Мощность волны

Перенос энергии ветровыми волнами и захват этой энергии для выполнения полезной работы.

Волновая энергия — это захват энергии ветровых волн для выполнения полезной работы — например, выработки электроэнергии , опреснения воды или перекачки воды. Машина, использующая энергию волн, представляет собой преобразователь волновой энергии ( WEC ).

Волны генерируются в первую очередь ветром, проходящим над поверхностью моря, а также приливными силами, изменениями температуры и другими факторами. Пока волны распространяются медленнее, чем скорость ветра чуть выше, энергия передается от ветра к волнам. Разница в давлении воздуха между наветренной и подветренной сторонами гребня волны и поверхностное трение от ветра вызывают напряжение сдвига и рост волны. ^[1]

Волновая мощность как описательный термин отличается от приливной энергии , которая направлена ​​в первую очередь на улавливание энергии течения, вызванного гравитационным притяжением Солнца и Луны. Однако энергия волн и энергия приливов не отличаются принципиально и имеют значительные пересечения в технологиях и реализации. Другие силы могут создавать течения , включая прибойные волны , ветер , эффект Кориолиса , прокладку кабелей , а также разницу температур и солености .

По состоянию на 2022 год энергия волн не получила широкого распространения в коммерческих целях после долгой серии экспериментальных проектов. Попытки использовать эту энергию начались в 1890 году или раньше, ^[2] главным образом из-за ее высокой удельной мощности . Прямо под поверхностью воды океана поток волновой энергии в среднем по времени обычно в пять раз плотнее, чем поток энергии ветра на высоте 20 м над поверхностью моря, и в 10–30 раз плотнее, чем поток солнечной энергии. ^[3]

В 2000 году первое в мире коммерческое волновое устройство Islay LIMPET было установлено на побережье острова Айлей в Шотландии и подключено к национальной сети Великобритании . ^[4] В 2008 году в Португалии в волновом парке Агусадура была открыта первая экспериментальная волновая ферма с несколькими генераторами . ^[5] Оба проекта с тех пор завершились.

Преобразователи волновой энергии можно классифицировать по принципу работы следующим образом: ^{[6] [7]}

• колеблющиеся водяные столбы (с воздушной турбиной)
• колеблющиеся тела (с гидроэлектродвигателем, гидротурбиной, линейным электрогенератором)
• перегрузочные устройства (с малонапорной гидротурбиной)

История

Первый известный патент на извлечение энергии из океанских волн был зарегистрирован в 1799 году в Париже Пьером -Симоном Жираром и его сыном. ^[8] Первое устройство было построено примерно в 1910 году Бошо-Прасиком для питания его дома в Руане , Франция. ^[9] Похоже, что это было первое колеблющееся устройство с волновой энергией типа водяного столба. ^{[10] С 1855 по 1973 год только в} Великобритании было подано 340 патентов . ^[8]

Современные исследования волновой энергии были начаты экспериментами Ёсио Масуда в 1940-х годах. ^[11] Он протестировал различные концепции, построив сотни устройств, используемых для питания навигационных огней. Среди них была концепция извлечения энергии из углового движения шарнирно-сочлененного плота, которую Масуда предложил в 1950-х годах. ^[12]

Нефтяной кризис 1973 года возобновил интерес к волновой энергии. Существенные программы развития волновой энергетики были запущены правительствами ряда стран, в частности Великобритании, Норвегии и Швеции. ^[3] Исследователи повторно исследовали потенциал волн для извлечения энергии, в частности Стивен Солтер , Йоханнес Фалнес , Кьелл Будал, Майкл Э. Маккормик , Дэвид Эванс , Майкл Френч, Ник Ньюман и Си Си Мэй .

Изобретение Солтера 1974 года стало известно как утка Солтера или кивающая утка , официально — Эдинбургская утка. В ходе мелкомасштабных испытаний изогнутый кулачковый корпус Duck может остановить 90% волнового движения и преобразовать 90% этого движения в электричество, что дает КПД 81%. ^[13] В 1980-х годах было испытано несколько других прототипов первого поколения, но по мере падения цен на нефть финансирование волновой энергетики сократилось. Позднее изменение климата активизировало эту область. ^{[14] [3]}

Первый в мире испытательный центр волновой энергии был создан в Оркнейских островах , Шотландия, в 2003 году, чтобы дать толчок развитию индустрии волновой и приливной энергетики. Европейский центр морской энергии (EMEC) поддержал развертывание большего количества устройств для использования энергии волн и приливов, чем любой другой объект. ^[15] После его создания испытательные центры появились и во многих других странах мира, предоставляя услуги и инфраструктуру для тестирования устройств. ^[16]

Приз Saltire стоимостью 10 миллионов фунтов стерлингов должен был быть вручен тому, кто первым сможет вырабатывать 100 ГВтч за счет энергии волн в течение непрерывного двухлетнего периода к 2017 году (в среднем около 5,7 МВт). ^[17] Премия так и не была присуждена. В исследовании 2017 года, проведенном Университетом Стратклайда и Имперским колледжем , основное внимание уделялось неспособности разработать «готовые к продаже» устройства с волновой энергией, несмотря на инвестиции правительства Великобритании в размере более 200 миллионов фунтов стерлингов за 15 лет. ^[18]

Государственные органы продолжили и во многих странах увеличили финансирование исследований и разработок в области волновой энергии в 2010-е годы. Сюда входят как ЕС, США, так и Великобритания, где ежегодные ассигнования обычно составляют 5–50 миллионов долларов США. ^{[19] [20] [21] [22] [23]} В сочетании с частным финансированием это привело к большому количеству текущих проектов по волновой энергетике (см. Список проектов по волновой энергетике ).

