Generator de flux de maree

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Un generator de flux de maree (în engleză : generator de flux de maree, cu acronimul TSG) este o mașină sau un dispozitiv electromecanic care extrage energia cinetică din masele de apă în mișcare, pentru cea mai mare curent de maree . Cele mai multe dintre aceste mașini funcționează într-un mod comparabil cu cel al turbinelor eoliene și, prin urmare, sunt adesea denumite turbine cu maree .

În prezent, STG-urile încep să fie studiate, deoarece par mai ieftine și mai puțin dăunătoare din punct de vedere ecologic printre modalitățile de exploatare a energiei mareelor, adică: „generatoare de flux de maree”; „bariere împotriva valurilor mareelor” (în engleză Tidal barrage ) și „energie dinamică a valurilor” (în engleză Dynamical Tidal Power ). [1]

Majoritatea turbinelor de maree seamănă cu o turbină eoliană, cel mai frecvent de tipul HAWT .

Asemănări cu turbinele eoliene

Generatorul de flux de maree extrage energia din curenții marini într-un mod similar cu ceea ce fac diferitele tipuri de turbine eoliene .

La fel ca orice tehnologie relativ nouă, chiar dacă a fost concepută în anii 1970 în timpul primei crize a petrolului , [2] potențialul de generare a energiei pentru o turbină cu flux de maree unic poate fi mai mare decât pentru o turbină eoliană cu aceeași putere nominală . Densitatea mai mare a apei decât cea a aerului (de aproximativ 800 de ori mai mare) înseamnă că un singur hidrogenerator poate furniza cantități mai mari de putere semnificativă la debitele de maree mici, comparativ cu o turbină eoliană cu aceeași putere nominală. [3] Deoarece puterea se modifică odată cu densitatea mediului și a cubului vitezei sale, este ușor de observat că viteza apei de aproximativ o zecime din cea a vântului oferă aceeași putere pentru aceeași dimensiune a sistemului turbinei; cu toate acestea, acest lucru practic limitează aplicarea la locurile în care curentul se mișcă la o viteză de cel puțin 2 noduri (1 m / s) chiar și atunci când se apropie de vârful mareei . Mai mult, la viteze de curgere mai mari, între 2 și 3 metri pe secundă pe mare, o turbină cu curent mareic poate accesa de obicei de patru ori energia obținută de la un rotor care mătură o zonă egală cu cea a unei turbine la vânt cu putere nominală similară.

Tipuri de generator de flux de maree

Întrucât „generatoarele de curenți de maree” sunt o tehnologie imatură, nu a apărut încă o tehnologie standard câștigătoare (care a demonstrat caracteristicile unei vieți vegetale suficiente și capacitatea de a recupera investiția). Dar un număr mare de proiecte sunt testate, unele foarte aproape de implementarea pe scară largă. Unele prototipuri s-au arătat promițătoare și multe companii au pretins un anumit succes, în mare parte fără verificări independente, dar nu au funcționat comercial suficient de mult timp pentru a stabili performanța și rata de rentabilitate a investiției .

Centrul European pentru Energie Marină [4] clasifică aceste generatoare în patru clase, deși trebuie subliniat faptul că s-au încercat o serie de abordări diferite la generatoarele de maree.

Turbine axiale

Evopod - Un dispozitiv de maree testat în Strangford Lough .

Aceștia abordează turbinele eoliene tradiționale în concept, dar funcționează sub mare și constituie în prezent majoritatea prototipurilor în funcțiune în prezent. Acestea includ:

Kvalsund (Norvegia)

Kvalsund , la sud de Hammerfest , Norvegia . [5] Deși încă un prototip, o turbină cu o capacitate de 300 kW a fost conectată la rețea la 13 noiembrie 2003.

Lynmouth (Devon)

O turbină cu elice de 300 kW, care folosește curenți periodici de curgere marină - Seaflow - a fost instalată de Marine Current Turbines în largul coastei Lynmouth , Devon , Anglia, în 2003. [6] Turbina cu 11 metri diametru a fost fixată pe un pilon de oțel condus în fundul mării. Deoarece era un prototip, era conectat la o încărcare locală, nu la rețea.

