stringtranslate.com

Утка Солтера

Утка Солтера , также известная как кивающая утка или по официальному названию Эдинбургская утка , представляет собой устройство, преобразующее энергию волн в электричество. Воздействие волн вызывает вращение гироскопов , расположенных внутри грушевидной «утки», а электрический генератор преобразует это вращение в электричество с общей эффективностью до 90%. Утка Солтера была изобретена Стивеном Солтером в ответ на нехватку нефти в 1970-х годах и была одним из самых ранних проектов генераторов, предложенных для программы Wave Energy в Соединенном Королевстве . Финансирование проекта было прекращено в начале 1980-х годов после того, как поставки нефти восстановились, а правительство Великобритании отказалось от альтернативных источников энергии. [1] По состоянию на май 2018 года ни одно волновое устройство не было запущено в крупномасштабное производство.

История

В результате нефтяного кризиса 1973 года Солтер приступил к созданию источника альтернативной энергии . Идея создания утки Солтера возникла во время его исследований сливного бачка в Эдинбургском университете . [2] Он изобрел утку Солтера в 1974 году и попытался сделать ее основным устройством для программы Wave Energy в Соединенном Королевстве . Прототипная попытка использования устройства была построена в 1976 году у пляжа Дорес . Она должна была использоваться для «обеспечения около 20 кВт мощности». [3] Она была немного изменена по сравнению с первоначальным проектом, и Университет Ковентри, который помогал с проектированием, продолжил использовать отдельный тип, который был назван Sea Clam. [4]

Из-за переизбытка нефти в 1980-х годах предполагаемая потребность в немедленных альтернативных источниках энергии впоследствии снизилась, и в 1982 году программа Wave Energy была закрыта, положив конец надежде на то, что утка Солтера станет опорой в кампании альтернативной энергетики. [5] После более позднего расследования было обнаружено, что при определении затрат Отделом поддержки энергетических технологий была неверно оценена стоимость строительства утки Солтера более чем в два раза по сравнению с фактической стоимостью. Отдел поддержки энергетических технологий [6] был создан в 1974 году как агентство от имени Министерства энергетики; хотя его функция заключалась в управлении исследовательскими программами по возобновляемым источникам энергии и энергосбережению, он находился в ведении Управления по атомной энергии Соединенного Королевства . Соображения стоимости, основанные на результатах, были одними из основных факторов, по которым утки не были запущены в широкомасштабное производство в рамках программы Wave Energy в конце 1970-х годов. Другим важным фактором было то, что консалтинговая фирма [ кто? ], которому было поручено распределять правительственные гранты, перешли 9,5 миллионов фунтов стерлингов, которые были выделены на исследования Солтера и усовершенствование утки Солтера, поэтому средства фактически не были предоставлены Солтеру и его группе. [7] После этого открытия и с ростом исследований в области альтернативной энергии в 2000-х годах, утка Солтера начала использоваться как часть исследований волновой энергии в Соединенном Королевстве. [5]

Дизайн

Две модели «Утки» в стеклянной витрине. Одна из них сделана из металла с выступающими из нее кабелями, другая — более простая деревянная модель похожей формы. Ниже находится панель с фотографией Солтера и текстом: 1. Модель «Утка» с широким баком Edinburgh Wave Power Group, Эдинбург, Шотландия, 1980-е годы. Предоставлена ​​в аренду Национальным музеем горного дела. 2. Модель «Утка» из шотландского пробкового дерева Professor Stephen Salter, Эдинбург, Шотландия, 1974 год. Предоставлена ​​в аренду Национальным музеем горного дела, Шотландия.
Модели утки, выставленные в Национальном музее Шотландии

Первоначальный прототип утки Солтера был сделан из «цепочки плавающих лопастей из рудиментарных поперечных сечений утки, соединенных через центральный позвоночник». Сама цепочка имела 12 прикрепленных к ней уток, которые были «шириной 50 см, установленными на позвоночнике диаметром 27 см и длиной 6 м». Она была сделана в Университете Ковентри с использованием материалов от Ready Made Concrete и Insituform. [3] Окончательный дизайн работал так, что 20-30 уток были соединены вместе сочлененным позвоночником, причем каждая утка двигалась вместе с волнами, которые ее ударяли, и передавала энергию удара «шести-десяти насосам» для каждой утки. [4] Грушевидная форма уток заставляет их смотреть на волны из-за определенной ориентации их позвоночника, так что они качаются и переворачиваются, когда на них попадает волна. Это заставляет четыре гироскопа внутри двигаться вперед и назад, создавая гидравлическую энергию, которая передается турбине или генератору. [8]

Энергоэффективность

Для того чтобы определить эффективность выработки энергии утки Солтера, в 1975 году ученый Свифт-Хук и другие провели ряд испытаний. Оптимальный диапазон уток определялся по формуле:

Использование строчной буквы r в этой формуле указывает на радиус спины уток. Они также должны были проверить энергию падения (R), выделяемую погруженной поверхностью (s), формула которой выглядит так:

В этой формуле v обозначает скорость тела, а u — невозмущенную скорость жидкости, перпендикулярную поверхности. С этим они смогли затем использовать окончательную формулу, которая проверяла эффективность поглощения, eta (n),

Использование этих трех формул позволило Свифт-Хуку определить, что утка Солтера способна преобразовывать «90% энергии волн в механическую энергию». Однако этот процент был ниже, когда утку испытывали в лаборатории. В различных типах реалистичных условий эффективность утки сильно варьируется и часто падает примерно до 50%, поскольку утки чаще используются в штормовую погоду, чтобы преобразовать достаточно энергии волн. И наоборот, утки бесполезны в спокойную погоду, поскольку волны не будут иметь достаточно энергии для существенного выхода энергии (даже при высокой эффективности преобразования). [4]

Ссылки

  1. ^ "The coming wave". 5 июня 2008 г. Получено 16 января 2019 г. – через The Economist.
  2. ↑ Джон Мосс (4 февраля 1982 г.). «Команда по волновой энергии готовится к решению правительства». New Scientist . 93 (1291). Reed Business Information: 308. Получено 15 мая 2011 г.
  3. ^ ab "Кивающая утка, чтобы поклониться озеру Лох-Несс". New Scientist . 72 (1027). Reed Business Information: 387. 18 ноября 1976 г. Получено 16 мая 2011 г.
  4. ^ abc Charlier, Roger Henri; John R. Justus (1993). Энергия океана: экологические, экономические и технологические аспекты альтернативных источников энергии. Elsevier. С. 141–142. ISBN 978-0-444-88248-6. Получено 20 мая 2011 г. .
  5. ^ ab Holland, Geoffrey; James J. Provenzano (2008). The Hydrogen Age: Empowering a Clean-Energy Future . Гиббс Смит. стр. 144. ISBN 978-1-58685-786-8. Получено 15 мая 2011 г. .
  6. ^ «В 1996 году ETSU стал частью AEA Technology , которая была отделена от UKAEA путем приватизации». Национальный архив, Великобритания); в свою очередь, AEA Technology отказалась от всех элементов, связанных с ядерной энергетикой, как от непрофильных видов деятельности (Википедия: AEA Technology ).
  7. ^ "Утка Солтера". New Scientist . 128 (1737–42). Журналы IPC: 26. 1990. Получено 21 мая 2011 г.
  8. ^ Marshall Cavendish Corporation (2006). Растем с наукой: вирус, компьютерная зоология, том 16. Marshall Cavendish . стр. 1982. ISBN 978-0-7614-7521-7. Получено 21 мая 2011 г. .