Мощность волны

Азура на испытательном полигоне волновой энергии ВМС США (WETS) на острове Оаху

Конвертер mWave от Bombora Wave Power

Часть серии по
Возобновляемая энергия
Биотопливо Биомасса Биогаз Геотермальный Гидроэнергетика Солнечная энергия Приливная сила Мощность волны Ветровая энергия
Темы по странам Маркетинговые и политические тенденции
v т е

Часть серии о
Устойчивая энергия
Обзор
Углеродно-нейтральное топливо Поэтапный отказ от ископаемого топлива
Энергосбережение
Когенерация Эффективное использование энергии Хранилище энергии Зеленое здание Тепловой насос Микрогенерация
Возобновляемая энергия
Гидроэлектроэнергия Солнечная Ветер Биоэнергетика Геотермальный Морская энергия
Экологичный транспорт
Электромобиль Зеленый автомобиль Подключаемый гибрид
Портал возобновляемой энергии  Портал окружающей среды
v т е

Энергия волн является захват энергии ветровых волн , чтобы сделать полезную работу - например, производства электроэнергии , опреснения воды или перекачки воды. Машина, использующая энергию волны, - это преобразователь энергии волны (WEC).

Сила волны отличается от силы приливов , которая улавливает энергию тока, вызванного гравитационным притяжением Солнца и Луны. Волны и приливы также отличаются от океанских течений, которые вызваны другими силами, в том числе прибойными волнами , ветром , эффектом Кориолиса , извозом , а также различиями в температуре и солености .

Волновая энергия не является широко используемой коммерческой технологией по сравнению с другими признанными возобновляемыми источниками энергии, такими как энергия ветра , гидроэнергия и солнечная энергия . Однако попытки использовать этот источник энергии предпринимались по крайней мере с 1890 г. ^{[1] в} основном из-за его высокой плотности мощности. Для сравнения: плотность мощности фотоэлектрических панелей составляет 1 кВт / м ² при максимальной солнечной инсоляции, а плотность энергии ветра составляет 1 кВт / м ² при 12 м / с. Принимая во внимание, что средняя годовая плотность мощности волн, например, на побережье Сан-Франциско составляет 25 кВт / м ² . ^[2]

В 2000 году первое в мире коммерческое устройство волновой энергии Islay LIMPET было установлено на побережье острова Айлей в Шотландии и подключено к национальной сети . ^[3] В 2008 году первая экспериментальная волновая ферма с несколькими генераторами была открыта в Португалии в Волновом парке Агусадура . ^[4]

Физические концепции [ править ]

Волны генерируются ветром, проходящим над поверхностью моря. Пока волны распространяются медленнее, чем скорость ветра, прямо над волнами, происходит передача энергии от ветра к волнам. Разница в давлении воздуха между наветренной и подветренной сторонами гребня волны , а также трение о поверхность воды ветром, заставляющее воду испытывать напряжение сдвига, вызывают рост волн. ^[6]

Высота волны определяется скоростью ветра, продолжительностью времени, в течение которого ветер дует, набегом (расстояние, на котором ветер возбуждает волны), а также глубиной и топографией морского дна (которые могут фокусировать или рассеивать энергию волн. ). У данной скорости ветра есть соответствующий практический предел, в течение которого время или расстояние не будут вызывать более крупных волн. Когда этот предел достигнут, море считается «полностью развитым».

Как правило, более крупные волны более мощные, но мощность волны также определяется скоростью волны , длиной волны и плотностью воды .

Колебательные движения наиболее высоки на поверхности и экспоненциально убывают с глубиной. Однако для стоячих волн ( clapotis ) около отражающего берега энергия волны также присутствует в виде колебаний давления на большой глубине, вызывающих микросейсмы . ^[6] Эти колебания давления на большей глубине слишком малы, чтобы представлять интерес с точки зрения мощности волн.

Волны распространяются по поверхности океана, и энергия волны также переносится горизонтально с групповой скоростью . Средняя скорость переноса энергии волны через вертикальную плоскость единичной ширины, параллельную гребню волны, называется потоком энергии волны (или мощностью волны, которую не следует путать с фактической мощностью, генерируемой устройством энергии волны).

