« Grįžti į svetainę  www.vyras.lt

Įdarbintos bangos

  • Bangos gamina elektrą
  • „Pelamis“ konverteriai
  • Stambus projektas
  •  „Oyster“ jėgainė     
  • „Neptune“
  • „Searaser“ plūduras
  • „Archimedo svingas“
  • Epilogas
Žurnalas Vyras.lt | Nr. 006 | Įdarbintos bangos

Kai kalbame apie alternatyvius energijos šaltinius, mintyse dažniausiai turime vėjo jėgaines, hidroelektrines, saulės šviesos baterijas. Tačiau yra dar vienas puikus, bet nelengvai įsisavinamas energijos šaltinis — jūrų ir vandenynų bangos, potvyniai ir atoslūgiai.

Po truputį ir panaudojant gana dideles lėšas planetos vandenynai ir jūros jau priverčiami gaminti elektros energiją. Elektrinių, naudojančių bangų energiją, jau yra, o netolimoje ateityje bus realizuotas ne vienas milžiniškas projektas, siekiantis priversti jūrų ir vandenynų bangas tarnauti žmonėms.

Pažiūrėkime, kaip inžinieriams pavyksta „įdarbinti“ bangas.

 

Bangos gamina elektrą

Jūra nuolat banguoja ir juda, vadinasi, bangose yra sukaupta energija. Bet ar galima tą energiją panaudoti, priversti bangas gaminti elektros energiją? Jei kalbėtume apie Lietuvą, atsakymas būtų neigiamas. Ne kažin kiek tos jūros pakrantės mes turime, be to, ne itin didelės mūsų seklios Baltijos bangos, jau nekalbant apie tai, kad potvynių ir atoslūgių beveik nėra. Tačiau kitos šalys, kurių krantus skalauja vandenynai ar gilesnės, su vandenynais tiesiogiai susijusios jūros, gali priversti bangas gaminti elektros energiją ir tą jau daro. Pavyzdžiui, Didžioji Britanija yra idealiausia vieta Europoje elektros energijai iš jūros „semti“. Nuo jos neatsilieka Norvegija ir Portugalija.

Didžiojoje Britanijoje jau pristatyti keli unikalūs, nemažai lėšų pareikalavę ir dar labai daug pareikalausiantys projektai, kurių tikslas — jūros bangų energiją paversti elektros energija. Bet apie tai pakalbėsiu kiek vėliau. Dabar persikelkime į Portugaliją, kur jau veikia pirmoji pasaulyje komercinė, o ne valstybių lėšomis remiama elektros jėgainė, elektros gamybai naudojanti bangas.

 

„Pelamis“ konverteriai

Jei Portugalijoje, šiauriau Porto miesto, Aqucadoura pakrantėje atidžiai žiūrėsi į Atlanto vandenyną, galbūt už maždaug 5 km nuo kranto pastebėsi keistus raudonos spalvos objektus. Tai ne bangose besirangančios, į milžiniškas gyvates panašios pabaisos, o bangų generatoriai, pagaminantys tiek elektros energijos, kiek jos reikia norint elektra aprūpinti 1 600 namų ūkių. Keistokos elektrinės pajėgumas yra 2,25 megavato, o elektrą ji gamina panaudodama vandenyno bangose sukauptą energiją.

Ši bangų elektrinė dar nėra baigta. Kol kas realizuotas tik pirmas projekto etapas — paleisti trys bangų energijos konverteriai, kuriuos pagamino škotų kompanija „Pelamis Wave Power“.

