Free Science

Каталог статей

Главная » Статьи » Мои статьи

Перспективы использования WEC тип OWC.

Лобов А.В. 

Изобретатель, исследователь. 

Перспективы использования WEC тип OWC.

 

Итак, для начала рассмотрим, как работает данный вид конвертеров энергии волн.

WEC имеет приемную камеру, в которой воздействие волны вызывает изменение объема камеры.  Общий вид данных WEC  в частности Oceanlinx Австралия приведен на рис 1.1,

 

 

 

 

 

Рис 1.1.  Oceanlinx  производства Австралия.

 

Общий вид WEC берегового размещения  приведен на рис 1.2

 

Рис 1.2 Береговая WEC, тип OWC в Айла, Шотландия.

 

Принцип работы WEC показан на рис 1.3 источник http://www.emec.org.uk/marine-energy/wave-devices

 

Рис 1.3. Принцип работы WEC, тип OWC

Ввиду принципа  работы данных WEC  с осцилляционным типом движения потока энергоносителя, поток смещается в единицу времени на некоторое расстояние, замедляется, останавливается. Здесь и далее, по мнению автора вместо употребления выражений - поток воздуха, жидкости – целеобразнее использовать поток энергоносителя, да на данном этапе развития науки мы используем воздух – точнее смесь газов, или жидкость в качестве носителей энергии. Но недалеко то – время, когда для переноса энергии мы сможем использовать иные газы или жидкости с более высокими энергетическими показателями. Далее возможны варианты движения потока, но в большинстве случаев поток изменяет направление движения, а это уже поток с совершенно другими параметрами. Так как он вызван вакуумированием приемной камеры. Ниже, в конце статьи мы  рассмотрим возможный другой вариант работы данных WEC.

Очевидно, что такой поток, наименее, приспособлен к применяемым ныне способам извлечения энергии.

В настоящее время, как известно в волновую энергетику перешли устройства преобразования потока постоянного, неизменного по направлению движения потока. За неимением устройств преобразования цикличных потоков, мы применили в данном случае аэротурбины, в которых воздействие потока вызывает смещение лопаток турбины. В дальнейшем – вращательное движение турбины преобразуем в электроэнергию.

Итак, имеем.

  1.  Преобразуется кинетическая и потенциальная часть энергии гребня волны на первичном конвертере. Точнее только их небольшая часть, иногда одна из составляющих полной энергии волны срезается и вовсе не преобразуется. На почти всех WEC существующих ныне, коэффициент съема энергии составляет в лучшем случае около 50%. Однако в большинстве случаев реальные показатели составляют 10-25%. (Пора уже давно отказаться от среза кинетической энергии фронтальной частью конвертера в устройствах данного типа преобразования).
  2. Вторичный конвертер. Воздействие волны преобразуется в движение энергоносителя, в большинстве случаев в движение потока воздуха, компрессорный способ превращения, однако данный способ преобразования имеет самый низкий КПД преобразования и часто усугубляется конструктивными недоделками – несовершенством самых конвертирующих устройств. Это и паразитные объемы, часто превосходящие вытесненный объем, энергопотери на сжатие, смещение сжатого объема энергоносителя. Сюда также следует отнести теплопотери. При значительных давлениях теплопотери составляют до 5% от общей энергии сжатого энергоносителя. В настоящее время в WEC с OWC съем тепловой энергии не производится.
  3. Потери на трение – потери энергии на перенос потока к конечному звену преобразования. Ввиду непосредственного расположения первичного конвертера и оконечного – турбины, и небольшого расстояния между ними, составляющим от 3-5 до 10 метров, потери в основном зависят от скорости энергоносителя, и изменяются в несколько раз, (в среднем 5-10%) .
  4. Потери в оконечном звене преобразования – на турбине. Ввиду несовершенства конструкции, потери составляют более 50% от полной мощности потока энергоносителя, в реальных условиях потери составляют более 60%. Следует учесть, что параметры потока изменяются в больших пределах, как по давлению, так и скорости,  и как было указано выше с переменой направления движения потока.

Казалось - бы удручающая картина. Однако и оставшейся части энергии потока достаточно для создания WEC единичной мощностью более 1,0 МВт. И в таком далеком от совершенства виде, они и сейчас вырабатывают электроэнергию сопоставимую по цене с  традиционными источникам энергии, иногда и более дешевую.

 WEC с OWC типом конвертирования энергии волны далеки от конечного развития, перспективы у них огромные. Следует учитывать, что данные WEC обладают наибольшим коэффициентом отбора энергии волны (ACCW) по сравнению с другими WEC, например точечного типа. К преимуществам следует отнести  и надежность, долговечность использования, значительный диапазон преобразуемых высот волн. Уже сегодня проектируются WEC с показателями ACE  более 3м/ $ М . А это выводит их в ряд перспективных устройств, зачастую превосходящих традиционные источники энергии. 

Перспективы. Проектируются новые WEC с более широким спектром преобразования, с иными энергоносителями, в которых возможно преобразование энергии волн с КПД более 50 %. Это и WEC с жидкостным энергоносителем, и более усовершенствованные с двойным энергоносителем. WEC с преобразованием потока на основе элементов эластичной механики, преобразующие энергию волн с КПД до 90%, авторские разработки.

  Автор А.В. Лобов

Разделение потоков. Потоки – входящего энергоносителя и забора подготовленного энергоносителя, существуют независимо друг от друга. Для наполнения резервуара переменного объема попробуем применить отдельный трубопровод. Для выхода сжатого энергоносителя также существует свой трубопровод. