8 typů konvertorů vlnové energie a jak každý funguje

Když vítr prochází nad otevřenou hladinou jezer a oceánů, vytvářejí se vlny. Energie mořských vln je obrovská. Tato energie oceánu může být využita prostřednictvím různých typů měničů energie vln. Několik výhod energie vln je, že je zdarma, udržitelné, obnovitelné a bez odpadu.

V důsledku toho nám to může pomoci snížit naše uhlíková stopa. Být nejkoncentrovanějším zdrojem energie z obnovitelných zdrojů na planetě s hustotou energie výrazně vyšší než má vítr a solární energie, je také výjimečný.

Wklobouk je energie vln?

Typ energie pocházející z oceánských nebo mořských vln je známý jako energie vln, oceán energienebo energii mořských vln. Systémy vlnové energie využívají kinetickou (pohybovou) energii z energického vertikálního pohybu povrchových vln oceánu k provádění užitečných úkolů.

K čemu se využívá energie vln?

Energie vln, která je zachycena, se používá pro různé prospěšné úkoly, jako je vytváření energie, odsolování vody a čerpání vody do nádrží.

Jak se generuje energie vln?

Pohyb plovoucích předmětů umístěných na hladině oceánu nahoru a dolů generuje energii vln. Jinými slovy, vítr vytváří vlny, které pak vytvářejí energii. Moderní technologie využívá přirozené pohyby vodních proudů a bobtnání k výrobě energie, když se vlny pohybují nad oceánem.

Co je to Wave Energy Converter?

Kinetická a potenciální energie spojená s pohybující se mořskou vlnou je transformována na použitelnou mechanickou nebo elektrickou energii pomocí strojů nazývaných konvertory vlnové energie (WEC).

Měniče energie vln mohou produkovat čistou energii pro různé účely, včetně čerpání pro odsolování slané vody nebo pohonu pro podvodní vozidla. Množství energie oceánu v této formě je nejvyšší odhadovaný celosvětový zdroj.

Typy měničů energie vln

Následují některé z různých technologií, které se využívají pro energii vln.

• Atenuátory
• Bodové absorbéry
• Převodník přepětí oscilující vlny
• Oscilační vodní sloupec
• Překrývací/Terminátorové zařízení
• Ponořený tlakový diferenciál
• Bulge Wave
• Rotující hmota

1. Atenuátory

Atenuátor je plovoucí objekt, který efektivně řídí vlny tím, že pracuje paralelně se směrem vlny. K napájení těchto zařízení se používá relativní rychlost obou ramen, když je vlna míjí.

Závisí na ohýbání kloubů, aby poskytovaly energii, a jejich konstrukce jsou typicky (ale ne vždy) modulární. Představte si dvě bárky spojené dohromady, aby vytvořily křídla.

Tyto miniaplikace se snaží využít různých převodů pohybu, včetně například rázů, kývání a zvedání. Pro maximalizaci výkonu z konkrétního vlnového prostředí je rozhodujícím faktorem u těchto zařízení dominantní vlnová délka.

2. Bodové absorbéry

Bodový absorbér je plovoucí předmět, který se pohybuje na hladině vody nebo v její blízkosti a pohlcuje energii ze všech směrů. Vyrábí elektřinu z pohybu skákací desky kolem základny. Různé systémy odběru energie jsou možné v závislosti na tom, jak jsou nastaveny přetlačovače a reaktory.

Tyto plovoucí konstrukce využívají pohyb vln na jednom místě a mají omezenou horizontální velikost ve srovnání s jejich vertikálním rozměrem. Většina konstrukcí bodových tlumičů se podobá přinejmenším standardní bóji.

Bodový absorbér je často konstruován s jedním koncem pevným (nebo alespoň upevněným kolem vodní hladiny) a druhým koncem pohybujícím se svisle, jak hřebeny a koryta vln zvedají a spouštějí zařízení.

Výsledným vratným pohybem může být poháněn lineární generátor nebo kapalinové čerpadlo, které může generovat použitelnou energii. Toto zařízení využívá pohyb nahoru a dolů způsobený vlnami oceánu. Jedním z nejběžnějších designových motivů používaných v současnosti v lodním energetickém průmyslu jsou bodové absorbéry.

3. Převodník přepětí oscilující vlny

Vlnové rázy a pohyb molekul vody se přeměňují na energii oscilačními vlnovými rázovými měniči. V reakci na pohyb vody ve vlnách se rameno kývá dopředu a dozadu jako kyvadlo umístěné na otočném kloubu.

Téměř vždy zcela ponořená tato zařízení často sedí na mořském dně v mělké vodě, možná dokonce v nebezpečnějších vlnolamových zónách.

Nejzákladnější konstrukcí je kyvná klapka ramena, která se otáčí na kloubovém kloubu a osciluje tam a zpět v důsledku vlnění, které na ni působí. Pohyb klapky může být mechanicky spojen s generátorem pro výrobu elektřiny nebo s čerpadlem pro stlačování tekutiny, protože se chová jako velké rameno páky.

4. Oscilační vodní sloupec

Na vodní hladině mají oscilující vodní sloupce (OWC) často tvar „L“. Dutá, částečně ponořená struktura známá jako oscilující vodní sloupec. Obsahuje sloupec vzduchu na vrcholu sloupce vody a je otevřen do oceánu pod hladinou vody.

Vzduchový sloupec je stlačován a dekompresován v důsledku vln, které zvyšují a snižují vodní sloupec. V tomto konceptu obousměrná vzduchová turbína umístěná na vrcholu plošiny zachycuje vzduch v komoře mezi vodní hladinou a ní.

