Jak zkrotit vlny, aby vyráběly elektřinu

Elektrárny na mořské vlny jsou nadějným zdrojem čisté energie. Jejich výstavba a provoz se ale potýkají s řadou technologických potíží.

Nová turbína pro elektrárny na mořské vlny, která pracuje na principu oscilujícího sloupce vln, je mnohem účinnější než její předchůdkyně. Její efektivita dosahuje až 75 %, což představuje nárůst o téměř 40 %.
foto: Siemens

I když jsou vlny jako zdroj elektřiny spolehlivější než například vítr, hustota takto získané energie je nízká, a proto musejí být zařízení na výrobu komerčně zajímavého množství elektřiny velmi rozsáhlá. Jejich efektivitu ale snižují i další jevy, jako například trvale se měnící směr vln. Průlom v řešení těchto neduhů slibují nové turbíny HydroAir vyvinuté společností Siemens.

Stejně jako většina technologií, které využívají energii z oceánu, jsou elektrárny na mořské vlny relativně stále na začátku svého vývoje. Ve světě se konstruují různé typy elektráren, které se liší použitými technologiemi a využitím odlišných fyzikálních jevů. K nejnadějnějším patří typ, který využívá princip oscilujícího sloupce vln (OWC).

Hlavní část elektrárny, která funguje na principu oscilujícího sloupce vln, představuje několik dutých sloupcovitých komor. Každá z nich je otevřená pod hladinou moře, aby do ní mohly odspoda pronikat stoupající vlny.

Dynamicky se měnící hladina vody uvnitř komor stlačuje vzduch, který se nalézá uvnitř. Ten je silou působení vody vytlačován ven z komory malým otvorem umístěným v její horní části.

Tento proud stlačeného vzduchu pak bezprostředně pohání turbínu a generátor elektrické energie. S poklesem vln klesá i tlak v komoře a opět se do ní nasává vzduch. Celý tento jev se cyklicky opakuje, takže se turbína může otáčet nepřetržitě.

Neposlušné vlny mají smůlu

Velkým problémem tohoto řešení ale je, že směr a síla vln se neustále mění, a díky tomu rovněž výrazně osciluje směr produkovaného stlačeného vzduchu i jeho energie. Řešení tohoto problému přinesl nový typ turbíny k získávání energie z vln vyvinuté společností Dresser-Rand, která je od poloviny loňského roku součástí koncernu Siemens.

Aby se potlačil nepříjemný efekt oscilace změny směru stlačeného vzduchu, vývojáři opatřili turbínu speciálním krytem, podobným trychtýři, který navádí vzduch ze dvou stran na střed.

Uvnitř turbíny jsou pak umístěny vodicí lopatky, které směrují vzduch směrem k rotoru turbíny. Vodicí lopatky na protějších stranách jsou orientovány opačně, aby nasávaný i vyfukovaný vzduch vždy poháněl rotor ve stejném směru rotace.

Schéma vodní turbíny HydroAir

Schéma vodní turbíny HydroAir
foto: Siemens

Nová pulsní turbína dostala název HydroAir a je jedna z mála, pokud vůbec ne jediná svého druhu, která pracuje až s 75% efektivitou při výkonu 1 MW. Dosavadní podobná řešení dosahovala efektivity pouze kolem 38 %. Výrazně tedy vylepšuje finanční bilanci mořských vodních elektráren, které jsou jinak považovány za velmi perspektivní zdroj elektřiny.

Klíčem k vysoké účinnosti turbíny HydroAir je právě zmíněný kuželovitý kryt, který způsobuje, že i malé množství vzduchu je vedeno tak, aby turbína mohla optimálně využívat přicházející proud vzduchu doslova v každém okamžiku.

Vodicí lopatky poté zpomalují proud vzduchu uvnitř turbíny, vytvářejí řízený rotační pohyb, a tím předcházejí vzniku turbulencí v proudu vzduchu. Díky tomu dochází ke snížení ztrát způsobených turbulencemi až o 50 %.

Kryt turbíny HydroAir je vyroben z materiálů kombinujících nerezové oceli, hliník a vyztužené kompozity. Musí totiž splňovat vysoké nároky z hlediska odolnosti vůči korozi v extrémně agresivním vlhkém a slaném mořském prostředí.

Elektrárnu tohoto typu lze instalovat jak přímo na moři, tak i v jeho bezprostřední blízkosti nebo dokonce i na pevnině. Kromě efektivní výroby elektřiny přináší ještě jednu velkou výhodu.

Mořskou vodu hnanou pod tlakem z elektrárny lze totiž dále využívat. Po odsolení ji lze například distribuovat do vnitrozemí, především do oblastí trpících nedostatkem vody.

tisková zpráva

10 Comments on “Jak zkrotit vlny, aby vyráběly elektřinu”

  1. Popiska obrazku ‚Její efektivita dosahuje až 75 %, což
    Popiska obrazku ‚Její efektivita dosahuje až 75 %, což představuje nárůst o téměř 40 %.‘ je nestastne formulovana. Ak povodne max bolo 38% a nove 75% jedna sa o dvojnasobok. Chapem ako to bolo myslene, ale ja som to pri citani pochopil uplne inak 🙂

  2. Vlny mi přijdou jako hodně zajímavý zdroj energie.
    Těch

    Vlny mi přijdou jako hodně zajímavý zdroj energie.
    Těch možností, jak získat energii z ln je určitě mnoho. Je to vlastně energie větru sebraná z obrovské plochy, která se dá na podstatně menší ploše sebrat. Myslím, že efektivita je větší než u větrníků. Navíc by mohla být kombinovaná s přečerpávající/odčerpávající elektrárnou pro akumulaci.

      1. To je zase něco jiného, podle mě. Příliv využívají ty
        To je zase něco jiného, podle mě. Příliv využívají ty „přečerpávací“ – jednou za příliv jede turbína do nádrže, jednou za odliv ven z nádrže.
        Tohle využívá pohybu nahoru a dolů u vln.

        Ale opravte mě někdo jestli se pletu 🙂

        1. Máš recht vlny a odliv jsou 2 různé věci. Ovšem u
          Máš recht vlny a odliv jsou 2 různé věci. Ovšem u pobřeží mohou vlny s přílivem rapidně měnit svojí charakteristiku.
          Vlny jsou na oceánech tvořeny hlavně vzdálenými bouřemi, na mořích intenzivními větry.
          Viz třeba Atlantik a Středozemní moře. Na Atlantiku si zaserfujete skoro po celý rok kdežto ve Středozemním moři většinou jen pár měsíců na podzim a to ještě musíte mít štestí. Většinou v Itálii a v Izraeli kam to naženou západní větry. Očas i v Barceloně nebo Řecku.
          Charakter oceánských a mořských vln se taky dost liší.
          Sleduje se jejich směr, výška a kadence, ale i síla čili rychlost s jakou dorazí. Viz třeba http://www.windguru.cz
          Vlna nemusí být nijak vysoká přesto může být velmi ničivá. Viz třeba tsunami vlna, v loďce na moři se jen mírně houpnete ale u břehu se zvedne a smete všechno až do vnitrozemí.

          Největší vlna v Evropě a možná i na světě je na Belharra reef v jižní Francii. Vytváří se nepravidělně jednou za pár let když jsou ideální podmínky.
          http://www.meltyxtrem.fr/belharra-video-de-la-session-du-lundi-28-octobre-avec-peyo-lizarazu-et-stephane-iralour-galerie-646283-1862158.html

Napsat komentář