Obnovljivi izvori energije
| Na?ini pretvorbe energije valova i plime i oseke u elektri?nu energiju |
 |
| Autor Leo Jerki? | |||||||
|
Plima i oseka nastaju kao posljedica djelovanja Mjeseca i Sunca na površinu vode u svim oceanima na planeti. Amplituda plime i oseke ovisi o me?usobnom trenuta?nom 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 zna?ajno varirati. Amplituda tako može varirati od 10 cm do preko 12 metara. U zapadnoj Europi na Atlantiku je vremenski razmak izme?u dviju plima 12 sati i 25 minuta, a na podru?ju Indokine se plima javlja jednom u 24 sata.
Energija plime i oseke se definira kao obnovljiva jer nastaje zbog gravitacijskog me?udjelovanja Mjeseca i Sunca sa Zemljom, te se kao takva uvijek iznova obnavlja. Iz istog razloga se uvijek može to?no predvidjeti kada ?e se plima pojaviti, te se time taj oblik energije jako razlikuje od ve?ine ostalih obnovljivih izvora. Naime izmjene plime i oseke možemo to?no predvidjeti godinama unaprijed, te samim time i to?no planirati proizvodnju elektrana na plimu i oseku godinama unaprijed. Ali elektrane na plimu i oseku nikada ne mogu raditi konstantno, nego samo do idu?e pojave plime. Postoje dvije mogu?nosti iskorištavanja energije plime i oseke, putem plimnih brana ili iskorištavanjem plimnih tokova. Plimne brane su postrojenja vrlo sli?na 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 po?ne povla?iti, te se otvaranjem zapora i postepenim propuštanjem vode kroz zapor na turbine proizvodi elektri?na energija. Energija se može proizvoditi u oba smjera, ali takva primjena može smanjiti efikasnost i ekonomi?nost projekta, a ?ak ni u tom slu?aju se energija ne bi konstantno proizvodila.
Takvi projekti imaju sli?an utjecaj na okoliš kao i velike hidroelektrane. Brane utje?u na okoliš u kojem se grade u smislu da se zauvijek mijenja razina vode u tom okolišu, a postoji i mogu?nost potapanja nekih okolnih površina. Kvaliteta vode u zaljevu odnosno estuariju s branom bi se tako?er promijenila, a samim time i flora i fauna na istom podru?ju. Od turbina koje se mogu koristiti za ovakva postrojenja naj?eš?e 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 elektri?ne energije, a ta ista voda se može koristiti za proizvodnju elektri?ne energije u vrijeme kada je ve?a potražnja (skuplja elektri?na energija). Na taj na?in ovakve elektrane mogu sudjelovati u radu sustava sli?no kao i reverzibilne hidroelektrane. Plimni tokovi su veliki obujmi vode koji teku oceanima zbog gibanja plime i oseke. Taj efekat se naj?eš?e primje?uje u pli?inama gdje postoje prirodna suženja na kojima se brzina vode zna?ajno pove?ava. Sama tehnologija pretvorbe ove energije je sli?na tehnologiji za pretvorbu energije vjetra, uz neke bitne razlike. Voda ima 800 puta ve?u gusto?u od zraka i njeno gibanje je u prosjeku puno sporije od gibanja zraka, što zna?i da su turbine u vodi podložne puno ve?im silama i momentima. Zato takve turbine imaju puno manji promjer lopatica. Nažalost, ta tehnologija je još u svojim za?ecima. 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 utje?u 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 suo?ava je potreba postavljanja turbina na kompliciranim mjestima u priobalnim vodama, što utje?e i na problem održavanja. Energija se može iskoristiti na dva na?ina, pomo?u plimnih ograda ili plimnih turbina. Plimne ograde su u principu još jedan oblik plimnih brana i kao takve se suo?avaju s istim problemom utjecaja na okoliš, s time da im je prednost mogu?nost smještanja generatora i transformatora iznad površine vode.
Plimne turbine se smještaju pod vodu, te su na taj na?in nevidljive s kopna. Zauzimaju puno manje prostora i ne utje?u toliko na okoliš kao ograde i brane. Najbolje rade na podru?jima 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 za?ecima, a naziva se Stingray. Radi na principu paralelnog spoja kao kod hidroaviona. Kut krila oscilira naspram toka plime pri ?emu se ista pomi?u gore - dolje. Time se produljava odnosno skra?uje hod klipa u cilindru, kojim se stavlja ulje pod visoki tlak i pokre?e se hidrauli?ki motor, koji pak vrti elektri?ni generator.
Energija valova je kineti?ka energija gibanja oceana uslijed osciliranja visine površine vode uz odre?enu frekvenciju. Kineti?ka 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 elektri?ne 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 to?kasti apsorberi. Terminatori su ure?aji koji su orijentirani vertikalno prema smjeru vala. Imaju stacionarnu komponentu i komponentu koja se giba. Gibaju?a komponenta se kre?e u smjeru gore – dolje. To gibanje vrši pritisak na ulje ili zrak u stacionarnoj komponenti koji onda djeluju na pokretanje turbine.
Trenutno postoje tri poznatija rješenja terminatora: osciliraju?a visina vodenog stupca, preljevni ure?aj i Salterova patka. Postrojenje koje koristi osciliraju?u 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 ure?aj skuplja vodu iz valova u rezervoar. Rezervoar ima rupu u kojoj je turbina i koju voda pokre?e prilikom prolaska kroz istu.
Salterova patka je najpoznatiji terminator razvijan još u 70-tim godinama prošlog stolje?a. Sama patka je oblikovana kao kapljica kiše i usmjerena je u smjeru vala. Niz takvih patki se me?usobno povezuje u cijeli Salterov sistem. Prilikom dolaska vala cijeli sistem se giba vertikalno s valom i pokre?e klipove koji tla?e ulje u cilindru, te na kraju ulje pokre?e hidrauli?ki motor i stvara se elektri?na energija. Teoretski, ovaj ure?aj je najefikasniji od svih ure?aja koji koriste energiju valova i može iskoristiti 90% goleme energije koju svaki val nosi u sebi. Nažalost ure?aj nikada nije ispitan u stvarnim uvjetima. Atenuatori su ure?aji koji su paralelno orijentirani prema smjeru vala. Najpoznatiji primjer je Pelamis, serija duga?kih cilindri?nih plutaju?ih ure?aja koji su me?usobno spojeni te pri?vrš?eni za morsko dno. Cilindri?ni dijelovi pokre?u hidrauli?ki bat u sekcijama gdje se spajaju, a batovi pokre?u elektri?ni generator. Generatori šalju elektri?nu energiju putem kablova morsko dno, i onda dalje prema obali.
To?kasti apsorberi nemaju posebnu orijentaciju prema valovima nego „apsorbiraju“ energiju iz valova koji dolaze iz bilo kojeg smjera. Jedan od takvih ure?aja je Aquaboy razvijen u tvrtci Finavera Renewables. U vertikalnoj cijevi smještenoj ispod površine vode valovi ulaze i pokre?u klip, tj. plutaju?i disk koji je spojen na cijevnu pumpu. Klip se giba gore – dolje, pri ?emu pove?ava tlak morske vode u cijevi. Ta voda pod tlakom pokre?e ugra?enu turbinu koja je spojena na elektri?ni generator. Kablovima se elektri?na energija šalje na morsko dno, a od tamo dalje na obalu.
|
Zadnje vijesti