Физические концепции

Как и большинство движений жидкости, взаимодействие океанских волн и преобразователей энергии представляет собой нелинейное явление высокого порядка. Он описывается с помощью уравнений Навье-Стокса для несжимаемой жидкости.

$${\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {\partial {\vec {u}}}{\partial t}}+({\vec {u}}\cdot {\vec {\nabla }}){\vec {u}}&=\nu \Delta {\vec {u}}+{\frac {{\vec {F_{\text{ext}}}}-{\vec {\nabla }}p}{\rho }}\\{\vec {\nabla }}\cdot {\vec {u}}&=0\end{aligned}}}$$

давлениевязкостьгравитация )волновой теорией Эйри ${\textstyle {\vec {u}}(t,x,y,z)}$ ${\textstyle p}$ ${\textstyle \rho }$ ${\textstyle \nu }$ ${\textstyle {\vec {F_{\text{ext}}}}}$

• движение жидкости примерно безвихревое ,
• давление примерно постоянно на поверхности воды, и
• глубина морского дна примерно постоянна.

В ситуациях, связанных со сбором энергии океанских волн, эти предположения обычно верны.

Уравнения Эйри

Первое условие означает, что движение можно описать потенциалом скорости : ^[24] ${\textstyle \phi (t,x,y,z)}$

$${\displaystyle {{\vec {\nabla }}\times {\vec {u}}={\vec {0}}}\Leftrightarrow {{\vec {u}}={\vec {\nabla }}\phi }{\text{,}}}$$

уравнению Лапласа

$${\displaystyle \nabla ^{2}\phi =0{\text{.}}}$$

уравнения Навье-Стокса ${\displaystyle {\vec {F_{\text{ext}}}}=(0,0,-\rho g)}$

$${\displaystyle {\partial {\vec {\nabla }}\phi \over \partial t}+{1 \over 2}{\vec {\nabla }}{\bigl (}{\vec {\nabla }}\phi {\bigr )}^{2}=-{1 \over \rho }\cdot {\vec {\nabla }}p+{1 \over \rho }{\vec {\nabla }}{\bigl (}\rho gz{\bigr )},}$$

закон сохранения Бернулли

$${\displaystyle {\partial \phi \over \partial t}+{1 \over 2}{\bigl (}{\vec {\nabla }}\phi {\bigr )}^{2}+{1 \over \rho }p+gz=({\text{const}}){\text{.}}}$$

Теория линейного потенциального потока

Движение частицы в океанской волне.
A = На глубокой воде. Величина кругового движения частиц жидкости экспоненциально уменьшается с увеличением глубины под поверхностью.
B = На мелководье (дно океана теперь находится в точке B). Эллиптическое движение частицы жидкости выравнивается с уменьшением глубины.
1 = направление распространения.
2 = гребень волны.
3 = Впадина волны.

При рассмотрении волн и движений малой амплитуды квадратичным членом можно пренебречь, что дает линейное уравнение Бернулли: ${\textstyle \left({\vec {\nabla }}\phi \right)^{2}}$

$${\displaystyle {\partial \phi \over \partial t}+{1 \over \rho }p+gz=({\text{const}}){\text{.}}}$$

$${\displaystyle {\begin{aligned}&{\partial ^{2}\phi \over \partial t^{2}}+g{\partial \phi \over \partial z}=0\quad \quad \quad ({\text{surface}})\\&{\partial \phi \over \partial z}=0{\phantom {{\partial ^{2}\phi \over \partial t^{2}}+{}}}\,\,\quad \quad \quad ({\text{seabed}})\end{aligned}}}$$

синусоидальные

$${\displaystyle \phi =A(z)\sin {\!(kx-\omega t)}{\text{,}}}$$

волновое число ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle A(z)}$ ${\displaystyle \omega }$ ${\displaystyle k}$

$${\displaystyle {\begin{aligned}&A(z)={gH \over 2\omega }{\cosh(k(z+h)) \over \cosh(kh)}\\&\omega =gk\tanh(kh){\text{.}}\end{aligned}}}$$

${\displaystyle \eta }$

$${\displaystyle \eta =-{1 \over g}{\partial \phi \over \partial t}={H \over 2}\cos(kx-\omega t){\text{:}}}$$

Последствия

Колебательное движение наиболее сильно на поверхности и экспоненциально уменьшается с глубиной. Однако для стоячих волн ( клапотис ) вблизи отражающего берега энергия волн также присутствует в виде колебаний давления на большой глубине, вызывая микросейсмы . ^[1] Колебания давления на большей глубине слишком малы, чтобы их можно было использовать для преобразования энергии волн.

