Давалгааны цахилгаан станц: ажиллах зарчим

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 10:35

Далайн ус нь тоо томшгүй олон баялгийг нуудаг бөгөөд тэдгээрийн гол нь далайн давалгаа хэлбэрээр хязгааргүй эрчим хүчний эх үүсвэр байж болох юм. Далайн эрэг дээр эргэлдэж буй босоо амны кинетик энергийг ашиглах талаар анх удаа 18-р зуунд Парис хотод долгионы тээрмийн анхны патентыг танилцуулж байжээ. Өдгөө технологи маш их урагшилж, эрдэмтдийн хамтын хүчин чармайлтаар анхны арилжааны долгионы цахилгаан станцыг бүтээж, 2008 онд ажиллаж эхэлсэн.

Яагаад ашигтай вэ?

Байгалийн нөөц шавхагдахын ирмэг дээр байгаа нь нууц биш. Эрчим хүчний гол эх үүсвэр болох нүүрс, газрын тос, байгалийн хийн нөөц дуусч байна. Эрдэмтдийн хамгийн өөдрөг таамаглалаар нөөц нь 150-300 жилийн амьдралд хангалттай байх болно. Цөмийн эрчим хүч ч гэсэн хүлээлтийг хангаж чадсангүй. Өндөр хүчин чадал, бүтээмж нь барилга угсралт, ашиглалтын зардлыг нөхдөг боловч хог хаягдлыг зайлуулах, байгаль орчныг сүйтгэх асуудал удахгүй орхигдох болно. Эдгээр шалтгааны улмаас эрдэмтэд эрчим хүчний шинэ эх үүсвэр хайж байна. Одоо аль хэдийнсалхи, нарны цахилгаан станцууд ажилладаг. Гэхдээ тэдний бүх давуу талуудын хувьд тэд мэдэгдэхүйц сул талтай байдаг - үр ашиг багатай. Нийт хүн амын хэрэгцээг хангах боломжгүй болно. Тиймээс шинэ шийдэл хэрэгтэй байна.

Цахилгаан үйлдвэрлэхийн тулд долгионы цахилгаан станц долгионы кинетик энергийг ашигладаг. Хамгийн консерватив тооцоогоор энэ потенциалыг 2 сая МВт гэж тооцож байгаа нь бүрэн хүчин чадлаараа ажиллаж байгаа 1000 атомын цахилгаан станц, долгионы фронтын нэг метр тутамд 75 кВт / м3 орчим байдаг. Байгаль орчинд ямар ч хортой нөлөө байхгүй.

Ажлын ерөнхий схем

Долгионы цахилгаан станцууд нь долгионы хөдөлгөөний механик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргаж, хэрэглэгчдэд дамжуулах чадвартай хөвөгч байгууламж юм. Үүний зэрэгцээ тэд хоёр эх сурвалжийг ашиглахыг оролддог:

1. Кинетик нөөц. Далайн босоо ам нь том диаметртэй хоолойгоор дамжиж, ирийг эргүүлж, цахилгаан үүсгүүрт хүчийг дамжуулдаг. Пневматик зарчмыг мөн ашигладаг - ус нь тусгай камерт нэвтэрч хүчилтөрөгчийг тэндээс зайлуулж, сувгийн системээр дамжуулж, турбины ирийг эргүүлдэг.
2. Эрчим хүч. Энэ тохиолдолд долгионы цахилгаан станц нь хөвөх үүрэг гүйцэтгэдэг. Долгионы профайлын дагуу сансарт хөдөлж, турбиныг хөшүүргийн цогц системээр эргүүлдэг.

Өөр өөр улс орнууд долгионы механик хөдөлгөөнийг цахилгаан болгон хувиргах технологийг ашигладаг боловч ерөнхийТэд ижил үйлдлийн схемтэй.

Давалгааны цахилгаан станцын сул тал

Давалгааны цахилгаан станцыг өргөнөөр нэвтрүүлэхэд саад болж байгаа гол хүчин зүйл бол өртөг зардал юм. Далайн усны гадаргуу дээр иж бүрэн зураг төсөл, иж бүрэн суурилуулалттай учраас ийм байгууламжийг ашиглалтад оруулах зардал нь атомын цахилгаан станц, дулааны цахилгаан станц барихаас өндөр байна.

