Laineenergia muundur

Allikas: Energiatalgud

Energiatehnoloogiad.png

Laineenergia muundur opereerib mere või ookeani lainetes ja muudab lainete potensiaalse ja kineetilise energia mõneks teiseks kasulikuks energialiigiks, näiteks elektrienergiaks.


Peaartikkel: Energiatehnoloogiad;
Seotud artikkel: Elektritootmise tehnoloogiad; Elektri tootmine; Elektrienergia hind


Üldist

Seotud artiklid: Elektritootmise tehnoloogiad; Elektri tootmine


Laineenergia globaalne tehniline potensiaal on ligikaudu 500 GW, eeldades et laineenergia muunduri kasutegur on 40%. [1] Hea ülevaate laineenergia potensiaalist erinevates piirkondades annab joonis 1, mis kirjeldab aasta keskmist laineenergia võimsust ühe meetri horisontaalse laineharja kohta.

Laineenergiat proovis esimesena ammutada prantslane Girard ja tema poeg, kui nad 1799. aastal patenteerisid esimese laineenergia muunduri.[2] Suurenenud huvi ja aktiivsus laineenergia valdkonnas algas 1970-tel aastatel, mis oli peamiselt tingitud 1973. aasta naftakriisist. Alates sellest ajast on patenteeritud väga palju laineenergia muundurite kontseptsioone, aga suurem osa nendest on arendus- ja uurimustöö faasis. Päris mere ja ookeani tingimustest opereerivaid ja elektrit tootvaid seadmeid on kordades vähem.[3]

Laineenergia eelised ja väljakutsed

Seotud artiklid: Elektritootmise tehnoloogiad; Elektri tootmine; Elektrienergia hind

Eelised

  1. Energiatihedus - kõikidest taastuvenergia tehnoloogiatest on laineenergial kõige suurem energiatihedus.[4]
  2. Kättesaadavus - ligikaudu 71% maakerast on kaetud veega, millest enamuse moodustavad mered ja ookeanid. Lisaks sellele asuvad väga paljud linnad rannikute lähedal.
  3. Ennustatavus - laine tingimusi on võimalik ette prognoosida 1-2 päeva.[5] See lihtsustab võrgu opereerimist.
  4. Ruumikasutus – laineenergia muundurit ei võta ära maapinda, mida võib olla kasulikum kasutada põllumajanduseks näiteks. Meres ja ookeanis pole ruumikasutus nii kriitiline kui maa peal.
  5. Visuaalne efekt - laineenergia muundurid ei ulatu kõrgele veepinnast, mille tõttu pole nad ühtlasi nähtavad rannikult.

Väljakutsed

  1. Raske keskkond opereerimiseks - tormid ja soolane vesi mõjutavad negatiivselt laineenergia muunduri eluiga. Väga suur väljakutse on ehitada muundur, mis peaks vastu oodatava eluea. Laineenergia muundurite eluiga on 15-30 aastat. [6],[7]
  2. Kallis tehnoloogia - elektri tootmine lainetest on hetkeseisuga veel kallis. Erinevate allikate põhjal on laineenergiast tulenev tasandatud elektrienergia hind (LCOE) hetkel ligi 500 €/MWh ja aastaks 2030 prognoositakse hinnaks vahemikus 50-200 €/MWh. [8],[9]
  3. Laineenergia võimsuse varieerumine – on teada erinevate asukohtade laineenergia keskmine võimsus (joonis 1), aga aasta jooksul esinevate tormide ajal võib laineenergia võimsus tõusta kohtades kuni 2000 kW/m.[3] Selle tõttu peab ka generaator olema suurema võimsusega, mis teeb kogu projekti kallimaks. Ühtlasi on väljakutseks ehitada seade, mis peab vastu väga suurtele jõududele.

Arenenumad tehnoloogiad ja nende tööpõhimõte

Laineenergia muundurite kontseptsioone on üle 100, aga väga väheseid on päris mere tingimustest testitud.[10] Seetõttu ei ole praegusel ajal laineenergia valdkonnas ühte juhtivat ja domineerivat tehnoloogiat nagu seda on tuuleenergia valdkonnas. Järgnev annab ülevaate arenenumatest ja levinumatest laineenergia tehnoloogiatest:

Point Absorber

Point absorber (joonis 2) on vee peal ujuv muundur, mis on võimeline laineenergiat ammutama olenemata mis suunast laine läheneb muundurile. Lained ajavad ujuva muunduri käima üles ja alla ning muunduri liikumist saab ära kasutada elektri tootmiseks läbi lineaar tüüpi generaatori.

Üks päriselu näide point absorber tehnoloogiast pärineb firmalt Ocean Power Technologies. Võimsaim muundur, mis nende poolt on arendatud ja testitud, on võimsusega 866 kW (joonis 3). Hetkel käib arendustöö, et tuua turule 2.4 MW võimsusega muundur. [11] Teine näide point absorber tehnoloogiast on Rootsi firmalt Seabased, kes hetkel arendavad Rootsi läänerannikul laineenergia parki koguvõimsusega 10 MW.[12] Seabased poolt arendatav laineenergia pargi illustratsioon on näha joonisel 4.

Attenuator

Attenuator (joonis 5) on vee pinnal ujuv piklik muundur, mis on asetatud paralleelselt laine suunaga. Muundur koosneb tavaliselt mitmest omavahel ühendatud segmendist. Laine paneb segmendid liikuma ja energiat ammutatakse kahe erineva segmendi suhtelisest liikumisest.