Поведение волн Эйри предлагает два интересных режима: вода глубже половины длины волны, как это обычно бывает в море и океане, и мелководье, с длинами волн, примерно в двадцать раз превышающими глубину воды. Глубокие волны обладают дисперсией : волны с длинными длинами распространяются быстрее и имеют тенденцию опережать волны с более короткими длинами волн. Глубоководная групповая скорость равна половине фазовой скорости . Волны на мелкой воде не имеют дисперсии: групповая скорость равна фазовой скорости, и волновые цуги распространяются невозмущенно. ^{[1] [25] [26]}

В следующей таблице суммировано поведение волн в различных режимах:

Формула волновой мощности

Фотография эллиптических траекторий частиц воды под действием прогрессивной и периодической поверхностной гравитационной волны в волновом лотке . Волновые условия: средняя глубина воды d  = 2,50 фута (0,76 м), высота волны H  = 0,339 фута (0,103 м), длина волны λ = 6,42 фута (1,96 м), период T  = 1,12 с. ^[27]

На глубокой воде, где глубина воды превышает половину длины волны , поток волновой энергии равен ^[b]

${\displaystyle P={\frac {\rho g^{2}}{64\pi }}H_{m0}^{2}T_{e}\approx \left(0.5{\frac {\text{kW}}{{\text{m}}^{3}\cdot {\text{s}}}}\right)H_{m0}^{2}\;T_{e},}$

где P — поток волновой энергии на единицу длины гребня волны, H _m0 — значительная высота волны , T _{e —} период энергии волны , ρ — плотность воды и g — ускорение свободного падения . Приведенная выше формула утверждает, что мощность волны пропорциональна периоду энергии волны и квадрату высоты волны. Если значительная высота волны указана в метрах, а период волны в секундах, результатом будет мощность волны в киловаттах (кВт) на метр длины волнового фронта . ^{[28] [29] [30] [31]}

Например, рассмотрим умеренное волнение океана на глубокой воде, в нескольких километрах от береговой линии, с высотой волн 3 м и периодом энергии волн 8 с. Решение вопросов мощности производит

${\displaystyle P\approx 0.5{\frac {\text{kW}}{{\text{m}}^{3}\cdot {\text{s}}}}(3\cdot {\text{m}})^{2}(8\cdot {\text{s}})\approx 36{\frac {\text{kW}}{\text{m}}},}$

или 36 киловатт потенциальной мощности на метр гребня волны.

Во время сильных штормов крупнейшие прибрежные морские государства имеют значительную высоту волн около 15 метров и энергетический период около 15 секунд. Согласно приведенной выше формуле, такие волны переносят мощность около 1,7 МВт на каждый метр волнового фронта.

Эффективное волновое силовое устройство улавливает значительную часть потока волновой энергии. В результате высота волн в зоне за устройством уменьшается.

Энергия и поток энергии

В состоянии моря средняя плотность энергии гравитационных волн на единицу площади на водной поверхности пропорциональна квадрату высоты волны, согласно линейной теории волн: ^{[1] [26]}

${\displaystyle E={\frac {1}{16}}\rho gH_{m0}^{2},}$ ^{[с] [32]}

где E — средняя плотность энергии волны на единицу горизонтальной площади (Дж/м ² ), сумма плотности кинетической и потенциальной энергии на единицу горизонтальной площади. Плотность потенциальной энергии равна кинетической энергии, ^[1] обе из которых вносят половину плотности волновой энергии E , как и следует ожидать из теоремы о равнораспределении .

Волны распространяются по поверхности, где гребни движутся с фазовой скоростью, а энергия переносится горизонтально с групповой скоростью . Средняя скорость переноса энергии волны через вертикальную плоскость единичной ширины, параллельную гребню волны, представляет собой поток энергии (или мощность волны, не путать с выходной мощностью устройства) и равна: ^{[ 33] [1]}

${\displaystyle P=E\,c_{g},}$где c _g - групповая скорость (м/с).

Из-за закона дисперсии волн под действием силы тяжести групповая скорость зависит от длины волны λ или, что то же самое, от периода волны T .

Высота волны определяется скоростью ветра, продолжительностью времени, в течение которого дует ветер, силой ветра (расстоянием, на котором ветер возбуждает волны) и батиметрией ( которая может фокусировать или рассеивать энергию волн). Заданная скорость ветра имеет соответствующий практический предел, при котором время или расстояние не увеличивают размер волны. В этом пределе волны считаются «полностью развитыми». Как правило, более крупные волны более мощные, но мощность волн также определяется длиной волны , плотностью воды , глубиной воды и ускорением силы тяжести.

Преобразователи волновой энергии

Преобразователи волновой энергии (ПВЭ) обычно классифицируются по методу, местоположению и системе отбора мощности . Места обитания — береговая линия, прибрежная зона и море. Типы отбора мощности включают: гидроцилиндр , эластомерный шланговый насос , береговой насос, гидроэлектрическую турбину , воздушную турбину ^[34] и линейный электрический генератор .

Различные пути преобразования волновой энергии в полезную энергию в виде электричества или прямого использования.

Четыре наиболее распространенных подхода:

• точечные поглотители буев
• поверхностные глушители
• колеблющиеся столбы воды
• перегрузочные устройства

Общие концепции энергии волн: 1. Точечный поглотитель, 2. Аттенюатор, 3. Преобразователь пульсаций колеблющихся волн, 4. Колеблющийся столб воды, 5. Устройство перелива, 6. Погружной перепад давления, 7. Плавающие преобразователи в воздухе.

