Elektrownie bardzo niekonwencjonalne

Ciekawym rozwiązaniem jest technologia opracowana przez firmę Wavegen wespół z Queen's University w Belfaście. Projekt ten został wprowadzony w życie na wyspie Islay. Koncepcja polega na naprzemiennym sprężaniu i rozprężaniu powietrza. Jego ruchy napędzają turbinę Wellsa, dzięki czemu uzyskiwana jest energia elektryczna. Moc znamionowa jednostki demonstracyjnej to 75 kW.

Niewątpliwą korzyścią zastosowanego typu turbiny jest jej zdolność do obracania się niezależnie od kierunku przepływu źródła energii, czyli w tym przypadku powietrza. Jest to w aspekcie tego rozwiązania niezbędne, aby uzyskiwać korzyść zarówno podczas kompresji, jak i przy dekompresji powietrza. Na tej samej wyspie powstała również elektrownia o mocy 500 kW, która działa w oparciu o opisaną technologię. Jest to typ małej elektrowni, która jest w stanie zaspokajać lokalne potrzeby energetyczne. Być może wraz z biegiem czasu będzie można coraz częściej obserwować tego rodzaju rozwiązania na morskich i oceanicznych wybrzeżach.

Solarne autostrady

Kolejny z przykładów trudno określać mianem elektrowni. Jest on jednak w stanie generować energię elektryczną, która posłużyć może do zasilania przydrożnych odbiorników. Chodzi o projekt Solar Roadways. Startup ten został założony przez Scotta oraz Julie Brusaw w Idaho (USA). Koncepcja bazuje na specjalnych panelach drogowych, umożliwiających konwertowanie promieniowania słonecznego w energię elektryczną. Technologia ta posiada więcej zalet, dzięki którym może dojdzie kiedyś do stworzenia "inteligentnych" autostrad, które "zadbają" same o siebie.

Projekt Solar Roadways to panele drogowe lub chodnikowe produkujące energię

Panele drogowe mają być zabezpieczone specjalnym, samoczyszczącym się szkłem, odpornym na uderzenia i ścieranie. Mają one zapewniać oświetlenie trakcji jazdy, a także wyświetlać informacje o zdarzeniach drogowych, których mogą się spodziewać kierowcy na drodze. Dzięki generowaniu energii wytwarzane będzie również ciepło, które roztopi lód lub śnieg zalegający na drodze. Pomimo wielu głosów krytyki, głównie ze względu na bardzo niską wydajność, pomysł ten jest ciągle perspektywiczny. Co ważne, do tworzenia paneli wykorzystuje się w dużej mierze materiały pochodzące z recyklingu. Technologia, chociaż jeszcze niedopracowana, daje wiele możliwości zastosowania, gdyż panele można układać także na chodnikach, boiskach oraz wszelkich innych dużych powierzchniach.

Wiele technologicznych nowości pojawia się w branży energetyki wiatrowej. Ciekawym przykładem są turbiny MARS, które testowano w Kanadzie. Jest to rodzaj balonu wynoszonego w powietrze na odpowiednią wysokość, gwarantującą urządzeniu zapewnienie dobrych warunków do pracy. Turbina posiada, rozmieszczone na powierzchni zewnętrznej, koncentrycznie wokół dłuższej z osi symetrii, płetwy pełniące funkcję łopat. Są one napędzane przez podmuchy wiatru, co wywołuje obrót urządzenia, a dzięki temu napędzanie prądnicy. Niewątpliwą zaletą tego rodzaju technologii jest łatwość instalacji, ewentualnego demontażu i zmiany lokalizacji. Odpada zatem problem umiejscawiania gigantycznej wieży ze śmigłem, która przychodzi nam zwykle na myśl, gdy mowa o energetyce wiatrowej. Dodatkowymi atutami są cicha praca takiej jednostki oraz zapewnienie bezpieczeństwa przelotu ptaków i nietoperzy.