Формула мощности волны [ править ]

На большой глубине, где глубина воды больше половины длины волны, поток энергии волны равен ^[a]

${\displaystyle P={\frac {\rho g^{2}}{64\pi }}H_{m0}^{2}T_{e}\approx \left(0.5{\frac {\text{kW}}{{\text{m}}^{3}\cdot {\text{s}}}}\right)H_{m0}^{2}\;T_{e},}$

где P - поток энергии волны на единицу длины гребня волны, H _m0 - значительная высота волны , T _e - период энергии волны , ρ - плотность воды и g - ускорение силы тяжести . Приведенная выше формула утверждает, что мощность волны пропорциональна периоду энергии волны и квадрату высоты волны. Когда значимая высота волны указывается в метрах, а период волны в секундах, результатом является мощность волны в киловаттах (кВт) на метр длины волнового фронта . ^{[7] [8] [9] [10]}

Пример. Рассмотрим умеренное волнение океана на большой глубине, в нескольких километрах от береговой линии, с высотой волны 3 м и периодом энергии волны 8 с. Используя формулу для вычисления мощности, мы получаем

${\displaystyle P\approx 0.5{\frac {\text{kW}}{{\text{m}}^{3}\cdot {\text{s}}}}(3\cdot {\text{m}})^{2}(8\cdot {\text{s}})\approx 36{\frac {\text{kW}}{\text{m}}},}$

Это означает, что на метр гребня волны приходится 36 киловатт потенциала мощности.

Во время сильных штормов самые большие морские волны достигают высоты около 15 метров и имеют период около 15 секунд. Согласно приведенной выше формуле, такие волны несут мощность около 1,7 МВт на каждый метр волнового фронта.

Устройство эффективной мощности волны улавливает как можно больше потока энергии волны. В результате волны будут иметь меньшую высоту в области за устройством волновой мощности.

Волновая энергия и поток волновой энергии [ править ]

В состоянии моря средняя (средняя) плотность энергии на единицу площади гравитационных волн на поверхности воды пропорциональна квадрату высоты волны, согласно теории линейных волн: ^{[6] [11]}

${\displaystyle E={\frac {1}{16}}\rho gH_{m0}^{2},}$ ^{[b] [12]}

где E - средняя плотность энергии волны на единицу горизонтальной площади (Дж / м ² ), сумма кинетической и потенциальной плотности энергии на единицу горизонтальной площади. Плотность потенциальной энергии равна кинетической энергии, ^[6] обе дают половину плотности энергии волны E , как можно ожидать из теоремы о равнораспределении . В океанских волнах эффектами поверхностного натяжения можно пренебречь для длин волн более нескольких дециметров .

Когда волны распространяются, их энергия переносится. Скорость переноса энергии - это групповая скорость . В результате поток энергии волны через вертикальную плоскость единичной ширины, перпендикулярную направлению распространения волны, равен: ^{[13] [6]}

${\displaystyle P=E\,c_{g},\,\ }$

с c _g групповая скорость (м / с). В связи с дисперсионным соотношением для водных волн под действием силы тяжести, групповая скорость зависит от длины волны Х , или , что эквивалентно, от волнового периода T . Кроме того, дисперсионное соотношение является функцией глубины воды h . В результате групповая скорость ведет себя по-разному в пределах большой и мелкой воды, а также на промежуточных глубинах: ^{[6] [11]}