Päris elu näide attenuator laineenergia tehnoloogiast pärineb firmalt Pelamis Wave Power. Muundur on 180 meetrit pikk ja võimsusega 750 kW (joonis 6).[13]

Overtopping device

Overtopping device on suur veega täidetav reservuaar (joonis 7). Reservuaari sees on vee väljalaske toru koos turbiiniga. Lained täidavad reservuaari veega ja lahkudes läbi väljalaske toru paneb vesi turbiini tööle, mis omakorda toodab elektrit. Reservuaar võib olla nii mere peal ujuv seade kui ka kaldale ehitatud.[14]

Oscillating water column

Oscillating water column on pooleldi veealune seest õõnes struktuur (joonis 8), mis toodab elektrit läbi turbiini. Tehnoloogia tööpõhimõtet saab mõista järgnevalt. Lähenev laine siseneb struktuuri ja tõstab vee taset, mille tõttu rõhk kambris suureneb. Osa õhku väljub kambrist suurenenud rõhu tõttu, mis paneb käima turbiini. Kui laine enda tsükli lõpus väljub kambrist ja veetase väheneb, langeb ka rõhk. Rõhu languse tõttu liigub õhk tagasi kambrisse ja paneb jälle turbiini tööle. [14]

Üks näide oscillating water column tehnoloogiast on 500 kW võimsusega Limpet (joonis 9), mis paigaldati 2000. aastal Šotimaa saarele Islay.[15]

RSS uudisvoog

Joonis 1. Aasta keskmine laineenergia võimsus [kW/m] [16]
Aasta keskmine laineenergia võimsus.jpg
Joonis 2. Point absorber. [14]
Point absorber.gif
Joonis 3. Ocean Power Technologies poolt arendatud point absorber. [11]
Ocean Power Technologies point absorber.jpg
Joonis 4. Seabased poolt arendatud point absorber. [12]
Seabased laineenergia park.jpg
Joonis 5. Attenuator. [14]
Attenuator.gif
Joonis 6. Pelamis Wave Power poolt arendatud Attenuator Orkeny-s. [13]
Pelamis attenuator.jpg
Joonis 7. Overtopping device. [14]
Overtopping device.gif
Joonis 8. Oscillating water column. [14]
Oscillating water column.gif
Joonis 9. Oscillating water column. [15]
Limpet oscillating water column.jpg

Viited

  1. R.E. Sims. IPCC report - Energy Supply
  2. Szabo, L., Oprea, C., Festila, C., Dulf, E. Study on a Wave Energy Based Power System
  3. 3,0 3,1 Drew, B., Plummer A.R., Sahinkaya, M.N. A review of wave energy converter technology
  4. Clement, A. Wave energy in Europe: current status and perspectives
  5. Goldman, A. Renewable Green Energy Power
  6. Carcas, M. The Pelamis Wave Energy Converter
  7. Harris, R.E., Johanning, L., Wolfram, J. Mooring systems for wave energy converters: A review of design issues and choices
  8. SI OCEAN. Ocean Energy: Cost of Energy and Cost Reduction Opportunities
  9. Raventos, A., Sarmento, A., Neumann, F., Matos, N. Projected Deployment and Costs of Wave Energy in Europe
  10. The European Marine Energy Centre Ltd. Wave developers
  11. 11,0 11,1 Ocean Power Technologies. Mark 3 PowerBuoy
  12. 12,0 12,1 SEABASED. Wave energy parks
  13. 13,0 13,1 Pelamis Wave Power. Wave Power
  14. 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 Aquaret. Images and Illustrations
  15. 15,0 15,1 Wikipedia. Islay LIMPET
  16. The Lovett School. Interdisciplinary Study of Energy


Täiendavat lugemist

Aasta Kategooria Pealkiri
2013 Ettekanne Energiatehnoloogiate tulevikust
2010 Aruanne Projected Deployment and Costs of Wave Energy in Europe
2013 Aruanne Ocean Energy - Cost of Energy and Cost Reduction
- Aruanne Mooring systems for wave energy converters - A review of design issues and choices
- Aruanne The Pelamis Wave Energu Converter
2002 Aruanne Wave Energy in Europe - current status and perspectives
2009 Aruanne A review of wave energy converter technology
2008 Aruanne Study on a Wave Energy Based Power System
- Aruanne Energy Supply
2007 Ettekanne Eesti energiatehnoloogiate arendusstrateegia eeluuring
2007 Aruanne Energiatoodete maksustamise uuring
2014 Ettekanne Euroopa energiapoliitika valikud. Kas Euroopal on üldse valikut
2014 Ettekanne Eesti uus energiapoliitika. Konkurentsivõimeline taastuvenergia Eestis
2014 Ettekanne Eesti energiapoliitika mõju riigi konkurentsivõimele
2014 Ettekanne Eesti põlevkivienergeetika tulevik
2014 Ettekanne Eesti energiamajanduse arengukava aastani 2030
2014 Aastaraamat Taastuvenergia aastaraamat 2014

On Teil ettepanekuid, kuidas "LAINEENERGIA MUUNDUR" artiklit täiendada? Leidsite infot, mis ei ole enam ajakohane või vajab täpsustamist? Võtke ühendust artikli "LAINEENERGIA MUUNDUR" teemahalduriga SANDER KÄO e-aadressil sander.kao@gmail.com või avaldage arvamust selle artikli ARUTELU all.

Personaalsed tööriistad
Energiatalgud Energiaühistud
Nimeruumid

Variandid
vaatamisi
Toimingud
Tööriistad