VALNA ENERGIJA: POVIJEST, NAČIN RADA, PREDNOSTI, NEDOSTACI - OKOLIŠ - 2026

Valova energije valova ili - snaga je mehanička energija generirana od vala i koji se transformira u električnu energiju. To je kinetička energija vode, proizvedena energijom vjetra pri trenju s površinom vodenih tijela.

Ta se kinetička energija turbinama pretvara u električnu, obnovljivu i čistu energiju. Povijest korištenja ove energije seže u devetnaesto stoljeće, ali ona je na kraju dvadesetog stoljeća kada počinje cvjetati.

Snaga valova. Izvor: Mostafameraji

Danas postoji veliki broj sustava koji predlažu da iskoriste oblike valne energije. Oni uključuju oscilacija valova, valni udar ili promjene tlaka pod valom.

Opće načelo ovih sustava je slično i sastoji se od dizajniranja uređaja koji kinetičku energiju valova pretvaraju u mehaničku, a zatim u električnu. Međutim, dizajn i primjena vrlo su promjenjivi i mogu se instalirati na obali ili na obali.

Oprema može biti potopljena, polu-potopljena, plutajuća ili izgrađena na obali. Postoje sustavi poput Pelamisa, gdje kretanje valova prema gore aktivira hidrauličke sustave potiskom koji aktivira motore spojene s električnim generatorima.

Drugi iskorištavaju silu valova prilikom probijanja obale bilo pritiskom hidrauličkih klipa ili stupova zraka koji se kreću turbinama (Primjer: OWC sustav, oscilirajući vodeni stup).

U drugim izvedbama sila vala koristi se pri probijanju na obali radi kanalizacije i punjenja spremnika. Nakon toga, potencijalna energija skladištene vode koristi se za kretanje turbina gravitacijom i za proizvodnju električne energije.

Valna energija ima nedvojbene prednosti, jer je obnovljiva, čista, besplatna i ima nizak utjecaj na okoliš. Međutim, to uključuje neke nedostatke povezane s uvjetima okoliša u kojima oprema radi i karakteristikama valova.

Uvjeti morskog okoliša podvrgavaju građevine koroziji soljetra, djelovanju morske faune, jakom sunčevom zračenju, vjetru i oluji. Stoga, ovisno o vrsti sustava, uvjeti rada mogu biti teški, posebno u potopljenim ili sidrenim obalnim sustavima.

Isto tako, održavanje je skupo, posebno u obalnim sustavima, jer se sidra moraju povremeno provjeravati. S druge strane, ovisno o sustavu i području, mogu negativno utjecati na brodice, ribolov i rekreacijske aktivnosti.

Povijest

Ima svoje antike u 19. stoljeću kada je španjolski José Barrufet patentirao ono što je nazvao "marmotor". Ovaj je stroj proizvodio električnu energiju iz vertikalne oscilacije valova i nije bio komercijaliziran sve do 80-ih godina 20. stoljeća.

Barrufetov aparat sastojao se od niza plutača koje su oscilirale uzduž i valovitog vala, pokretajući električni generator. Sustav nije bio vrlo učinkovit, ali prema svom izumitelju bio je sposoban proizvesti 0,36 kW.

Danas postoji više od 600 patenata za iskorištavanje sile talasa za generiranje električne energije. Oni mogu raditi pomoću sile proizvedene vertikalnom oscilacijom ili one koja nastaje udarom vala na obalu.

Kako djeluje energija valova?

Pelamisov pretvarač u Penicheu, Portugal. Izvor: dipl.inž. Guido Grassow

Rad valovnih elektroenergetskih sustava ovisi o kretanju koje želite iskoristiti iz valova. Postoje plutajući sustavi ili sidreni na kopnu koji iskorištavaju vertikalno osciliranje vode, dok drugi hvataju silu udara valova na obali.

Isto tako, postoje i oni koji koriste varijaciju pritiska pod površinom vala. U nekim slučajevima, kinetička energija valova omogućuje skladištenje morske vode i iskorištavanje njene potencijalne energije (gravitacijski pad) za aktiviranje električnih turbina.

U drugim sustavima mehanička energija valova stvara pokrete hidrauličkih klipa ili zračnih masa koje aktiviraju hidrauličke motore ili turbine za proizvodnju električne energije.

- Plutajući ili sidreni sustavi na kopnu

Ovi sustavi mogu biti potopljeni ili potopljeni te iskorištavaju oscilirajuće kretanje uzrokovano kopnenim valovima. Neki sustavi koriste silu nadutosti površine, a drugi duboko kretanje.

Površina bubri

Postoje sustavi zglobnih segmenata, kao što je Pelamis ili "morska zmija", u kojima se valovi kreću zglobni moduli koji aktiviraju hidrauličke motore spojene s električnim generatorima.