Свойства гравитационных волн на поверхности большой воды, мелководья и на промежуточных глубинах согласно теории линейных волн
количество	символ	единицы измерения	глубокая вода ( h > ½ λ )	мелководье ( h <0,05 λ )	промежуточная глубина (все λ и h )
фазовая скорость	${\displaystyle \displaystyle c_{p}={\frac {\lambda }{T}}={\frac {\omega }{k}}}$	РС	${\displaystyle {\frac {g}{2\pi }}T}$	${\displaystyle {\sqrt {gh}}}$	${\displaystyle {\sqrt {{\frac {g\lambda }{2\pi }}\tanh \left({\frac {2\pi h}{\lambda }}\right)}}}$
групповая скорость [c]	${\displaystyle \displaystyle c_{g}=c_{p}^{2}{\frac {\partial \left(\lambda /c_{p}\right)}{\partial \lambda }}={\frac {\partial \omega }{\partial k}}}$	РС	${\displaystyle {\frac {g}{4\pi }}T}$	${\displaystyle {\sqrt {gh}}}$	${\displaystyle {\frac {1}{2}}c_{p}\left(1+{\frac {4\pi h}{\lambda }}{\frac {1}{\sinh \left(\displaystyle {\frac {4\pi h}{\lambda }}\right)}}\right)}$
соотношение	${\displaystyle \displaystyle {\frac {c_{g}}{c_{p}}}}$	-	${\displaystyle \displaystyle {\frac {1}{2}}}$	${\displaystyle \displaystyle 1}$	${\displaystyle {\frac {1}{2}}\left(1+{\frac {4\pi h}{\lambda }}{\frac {1}{\sinh \left(\displaystyle {\frac {4\pi h}{\lambda }}\right)}}\right)}$
длина волны	${\displaystyle \displaystyle \lambda }$	м	${\displaystyle {\frac {g}{2\pi }}T^{2}}$	${\displaystyle T{\sqrt {gh}}}$	для заданного периода T решение:   ${\displaystyle \displaystyle \left({\frac {2\pi }{T}}\right)^{2}={\frac {2\pi g}{\lambda }}\tanh \left({\frac {2\pi h}{\lambda }}\right)}$
Генеральная
плотность энергии волны	${\displaystyle \displaystyle E}$	Дж / м 2	${\displaystyle {\frac {1}{16}}\rho gH_{m0}^{2}}$
поток волновой энергии	${\displaystyle \displaystyle P}$	Вт / м	${\displaystyle \displaystyle E\;c_{g}}$
угловая частота	${\displaystyle \displaystyle \omega }$	рад / с	${\displaystyle {\frac {2\pi }{T}}}$
волновое число	${\displaystyle \displaystyle k}$	рад / м	${\displaystyle {\frac {2\pi }{\lambda }}}$

Глубоководные характеристики и возможности [ править ]

Глубокая вода соответствует глубине воды, превышающей половину длины волны, что является обычной ситуацией в море и океане. В глубокой воде более длиннопериодические волны распространяются быстрее и быстрее переносят свою энергию. Глубоководная групповая скорость составляет половину фазовой скорости . На мелководье для длин волн, которые примерно в двадцать раз больше глубины воды, что довольно часто встречается у берегов, групповая скорость равна фазовой скорости. ^[14]

История [ править ]

Первый известный патент на использование энергии океанских волн датируется 1799 годом и был подан в Париже Жираром и его сыном. ^[15] Одним из первых применений энергии волн было устройство, построенное примерно в 1910 году Бошо-Прасике для освещения и питания своего дома в Руайане , недалеко от Бордо во Франции. ^[16] Похоже, что это было первое устройство волновой энергии типа колеблющегося водяного столба. ^[17] С 1855 по 1973 год только в Великобритании было подано 340 патентов. ^[15]

Пионером современного научного исследования волновой энергии стали эксперименты Йошио Масуда в 1940-х годах. ^[18] Он протестировал различные концепции устройств волновой энергии в море, с несколькими сотнями устройств, используемых для питания навигационных огней. Среди них была концепция извлечения энергии из углового движения сочленений плота, которая была предложена в 1950-х годах Масудой. ^[19]

Возобновление интереса к волновой энергии было вызвано нефтяным кризисом 1973 года . Ряд университетских исследователей повторно изучили возможность генерирования энергии из океанских волн, среди которых были, в частности, Стивен Солтер из Эдинбургского университета и Йоханнес Фалнес из Норвежского технологического института (позже объединенного с Норвежским университетом науки и технологий ), Майкл Э. Маккормик из Военно-морской академии США , Дэвид Эванс из Бристольского университета , Майкл Френч из Ланкастерского университета , Ник Ньюман иCC Mei из Массачусетского технологического института .