Точечный поглотитель буй

Это устройство плавает на поверхности, удерживаясь на месте кабелями, подсоединенными к морскому дну. Точечный поглотитель имеет ширину устройства, намного меньшую, чем длина входящей волны λ. Энергия поглощается путем излучения волны с разрушительным вмешательством в приходящие волны. Буи используют подъем и падение волн для выработки электроэнергии непосредственно с помощью линейных генераторов , ^[35] генераторов, приводимых в движение механическими линейно-вращательными преобразователями, ^[36] или гидравлических насосов. ^[37] Энергия, извлекаемая из волн, может влиять на береговую линию, а это означает, что участки должны оставаться вдали от берега. ^[38]

Поверхностный аттенюатор

Эти устройства используют несколько плавающих сегментов, соединенных друг с другом. Они ориентированы перпендикулярно приходящим волнам. Изгибающее движение создается волнами, и это движение приводит в действие гидравлические насосы для выработки электроэнергии.

Преобразователь пульсаций колебательных волн

Эти устройства обычно имеют один конец, прикрепленный к конструкции или морскому дну, а другой конец может свободно перемещаться. Энергия собирается от относительного движения тела относительно фиксированной точки. Преобразователи часто бывают в виде поплавков, створок или мембран. Некоторые конструкции включают параболические отражатели для фокусировки энергии в точке захвата. Эти системы улавливают энергию от подъема и падения волн. ^[39]

Колеблющийся столб воды

Устройства , колеблющиеся в толще воды, могут быть расположены на берегу или в море. Набухание сжимает воздух во внутренней камере, прогоняя воздух через турбину для выработки электричества . ^[40] При прохождении воздуха через турбины создается значительный шум, который потенциально может повлиять на находящихся поблизости птиц и морские организмы . Морская жизнь может оказаться в ловушке или запутаться в воздушной камере. ^[38] Он черпает энергию из всей толщи воды. ^[41]

Перегрузочное устройство

Перекрывающие устройства представляют собой длинные конструкции, которые используют скорость волн для заполнения резервуара до более высокого уровня воды, чем окружающий океан. Потенциальная энергия высоты резервуара улавливается турбинами с низким напором. Устройства могут находиться на суше или за рубежом.

Погружной перепад давления

В преобразователях с погружным перепадом давления ^[42] используются гибкие (обычно армированные резиновые) мембраны для извлечения волновой энергии. Эти преобразователи используют разницу давления в разных местах под волной для создания разницы давления в закрытой гидравлической системе отбора мощности. Эта разница давлений обычно используется для создания потока, который приводит в движение турбину и электрический генератор. Погружные преобразователи перепада давления обычно используют гибкие мембраны в качестве рабочей поверхности между водой и коробкой отбора мощности. Мембраны гибкие и имеют небольшую массу, что может усилить связь с энергией волны. Их податливость позволяет существенно изменять геометрию рабочей поверхности, что может быть использовано для настройки преобразователя на конкретные волновые условия и для защиты его от чрезмерных нагрузок в экстремальных условиях.

Погружной преобразователь может быть расположен как на морском дне, так и в средней воде. В обоих случаях преобразователь защищен от воздействия воды, которое может возникнуть на свободной поверхности . Волновые нагрузки также уменьшаются нелинейно пропорционально расстоянию под свободной поверхностью. Это означает, что за счет оптимизации глубины можно сбалансировать защиту от экстремальных нагрузок и доступ к энергии волн.

Плавающие преобразователи в воздухе

Волновая электростанция с использованием пневматической камеры

Упрощенная конструкция волновой электростанции

Плавающие преобразователи в воздухе потенциально обеспечивают повышенную надежность, поскольку устройство расположено над водой, что также упрощает осмотр и обслуживание. Примеры различных концепций плавающих преобразователей в воздухе включают:

• системы отбора энергии демпфирования крена с турбинами в отсеках, содержащих плещущуюся воду
• маятниковые системы с горизонтальной осью
• маятниковые системы с вертикальной осью

Воздействие на окружающую среду

Общие экологические проблемы, связанные с морской энергетикой , включают: ^{[43] [38]}

• Воздействие электромагнитных полей и подводного шума;
• Потенциал физического присутствия изменить поведение морских млекопитающих, рыб и морских птиц путем привлечения, избегания и запутывания.
• Потенциальное воздействие на морские процессы, такие как перенос наносов и качество воды .
• Системы фундамента/швартовки могут воздействовать на донные организмы посредством запутывания/захвата.
• Эффекты электродвижущей силы , создаваемые подводными силовыми кабелями .
• Незначительный риск столкновения
• Накопление искусственных рифов вблизи стационарных сооружений
• Возможные нарушения мест ночлега.

Потенциал

Мировой теоретический потенциал волновой энергии оценивается более чем в 2 ТВт. ^[44] Места с наибольшим потенциалом волновой энергии включают западное побережье Европы, северное побережье Великобритании и тихоокеанское побережье Северной и Южной Америки, Южной Африки, Австралии и Новой Зеландии. Северная и южная зоны умеренного климата имеют лучшие места для улавливания энергии волн. Преобладающие западные ветры в этих зонах сильнее всего дуют зимой.

Карта мировых энергетических ресурсов волн

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) оценила теоретический потенциал волновой энергии для различных стран. По оценкам, потенциал США эквивалентен 1170 ТВтч в год или почти 1/3 потребления электроэнергии в стране. ^[45] Береговая линия Аляски составляла ~50% от общего количества.

Отметим, что технико-экономический потенциал будет ниже приведенных значений теоретического потенциала. ^{[46] [47]}

Проблемы

Необходимо учитывать воздействие на окружающую среду. ^{[30] [48]} Социально-экономические проблемы включают перемещение коммерческих и любительских рыбаков и могут представлять опасность для судоходства. ^[49] Должна быть обеспечена вспомогательная инфраструктура, такая как сетевое подключение. ^[50] Коммерческие WEC не всегда были успешными. Например, в 2019 году шведская компания Seabase Industries AB была ликвидирована из-за «серьезных проблем последних лет, как практических, так и финансовых». ^[51]

Современная технология производства волновой энергии имеет множество технических ограничений. ^[52] Эти ограничения проистекают из сложной и динамичной природы океанских волн, которые требуют надежных и эффективных технологий для улавливания энергии. Задачи включают в себя проектирование и создание устройств, использующих энергию волн, которые смогут противостоять коррозионному воздействию соленой воды, суровым погодным условиям и экстремальным волновым силам. ^[53] Кроме того, оптимизация производительности и эффективности преобразователей энергии волн, таких как устройства колеблющегося водного столба (OWC), точечные поглотители и устройства перекрытия, требует преодоления инженерных сложностей, связанных с динамической и переменной природой волн. ^[54] Кроме того, разработка эффективных систем швартовки и крепления для удержания устройств, использующих энергию волн, на месте в суровых условиях океана, а также разработка надежных и эффективных механизмов отбора мощности для преобразования захваченной энергии волн в электричество также являются техническими проблемами в области энергетики волн. поколение. ^[55] Поскольку рассеивание энергии волн затопленным гибким волноломом-насыпью больше, чем у жесткой затопленной конструкции, ожидается большее рассеивание энергии волн из-за сильно деформированной формы конструкции. ^[56]

Волновые фермы

Волновая ферма (волновая энергетическая ферма или парк волновой энергии) — это группа расположенных рядом устройств волновой энергии. Устройства взаимодействуют гидродинамически и электрически в зависимости от количества машин, расстояния и компоновки, волнового климата, геометрии побережья и придона, а также стратегий управления. Процесс проектирования представляет собой задачу многократной оптимизации, направленную на получение высокой мощности, низких затрат и ограниченных колебаний мощности. ^[57]

Галерея волновых энергетических инсталляций

• 
  Преобразователь волновой энергии Pelamis на территории Европейского центра морской энергии (EMEC) в 2008 году.
• 
  Азура на полигоне волновой энергии ВМС США (WETS) на острове Оаху .
• 
  Преобразователь волновой энергии AMOG (WEC) в работе на юго-западе Англии (2019 г.).
• 
  Конвертер mWave от Bombora Wave Power.
• 
  Преобразователь волновой энергии CalWave Power Technologies, Inc. в Калифорнии.

Патенты

• Заявка на патент ВОИС WO2016032360 — 2016 г. Гидроаккумулирующая система – заявка на патент «Гидроэнергетика с буферизацией давления»
• Патент США 8,806,865 — 2011 г. Устройство для использования энергии океанских волн — патент Pelamis/Salter's Duck Hybrid.
• Патент США 3928967 — 1974 г. Устройство и метод извлечения волновой энергии — оригинальный патент «Утка Солтера».
• Патент США 4,134,023 — 1977 г. Устройство для извлечения энергии из волн на воде - метод Солтера для повышения «утиной» эффективности.
• Патент США 6 194 815 — 1999 г. Пьезоэлектрический роторный генератор электрической энергии.
• Патент США № 1930958 — 1932 г. Волновой двигатель — Океанская электростанция Парсонс — Херринг-Коув, Новая Шотландия — март 1925 г. Первая в мире коммерческая установка для преобразования энергии океанских волн в электроэнергию. Дизайнер — Осборн Хэвлок Парсонс — родился в 1873 году в Петиткодьяке, Нью-Брансуик.
• Преобразователи энергии волн, использующие разницу давлений US 20040217597 А1 — 2004 Преобразователи энергии волн, использующие разницу давлений ^[58]

Британская компания разработала магнит Waveline, который может обеспечить нормированную стоимость электроэнергии в размере 0,01 фунта стерлингов за кВтч при минимальном уровне обслуживания. ^[59]

Смотрите также

• Список волновых электростанций
• Список проектов волновой энергетики
• Сила волн в Австралии
• Волновая сила в Новой Зеландии
• Волновая сила в Шотландии
• Волновая сила в США
• Морская энергетика
• Преобразование тепловой энергии океана
• Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (OEERE)
• Мировое потребление энергии