Druga alternativa je Salter Duck, gdje plugovi pričvršćeni na osovinu izvode gibanje kotača s valovima, također aktivirajući hidrauličke motore. S druge strane, postoji čitav niz prijedloga temeljenih na plutačama čija oscilacija također aktivira hidrauličke sustave.

Kretanje dubokog ljuljanja

Archimedeov valni oscilator sastoji se od dva cilindra koji su serijski ugrađeni na strukturu sidrenu na morsko dno. Gornji cilindar ima bočne magnete i kreće se okomito prema dolje s pritiskom vala.

Kad se cilindar spusti, pritisne na donji cilindar koji sadrži zrak i, kako tlak vala popušta, tlak zraka gura sustav prema gore. Oscilirajuće kretanje u vertikalnom smjeru magnetiziranog cilindra omogućava generiranje električne energije pomoću zavojnice.

Wave Dragon

Sastoji se od plutajuće platforme vezane na dnu s perajama koje mu dopuštaju da primi vodu pomaknutu valovima, što izaziva strukturu. Voda se akumulira i potom kroz turbinu cirkulira kroz središnji stup.

- Obalni sustavi

Ovi sustavi instalirani su na obali i iskorištavaju energiju koja nastaje lomljenjem valova. Ograničenje ovih sustava je što djeluju samo na obalama s jakim valovima.

Primjer je sustav koji je dizajnirao baskijski inženjer Iñaki Valle, a sastoji se od platforme usidrene na kosoj obali s magnetom na tračnicama. Val gura magnet prema gore, spušta se gravitacijom, a pokret inducira zavojnicu da proizvodi električnu energiju.

Sustav

Sastoji se od sustava ploča koje osciliraju naprijed-natrag pomoću udara i strujanja valova, a to kretanje pomoću klipne pumpe aktivira električnu turbinu.

Sustav od

U ovom je slučaju pitanje plutajućih ploča usidrenih na obali koje primaju silu razbijanja vala i aktiviraju hidraulički sustav. Hidraulički motor zauzvrat pokreće turbinu koja proizvodi električnu energiju.

Sustav CETO

Sastoji se od niza potopljenih plutača usidrenih na morsko dno i čija oscilacija aktivira hidrauličke crpke koje nose morsku vodu do obale. Pumpana voda aktivira turbinu za proizvodnju električne energije.

Sustavi koji koriste potencijalnu energiju

Postoji čitav niz sustava koji skladište morsku vodu u spremnicima, a zatim gravitacijom mogu aktivirati Kaplanove turbine i stvarati električnu energiju. Voda dopire do spremnika koje pokreće sam val, kao u sustavu TAPCHAN (Tapered Channel Wave Power System) ili SSG Wave Energy (Morski val generator slota-konusa).

Sustavi stupa vode i zraka

U drugim slučajevima sila vode koju pokreću valovi koristi se za pomicanje stupca zraka koji, prolazeći kroz turbinu, stvara električnu energiju.

Primjerice, u sustavu OWC (oscilirajući vodeni stup) voda u valnom toku ulazi kroz kanal i protječe unutarnji zrak. Zračni stup se diže kroz dimnjak i prolazi kroz turbinu da bi izašao vani.

Kad se voda povuče u naletima valova, zrak ponovno ulazi u dimnjak, ponovo pomičući turbinu. To ima dizajn zbog kojeg se kreće u istom smjeru u oba toka.

Drugi sličan sustav je ORECON, gdje oscilacija vode unutar komore pokreće plovak koji zauzvrat pritiska zrak da prođe kroz turbinu. Ovaj sustav djeluje podjednako krećući zrak u oba smjera.

Prednost

Farma valova. Izvor: P123

Obnovljiva energija

To je energija iz gotovo neiscrpnog prirodnog izvora poput oceanskih valova.

Izvor energije je besplatan

Izvor energije valova su oceanski talasi nad kojima se ne ostvaruje ekonomsko vlasništvo.

Čista energija

Valna energija ne stvara otpad i dosadašnji predloženi sustavi za njezinu upotrebu također ne stvaraju relevantan otpad.

Nizak utjecaj na okoliš

Svako uplitanje u vodeni ili obalni okoliš stvara neki utjecaj na okoliš, ali većina predloženih sustava ima slabi utjecaj.

Povezanost s drugim produktivnim svrhama

Neki sustavi napajanja valovima omogućuju ekstrakciju morske vode za provođenje procesa desalinizacije i dobivanje vode za piće ili za proizvodnju vodika.

Na primjer, oni čija operacija uključuje prikupljanje i skladištenje morske vode na obali, poput TAPCHAN-a i SSG Wave energije.

Nedostaci

Većina nedostataka nije apsolutna, već ovisi o specifičnom valnom sustavu koji ocjenjujemo.

Valna sila i pravilnost

Brzina proizvodnje energije ovisi o slučajnom ponašanju valova u pravilnosti i jačini. Stoga su područja u kojima uporaba ove energije može biti učinkovita ograničena.

