Основні підходи до перетворення енергії хвиль. МГД-генератори

Сумарна енергія хвиль оцінюється приблизно в 3 ТВт. У Світовому океані ділянки з досить стабільним по потужності хвилюванням зустрічаються рідко. Виконання оцінок для конкретних районів вимагає тривалих спостережень, у цілому по океані цих спостережень ще не досить. Можна сказати, що зараз найбільш вивчено Північне море (у ньому ведеться інтенсивний видобуток нафти й газу) і взагалі Північна Атлантика. Звичайна хвиля в досить бурхливому Північному морі має потужність близько 40 кВт на метр гребеня протягом 30 % часу існування й приблизно 10 кВт/м в інші 70 % часу. Для точної оцінки потенціалу хвилювання крім усереднених характеристик потужності важливий ще спектральний і просторові (напрямок приходу) характеристики. Тому прості оцінки за допомогою відомого співвідношення виду

Р = 0,25pgH2 uL,

де Н - висота хвиль; u - швидкість поширення; L - характерний горизонтальний розмір перетворювача, виявляються лише приблизними, придатними тільки для рішення питання про те, чи варто в принципі займатися в досліджуваному районі перетворенням енергії хвиль. Крім того, подібні питомі характеристики не дають повного уявлення про можливість одержання енергії на всій акваторії.

Для морів, що омивають береги країн СНД, Г. В. Матушевский методом осереднення елементів хвиль із урахуванням забезпеченості по сезонах отримав наступні питомі потужності: Берингове - 15-44, Баренцево-22-29, Японське -21-31; Охотське-12-20, Каспійське -7-11, Балтійське - 7-8, Чорне - 6-8 кВт/м.

Енергохвильові перетворювачі (ЕХП) можуть класифікуватися залежно від типу носія, призначення, розміщення, способу перетворення, знімання

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

енергії, діапазону прийнятих висот хвиль.

Поділ за типом носія:

1. Газові (ЕХПГ);

2. Рідинні (ЕХПР).

3. Прямого перетворення.

Газові перетворювачі, - у яких для передачі енергії, як енергоносій використовується додаткове середовище, у цьому випадку - газ або суміш газів.

Рідинні перетворювачі, - у яких для передачі енергії, як енергоносій використовується рідина (у деяких випадках морська або прісна вода).

Прямого перетворення, - у яких передача імпульсу схвильованої поверхні відбувається прямо, без застосування розділових середовищ. Залежно від призначення:

1. Однорежимні;

2. Універсальні;

Однорежимні - дані перетворювачі призначені для роботи в будь-якому, одному режимі роботи, тобто забезпечення подачі енергоносія при певних технологічних параметрах із числа наступних:

• Номінальна витрата носія Qпод., що змінюється в широких межах;

• Номінальний тиск носія Рпод., що змінюється в широких межах;

• Номінальних Q і Р подачі.

Універсальні - можливий автоматичний або ручний перехід на будь-який режим робіт із числа зазначених вище.

Залежно від розміщення:

1. берегові;

2. морського базування;

3. змішаного (переміщувані).

До перетворювачів берегового базування належать перетворювачі, розміщені в береговій зоні (безпосередньо прикріплені до берега, або зон, що

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

перебувають під впливом дії прибою).

До перетворювачів морського базування належать перетворювачі, розміщені вдалині від дії хвиль прибою, до їхнього числа належать перетворювачі, розміщені на придонних височинах або поблизу від них (зона впливу височин).

До перетворювачів змішаного розміщення належать перетворювачі, які можуть міняти своє розміщення, у т. ч. внаслідок економічних або інших причинах (до них належать перетворювачі, переміщувані в райони максимальних хвилювань).

За способом перетворення: 1. пневматичні;

2. гідравлічні;

3. змішані (емульсійні);

4. механічні;

5. магнітодинамічні.

До пневматичних (компресорних) перетворювачів належать

перетворювачі, які використовують для передачі енергії стиснені гази або суміш газів, у т. ч. повітря (газоподібний носій енергії).

До гідравлічних перетворювачів належать перетворювачі, у яких для передачі імпульсу впливу використовується рідина (у т. ч. морська вода або прісна вода).

До перетворювачів змішаного способу перетворення належать перетворювачі, у яких для передачі імпульсу впливу застосовується як рідинний, так і газоподібний енергоносій.

До механічних способів перетворення енергії хвиль належать перетворювачі, у яких для передачі імпульсу впливу, застосовуються різні кінематичні зв'язки (у т. ч. важільні, поворотні механізми з різним ступенем кута зсуву (повороту)) і ін.

До магнітодинамічних способів перетворення енергії хвиль належать

Кафедра енергетики та електротехніки Джерела енергії на Землі

К. т.н., доц. Є. О. Баганов

перетворювачі, у яких енергія робочого тіла (рідкого або газоподібного електропровідного середовища), що рухається в магнітному полі, перетворюється безпосередньо в електричну енергію.

По зніманню енергії: 1. повної;

2. кінетичної;

3. потенційної.

До перетворювачів з повним зніманням енергії ставляться перетворювачі, у яких відбувається знімання більше 50% повної енергії схвильованої поверхні.

Аналогічні визначення при кінетичному й потенційному перетворенні енергії, тобто максимум перетворення тільки одного виду енергії, інші види енергії знімаються частково - менш 50% від запасеного виду енергії.