén a szakértők úgy vélik, hogy az óceán hullámai képes akár 2 terawatt villamos.
Azonban nem mindenhol lehetséges, hogy hatékonyan használja az energiát a hullámok. A legmegfelelőbb az építési hullám erőművek tekinthető a Skócia nyugati partján, Dél-Afrika, Ausztrália, és az észak-keleti és észak-nyugati partján az Egyesült Államokban. A szakértők szerint a Pacific Northwest, akkor kap egy 40-70 kW per 1 méter hosszú tengerparttal rendelkezik.
hullám energia átalakító technológia
A hullám energia elektromos árammá offshore (található a nyílt tenger) és a partmenti.
Offshore rendszerek kerülnek a nyílt tengeren egy 40 méteres mélységig. High-tech eszközök - mint például a „kacsa Salter” - szokta hullámok csapásmérő erő villamos energiát termelnek. A hullám energia konvertereket használnak flexibilis csövek kapcsolódik úszik a vízfelszínen. Emelkedő és csökkenő, úszók váltakozva húzza és tömöríti a csövet, ezáltal nyomáskülönbség amelynek hatására a turbina forog.
Telepített partvonala mentén, tengerpart energetikai rendszerek átalakítására az energia a surf. Knaiboleerasprostranonnymvolnovymustanovkamotnosyat:
Szerelési úgynevezett „oszcilláló vízoszlop” (vagy „oszlop”) egy óriási cella az acélból vagy betonból, az alsó nyitott része, amely belemerül a víz alatt. A belső része az oszlop tartalmaz levegőt fölött egy vízoszlopot. Hullámok belépett az épületbe, ami emelkedik és csökken a vízszint, és ennek megfelelően az egymást követő tömörítés és bővítése a levegő. A levegő keresztül távozik turbina kapcsolódik a generátor és vissza, amikor a nyomás csökken.
Telepíteni az ék csatornarendszerek igényel tartály van elhelyezve a platform a parton - csak tengerszint feletti magasságban. Ez egy kúpos csatorna: ez a legszélesebb része az óceán, a keskeny - a tank. Mivel a hullám csatorna szűkülő, csökkenő bele, növekvő magasságú és adja meg a boltban. Vodaprohoditcherezturbinugeneratora, proizvodyaschegoelektrichestvo.
Oszcillációs hullámú eszközt
Oszcillációs hullám eszköz egy nagy, négyszögletes légcsatorna, amelynek egyik vége nyitott, hogy a víz. Nyílt oldalán van egy szelep, amely leng oda-vissza hatására hullámok. A mozgása a szelep működteti a hidraulikus szivattyú csatlakozik egy elektromos generátort. Pendulum eszközök tesztelése jelenleg.
Mivel abban az esetben, óceán hőenergiát átalakító garantálja a minimális hatással van a környezetre a megfelelő választás a szálláshelyek hullám erejét. Hullám erőmű nem rontja el a festői táj a tengerpartra, illetve a változás mozgási módokat az alsó óceáni tömegek.
Gazdasági szempontból a hullám erőművek nehéz versenyezni a hagyományos energiaforrásokkal. Azonban a költségek konvertáló hullám energia fokozatosan csökken. Néhány európai tudósok azt jósolják, hogy a jövőben a termelés a hullám erőmű lesz jövedelmező tevékenység. Működési hullám energia átalakító rendszer nem igényel nagy kiadásokat a működési és fenntartási, üzemanyagként (tengervizes), amelyben dolgoznak, ez teljesen ingyenes.