Amplituda i smjer vala obično su nepravilni, tako da je dolazna snaga slučajna. To otežava uređaju postizanje maksimalnih performansi u čitavom frekvencijskom rasponu, a učinkovitost pretvorbe energije nije visoka.

Održavanje

Održavanje građevinskih struktura povlači određene poteškoće i troškove s obzirom na korozivne učinke morske solje i utjecaj samih valova. U slučaju obalnih i potopljenih objekata, troškovi održavanja povećavaju se poteškoćama s pristupom i potrebom periodičnog nadzora.

Klimatski i okolišni uvjeti uopće

Konstrukcije za hvatanje valovne energije i pretvaranja u električnu energiju izložene su ekstremnim uvjetima u morskom okolišu. One uključuju, između ostalog, vlagu, solju, vjetrove, kiše, oluje, uragane.

Oluje podrazumijevaju da uređaj mora izdržati opterećenja 100 puta veća od nazivnih, što može uzrokovati oštećenje ili ukupno oštećenje opreme.

Morski život

Morski život je također faktor koji može utjecati na funkcionalnost opreme kao što su velike životinje (morski psi, kitovi). S druge strane, školjke i alge pridržavaju se površine opreme što uzrokuje značajno propadanje.

Početno ulaganje

Početna ekonomska investicija je velika, zbog potrebne opreme i poteškoća u njenoj instalaciji. Oprema treba posebne materijale i obloge, hermetičke i sidrene sisteme.

Utjecaj na antropske aktivnosti

Ovisno o vrsti korištenog sustava, oni mogu utjecati na plovidbu, ribolov i turističku atrakciju u tom području.

Zemlje koje koriste valnu energiju

Elektrana Motrico Wave (Španjolska). Izvor: Txo

Španija

Iako je potencijal Sredozemnog mora nizak s obzirom na valnu energiju, u Kantabrijskom moru i u Atlantskom oceanu vrlo je visok. U baskijskom gradu Mutriku nalazi se elektrana izgrađena 2011. godine sa 16 turbina (snage 300kW).

U Santoñi (Cantabria) postoji još jedna valovita elektrana koja koristi 10 potopljenih plutača kako bi iskoristila vertikalnu oscilacijsku energiju valova i stvorila električnu energiju. Na Kanarskim otocima postoji nekoliko projekata radi jačanja valne energije zbog povoljnih uvjeta njihovih obala.

Portugal

2008. godine tvrtka Ocean Power Delivery (OPD) postavila je tri stroja Pelamis P-750 smještena na 5 km od portugalske obale. Oni se nalaze u blizini Póvoa de Varim, s instaliranim kapacitetom od 2,25 MW.

Škotska (UK)

OWC tehnologija koristi se na otoku Orkney, gdje je sustav instaliran od 2000. godine pod nazivom LIMPET. Ovaj sustav ima maksimalnu proizvodnju od 500 KW.

Danska

2004. godine u Danskoj je instaliran pilot projekt tipa Dragon, čiji su dimenzije 58 x 33 m i maksimalne snage 20 KW.

Norveška

Ugradnja postrojenja za SSG Wave Energy sustav u Svaaheiji (Norveška) je u tijeku.

NAS

2002. godine u New Jerseyu je postavljen pilot-projekt za uređaj Power Buoy, uz morski plug promjera 5 m, duljine 14 m i maksimalne snage 50 KW.

U Oregonu je u luci Garibaldi postavljeno pilot postrojenje SSG Wave Energy. Isto tako, na Havajima promiču obnovljivi izvori energije, a u slučaju otoka Maui, glavni obnovljivi izvor je valna energija.

Reference

1. Amundarain M (2012). Obnovljiva energija iz valova. Ikastorratza. E-časopis za didaktiku 8. Revidiran 08. 03. 2019 iz ehu.eusa
2. Cuevas T i Ulloa A (2015). Valna energija. Konvencija o tržištu konvencionalnih i obnovljivih izvora energije za građevinske inženjere. Matematički fakultet Sveučilišta u Čileu. 13 str.
3. Falcão AF de O (2010). Korištenje valne energije: pregled tehnologija. Recenzije o obnovljivoj i održivoj energiji 14: 899–918.
4. Rodríguez R i Chimbo M (2017). Korištenje valne energije u Ekvadoru. Ingenius 17: 23-28.
5. Suárez-Quijano E (2017). Energetska ovisnost i valna energija u Španjolskoj: veliki potencijal mora. Diploma za geografiju i prostorno planiranje, Filozofski fakultet i slova, Sveučilište u Kantabriji. 52 str.
6. Vicinanza D, Margheritini L, Kofoed JP i Buccino M (2012). SSG valni pretvarač energije: performanse, stanje i nedavna dostignuća. Energije 5: 193-226.

   Weebly. Online: taperedchannelwaveenergy.weebly.com