10 Innovationer inden for vandkraft

Når du tænker på East River i New York City, vedvarende energi er sandsynligvis ikke det første, man tænker på. Alligevel er floden, engang en cesspool og dumpingplads for en lejlighedsvis krop, har fundet sig i spidsen for den grønne energibevægelse. I september 2012, Trey Taylor, ejer af Verdant Power, sank en særlig trebladet elektrisk turbine i vandvejen, der løber langs Manhattans østside. Taylor designet møllen, der ligner en moderne blæser fastgjort til en torpedoformet krop, at generere elektricitet fra skub og træk i flodens brusende strømme [kilde:McGeehan].

I 2017, 30 af disse møller kunne prikke floden, med hver enhed, der producerer 35 kilowatt elektricitet. Hvis det lykkes, projektet kunne levere strøm nok til at forsyne hundredvis af hjem. Lavet af plast og lagdelt glasfiber, East River tidevandsturbiner er en af ​​flere teknologiske innovationer, der rystede den vandkraftige verden [kilde:McGeehan].

Fra den ene ende af planeten til den anden, forskere og ingeniører arbejder på en række forskellige koncepter - nogle virkelige, andre forestillede sig - det vil hjælpe med at gøre denne meget ældgamle strømkilde til en endnu vigtigere moderne. Disse dage, 6 procent af amerikansk elektricitet kommer fra vandkraft (det er 70 procent af den vedvarende elektricitet, der genereres i USA) [kilde:U.S. DOE]. Udbuddet er ubegrænset, selvom ikke alle områder er et godt sted at bygge et vandkraftprojekt.

1. Fiskestiger
2. Helicoid penne
3. Hydrosfæren
4. Luft-vand-tyngdekraftsgenerator
5. Wave Power
6. Tidevandskraft
7. River Power
8. Vortex Power
9. Rørstrøm
10. Lav et stænk

10:Fiskestiger

Hvis du er en ferskvandsfisk som en ørred, det sidste du vil se er en dæmning. Dæmninger forhindrer opstrøms bevægelse af ungfisk til vandene, hvor de vil gyde og leve ud resten af ​​deres dage. Miljøforkæmpere har længe beklaget den ødelæggelse, dæmninger kan forårsage. Gå ind i fiskestiger.

En af de mest teknologisk avancerede fiskestiger er i Montana ved Thompson Falls vandkraftværk ved Clark Fork -floden. Det er den første fiskestige i fuld længde i det kontinentale USA designet specielt til tyrred, en truet art. De 8 millioner dollars, 22 meter høj stige har 48 trin, som fisken kan bestige [kilder:Holyoak, PPL Montana].

Fisk, der svømmer opstrøms, tiltrækkes af den lille åbning i bunden af ​​stigen af ​​udledt vand. De begynder deres stigning op ad stål- og betonfiskstigen, kæmper med brusende vand hvert trin på vejen. Hvert af de 48 trin, eller puljer, er cirka 1,5 meter bred og 1,8 til 3 meter lang og har åbninger øverst og nederst. Fisken når til sidst en 17 fod (5 meter) indsamlingspulje og derefter en opbevaringstank. Når du var inde i tanken, forskere undersøger og mærker fisken, som derefter frigives over dæmningen [kilder:Holyoak, PPL Montana].

Fiskestiger fungerer ikke altid så godt, som de er designet til. En separat undersøgelse fra University of Massachusetts Amherst fandt ud af, at kun en lille procentdel af fiskebestandene sikkert passerer de dæmninger, forskere observerede [kilde:Adams].

9:Helicoid Penstocks

Naturen ved en ting eller to. Alt du skal gøre er at se. Da en vandkraftingeniør og en læge videnskabsmand satte deres noggins sammen i slutningen af ​​det 20. århundrede, de fandt på en ny måde at øge effekten på eksisterende vandkraftværker med næsten 10 procent [kilde:Piesold og Caro]. Alt, hvad de gjorde, var at anvende det spiralformede design af menneskelige blodkar for at skabe en lignende form blyantrør .