Изобретение Стивена Солтера в 1974 году стало известно как утка Солтера или кивающая утка , хотя официально ее называли эдинбургской уткой. В небольших контролируемых испытаниях изогнутый кулачковый корпус Duck может останавливать 90% волнового движения и преобразовывать 90% из них в электричество, обеспечивая эффективность 81%. ^[20]

В 1980-х годах, когда цена на нефть упала, финансирование волновой энергетики резко сократилось. Тем не менее несколько прототипов первого поколения были испытаны в море. В последнее время, вслед за проблемой изменения климата, во всем мире снова растет интерес к возобновляемым источникам энергии, включая энергию волн. ^[21]

Первый в мире испытательный центр морской энергии был основан в 2003 году, чтобы дать толчок развитию индустрии энергии волн и приливов в Великобритании. Европейский центр морской энергии (EMEC), расположенный в Оркнейских островах, Шотландия, поддержал развертывание большего количества устройств для работы с волновой и приливной энергией, чем на любом другом месте в мире. EMEC предоставляет множество испытательных площадок в реальных морских условиях. Его связанный с сетью волновой испытательный полигон расположен в Биллиа Кроо, на западной окраине материковой части Оркнейских островов, и полностью подвержен влиянию Атлантического океана с уровнем моря до 19 метров, зарегистрированным на этом участке. Разработчики волновой энергии, которые в настоящее время тестируют в центре, включают Aquamarine Power , Pelamis Wave Power и ScottishPower Renewables .

Современные технологии [ править ]

Устройства волновой мощности обычно классифицируются по методу, используемому для захвата или использования энергии волн, по местоположению и системе отбора мощности . Расположены на берегу, на берегу и в море. Типы отбора мощности включают: гидроцилиндр , эластомерный шланговый насос , береговой насос, гидроэлектрическая турбина , воздушная турбина ^[22] и линейный электрический генератор . При оценке энергии волн как типа технологии важно различать четыре наиболее распространенных подхода: точечные поглотительные буи, поверхностные аттенюаторы, колеблющиеся водяные столбы и устройства перекрытия.

Точечный буй поглотителя [ править ]

Это устройство плавает на поверхности воды и удерживается на месте кабелями, подключенными к морскому дну. Точечный поглотитель определяется как имеющий ширину устройства, намного меньшую, чем длина входящей волны λ. Хороший точечный поглотитель имеет те же характеристики, что и хороший волновод. Энергия волны поглощается излучением волны с деструктивной интерференцией для входящих волн. Буи использовать подъем и падение набухает для генерации электроэнергии различных способов , включая непосредственно через линейные генераторы , ^[23] или с помощью генераторов , управляемых механических линейно-к-роторных преобразователями ^[24] или гидравлических насосов. ^[25] Электромагнитные полягенерируемые кабелями электропередачи, и акустика этих устройств может быть проблемой для морских организмов. Присутствие буев может повлиять на рыбу, морских млекопитающих и птиц как потенциально незначительный риск столкновения и места ночлега. Также существует вероятность запутывания в швартовных тросах. Энергия, отводимая от волн, также может повлиять на береговую линию, в результате чего рекомендуется держать участки на значительном удалении от берега. ^[26]

Аттенюатор поверхности [ править ]

Эти устройства действуют аналогично вышеупомянутым точечным амортизирующим буям с несколькими плавучими сегментами, соединенными друг с другом и ориентированными перпендикулярно набегающим волнам. Изгибающееся движение создается волнами, и это движение приводит в действие гидравлические насосы для выработки электроэнергии. Воздействие на окружающую среду аналогично воздействию точечных буев-поглотителей, с дополнительной опасностью, что организмы могут быть зажаты в суставах. ^[26]

Преобразователь пульсаций колебательной волны [ править ]

Эти устройства обычно имеют один конец, прикрепленный к конструкции или морскому дну, в то время как другой конец может свободно перемещаться. Энергия собирается за счет относительного движения тела относительно неподвижной точки. Преобразователи перенапряжения колеблющейся волны часто бывают в виде поплавков, заслонок или мембран. Экологические проблемы включают незначительный риск столкновения, искусственное рифление вблизи фиксированной точки, эффекты электродвижущей силы от подводных кабелей и удаление энергии, влияющее на перенос наносов. ^[26] Некоторые из этих конструкций включают параболические отражатели как средство увеличения энергии волны в точке захвата. Эти системы захвата используют движение волн для захвата энергии. ^[27] После того, как энергия волны захватываются у источника волны, мощность должна быть доведена до точки использования или для подключения к электрической сети с помощью передачи силовых кабелей . ^[28]

Колеблющийся столб воды [ править ]

Колеблющиеся водяные колонны могут быть расположены на берегу или в более глубоких водах на море. Благодаря воздушной камере, встроенной в устройство, набухание сжимает воздух в камерах, заставляя воздух проходить через воздушную турбину для создания электричества . ^{[29] При} прохождении воздуха через турбины создается значительный шум, что может повлиять на птиц и другие морские организмы в непосредственной близости от устройства. Также есть опасения по поводу того, что морские организмы могут попасть в ловушку или запутаться в воздушных камерах. ^[26]