Үүнээс гадна нийгэм-эдийн засгийн асуудал үүсэхтэй холбоотой хэд хэдэн дутагдалтай талууд бий. Гол зүйл бол том хөвөх станцууд нь аюул учруулж, навигаци, загасчлахад саад учруулдаг - хөвөгч долгионы цахилгаан станц нь хүнийг загас агнуурын бүсээс шахаж гаргахад хүргэдэг. Мөн байгаль орчны сөрөг үр дагавар гарч болзошгүй. Суурилуулалтын хэрэглээ нь далайн давалгааг ихээхэн хэмжээгээр унтрааж, жижигрүүлж, эрэг дээр гарахаас сэргийлдэг. Үүний зэрэгцээ долгион нь далай дахь хийн солилцооны үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд түүний гадаргууг цэвэрлэдэг. Энэ бүхэн экологийн тэнцвэрт байдлыг өөрчлөхөд хүргэж болзошгүй.

Давалгааны цахилгаан станцын эерэг талууд

Давалгааны цахилгаан станц нь сул талуудын зэрэгцээ хүний үйл ажиллагаанд эерэг нөлөө үзүүлдэг хэд хэдэн давуу талтай:

• суурилуулалт нь долгионы энергийг унтраадаг тул далайн эрэг орчмын байгууламжийг (пиэрс, боомт) далай тэнгисийн хүчээр сүйрэхээс хамгаалж чаддаг;
• Цахилгааныг хамгийн бага зардлаар үйлдвэрлэдэг;
• өндөр долгионы хүч нь салхин цахилгаан станцуудыг салхи эсвэл нарны цахилгаан станцаас илүү эдийн засгийн хувьд ашигтай болгодог.

Эрчим хүчний нөөцийг мөн хуурай газрын ус, гол мөрөн нь эзэмшдэг. Гүүр, гарам, тулгуур дээр станц барих нь цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн энэ чиглэлийг хөгжүүлэх хэтийн төлөв юм.

Шийдэх асуудал

Одоо шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн өмнө тулгарч буй гол ажил бол долгионы цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн цахилгааны өртөгийг бууруулах дизайныг сайжруулах явдал юм. Үйл ажиллагааны зарчим нь хэвээр байх ёстой, гэхдээ суурилуулалтыг бий болгоход шинэ технологи, материалыг ашиглана.

Долгионы дундаж хүч нь 75-85 кВт/м байдаг - энэ нь ихэнх станцуудын тохируулдаг хүрээ юм. Гэсэн хэдий ч шуурганы үеэр далайн давалгааны хүч хэд хэдэн удаа нэмэгдэж, байгууламжууд эвдрэх аюултай байдаг. Аль хэдийн нэгээс илүү ир нь шуурганы дараа үрчийсэн эсвэл нугалж байсан. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд эрдэмтэд долгионы тодорхой хүчийг зохиомлоор багасгадаг. Асуудлын нэг нь долгионы станцыг их хэмжээгээр ашиглах нь уур амьсгалын өөрчлөлтөд хүргэдэг. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх нь дэлхийн эргэлтийн улмаас хийгддэг (долгионууд ийм байдлаар үүсдэг). Станцуудыг өргөнөөр ашиглах нь гарагийг илүү удаан эргүүлэхэд хүргэнэ. Хүн ялгааг мэдрэхгүй, гэхдээ энэ нь дэлхийн дулаан солилцоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг хэд хэдэн урсгалыг устгах болно.

Дэлхийн анхны туршилтын WPP

Анхны долгионы цахилгаан станц 1985 онд Норвегид бий болсон. Түүний хүч нь 500 кВт байсан бөгөөд тэр өөрөөпрототип байсан. Түүний ажиллах зарчим нь орчныг мөчлөгийн шахалт болон тэлэлт дээр суурилдаг:

• Доор нь нээлттэй цилиндрийг усанд дүрж, ирмэг нь долгионы хөндийн доод цэг буюу хамгийн доод цэг;
• үе үе урсгал ус нь дотоод хөндий дэх агаарыг шахдаг;
• тодорхой даралтанд хүрэхэд хавхлага нээгдэж, шахсан хүчилтөрөгч турбин руу шилжих боломжийг олгодог.