Helikoidpennen ligner en geværløb, som har spiralriller ætset indeni. Rindende vand strømmer gennem helikoidpennen, og som en kugle gennem en riflet tønde, begynder at snurre. Rørene fokuserer vandstrømmen direkte på den elektriske turbine, forbedring af møllens ydeevne [kilde:Piesold og Caro].

8:Hydrosfæren

Det ser godt ud på papir, men opfinderen Rick Dickson siger, at hans idé kan fungere, når den bliver afprøvet. Dickson taler om en vandkraftgenerator, der drager fordel af de enorme trykforskelle i det dybe vand i søer eller oceaner. Han kalder det a hydrosfæren og mener, at den kan generere op til 500 megawatt kontinuerlig vedvarende energi [kilde:Scoop].

Selvom han endnu ikke har bygget en prototype eller sikret sig et patent, Dicksons hydrosfære er en type lukket, cylindrisk hydroelektrisk dæmning, der arbejder ud fra det varierende tryk fra hav- eller søvand [kilde:Scoop].

7:Air-Water-Gravity Generator

Hydrosfæren førte Dickson til en anden opfindelse, det Luft-vand-tyngdekraft generator , som han mener er fremtidens vandkraftværk. AWG er en stor, hul cylinder fyldt med luft og forankret til havbunden i forskellige dybder. En elektrisk generator sidder inde i cylinderen. For at producere strøm, en ventil lader vand komme ind i enheden under stort tryk. Det strømmende vand kommer ind i et vakuumkammer og tvinger et stempel til at bestige a stator , den stationære del af generatoren, hvorpå en rotor drejer. Når stemplet bevæger sig op ad statoren, det genererer elektricitet [kilde:Fri pressemeddelelse].

Når stemplet når et metalstop øverst på statoren, det frigiver en ventil, der er forbundet med et hul snorkelrør i bunden af ​​cylinderen. Røret åbner, tillader luft at dekomprimere. Det tvinger rotoren ned i statoren, igen producere elektricitet. Vand skubbes også ud af cylinderen med stor kraft og ud af snorkelrøret til havets overflade. Vandet skyder ud af toppen af ​​røret som en gejser. Udløsningsventilen lukker derefter, vandindtaget åbner igen, og cyklussen gentager sig. Afhængig af dens størrelse og dybden, den er placeret i havet, AWG kan producere op til en halv gigawatt kontinuerlig strøm [kilder:Gratis pressemeddelelse, Ud over fossile brændstoffer]. Enheden var ikke blevet prototypet eller patenteret på tidspunktet for offentliggørelsen.

6:Bølgeeffekt

Ekkoet af bølger, der slår mod en klippekyst eller en sandstrand, er en beroligende lyd. Vidste du, at det også er en energisk lyd? Kinetisk energi er bevægelsesenergi, og brusende vand er fyldt med det. Det er fordi bølgebevægelse er drevet af vinden og oceanisk geologi [kilde:Union of Concerned Scientists].

Ingeniører og forskere er kommet med en række forskellige enheder til at udnytte den hydrokinetiske energi, der genereres af bølger. Faktisk, videnskabsfolk siger, at hvis vi kun kunne udvinde 15 procent af energien langs den amerikanske kyst (specifikt vestkysten), USA kunne producere lige så meget elektricitet som alle de vandkraftige dæmninger i nationen [kilde:Union of Concerned Scientists].

5:Tidevandskraft

Apropos hydrokinetisk energi, har du nogensinde svømmet i havet? Trak det udgående tidevand dig fra land? Tidevand pakker et kraftigt slag, og vi kan bruge dem til at generere elektricitet.

I 2012, et af de første tidevandsprojekter i USA begyndte at levere strøm til elnettet. Projektet, en undersøisk turbine ud for Maines kyst, blev bygget af Ocean Renewable Power Co. Turbinen ligner en gammeldags plæneklipper, men i det væsentlige er en type undersøisk vindmølle. Møllens folier roterer, når tidevandet styrter ind og ud af Cobscook Bay nær Eastport. Tidevandet i området er nogle af de højeste i Maine, når 6 fod. Generatoren på 21 millioner dollars kan drive 25 til 30 hjem [kilder:Sharp, Woodard].

