Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.12.1963, Page 27

TlMARIT VFl 1963
121
aðar en til rakorkuvinnslu. Sjávarfallastöð var eitt sinn
starfrœkt hér á landi, nánar tiltekið í Brokey nálægt
Stykkishólmi, en ekki til raforkuvinnslu, heldur fyrst
og fremst til kornmölunar. Sömuleiðis eru vindrafstöðvar
nú orðið þýðingarlitlar. Vindar búa að vísu yfir geysi-
legri orku, en þeir eru viðast of óstöðugir.
Vatnsafl hér á landi er mikið og að mestu ósnert enn.
Virðist því augljóst, að raforkuvinnsla hér á landi muni
í náinni framtíð byggjast á þessum orkugjafa. Lauslega
er talið, að allt vatnsafl Islands sé um 4—5 millj. kW
að afli, en hagkvæmt að virkja um helming þess. Ekki
hafa enn verið virkjuð nema um 105 þús. kW eða um
3—4% af virkjanlegu vatnsafli.
J/. Raforka beint úr frumorku.
Orkulindir þær, sem við höfum nú rætt um, eru þannig
í eðli sínu, að þeim verður ekki breytt í raforku milli-
liðalaust. Vatnsorka og jarðgufa geta að vísu knúið
rafalann beint, en í aflstöðvum sem nota brennsluefni
verður fyrst að breyta því í varma, síðan í hreyfiorku. Sú
spurning vaknar þá, hvort ekki séu til aðrar aðferðir,
þar sem raforka er unnin beint úr frumorkunni. Sér-
staklega er varminn óæskilegur milliliður, því að nýtni
varmaaflvéla er lág af fræðilegum ástæðum, og verður
ekki fram hjá þvi komizt.
Flestar aðferðir til beinnar raforkuvinnslu eru enn á
tilraunastigi og ekki margar þeirra, sem lofa góðu um
verulega orkuvinnslu. Ég mun drepa á hinar helztu
þeirra.
a. Geislorku má breyta beint í raforku með a.m.k. fjór-
um aðferðum, en engin þeirra leiðir til verulegrar
orkuvinnslu.
Sólarhlað breytir geislorku ljóss, t.d. sólarljóss,
jafnóðum í raforku með ca. 14% nýtni. Talið er, að
ná megi 22% nýtni.
Fótónu-rafhlaða breytir geislorku í efnaorku í raf-
hlöðu með ca. 5% nýtni. Talið er að ná megi allt að
40% nýtni.
Fótónu-lampi vinnur þannig, að rafagnir (elektrón-
ur) í öðru skauti lampans fá orku frá geisluninni,
sem nægir til að þær geta komizt yfir á hitt skautið.
Geislavirka ísótópa, sem senda frá sér jákvæðar og
neikvæðar agnir, svonefndar a- og /3-agnir, má nota
til að hlaða upp svokallaðan þétti, eða nota má þá
eins og í sólarhlaðinu.
b. Varmaorku má breyta beint I raforku með a.m.k.
fjórum aðferðum.
Hitasnerti-rafmagn er fengið úr vissum efnum,
einkum svonefndum hálfleiðurum, sé þeim raðað sam-
an og ein samskeyti kæld, hin næstu hituð. Náðst
hefur 10% nýtni en von er um allt að 50% nýtni.
Hitarafsending fer þannig fram, að bil milli tveggja
platna er lofttæmt, en önnur platan slðan hituð um
nokkur hundruð gráður. Streyma þá rafagnir milli
platnanna. Talið er, að fá megi háa nýtni með þessari
aðferð, en mjög langt virðist það eiga í land.
c. Efnaorku má breyta beint í raforku með ýmsum að-
ferðum.
Rafhlöð, eða ,,batterí“, könnumst við vel við, t.d.
þurr rafhlöð, sem notuð eru í vasaljós, með kol og
zink sem skaut.
Gashlöð (fuel cells) eru ný af nálinni og hafa vakið
athygli. Þau breyta efnaorku eldsneytis í raforku
beint og milliliðalaust, og gera menn sér vonir um
háa nýtni í þessum tækjum. Líta má á gashlöð þessi
sem ker með tveim rafskautum í, og eru þau umlukt
raflegi eða vökva. Eldsneyti er tvenns konar, t. d.
gastegundir eins og vatnsefni og súrefni. Streymir
hvor þeirra um sitt skaut, gefa frá sér eða taka við
elektrónum við að fara út í raflöginn og hlaða þann-
ig skautin, annað jákvætt, hitt neikvætt.
