Океан як генератор: дослідники створили метод перетворення до 90% енергії хвиль на електрику

Дослідники з Австралії та Німеччини розробили новий метод, який дозволяє перетворити 90% енергії океанічних хвиль на електроенергію.

Проєкт спільно реалізовували науковці з Аугсбурзького університету, університету Аделаїди та Мельбурнського університету. Дослідники встановили, що налаштування морських буїв залежно від рівня хвиль може допомогти великим хвильовим електростанціям ефективніше вловлювати енергію.

Результати моделювання базувались на електростанціях, які включають від 50 до 100 буїв. На їхню думку, саме така кількість забезпечуватиме високу продуктивність за зміни частоти та напряму хвиль.

Як зазначає доктор Мальте Петер з Інституту математики Аугсбурзького університету, можна використовувати спеціальні буї, закріплені на морському дні. Спочатку хвилі підійматимуть їх, а потім вони опускатимуться між хвилями. Цей постійний рух створює свого роду динамо-машину, яка генерує електрику.

Дослідники зазначають, що подібні буї заввишки можуть бути розміром з будинок й виробляти достатньо електроенергії для кількох сотень реальних будинків. Однак об’єднання кількох подібних буїв в єдину енергосистему може вплинути на самі хвилі.

Коли хвилі поширюються всередині системи, буї поступово руйнують їх внаслідок розсіювання та екранування. Через це буї на передній частині ферми можуть стикатись зовсім з іншими хвилями, ніж буї, розташовані позаду.

Доктор Мальте Петер зазначає, що це створює проблему, адже в буїв є переважний ритм руху вгору-вниз, який називають частотою резонансу. Сучасні буї для збору енергії хвиль можуть регулювати цю частоту лише у певних межах. Можна також регулювати опір генератора, який приводиться в дію буєм.

У своєму дослідженні науковці оптимізували обидва параметри для кожного буя на фермі з 50-100 таких об’єктів, розміщених у шаховому порядку. Також враховувалось положення кожного з них та ефективність збору енергії.

За результатами моделювання, такий підхід був дієвим у неймовірно широкому діапазоні частот хвиль. Система демонструвала стабільну ефективність незалежно від того, чи рухались хвилі швидко або повільно. Зміна напряму хвиль також незначно впливала.

Однак за твердженням дослідників, метод дозволяє отримувати понад 90% енергії хвиль. Дослідники також вказували, що з проходженням через ряди буїв хвилі поступово зменшувались. На виході з ферми хвилі переважно перетворювались на легкі брижі.

Підхід дозволяє збільшити генерацію електрики від енергії хвиль без необхідності внесення суттєвих змін у наявні технології. Однак попри такий доступний й невичерпний ресурс як океанічні хвилі, встановлення та обслуговування необхідного обладнання залишаються вартісними. Дослідники підкреслюють, що конкурентність хвильових електростанцій порівняно з вітровими та сонячними залежатиме від технологічного розвитку та вартості.

Результати дослідження опубліковані в журналі Journal of Fluid Mechanics 

Джерело: Interesting Engineering