Pożyteczne dmuchanie i falowanie

Nie ma tego złego, co by na dobre nie wychodziło. Każda klęska ekologiczna po katastrofie tankowca, platformy wiertniczej, po powodzi niszczącej elektrownię przyspiesza moment, gdy świat przestawi się na wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych. Inżynierowie coraz lepiej potrafią wykorzystywać wodę, wiatr i słońce

Aktualizacja: 21.05.2010 06:01 Publikacja: 21.05.2010 02:44

Tak wygląda zeszpecony krajobraz morski w okolicy Kopenhagi

Tak wygląda zeszpecony krajobraz morski w okolicy Kopenhagi

Foto: fot xxx

Z tej wielkiej trójki najmniejszy potencjał mają elektrownie słoneczne; promienie naszej gwiazdy są kapryśne, w większości regionów naszej planety przez większą część roku niebo pozostaje zachmurzone. Ale i tak energetyka domowa rozwija się prężnie, baterie słoneczne instalowane są nawet na jachtach turystycznych. Inżynierowie konstruują różnego rodzaju „solary” – łodzie i samoloty okrążające glob z pomocą promieni słonecznych. Rządy najbogatszych państw finansują lokalne solarne elektrownie – w Europie, zwłaszcza w Niemczech i Francji. Mają one znaczenie dla użytkowania energii na poziomie gminy. Japończycy wysyłają w kierunku Wenus sondę, kosmiczną żaglówkę, bez żadnych zapasów paliwa, napędzaną wyłącznie energią słoneczną. Mimo to już teraz widać, że nie tym torem potoczy się rozwój ziemskiej energetyki w XXII stuleciu.

[srodtytul]Z szumem wiatru [/srodtytul]

O wiele większy potencjał kryje się w ruchu powietrza. Do wiatraków ustawianych na lądzie, pojedynczo i grupami, już przywykliśmy. Ich liczba rośnie, ale nie tak szybko, jak jeszcze dwie dekady temu zapowiadali futuryści. I nie zrewolucjonizowały energetyki. Jest coraz więcej zastrzeżeń wobec nich. Nie podobają się architektom i urbanistom, nie upiększają krajobrazu. Nie zyskały sympatii ekologów, gdyż zagrażają ptakom.

Toteż mogło się wydawać, że przełomu dokonają wiatraki instalowane w morzu, w strefie przybrzeżnej. Szybko okazało się jednak, że też nie poprawiają walorów krajobrazu, w dodatku przeszkadzają żegludze.

Toteż tym większe nadzieje wiązane są z ostatnim pomysłem instalowania wiatraków nie przy brzegu, ale na pełnym morzu. Wpadli na to inżynierowie z koncernu Statoil. Zbudowali pełnomorski pływający wiatrak o wydajności 2,3 megawatów. Nazywa się Hywind, obraca się na Morzu Norweskim.

Tym tropem, ale na większą skalę, zamierzają pójść amerykańscy inżynierowie z Instytutu Politechnicznego Worcester koło Bostonu. Wiatraki stojące już w morzu, jakie można oglądać u wybrzeży Niemiec czy Danii (widział je każdy, kto korzystał z lotniska w Kopenhadze) stoją w płytkiej wodzie, na głębokości nie większej niż 40 m. Amerykanie chcą je lokalizować z dala od brzegów, gdzie wiatry są silniejsze i bardziej regularne. Z ich szacunków wynika, że ten typ wiatraków mógłby w znacznym stopniu zaspokoić zapotrzebowanie na energię takiego kolosa jak Stany Zjednoczone. Tylko 28 stanów leżących na wybrzeżach kontynentu, ale najbardziej uprzemysłowionych, zużywa 80 proc. energii elektrycznej wytwarzanej w USA. Maksymalna eksploatacja wiatraków lądowych pokryłaby 20 proc. zapotrzebowania w sześciu spośród stanów nadbrzeżnych. Tymczasem wiatraki pełnomorskie pokryłyby 100 proc. zapotrzebowania 26 spośród tych stanów.

Dlatego David Olinger i Gretar Tryggvason z Instytutu Politechnicznego Worcester zaprojektowali grupę 100 pływających wiatraków, każdy o wydajności 5 MW, wadze 7000 ton i wysokości 90 m. Korpus wiatraka, częściowo wypełniony piaskiem i wodą, będzie się utrzymywał w pozycji pionowej. Kotwice sięgną dna na głębokości do 700 m. Konstruktorzy sprawdzają teraz (symulacja komputerowa) jak powinny być zbudowane kotwice, aby wytrzymać sztormy i związane z nimi potężne falowanie.

[srodtytul]Z pluskiem fal[/srodtytul]

Ale najwięcej mocy kryje się w oceanach. 2 tysiące lat temu w okolicach Londynu działały młyny poruszane siłą pływów morskich. W Nendrum Monastery w Irlandii archeolodzy odkryli taki młyn z VIII wieku. Dwa stulecia później zaczęto je budować w Portugalii, Hiszpanii, Francji. Zniknęły razem z młynami rzecznymi, wraz z rozpowszechnieniem energii elektrycznej.

Do tego pomysłu powrócono dopiero w latach 60. XX w. W Rance w Bretanii powstała pierwsza na świecie elektrownia pływowa, otwierał ją Charles de Gaulle. Zaspokaja 0,12 proc. francuskiego zapotrzebowania energetycznego.