Sérstaklega vænta menn þess, að nota megi gas-
hlöð þessi i farartækjum til að knýja rafhreyfla.
Yrði eldsneytið þannig betur nýtt en nú er, hávaði
yrði lítill og engar eitraðar gastegundir kæmu fram.
d. Rafmassatœkni er ný tækni, sem margir telja að
valdið geti straumhvörfum í raforkuvinnslu. Aðferð
þessi byggist á því, að svokölluðu „plasma" er blásiö
með miklum hraða gegnum segulsvið. Plasmað er
rafmögnuð gastegund, þ.e. í henni eru atóm, sem
glatað hafa einni eða fleiri elektrónum. Nú er það
svo samkvæmt lögmálum rafmagnsfræðinnar, að á
leið sinni gegnum segulsviðið leita jákvæðar agnir í
gasstraumnum til annarrar hliðar, neikvæðar til
hinnar. Með því að hafa rafskaut sitt hvorum megin
straumsins má hlaða þau upp — og síðan má þá leiða
milli þeirra rafstraum í ytri rás.
Aðferð þessi er talin sérlega heppileg, ef takast
skyldi að framleiða kjarnasamruna undir stjórn. Þó
munu þessi rafmassatæki, stundum kölluð MHD-
rafalar (MHD=,,magneto-hydrodynamic“) trúlega
hafa mikla þýðingu með venjuleg brennsluefni sem
eldsneyti. Nýlega hafa t.d. borizt fréttir af 1350 kW
MHD-rafala, sem bandarískt fyrirtæki hefur smíð-
að. Margar rafveitur þar vestra styðja rannsóknir
á þessu sviði, en búizt er við, að með þessum tækjum
megi breyta efnaorku kola eða olíu í raforku með
allt að 56% nýtni. Mesta nýtni, sem nú fæst í gufu-
knúnum rafölum, er 40%.
5. Raforkuver.
Vatnsaflstöðvar má byggja með ýmsu móti, en margt
er þó öllum slíkum stöðvum sameiginlegt. Nú skulum
við hugsa okkur, að við tökumst ferð á hendur og heim-
sækjum einhverja vatnsaflstöð til að komast að því
hvernig hún starfar.
Orkugjafinn er sjálft vatnið, sem með falli sínu nær
tilteknum hraða, býr því yfir svo og svo mikilli hreyfi-
orku. Fállhœðin og vatnsmagnið ráða því hve mikið afl
má virkja. Þar sem vatnsrennsli er misjafnt, svo að mikill
munur er á mesta og minnsta rennsli, er svokölluð vatns-
miðlun nauðsynleg. Þess vegna er stíflugarður reistur
til að safna vatninu saman. 1 stífluveggjum eru inntaks-
lokur með ristum til að verjast frumburði árinnar. Oft
er nauðsynlegt að geta hitað ristar þessar, t.d. með
rafmagni, til að forðast ísmyndun á þeim. I stifluveggj-
unura eru einnig yfirfallslokur við hvert yfirfall, en slík
yfirföll eru ávallt nokkur til að geta hleypt vatni fram-
hjá stöðinni.
Vatnið er gjarnan leitt i pipu eða um jarðgöng að
vélum stöðvai-innar. Sá hluti vélanna, sem tekur við
hreyfiorku vatnsins, nefnist hverfill eða „túrbína". Það
er ás með skálum eða spöðum, sem vatnið þrýstir á og
snýr þannig ásnum. Við ás hverfilsins er tengd sú vél,
sem framleiðir rafmagnið, kölluð rafali eða „generator".
Hann breytir snúningsorkunni í raforku og skeður það
á eftirfarandi hátt: Segull nefnist járnkjarni, sem er
segulmagnaður og hefur því um sig segulsvið. Hann
hefur tvo enda eða póla, norður- og suðurpól. Margir
slíkir seglar eru á einu og sama hjólinu, svokölluðu