Japanski naučnici osmislili efikasniji način za proizvodnju električne energije: Ne može biti efikasnije od ovoga

Talasi svakog dana donose ogromnu količinu energije koju čovečanstvo još uvek ne uspeva dovoljno da iskoristi. Iako energija talasa ima veliki potencijal kao obnovljivi izvor, dosadašnje tehnologije suočavale su se sa brojnim problemima, pre svega zbog promenljivih uslova na moru.

Istraživači sa Univerziteta u Osaki u Japanu sada rade na novom pristupu koji bi mogao da omogući efikasnije korišćenje ove energije. Njihova studija izvodljivosti pokazala je da bi takozvani žiroskopski konvertor energije talasa (GWEC) mogao da bude posebno pogodan za proizvodnju električne energije iz morskih talasa u velikim razmerama.

Talasi koji neprestano udaraju o obale širom sveta nose značajne količine energije. U Severnom moru, snaga talasa koji stižu do obale može u pojedinim slučajevima da prelazi 20 kilovata po metru talasne dužine. Ipak, iskorišćavanje te energije do sada nije bilo jednostavno.

Postojeće elektrane na talase uglavnom mogu efikasno da rade samo u određenim uslovima, jer se visina, brzina i frekvencija talasa stalno menjaju. Upravo taj problem japanski istraživači pokušavaju da reše novom tehnologijom.

Efekat žiroskopa: Plutajući zamajac pokreće generator

GWEC koristi princip žiroskopa, odnosno efekat koji omogućava stabilnost rotirajućih objekata. U središtu sistema nalazi se rotirajući zamajac ugrađen u plutajuću konstrukciju. Kada talasi pomeraju ovu konstrukciju gore-dole, zamajac reaguje precesijom - promenom pravca rotacije izazvanom spoljašnjom silom - što zatim pokreće generator i proizvodi električnu energiju.

Prednost ovog sistema je u tome što bi mogao da se prilagodi različitim uslovima na moru. Za razliku od ranijih rešenja koja su najefikasnija samo pri određenim talasima, žiroskopski sistem može da apsorbuje energiju u širokom rasponu frekvencija talasa.

"Elektrane na talase često imaju problema zato što se uslovi na moru stalno menjaju", rekao je Takahito Iida, autor studije objavljene u časopisu Journal of Fluid Mechanics. Kako je naveo, žiroskopski sistem može da se kontroliše tako da zadrži visoku apsorpciju energije čak i kada se frekvencije talasa menjaju.

Maksimalna efikasnost od 50 odsto

Istraživači su pomoću matematičkih modela proučavali međusobne uticaje između morskih talasa, plutajuće konstrukcije i žiroskopa unutar sistema. Na osnovu tih analiza uspeli su da odrede optimalna podešavanja za brzinu rotacije zamajca i rad generatora.

Rezultati pokazuju da GWEC može da dostigne maksimalnu efikasnost apsorpcije energije od 50 odsto pri različitim frekvencijama talasa, ukoliko je sistem pravilno podešen.

"Ova granica efikasnosti predstavlja osnovno ograničenje u teoriji energije talasa", objasnio je Iida, dodajući da je posebno značajno što se ona može postići u širokom frekvencijskom opsegu, a ne samo u jednom specifičnom trenutku kada nastupi rezonanca.

Još je u fazi istraživanja, ali obećava

Dodatne simulacije, koje su uključile složenije, nelinearno ponašanje žiroskopskog sistema, pokazale su da GWEC zadržava visok nivo efikasnosti i u blizini sopstvene rezonantne frekvencije. To znači da sistem može da bude posebno uspešan kada se njegova prirodna frekvencija poklopi sa frekvencijom morskih talasa.

Ipak, istraživači naglašavaju da se za sada radi samo o studiji izvodljivosti. Ona pokazuje da pravilno podešavanje žiroskopskih parametara može značajno da poboljša rad elektrana na talase, ali će njihova buduća primena zavisiti pre svega od ekonomskih faktora.

Najveći izazov biće cena proizvedene električne energije

Najveći izazov biće cena proizvedene električne energije. Elektrane na talase teško će konkurisati solarnim i vetroelektranama, čiji troškovi proizvodnje poslednjih godina nastavljaju da padaju.

Ipak, ukoliko tehnologija dostigne komercijalnu fazu, elektrane na talase mogle bi da postanu dodatni deo sistema obnovljive energije i pomognu u smanjenju problema tokom perioda kada nema dovoljno sunca ili vetra za proizvodnju struje.

(Chip)