Dotychczasowe modele, przede wszystkim testowe, były wykonywane z bardzo specyficznych materiałów, które pozwalały zapewnić kilka czynników jednocześnie. Pierwszym z nich jest lekkość konstrukcji, kwestia niezbędna przy tego typu urządzeniach. Kolejna to odporność na ścieranie oraz promieniowanie UV. Istotne jest także zapewnienie bardzo niskiego wchłaniania wilgoci, na którą taka turbina jest narażona. Podstawowa wada tej technologii to stosunkowo małe moce, jakie do tej pory udało się dzięki tym urządzeniom uzyskiwać. Prawdopodobnie bez poprawy tego kluczowego parametru nie można liczyć na ujrzenie turbin MARS w powszechnym zastosowaniu, pomimo ich bezapelacyjnych zalet.

Energia z głębi oceanu

Kolejna ciekawa technologia, w obszarze energetyki odnawialnej, testowana jest na oceanach. Ocean Thermal Energy Conversion, w skrócie OTEC, to rozwiązanie wdrażane w różnych rejonach świata już od wielu lat. Funkcjonuje dzięki wykorzystywaniu różnic w temperaturze wody pomiędzy głębinami a warstwami zlokalizowanymi przy powierzchni. Zdecydowaną wadą tej metody generowania energii jest jej niska wydajność. Maksymalne wartości rozpatrywanego parametru uzyskuje się w przypadku różnicy temperatur 26°C oraz 4°C i wynosi on wówczas około 8%.

Zasada działania jest bardzo prosta. Ciepła woda oceaniczna z górnych warstw doprowadza do odparowania czynnika roboczego krążącego w układzie, którym bardzo często jest amoniak. Wytworzona para wprawia w ruch turbinę niskiego ciśnienia, dzięki czemu generowany jest prąd elektryczny. Zimna woda głębinowa umożliwia schłodzenie par w skraplaczu, w wyniku czego proces może zajść ponownie. Dodatkową korzyścią tego rodzaju rozwiązań jest np. odsalanie słonej wody.

Wady wykorzystujących ten mechanizm tzw. elektrowni maretermicznych to wyposażenie ich w dużą liczbę ruchomych mechanicznych elementów, które narażone są na awarie, a to zwiększa prawdopodobieństwo postoju i nieprodukcyjności. Z uwagi na środowisko, w którym praca urządzeń się odbywa, a więc słoną wodę, niezbędne jest zabezpieczenie elementów bezpośrednio z nią oddziałujących z uwagi na możliwość wystąpienia korozji.

Istnieje opcja wykonywania części z tytanu, jednak zastosowanie takiego materiału znacznie zwiększa koszty całej instalacji. Badania nad technologią OTEC prowadzone są przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych (Hawaje), Japonii oraz Indiach. Bez wątpienia może być to zbawienna metoda uzysku energii dla obszarów wyspiarskich, zwłaszcza jeżeli wprowadzone zostaną w życie jednostki pływające - pilotażowy model testowany był już u wybrzeży Indii.

Pływająca elektrownia atomowa

Większość nowych technologii energetycznych w mniejszym lub większym stopniu jest związana z odnawialnymi źródłami energii. Inaczej jest z kolejnym zaprezentowanym rozwiązaniem. Dotyczy ono... rosyjskiej pływającej elektrowni atomowej. Akademik Łomonosow - gdyż taką nazwę nosi - to pozbawiona własnego napędu jednostka pływająca. Jest długa na niemal 145 metrów i szeroka na 30 metrów. Po zanurzeniu wypiera ona blisko 21 500 ton wody. Na pokładzie znajdują się dwa reaktory jądrowe PWR typu KLT-40S. Każdy z nich wytwarza 150 MWt, a łącznie mają generować 70 MWe. Ma to wystarczyć dla dwustutysięcznego miasta. Umieszczenie reaktorów na statku kotwiczącym w pobliżu lądu to sposób na przezwyciężenie przez Rosjan problemu z dostarczaniem energii w odległe rejony kraju. Szacuje się, iż pręty paliwowe będą wymieniane co trzy lata, natomiast cała barka będzie odholowywana do stoczni w celu przeglądu co dwanaście lat - co stanowi dość długi okres bez badań technicznych oraz kontroli utrzymania ruchu. Zaplanowana jest produkcja seryjna tego rodzaju elektrowni.