Примечания

1. Для определения групповой скорости угловая частота ω рассматривается как функция волнового числа k или, что то же самое, период T как функция длины волны λ .
2. Поток энергии соответствует групповой скорости, см. Herbich, John B. (2000). Справочник по береговой инженерии . МакГроу-Хилл Профессионал. А.117, уравнение. (12). ISBN ${\displaystyle P={\tfrac {1}{16}}\rho gH_{m0}^{2}c_{g},}$ ${\displaystyle c_{g}}$ 978-0-07-134402-9.Групповая скорость равна , см. свёрнутую таблицу « Свойства гравитационных волн на поверхности глубокой воды, мелкой воды и на промежуточной глубине в соответствии с линейной теорией волн » в разделе « Энергия волн и поток волновой энергии » ниже. ${\displaystyle c_{g}={\tfrac {g}{4\pi }}T}$
3. Здесь коэффициент для случайных волн составляет 1 ⁄ 16 , в отличие от 1 ⁄ 8 для периодических волн, как объясняется ниже. Для синусоидальной волны малой амплитуды с амплитудой волны плотность энергии волны на единицу горизонтальной площади равна или используется высота волны для синусоидальных волн. С точки зрения изменения высоты поверхности плотность энергии равна . Что касается случайных волн, то последняя формулировка уравнения энергии волны в терминах также справедлива (Holthuijsen, 2007, стр. 40) в силу теоремы Парсеваля . Кроме того, значительная высота волны определяется как , что приводит к коэффициенту 1 ⁄ 16 плотности энергии волны на единицу горизонтальной площади . ${\textstyle \eta =a\cos 2\pi \left({\frac {x}{\lambda }}-{\frac {t}{T}}\right)}$ ${\displaystyle a,}$ ${\textstyle E={\frac {1}{2}}\rho ga^{2},}$ ${\textstyle E={\frac {1}{8}}\rho gH^{2}}$ ${\textstyle H=2a}$ ${\textstyle m_{0}=\sigma _{\eta }^{2}={\overline {(\eta -{\bar {\eta }})^{2}}}={\frac {1}{2}}a^{2},}$ ${\textstyle E=\rho gm_{0}}$ ${\textstyle m_{0}}$ ${\textstyle H_{m0}=4{\sqrt {m_{0}}}}$

