Приливні і хвильові електростанції
План
1. Основи перетворення енергії хвиль
2. Перетворювачі енергії хвиль
3. Коливний водяний стовп
4. Підводні пристрої
5. Енергії припливів і морських течій
6. Екологія енергії океану
Список рекомендованої літератури
1. Основи перетворення енергії хвиль
Величезні кількості енергії можна отримати від морських хвиль. Потужність, що переноситься хвилями на глибокій воді, пропорційна квадрату їх амплітуди і періоду. Тому найбільший інтерес представляють длінноперіодние ( Т? 10 з ) великої амплітуди ( а? 2 м ), що дозволяють знімати з одиниці довжини гребеня в середньому від 50 до 70 кВт/м.
Найбільше число хвильових енергетичних пристроїв розробляється для добування енергії з хвиль на глибокій воді. Це найбільш загальний тип хвиль, існуючий за умови, що середня глибина моря D перевищує величину половини довжини хвилі?/2.
Поверхневі хвилі на глибокій воді мають такі основні характерні особливості:
хвилі є неруйнівного синусоїдальними з нерегулярною завдовжки, фазою і напрямком приходу;
рух кожної частки рідини у хвилі є круговим (в той час як змінюються обриси хвиль свідчать про поширення хвильового руху, самі по собі частинки не пов'язані з цим рухом і не переміщуються в його напрямку);
амплітуда руху частинок рідини експоненціально зменшується з глибиною.
істотно, що амплітуда хвилі а не залежить від її довжини ? , швидкості поширення c , періоду T , а залежить лише від характеру передував взаємодії вітру з морською поверхнею.
У хвилях на глибокій воді немає поступального руху рідини. У підповерхневому шарі рідини її частинки здійснюють круговий рух з радіусом орбіти a , рівним амплітуді хвилі (рис. 2). Висота хвилі H від вершини гребеня дощенту дорівнює її подвоєною амплітуді ( Н=2а ). Кутова швидкість руху частинок w вимірюється в радіанах в секунду. Зміна форми хвильової поверхні таке, що спостерігається поступальний рух, хоча сама вода не переміщається в напрямку поширення хвилі (зліва направо). Це удаване переміщення є результат спостереження фаз зміщення послідовно розташованих часток рідини; як тільки одна частинка в гребені опускається, інша займає її місце, забезпечуючи збереження форми гребеня і поширення хвильового руху вперед.
Малюнок 2. Характеристики хвилі
2. Перетворювачі енергії хвиль
Перетворювачі, які відстежують профіль хвилі засновані на розробках професора Единбурзького університету Стефана Солтера, названій на честь творця качка Солтера raquo ;. Технічна назва такого перетворювача - нестійке крило. Форма перетворювача забезпечує максимальне вилучення потужності (малюнок 3).
Хвилі, що надходять ліворуч, змушують качку коливатися. Циліндрична форма протилежної поверхні забезпечує відсутність поширення хвилі направо при коливаннях качки навколо осі. Потужність може бути знята з осі коливальної системи з таким розрахунком, щоб забезпечити мінімум відображення енергії. Відображаючи і пропускаючи лише незначну частину енергії хвиль (приблизно 5%), цей пристрій має досить високою ефективністю перетворення в широкому діапазоні частот збуджуючих коливань (малюнок 4).
приливна хвильова електростанція енергія
а - схема перетворення енергії хвилі; б - варіант конструкції перетворювача; 1 - плавуча платформа; 2 - циліндрична опора з розміщеними в ній приводами і електрогенераторами; 3 - асиметричний поплавок.
Малюнок 3. Качка Солтера
Малюнок 4. Ефективність качки Солтера (d=15 м, вісь зафіксована)
Спочатку Солтером був створений макет досить вузькосмугового по частоті пристрою. У хвильовому басейні воно поглинало до 90% падаючої енергії. Перші випробування в умовах, близьких до морських, були проведені в травні 1977 року на оз. Лох-Несс.50-метрова гірлянда з 20-метрових качок загальною масою 16 т була спущена на воду і випробовувалася протягом 4 місяців при різних хвильових умовах. У грудні того ж року ця модель в 1/10 майбутньої величини океанського перетворювача була знову спущена на воду і дала перший струм. Протягом 3 міс. одного з найсуворіших...
