Tengernyi energia – megoldások az óceán erejének kiaknázására : Zöldtechnológia
"A földet nem apáinktól örököltük, hanem unokáinktól kaptuk kölcsön" /David Attenborough/
  • RSS
  • Delicious
  • Digg
  • Facebook
  • Twitter
  • Linkedin
  • Napot a földre: A franciaországi Cadarche-ban épül a világ első kísérleti fúziós erőműve, az ITER. Három évtized és közel 24 milliárd dollárnyi befektetés után a 25 ezer tonnás ITER lassan elhozhatja a Napot ...
  • Tesla üzemanyag nélküli autója:A fizikakönyvek kevésbé foglalkoznak Nikola Teslával, pedig a horvát származású fizikus és villamosmérnök az egyik legnagyobb elme, aki valaha létezett. Számtalan zseniális találmány fűződik a nevéhez, közöttük olyan is, melyre ...
  • Balesetnél sem veszélyes az elektromos Mitsubishi:Könnyedén ment át az ADAC töréstesztjén a Mitsubishi elektromos miniautója, az i-MiEV. Baleset esetén sem fenyeget áramütés veszélye. 15 európai országban kezdődik hamarosan a Mitsubishi elektromos minije, a Citroën C-Zeróval ...
  • Elektromos szörnyeteg, Citroen Survolt:Vad, sportos megjelenésű, elektromos motorral hajtott tanulmány autó a Citroen garázsából Tanulmány autók végeláthatatlan sora jellemzi az idei Genfi Autószalont. A gyártók talán ezzel szemléltetik a világnak, tudnak meglepetéseket is okozni. A ...
  • Egyedülálló fejlesztés a lillafüredi kisvasúton: A világ első keskeny nyomközön járó, hibridhajtású mozdonyát állították üzembe a lillafüredi erdei kisvasúton. Az energiahatékony és környezetbarát mozdony teljes egészében magyar tervezők munkája. A ...
Home » Technológia » Hibrid autók » Egyedülálló fejlesztés a lillafüredi kisvasúton

A világ áramszükségletének 15 százalékát lehetne fedezni a tengerek és óceánok hullámzásának energiájából. Ez kétszer annyi energia, mint amennyit jelenleg a világ összes atomerőműve termel. Az egymás után megjelenő érdekes technológiai ötletek közül néhány még fejlesztés alatt álló, illetve mostanában üzembe helyezett megoldást, berendezést mutatunk be.

A SeaGen rotorjai 180 fokban képesek elfordulni a tengely mentén

“Az óceánok energiáját hasznosító technológiák mindössze öt évvel vannak lemaradva a szélerőművek mögött” – nyilatkozta nemrég a Reutersnek Matthew Clayton, az angol Triodos Renewables cég beruházási igazgatója. A cég, amely mögött a hasonló nevű holland Triodos Bank áll, arra kínál lehetőséget ügyfeleinek, hogy pénzüket alternatív energiaforrások fejlesztésébe fordíthassák. Szélenergia-programokat már húsz éve, a csernobili atomerőmű-baleset óta támogatnak. Legújabb célkitűzésük szerint ezentúl az óceánokban rejlő energiák megcsapolására összpontosítanak.

Ennek első lépéseként idén júliusban elindították SeaGen fantázianevű árapály erőművüket (Marine Current Turbines), amelybe 1,8 millió fontot fektettek. Pénzügyi várakozásaik korántsem alaptalanok, mivel az angol kormány nemrég ígéretet tett arra, hogy 2009-től fokozott állami támogatásban részesíti az energiaszektor eme részterületét. A Triodos Renewables az elmúlt években alaposan megvizsgálta az óceánok megújuló energiaforrásainak kiaknázására kiötölt technológiai lehetőségeket. “Úgy látjuk, hogy a jelenleg versengő 30-40 érdekes és változatos megoldás közül 3-6 olyan van, amely hosszú távon is életképes” – mondja Clayton.

A tengerek és az óceánok valóban hihetetlen mennyiségű energiát rejtenek magukban, ám a mai napig igen csekély mértékben használják ki ezt a kézenfekvőnek tűnő lehetőséget. Bár az utóbbi időben világszerte egyre több cég foglalkozik a kérdéssel, a kezdeti bizonytalanságot jól mutatja, hogy az évről-évre feltűnő, sziporkázóan érdekes technológiai ötletek nagy része rendre megragad a kísérleti stádium szintjén.