Рекомендации

1. Филлипс, ОМ (1977). Динамика верхних слоев океана (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-29801-8.
2. Кристин Миллер (август 2004 г.). «Эксперименты по волновой и приливной энергии в Сан-Франциско и Санта-Крус». Архивировано из оригинала 2 октября 2008 года . Проверено 16 августа 2008 г.
3. «Волновая энергия и ее использование». Слайдшер . 1 июня 1999 года . Проверено 28 апреля 2023 г.
4. «Первая в мире коммерческая волновая электростанция активирована в Шотландии» . Архивировано из оригинала 5 августа 2018 года . Проверено 5 июня 2018 г.
5. Жоао Лима. Бэбкок, EDP и Efacec будут сотрудничать в проектах Wave Energy. Архивировано 24 сентября 2015 г., в Wayback Machine Bloomberg , 23 сентября 2008 г.
6. Фалькао, Антониу Ф. де О. (1 апреля 2010 г.). «Использование волновой энергии: обзор технологий». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 14 (3): 899–918. дои : 10.1016/j.rser.2009.11.003. ISSN  1364-0321.
7. Мадан, Д.; Ратнакумар, П.; Маричами, С.; Ганесан, П.; Винотбабу, К.; Сталин Б. (21 октября 2020 г.), «Технологическая оценка преобразователей энергии океанских волн», Достижения в области промышленной автоматизации и интеллектуального производства, Конспекты лекций по машиностроению, Сингапур: Springer Singapore, стр. 1057–1072, doi : 10.1007/978-981-15-4739-3_91, ISBN 978-981-15-4738-6, S2CID  226322561 , получено 2 июня 2022 г.
8. Клеман; и другие. (2002). «Волновая энергетика в Европе: современное состояние и перспективы». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 6 (5): 405–431. дои : 10.1016/S1364-0321(02)00009-6.
9. «Развитие волновой энергетики» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2011 года . Проверено 18 декабря 2009 г.
10. Моррис-Томас; Ирвин, Рохан Дж.; Тиагараджан, Криш П.; и другие. (2007). «Исследование гидродинамической эффективности колеблющегося столба воды». Журнал морской механики и арктической техники . 129 (4): 273–278. дои : 10.1115/1.2426992.
11. «Исследования и разработки в области волновой энергии в JAMSTEC». Архивировано из оригинала 1 июля 2008 года . Проверено 18 декабря 2009 г.
12. Фарли, FJM и Рейни, RCT (2006). «Радикальные варианты конструкции преобразователей волновой энергии с профилированием волн» (PDF) . Международный семинар по водным волнам и плавучим телам . Лафборо. Архивировано (PDF) из оригинала 26 июля 2011 г. Проверено 18 декабря 2009 г.
13. «Эдинбургский проект волновой энергии» (PDF) . Эдинбургский университет . Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2006 г. Проверено 22 октября 2008 г.
14. Фалнес, Дж. (2007). «Обзор извлечения волновой энергии». Морские сооружения . 20 (4): 185–201. doi :10.1016/j.marstruc.2007.09.001.
15. "Наша история" . Проверено 28 апреля 2023 г.
16. Адеринто, Тунде и Ли, Хуа (2019). «Обзор энергетических характеристик и эффективности преобразователей волновой энергии». Энергии . 12 (22): 4329. дои : 10.3390/en12224329 .{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
17. «Команды Ocean Energy соревнуются за приз Шотландии в размере 16 миллионов долларов» . Национальная география . 7 сентября 2012 г. Архивировано из оригинала 11 сентября 2022 г.
18. Скотт Макнаб (2 ноября 2017 г.). «Правительственный план волновой энергетики стоимостью 200 миллионов фунтов подорван из-за неудач» . Шотландец . Архивировано из оригинала 5 декабря 2017 года . Проверено 5 декабря 2017 г.
19. Законопроект о волновой энергии одобрен Комитетом по науке Палаты представителей США http://www.renewableenergyworld.com/articles/2007/06/wave-energy-bill-approved-by-us-house-science-committee-48984.html 18 июня, 2007 год
20. Министерство энергетики объявляет о первых грантах на морскую возобновляемую энергию http://uaelp.pennnet.com/Articles/Article_Display.cfm?Section=ONART&PUBLICATION_ID=22&ARTICLE_ID=341078&C=ENVIR&dcmp=rss. Архивировано 27 июля 2004 г. в Wayback Machine , 30 сентября 2008 г.
21. «Энергия океана» . Проверено 28 апреля 2023 г.
22. «Проекты по раскрытию потенциала энергии морских волн» . 24 марта 2021 г. . Проверено 28 апреля 2023 г.
23. "Волновая энергия Шотландии" . Проверено 28 апреля 2023 г.
24. Численное моделирование преобразователей волновой энергии: современные методы для отдельных устройств и массивов. Мэтт Фолли. Лондон, Великобритания. 2016. ISBN 978-0-12-803211-4. ОКЛК  952708484.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link) CS1 maint: others (link)
25. RG Dean и RA Dalrymple (1991). Механика волн на воде для инженеров и ученых . Расширенная серия по океанской инженерии. Том. 2. World Scientific, Сингапур. ISBN 978-981-02-0420-4.См. стр. 64–65.
26. Года, Ю. (2000). Случайные моря и проектирование морских сооружений . Всемирная научная. ISBN 978-981-02-3256-6.
27. Рисунок 6 из: Wiegel, RL; Джонсон, Дж.В. (1950), «Элементы теории волн», Материалы 1-й Международной конференции по прибрежной инженерии, Лонг-Бич, Калифорния: ASCE , стр. 5–21, doi : 10.9753/icce.v1.2
28. Такер, MJ; Питт, Э.Г. (2001). «2». В Бхаттачарье, Р.; Маккормик, Мэн (ред.). Волны в океанотехнике (1-е изд.). Оксфорд: Эльзевир. стр. 35–36. ISBN 978-0080435664.
29. «Сила волны». Университет Стратклайда . Архивировано из оригинала 26 декабря 2008 года . Проверено 2 ноября 2008 г.
30. «Потенциал волновой энергии на внешнем континентальном шельфе США» (PDF) . Министерство внутренних дел США . Архивировано из оригинала (PDF) 11 июля 2009 г. Проверено 17 октября 2008 г.
31. Академическое исследование: Сопоставление производства возобновляемой электроэнергии со спросом: полный отчет. Архивировано 14 ноября 2011 г. в Wayback Machine . Шотландия.gov.uk.
32. Холтуйсен, Лео Х. (2007). Волны в океанических и прибрежных водах . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-86028-4.
33. Рейнольдс, О. (1877). «О скорости развития групп волн и скорости передачи энергии волнами». Природа . 16 (408): 343–44. Бибкод : 1877Natur..16R.341.. doi : 10.1038/016341c0 .
    Лорд Рэлей (Дж. В. Стратт) (1877). «На прогрессивных волнах». Труды Лондонского математического общества . 9 (1): 21–26. дои : 10.1112/plms/s1-9.1.21.Перепечатано в качестве приложения в: Theory of Sound 1 , MacMillan, 2-е исправленное издание, 1894 г.