4:River Power

Dæmning af en flod for at generere elektricitet er så 20. århundrede. Dæmninger ændrer ikke kun landskabet, men de kan også påvirke dyrelivet (kan du huske de fiskestiger, vi nævnte?). Hvad hvis vi kunne udnytte flodens kraft uden at bygge dæmninger og reservoirer? Et selskab i Californien, der hedder Bourne Energy, mener, at det har fundet svaret [kilde:Bourne Energy].

Virksomhedens RiverStar -system høster kinetisk energi langs en flod frem for ét sted, som dæmninger gør. Sådan fungerer det:Ingeniører placerer et antal "moduler" på tværs af en flod. Hvert modul består af en turbine, en stabilisator, et fortøjningssystem og et energiomdannelsessystem. Højspændte stålkabler holder hver enhed på plads og forbinder hinanden i en matrix. Strømmende vand passerer gennem møllerne, og mens de snurrer, de samler flodens energi, som driver en generator. Bourne -embedsmænd siger, at RiverStar kan generere 50 kilowatt i en flod med en vandhastighed på 4 knob. Virksomheden tilføjer, at RiverStar ikke påvirker fiskes vandringsmønstre eller hindrer flodtrafik.

3:Vortex Power

I 2007, Michael Bernitsas, professor ved University of Michigan, fundet en måde at udnytte den kinetiske energi i en flydende flod ved at se på, hvordan fisk bevæger sig gennem vand. Han skabte en enhed, han kalder VIVACE , som er forkortelse for Vortex induceret vibration for ren vand i vand [kilder:Vortex Energy, Lafay].

Som enhver ørredfisker kan fortælle dig, når en fiskeskole bevæger sig gennem vand, fiskene krummer deres kroppe og skaber små hvirvlende hvirvler. Fiskene skubber deres kroppe ud af hvirvlerne for at drive sig fremad. VIVACE fungerer på samme måde. Ingeniører placerer en række cylindre på floden eller havbunden. Den passerende strøm flyder over cylindrene og skaber hvirvler, som bevæger cylindrene op og ned. Inde i hver cylinder er en magnet, der bevæger sig over en metalspole, generere en elektrisk jævnstrøm. VIVACE tager derefter jævnstrømmen og konverterer den til vekselstrøm. I modsætning til andre hydrokinetiske teknologier, Bernitsas 'opfindelse kan udnytte energi fra langsomtgående floder [kilder:Vortex Energy, Lafay].

2:Rørstrøm

Kloakledninger, ferskvandslinjer, spildevandsrør og ledninger - næsten hver by har en form for vandrør, der slanger igennem. Hvad hvis der var en måde at udnytte kraften i sivende vand, der passerer gennem kommunale rør? En ny opfindelse har gjort netop det.

Et israelsk firma ved navn Leviathan har skabt en vandmølle, der kan lukkes i et rør. Når vand suser forbi turbinen, det genererer elektricitet. Enheden, kaldet Benkatina -turbinen, arbejder fra vandet, der strømmer gennem lukkede vandrør, kloakrør, kanaler og rør, der fjerner spildevand fra fabrikker [kilde:Leviathan Energy].

1:Lav et stænk

Forestil dig at gøre dit hjem til et mini vandkraftværk. Det er præcis, hvad Fulton Innovation har i tankerne. Det Michigan-baserede firma har skabt lilliputiske vandkraftteknologier, der kan drive elektriske radioer, højttalere, ure og fjernsyn, ved hjælp af vandet, der kommer ud af en vandhane.

Kernen i Fultons Splashpower -teknologi er en enhed kaldet en miniature vandkraftgenerator. Sådanne generatorer producerer elektricitet ved at bruge vandstrømmen i et hus eller en bygning. Hver gang du kører vandet med en Splashpower mini-generator, du kan drive sprinkleranlæg, nødbelysning, en vandblødgører og endda udendørs lejrbelysning De mini-vandkraftværker kan også bruges til at oplade batterier [kilde:Splashpower].

