Энергия волн как альтернативный источник энергии

Природа явления

Волнообразование – есть результат воздействия солнечных лучей. Солнце нагревает воздушные массы, из-за чего они перемещаются в пространстве. В процессе перетекания воздух соприкасается с поверхностью океана, инициируя возникновение волны.

Энергоемкость конкретного волнового вала определяется:

  • силой ветров;
  • продолжительностью порывов;
  • шириной воздушного фронта.

Максимальное значение энергоемкости одной волны достигает 100 кВт на 1 м. Данный показатель существенно понижается на мелководье, что объясняется трением о дно водоема.

Волновой резонанс, генерируемый многослойной катушкой

Мастер снял видеоролик о волновом резонансе многослойной катушки, которая будет использоваться в резонансном трансформаторе для получения свободной энергии. Катушка моталась из расчёта рабочей частоты 288 кгц.

Длина волны 1041,6 м. 1 четверть, соответственно, 260 м. Это уложилось в 1385 витков. Намотал секциями по 462 витка.

Проверка будет проводиться датчиками напряжения и магнитного поля. В схеме опыта 2 датчика: датчик тока на земляном конце. И второй на горячем конце. На осциллографе верхний луч на горячем, нижний на холодном. Аккумулятор, узел коммутации. Включаем. Только потребление порядка 3 ампер. На фото сигналы датчика.

При такой противофазе сигналов только горячего и холодного концов появился волновой резонанс на частоте 154 килогерц.

Высокое напряжение внутри катушки. Что же образовалась внутри? Датчик напряжения на расстоянии 10 и 12 сантиметров мощно светится. Это происходит именно на 3 секции.

В результате сложения волн здесь образовался узел. Теперь смотрим датчик магнитного поля. Он должен светиться по всей катушке при волновом резонансе. Это так и есть.

На узле при расстоянии 1,5 – 2 см максимально яркость свечения. То есть катушку съёма надо ставить на этом расстоянии. Таким образом можно с помощью датчика определять радиус магнитного поля на разных участках катушки.
Обмотка нагревается, буквально за несколько минут 3 секции становится горячей.
Если выбирать частоту от резонансной в другую сторону, смотрим, что на катушке. Датчик не светится. То есть падающая и отраженная волна здесь не складываются. Резонанса при этой частоте нет. Если вращать новое регулятор частоты, чтобы сигналы датчиков находились в противофазе, загорается лампа, появляется зебра и снова такое поле напряженности.
Чтобы работать с этой намоткой, инженер изготовил катушку съема здесь пока 40 м.

Сильно отличается частота волнового резонанса от теоретической. По идее должно быть около 1 Мгца, но из-за того, что такой многослойный пирог, частота получилось совсем другая – 154 килогерц.

Другие видео автора:
https://www.youtube.com/channel/UCS01B9OLC57Ipp8XUTPmbEA/videos?disable_polymer=1

Преобразователи Pelamis

Так называемые «морские змеи» Pelamis представлены секциями. Они имеют цилиндрическую форму и соединяются между собой шарнирами. Сооружение в воде полузатоплено. Принцип работы волновой электростанции очень прост. Энергия вырабатывается в несколько этапов:

  1. Конструкция начинает изгибаться под влиянием волн.
  2. Гидравлические поршни, расположенные в местах соединения, начинают перемещаться, тем самым перекачивая масло через двигатели.
  3. Последние приводят во вращение электрогенераторы.
  4. Они вырабатывают электричество, которое до берега передают по кабелю, идущему от поплавка на дно.

Преобразователи Pelamis

Несколько подобных «змей» объединяют между собой, а электричество с них передают по одному кабелю. Мощность одной такой ВЭС достигает 21 МВт, что достаточно для снабжения электричеством 15 тыс. домов. Изобретение принадлежит специалистам компании «Океанское энергоснабжение» в Эдинбурге, где подобную ВЭС используют для энергообеспечения местных жителей. Из ее минусов называют:

  • значение среднегодового коэффициента мощности меньше 0,4;
  • завышенный уровень удельных капитальных затрат (суммы затрат при строительстве одного комплекса, деленной на единицу полученного продукта);
  • высокая материалоемкость (количество материалов на производство).

