Вижте  видео  на  модулна  хидрокинетична електроцентрала  тук !

Всяко морско (океанско) течение носи кинетична енергия на движещата се вода. Първичен източник на тази енергия е слънцета. Поради неравномерното затопляне на огромни въздушни маси над водата и сушата, те се движат хоризонтално и вертикално (вятър) и образуват морските вълни. Големи количества водни маси периодично се издигат и спускат и това вълново движение на водата носи огромна енергия. В каква степен и доколко тя може да се превърне в полезна такава е въпрос на технология и икономика. През последните 30-40 години бе направен голям напредък в производството на електричество за сметка на морските вълни. В момента работят няколко морски електроцентрали с мощност от няколко стотин киловата.

Технологии за извличане на енергията на морските вълни

Два са основните подхода при строителството на електроцентрали на морските вълни. Единият е чрез изграждане на брегови електростанции, оползотворяващи енергията на прибойните вълни и другият е офшорни електроцентрали изцяло или полупотопени в морето, най-често в близост до брега. Не може да се каже еднозначно кой подход е по-изгоден, защото много зависи от избора на конкретно място на брега или вътре в морето.

Всеки от разгледаните подходи се реализира чрез различни технически средства. Досега са използвани двадесетина технологии за двата подхода, както и комбинации между тях. Бреговите морски електроцентрали най-често използават водни камери, в което влизат морскете вълни и периодично повишават водния стълб в камерите. Разликата във височината на този стълб се оползотворява енергийно пряко чрез водни турбини, работещи на нисък пад, или чрез турбини, подобни на вятърните, когато водния стълб периодично компресира и разрежда въздуха на водата в затворена камера. Това са най-ползваните технологии. Първата е известна като технология на Чапман, а за турбините на втората се използват двупосочни Уелс-ротори, които могат да бъдат и многостепенни. Понеже тези ротори работят непрекъснато при променлива скорост и напор на въздушния поток, за тяхната ефективнот е съществено да се оптимизират роторите и технологията като цяло. Това се отнася и за водните пропелерни-импелерни турбини по технологията на Чапман.  Едно иновативно решение, с двойка контравъртящи се ротори, е разработено от наш колектив и е описано кратко тук.

Освен  турбините, в разгледаните две брегови технологии, се прилагат и хидравлични помпи, най-често  възвратно постъпателни. Налягането, получено след помпите се отдава в хидромотори, което въртят електрогенераторите на централите. При това разликите в оборотите могат да се компенсират от хидроакумулатори, свързани след помпите, както е показано устройството на такъв възел в това патентовано изобретение, или по други начини. Хидропомпите се монтират, както на брегови, така и на офшорни вълнови електростанции. Те са типични за офшорните електроцентрали (закотвените за дъното и плаващите вълнови осцилиращи съоръжения). Такива елекропроизводствени агрегати се реализират по многообразни технологии, които се различават, както по принципа си на действие, така и по техническите и технологичните си крайни решения.

Общ проблем на всички директни турбинни технологии, работещи в безнапорен воден поток или въздушно течение, е че въртеливото движение е с ниски обороти. Така е при нисконапорните и безнапорните, тук и по-нататък разглеждани, турбини. Проблемът е свързан със загубата на ефективност в мултипликаторите и трансмисиите към електрогенераторите. Тези връзки оскъпяват като цяло хидроагрегатите. Едно сравнително ново техническо решение е използването на безмултипликаторни кинематични схеми, при което се произвежда ток от многополюсни алтернатори или постоянно-токови генератори, след което с инвертори се преобразува в стандартно синусуидално напрежение с честота 50 херца. Вторият проблем е с осцилиращото движение на вълните, който е подобен и при приливите и отливите, макар че при последните честотата на осцилациите стотици пъти по-малка. И в двата случая едно иновативно решение е използването на хидростатична трансмисия с хидроакумулатор, както е обяснено в горецитираното патентовано изобретение.

Извличане на енергията на морските и речните течения

Приливните и отливните вълни имат много голям енергиен потенциал. Движението на океанските маси, става периодично и е причинено от гравитационното взаимодействие между Земята и Луната. Още по-голям е потенциалът на речните и морските течения, които преместват непрекъснато колосални количества водни маси. Тези течения са еднопосочни, за разлика от двупосочното движение на водата при приливите и отливите с паузи при смяна на посоките.

Независимо от посочената разлика, приликата е, че и в двата случая  става въпрос за безнапорно водно течение. Първата масово внедрена технология, през шестдесетте години на миналия век, е чрез баражиране на приливите и отливите. В стените на баражите се монтират булбови турбини, които технологично са близки до известните от конвенционалните ВЕЦ Каплан-турбини.

Енергийната реализация на водната кинетична енергия не изисква никакви баражи, завирявания и водосборни съоръжения. С това се избягват всички екологични проблеми, свързани с тяхното строителство и експлоатация. Хидрокинетичните енергийни инсталации и централи се монтират непосредствено в морета, реки и канали, включително и на закотвени в тях понтони.  Използването на хидрокинетичния ресурс за преобразуването му в полезна енергия  има редица положителни ефекти:

• Намаляване разхода на фосилни и ядрени горива в енергетиката като цяло, съответно емисиите от парникови газове и другите вреди, нанасяни от ТЕЦ, АЕЦ, газови ЕЦ и конвенционални ВЕЦ, както и

• Приходи от продажбата на зелени сертификати и от международната търговия по механизмите от Протокола от Киото за сметка на намалените вредни емисии от енергопроизводството.

• Намаляване вноса на изчерпаемите дефицитни първични енергоизточници и зависимостта на енергетиката ни от тях

• Хидрокинетичните електроцентрали нямат разходи на енергия за собствени нужди, ограничават се загубите при преноса на енергия, избягват се високоволтови електропроводи, както и техните вредни електромагнитни полета.

• Енергийната ефективност на хидрокинетичната енергия е висока. Хоризонтален воден поток със сечение 1 м² при скорост 2 м/s носи брутна мощност 4 kW Затова инвестициите и разходите за производството на полезна енергия са сравнително малки при същевременно нулево екологично замърсяване по време монтажа и експлоатацията на хидрокинетични ВЕЦ.

• Екологичният риск от повреди на хидрокинетичните съоръжения при аварии, тероризъм и природни бедствия е практически нулев.

• Спестяват се "външните разходи" за неутрализиране на вредните въздействия върху екосистемите и въздуха, които нерядко са значително по-големи от разходите за самото производство на енергията от фосилни горива.

• Всяко едно хидрокинетично съоръжение може да заработи веднага след монтирането му в течаща вода. Посочените, както и други, екологични и енергийни ефекти са неизменни през целия срок на работата на хидрокинетичните съоръжения

 Повече за хидрокинетичните технически решения може да видите тук.

Бизнес                 Проекти                   Технология                 Главно меню