Kiekvienas bangų konverteris (kuris vadinasi „Pelamis Wave Energy Converter“) tiek ilgiu, tiek skersmeniu primena nedidelį, iš kelių vagonų sudarytą traukinį. Jei kalbėtume konkrečiau, tai konverterį sudaro dideli, vandenyje plūduriuojantys, tarpusavyje sujungti pontonai, kurių kiekvienas juda laisvai kaip ir traukinio vagonai, skirtumas tik toks, kad kiekvienas „Pelamis“ pontonas gali judėti visomis kryptimis. Todėl kai vandenynas stipriai banguoja, visas „Pelamis Wave Energy“ konverteris rangosi kaip gyvatė. Čia ir yra visa esmė — bangos konverterį judina, jo dalys (pontonai) juda, o tuos judesius pontonų jungiamieji mechanizmai ir juose sumontuoti generatoriai paverčia elektros energija.

Kol kas dirba tik trys tokie ryškiai raudonos spalvos konverteriai, tačiau netolimoje ateityje planuojama pastatyti dar 25 ir šios bangų elektrinės galią padidinti iki 24 megavatų. Tokia elektrinė elektros energija aprūpins 15 000 namų ūkių, taigi į atmosferą patenkančio CO2 kiekis sumažės 60 000 t per metus. 

Panašių „raudonų gyvačių“ turėtų atsirasti ir į šiaurę nuo Škotijos, ties Orknio salomis, ir labiausiai į pietvakarius nutolusioje Didžiosios Britanijos dalyje Kornvalyje.

 

Stambus projektas

Kaip matai, „Pelamis“ bangų energijos konverteriai plūduriuoja vandens paviršiuje ir judinami bangų vinguriuoja kaip gyvatės tiek aukštyn–žemyn, tiek į šonus. Taip judėdami jie gamina elektros energiją. O ar galima tokią elektrinę įrengti ant dugno? Na, įbrisk Palangoje į jūrą maždaug iki juosmens ir atsitūpk. Ką jauti? Kai banga pro Tave praeina, Tave neša kranto link, vėliau povandeninės srovės Tave neša atgal. Taip ir judi pirmyn–atgal. Nors bangavimas yra tik svyravimai, tačiau, nepaisant to, bangos išjudina tam tikrus giliau esančius vandens sluoksnius, kurie kažkiek juda tai kranto link, tai į kitą pusę. Šią vandens masę galima priversti dirbti ir gaminti elektros energiją, vadinasi, bangų energiją naudojančią elektrinę galima ir po vandeniu pakišti. 

Po vandeniu (na, beveik po vandeniu) bus pakištas ir pats stambiausias energetinis, su jūra susijęs projektas, elektros energija žadantis aprūpinti milijonus namų ūkių. Tam yra skirti unikalūs gigantiški įrenginiai, kuriuos jau pradėjo gaminti Škotijos sostinėje Edinburge įsikūrusi kompanija „Aquamarine Power“.

Šių metų vasario 23 dieną „Aquamarine Power“ pasirašė ypač svarbų susitarimą su Airijos kompanija „Airtricity“. Pastaroji laikoma viena iš pasaulio „žaliosios energetikos“ lyderių. Ji labai daug vėjo jėgainių kompleksų sumontavo Airijoje, Didžiojoje Britanijoje, Nyderlanduose, Portugalijoje ir Vokietijoje. Dabar ši kompanija nusprendė pažaboti ne tik vėjo, bet ir jūros bangų energiją. Pagal sutartį tarp „Aquamarine Power“ ir „Airtricity“ iki 2020 m. Didžiosios Britanijos ir Airijos pakrantėse turi būti pastatytas labai didelis kompleksas jėgainių, elektros gamybai naudojančių bangų ir potvynių bei atoslūgių energiją. Šių jėgainių bendras galingumas bus vienas gigavatas. Berods tai pats didžiausias jūrinės energetikos projektas mūsų planetoje.