East River (NYC)

Din aprilie 2007, Verdant Power [7] a experimentat un proiect de maree în râul East între districtul Queens și insula Roosevelt din New York și este primul proiect de cercetare a forței mareelor ​​din Statele Unite . [8] Curenții puternici au reprezentat o provocare pentru proiect: lamele prototip instalate în prototipurile 2006 și 2007 s-au rupt, necesitând instalarea de turbine armate în septembrie 2008. [9] [10]

În cadrul proiectului Seaflow, a fost dezvoltat un prototip, denumit „ SeaGen ”, instalat în aprilie 2008 de Marine Current Turbines în Strangford Lough din Irlanda de Nord . Turbina a început să producă electricitate la 1,2 MW în decembrie 2008 [11] și a alimentat rețeaua electrică cu 150 kW începând cu 17 iulie 2008 și a contribuit cu mai mult de un gigawatt oră la generarea de energie electrică a regiunii. [12] În prezent, este singurul dispozitiv la scară comercială instalat în lume. [13] SeaGen constă din două rotoare de curgere axiale, fiecare dintre acestea mișcând un generator. Turbinele sunt capabile să genereze energie electrică atât în ​​fazele de umplere până la mareea mare, cât și în timpul debitului spre mareea joasă, deoarece palele rotorului se pot roti 180˚. [14]

Efectul Venturi

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Efectul Venturi .

Turbinele Venturi folosesc bariere, canale (obstacole naturale precum insule, diguri mici, conducte etc.) și înfășurări precum pâlnii sau conducte scurte înainte sau după hidrogenerator pentru a crește rata de curgere a apei prin turbină. Aceste „ieșiri de apă” pot fi montate orizontal sau vertical.

Compania australiană Tidal Energy Pty Ltd Arhivat 23 martie 2015 la Internet Archive . a efectuat testarea comercială a unei turbine de maree acoperite de pe coasta de aur (Queensland) în 2002. Tidal Energy a început instalarea turbinelor sale „înfășurate” pentru comunitățile îndepărtate din nordul Australiei, unde au loc unele dintre cele mai rapide fluxuri de maree din lume (11 m / s, 21 noduri) - prin instalarea a două turbine mici care vor furniza 3,5 MW. O altă turbină, cu un diametru mai mare (5 metri) capabilă să livreze 800 kW pe baza unui debit de 4 m / s, a fost planificată ca dezvoltare pentru o prototip de instalație de desalinizare lângă Brisbane în octombrie 2008. Un alt dispozitiv, Hydro Venturi, va să fie testat în Golful San Francisco . [15]

Turbinele verticale și orizontale cu flux transversal

Inventate de Georges Darreius în 1923 și brevetate în 1929 , aceste turbine care pot fi instalate atât pe verticală, cât și pe orizontală.

Turbina Gorlov [16] este o variantă a designului Darrieus cu formă de helix comercializată în Coreea de Sud , [17] începând cu o centrală de 1 MW în mai 2009 [18] și preconizată să se extindă la 90 MW în 2013 . Neptune Renewable Energy a dezvoltat hidrogeneratorul Proteus [19] care poate fi utilizat pentru a forma o rețea de turbine în condiții tipice în estuare .

În aprilie 2008, Ocean Renewable Power Company, LLC (ORPC) [1] a finalizat cu succes testul prototipului său de unitate de turbină-generator (TGU) la siturile de maree ORPC Cobscook Bay și Western Passage din apropierea Eastport, Maine . [20] TGU este inima tehnologiei OCGen și folosește turbine avansate de proiectare a fluxului încrucișat (ADCF) pentru a muta un generator de magnet permanent situat între turbine și montat pe aceeași axă. ORPC a dezvoltat modele TGU care pot fi utilizate pentru a genera energie din curenții râurilor, mareelor ​​și chiar curenților oceanici adânci.

Testul turbinei Kobold în strâmtoarea Messina

În 2001 , testele turbinei Kobold au început în apele Strâmtorii Messina . [21]

Dispozitive oscilante

Dispozitivele oscilante nu au componentă rotativă, deoarece exploatează secțiuni cu un profil adecvat care sunt împinse de curent într-o direcție transversală față de direcția acestuia. Generarea de curgere oscilantă a fost testată cu turbina eoliană omnidirecțională sau bidirecțională cu pompă cu aripi [22] . În 2003, un dispozitiv oscilant de tip hidroavion , Stingray, a fost testat în largul coastei Scoției [23] . Stingray folosește lame pentru a crea oscilația care poate fi utilizată pentru a crea energie hidraulică . Această energie este apoi utilizată pentru alimentarea unui motor hidraulic conectat la un generator.