A klasszikus megoldásokon át a meghökkentően fura elképzelésekig az óceánok energiáját hasznosító berendezések alapvetően négy alaptípusra vezethetők vissza, úgymint árapály-, hullám-, tengeráram- és az óceánok vertikális hőmérsékletére épülő erőművek. Híveik szerint előnyük nemcsak környezetbarát mivoltukban rejlik. Többnyire egyszerű elven működő szerkezetekről van szó, amelyek megépítéséhez nincs szükség drága anyagtechnológiai fejlesztésekre (ellentétben például a fotovillamos energiaátalakítókkal), és működésük minden más megújuló energiafajtánál megbízhatóbban előrejelezhető. Az alábbiakban bemutatunk néhány mostanában üzembe helyezett, vagy éppen fejlesztés alatt álló megoldást. A példák többsége Nagy-Britanniából való, ami nem véletlen – az angol kutatók és mérnökök igen  fogékonyak a megújuló technológiák fejlesztésére. Valószínűleg ösztönző hatással van rájuk, hogy a brit parlament várhatóan még az idén ősszel elfogadja a világ első klímavédelmi törvényét, amelyhez pénzügyi forrásokat is rendel. (Mint arról június elején értesülhettünk, az USA-ban ennek pont az ellenkezője történt: az amerikai felsőház elutasította a klímavédelmi törvénytervezetet.)

SeaGen

Idén április elején egy Belgiumból hozott különleges daru emelte a helyére a fenti képen látható, 1000 tonnás szerkezetet, amely azóta próbaüzemét végzi. Az 1,2 MW-os (tehát körülbelül 1000 háztartás energiaigényét kielégítő) kis erőmű a nagy-britanniai Strangford és Portaferry között félúton, 400 méterre a parttól található. A szerkezet a szélerőművekkel megegyező elven működik, ám az energiatermelést itt nem a légáramlat, hanem az elkeskenyedő tengerárokban keletkező gyors és egyenletes vízáramlás teszi lehetővé.

A 16 méter átmérőjű ikerrotorok naponta 18-20 órán keresztül forognak és működtetik szakadatlanul a rendszerhez kapcsolt generátorokat. Az ikerrotorok különlegessége, hogy a tengely mentén felemelhetők, így a szükséges karbantartást a tenger felszínén is el lehet végezni. Komoly előkészületet jelentett a szerkezet tengerfenékhez rögzítése: hogy az erős áramlás el se sodorja, 9 méter mélyen az aljzatba fúrt cölöpökhöz erősítették. A tervek szerint a későbbiekben az első mellé újabb turbinákat állítanak, hasonló “farmot” kialakítva, mint a szélkerekeknél esetén szokás. A SeaGen tervezői szerint az ő konstrukciójuk több szempontból is kedvezőbb, hiszen a széllel ellentétben a tengeráramlás sokkal kiszámíthatóbb, kisebb méretű rotorok tervezhetők (hiszen a víz sűrűbb, mint a levegő) és látványukkal sem csúfítják el a környezetet. A tenger élővilágára gyakorolt hatását pontosan még nem ismerik, ennek megfigyelésére több egyetem és kutatóintézet munkatársait kérték fel.

Manchester Bobber

A Manchesteri Egyetem kutatói által fejlesztett díjnyertes konstrukció a hullámzás mozgási energiáját hasznosítja. A fejlesztés négy éve kezdődött, egyelőre még csak néhány, különböző mértékben kicsinyített prototípust készítettek és próbáltak ki a gyakorlatban. Az elképzelések szerint 60 méternél nagyobb vízmélységű helyre telepítve szabadon lebegne a szerkezet, ennél sekélyebb részeken a tengerfenékhez rögzítenék.