Устройство перегрузки [ править ]

Устройства перекрытия - это длинные конструкции, которые используют скорость волны для заполнения резервуара до более высокого уровня, чем окружающий океан. Потенциальная энергия на высоте резервуара затем улавливается турбинами с низким напором. Устройства могут быть как на суше, так и на плаву. Плавучие устройства будут иметь экологические проблемы, связанные с воздействием системы швартовки на бентические организмы , запутыванием организмов или эффектами электродвижущей силы, создаваемыми подводными кабелями . Также существует некоторая озабоченность относительно низких уровней шума турбины и удаления энергии волн, влияющих на среду обитания в ближнем поле. ^[26]

Перепад давления под водой [ править ]

Погружные преобразователи перепада давления - сравнительно новая технология ^[30]использование гибких (обычно армированных резиной) мембран для извлечения энергии волн. Эти преобразователи используют разницу давлений в разных точках ниже волны для создания разницы давлений в замкнутой гидравлической системе отбора мощности. Этот перепад давления обычно используется для создания потока, который приводит в действие турбину и электрический генератор. В подводных преобразователях перепада давления часто используются гибкие мембраны в качестве рабочей поверхности между океаном и системой отбора мощности. Мембраны обладают преимуществом по сравнению с жесткими структурами, заключаются в податливости и малой массе, что может обеспечить более прямое взаимодействие с энергией волны. Их податливая природа также допускает большие изменения геометрии рабочей поверхности,которые можно использовать для настройки отклика преобразователя на конкретные волновые условия и для защиты его от чрезмерных нагрузок в экстремальных условиях.

Погружной конвертер можно размещать как на морском дне, так и в средней воде. В обоих случаях преобразователь защищен от ударов воды, которые могут возникать на свободной поверхности . Волновые нагрузки также уменьшаются нелинейно пропорционально расстоянию ниже свободной поверхности. Это означает, что за счет оптимизации глубины погружения такого преобразователя можно найти компромисс между защитой от экстремальных нагрузок и доступом к энергии волн. Затопленные ВЭК также могут снизить воздействие на морские удобства и навигацию, поскольку они не находятся на поверхности.

Плавающие преобразователи в воздухе [ править ]

Признанная потребность в повышенной надежности технологии преобразования волновой энергии породила эту группу концепций. Плавающие преобразователи в воздухе обеспечивают потенциально повышенную надежность компонентов оборудования, так как они расположены над морской водой, что позволяет легко их осматривать и обслуживать. Примеры различных концепций плавающих преобразователей в воздухе показаны в № 7 рисунка. 7а) системы отбора энергии демпфирующего типа с турбинами в отсеках, содержащих плещущуюся пресную воду; 7б) маятниковые системы с горизонтальной осью; 7в) маятниковые системы с вертикальной осью.

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Общие экологические проблемы, связанные с развитием морской энергетики, включают:

• Риск столкновения морских млекопитающих и рыб с лопастями приливных турбин ;
• Влияние электромагнитных полей и подводного шума от работающих морских энергетических устройств;
• Физическое присутствие морских энергетических проектов и их потенциал для изменения поведения морских млекопитающих, рыб и морских птиц с привлечением или избеганием;
• Потенциальное воздействие на морскую среду ближнего и дальнего поля и такие процессы, как перенос наносов и качество воды .

База данных Tethys обеспечивает доступ к научной литературе и общей информации о потенциальном воздействии энергии волн на окружающую среду. ^[31]

Возможный [ править ]

Мировой ресурс энергии прибрежных волн оценивается более чем в 2 ТВт. ^[32] Места с наибольшим потенциалом силы волн включают западное побережье Европы, северное побережье Великобритании и тихоокеанские побережья Северной и Южной Америки, юга Африки, Австралии и Новой Зеландии. Северный и южный умеренные зоны являются лучшими участками для улавливания силы волн. Преобладающие западные ветры в этих зонах сильнее всего дуют зимой.