Контурный плот Коккереля

В основе схемы работы волновой электростанции такого типа тоже лежит перемещение относительного друг друга секций, которые соединены шарнирами. Возникшие колебания принимают на себя насосы с электрогенераторами. Плот длиной 100 м, высотой 10 м и шириной 50 м, состоящий из 3 секций, выдает мощность до 2 тыс. кВт.

Эффективность модели достигает 45%, что меньше по сравнению с «уткой» Солтера, но зато конструкция плота схожа с судостроительной. Первое испытание изобретения было проведено в проливе Солент под городом Саутгемптон. Оно было частью проекта «Волновая ферма» фирмы Pelamis Wave Power. Для передачи электроэнергии на берег тоже используют кабель, расположенный на дне моря.

Предлагаемое решение

Вариант первый

Экономически микро ГЭС (до 100кВт) эффективны, разработаны с учетом современных технологий, просты в управлении, полностью автоматизированы. Оборудование не требует присутствия человека. Качество тока, вырабатываемого микро ГЭС, соответствует ГОСТу. Практика использования микро ГЭС давно отработана.

Микро ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. Простота технологии выработки электроэнергии, затраты труда на единицу мощности ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ.

Прибрежная волновая электростанция с микро ГЭС с пропеллерной турбиной Каплана низкого давления – один из перспективных путей выработки электроэнергии для прибрежных удалённых объектов.

Простая, эффективная и дешёвая морская прибрежная электростанция для питания удаленных объектов с микро ГЭС, устройствами для забора и подъёма воды, резервуаром на высоте около 3м, работающая от давления воды, поднятой в резервуар за счет энергии морских или океанских волн, в том числе, с малой глубины.

Поплавок в виде тележки с килем и тороидальными баллонами большого диаметра для «перекатывания» через закрученный гребень волны на малых глубинах. Простейший нагнетательный насос внутри колонны внизу. Впускной и выпускной клапаны.

Морская прибрежная волновая электростанция для питания удалённых объектовГруппа устройств забора и подъёма воды за счет волновой энергии поднимает воду в резервуар на высоту около 3м и выше.

Вариант второй

Простой, эффективный и дешёвый морской прибрежный волновой электрогенератор в составе группы, для питания удаленных объектов, работающий за счет энергии морских или океанских волн, в том числе, на малой глубине в полосе прибоя.

Морская прибрежная волновая электростанция для питания удалённых объектов

Основные отличительные особенности решения:

Независимость от направления волн: Устройство использует не только фактор подъёма и спада волны, но и фактор движения волн в определенном направлении («вытягивание» силовой части в направлении движения волн за счет киля).

Легкость обслуживания: движущиеся части над поверхностью воды (под водой устанавливать электрогенератор нельзя), устройство близко к берегу – короткая электропроводка.

Поплавок в виде тележки с килем и тороидальными баллонами большого диаметра – для «перекатывания» через закрученный гребень волны в полосе прибоя.

Морская прибрежная волновая электростанция для питания удалённых объектов

Для выработки э/энергии используется круговой, а не линейный возвратно-поступательный генератор с низким КПД;

Маховик – накопитель энергии, зацеплен с шестерней на генераторах, периодически «подкручивается» прохождением волн;

Рычаг, «подкручивающий» маховик через механизм одностороннего вращения (храповик), автоматически оптимально ориентирован по направлению волн за счёт киля на тележке с баллонами на осях по её краям;

Морская прибрежная волновая электростанция для питания удалённых объектов

Возможно использование одного или двух генераторов – в зависимости от наличия генераторов по мощности и средней высоты волн в местности (энергии волны).

К примеру, мощность генератора (или суммарная мощность 2-х генераторов) – 10 кВт. В течение одной волны генератор работает около 5 сек. С периодом: 1 волна – каждые 10 секунд, в течение 1 часа генератор работает 0,5 часа и ориентировочно вырабатывает 5 кВт/час электроэнергии.

