Share to Facebook 
Share to Twitter 
Share to Linkedin 
PGT SocialWeb - Copyright © 2010 by pagit.eu

Obnovljivi izvori energije

Načini pretvorbe energije valova i plime i oseke u električnu energiju E-mail
Autor Leo Jerkić   

Plima i oseka nastaju kao posljedica djelovanja Mjeseca i Sunca na površinu vode u svim oceanima na planeti. Amplituda plime i oseke ovisi o međusobnom trenutačnom položaju Zemlje, Sunce i Mjeseca, s time da u ovisnosti o tom položaju amplituda, a i frekvencija pojavljivanja plime i oseke na nekom mjestu mogu značajno varirati. Amplituda tako može varirati od 10 cm do preko 12 metara. U zapadnoj Europi na Atlantiku je vremenski razmak između dviju plima 12 sati i 25 minuta, a na području Indokine se plima javlja jednom u 24 sata.


Plima i Oseka
Gravitacijski utjecaji Sunca i Mjeseca na plimu i oseku (izvor: (ACRE) Australian CRC for Renewable Energy LTD)

Energija plime i oseke se definira kao obnovljiva jer nastaje zbog gravitacijskog međudjelovanja Mjeseca i Sunca sa Zemljom, te se kao takva uvijek iznova obnavlja. Iz istog razloga se uvijek može točno predvidjeti kada će se plima pojaviti, te se time taj oblik energije jako razlikuje od većine ostalih obnovljivih izvora. Naime izmjene plime i oseke možemo točno predvidjeti godinama unaprijed, te samim time i točno planirati proizvodnju elektrana na plimu i oseku godinama unaprijed. Ali elektrane na plimu i oseku nikada ne mogu raditi konstantno, nego samo do iduće pojave plime.

Postoje dvije mogućnosti iskorištavanja energije plime i oseke, putem plimnih brana ili iskorištavanjem plimnih tokova.


Plimne brane su postrojenja vrlo slična akumulacijskim hidroelektranama. I kod njih se gradi brana ili pregrada preko estuarija ili zaljeva s dovoljno velikom plimom. Uz današnji razvoj tehnologije minimalna potrebna razlika plime i oseke da takvo postrojenje bude isplativo je pet metara.

Brana služi za skupljanje i postepeno ispuštanje vode kada se plima počne povlačiti, te se otvaranjem zapora i postepenim propuštanjem vode kroz zapor na turbine proizvodi električna energija. Energija se može proizvoditi u oba smjera, ali takva primjena može smanjiti efikasnost i ekonomičnost projekta, a čak ni u tom slučaju se energija ne bi konstantno proizvodila.

Plimna elektrana
Generatorski sustav sa turbinom s vertikalnom osi (izvor: (ACRE) Australian CRC for Renewable Energy LTD)

Takvi projekti imaju sličan utjecaj na okoliš kao i velike hidroelektrane. Brane utječu na okoliš u kojem se grade u smislu da se zauvijek mijenja razina vode u tom okolišu, a postoji i mogućnost potapanja nekih okolnih površina. Kvaliteta vode u zaljevu odnosno estuariju s branom bi se također promijenila, a samim time i flora i fauna na istom području.

Od turbina koje se mogu koristiti za ovakva postrojenja najčešće se spominju cijevne turbine i turbine s vertikalnom osi. Turbine se mogu koristiti i kao pumpe za pumpanje vode u zaljev za vrijeme niske potražnje električne energije, a ta ista voda se može koristiti za proizvodnju električne energije u vrijeme kada je veća potražnja (skuplja električna energija). Na taj način ovakve elektrane mogu sudjelovati u radu sustava slično kao i reverzibilne hidroelektrane.


Plimni tokovi su veliki obujmi vode koji teku oceanima zbog gibanja plime i oseke. Taj efekat se najčešće primjećuje u pličinama gdje postoje prirodna suženja na kojima se brzina vode značajno povećava.

Sama tehnologija pretvorbe ove energije je slična tehnologiji za pretvorbu energije vjetra, uz neke bitne razlike. Voda ima 800 puta veću gustoću od zraka i njeno gibanje je u prosjeku puno sporije od gibanja zraka, što znači da su turbine u vodi podložne puno većim silama i momentima. Zato takve turbine imaju puno manji promjer lopatica. Nažalost, ta tehnologija je još u svojim začecima. Prednost ovakvog korištenja plime i oseke u odnosu na plimne brane je puno manji utjecaj na okoliš, jer su sami proizvodni pogoni smješteni pod vodom, te ne utječu na kvalitetu i tok vode, eventualno tek neznatno na floru i faunu u neposrednoj blizini postrojenja. Jedan od glavnih problema s kojima se ova tehnologija suočava je potreba postavljanja turbina na kompliciranim mjestima u priobalnim vodama, što utječe i na problem održavanja.

Energija se može iskoristiti na dva načina, pomoću plimnih ograda ili plimnih turbina.

Plimne ograde su u principu još jedan oblik plimnih brana i kao takve se suočavaju s istim problemom utjecaja na okoliš, s time da im je prednost mogućnost smještanja generatora i transformatora iznad površine vode.