 

 „Oyster“ jėgainė     

Originaliausia „Aquamarine Power“ jėgainė vadinasi „Oyster“ („Austrė“). Toks keistas pavadinimas atsitiktinai neatsirado — pagrindinis elektrinės agregatas išties primena ant dugno gulinčią austrę su atidarytu kiautu. Ši milžiniška „Austrė“ bus paguldyta netoli kranto, kur gylis — 12 m. Pažiūrėk į schemą: joje labai aiškiai parodyta, kaip veiks energetinė „Austrė“. Pagrindinis agregatas tarsi milžiniškas svyruojantis kiautas, kurį pirmyn–atgal judina bangos. Nors jis gan masyvus, tačiau lengvas, nes pagamintas iš dujų pripildytų balionų. Judančio kiauto (ar sienos) apačioje galima būtų įtaisyti elektros generatorių, tačiau „Aquamarine Power“ inžinieriai pasielgė kitaip: kad būtų paprasčiau remontuoti ir aptarnauti jėgainę, generatorių jie iškėlė į krantą, o judantį „Austrės“ kiautą prijungė prie hidraulinių pompų. Taigi bangų veikiama „Austrė“ pumpuoja jūros vandenį į krantą, o krante aukšto slėgio vanduo suka elektros generatorių taip, kaip jis sukamas įprastose hidroelektrinėse. Unikalu, tiesa?

Šią vasarą pirmoji „Austrė“ turi būti sumontuota ir paleista prie Orknio salų (Škotija) esančiame Europos jūrų energijos tyrimo centre („European Marine Energy Centre“). Agregatas jau pagamintas ir išbandytas sausumoje.

 

„Neptune“

Antras įdomus „Aquamarine Power“ projektas nėra toks įspūdingas ir nelabai susijęs su mūsų nagrinėjama tema, bet apie jį trumpai pakalbėti verta, nes tai yra jėgainė, elektros energijos gamybai naudojanti potvynius ir atoslūgius. Ji vadinasi „Neptune“ ir išvaizda primena vėjo jėgainę, panardintą į vandenį. „Neptune“ turi dvi turbinas, kurių kiekvienos galingumas 1,2 megavato. Abi turbinos sukasi tiek potvynių, tiek atoslūgių metu. Turbinos gan didelės, nes specialistai jau paskaičiavo, kad kuo didesnė turbina, tuo pigesnė jos pagaminama elektra. Beje, tokio pat principo laikomasi ir projektuojant vėjo jėgaines. Aišku, turbinos (gal tiksliau būtų, jei jas vadintume propeleriais) negali būti begalinio dydžio, tačiau stengiamasi jas gaminti kuo didesnes.

Beje, jėgainė „Neptune“ kol kas nėra sumontuota. Ji laukia savo eilės ir bus montuojama tuomet, kai bus sumontuota pirmoji „Austrė“.

Žiūrint į šiuos projektus kyla vienas klausimas — ar verta skirti milžiniškas lėšas jūros energetikai, ar tai duos apčiuopiamų rezultatų? Kai kurių specialistų teigimu, 2020 m. jūros energetikos dalis Didžiojoje Britanijoje sudarys 10 proc. visos gaminamos elektros energijos. Ne taip ir mažai, na, o Škotija tam laikui planuoja pusę savo reikmėms reikalingos elektros energijos pagaminti vėjo ir bangų jėgainėse.

 

„Searaser“ plūduras

Aptarėme du jūros jėgainių, naudojančių bangų energiją, principus. Pirmasis — vandens paviršiuje bangų judinama ir besiranganti kelių sujungtų pontonų „gyvatė“ „Pelamis“. Antrasis — ant dugno esanti, bangų veikiama, pirmyn–atgal svyruojanti „Oyster“. Trečiasis — „Neptune“ turbina, susijusi ne su bangomis, o su potvyniais ir atoslūgiais. Ar yra kitokių variantų, priverčiančių bangas dirbti? Aišku, kad yra, nes bangų energiją galima panaudoti įvairiai. Sakykime, sėdi ant ežero kranto ir žvejoji žuveles plūdine meškere. Ką daro Tavo plūdė, kai ežeras banguoja? Ji nuolat juda aukštyn–žemyn. Vadinasi, tokį jos judėjimą galima priversti dirbti ir gaminti elektros energiją. Tokiu principu veikia ir itin neįprastas įrenginys „Searaser“, kuris yra sudedamoji projekto „Dartmouth Wave Energy“ dalis. Šio projekto iniciatorius — britų išradėjas Alvinas Smithas.

