Lisekil loyihasi - Lysekil Project

Lisekil loyihasi davom etmoqda to'lqin kuchi Qayta tiklanadigan elektr energiyasini konvertatsiya qilish markazi tomonidan amalga oshiriladigan loyiha Uppsala universiteti Shvetsiyada.

Kirish

To'lqinlar va WEC (to'lqin energiyasini konvertori) o'rtasidagi o'zaro ta'sirning asosiy xarakteristikasi shundaki, energiya okean to'lqinlarining xarakteristikasi tufayli katta kuchlarda va past tezlikda aylanadi. Odatdagidek generatorlar yuqori tezlikda aylanish harakati uchun mo'ljallangan, an'anaviy to'lqinli quvvat olish tizimi, masalan, bir qator oraliq bosqichlardan foydalanadi gidravlika yoki turbinalar, bu sekin harakatlanadigan to'lqin harakatini ushbu generatorlarga mos keladigan qilib aylantirish uchun.[1]

Muammoni hal qilishning yana bir usuli; to'lqinlarni quvvatni o'chirish tizimiga moslashtirish o'rniga tizimni to'lqinlarga moslashtirishdir. Buni to'g'ridan-to'g'ri boshqariladigan WEC (to'lqin energiya konvertori) yordamida amalga oshirish mumkin chiziqli generator. Ushbu o'rnatishning afzalligi - bu kamroq murakkab mexanik tizim bo'lib, unga texnik xizmat ko'rsatish ehtimoli kichikroq. Ushbu turdagi tizimning bitta kamchiliklari murakkabroq yuqish elektr tarmog'idagi quvvat. Bu hosil bo'lgan xususiyatlarga bog'liq Kuchlanish bu ikkalasida ham farq qiladi amplituda va chastota.[1][2]

Lysekil loyihasida bitta maqsad oddiy va mustahkam to'lqinli energiya tizimini ishlab chiqish edi, bu esa texnik xizmatga ehtiyoj sezmaydi. Yondashuv ozgina harakatlanuvchi qismlarga ega va iloji boricha kamroq energiya aylantirish bosqichlari bo'lgan tizimni topish edi. Ushbu talablar tufayli to'g'ridan-to'g'ri boshqariladigan kontseptsiya doimiy magnit dengiz sathidagi harakatni kuzatib boradigan shamshir tomonidan boshqariladigan chiziqli generator tanlangan. [1]

Loyihaning maqsadi

Lisekil tadqiqot loyihasi tanlangan kontseptsiyani baholash maqsadida tashkil etilgan. WECning xatti-harakatlari bir birlik sifatida ishlaganda ham, boshqa bir qancha WECs bilan birgalikda klasterning bir qismi sifatida o'rganiladi. Boshqa muhim jihatlar - bu uzatish tizimining dizayni, boshqacha qilib aytganda, elektr tarmog'iga qanday etkazilishi va bu tizimning boshqa qismiga qanday ta'sir qilishi, masalan bug'ning yutilishi. Loyihaning yana bir maqsadi - WEC ning dengiz tubida yashovchi mayda tubi yashovchi organizmidan tortib to tarkibiga kiruvchi organizmigacha bo'lgan dengiz organizmlariga yo'naltirilgan atrof-muhitga ta'sirini aniqlash. biofouling ga umurtqali hayvonlar.[1]