Sistemul de conversie a energiei mareelor ​​bioSTREAM, de la compania australiană BioPower Systems [24] , folosește biomimicia unor specii marine, precum rechin, ton și macrou, exploatând modul lor eficient de călătorie.

Calculul productivității energetice

Turbine

Diferitele modele de turbine au eficiențe variate și, prin urmare, furnizează o putere diferită. Dacă se cunoaște eficiența turbinei „ξ”, ecuația de mai jos poate fi utilizată pentru a determina puterea furnizată de o turbină.

Energia disponibilă din aceste sisteme cinetice poate fi exprimată ca: [25]

unde este:

= eficiența turbinei
P = puterea generată (în wați )
= densitatea apei (pentru apa de mare este de 1025 kg / m³)
A = aria măturată de turbină (în m²)
V = viteza de curgere

Comparativ cu o turbină deschisă (fără conducte) într-un curent liber, în funcție de geometria înfășurării, turbinele acoperite sunt capabile să furnizeze de 3 până la 4 ori puterea aceluiași rotor hidro-electric într-un flux deschis. [25]

Cantitatea de resurse energetice

În timp ce calculele inițiale pentru stabilirea energiei disponibile într-un canal axat pe ecuații bazate pe modelul fluxului de energie cinetică , limitările generării curentului de maree sunt semnificativ mai complicate. De exemplu, extracția maximă de energie posibilă dintr-o strâmtoare care leagă două bazine mari este definită ca 10% prin: [26] [27]

unde este

= densitatea apei (pentru apa de mare este de 1025 kg / m³)
g = accelerație datorată gravitației (9,81 m / s²)
= diferențialul maxim al elevației suprafeței prin canal
= debitul volumetric maxim prin canal.

Site-uri potențiale

Impact asupra mediului

Există puține cercetări sau observații privind ecologia sistemelor în care apar fluxurile de maree. Cele mai multe observații directe au constat în eliberarea peștilor etichetați în amonte de dispozitive și observarea directă a mortalității sau a impactului asupra peștilor.

Un studiu realizat în cadrul proiectului „Roosevelt Island Tidal Energy” (RITE, Verdant Power) din East River (New York City), a utilizat 24 de senzori hidroacustici „cu fascicul divizat” (un tip de sonar științific) pentru a detecta și urmări mișcarea peștilor atât în ​​amonte, cât și în aval de fiecare dintre cele șase turbine. Rezultatele au sugerat că (1) foarte puțini pești au folosit acea porțiune a râului, (2) peștii care au folosit zona din jurul insulei Roosevelt nu au tranzitat la adâncimea râului care i-ar fi putut supune la impactul lamei, și (3) nu a existat nicio dovadă a peștilor care trec prin zona paletei.

Centrul Național pentru Energii Regenerabile Naționale din Nord-Vest efectuează în prezent cercetări ( NNMREC [38] ) pentru a explora și identifica echipamente și protocoale pentru stabilirea condițiilor fizice și biologice și pentru monitorizarea schimbărilor de mediu asociate cu dezvoltarea energiei mareelor .