Forrás: manchesterbobber.com

A Manchester Bobber vízen lebegő szerkezete
bármely irányból érkező hullám energiáját képes hasznosítani

Az úszó sziget platformjához 25 darab üreges henger kapcsolódik függőlegesen, melyek mindegyike egy-egy 500 kW névleges teljesítményű önálló egység. A henger belsejében, rugalmas szálra rögzítve, félgömb alakú test lóg lefelé. A szálat a henger tetején lévő csigakeréken vezetik át. A hullámzás következtében a hibbálózó test hol emelkedik, hol süllyed, ezáltal mozgásra késztetve a csiga tengelyét és a hozzá kapcsolódó lendkereket. Az energiaátalakítást az ehhez kapcsolt generátorok végzik, a megtermelt áramot pedig a tengerfenéken kígyózó távvezeték szállíta el. A kutatók a Bobber előnyei között emítik az egyszerű, hagyományos energiaátalakítási módot, és azt, hogy a szerkezet bármely irányból érkező hullámzás és extrém időjárási körülmények esetén is kiválóan működőképes. Animáció a Manchester Bobber működéséről.

Archimedes Wave Swing

Szintén a hullámerőművekhez sorolható az Archimedes Wave Swing, amely első pillantásra úgy néz ki, mint egy tengerfenéken növő hatalmas moszat. Az AWS Ocean Power cég által fejlesztett szerkezet két részből áll. Az alsó hengeres részt, amelynek belsejében levegő van, stabilan a tengerfenékhez rögzítik. A kúpos tetejű, szintén hengeres felső rész úgy illeszkedik erre, mint egy sapka. A kettőt rugalmas membrán és hidraulikus szerkezetek kötik össze, oly módon, hogy a felső rész szabadon elmozdulhat. Amikor az óceán nyugodt, a szerkezet mozdulatlanul áll, ám hullámzáskor a felső része föl-le mozog. A hullámfront közeledtével (amint a víznyomás nő) lefelé, a hullám távoztával (amint a víznyomás csökken) felfelé. Eközben a szerkezetben lévő levegő úgy viselkedik, mint egy rugó: hol összenyomódik, hol kitágul. A keletkező mozgási energiát ebben az esetben is hagyományos energiaátalakító rendszer konvertálja árammá.

Forrás: awsocean.com

A szerkezet legfeljebb a búvárokat és a halakat zavarná látványával: teljes egészében a víz alá süllyesztenék

A szerkezet meglehetősen robosztus, átmérője 8-12 méter, teljes hossza egyes források szerint 50-60, más források szerint nagyjából száz méter. Teljes mértékben víz alá süllyesztik, legmagasabb pontja is minimum 6 méterrel a felszín alatt van. Teljesítménye függ a méretétől is, tervezői szerint a jelenlegi 500 kW-os egységek akár 1 MW-ra is felfejleszthetők. Az Archimedes Wave Swing teljes méretű prototípusát még 2004-ben próbálták ki először Portugália partjainál. A kísérletet annyira sikeresnek ítélték, hogy a fejlesztő cég azóta egy nagyobb telep létrehozásán dolgozik. A tervek szerint a nagy-britanniai Orkney partjaitól nyugatra létrehozott farm idén vagy jövőre kezdi meg működését, 2010-ig száz egységet telepítenének ide.

Gátrendszer a Swansea-öbölben

Az árapály erőművek hagyományos és egyszerű rendszerét egészen újszerű felfogásban közelíti meg a dél-wales-i Swansea-öbölben most épülő gátrendszer. A feljegyzések szerint már az időszámításunk előtti évszázadokban is építettek tengeröblökbe, folyótorkolatokba gátakat, hogy az árapály jelenséget kihasználva az elrekesztett vízzel malomkerekeket hajtsanak. Mára a kerekeket felváltották a korszerű vízturbinák, és sok helyen a geográfiai lehetőség is adott – az árapály erőművek mégsem terjedtek el a világban tömegesen.

Gátrendszer a Swansea-öbölben

Az árapály erőművek hagyományos és egyszerű rendszerét egészen újszerű felfogásban közelíti meg a dél-wales-i Swansea-öbölben most épülő gátrendszer. A feljegyzések szerint már az időszámításunk előtti évszázadokban is építettek tengeröblökbe, folyótorkolatokba gátakat, hogy az árapály jelenséget kihasználva az elrekesztett vízzel malomkerekeket hajtsanak. Mára a kerekeket felváltották a korszerű vízturbinák, és sok helyen a geográfiai lehetőség is adott – az árapály erőművek mégsem terjedtek el a világban tömegesen.

