Subskrybuj nas na Youtube
Prof. dr hab. inż. Bolesław Kuźniewski
Istota wynalazku
Rosnące zapotrzebowanie na energię w krajach wysokorozwiniętych, ograniczenie dostępnych zasobów paliw kopalnych, proekologiczne wymagania dotyczące pozyskiwania energii z czystych źródeł oraz sytuacja polityczna wymuszająca niezależność i bezpieczeństwo energetyczne państwa powodują, że realnym staje się poszukiwanie nowych, efektywnych metod produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Jednym z tych źródeł, i jak dotąd nieokiełznanym, są morza i oceany, z których energia może być pozyskiwana dzięki falowaniu, pływom morskim oraz prądom.
Potencjał fal pod względem mocy jest bezdyskusyjny, a konwersja tej energii na elektryczną jest prosta. Wyzwanie stanowi infrastruktura takiej elektrowni (lokalizacja, efektywność ekonomiczna, wytrzymałość i stabilna praca) oraz same fale (zmienność ich wysokości). Niedogodnością aktualnie rozwijanych koncepcji jest skomplikowana konstrukcja wymagająca zastosowania pośrednich układów (elektromagnetycznych, hydraulicznych lub pneumatycznych) i związane z tym wysokie koszty. Technologia przetwarzania energii fal morskich na energię elektryczną napotyka na liczne problemy, między innymi ze względu na złożony proces falowania wody. W literaturze naukowej przyjmuje się, że w monoharmonicznej fali cząsteczki wody poruszają się ruchem okrężnym w płaszczyznach pionowych, równoległych do kierunku propagacji (rozprzestrzeniania się) fal. W praktyce fale wodne są poliharmoniczne, tj. o bardziej złożonym procesie falowania.
Przetwarzanie energii fal morskich na energię elektryczną według proponowanego sposobu polega na tym, że w określonej odległości od brzegu, w warstwie falującej wody, na platformie przymocowanej do dna, umieszczony jest zespół prądotwórczy, który składa się z silnika, generatora elektrycznego i przekładni mechanicznej. Istotą wynalazku jest to, że energia do napędu generatora elektrycznego pobierana jest bezpośrednio z falującej wody za pomocą zespołów napędzających zainstalowanych na wirniku silnika.
Na wale silnika można zainstalować wiele zespołów napędzających. Skrzydła, które przy zmianie kierunku ruchu falującej wody, zmuszone są wyjść z pozycji aktywnej do pozycji pasywnej, wymuszają równocześnie przejście drugich skrzydeł swoich par z pozycji pasywnej do pozycji aktywnej. W ten sposób, mimo zmiany kierunku ruchu falującej wody, wirnik obraca się w niezmienionym kierunku.
Korzyści
Obecnie proponowane światowe technologie pozyskiwania energii elektrycznej z przetwarzania energii fal morskich są w fazie prototypowania, co sprawia, że koszty produkcji takiej energii są duże, ale zgodnie z prognozami spadną wraz z udoskonaleniem technologii tak jak jest to w przypadku energetyki wiatrowej. Światowa Rada ds. Energii (ang. World Energy Council) oszacowała rynek dla energii pozyskiwanej z fal na poziomie 2000 TWh rocznie (źródło: http://www.pelamiswave.com/global-resource dostęp 17.08.2014).
Proponowane rozwiązanie w porównaniu do aktualnie stosowanych elektrowni produkujących energię elektryczną z fal morskich jest:
• znacznie prostsze w konstrukcji, a dzięki temu tańsze i bardziej sprawne (napęd bezpośredni);
• bardziej elastyczne w instalacji (praca wielomodułowa, układ pionowy lub poziomy itd);
• umożliwia zastosowanie w układach stałych i mobilnych (pływających lub półzanużalnych)
• bardziej estetyczne w porównaniu do spotykanych w praktyce układów wielo-pływakowych.
Potencjał komercjalizacji
Zidentyfikowanymi grupami docelowymi projektu są miejscowości nadmorskie, stocznie, porty, mariny jachtowe, platformy morskie, a także właściciele i firmy produkujące rzeczne i morskie urządzenia nawigacyjne wymagające zasilania energią elektryczną, dla których problematyczne jest zasilanie z innych źródeł ze względu na odległość od istniejącej infrastruktury, pracę przez całą dobę oraz koszty.
Elektrownia napędzana silnikiem proponowanego typu ma duży potencjał aplikacyjny w związku z tym, że silnik:
• zapewnia napęd prądnicy urządzenia energetycznego w sposób ciągły niezależnie od kierunku przepływających fal morskich;
• zapewnia napęd bez konieczności zastosowania układów pośrednich;
• może być wykorzystany w rozwiązaniu samodzielnym lub układach złożonych (szczytowo-pompowych);
• może pracować w układzie pionowym i poziomym;
• może być napędzany wodą przepływającą w miejscu zanurzenia silnika, w związku z falowaniem, pływami, prądami morskimi, a także nurtem rzek.