Plimna turbina
Plimna turbina (izvor: www.esru.strath.ac.uk)

Plimne turbine se smještaju pod vodu, te su na taj način nevidljive s kopna. Zauzimaju puno manje prostora i ne utječu toliko na okoliš kao ograde i brane. Najbolje rade na područjima gdje je brzina toka vode uslijed izmjene plime i oseke 2 - 2.5 m/s.

Postoji i još jedna nova tehnologija za iskorištavanje plime i oseke koja je u svojim začecima, a naziva se Stingray. Radi na principu paralelnog spoja kao kod hidroaviona. Kut krila oscilira naspram toka plime pri čemu se ista pomiču gore - dolje. Time se produljava odnosno skraćuje hod klipa u cilindru, kojim se stavlja ulje pod visoki tlak i pokreće se hidraulički motor, koji pak vrti električni generator.

Stingray
Stingray (izvor: www.engb.com)


Energija valova je kinetička energija gibanja oceana uslijed osciliranja visine površine vode uz određenu frekvenciju. Kinetička energija koja se stvara u valovima je ogromna. Oni svoju energiju dobijaju puhanjem vjetra preko morske površine, a vjetar pak svoju energiju dobija iz Sunca. Valovi su kao izvor energije dostupni u svakom trenutku, ali mijenjaju svoj intenzitet.

Tehnologije koje koriste energiju valova za proizvodnju električne energije ovise o vertikalnom gibanju valova (gore – dolje). Postoje tehnologije koje se mogu implementirati na obali, u blizini obale, ali i na otvorenom moru. Najrazvijenije tehnologije su u ovom trenutku terminatori, atenuatori i točkasti apsorberi.

Terminatori su uređaji koji su orijentirani vertikalno prema smjeru vala. Imaju stacionarnu komponentu i komponentu koja se giba. Gibajuća komponenta se kreće u smjeru gore – dolje. To gibanje vrši pritisak na ulje ili zrak u stacionarnoj komponenti koji onda djeluju na pokretanje turbine.

Wavegen oscilirajuća visina vodenog stupca
Wavegen, oscilirajuća visina vodenog stupca (izvor: science.howstuffworks.com)

Trenutno postoje tri  poznatija rješenja terminatora: oscilirajuća visina vodenog stupca, preljevni uređaj i Salterova patka.

Postrojenje koje koristi oscilirajuću visinu vodenog stupca ima dva otvora, donji kroz koji ulazi voda i gornji koji je uzak i predstavlja izlaz za zrak. Tok zraka služi za pokretanje turbine.

Preljevni uređaj skuplja vodu iz valova u rezervoar. Rezervoar ima rupu u kojoj je turbina i koju voda pokreće prilikom prolaska kroz istu.

Preljevni uređej za pretvorbu energije valova
Preljevni uređaj (izvor: science.howstuffworks.com)

Salterova patka je najpoznatiji terminator razvijan još u 70-tim godinama prošlog stoljeća. Sama patka je oblikovana kao kapljica kiše i usmjerena je u smjeru vala. Niz takvih patki se međusobno povezuje u cijeli Salterov sistem. Prilikom dolaska vala cijeli sistem se giba vertikalno s valom i pokreće klipove koji tlače ulje u cilindru, te na kraju ulje pokreće hidraulički motor i stvara se električna energija. Teoretski, ovaj uređaj je najefikasniji od svih uređaja koji koriste energiju valova i može iskoristiti 90% goleme energije koju svaki val nosi u sebi. Nažalost uređaj nikada nije ispitan u stvarnim uvjetima.


Atenuatori su uređaji koji su paralelno orijentirani prema smjeru vala. Najpoznatiji primjer je Pelamis, serija dugačkih cilindričnih plutajućih uređaja koji su međusobno spojeni te pričvršćeni za morsko dno. Cilindrični dijelovi pokreću hidraulički bat u sekcijama gdje se spajaju, a batovi pokreću električni generator. Generatori šalju električnu energiju putem kablova morsko dno, i onda dalje prema obali.

Pelamis
Pelamis (izvor: news.scotsman.com/)

Točkasti apsorberi nemaju posebnu orijentaciju prema valovima nego „apsorbiraju“ energiju iz valova koji dolaze iz bilo kojeg smjera. Jedan od takvih uređaja je Aquaboy razvijen u tvrtci Finavera Renewables.

U vertikalnoj cijevi smještenoj ispod površine vode valovi ulaze i pokreću klip, tj. plutajući disk koji je spojen na cijevnu pumpu. Klip se giba gore – dolje, pri čemu povećava tlak morske vode u cijevi. Ta voda pod tlakom pokreće ugrađenu turbinu koja je spojena na električni generator. Kablovima se električna energija šalje na morsko dno, a od tamo dalje na obalu.

Aquaboy
Aquaboy (izvor: science.howstuffworks.com)

Tags:     energija oceana      valovi      plima i oseka      električna energija      načini pretvorbe
Index članka
Načini pretvorbe energije valova i plime i oseke u električnu energiju
Plimne brane
Plimni tokovi
Energija valova - terminatori
atenuatori i točkasti apsorberi
Sve stranice
 

Obnovljivi izvori energije za početnike

OIE u regiji

Nove tehnologije

Nova energetika

Zadnje vijesti

Želite li više koristiti obnovljive izvore energije?