В сравнении с солнечной и ветровой, волновая энергетика задерживается в развитии. Тем не менее, накоплено множество хороших идей и даже готовых технических решений, и они поддаются классификации.
Высота волн зависит от длины морского участка («разгона»), где ветер дует в постоянном направлении. Волны могут передавать энергию на тысячи километров с небольшими потерями. Энергия волнения максимальна на поверхности и быстро затухает с глубиной.
В основе волновых электростанций, которые размещаются в шельфовых, прибрежных и береговых зонах, – преобразователи волновой энергии (WEC). Разнообразие волновых условий в разных регионах вызвало к жизни широкий спектр WEC, находящихся на различных этапах исследований и разработок.
Поплавки
Поплавковые электростанции основаны на точечных поглотителях энергии, которые работают за счёт относительного движения плавучего тела, раскачиваемого волнами, и менее подвижной или стационарной основы. Размеры поплавка (буя) малы по сравнению с длиной волн. Поплавок может находиться на поверхности или под водой, а основой может служить массивная конструкция, менее подверженная воздействию волн, или морское дно. Для выработки электроэнергии используется роторный или линейный электрогенератор, прикреплённый к поплавку. Другой вариант – привод насоса, перекачивающего жидкость.
Буи, особенно в большом количестве, нарушают естественные условия жизни рыб, морских млекопитающих и птиц. Научное сообщество обеспокоено, что электромагнитные поля, генерируемые силовыми кабелями и движущимися частями механизмов, способны искажать естественное магнитное поле Земли, которое животные используют для навигации и охоты. Крупномасштабные волновые электростанции способны нарушить естественные экосистемы, ухудшая качество воды и создавая наносы. Однако, поглощая энергию волн, технические устройства защищают береговую линию от разрушения.
Контурные плоты
Контурный плот (английское название surface attenuator, «поверхностный аттенюатор») обычно состоит из нескольких соединённых между собой плавучих сегментов, ориентированных вдоль набегающих волн. Подъёмы и спады уровня воды преобразуются в изгибающие усилия, которые можно задействовать для вращения вала генератора или работы гидравлического насоса. Некоторые конструкции предусматривают длинную гибкую плавучую панель вместо ряда сочленённых жёстких сегментов.
Опасения по поводу вреда для обитателей моря здесь те же, что и в случае поплавковых электростанций. Также возможно защемление животных в стыках конструкции.
Колеблющиеся водяные столбы
В электростанциях с колеблющимся водяным столбом волны создают в камере давление воздуха, который выдувается сквозь воздушную турбину. При отступлении воды возникающий вакуум затягивает воздух обратно в камеру через турбину. Такие системы могут располагаться у берега или в открытом море.
При прохождении воздуха через турбины возникает шум, способный дезориентировать птиц, морских млекопитающих и других животных. Также учёные опасаются, что морские обитатели могут попасть в воздушные камеры.
Черпай через край
Волновые генераторы с искусственным водохранилищем, которое наполняется путём перелива воды через край ограждения, позволяют получить более высокий уровень воды, чем у окружающего моря. Разница давлений используется для работы низконапорной турбины, соединённой с генератором, как в старой доброй гидроэнергетике. Установки могут быть наземными или плавучими, располагающимися в открытом море.
Экологи опасаются попадания морских организмов в водохранилище и столкновения животных с лопастями турбин, несмотря на их медленное вращение.
Просто качалки
Волновые качалки обычно одним концом закреплены на несущей конструкции или морском дне, а другой их конец может свободно перемещаться вод воздействием волн. Преобразователи часто имеют прямоугольную форму и могут включать несколько крыльев для подключения дополнительных гидродинамических сил. Поворачиваясь на шарнире, преобразователь приводит в действие генератор или насос для создания давления в жидкости.
Качалки проблематичны для крупных морских обитателей из-за риска засасывания и столкновений.
Теги: классификация волновых электростанций, волновая энергетика – это просто, основные подходы к извлечению энергии волн.
______________________________
Спасибо за ваши комментарии и лайки. Нам важно, что вы нас читаете.