Pembangkit listrik tenaga gelombang: prinsip kerja

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Perairan samudera menyembunyikan kekayaan yang tak terhitung banyaknya, yang utamanya, mungkin, adalah sumber energi tak terbatas dalam bentuk gelombang laut. Untuk pertama kalinya, penggunaan energi kinetik dari poros yang menggelinding ke darat dipikirkan pada abad ke-18 di Paris, di mana paten pertama untuk pabrik gelombang dipresentasikan. Sekarang teknologi telah melangkah jauh ke depan, dan pembangkit listrik tenaga gelombang komersial pertama diciptakan oleh upaya bersama para ilmuwan, yang mulai beroperasi pada tahun 2008.

Mengapa bermanfaat?

Bukan rahasia lagi bahwa sumber daya alam berada di ambang penipisan. Cadangan batu bara, minyak dan gas - sumber energi utama - akan segera berakhir. Menurut perkiraan para ilmuwan yang paling optimis, cadangannya akan cukup untuk 150-300 tahun kehidupan. Tenaga nuklir juga gagal memenuhi harapan. Daya dan produktivitas yang tinggi membayar biaya konstruksi, operasi, tetapi masalah pembuangan limbah dan kerusakan lingkungan akan segera memaksa mereka untuk ditinggalkan. Untuk alasan ini, para ilmuwan mencari sumber energi alternatif baru. Sekarang sudahpembangkit listrik tenaga angin dan surya beroperasi. Tetapi untuk semua kelebihannya, mereka memiliki kelemahan yang signifikan - efisiensi rendah. Tidak akan mungkin untuk memenuhi kebutuhan seluruh penduduk. Oleh karena itu, diperlukan solusi baru.

Untuk menghasilkan listrik, pembangkit listrik tenaga gelombang menggunakan energi kinetik gelombang. Menurut perkiraan paling konservatif, potensi ini diperkirakan mencapai 2 juta MW, yang sebanding dengan 1000 pembangkit listrik tenaga nuklir yang beroperasi pada kapasitas penuh, dan sekitar 75 kW / m3 per meter muka gelombang. Sama sekali tidak ada efek berbahaya pada lingkungan.

Skema umum kerja

Pembangkit listrik tenaga gelombang adalah struktur terapung yang mampu mengubah energi mekanik gerakan gelombang menjadi energi listrik dan mentransmisikannya ke konsumen. Pada saat yang sama, mereka mencoba menggunakan dua sumber:

1. Cadangan kinetik. Poros laut melewati pipa berdiameter besar dan memutar bilah, yang mengirimkan gaya ke generator listrik. Prinsip pneumatik juga diterapkan - air, menembus ke dalam ruang khusus, memindahkan oksigen dari sana, yang diarahkan melalui sistem saluran dan memutar bilah turbin.
2. Energi bergulir. Dalam hal ini, pembangkit listrik tenaga gelombang bertindak sebagai pelampung. Bergerak di ruang angkasa bersama dengan profil gelombang, itu membuat turbin berputar melalui sistem tuas yang kompleks.

Negara yang berbeda menggunakan teknologi mereka sendiri untuk mengubah gerakan mekanis gelombang menjadi listrik, tetapi umumnyamereka memiliki skema aksi yang sama.

Kekurangan pembangkit listrik tenaga gelombang

Hambatan utama pengenalan pembangkit listrik tenaga gelombang secara luas adalah biayanya. Karena desain yang kompleks dan instalasi yang kompleks di permukaan air laut, biaya untuk mengoperasikan instalasi tersebut lebih tinggi daripada untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir atau pembangkit listrik termal.

Selain itu, ada sejumlah kekurangan lainnya, yang terutama terkait dengan munculnya masalah sosial ekonomi. Masalahnya adalah stasiun pelampung besar menciptakan bahaya dan mengganggu navigasi dan penangkapan ikan - pembangkit listrik gelombang apung dapat dengan mudah memaksa seseorang keluar dari area penangkapan ikan. Ada juga kemungkinan konsekuensi lingkungan. Penggunaan instalasi secara signifikan memadamkan gelombang laut, membuatnya lebih kecil dan mencegahnya pecah ke darat. Sementara itu, gelombang berperan penting dalam proses pertukaran gas di lautan, membersihkan permukaannya. Semua ini dapat menyebabkan pergeseran keseimbangan ekologis.

Aspek positif pembangkit listrik tenaga gelombang

Selain kekurangannya, pembangkit listrik tenaga ombak juga memiliki sejumlah keunggulan yang berdampak positif bagi aktivitas manusia:

• instalasi, karena mampu memadamkan energi gelombang, dapat melindungi bangunan pantai (dermaga, pelabuhan) dari kehancuran oleh kekuatan laut;
• Listrik dihasilkan dengan biaya minimal;
• tenaga gelombang tinggi membuat ladang angin lebih layak secara ekonomi daripada pembangkit listrik tenaga angin atau surya.