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) сделала оценки для различных стран по всему миру в отношении количества энергии, которое может быть произведено с помощью волновых преобразователей энергии (WEC) на их береговой линии. В частности, для Соединенных Штатов, по оценкам, общее количество энергии, которое может быть произведено вдоль их береговой линии, эквивалентно 1170 ТВтч в год, что составляет примерно 10 кВтч на гражданина США в день. Это почти 5% от общего потребления энергии на одного гражданина, включая транспорт и промышленность. ^[33]Хотя это звучит многообещающе, береговая линия вдоль Аляски составляла прибл. 50% общей энергии, созданной в рамках этой оценки. Учитывая это, потребуется соответствующая инфраструктура для передачи этой энергии с берегов Аляски на материковую часть Соединенных Штатов, чтобы должным образом извлечь выгоду из удовлетворения энергетических потребностей Соединенных Штатов. Однако эти цифры показывают большой потенциал этих технологий, если они будут реализованы в глобальном масштабе, чтобы удовлетворить поиск источников возобновляемой энергии.

ВЭУ подверглись тщательной проверке в ходе исследований, особенно в отношении их эффективности и транспортировки генерируемой ими энергии. NREL показал, что эти WEC могут иметь эффективность около 50%. ^[33] Это феноменальный рейтинг эффективности производства возобновляемой энергии. Для сравнения: солнечные панели с КПД выше 10% считаются жизнеспособными для устойчивого производства энергии. ^[34]Таким образом, значение КПД 50% для возобновляемого источника энергии чрезвычайно важно для будущего развития возобновляемых источников энергии, которое будет реализовано во всем мире. Кроме того, были проведены исследования по изучению более мелких WEC и их жизнеспособности, особенно в отношении выходной мощности. Одно исследование показало большой потенциал небольших устройств, напоминающих буи, способных генерировать мощность до 6 МВт при различных волновых условиях и колебаниях, а также при различных размерах устройства (вплоть до примерно цилиндрического буя весом 21 кг). ^[35] Даже дальнейшие исследования привели к разработке меньших, компактных версий существующих WEC, которые могли бы производить такое же количество энергии, используя примерно половину площади, необходимой для существующих устройств. ^[36]  

Проблемы [ править ]

Возможное воздействие на морскую среду. Например, шумовое загрязнение может иметь негативное влияние, если его не контролировать, хотя шум и видимое воздействие каждой конструкции сильно различаются. ^[9] Другие биофизические воздействия (флора и фауна, режимы наносов, структура и потоки водной толщи) расширения масштабов технологии изучаются. ^[37] С точки зрения социально-экономических проблем, волновые фермы могут привести к вытеснению коммерческих и рекреационных рыбаков с продуктивных рыболовных угодий, могут изменить характер питания песчаным пляжем и могут представлять опасность для безопасного судоходства. ^[38] Кроме того, поддерживающая инфраструктура, такая как подключение к морским сетям, не является широко доступной. ^[39]Развертывание ОЭС и подводных подстанций на море связано со сложными процедурами, которые могут создать чрезмерную нагрузку на компании, работающие в этих приложениях. Например, в 2019 году шведская производственная дочерняя компания Seabased Industries AB была ликвидирована из-за «серьезных проблем в последние годы, как практических, так и финансовых». ^[40]

Волновые фермы [ править ]

Группа устройств волновой энергии, развернутых в одном месте, называется волновой фермой , волновой энергетической фермой или волновым энергетическим парком. Волновые фермы представляют собой решение для увеличения производства электроэнергии. Устройства парка будут взаимодействовать друг с другом гидродинамически и электрически в зависимости от количества машин, расстояния между ними, геометрической схемы, волнового климата, локальной геометрии, стратегий управления. Процесс проектирования волновой энергетической фермы представляет собой задачу множественной оптимизации с целью получения высокой мощности при низких затратах и ​​колебаниях мощности. ^[41]

Проекты волновых ферм [ править ]

Австралия [ править ]