34. Встроенные береговые устройства и их использование в качестве источников выработки электроэнергии Кимбалл, Келли, ноябрь 2003 г.
35. «Морская технология волновой энергии AB» . Архивировано из оригинала 10 октября 2017 года . Проверено 10 октября 2017 г.
36. «Технология PowerBuoy — Технологии энергетики океана». Архивировано из оригинала 10 октября 2017 года . Проверено 10 октября 2017 г.
37. «Проект волновой энергии в Перте - технология волновой энергии CETO Карнеги» . Архивировано из оригинала 11 октября 2017 года . Проверено 10 октября 2017 г.
38. "Тетис". Архивировано из оригинала 20 мая 2014 года . Проверено 21 апреля 2014 г.
39. Маккормик, Майкл Э.; Эртекин, Р. Дженгиз (2009). «Возобновляемая морская энергия: волны, приливы и термические потоки - новое финансирование исследований направлено на то, чтобы заставить их работать на нас». Машиностроение . КАК Я. 131 (5): 36–39. doi : 10.1115/1.2009-4 МАЯ .
40. «Извлечение энергии из океанских волн». Архивировано из оригинала 15 августа 2015 года . Проверено 23 апреля 2015 г.
41. Блейн, Лоз (1 августа 2022 г.). «Генератор энергии волн в дыхале превосходит ожидания по результатам 12-месячных испытаний». Новый Атлас . Проверено 8 августа 2022 г.
42. Курниаван, Ади; Гривз, Дебора ; Чаплин, Джон (8 декабря 2014 г.). «Волновые энергетические устройства со сжимаемыми объемами». Труды Лондонского королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 470 (2172): 20140559. Бибкод : 2014RSPSA.47040559K. дои : 10.1098/rspa.2014.0559. ISSN  1364-5021. ПМК 4241014 . ПМИД  25484609. 
43. "Тетис". Архивировано из оригинала 10 ноября 2014 года.
44. Ганн, Кестер; Сток-Уильямс, Клим (август 2012 г.). «Количественная оценка глобального ресурса волновой энергии». Возобновляемая энергия . Эльзевир . 44 : 296–304. doi :10.1016/j.renene.2012.01.101.
45. "Энергия океанских волн | БОЭМ" . www.boem.gov . Архивировано из оригинала 26 марта 2019 года . Проверено 10 марта 2019 г.
46. «Экономический потенциал возобновляемых источников энергии». www.nrel.gov . Проверено 2 мая 2023 г.
47. Теске, С.; Награт, К.; Моррис, Т.; Дули, К. (2019). «Оценка ресурсов возобновляемой энергии». В Теске, С. (ред.). Достижение целей Парижского соглашения по климату . Спрингер. стр. 161–173. дои : 10.1007/978-3-030-05843-2_7. ISBN 978-3-030-05842-5. S2CID  134370729.
48. Программа морских возобновляемых источников энергии. Архивировано 3 августа 2011 г., в Wayback Machine , NERC. Проверено 1 августа 2011 г.
49. Стивен Хакетт : Экономические и социальные соображения для развития волновой энергетики в отчете CEC Калифорнии, ноябрь 2008 г. Архивировано 26 мая 2009 г., в Wayback Machine Ch2, стр. 22-44 Калифорнийская энергетическая комиссия | Проверено 14 декабря 2008 г.
50. Галлуччи, М. (декабрь 2019 г.). «Наконец-то технология волновой энергии подключается к сети - [Новости]». IEEE-спектр . 56 (12): 8–9. дои : 10.1109/MSPEC.2019.8913821 . ISSN  1939-9340.
51. «Морская база закрывает производственный объект в Швеции» . Marineenergy.biz. Январь 2019 года . Проверено 12 декабря 2019 г.
52. Сингх, Раджеш; Кумар, Суреш; Гелот, Анита; Пачаури, Рупендра (февраль 2018 г.). «Важная роль солнечных трекеров в фотоэлектрических технологиях: обзор». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 82 : 3263–3278. дои : 10.1016/j.rser.2017.10.018.
53. Феликс, Анжелика; В. Эрнандес-Фонтес, Хассиэль; Литгоу, Дебора; Мендоса, Эдгар; Посада, Грегорио; Ринг, Майкл; Сильва, Родольфо (июль 2019 г.). «Волновая энергия в тропических регионах: проблемы развертывания, экологические и социальные перспективы». Журнал морской науки и техники . 7 (7): 219. doi : 10.3390/jmse7070219 . ISSN  2077-1312.
54. Ксаман, Дж.; Родригес-Аке, А.; Завала-Гильен, И.; Эрнандес-Перес, И.; Арсе, Дж.; Сауседа, Д. (апрель 2020 г.). «Анализ тепловых характеристик крыши со слоем ПКМ в погодных условиях Мексики». Возобновляемая энергия . 149 : 773–785. doi :10.1016/j.renene.2019.12.084. S2CID  213903662.
55. Рё, Олуф Дмитрий; Стелла, Джулия Мария (2017), Теста, Джозеф Р. (редактор), «Злокачественная плевральная мезотелиома: история, противоречия и будущее техногенной эпидемии», Асбест и мезотелиома , Текущие исследования рака, Cham: Springer International Publishing , стр. 73–101, doi : 10.1007/978-3-319-53560-9_4, hdl : 11250/2628134 , ISBN 978-3-319-53558-6, получено 18 апреля 2023 г.
56. Джафарзаде Э., Кабири-Самани А., Мансурзаде С. и Бохлули А. (2021). Экспериментальное моделирование взаимодействия волн с затопленными гибкими насыпными волноломами. Труды Института инженеров-механиков, Часть M: Журнал инженерии морской среды, 235 (1), 127-141.
57. Джасси, Марианна; Гётеман, Малин (апрель 2018 г.). «Макетирование парков волновой энергетики на основе генетического алгоритма». Океанская инженерия . 154 : 252–261. doi :10.1016/j.oceaneng.2018.01.096. ISSN  0029-8018. S2CID  96429721.
58. FreePatentsOnline.com Преобразователи волновой энергии, использующие разницу давлений. Архивировано 31 октября 2014 г., в Wayback Machine , 11 апреля 2004 г.
59. «Волновые магниты предлагают« самую дешевую чистую энергию »» . Независимый . 31 августа 2022 г.

дальнейшее чтение

• Круз, Жоао (2008). Энергия океанских волн – современное состояние и перспективы на будущее . Спрингер. ISBN 978-3-540-74894-6., 431 стр.
• Фальнес, Йоханнес (2002). Океанские волны и колебательные системы . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-01749-7., 288 с.
• Маккормик, Майкл (2007). Преобразование энергии океанских волн . Дувр. ISBN 978-0-486-46245-5., 256 стр.
• Твиделл, Джон; Вейр, Энтони Д.; Вейр, Тони (2006). Возобновляемые энергетические ресурсы . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-419-25330-3., 601 стр.

Внешние ссылки

• Кейт Гэлбрейт (22 сентября 2008 г.). «Сила беспокойного моря будоражит воображение». Нью-Йорк Таймс . Проверено 9 октября 2008 г.
• «Волновая сила: грядущая волна» от журнала Economist, 5 июня 2008 г.
• Tethys - база данных Tethys из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.
• Видео Wave Swell Energy на YouTube