Lisekil tadqiqot sayti

Sinov maydoni Shvetsiyaning g'arbiy qirg'og'idan taxminan 100 km (62 mil) shimolda joylashgan Gyoteborg, ga yaqin Lisekil. Ushbu sayt dengizdan 2 km (1,2 milya) masofada joylashgan va 40,000 m maydonni egallaydi2 (430,000 kvadrat fut). Hududdagi dengiz tubi g'arbiy tomonga ozgina moyil bo'lgan tekis yuzaga ega va chuqurlik sharqiy qismida 24 m (79 ft) dan g'arbda 25 m (82 fut) gacha. Dengiz tubi asosan qumloqdan iborat loy va ba'zi kichik joylar ham qo'polroq materiallar bilan qoplangan. Hududda generatorlarga ulangan o'nta shamchalar va atrof muhitga ta'sirini o'rganish uchun qo'shimcha shamchalar mavjud. Ruxsatnomalar o'qishni 2013 yil oxirigacha davom ettirishga imkon beradi[yangilanishga muhtoj ], agar uzaytirish uchun ariza berilmasa va tasdiqlanmasa, barcha jihozlarni olib tashlash kerak.[1]

O'rtacha energiya oqimi 2007 yil davomida tadqiqot maydonida, avgustdan tashqari, 3,4 kVt / m. Eng tez-tez uchraydigan dengiz holati energiya davri, TE, taxminan 4 soniya va muhim to'lqin balandligi Hs 0,5 m dan kam (1,6 fut). Asosiy energiya hissasi ko'proq energetik (lekin unchalik tez-tez bo'lmagan) dengiz davlatlaridan keladi.[1]

Kontseptsiya

Dengiz tubidagi chiziqli generator bilan dengiz sathidagi shamshirga chiziq orqali ulangan holda WEC ustidagi sxematik rasm

Lisekil loyihasidagi to'lqin kuchi kontseptsiyasi dengiz tubiga joylashtirilgan uch fazali doimiy magnitlangan chiziqli generatorga asoslangan. Jeneratör chiziq orqali sirtdagi bir nuqtani yutuvchi bug'ga ulanadi. To'lqinlar harakatga kelganda gidrodinamik ta'sir shamshirni og'irlik bilan harakatlanishga majbur qiladi. So'ngra shamchiroqning harakatlari tarjimonni generatorda harakatga keltiradi, natijada stator sargilarida oqim paydo bo'ladi. Tarjimon generator poydevoriga tarjimonni to'lqin oluklarida tortib oladigan buloqlar bilan bog'langan.[1][3]

Chiziqli generatorning texnologiyasi chuqurlikdan bir oz mustaqil va 10 kVt birlik hajmi 2 m (6,6 fut) oralig'idagi to'lqinning balandligi bilan mos keladi deb taxmin qilinadi. Jeneratör va generator atrofidagi mexanik struktura, shu bilan birga elektr va mexanik kuchlanish jihatidan katta ortiqcha yuklarni ko'tarish uchun mo'ljallangan. 1-jadvalda birinchi eksperimental WECning reytingi va geometrik ma'lumotlari ko'rsatilgan.[1]

Induksion kuchlanish amplituda ham, chastotada ham o'zgarib turishi sababli ishlab chiqarilgan quvvat to'g'ridan-to'g'ri tarmoqqa uzatilishi mumkin emas. Shunday qilib, bir nechta WECs dengizga ulanadi podstansiya, har bir WEC dan kuchlanish bo'ladi tuzatilgan va birlashtirilgan mahsulot almashtirilgan va o'zgartirildi tarmoqqa ulanishdan oldin. Dengiz kabeli 4 x 95 mm2 mis bilan 1 kV simi hisoblanadi dirijyorlar har bir faz uchun 0,5 Ohm qarshilik bilan.[1][3]

Loyiha tarixi

Lisekil loyihasi 2002 yilda Uppsala universitetining elektr energiyasi bo'limida boshlangan. Simulyatsiyalar shuni ko'rsatdiki, qirg'oq mintaqalarida bir qancha kichik WEC birliklaridan tashkil topgan to'lqinli elektr energiyasi fermasi bilan energiya yig'ish imkoniyati mavjud. Simulyatsiyalar, shuningdek, o'rtacha tinch dengizlarga ega joylarda elektr energiyasini ishlab chiqarish imkoniyatini ham ko'rsatdi. Ushbu simulyatsiyalar tufayli shovqin to'lqinlarining soddalashtirilgan modellariga asoslangan holda, kerak bo'lganda keyingi simulyatsiyalar va eksperimental tekshiruvlar.[1][3]