• Компания Bombora Wave Power ^[42] базируется в Перте, Западная Австралия, и в настоящее время занимается разработкой гибкого мембранного преобразователя mWave ^[43] . Bombora в настоящее время готовится к коммерческому пилотному проекту в Пенише, Португалия , и имеет офис в доках Пембрукшира. ^[44]
• Чето волна ферма у берегов Западной Австралии работает , чтобы доказать коммерческую жизнеспособность и после предварительного экологического утверждения, получил дальнейшее развитие. ^{[45] [46]} В начале 2015 года к сети была подключена многомегаваттная система стоимостью 100 миллионов долларов, при этом вся электроэнергия покупалась для питания военно-морской базы HMAS в Стирлинге . Два полностью погруженных буя, закрепленных на морском дне , передают энергию волн океана посредством гидравлического давления на берег; приводить в действие генератор электричества, а также производить пресную воду. По состоянию на 2015 год ^[update]планируется установить третий буй. ^{[47] [48]}
• Ocean Power Technologies ( OPT Australasia Pty Ltd ) разрабатывает волновую ферму, подключенную к сети около Портленда, Виктория, через волновую электростанцию ​​мощностью 19 МВт. Проект получил грант в размере 66,46 млн австралийских долларов от федерального правительства Австралии. ^[49]
• Oceanlinx планировала провести демонстрацию в промышленных масштабах у побережья Южной Австралии в Порт-Макдоннелле . Компания перешла на прием в 2014 году. Их устройство, greenWAVE , имело запланированную номинальную электрическую мощность 1 МВт. Проект был поддержан ARENA в рамках программы Emerging Renewables Programme. Устройство greenWAVE было гравитационной структурой, стоящей на дне, не требующей якорной стоянки или подготовки морского дна и не имеющей движущихся частей под поверхностью воды. ^[50]
• Wave Swell Energy ^[51] устанавливает пробный генератор волн в гавани Грасси , остров Кинг . ^{[52] [53]} Это установка мощностью 200 кВт, которая будет подключена к существующей микросети острова , которая также использует энергию ветра, солнца, батареи и дизельное топливо. ^[54]

Португалия [ править ]

• Агусадора Wave Farm была первой в мире волны фермы . Он был расположен в 5 км от берега недалеко от Повуа-де-Варзин , к северу от Порту , Португалия. Ферма была спроектирована для использования трех преобразователей энергии волн Пеламиса для преобразования движения поверхностных волн океана в электричество, общая установленная мощность составила 2,25 МВт . Ферма впервые вырабатывала электроэнергию в июле 2008 года ^[55] и была официально открыта 23 сентября 2008 года министром экономики Португалии. ^{[56] [57]}Волновая ферма была закрыта через два месяца после официального открытия в ноябре 2008 года в результате финансового краха Babcock & Brown из-за глобального экономического кризиса. В это время машины находились за пределами площадки из-за технических проблем, и хотя они были устранены, они не вернулись на площадку и были впоследствии списаны в 2011 году, поскольку технология перешла на вариант P2, поставляемый E.ON и Scottish Renewables . ^[58] Вторая фаза проекта, предусматривающая увеличение установленной мощности до 21 МВт с использованием еще 25 машин Pelamis ^[59], находится под сомнением после финансового краха Бэбкока.

Швеция [ править ]

• Группа по исследованию волновой энергии в Уппсальском университете разработала технологию преобразователя волновой энергии с линейным генератором . Первое полномасштабное устройство было установлено и испытано в 2006 году на исследовательском полигоне за пределами города Лисекил на западном побережье Швеции. Наряду с исследованиями в области производства энергии изучаются также исследования, связанные с влиянием волновых энергетических машин на морскую среду. ^{[60] [61]}

Соединенное Королевство [ править ]

