Преобразование энергии ветровых волн в электрическую энергию

Abstract

Экологические проблемы и энергетическая безопасность заставили многие страны обратиться к возобновляемым источникам энергии. В последние десятилетия широкое применение получили солнечные и ветроэлектростанции. Ветровые волны морей и океанов также обладают большими ресурсами экологически чистой энергии. При этом плотность энергии морских волн значительно выше, чем плотность энергии солнечного излучения и ветра, и волны сами несут свою энергию к берегам. Однако попытки практического использования энергии волн для получения электроэнергии стали предприниматься только в последние годы. Построены несколько вариантов опытных волновых электростанций (ВлЭС), например, Oceanlinx , Pelamis , Oyster . Энергия волн имеет две составляющие - потенциальную и кинетическую, которые между собой равны. Эффективность ВлЭС зависит от способности конструкции ВлЭС использовать для преобразования в электрическую энергию и потенциальную энергию, и кинетическую энергию волн. В статье выполнен анализ эффективности различных вариантов опытных ВлЭС. Показано, что большинство из них может преобразовать в электрическую энергию только часть потенциальной энергии волн, а кинетическая энергия волн при этом не используется. Предлагается конструкция ВлЭС способная преобразовать в электрическую энергию и потенциальную, и кинетическую энергию волн. Кроме того, в этой конструкции ВлЭС сложное механическое и электрическое оборудование размещается в воздушной среде, что обеспечит высокую надежность и ресурс.Environmental problems and energy security have forced many countries to turn to renewable energy sources. In recent decades, solar and wind power plants have been widely used. Wind waves of the seas and oceans also have large resources of clean energy. At the same time, the energy density of sea waves is much higher than the energy density of solar radiation and wind, and the waves themselves carry their energy to the shores. However, attempts to use wave energy for generating electricity have been made only in recent years. Now several versions of experimental wave energy converters (WEC) have been built, for example, Oceanlinx, Pelamis, Oyster. Wave energy has two components-potential and kinetic, which are equal to each other. The efficiency of a WEC depends on the ability of the WEC design to use both potential energy and kinetic energy of waves for conversion to electrical energy. The article analyzes the effectiveness of various variants of experimental WECs. It is shown that most of them can convert only a part of the potential energy of waves into electrical energy, and the kinetic energy of waves is not used. We propose a design of a WEC that can convert both potential and kinetic energy of waves into electrical energy. In addition, in this WEC design, complex mechanical and electrical equipment is placed in the air, which will provide high reliability and resource.