2003 va 2004 yillarda Lisekil tadqiqot maydonchasini yaratishga ruxsatnomalar olindi va 2004 yilda birinchi to'lqin o'lchash shamshirasi joylashtirildi. Birinchi eksperimental o'rnatish 2005 yil mart oyida ishga tushirildi va maqsadi shamshirdan maksimal chiziq kuchini o'lchash edi. 3 m (9,8 fut) va balandligi 0,8 m (2,6 fut). Ushbu tizim tarmoqdan uzilgan va shu bilan hech kimsiz ishlaydigan generatorni simulyatsiya qildi amortizatsiya tizimda. Ushbu tajriba natijalari birinchi to'lqin generatoriga kirish ma'lumotlari sifatida va namlanmagan tizimlar dinamikasini hisob-kitoblarini tekshirish uchun ishlatilgan.[1][3]

Birinchi WEC 2006 yilda joylashtirilganidan beri, u bir necha oy davomida haqiqiy okean dengizlarida uch xil vaqt oralig'ida ishlab kelmoqda. Ushbu davrlarda o'lchovlar elektr quvvati, to'g'ridan-to'g'ri boshqariladigan chiziqli generator WEC dinamikasi to'g'risida bilimlarni oshirish uchun shamshir harakati va shtrixlash kuchlari amalga oshirildi va tahlil qilindi. Birinchi sinov davrida barcha elektr quvvati uch fazali deltaga ulangan holda issiqqa aylantirildi qarshilik yuk. A ta'sirini tekshirish uchun chiziqli bo'lmagan yuk WEC tizimida generator ikkinchi sinov davrida diodli rektifikatordan iborat chiziqli bo'lmagan yukga ulangan, kondansatörler va rezistorlar. WEC uchun boshqarish, yuklash va o'lchash tizimi ketma-ket kengaytirildi va hozirda masofadan boshqariladigan o'lchov tizimi va boshqarish tizimi mavjud.[1]

Tadqiqotlar natijalari ushbu kontseptsiya bilan to'lqin energiyasining konvertsiyasini tinch va qo'pol dengiz sohillarida qanchalik yaxshi ishlashini namoyish etadi. Lineer bo'lmagan yuklar bilan tajribalar uzatish tizimini qanday loyihalashtirish kerakligi to'g'risida bilimlarni oshirdi. Natijalar, shuningdek, WEC ning chiziqli bo'lmagan yukga ulanganda qanday ishlashini ko'rsatadi, bu esa ishlab chiqarilgan voltajni to'g'rilashda bo'ladi.[1]

Lisekil loyihasi dengiz podstansiyasi bilan birgalikda sinov maydonchasida ishga tushirilgan ikkita qo'shimcha WEC bilan kengaytirildi. Ushbu uchta WEC yaqinda (2009 yil iyun) podstansiya bilan o'zaro bog'liq edi.[1][4]

Texnologiya

Lineer generator

Chiziqli generatordagi harakatlanuvchi qism tarjimon deb ataladi. Shlangi to'lqin ko'targanda, shamchiroq tarjimonni harakatga keltiradi. Stator sarg'ishida kuchlanish paydo bo'lishiga olib keladigan generator va generatordagi tarjimon o'rtasidagi nisbiy harakat.[1][2]

To'lqinli quvvat dasturlari uchun chiziqli generatorga talab yuqori pik kuchlarni, past tezlikni va tartibsiz harakatni arzon narxlarda boshqarish qobiliyatidir.[5]Jeneratör o'zgaruvchan tezlik va yo'nalishda harakat qilganda, amplitudasi va chastotasi notekis bo'lgan kuchlanish paydo bo'ladi. Chiqish quvvatining eng yuqori qiymati o'rtacha quvvat ishlab chiqarishdan bir necha baravar yuqori bo'ladi. Jeneratör va elektr tizimini quvvatning ushbu eng yuqori nuqtalari uchun o'lchash kerak.[6]