• Айла лимфа была установлена и подключена к национальной сети в 2000 году и является первой в мире энергетической установки коммерческой волны. Он был выведен из эксплуатации в 2012 году, а компания Wavegen закрылась в 2013 году. ^[62]
• Финансирование волновой фермы мощностью 3 МВт в Шотландии было объявлено 20 февраля 2007 года шотландским исполнительным органом стоимостью более 4 миллионов фунтов стерлингов в рамках пакета финансирования в размере 13 миллионов фунтов стерлингов для морской энергетики в Шотландии . Первая машина была запущена в мае 2010 года. ^[63] Фирма Pelamis, стоявшая за проектом, перешла к администрированию в 2014 году. ^[64]
• Объект, известный как Wave hub , был построен у северного побережья Корнуолла, Англия, для содействия развитию волновой энергии. Концентратор Wave будет действовать как гигантский удлинительный кабель, позволяющий подключать массивы устройств, генерирующих волновую энергию, к электросети. Первоначально концентратор Wave позволит подключить 20 МВт мощности с потенциальным расширением до 40 МВт . По состоянию на 2008 год ^{[ требуется обновление ]} четыре производителя устройств выразили заинтересованность в подключении к концентратору Wave. ^{[65] [66]} Ученые подсчитали, что волновой энергии, собранной в Wave Hub, хватит для питания до 7 500 домашних хозяйств. Это место может сократить выбросы парниковых газов в размере около 300 000 тонн углекислого газа в следующие 25 лет. ^[67] Wave Hub подвергся критике ^{[ кем? ]} в 2018 году после того, как не удалось произвести электричество, подключенное к сетям. ^[68]
• Исследование, проведенное в 2017 году Университетом Стратклайда и Имперским колледжем, было посвящено неспособности разработать "готовые к рынку" волновые энергетические устройства - несмотря на нажим правительства Великобритании на сумму более 200 миллионов фунтов стерлингов за предыдущие 15 лет - и способы повышения эффективности будущей государственной поддержки. ^[69]

Соединенные Штаты [ править ]

• Ридспорт, штат Орегон - коммерческий волновой парк на западном побережье США, расположенный в 2,5 милях от берега недалеко от Ридспорта, штат Орегон . Первая фаза этого проекта рассчитана на десять буев PB150 PowerBuoys , или 1,5 мегаватта. ^{[70] [71]} Установка волновой фермы Reedsport была запланирована на весну 2013 года. ^[72] В 2013 году проект был приостановлен из-за юридических и технических проблем. ^[73]
• Залив Канеохе, Оаху , Гавайи - Испытательный полигон волновой энергии (WETS) ВМФ, в настоящее время испытывающий волновое устройство Азура ^[74] Волновое энергетическое устройство Азура представляет собой 45-тонный преобразователь волновой энергии, расположенный на глубине 30 метров (98 футов) в заливе Канеохе. . ^[75]

Патенты [ править ]

• Заявка WIPO на патент WO2016032360 - 2016 Насосная гидроаккумулирующая система - заявка на патент "Гидроэнергетика с амортизацией давления"
• Патент США 8,806,865 - Устройство для сбора энергии океанской волны, 2011 г. - Патент Pelamis / Salter's Duck Hybrid
• Патент США 3,928,967 - 1974 Устройство и способ извлечения волновой энергии - оригинальный патент «Утка Солтера».
• Патент США 4,134,023 - 1977 Устройство для использования в извлечении энергии из волн на воде - метод Солтера для повышения эффективности «утки».
• В патенте США 6194815 - 1999 Пьезоэлектрический генератор вращающаяся электрическая энергия
• Патент США 1 930 958 - 1932 г. Волновой двигатель - Океанская электростанция Парсонс - Херринг-Коув Новая Шотландия - март 1925 г. Первая в мире коммерческая установка для преобразования энергии океанских волн в электрическую. Дизайнер - Осборн Хэвлок Парсонс - родился в 1873 году, Петиткодиак, Нью-Брансуик.
• Преобразователи волновой энергии, использующие перепады давления US 20040217597 A1 - 2004 Преобразователи волновой энергии, использующие перепады давлений ^[76]

См. Также [ править ]

• Морская энергия
• Сила волн в Новой Зеландии
• Сила волн в Шотландии
• Преобразование тепловой энергии океана
• Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (OEERE)
• Мировое потребление энергии
• Список волновых электростанций
• Список волновых энергетических проектов

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Круз, Жоао (2008). Энергия океанских волн - текущее состояние и перспективы на будущее . Springer. ISBN 978-3-540-74894-6., 431 с.
• Фалнес, Йоханнес (2002). Океанские волны и колебательные системы . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-01749-7., 288 с.
• Маккормик, Майкл (2007). Преобразование энергии океанской волны . Дувр. ISBN 978-0-486-46245-5., 256 с.
• Твиделл, Джон; Weir, Anthony D .; Вейр, Тони (2006). Возобновляемые источники энергии . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-419-25330-3., 601 с.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме мощности волн .

• Кейт Гэлбрейт (22 сентября 2008 г.). «Сила беспокойного моря будоражит воображение» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 9 октября 2008 года .
• «Сила волн: грядущая волна» от журнала Economist, 5 июня 2008 г.
• Tethys - база данных Tethys из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории