8 aaltoenergian muuntajatyyppiä ja niiden toiminta

Kun tuuli kulkee järvien ja valtamerten avoimen pinnan yli, syntyy aaltoja. Valtameren aaltojen energia on valtava. Tämä valtameren energia voidaan valjastaa erityyppisten aaltoenergiamuuntimien avulla. Jotkut aaltoenergian eduista ovat, että se on ilmaista, kestävä, uusiutuva ja jätteetön.

Seurauksena on, että se voi auttaa meitä vähentämään omaa toimintaamme hiilijalanjälki. Koska se on keskittynein lähde uusiutuva energia planeetalla, jonka tehotiheys on huomattavasti suurempi kuin tuulen ja aurinkoenergia, se on myös poikkeuksellinen.

Whattu on Wave Energy?

Eräs valtameren tai meren aalloista peräisin oleva energiatyyppi tunnetaan aaltoenergiana, valtamerienergiatai meren aaltoenergiaa. Aaltoenergiajärjestelmät käyttävät kineettistä (liike)energiaa valtameren pinta-aaltojen voimakkaasta pystysuorasta liikkeestä hyödyllisten tehtävien suorittamiseen.

Mihin aaltoenergiaa käytetään?

Siepattua aaltoenergiaa käytetään useisiin hyödyllisiin tehtäviin, kuten energian luomiseen, veden suolanpoistoon ja veden pumppaamiseen säiliöön.

Kuinka aaltoenergiaa syntyy?

Meren pinnalle sijoitettujen kelluvien esineiden ylös- ja alasliike synnyttää aaltovoimaa. Toisin sanoen tuuli luo aallot, jotka sitten luovat energiaa. Nykyaikainen tekniikka käyttää vesivirtojen ja turvotuksen luonnollisia liikkeitä tuottamaan sähköä aaltojen liikkuessa valtameren yli.

Mikä on a Wave Energy Converter?

Liikkuvaan valtameren aaltoon liittyvä kineettinen ja potentiaalinen energia muunnetaan käyttökelpoiseksi mekaaniseksi tai sähköenergiaksi koneilla, joita kutsutaan aaltoenergiamuuntimiksi (WEC).

Aaltoenergian muuntimet voivat tuottaa puhdasta energiaa moniin eri käyttötarkoituksiin, mukaan lukien pumppaus suolanpoistoon tai vedenalaisten ajoneuvojen käyttövoimaan. Tässä muodossa valtameren energian määrä on maailman suurin arvioitu luonnonvara.

Aaltoenergian muuntimien tyypit

Seuraavassa on joitain eri tekniikoita, joita käytetään aaltoenergiaan.

• Vaimentimet
• Pisteabsorberit
• Oscillating Wave Surge Converter
• Oscillation vesipylväs
• Overtopping/Terminaattorilaite
• Upotettu paine-ero
• pullistuma aalto
• Pyörivä massa

1. Vaimentimet

Vaimennin on kelluva esine, joka ajaa tehokkaasti aaltoja toimimalla yhdensuuntaisesti aallon suunnan kanssa. Näiden kahden varren suhteellista nopeutta aallon ohittaessa käytetään näitä laitteita.

Ne riippuvat liitosten taipumisesta tehon tuottamiseksi, ja niiden mallit ovat tyypillisesti (mutta ei aina) modulaarisia. Kuvittele kaksi proomua, jotka on liitetty yhteen muodostamaan siivet.

Nämä gadgetit pyrkivät hyödyntämään erilaisia ​​liikekäännöksiä, mukaan lukien esimerkiksi aalto, heiluminen ja nousu. Tietyn aaltoympäristön tehon maksimoimiseksi hallitseva aallonpituus on ratkaiseva tekijä näissä laitteissa.

2. Pisteabsorberit

Pisteabsorberi on kelluva esine, joka liikkuu veden pinnalla tai lähellä sitä ja imee energiaa kaikista suunnista. Se tuottaa sähköä pomppivan yläosan liikkeestä alustan ympäri. Erilaiset voimanottojärjestelmät ovat mahdollisia riippuen siitä, miten syrjäyttimet ja reaktorit on asennettu.

Nämä kelluvat rakenteet hyödyntävät aaltoliikettä yhdessä paikassa ja niillä on rajoitettu vaakakoko verrattuna niiden pystysuuntaiseen ulottuvuuteen. Useimmat pisteen vaimentimien mallit muistuttavat vähintään tavallista poijua.

Pisteabsorberi on usein suunniteltu siten, että toinen pää on kiinteä (tai ainakin kiinnitetty vedenpinnan ympärille) ja toinen pää liikkuu pystysuunnassa, kun aallonharjat ja kourut nostavat ja laskevat laitetta.

Lineaarigeneraattoria tai nestepumppua voidaan käyttää tuloksena olevalla edestakaisilla liikkeellä, joka voi tuottaa käyttökelpoista tehoa. Tämä laite hyödyntää valtameren aaltojen aiheuttamaa ylös ja alas liikettä. Yksi yleisimmistä suunnittelumotiiveista, joita nykyään käytetään merienergiateollisuudessa, ovat pisteen vaimentimet.

3. Oscillating Wave Surge Converter

Aaltopiikit ja vesimolekyylin liike muunnetaan energiaksi värähtelevien aaltopiikkimuuntimien avulla. Reaktiona veden liikkeelle aalloissa, käsivarsi heiluu edestakaisin kuin heiluri, joka on sijoitettu kääntyvän nivelen päälle.

Lähes aina kokonaan veden alla nämä laitteet istuvat usein merenpohjassa matalassa vedessä, ehkä jopa vaarallisemmilla aallonmurtajavyöhykkeillä.

Perusrakenne on heilurivarsiläppä, joka kääntyy saranoidussa nivelessä ja värähtelee edestakaisin siihen vaikuttavan aaltoliikkeen vuoksi. Läpän liike voidaan kytkeä mekaanisesti generaattoriin sähkön tuottamiseksi tai pumppuun nesteen paineistamiseksi, koska se käyttäytyy kuin iso vipuvarsi.

4. Oscillation vesipylväs

Veden pinnalla värähtelevillä vesipylväillä (OWC) on usein "L"-muoto. Ontto, osittain upotettu rakenne, joka tunnetaan värähtelevänä vesipatsaana. Se sisältää ilmapatsaan vesipatsaan päällä ja on avoin valtamerelle vedenpinnan alapuolella.

Ilmapatsas puristuu ja puristuu aaltojen seurauksena, jotka nostavat ja laskevat vesipatsasta. Tässä konseptissa alustan päälle sijoitettu kaksisuuntainen ilmaturbiini vangitsee ilman vedenpinnan ja sen välissä olevaan kammioon.

Aaltojen edestakainen liike toimii kuin mäntä ilmaan kammiossa, kun ne kulkevat laitteen alta ja lisäävät ja vähentävät painetta siellä.

Ilma puristuu ja paine kasvaa kammiossa vedenpinnan nousun ja aallonharjan seurauksena, mikä saa turbiinin pyörimään.

Kun vedenpinta väistyy aallon pohjasta, se synnyttää pienen tyhjiön kammioon ja vetää ilmaa turbiinin läpi ulkopuolelta pyörittäen sitä vielä kerran.

Kaksisuuntaisen turbiinin ensisijainen akseli pyörii yhteen suuntaan, jolloin se voi siirtää ajoneuvoa, vaikka turbiinin lavat kummassakin päässä voivat pyöriä vastakkaisiin suuntiin.

5. Overtopping/Terminaattorilaite

Varastosäiliöön murtautuvat aallot vangitsevat sen ylittävät laitteet. Tehon, normaalin matalan turbiinin, tuottamisen jälkeen vesi palautetaan mereen. Ylityslaite voi käyttää "keräimiä" aaltoenergian keskittämiseen.

Tämä muunnin nostaa vettä valtameren pinnan yläpuolelle potentiaalisen energian eron hyödyntämiseksi. Nämä vempaimet jäljittelevät aaltotoimintaa, jota tavallisesti näet rannalla.

Aallot kohdistetaan kelluvilla, ojennetuilla käsivarsilla niin, että ne nousevat, kun ne lähestyvät ihmisen valmistamaa "rantaa" laitteen keskellä. Keinotekoiselle rannalle törmäävät aallot nousevat ramppia pitkin ympäröivän merenpinnan yläpuolelle kohoavaan varastosäiliöön.

Painovoima auttaa nestettä virtaamaan takaisin alas täältä, ja virtausta käytetään sitten turbiinin ohjaamiseen. Nämä mallit muistuttavat vesivoiman patorakennustekniikoita useilla tavoilla.