To'lqinli quvvatli dasturlarda ishlatilishi mumkin bo'lgan turli xil chiziqli generatorlar mavjud va taqqoslaganda doimiy magnitlangan sinxron chiziqli generatorlar eng mos tur ekanligi aniqlandi.[5] Lysekil loyihasida ushbu turdagi generator tanlangan va magnitlar tarjimonga o'rnatilgan doimiy magnitlangan Nd-Fe-B. Jeneratör ichida kuchli buloqlar tarjimon ostiga mahkamlangan bo'lib, ular to'lqin tirgaklari bilan tarjimon va tarjimon ko'tarilgandan so'ng, ular to'lqin oluklarida reaksiya kuchi sifatida ishlaydi. Buloqlar, shuningdek, energiyani vaqtincha to'playdi, natijada generatorga optimal ravishda har ikki yo'nalishda ham bir xil miqdordagi energiya ishlab chiqarish imkoniyati beriladi, ishlab chiqarilgan quvvatdan kechqurun. Jeneratorning yuqori va pastki qismlarida tarjimon zarbasi uzunligini cheklash uchun kuchli buloqlar o'rnatilgan.[1][2]

Etkazish tizimi

Ishlab chiqarilgan quvvat, avval aytib o'tganimizdek, to'g'ridan-to'g'ri konvertatsiya qilinmasdan tarmoqqa etkazilishi mumkin emas. Bu bir necha bosqichda amalga oshiriladi; birinchi navbatda kuchlanish har bir generatordan to'g'rilanadi. Keyin ular o'zaro parallel ravishda bog'lanadi va doimiy voltaj filtrlangan (filtr kondansatkichlardan iborat). Filtr generatorlardan kuchlanishni yumshatadi va barqaror doimiy kuchlanish hosil qiladi. Qisqa vaqt ichida filtrdan keyingi quvvat ham doimiy bo'ladi. Agar tizim soat miqyosida o'rganilsa (yoki undan ko'p bo'lsa), ishlab chiqarilgan quvvatning o'zgarishi bo'ladi, bu o'zgarish dengiz holatining o'zgarishiga bog'liq.[1]

Bu-generator generatorining kontseptsiyasi bitta qurilmaning ishlashiga imkon bermaydi, ayniqsa, tarmoqqa ulanmagan. Bu asosan ishlab chiqarilgan quvvatning qisqa muddatli o'zgarishi va WECning nisbatan kichikligi bilan bog'liq. Elektr tizimi, uzatish tizimi uchun xarajatlar juda katta bo'ladi. Parallel ravishda bir nechta generatorlar ulanganida, sig'im filtrining energiyani saqlash qobiliyatiga bo'lgan talab kamayadi va shuning uchun unga bog'liq xarajatlar ham kamayadi. Dengiz holatining o'zgarishi sababli yuzaga keladigan kuchlanishdagi o'zgarishlarni qoplash uchun doimiy / doimiy konvertor yoki kran bilan o'zgartirilgan transformator ishlatilishi mumkin.[1]

Tizim jihatlari

Dampingning yuqori darajasi (quvvatni chiqarib olish) to'lqinning vertikal harakati va tarjimon tezligi o'rtasida katta farqni keltirib chiqaradi. Bu o'z navbatida to'lqin shamchiroqni ko'targanda chiziq kuchi yuqoriroq, shamchiroq pastga qarab harakatlanayotganda pastroq kuchga olib keladi. Maksimal quvvat maksimal va minimal chiziq kuchlari paytida sodir bo'ladi (tarjimon generatorning zarbasi uzunligida bo'lsa). Agar tarjimon shamshirdan pastroq tezlik bilan pastga qarab harakatlansa, chiziq sustlashadi va natijada chiziq kuchi deyarli nolga aylanadi. Orqaga bog'liqlik shamchiroq yuqoriga qarab harakatlanganda paydo bo'ladi, keyin chiziq kuchi kattalashadi, shamchirgich va generator tarjimonining harakati o'rtasidagi farq katta bo'ladi.[1]

Agar to'lqin balandligi (to'lqin tepasi va to'lqin truba orasidagi farq) zarba uzunligidan kattaroq, tarjimon pastki uchida to'xtab qoladi. Yuqori uchida to'xtash shovqini ustiga to'lqinlar oqadi, pastki qismida esa chiziq sustlashadi. Ushbu ikkala holatda ham tarjimon yana harakatlana boshlaguncha quvvat hosil bo'lmaydi (kuchlanish paydo bo'ladi). Bu to'lqin yuqori holatdagi shamchiroqning yuqori holatidan pastroq bo'lganida va pastki holatida to'lqin shu qadar ko'tarilganki, shamchiroq yana bir bor tarjimonni yuqoriga tortishni boshlaydi. Energiyaning katta qismi tadqiqot sohasidagi 1,2-2,7 m (3,9-8,9 fut) balandliklarida uzatilishi aniqlandi.[1]

Agar generator chiziqli qat'iy qarshilik yukiga ulangan bo'lsa, generatorda kuchlanish paydo bo'lishi bilan u quvvatni etkazib beradi. Lineer bo'lmagan yuk bilan munosabatlar juda oddiy emas. Transmissiya tizimi tufayli yuk chiziqli emas, chunki uning diodli rektifikatori faqat ma'lum kuchlanish darajalarida olinadigan quvvatga olib keladi. Binobarin, doimiy voltaj darajasi generator fazasining kuchlanish amplitudasini cheklaydi. Lineer bo'lmagan yuk bilan generatorning fazaviy kuchlanishi maksimal voltajga teng bo'ladi, bu taxminan doimiy voltajga teng. Jeneratörning fazaviy kuchlanishi doimiy voltaj darajasiga etganida, generatordan rektifikatorning DC tomoniga oqim boshlanadi (quvvat olinadi). Quvvat to'lqinlar qo'zg'atuvchiga mexanik quvvat etkazishi mumkin bo'lsa va tarjimon uning yuqori yoki pastki chekloviga etib bormagan bo'lsa, quvvat beriladi. Tarjimon tezligi oshganda tok kuchayadi. Ushbu chiziqli bo'lmagan quvvatni olish natijasida kuchlanish va oqim impulslarining turli shakllari paydo bo'ladi.[1]

Atrof muhitga ta'siri

Loyiha boshida tadqiqot joyi o'rganilgan va 2004 yilda WEC joylashtirilguncha cho'kindi namunalari olingan. Bu dengizni tekshirish va tahlil qilish maqsadida qilingan infauna tadqiqot sohasi va nazorat zonasi ichida va turlarning tarkibi haqida ma'lumot olish va biologik xilma-xillik. Biologik xilma-xillikka boylik ko'pincha biologik tizimlarning sog'lig'ini o'lchash uchun ishlatiladi. Organizmlar imkoni boricha oila yoki tur darajasiga qadar aniqlandi. Lisekil tadqiqot maydonida 68 xil tur topilgan. Faqat kichik edi balog'atga etmagan organizmlar va yo'q qizil ro'yxatga kiritilgan turlari topildi. 2004 yildan boshlab har yili nazorat zonasida va tadqiqot sohasida rivojlanishni kuzatish uchun har yili cho'kma namunasi olinadi. Dastlabki tadqiqotlar natijasida bu tadqiqot hududida turlarga boyligi va biologik xilma-xilligi nazorat maydoniga qaraganda yuqori ekanligi aniq bo'ldi. Bu cho'kindi substratning xilma-xilligi bilan izohlanadi. Boshqarish sohasidagi cho'kma asosan loydan iborat bo'lib, u asosan nisbatan kislorod tanqisligi va kamroq turlari bunday o'ta og'ir sharoitlarga moslashgan. Umuman olganda, Lisekil tadqiqot maydoni noyob muhit emas va sezgir mahalliy turlarning yo'q bo'lib ketishidan xavotir olmagan.[1][3]

