Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии (1). Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии
![]()
|
6.3. Краткое описание устройств для преобразования |
![]() | ![]() 2 4 6 8 10 12 ТZ, С |
Рис. 6.1. "Утка" Солтера | Рис. 6.2. КПД "Утки" Солтера в зависимости от периода колебания воды ТZ |
2. Колеблющийся водяной столб. При набегании волны на частично погруженную полость, открытую под водой, столб жидкости в полости колеблется, вызывая изменения давления в газе над жидкостью. Полость может быть связана с атмосферой через турбину. Используя клапаны, поток может направляться так, чтобы проходить через турбину в одном направлении, или может использоваться турбина Уэлса. Основной принцип действия колеблющегося столба приведен на рис. 6.3.
![](650481_html_45666774af136fb8.jpg)
Рис. 6.3. Схема установки, в которой используется принципколеблющегося водяного столба: 1 – волновой подъем уровня; 2 – воздушный поток;
3 – турбина; 4 – выпуск воздуха; 5 – направление волны; 6 – опускание уровня; 7 – впуск воздуха
Главное преимущество устройств на принципе водяного столба состоит в том, что скорость воздуха перед турбиной может быть значительно увеличена за счет уменьшения проходного сечения канала. Это позволяет сочетать низкочастотное волновое движение с высокочастотным вращением турбины. Помимо этого здесь электрогенератор изолирован от соленой морской воды.
3. Системы, улавливающие волны. Схемы подобных устройств используют явление, часто наблюдаемое в природных лагунах. Волна разбивается на откосе дамбы (вариант естественного рифа), и вода забрасывается на высоту, превышающую средний уровень моря, заполняя бассейн. Вода возвращается обратно в море через низконапорную турбину. На рис. 6.4 приведена схема, применяемая для этой цели.
Для преобразования энергии волн в электрическую применяют так называемый ланкастерский "моллюск", использующий тот же геометрический принцип Солтера. В этом преобразователе клювообразный поплавок соединен несколькими гибкими воздушными оболочками, заполненными воздухом, сжимаемым под действием волн. Сжатый воздух перегоняется из одной обложки в другую по мере того, как волна поворачивает "клюв". Колеблющийся воздушный поток приводит в действие турбину, отличающуюся тем, что направление ее вращения не зависит от направления потока воздуха. А эта турбина механически связана с электрогенератором.
![](650481_html_9b749ea6ea9fa644.jpg)
Рис. 6.4. Волноулавливающая энергетическая установка в естественной лагуне: схема заполнения бассейна (а); схема размещения сооружений (б)
6.4. Примеры решения задач
Задача 1. Какова мощность волны на глубокой воде при длине ее 80 м и амплитуде 1,5 м. Вычислить скорость перемещения поверхности волны С.
Решение.
Так как = 2g/ω2, то имеем
ω 2=2g/. (2)
Подставив числовые значения, получим
2 = 6,28 9,8/80, = 0.87 с-1
Период Т = 2/ ω =6,28/0.87= 7,15 с.
Скорость С=
![](650481_html_774a32b854cac09e.gif)
![](650481_html_e850497d93042b39.gif)
Мощность Р определяется соотношением
Р = g2 а2 T/8. (3)
Подставив в формулу (3) числовые данные, получим
![](650481_html_e497c5534717dd9e.gif)
Ответ: 61,5 кВт/м.
Задача 2. Для некоторого района Охотского моря Нs = 4 м, а Тz = 9 c. Вычислить мощность Р, приносимую волной в данном районе.
Решение.
Используя соотношение
Р = [550 Вт/м3с] Hs2 TZ, получим
Р = 550429 = 550169 = 79200 Вт/м = 79,2 кВт/м.