Энэхүү цахилгаан станц нь 500 кВт эрчим хүч үйлдвэрлэсэн нь угсралтын үр нөлөөг батлахад хангалттай байсан нь тэдний хөгжилд хувь нэмэр оруулсан.

Дэлхийн анхны үйлдвэрийн цахилгаан станц

Дэлхийн анхны үйлдвэрлэлийн хэмжээний суурилуулалт бол Австралийн Порт Кембл офшор Oceanlinx юм. 2005 онд ашиглалтад орсон ч дараа нь сэргээн босголтод илгээж, 2009 онд дахин ажиллаж эхэлсэн тул одоо тус бүс нутагт далайн түрлэг болон долгионы цахилгаан станцуудыг ашиглаж байна. Үйл ажиллагааны зарчим нь дараах байдалтай байна:

1. Давалгаанууд үе үе тусгай камерт орж, агаарыг шахахад хүргэдэг.
2. Эгзэгтэй даралтад хүрэхэд шахсан агаар нь цахилгаан үүсгүүрийг сувгийн сүлжээгээр эргүүлнэ.
3. Далгины хөдөлгөөн, хүчийг авахын тулд турбины ир нь налуу өнцгийг нь өөрчилдөг.

Станцын хэсэг тус бүр 100 кВтц-аас 1.5 МВт цаг хүртэл цахилгаан эрчим хүч дамжуулах чадвартай хэдий ч уг суурилуулалтын хүчин чадал 450 кВт орчим байсан.

Дэлхийн анхны арилжааны салхин цахилгаан станц

Анхны арилжааны долгионы цахилгаан станц2008 онд Португалийн Агусадор хотод томилогдсон. Түүнчлэн долгионы механик энергийг шууд ашигладаг дэлхийн анхны суурилуулалт юм. Төслийг Английн Pelamis Wave Power компани бэлтгэсэн.

Бүтэц нь долгионы профайлын дагуу гарч, дээшлэх хэд хэдэн хэсгүүдээс бүрдэнэ. Хэсэгүүд нь гидравлик системд нугастай бөгөөд хөдөлгөөн хийх явцад түүнийг ажиллуулдаг. Гидравлик механизм нь генераторын роторыг эргүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд үүнээс болж цахилгаан үүсдэг. Португалийн долгионы цахилгаан станцууд давуу болон сул талуудтай. Суурилуулалтын давуу тал нь түүний өндөр хүч чадал юм - ойролцоогоор 2.25 МВт, түүнчлэн нэмэлт хэсгүүдийг суурилуулах боломж юм. Системийг суурилуулахад нэг л сул тал бий - цахилгаан эрчим хүчийг утсаар дамжуулан хэрэглэгч рүү дамжуулахад хүндрэл гардаг.

Орос дахь анхны долгионы цахилгаан станц

Орос улсад анхны салхин цахилгаан станц Приморскийн хязгаарт 2014 онд бий болсон. Энэхүү бүтээн байгуулалтыг Уралын Холбооны Их Сургууль, ОХУ-ын ШУА-ийн Алс Дорнод дахь салбарын Номхон далай судлалын хүрээлэнгийн эрдэмтдийн баг гүйцэтгэсэн. Суурилуулалт нь туршилтын шинж чанартай байдаг. Түүний онцлог нь далайн давалгаа төдийгүй далайн түрлэгийн энергийг ашигладаг.

Москва хотод анхны дотоодын хөвөгч станцыг хөгжүүлж, бий болгох судалгааны лаборатори барихаар төлөвлөж байна. Магадгүй үүний дараа ОХУ-ын долгионы цахилгаан станцууд бас үйлдвэрлэлийн болон арилжааны зориулалттай байх болно.