Dengiz uchun birinchi eksperimental o'rnatish ekologik tadqiqotlar to'lqin quvvati 2005 yilda joylashtirilgan 4 ta biologiya shamshiridan iborat edi. Shlangi suv o'tkazgichlarining maqsadi to'lqinli elektr energiyasi fermasining tashkil etishi mumkin bo'lgan ta'sirini o'rganishdir. Qattiq konstruktsiyalarni aksincha bo'sh qum tubiga qo'yishda joydagi yashash sharoitlari o'zgaradi va buning oqibatlari shamchalar yordamida o'rganiladi. 2007 yilda qo'shimcha shamchalar o'rnatilganda tadqiqotning hajmi va murakkabligi oshirildi. Shamalar tadqiqot zonasi ichida ikki xil maydonga bo'lingan, guruhlar o'rtasida 200 m (660 fut). Guruhlar ichida shamchalar 15-20 m (49-66 fut) masofada joylashgan. Poydevorlarning yarmi turli xil teshiklari bilan, ikkinchisi esa teshiklari bo'lmagan holda ishlab chiqilgan. Poydevorlarning teshiklari farqni o'rganish uchun qilingan mustamlaka teshiklari bo'lgan va bo'lmagan poydevor o'rtasida va turli xil teshiklar kolonizatsiya naqshiga qanday ta'sir qiladi.[1][3]

Biologiya shamlardan o'rganish uchun ham foydalaniladi biofouling va uning quvvat yutilishiga ta'siri. Ba'zi dastlabki tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, biologik ifloslanishning energiyani emirilishiga ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin, ammo buni yanada o'rganish kerak.[3]

Adabiyotlar

  1. ^ a b v d e f g h men j k l m n o p q r s t siz v Leyxon, paspaslar; va boshq. (2008 yil 9 aprel). "Shimoliy dengizdan energiya to'lqini: lysekil tadqiqot saytidan tajribalar". Geofizika bo'yicha tadqiqotlar. 29 (3): 221–240. Bibcode:2008SGeo ... 29..221L. doi:10.1007 / s10712-008-9047-x.
  2. ^ a b v Leyxon, paspaslar; va boshq. (2009 yil yanvar-fevral). "To'lqinni elektr tokiga etkazing". IEEE Power & Energy jurnali. 7: 50–54. doi:10.1109 / MPE.2008.930658. Olingan 29 iyun 2009.
  3. ^ a b v d e f g Tyrberg, Simon; va boshq. (2008). "Lizekil to'lqinlari elektr quvvati loyihasi: holatni yangilash". Qayta tiklanadigan energiya bo'yicha 10-chi Butunjahon konferentsiyasi materiallari.
  4. ^ Bendiks, Bengt (2009 yil 26-iyun). "Storsatsning på vågkraft". GP Bohuslen (shved tilida). Olingan 21 iyul 2009.[o'lik havola ]
  5. ^ a b Polinder, H; va boshq. (2007 yil sentyabr). "To'lqin energiyasini konversiyalash uchun chiziqli generator tizimlari". 7-Evropa to'lqinlari va to'lqinlar energiyasi konferentsiyasi materiallari. Olingan 21 iyul 2009.[o'lik havola ]
  6. ^ Boström Cecilia m fl (2009 yil aprel). "Lineer bo'lmagan yukga ulangan to'lqinli energiya konvertorini o'rganish". IEEE Okean muhandisligi jurnali. 34 (2): 123–127. Bibcode:2009IJOE ... 34..123B. doi:10.1109 / JOE.2009.2015021. Olingan 29 iyun 2009.