Электростанция из 10 прибрежных волновых электрогенераторов имеет усреднённую мощность 50 кВт. опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Волновые электростанции России и других стран

Наша страна имеет протяженную береговую линию, а многие места пригодны для установки таких сооружений. Поэтому российские инженеры ведут активные разработки в области волновых электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии.

Первое сооружение подобного типа уже построено на полуострове Гамова Приморского края, географически расположенного на Дальнем Востоке. Данная станция считается универсальной, поскольку кроме энергии направленных волн, она способна преобразовывать и использовать в работе энергию, заключенную в приливах и отливах. Установка признана перспективной, дающей толчок дальнейшему развитию волновых электростанций.

Волновая электростанция (ВЭС)

Если рассматривать установки других государств, то самое первое сооружение в мире, использующее энергию волн, появилось в Норвегии в 1985 году. Это была экспериментальная конструкция мощностью всего 500 кВт. Промышленный вариант был сооружен в Австралии в 2005 году. Это станция Oceanlinx, мощность которой после реконструкции 2009 года достигает 450 кВт.

Первая установка, построенная на коммерческой основе, появилась в португальском городе Агусадоре в 2008 году. Данная установка работает на принципе колеблющегося тела, непосредственно используя механическую энергию волн. Ее мощность достигла 2,3 МВт и этот показатель может быть увеличен за счет дополнительных конструктивных элементов.

Интенсивность

Определение 2

Интенсивностью электромагнитной волны ($I$) считают скалярную физическую величину, равную энергии, которую переносит электромагнитная волна в единицу времени через единичную площадку поверхности, нормальной к направлению по которому эта волна распространяется.

Из определения 1 следует, что величина интенсивности связана с модулем вектора Умова – Пойнтинга.

$I=\left\langle{}\vec{P}\right\rangle{}=\frac{1}{T}\left\vert{}\int_0^TPdt\right\vert{}\left(10\right).$

Выражение (10) означает, что интенсивность электромагнитной волны равна средней по времени величине модуля вектора Умова – Пойнтинга.

Учитывая формулу (9) можно сказать, что:

$I=\left\langle{}EH\right\rangle{}\ \left(11\right),$

интенсивность электромагнитной волны можно найти как среднюю величину произведения модулей векторов напряженностей полей.

Плюсы волновых электростанций

У разных волновых электростанций свои плюсы и минусы, но можно выделить несколько общих пунктов. Преимущества заключаются не только в том, что ВЭС – это хорошая альтернатива нефти, газу и углю. Ученые считают, что именно за волновыми электростанциями будущее. Тому есть веские причины:

  • Станции гасят волны, чем обеспечивают безопасность портов, гаваней и береговых сооружений от разрушений.
  • Можно уменьшить воздействие воды на опоры мостов, если устанавливать на них небольшие волновые генераторы.
  • Волновая энергетика выгоднее, чем ветровая, поскольку удельная мощность волн выше, чем ветра.

Недостатки ВЭС

На ВЭС приходится около 1% всей вырабатываемой электроэнергии, хотя они имеют большой потенциал. Ограничение в использовании связано с ценами на электроэнергию. В сравнении с 1 кВт, сгенерированным на АЭС или ТЭС, тот же киловатт на ВЭС будет стоить в разы дороже. К недостаткам относят и следующее:

  • при покрытии преобразователями значительных площадей акватории можно нанести вред экологии, ведь волны важны для газообмена атмосферы и океана;
  • некоторые типы волновых генераторов опасны для судоходства, что может уменьшить количество рыбаков в крупных рыбопромышленных зонах.

Учитывая достоинства и недостатки волновых электростанций, можно сделать вывод об их эффективности. Сегодня ВЭС нашли свое применение для обеспечения электроэнергией сравнительно небольших объектов. К ним относят автономные маяки, маленькие поселения, береговые сооружения и буровые платформы. Специалисты продолжают работать над улучшением конструкции ВЭС с целью снизить стоимость получаемой энергии.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...