06 юли 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Япония пуска огромна турбина в океана, за да използва неограничената енергия на теченията

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 16 юни 2022 в 09:20 157640
Турбината на Kairyu за произвеждане на електрически ток от океана, прототип с размери 20 x 20 метра, способна да генерира 100 kW, завърши тестването след повече от три години под вода. Кредит: IHI

Потенциалът на възобновяемата енергия не е разпределен равномерно. Япония например има по-нисък слънчев потенциал и не е близо до вятърния потенциал на Западна Европа или Съединените щати. Освен това в момента е на пето място в света по потребление на електроенергия и добавянето на ядрена енергия ще бъде политически трудно след Фукушима, което означава, че нейният стремеж към нулеви емисии ще изисква повече иновации от повечето, ако иска да запази енергийната независимост.

Едно нещо, което Япония има, е много брегова линия и контрол над шестите по големина териториални води в света, което прави идеите за алтернативна енергия, базирани на океана, особено привлекателни.

Генераторите на приливен поток – като 2-мегаватовият Orbital O2, който в момента изнася енергия към мрежата край шотландските Оркнейски острови – може да предложат надеждно генериране на базово натоварване, но в Япония има толкова много корабен трафик през зони с подходящ приливен потенциал, че идеята е малко вероятно да проработи.

Вместо това японската компания IHI и Организацията за развитие на нови енергийни и индустриални технологии (NEDO) експериментират с друг надежден източник на енергия, който потенциално би могъл да достави изключително надеждна енергия, ако бъде използван: океанските течения.

IHI и NEDO разполагат Kairyu през 2017 г., първо тестван, докато е влачен с кораб, а след това е закотвен към океанското дъно. Кредит: IHI

Океанските течения обикновено имат по-бавен поток,  отколкото добре подбраните места на приливните течения. O2, например, може да осигури номиналната си мощност със скорости на водата между 2,5-4,5 м/сек. Океанското течение Курошио, от друга страна, тече с около 1-2 м/сек. Но течението е огромно, на някои места достига до ширина от 100 км и се смята, че премества водно количество от 65 милиона кубически метра вода в секунда в най-подходящите си локации, точно до югоизточния бряг на Япония. 

За сравнение пролетните водни количества на река Дунав са около 6 000 м3/сек, т.е океанското течение Курошио е повече от хиляда пъти по-мощно.

Рентабилността на водните електроцентрали зависи от пада и водното количество, т.е. може да е ефективно да се изграждат ВЕЦ-ове на малки реки (с малко водно количество), но с голяма денивелация - бързи, планински реки, но също и на бавно течащи като р. Дунав, но пренасящи големи обеми вода. 

Така че Япония има потенциал за добив на електроенергия, който IHI оценява на около 205 гигавата, свързвайки огромни масиви от турбини, задействани от океанските течения, които споделят общи преносни линии. IHI и NEDO работят по тази възможност от 2011 г., а от 2017 г. компаниите разполагат с малък 100-киловатов приливен генератор за тестване.

Генераторът на океанския ток се намира на 50 метра под повърхността за безопасност при условия на тайфун и може лесно да повиши плаваемостта си, за да изплува на повърхността за поддръжка. Кредит: IHI

Този демо генератор, наречен Кайрю (Kairyu), е закотвен към океанското дъно, подобно на Orbital O2. Но когато O2 впряга потока само на няколко метра под повърхността и сменя посоките с приливите и отливите, Кайрю се поддържа стабилен на около 50 м под вълните. Това не е най-ефективното място за събиране на енергия от океанските течения – по-близо до повърхността би било по-добре, обяснява IHI, но районът е подложен на опасност от тайфуни, които могат да доведат до вълни с височина над 20 м, така че поддържането му по-дълбоко под водата е преди всичко от съображение за безопасност.

Всяка от трите цилиндрични поплавъци на Кайрю е дълъг около 20 м  и цялото съоръжение е също толкова широко. Външните два поплавъка имат турбинни ротори с две лопатки с променлив ход и диаметър 11 м, настроени да се въртят обратно, за да балансират силите на въртящия момент. Всеки от тези ротори върти генератор с мощност 50 kW.

Сензорите за водно налягане подават информация за дълбочина на турбината и тя може автономно да управлява позицията си със система за регулиране на плаваемостта. По същия начин сензорите за текущата скорост подават данни,така че да се контролира с максимална ефективност, определяйки стъпкатта  на лопатките на Кайрю, а други сензори за позиция му позволяват да контролира ъглите на наклон, отклонение и преобръщане, използвайки устройства за контрол на положението в задните краища на поплавъците. Когато е необходима поддръжка, Кайрю просто повишава плаваемостта си и изплува на повърхността.

Турбината Кайрю може автономно да контролира своята плаваемост, дълбочина, положение и стъпка на лопатките. Кредит: IHI

След като Кайрю е успешно тестван за период от около 3,5 години, IHI се надява да увеличи мощността му до 2 MW, с дължина около 40 м за пълномащабна производствена версия, която може да бъде разгърната в сериозни количества. Пусковият срок е 2030 г. и според Bloomberg, IHI очаква цените на океанската енергия да бъдат близо до конкурентни с японските цени на слънчевата енергия. Всъщност, това може да бъде добро решение, смята компанията, като евтин енергиен източник за отдалечени острови.

Ключът са и винаги ще бъдат парите. Ако технология работи икономически в мащаб, то би могло да осигури изключително надежден източник на зелена енергия, който би могъл да има огромен принос за усилията на Япония за декарбонизация. Когато слънчевата енергия в Япония работи при типичен коефициент на използване на инсталираната мощност от 15% – тоест в течение на една година, тя генерира около 15% от енергията, ако условията винаги бяха перфектни – и вятърът на сушата работи при коефициент на използване на инсталираната мощност около 29%, енергията на океанските течения работи с коефициент от 70%, което е почти колкото 80-те процента на електроцентралите, работещи на въглища.

Нещо повече, изследванията на изменението на климата прогнозират, че когато планетата се затопли, течението Курошио ще стане по-силно, което потенциално ще подобри добива от тези устройства през следващите десетилетия.

Така или иначе, потенциалът е огромен и този проект представлява още един гениален начин, по който хората се опитват да извличат енергия от природата с минимално възможни неблагоприятни последици.

Източник:

Japan tests deep-ocean current turbines in search of new renewables
Loz Blain, New Atlas, IHI


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.