Przedstawione w artykule osobliwe metody uzyskiwania energii to nie wszystkie z możliwych przykładów. Istnieją bowiem inne, równie ciekawe rozwiązania, na które świat patrzy z zainteresowaniem i nadzieją:

Satellite power system ma umożliwić konwersję promieniowania słonecznego

- SPS - Satellite power system - projekt umożliwiający konwersję promieniowania słonecznego przed jego przejściem przez atmosferę i późniejsze przekazanie w kierunku Ziemi,

- projekt Desertec - idea stworzenia gigantycznej elektrowni słonecznej na Saharze,

- elektrownie osmotyczne - bazujące na zjawisku osmozy, czyli przenikaniu rozpuszczalnika z roztworu o mniejszym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu,

- wieże słoneczne - połączenie technologii wiatrowej oraz słonecznej; polega na wytworzeniu ciepłych mas powietrza w specjalnym kolektorze, a następnie przepuszczenie ich przez komin, u podstawy którego zlokalizowane są wirniki turbin wiatrowych,

- multiaerogenerator - konstrukcja, w przypadku której na jednej wieży znajduje się 7, 19 lub 37 mniejszych wirników, stanowiących jeden zespół turbinowy - testowe instalacje funkcjonują już od pewnego czasu w Japonii,

- turbiny typu Wind Lens - turbiny wiatrowe wyposażone w specjalny dyfuzor, który znacznie poprawia ich wydajność,

- wykorzystanie prądów morskich - niemiecka firma Voith pracowała swego czasu nad turbinami, do złudzenia przypominającymi wiatrowe, które miały być montowane pod powierzchnią wody, a napędzane prądami morskimi i oceanicznymi,

- energia ze ścieków - wykorzystanie energii kinetycznej przepływającego nurtu wód opadowych oraz odpływów z kanalizacji; odzyskiwane jest także zawarte w nich ciepło dzięki różnego rodzaju wymiennikom. Może to być rozwiązanie dla zapewnienia lokalnych dostaw energii - przykładem dla tego typu działań może być technologia nazywana Odzyskwą,

- włączanie turbin wiatrowych w fasady budynków lub elementy infrastruktury - obecnie można natrafić na wiele tego typu konstrukcji, między innymi 148-metrowy wieżowiec Strata SE1 w Londynie, Bahrain WTC, Pearl River Tower w Chinach czy też most w okolicach Kalabrii we Włoszech.

148-metrowy wieżowiec Strata SE1 w Londynie z turbinami na dachu

Rozwój technologii energetycznych jest ograniczony jedynie wyobraźnią ich projektantów oraz koniecznością zachowania praw fizyki. Mnogość rozwiązań, zwłaszcza w przypadku odnawialnych źródeł energii, powinna być postrzegana jako niewątpliwy pozytyw, gdyż może być to czynnikiem umożliwiającym dostęp do energii elektrycznej dla obszarów pozbawionych tego medium. Jest ich ciągle bardzo dużo i nie chodzi tylko o tereny położone w krajach Trzeciego Świata. Wiele znajduje się w rozwiniętych państwach, jednak na terenach odległych od aglomeracji, dla których nierentowne okazuje się tworzenie linii energetycznych, a czasami też korzystanie z agregatów prądotwórczych. Świat ciągle czeka na wynalezienie rewolucyjnego źródła energii, ekologicznego i bezemisyjnego - niestety, do tej pory nie udało się takiego stworzyć. Przełomem byłoby zapewne okiełznanie fuzji termojądrowej.