Open Hydro plimna turbina
Open Hydro plimna turbina je posebna vrsta turbine koja iskorištava energiju plime i oseke za proizvodnju električne energije. Izgradila ju je Open Hydro tvrtka, smještena u Dublinu, i 2006.godine postavljena je na testni položaj. Ova turbina bila je prva plimna turbina razvijena u Europskom morskom energetskom centru (EMEC). Prva je povezana na mrežu i proizvodila je električnu energiju iz energije plime i oseke za nacionalnu mrežu Ujedinjenog Kraljevstva. Njezinom instalacijom uspješno je demonstrirana metoda sigurne i ekonomične instalacije turbina izravno na morsko dno. Vizija tvrtke jest izgraditi polja plimnih turbina ispod razine mora koje će nečujno i nevidljivo proizvoditi električnu energiju bez štetnih utjecaja na okoliš.[1]
Povijest
urediIskorištavanje energije plime i oseke nipošto nije novi koncept. Naime, postoje dokazi da su mlinovi na plimu i oseku, nalik branama, bili u upotrebi još u doba starih Rimljana. Ti su mlinovi iskorištavali energiju plime i oseke zarobljavajući vodu u spremnicima tijekom plime i zatim puštajući vodu da izađe preko vodenog kola kada dođe oseka.Vodena kola pružala su mehaničku snagu za mljevenje žitarica.[2]
Radeći na istom principu kao Rimski mlinovi (koncept brane), ovakvi tipovi elektrana koriste masivne turbine koje mogu proizvesti snagu i do 10MW.
Problemi plimnih turbina
urediEkološki problemi
urediEnergija proizvedena standardnim plimnim turbinama je obnovljiva i čista, ne uzrokuje emisiju plinova koji rezultiraju globalnim zatopljenjem i kiselim kišama, međutim postoje drugi neizbježni problemi. Mijenjanje plimnih tokova uništavanjem zaljeva ili estuarija može rezultirati negativnim utjecajem na vodeni i priobalni ekosustav. Nekoliko istraživanja provedenih s ciljem utvrđivanja ekoloških utjecaja elektrana na plimu i oseku pokazalo je da je svako pojedino područje različito i da utjecaju uvelike ovise o geografiji prostora. Primjerice, lokalna plima i oseka nije se značajno promijenila pod utjecajem brane La Rance, no to nije univerzalan slučaj. Procijenjeno je da je u zaljevu Fundy utjecaj brane na smanjenje lokalne plime od oko 15cm.[3]
Ekonomski problemi
urediTehnologija potrebna za iskorištavanje energije plime i oseke dobro je razvijena, ali glavna barijera povećanju broja ovakvih tipova elektrana jesu konstrukcijski troškovi. Iznosi početnih ulaganja su vrlo visoki, a period izgradnje postrojenja može trajati i do 10 godina stoga je cijena proizvedene električne energije veoma ovisna o zahtijevanoj rati povrata kredita od strane banke. Tehnologija korištena za pretvorbu energije plime i oseke u električnu slična je tehnologiji korištenoj u tradicionalnim hidroelektranama. Prvo je potrebno izgraditi prepreku odnosno branu preko zaljeva ili estuarija. Izgradnja brane je skup proces,a duž brane je potrebno ugraditi turbine i izlaze. Također, dnevni rad ograničen je na 10 sati koliko je vrijeme izmjene plime i oseke i potrebna visina izmjene je minimalno 7m. Sve ovo dovodi nas do problema neisplativosti koji se nastoji riješiti novim, drugačijim tehnologijama.
Rješenje - OpenHydro turbina
urediOpen Hydro turbine došle su kao jedna od mogućnosti rješenja ekoloških i ekonomskih problema vezano za dobivanje energije iz plime i oseke. Ove turbine smještene su ispod površine vode gdje koriste energiju toka vode koji je posljedica periodičkog podizanja i spuštanja razine mora. Pošto je utjecaj na tok oko turbine minimalan i nema potrebe za značajnim građevinskim radovima kao što je to slučaj kod izgradnje brana i spremnika,[4] ovo rješava mnoge ekološke probleme. U slučaju Open Hydro tehnologije, niti jedan dio infrastrukture nije vidljiv iznad razine mora.
Građa turbine
urediOpen Hydro turbina je uređaj s horizontalnom osi, sastoji se od dva čelična stupa spojena na mrežu i utisnuta u morsko dno. Na stupovima se nalazi platforma koja pruža radni prostor. Turbina promjera 6 metara pričvršćena je za stupove pomoću dva čelična prstena, što omogućava spuštanje jedinice u more koristeći po jedno hidraulično vitlo nosivosti 15 tona sa svake strane. Ne postoji potreba za zupčanim prijenosnikom ili drugim složenim komponentama koje zahtijevaju redovitu intervenciju.[5] Uređaj je temeljen na filozofiji od nula održavanja između remonta. Turbina je proizvedena od kombinacije staklom ojačanog kompozita i čelika. Turbina koristi generator s permanentnim magnetom, s magnetima montiranom oko vanjske strane rotora i električnim namotima smještenim u potpornoj strukturi. Nikakva priprema morskog dna nije potrebna i čitav sustav je moguće postaviti unutar jedne izmjene plime i oseke. Turbina ne zahtjeva korištenje štetnih sredstava za podmazivanje jer morska voda služi kao mazivo.[2]
Za izgradnju turbine potrebno je zadovoljiti mnoštvo uvjeta:
- hidrodinamički uvjeti
- stanje morskog dna
- ekosustav morskog dna
- postavljanje, rad i održavanje turbine te minimalan utjecaj na okoliš
- pristup mreži i veza s kopnom.