Ennek nemcsak a gátak horribilis építési és karbantartási költsége az oka, hanem a környezetre gyakorolt negatív hatás is (hajózási útvonal elzárása, halak vándorlásának ellehetlenülése, dagálykor elöntött terület méretének megváltozása). Új koncepciójával ezen kíván változtatni a Tidal Electric. A cég szakemberei az öböl eltorlaszolása helyett egy észrevétlenül meghúzódó, mesterséges lagúnát álmodtak meg. Az elgondolás lényege, hogy a Swansea-öböl sekélyebb részén elhatárolnak egy kör alakú medencét. Falát kőből, homokból, sóderból, vagyis csupa természetes anyagból emelnék, és a kerülete mentén bizonyos távolságokban vízturbinákat építenének be. Dagálykor az emelkedő víz feltölti az öblöt, és a turbinalapátokat megforgatva beömlene a mesterségesen kialakított medencébe is. Apálykor ennek fordítottja játszódna le, és a visszahúzódó víz ismét beindítaná a vízturbinákat.

Forrás: tidalelectric.com

Fantáziakép a Swansea-öbölbe tervezett árapály erőmű három részre osztott medencéjéről

A Tidal Electric által tervezett medence öt négyzetkilométernyi területű lenne, a gát falában 24 vízturbina hajtaná a generátorokat, amelyek összességében 60 MW teljesítményt produkálnának. Számítások szerint 25-30 olyan hely van a világon, ahol az árapály erőművek e típusát meg lehetne valósítani.

OTEC (Ocean Thermal Energy)

Az óceánok vertikális (függőleges) hőmérsékletkülönbségét kihasználó energiatermelés a legnehezebben megvalósítható ötletek közé tartozik, és számítások szerint az ily módon üzemelő erőművek maximális elméleti hatásfoka mindössze 6-7 százalék. Elsőként Jacques-Arsene d’Arsonval francia fizikus vetette fel a 19. században, hogy az óceánok felszíni és mélységi vízrétegei közötti hőmérsékletkülönbségre alapozva hőerőgépet lehetne létrehozni. Mivel ehhez legalább 20 °C hőfokkülönbség szükséges, megvalósítása csak a trópusokon lehetséges, ahol a tengerek felszíne 24-33 °C -ra is melegedhet, míg 500-1000 méterrel mélyebben a sarkokról érkező hideg áramlatok mindössze 5-9 fokosak.

A közvetlenül a tengerpartra vagy úszó szigetekre telepített erőművek jól ismert termodinamikai körfolyamatok alapján működtethetők. Az egyik megoldás szerint a felszíni vízzel folyékony ammóniát melegítenek, amely gőzzé alakul és meghajt egy turbinát. A turbinából kilépő ammóniát a tenger mélyéről felszivattyúzott vízzel lehűtik, és visszavezetik a folyamat elejére, hogy ismét felmelegíthessék és gőzzé alakíthassák. A rendszerben keletkező mechanikai munkát generátorok alakítják villamos energiává.

Forrás: wikipedia.org

A zárt ciklusú OTEC erőmű működési elve

Az OTEC technológián alapuló első komolyabb kísérletek az 1970-es években kezdődtek Hawaii mellett. A Keahole Point-i kutatóközpont ma is a legtapasztaltabb kutatóhelynek számít a témában. Az elmúlt harminc évben több alkalommal is beindítottak itt néhány tíz, majd néhány száz kW-os egységeket, de mindössze pár hónapig üzemeltették őket. Az utolsó kísérletet még az1990-es évek végén végezték, és jelenleg csak az adminisztrációs épületek és a laboratóriumok légkondicionló berendezéseinek működtetéséhez használják a felszivattyúzott hideg tengervizet. Terveik szerint következő lépésben már 1 MW-os erőművet építenének, amelyet jelenleg a rendkívüli költségek nehézkes előteremtése és a pénzügyi befektetők hiánya gátol. Pedig ha elsők szeretnének lenni, jó lesz sietniük, hiszen nemrégiben India is bejelentette szándékát egy hasonló nagyságú OTEC-erőmű felállítására.

Forrás: origo.hu