Σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής κυμάτων - παραδείγματα τριών έργων
Η ενέργεια των κυμάτων του ωκεανού υπερβαίνει την ειδική ισχύ τόσο του ανέμου όσο και του ηλιακή ενέργεια… Η μέση ισχύς των κυμάτων των ωκεανών και των θαλασσών υπερβαίνει τα 15 kW ανά γραμμικό μέτρο και με ύψος κύματος 2 μέτρα, η ισχύς μπορεί να φτάσει και τα 80 kW ανά γραμμικό μέτρο.
Κατά τη μετατροπή της κυματικής ενέργειας, η απόδοση μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερη από άλλες εναλλακτικές μεθόδους, όπως αιολικές και ηλιακές μονάδες παραγωγής ενέργειας, φτάνοντας την απόδοση του 85%.
Η ενέργεια από την κύλιση της θάλασσας μπορεί να ληφθεί μετατρέποντας την άνω και κάτω ταλαντευόμενη κίνηση των κυμάτων σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας γεννήτριας. Στην απλούστερη περίπτωση, η γεννήτρια θα πρέπει να δέχεται ροπή άξονα, ενώ δεν θα πρέπει να υπάρχουν πολλές ενδιάμεσες μετατροπές και το μεγαλύτερο μέρος του εξοπλισμού θα πρέπει να βρίσκεται όσο το δυνατόν περισσότερο στην ξηρά.
Η πρώτη βιομηχανική έκδοση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής κυμάτων, που κατασκευάστηκε από τη σκωτσέζικη εταιρεία Pelamis Wave Power, τέθηκε σε λειτουργία το 2008, 5 χιλιόμετρα από την ακτή στο Povua de Varzin, στην περιοχή Agusadora της Πορτογαλίας.Το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζεται Pelamis P-750. Αποτελείται από τρεις πανομοιότυπους μετατροπείς που ταλαντεύονται στα κύματα του Ατλαντικού Ωκεανού και παράγουν μαζί 2,25 MW ηλεκτρικής ενέργειας. Κάθε μετατροπέας αποτελείται από τέσσερα τμήματα.
Οι μετατροπείς έχουν μήκος 120 μέτρα, διάμετρο 3,5 μέτρα και βάρος 750 τόνους. Αυτές οι σερπεντίνες μοιάζουν με πλωτές συνοδείες τεσσάρων αυτοκινήτων ή θαλάσσιους χαρταετούς όπως τις αποκαλούν οι ντόπιοι.
Κάθε τμήμα περιέχει έναν υδραυλικό κινητήρα και γεννήτρια. Οι υδραυλικοί κινητήρες κινούνται από λάδι που κινεί τα έμβολα, τα οποία με τη σειρά τους ελέγχονται από την κίνηση προς τα πάνω και προς τα κάτω των αρμών σε κύματα. Οι σύνδεσμοι περιέχουν ειδικές μονάδες ισχύος που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά με τα έμβολα.
Οι υδραυλικοί κινητήρες ενεργοποιούν γεννήτριες, οι οποίες με τη σειρά τους παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια παρέχεται στην ακτή μέσω καλωδίων ρεύματος. Αυτή η ενέργεια είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει 1.600 σπίτια στην παραλιακή πόλη Pauvoa de Varzin.
Το 2009, μια άλλη μοναδική κατασκευή εκτοξεύτηκε στα ανοικτά των ακτών των νησιών Orkney, στα βόρεια της Σκωτίας, η οποία παράγει ενέργεια από τα κύματα της Βόρειας Θάλασσας. Σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από την εταιρεία του Εδιμβούργου Aquamarine Power, τη γεννήτρια «Oyster», που σημαίνει «Oyster».
Το έργο είναι μια μεγάλη πλωτή αντλία που ταλαντεύεται εμπρός και πίσω σε κύματα και έτσι οδηγεί μια αμφίδρομη αντλία που βρίσκεται στο κάτω μέρος σε βάθος περίπου 16 μέτρων.
Το χαρακτηριστικό σχεδιασμού είναι ότι ολόκληρο το ηλεκτρικό μέρος της συσκευής βγαίνει στην ξηρά και η σύνδεση μεταξύ αυτών των δύο μερών - της αντλίας πλωτήρα και του χερσαίου σταθμού ηλεκτροπαραγωγής - γίνεται μέσω ενός σωλήνα μέσω του οποίου το θαλασσινό νερό ρέει υπό πίεση στην υδροηλεκτρική γεννήτρια.
Αυτός ο σταθμός παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε αρκετές εκατοντάδες σπίτια και η μέγιστη ισχύς που μπορεί να αναπτύξει το σύστημα είναι 600 kW.
Η Aquamarine Power πιστεύει ότι το έργο Oyster είναι μόνο το πρώτο βήμα. Η εταιρεία εξετάζει το ενδεχόμενο κατασκευής ενός στόλου 20 τέτοιων μονάδων που θα μπορούσαν να παράγουν μεγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας για να τροφοδοτήσουν 9.000 ιδιωτικές κατοικίες. Μια άλλη επιλογή θα μπορούσε να είναι η κατασκευή ενός συγκροτήματος πολλών πλωτών αντλιών που εργάζονται σε έναν ισχυρό χερσαίο υδροηλεκτρικό στρόβιλο.
Το ίδιο 2009, στη Μεγάλη Βρετανία, στα ανοικτά των ακτών της Κορνουάλης, ξεκίνησε η κατασκευή του συγκροτήματος γεννητριών κυμάτων Wave Hub, οι οποίες συνδέονται με την ακτή χρησιμοποιώντας καλώδιο τροφοδοσίας. Ένα σύνολο γεννητριών με την επωνυμία PowerBuoy, μια αμερικανική εταιρεία Ocean Power Technologies, λειτουργεί με κάθετη κίνηση πλωτήρες που γλιστρούν σε κολώνες αγκυρωμένες στο κάτω μέρος. Το βάθος όπου τοποθετούνται οι κολώνες είναι 50 μέτρα και η συνολική ισχύς του συστήματος των 400 σημαδούρων θα είναι συνολικά 50 MW.
Είναι το μεγαλύτερο εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής κυμάτων στον κόσμο και η κατασκευή του προγραμματίζεται να διαρκέσει 5 χρόνια. Οι σημαδούρες βρίσκονται στη θάλασσα, ξεκινώντας σε απόσταση 16 χιλιομέτρων από την ακτή όπου βρίσκεται η πόλη Hailey, και περαιτέρω, πάνω από 1.800 μέτρα, πρόκειται να αναπτυχθούν συνολικά 400 τέτοιες σημαδούρες. Το έργο εξελίσσεται συνεχώς (ακόμα) και τα τεχνικά δεδομένα είναι παντού διαφορετικά. Σύμφωνα με τα τελευταία ανεπίσημα στοιχεία, έχει επιτευχθεί η μέγιστη ισχύς των 20 MW.
Οι σημαδούρες είναι διατεταγμένες ως εξής. Η στήλη περιέχει μια γεννήτρια μέσα στην οποία κινείται από ένα σύστημα εμβόλων και παράγει ηλεκτρισμό όταν η σημαδούρα δονείται ενάντια στα κύματα. Ηλεκτρική ενέργεια από κάθε σημαδούρα μεταδίδεται με σύρμα σε έναν υποθαλάσσιο υποσταθμό, από τον οποίο ένα καλώδιο τροφοδοσίας μεταδίδει ηλεκτρική ενέργεια στη στεριά.