Masser mere information

Forfatterens note:10 innovationer inden for vandkraft

Har du nogensinde undret dig over, hvorfor de fleste mennesker bor i nærheden af ​​vandområder? Vand gjorde det let at komme et sted til et andet. Vandkilder blev brugt til landbrug. Ud over, vandkraft var den foretrukne energi i århundreder. Vandkraftens historie er, i det væsentlige, menneskehedens historie. De gamle grækere brugte deres muskler til at male mal i hånden. De opfandt derefter et af de første vandhjul, der gjorde jobbet så meget lettere. De og andre anvendte denne teknologi til tekstilfremstilling, træbearbejdning og andre anvendelser. Gennem århundreder, vi har udtænkt nye og bedre måder at udnytte kraften i farende vand, som dem i denne artikel.

relaterede artikler

• Sådan fungerer vandkraftværker
• Micro-Hydro Power:Small-skala, Stor indvirkning

Kilder

• Adams, Jill. "Fejl i fiskestiger, elevatorer. "ScienceNOW. 31. januar, 2013. (3. april, 2013) http://www.bendbulletin.com/article/20130131/NEWS0107/301310327/
• Beyond Fossil Fuels.com "Interview med Rick Dickson, Opfinder på sit Air Water Gravity Generator Concept. "10. marts, 2008. (29. marts, 2013). http://www.beyondfossilfuel.com/hydroelectric/rick_dickson.html
• Bourne Energy. (29. marts kl. 2013). http://www.bourneenergy.com/future.html
• Gratis pressemeddelelse. "Dybt vandtryk:Ny kilde til vandkraft." 26. februar kl. 2008. (marts, 29, 2013). http://www.free-press-release.com/news/200802/1204065625.html
• Holyoak, Mærke. "Thompson Falls Dam hjælper nu med at fiske." KPAX.com. 2. september, 2011. (28. marts, 2013). http://www.kpax.com/news/thompson-falls-dam-now-helping-fish/#_
• Lafay, Elaine. "Prof. gør vibrationer til elektricitet." The Michigan Daily. 14. november kl. 2007. (29. marts, 2013). http://www.michigandaily.com/content/prof-turns-vibrations-electricity
• Leviathan Energy. "Benkatina vandkraftmølle." (29. marts kl. 2013). http://www.leviathanenergyinc.com/benkatina.html
• McGeehan, Patrick. "I jagten på flodens magt, en undervands testspin. "The New York Times. 11. september, 2012. (28. marts, 2013). http://www.nytimes.com/2012/09/12/nyregion/in-quest-for-east-rivers-power-a-search-for-stouter-arms.html?ref=hydroelectricpower&_r=3&
• National Vandkraftforening. "Hydros historie." (April, 4, 2013) http://www.hydro.org/tech-and-policy/history-of-hydro/
• Piesold, David, Colin Caro. "Vandkraft går helikoid." Procedurer ved Institutionen for Civilingeniører. (28. marts kl. 2013). http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=13830075
• PPL.com. "Montana registrerer første fisk, der klatrer avanceret fisketrappe ved Thompson Falls Dam." 7. april kl. 2011. (28. marts, 2013). http://www.pplmontana.com/news/PPL+Montana+records+first+fish+climbing+advanced+fish+ladder+at+Thompson+Falls+Dam+040711.htm
• Scoop.com. "Ocean Powered Hydroelectric Generator opfindelse." 3. januar, 2006. (29. marts, 2013). http://www.scoop.co.nz/stories/SC0601/S00002.htm
• Skarp, David. "Ocean Renewable Power Co. Bringer Tidal Power til U.S.Gitter." Huffington Post. 14. september kl. 2012. (29. marts, 2013). http://www.huffingtonpost.com/2012/09/14/ocean-renewable-power-co-tidal_n_1882501.html
• Splashpower.com "Sætte vand på arbejde." (29. marts kl. 2013). http://splashpower.com/
• Forening af bekymrede forskere. "Sådan fungerer hydrokinetisk energi." (29. marts kl. 2013). http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/how-hydrokinetic-energy-works.html
• Vortex Hydro Energy. "Sådan fungerer VIVACE." (29. marts kl. 2013). http://www.vortexhydroenergy.com/technology/
• Woodard, Colin. "Maine Company er førende, når tidevandsenergi bliver voksen." Portland Press Herald. 21. juli kl. 2012. (29. marts, 2013). http://www.pressherald.com/news/maine-company-leading-way-as-tidal-energy-comes-of-age_2012-07-22.html?pagenum=full