Reikia pasakyti, kad ant bangų besisupančių ir elektros energija gaminančių plūdurų idėja nėra nauja — šia kryptimi intensyviai dirbama įvairiose šalyse, o kuriamų projektų idėjos ir elektros energijos išgavimo principai yra labai skirtingi. Tačiau šiai jūros energetikos apžvalgai pasirinkau būtent Alvino Smitho idėją, nes ji man pasirodė esanti įdomi ir šiek tiek... beprotiška. 

Daugelis konstruktorių, siekiančių elektros energiją išgauti iš ant bangų besisupančių didelių plūdurų, griebiasi panašios taktikos — plūduro viduje sumontuoja linijinį generatorių, kuris plūduro svyravimus konvertuoja į elektros energiją. Alvinas Smithas pasirinko kitą būdą — jokių elektrinių ar elektromagnetinių sistemų jo plūduruose nėra, „Searaser“ plūdurai judėdami dirba kaip vandens siurbliai, jūros vandenį pumpuojantys į specialų, ant kranto pastatytą baseiną, iš kurio vanduo išbėgdamas suks turbinas panašiai kaip jos sukamos Kruonio hidroakumuliacinėje elektrinėje. Kodėl Alvinas Smithas atsisakė idėjos iš karto konvertuoti plūduro svyravimus į elektros energiją, o pasirinko tokį, iš pirmo žvilgsnio nelogišką būdą? Pagrindinė priežastis — paprastumas ir patikimumas. „Searaser“ plūdure nėra jokių elektrinių agregatų, jokių kabelių, tai paprastas ir patikimas mechaninis siurblys. Visos turbinos ir generatoriai yra ant kranto ir veikia taip, kaip įprastų hidroelektrinių agregatai, o tai byloja apie paprastesnį aptarnavimą ir t. t.

„Searaser“ agregatą sudaro du plūdurai: apatinis — nejudantis, ir viršutinis, judantis nuo bangų poveikio. Tarp plūdurų yra siurblys, kuris ir pumpuoja vandenį į krantą. Jei vandens lygis dėl potvynio ar atoslūgio kinta, viršutinis plūduras prie jo prisitaiko. Kol kas jūroje plūduriuoja tik eksperimentiniai, gerokai sumažinti „Searaser“, kurie sėkmingai pumpuoja nedidelius vandens kiekius ir negamina jokios elektros energijos. Tačiau Alvinas Smithas teigia, kad pagaminus milžinišką plūdurą, t. y. tokį, kokį šis išradėjas sumanė, didelis jūros vandens kiekis galėtų būti pakeltas į 200 m aukštį virš jūros lygio ir esant vienam tokiam plūdurui galėtų dirbti 0,25 megavato elektros jėgainė. Bet juk tokių plūdurų pakrantėje galima išmėtyti dešimtis.

Kol kas Alvinas Smithas tik eksperimentuoja, tačiau jo eksperimentais berods susidomėjo japonai, kurie prie jūros kranto pastatė Okinavos hidroakumuliacinę elektros jėgainę. Japonai šios elektros jėgainės baseiną planuoja pripildyti ne naudodami perteklinę nakties meto elektros energiją, kaip yra įprasta, o pasitelkdami alternatyvius energijos šaltinius. Vienas iš tokių variantų galėtų būti Alvino Smitho sukurti bangų energiją naudojantys siurbliai-plūdurai.

 

„Archimedo svingas“

Dar vienas projektas, kurį, manau, būtina paminėti, yra „The Archimedes Wave Swing“. 2008 m. pradžioje šio projekto autoriai teigė, kad jiems pavyko sukurti pačią galingiausią ir našiausią bangų jėgainę, kurios vieno kvadratinio kilometro galingumas galėtų būti 150 megavatų.