Vratný pohyb vln působí jako píst na vzduch v komoře, když procházejí pod aparátem, čímž tam zvyšuje a snižuje tlak.

Vzduch je stlačován a tlak v komoře zvýšen v důsledku stoupající hladiny vody a hřebene vln, což způsobuje roztočení turbíny.

Když hladina vody ustoupí z koryta vlny, vytvoří v komoře malé vakuum a nasává vzduch přes turbínu zvenčí a znovu ji roztočí.

Primární hřídel obousměrné turbíny se otáčí v jediném směru, což jí umožňuje pohybovat vozidlem, i když se lopatky turbíny na obou koncích mohou otáčet v opačných směrech.

5. Překrývací/Terminátorové zařízení

Vlny pronikající do zásobní nádrže jsou zachycovány zařízeními, která ji převyšují. Po výrobě energie, normální nízkotlaké turbíny, se voda vrací zpět do moře. „Kolektory“ mohou být používány překrývacím zařízením ke koncentraci energie vln.

Tento konvertor zvedne objem vody do výšky nad hladinou oceánu, aby využil rozdílu v potenciální energii. Tyto gadgety napodobují vlnovou aktivitu, kterou můžete běžně vidět na pláži.

Vlny jsou zaostřovány plovoucími, natahujícími se rameny, takže jejich výška se zvyšuje, když se přibližují k uměle vytvořené „pláži“ uprostřed přístroje. Vlny, které narážejí do uměle vytvořené pláže, vybíhají po rampě a do zásobní nádrže, která je vyvýšena nad okolní hladinu moře.

Gravitace pomáhá tekutině stékat odtud zpět dolů a tok se pak používá k pohonu turbíny. Tyto návrhy v několika ohledech připomínají techniky výstavby vodních přehrad.

Uvědomte si, že pro maximální účinnost se tyto konvertory energie vln musí kalibrovat na výšku blížících se vln. Ačkoli několik z těchto gadgetů bylo upraveno pro použití na moři, nejčastěji se nacházejí blízko pobřeží.

6. Ponořený tlakový diferenciál

Zařízení pro měření tlakových rozdílů pod hladinou jsou obvykle upevněna na mořském dně blízko pobřeží. Zařízení zažije tlakový rozdíl v důsledku rychlosti vlny, což způsobí, že hladina moře nad ním stoupá a klesá. Kapalina systému cirkuluje střídavým tlakem za účelem výroby elektřiny.

Existují dva druhy tohoto typu měniče energie vln. Jeden druh zařízení leží na mořském dně nebo v jeho blízkosti a využívá změny tlaku způsobené vlnami ke stlačování tekutiny a ohýbání poddajného materiálu, jako je vzduchový měchýř, k pohonu turbíny nebo jiného pomocného zařízení.

Druhý druh je ponořený a připomíná bodový absorbér. Tento druh využívá vlny k pohybu vznášejícího se ponořeného plováku a lineárního generátoru k přeměně vratného pohybu na energii.

7. Technologie Bulge Wave

Technologie boulovitých vln využívá vodou naplněnou pryžovou trubici, která je připevněna ke dnu oceánu a nasměrována směrem k vlnám. Voda vstupuje přes záď a když kolem projdou vlny, změní se tlak uvnitř trubky, což má za následek vyboulení.

Boule se při pohybu trubicí rozšiřuje a akumuluje energii, kterou lze využít k pohonu typické nízkotlaké turbíny na přídi, kde je voda následně čerpána zpět do vody.

8. Rotující hmota

Rotující měniče energie hmotných vln jsou typicky povrchové jezdce, které pohánějí rotační alternátor s vnitřním závažím rotujícím kolem pevné polohy. Zařízení se pohybuje ve vlnách, kymácí se a kývá ve dvou směrech a zachycuje přitom energii.

Precese je způsobena tímto pohybem pohánějícím buď excentrické závaží nebo gyroskop. V obou případech je pohyb připojen ke zdroji energie uvnitř zařízení.

Rotující hmota se otáčí kolem své osy, aby nalezla nový středový bod, protože sklon a sklon plavidla kolísají v důsledku posunu těžiště vztlaku a těžiště způsobeného houpáním oceánských vln.

Vlny způsobují, že se zařízení opakovaně převaluje a kývá, což způsobuje, že se hmota neustále otáčí, aby nalezla rovnováhu a současně produkovala elektřinu.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Proč se energie vln ještě neodebrala?

Jedním problémem je jednoduše to, že oceán je velmi drsné prostředí; instalace a následná údržba zařízení v oceánu je obtížná a nákladná. Ze stejného důvodu je náročné vytvořit systém zachycování energie vln, který bude mít dostatečně dlouhou životnost, aby ospravedlnil počáteční kapitálové výdaje.

Dalším problémem je, že na rozdíl od jiných obnovitelných zdrojů energie zatím neexistuje jediný „oblíbený“ design, proto jsou zdroje rozptýleny mezi širokou škálu extrémně různorodých technologií.

Zachycování energie vln má však velký potenciál, protože je nejen spolehlivým zdrojem energie, ale také má nejvyšší hustota energie ze všech obnovitelných zdrojů. Už jen z tohoto důvodu věříme, že energie vln bude nakonec hrát významnou roli v udržitelném zásobování energií pro celou planetu.

Doporučení

• Jak solární energie neustále roste, můžete ji očekávat všude
  .
• 20 faktů o vodní energii, o kterých jste nevěděli
  .
• Výhody a nevýhody geotermální energie
  .
• Jak funguje biopalivo? 10 kroků k výrobě biopaliv
  .
• 7 hlavních nevýhod jaderné energetiky