Inżynierowie na większą skalę zajęli się tym problemem w latach 90. Najpierw w Szkocji. Ale pierwszy poważny sukces osiągnęli Norwegowie. W 2003 roku do sieci energetycznej tego kraju popłynął prąd z podwodnego wiatraka z turbiną koło Hammerfest, za kołem podbiegunowym (300 kW). Zasada działania takiego urządzenia jest następująca: Skrzydła (śmigła) sprzężone z turbiną poruszają się pod naporem przypływu. Gdy zaczyna się odpływ, urządzenie obracane jest o 180 stopni i śmigła w dalszym ciągu wirują. Zanurzone są na tyle głęboko, że nie przeszkadzają w żegludze, obracają się wystarczająco wolno (około 15 razy na minutę), aby nie zagrażać morskim zwierzętom. Technologia jest tak kusząca, że trwają próby z około 60 opatentowanymi urządzeniami tego typu na całym świecie.

San Francisco planuje umieszczenie podwodnych turbin w cieśninie Golden Gate. – Nie chcę widzieć ani jednej platformy wiertniczej u wybrzeży Kalifornii, w produkcji elektryczności możemy się obyć bez ropy, zastąpi ją ocean – deklaruje burmistrz Gavin Newson. Sześć prototypowych turbin umieszczono w ujściu East River w Nowym Jorku. Projekt przewiduje umieszczenie tam 294 takich urządzeń. Burmistrz Michael Bloomberg ogłosił, że dzięki nim Nowy Jork zredukuje emisję gazów cieplarnianych o jedną trzecią.

W Bretanii u ujścia rzeki Odet zainstalowano prototypową, w skali jeden do trzech, turbinę Sabella (od nazwy robaka z przybrzeżnych wód Bretanii), na głębokości 19 m. Waży 7 ton, ma 5,5 m wysokości, śmigła o rozpiętości 3,3 m wirują dziesięć razy na minutę. Jeśli próby wypadną pomyślnie, firma Hydrohelix Energies zainstaluje przy brzegach Bretanii sześć turbin, z których każda dostarczy 200 kW.

Tego typu turbin będzie przybywać lawinowo. Instaluje się je aktualnie w Irlandii, Nowej Zelandii, mają się pojawić w Rosji na Morzach: Ochockim i Białym. Najlepsze warunki do ich instalowania znajdują się tam, gdzie występują silne pływy, a jednocześnie do morza czy oceanu wpadają rzeki o silnym prądzie. Na Bałtyku pływy są minimalne, jednak turbiny można instalować także na rzekach w głębi lądu. W Polsce warunki takie występują na rzekach Pomorza, Wiśle, Odrze, Sanie. Idealne do tego są wielkie rzeki Syberii, Chin, Indii, Ameryki.

Inżynierowie “od zawsze” marzyli o zamianie energii fal morskich na energię elektryczną. Z tych marzeń teraz rodzą się węże morskie.

W wodach Portugalii, 5 km od brzegu, koło miejscowości Povoa de Varzim pojawiły się w 2006 roku trzy morskie węże, każdy długości 120 m. Nazwano je Pelamis (od węża morskiego Pelamis platurus). Wąż składa się z cylindrów złączonych przegubami. Pod wpływem fal (Atlantyk u wybrzeży Portugalii faluje nieustannie) poszczególne segmenty poruszają się cały czas. Układ hydrauliczny zamienia te ruchy na energię elektryczną przesyłaną na ląd kablem ułożonym na dnie. Łączna moc węży wynosi około 2 MW.

Ponieważ eksperyment się powiódł, firma Ocean Power Delivery, budująca Pelamisy, ma portfel wypchany zamówieniami, u wybrzeży Szkocji już instaluje kilkadziesiąt. Przy wybrzeżach Anglii niedługo zaczną pływać gumowe węże systemu Anaconda Wave Converter długości 200 m. Będą połykać fale. Woda w ciele węża przepłynie od głowy do ogona, gdzie napotka turbinę i poruszy ją. Kinetyczna energia połkniętej fali zostanie zamieniona na energię elektryczną. Im większe falowanie, tym więcej prądu.

Z tej wielkiej trójki najmniejszy potencjał mają elektrownie słoneczne; promienie naszej gwiazdy są kapryśne, w większości regionów naszej planety przez większą część roku niebo pozostaje zachmurzone. Ale i tak energetyka domowa rozwija się prężnie, baterie słoneczne instalowane są nawet na jachtach turystycznych. Inżynierowie konstruują różnego rodzaju „solary” – łodzie i samoloty okrążające glob z pomocą promieni słonecznych. Rządy najbogatszych państw finansują lokalne solarne elektrownie – w Europie, zwłaszcza w Niemczech i Francji. Mają one znaczenie dla użytkowania energii na poziomie gminy. Japończycy wysyłają w kierunku Wenus sondę, kosmiczną żaglówkę, bez żadnych zapasów paliwa, napędzaną wyłącznie energią słoneczną. Mimo to już teraz widać, że nie tym torem potoczy się rozwój ziemskiej energetyki w XXII stuleciu.

Pozostało jeszcze 89% artykułu
Ekonomia
Brak wody bije w konkurencyjność
Ekonomia
Kraina spierzchniętych ust, kiedyś nazywana Europą
Ekonomia
AI w obszarze compliance to realna pomoc
Ekonomia
W biznesie nikt nie może iść sam
Ekonomia
Oszczędna jazda – techniki, o których warto pamiętać na co dzień