Muista, että maksimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi näiden aaltoenergian muuntajien on kalibroitava itsensä lähestyvien aaltojen korkeudelle. Vaikka useita näistä laitteista on muokattu offshore-käyttöön, ne löytyvät useimmiten lähellä rantaa.

6. Upotettu paine-ero

Vedenalaisten paine-erojen mittauslaitteet kiinnitetään yleensä merenpohjaan lähelle rannikkoa. Laite kokee paine-eron aallon nopeuden seurauksena, mikä saa merenpinnan nousemaan ja laskemaan sen yläpuolella. Järjestelmän nestettä kierrätetään vaihtelevalla paineella sähkön tuottamiseksi.

Tämän tyyppisiä aaltoenergian muuntimia on kahta lajiketta. Eräänlainen laite makaa merenpohjassa tai sen lähellä ja käyttää aaltojen aiheuttamia painemuutoksia nesteen puristamiseen ja taipuisan materiaalin, kuten ilmarakon, taivuttamiseksi turbiinin tai muun voimanottolaitteen käyttämiseksi.

Toinen tyyppi on upotettu ja muistuttaa pisteen vaimentajaa. Tämä tyyppi käyttää aaltoja liikuttamaan kelluvaa, upotettua kelluketta ja lineaarista generaattoria kääntämään edestakaisen liikkeen energiaksi.

7. Bulge Wave -tekniikka

Bulge wave -teknologia käyttää vedellä täytettyä kumiputkea, joka on kiinnitetty merenpohjaan ja suunnattu aaltoja kohti. Vesi tulee sisään perän kautta, ja kun aallot kulkevat ohi, paine putken sisällä muuttuu, mikä johtaa pullistumaan.

Pullo laajenee liikkuessaan putken läpi ja kerää energiaa, jota voidaan käyttää tyypillisen matalakorkeisen turbiinin tehonlähteenä keulassa, jossa vesi pumpataan takaisin veteen.

8. Pyörivä massa

Pyörivät massaaaltoenergian muuntimet ovat tyypillisesti pinta-ajolaitteita, jotka syöttävät pyörivää laturia, jonka sisäinen paino pyörii kiinteän asennon ympäri. Laite liikkuu aaltoina, heiluen ja heiluen kahteen suuntaan, vangiten energiaa prosessissa.

Precession aiheuttaa tämä liike, joka käyttää joko epäkeskopainoa tai gyroskooppia. Molemmilla kerroilla liike on kytketty laitteen sisällä olevaan virtalähteeseen.

Pyörivä massa pyörii akselinsa ympäri löytääkseen uuden keskipisteen, kun aluksen trimmi ja nousu vaihtelevat valtameren aaltojen keinuvan vaikutuksen aiheuttaman kelluvuuden ja painopisteen siirtymisen seurauksena.

Aallot saavat laitteen pyörimään ja heilumaan toistuvasti, jolloin massa pyörii jatkuvasti löytääkseen tasapainon ja tuottaa samalla sähköä.

Yhteenveto

Miksi aaltoenergia ei ole vielä noussut?

Yksi ongelma on yksinkertaisesti se, että valtameri on erittäin ankara ympäristö; laitteen asentaminen ja myöhempi ylläpito meressä on vaikeaa ja kallista. Samasta syystä on haastavaa luoda aaltoenergian talteenottojärjestelmä, jonka käyttöikä on riittävän pitkä oikeuttamaan alkuperäisen pääomapanostuksen.

Toinen ongelma on, että toisin kuin muista uusiutuvista energialähteistä ei ole vielä olemassa yhtä "suosikkimallia", joten resursseja hajallaan laajan valikoiman äärimmäisen monipuolisen teknologian kesken.

Aaltoenergian talteenotolla on kuitenkin paljon potentiaalia, koska se ei ole vain luotettava energialähde, vaan sillä on myös suurin energiatiheys kaikista uusiutuvista lähteistä. Pelkästään tästä syystä uskomme, että aaltoenergialla on lopulta merkittävä rooli koko planeetan kestävässä energiahuollossa.

Suositukset

• Aurinkovoiman kasvaessa edelleen, voit odottaa sitä kaikkialla
  .
• 20 faktaa vesivoimasta, jota et koskaan tiennyt
  .
• Geotermisen energian edut ja haitat
  .
• Miten biopolttoaine toimii? 10 askelta biopolttoaineen tuotantoon
  .
• 7 ydinenergian suuria haittoja