„The Archimedes Wave Swing“ yra beveik nematoma jėgainė, nes visi pagrindiniai jos agregatai yra po vandeniu ir sumontuoti ne prie kranto, o ten, kur gylis gan didelis — 40–50 m. Tiesa, patys agregatai yra gan aukšti, tačiau nuo jų viršūnės iki vandens paviršiaus dar liks 6 m. Kas yra „The Archimedes Wave Swing“? Tai gigantiškų, po vandeniu esančių plūdurų kompleksas. Vieno tokio plūduro skersmuo 12 m, o aukštis net 30 m. Sveria jis apie 800 t ir elektros energija gali aprūpinti apie 500 namų ūkių. Tiesa, kol kas dirba tik keli plūdurai ir pagamintos elektros kaina didelė, tačiau projekto autoriai teigia, kad didėjant plūdurų skaičiui elektros kaina gerokai kris.

Taigi turime masyvų, tuščiavidurį plūdurą, kurio vidus pripildytas dujų. Apatinė plūduro dalis tvirtinama prie dugno, o viršutinė gali laisvai slankioti aukštyn–žemyn. Plūduro veikimas labai paprastas: kai pro jį praeina banga, viršutinė dalis, veikiama didesnio vandens stulpo, vadinasi, ir didesnio slėgio, slenka žemyn ir spaudžia dujas, kai banga praeina, viršutinė plūduro dalis vėl pakyla aukštyn. Viršutinės plūduro dalies judėjimą linijinis generatorius paverčia elektros energija. Elektra nuo kiekvieno plūduro į krantą tiekiama jūros dugnu nutiestais kabeliais.

Vieno tokio elektrą gaminančio plūduro kaina apie 4 mln. eurų, o jo nepertraukiamo darbo resursas — 8 metai. 

„The Archimede Wave Swing“ projektas pradėtas realizuoti senokai. 2004 m. prie Portugalijos krantų buvo pastatyta pirmoji, eksperimentinė šio tipo jėgainė su penkiais plūdurais. Šiuo metu dedamos didelės pastangos, kad projektas „The Archimede Wave Swing“ taptų komerciniu projektu. Projekto autoriai tikisi, kad jau 2011 m. prie Škotijos krantų veiks „The Archimede Wave Swing“ tipo bangų jėgainė su 20 plūdurų. Tiesa, dažnai tokių projektų realizavimo terminai būna atidedami. Pavyzdžiui, tie planai, kurie turėjo būti realizuoti 2007 m., jau atidėti 2014 m., ir pan. Tačiau vėliau ar anksčiau vandenynų bangose sukaupta energija tikrai virs elektros energija, ir kur kas didesniais mastais nei iki šiol.

 

Epilogas

Šiame straipsnyje apžvelgiau tik kelis jūros energetikos projektus, susijusius su bangose sukaupta energija. Aišku, pastatyti didesnę jėgainę, kuri naudotų bangų energiją, ne visur apsimoka, nes ne visur jūros smarkiai banguoja. Palankiausiomis vietomis laikomos vakarinė Didžiosios Britanijos pakrantė, Portugalija, Ispanija, vakarinės Kanados ir JAV pakrantės, Čilės, Pietų Afrikos, Australijos ir Naujosios Zelandijos pakrantės, t. y. ten, kur didelės jūrų ir vandenynų bangos yra 24 valandas per parą.

Lyderis, siekiant energiją išgauti iš bangų, yra Didžioji Britanija. Šioje šalyje prie tokių projektų dirbama daugiausia, o prie Orknio salų (Škotija) įsikūrusiame Europos jūrų energijos tyrimo centre bandomos įvairios skirtingų šalių inžinierių sukurtos bangų jėgainių konstrukcijos.

Kitas svarbus energijos šaltinis, esantis jūrose ir vandenynuose, yra potvyniai ir atoslūgiai. Bet tai jau kita ir labai plati tema, kurią ateityje būtinai panagrinėsiu.        

Skaitytojų komentarai

 Numeriai: Straipsniai: