Океан как генератор: исследователи разработали метод преобразования до 90% энергии волн в электричество

Исследователи из Австралии и Германии разработали новый метод, позволяющий преобразовать 90% энергии океанических волн в электроэнергию.

Проект совместно реализовывали ученые из Аугсбургского университета, Университета Аделаиды и Мельбурнского университета. Исследователи установили, что настройка морских буев в зависимости от уровня волн может помочь крупным волновым электростанциям более эффективно улавливать энергию.

Результаты моделирования были основаны на электростанциях, включающих от 50 до 100 буев. По их мнению, именно такое количество обеспечит высокую производительность при изменении частоты и направления волн.

Как отмечает доктор Мальте Петер из Института математики Аугсбургского университета, можно использовать специальные буи, закреплённые на морском дне. Сначала волны будут поднимать их, а затем они будут опускаться между волнами. Это постоянное движение создает своего рода динамо-машину, которая генерирует электричество.

Исследователи отмечают, что подобные буи могут быть высотой с дом и производить достаточно электроэнергии для нескольких сотен реальных домов. Однако объединение нескольких подобных буев в единую энергосистему может повлиять на сами волны.

Когда волны распространяются внутри системы, буи постепенно разрушают их в результате рассеивания и экранирования. Из-за этого буи в передней части фермы могут сталкиваться с совершенно другими волнами, чем буи, расположенные сзади.

Доктор Мальте Петер отмечает, что это создает проблему, ведь у буев есть предпочтительный ритм движения вверх-вниз, который называют резонансной частотой. Современные буи для сбора энергии волн могут регулировать эту частоту только в определенных пределах. Также можно регулировать сопротивление генератора, приводимого в действие буем.

В своём исследовании учёные оптимизировали оба параметра для каждого буя на ферме из 50–100 таких объектов, размещённых в шахматном порядке. Также учитывались положение каждого из них и эффективность сбора энергии.

По результатам моделирования, такой подход оказался эффективным в невероятно широком диапазоне частот волн. Система демонстрировала стабильную эффективность независимо от того, двигались ли волны быстро или медленно. Изменение направления волн также оказывало незначительное влияние.

Однако, по утверждению исследователей, метод позволяет извлекать более 90% энергии волн. Исследователи также отмечали, что при прохождении через ряды буев волны постепенно уменьшались. На выходе из фермы волны в основном превращались в лёгкую рябь.

Данный подход позволяет увеличить выработку электроэнергии за счёт энергии волн без необходимости внесения существенных изменений в существующие технологии. Однако, несмотря на такой доступный и неисчерпаемый ресурс, как океанические волны, установка и обслуживание необходимого оборудования остаются дорогостоящими. Исследователи подчеркивают, что конкурентоспособность волновых электростанций по сравнению с ветровыми и солнечными будет зависеть от технологического развития и стоимости.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Fluid Mechanics 

Источник: Interesting Engineering