Notă

  1. ^ Puterea mareelor , la esru.strath.ac.uk . Adus la 1 noiembrie 2010 (arhivat din original la 23 septembrie 2010) .
  2. ^ Jones, Anthony T. și Adam Westwood. "Puterea din oceane: industriile eoliene sunt în creștere și, pe măsură ce căutăm surse alternative de energie, potențialul de creștere este prin acoperiș. Doi observatori din industrie se uită la generarea de energie din acțiunea vântului și a valurilor și a potențialului de modificare." The Futurist 39.1 (2005): 37 (5). GALE Academic extins ASAP. Web. 8 octombrie 2009.
  3. ^ "Surfing Energy's New Wave" Time International 16 iunie 2003: 52+. http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,457348,00.html Arhivat la 30 ianuarie 2012 la Internet Archive .
  4. ^ EMEC, Tidal Energy Devices , la emec.org.uk. Adus la 5 octombrie 2008 (arhivat din original la 28 decembrie 2008) .
  5. ^ Se deschide prima centrală electrică care exploatează Luna - 22 septembrie 2003 - New Scientist
  6. ^ REUK: „Citiți despre primul generator de maree de mare deschisă de pe Lynmouth, Devon”
  7. ^ Verdant Power. Arhivat 20 aprilie 2013 la Internet Archive .
  8. ^ MIT Technology Review , aprilie 2007 . Adus la 24 august 2008.
  9. ^ Robin Shulman, NY Testează turbine pentru a produce energie. City Taps Current Of the East River , washingtonpost.com , Washington Post, 20 septembrie 2008. Adus pe 9 octombrie 2008 .
  10. ^ Kate Galbraith, Power From the Restless Sea Stirs the Imagination , New York Times, 22 septembrie 2008. Accesat la 9 octombrie 2008 .
  11. ^ Copie arhivată , pe marineturbines.com . Adus la 8 noiembrie 2010 (arhivat din original la 25 septembrie 2010) .
  12. ^ Prima conexiune la rețea Arhivat la 25 septembrie 2010 la Internet Archive .
  13. ^ Turbina mareelor ​​de generație marină
  14. ^ Turbine curente marine. "Tehnologie." Turbine de curent marin. Marine Curren Turbines, nd Web. 5 octombrie 2009. < http://www.marineturbines.com/21/technology/ >.
  15. ^ San Francisco Bay Guardian News
  16. ^ Turbina Gorlov. Arhivat la 5 februarie 2009 la Internet Archive .
  17. ^ Turbine Gorlov în Coreea Arhivat la 11 mai 2013 Internet Archive .
  18. ^ Coreea de Sud începe, pentru a extinde proiectul de maree Jindo Uldolmok de 1 MW , pe hydroworld.com , Hydro World, 2009. Accesat la 4 decembrie 2010 (arhivat din original la 1 septembrie 2010) .
  19. ^ Proteus
  20. ^ Marea crește încet în interesul puterii oceanice , pe masshightech.com , Mass High Tech: The Journal of New England Technology, 2008-1 august. Adus la 11 octombrie 2008 (arhivat din original la 26 decembrie 2008) .
  21. ^ Horcynus. Arhivat la 14 iunie 2014 la Internet Archive .
  22. ^ Moara de vânt Wing'd Pump
  23. ^ Stingray
  24. ^ BioSTREAM , pe biopowersystems.com. Adus la 17 iunie 2014 .
  25. ^ a b Copie arhivată ( PDF ), pe cyberiad.net . Adus la 28 aprilie 2013 (arhivat din original la 13 septembrie 2012) . hârtie de maree pe cyberiad.net
  26. ^ Atwater, JF, Lawrence, GA (2008) Limitări privind generarea energiei maree într-un canal, lucrări ale celui de-al 10-lea Congres mondial al energiei regenerabile. (pp. 947-952)
  27. ^ Garrett, C. și Cummins, P. (2005). „Potențialul de putere al curenților de maree din canale.” Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 461, Londra. The Royal Society, 2563–2572
  28. ^ Builder & Engineer - Pembrokeshire tidal barrage avansează Depus 11 septembrie 2011 la Internet Archive .
  29. ^ Actul de echilibrare Severn
  30. ^ NZ: Șansa de a schimba valul sursei de alimentare | EnergyBulletin.net | Peak Oil News Clearinghouse , pe energybulletin.net . Adus la 4 decembrie 2010 (arhivat din original la 22 mai 2005) .
  31. ^ Exploatarea puterii mării Energy NZ, Vol 1, No 1, Winter 2007. Arhivat 24 iulie 2011 la Internet Archive .
  32. ^ Golful Fundy va obține trei turbine de testare | Cleantech.com Arhivat la 4 iulie 2008 la Internet Archive .
  33. ^ Robin Shulman, NY testează turbine pentru a produce energie , în The Washington Post , 20 septembrie 2008, ISSN 0740-5421 ( WC · ACNP ). Adus 20-09-2008 .
  34. ^ Verdant Power. Arhivat 6 decembrie 2010 la Internet Archive .
  35. ^ http://deanzaemtp.googlepages.com/PGEbacksnewstudyofbaystidalpower.pdf
  36. ^ Puterea mareelor ​​din râul Piscataqua?
  37. ^ Islay Energy Trust - Dezvoltarea surselor regenerabile de energie pentru comunitate
  38. ^ NNMREC - Acasă

Elemente conexe

Alte proiecte

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Marea_flow_Generator&oldid=122508305 ”