Open Hydro turbina na nekoliko načina smanjuje rizike za sve oblike morskog života: lopatice rotora koje su pričvršćene unutar vanjskog kućišta i šuplje središte velikog promjera koje omogućava životinjama bezopasan prolaz kroz turbinu.
Princip rada turbine
urediElektrična energija proizvodi se pomoću kinetičke energije vode pri čemu brzina protoka vode i volumen vode koja prolazi kroz turbinu moraju biti dovoljni da pokrenu rotaciju turbine koja onda pokreće generator. U standardnim elektranama na plimu i oseku za povećanje volumena vode i kinetičke energije vode koriste se brane. Brane sakupljaju vodu i pomoću visinske razlike stvaraju dovoljno kinetičke energije za pokretanje turbine. Kod Open Hydro turbine tu ulogu imaju plima i oseka. Turbine s horizontalnom osi imaju sličan princip rada kao vjetroturbine. Turbina se postavi u vodu i protok vode, u ovom slučaju uzrokovan plimom i osekom, uzrokuje rotaciju rotora oko horizontalne osi i time proizvodnju energije.[6] Što je veća visinska razlika između plime i oseke, to je veći volumen i brzina strujanja vode, a samim time i brža rotacija turbine što ima za posljedicu veću proizvodnju električne energije.
Matematički izrazi za snagu trubine
urediNavedene turbine na plime i oseku rade prema sličnom principu kao i vjetroturbine stoga se na njih mogu primijeniti i slične matematičke jednadžbe za proračun snage turbine, učinkovitosti i slično. Snaga vjeroturbine može biti određena na nekoliko načina, no najčešće se za njeno izračunavanje koristi kinetička energija :
gdje je:
Snaga vjetra (ili nekog drugog fluida) se dobije kao:
gdje je:
- - volumen fluida koji prolazi kroz turbinu
- - gustoća fluida
- - brzina
- - površina rotora vjetroturbine ( )
- - vrijeme (s).
Iz snage je moguće dobiti bezdimenzijski koeficijent učinka , , koji nam govori o učinkovitosti stroja gdje predstavlja efektivnu snagu stroja, a računa se prema formuli: s prethodno navedenim veličinama.[7]
Prednosti Open Hydro turbine
urediKako je već ranije navedeno, Open Hydro turbina ima nekolicinu prednosti naspram klasičnih elektrana na plimu i oseku. Neke od prednosti su:
- manji troškovi investicije
- mali utjecaj na okoliš
- jednostavno održavanje i postavljanje
- sigurna za morski svijet.
Zaključak
urediPlima i oseka su ogroman i besplatan izvor energije koji se mora na pravi način iskoristiti. Dosadašnja tehnologija imala je velik utjecaj na okoliš i zahtijevala je velika početna ulaganja u izgradnju stoga je Open Hydro turbina predstavila jednostavniji, efikasniji i ekološki prihvatljiviji način pretvorbe energije plime i oseke u električnu energiju.
Izvori
uredi- ↑ Open Hydro : EMEC: European Marine Energy Centre (engleski). Pristupljeno 28. prosinca 2018.
- ↑ a b O'Riordan, David. 5. lipnja 2014. Harnessing tides for energy generation in the Alderney Race. Engineers Journal (engleski). Pristupljeno 28. prosinca 2018.
- ↑ rick. Tidal Energy. Ocean Energy Council (engleski). Pristupljeno 28. prosinca 2018.
- ↑ How Hydroelectric Energy Works. Pristupljeno 28. prosinca 2018. journal zahtijeva
|journal=
(pomoć) - ↑ OpenHydro Tidal Turbine – clean, green, renewable energy. Inačica izvorne stranice arhivirana 14. studenoga 2018. Pristupljeno 14. studenoga 2018. journal zahtijeva
|journal=
(pomoć) - ↑ Tidal Energy | Offshore Renewable Energy Developments | Knowledge & Advice | RYA - Royal Yachting Association. Pristupljeno 28. prosinca 2018. journal zahtijeva
|journal=
(pomoć) - ↑ Siegfried Heier. 22. travnja 2014. Grid Integration of Wind Energy. 10.1002/9781118703274. Pristupljeno 28. prosinca 2018. journal zahtijeva
|journal=
(pomoć)