Cadangan energi juga dimiliki oleh perairan darat, terutama sungai. Pembangunan stasiun di jembatan, penyeberangan, dermaga merupakan prospek pengembangan pembangkit listrik daerah ini.

Masalah yang harus dipecahkan

Tugas utama yang dihadapi komunitas ilmiah sekarang adalah memperbaiki desain, yang akan mengurangi biaya listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga gelombang. Prinsip operasi harus tetap sama, tetapi teknologi dan bahan baru akan digunakan untuk membuat instalasi.

Kekuatan rata-rata gelombang adalah 75-85 kW / m - ini adalah rentang yang disetel sebagian besar stasiun. Namun, saat badai, kekuatan gelombang laut meningkat beberapa kali lipat dan ada bahaya kehancuran instalasi. Sudah lebih dari satu bilah kusut atau bengkok setelah badai. Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan secara artifisial mengurangi kekuatan spesifik gelombang. Salah satu masalahnya adalah penggunaan stasiun gelombang secara besar-besaran akan menyebabkan perubahan iklim. Pembangkitan energi listrik dilakukan karena rotasi Bumi (begitulah gelombang terbentuk). Meluasnya penggunaan stasiun akan menyebabkan planet berputar lebih lambat. Seseorang tidak akan merasakan perbedaannya, tetapi ini akan menghancurkan sejumlah arus yang berperan penting dalam pertukaran panas bumi.

WPP eksperimental pertama di dunia

Pembangkit listrik tenaga gelombang pertama muncul pada tahun 1985 di Norwegia. Kekuatannya adalah 500 kW, dan dia sendiriadalah prototipe. Prinsip operasinya didasarkan pada kompresi siklik dan ekspansi medium:

• sebuah silinder dengan dasar terbuka dicelupkan ke dalam air sehingga ujungnya berada di bawah cekungan gelombang - titik terendahnya;
• air yang mengalir secara berkala menekan udara di rongga internal;
• ketika tekanan tertentu tercapai, katup terbuka, yang memungkinkan oksigen terkompresi mengalir ke turbin.

Pembangkit listrik ini menghasilkan energi 500 kW, yang cukup untuk memastikan efektivitas instalasi, yang berkontribusi pada pengembangannya.

Pembangkit listrik industri pertama di dunia

Instalasi skala industri pertama di dunia adalah Oceanlinx lepas pantai Port Kemble, Australia. Itu dioperasikan pada tahun 2005, tetapi kemudian dikirim untuk rekonstruksi dan mulai bekerja lagi pada tahun 2009, itulah sebabnya pembangkit listrik tenaga pasang surut dan gelombang sekarang digunakan di wilayah tersebut. Prinsip operasinya adalah sebagai berikut:

1. Gelombang secara berkala masuk ke ruang khusus, menyebabkan udara terkompresi.
2. Ketika tekanan kritis tercapai, udara terkompresi memutar generator listrik melalui jaringan saluran.
3. Untuk menangkap pergerakan dan kekuatan gelombang, bilah turbin mengubah sudut kemiringannya.

Kapasitas instalasi sekitar 450 kW, meskipun setiap bagian stasiun mampu menyalurkan energi listrik dari 100 kWh hingga 1,5 MWh.

Petani angin komersial pertama di dunia

Pembangkit listrik tenaga gelombang komersial pertamaPengangkatan diperoleh pada tahun 2008 di Agusador, Portugal. Apalagi ini merupakan instalasi pertama di dunia yang secara langsung menggunakan energi mekanik gelombang. Proyek ini disiapkan oleh perusahaan Inggris Pelamis Wave Power.

Struktur mencakup beberapa bagian yang dilepaskan dan naik bersama dengan profil gelombang. Bagian-bagian tersebut berengsel ke sistem hidrolik dan menggerakkannya selama gerakan. Mekanisme hidrolik menyebabkan rotor generator berputar, yang menghasilkan listrik. Pembangkit listrik tenaga gelombang yang digunakan di Portugal memiliki plus minus. Keuntungan pemasangan adalah dayanya yang tinggi - sekitar 2,25 MW, serta kemungkinan memasang bagian tambahan. Hanya ada satu kelemahan dari instalasi sistem - ada kesulitan dengan transmisi energi listrik melalui kabel ke konsumen.

Pembangkit listrik gelombang pertama di Rusia

Di Rusia, ladang angin pertama muncul pada tahun 2014 di Wilayah Primorsky. Pengembangan dilakukan oleh tim ilmuwan dari Universitas Federal Ural dan Institut Kelautan Pasifik Cabang Timur Jauh dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia. Instalasi bersifat eksperimental. Keunikannya adalah tidak hanya menggunakan energi gelombang, tetapi juga pasang surut.

Di Moskow, direncanakan untuk membangun laboratorium penelitian yang akan mengembangkan dan membuat stasiun terapung domestik pertama. Mungkin, setelah itu, pembangkit listrik tenaga gelombang di Rusia juga akan memiliki tujuan industri atau komersial.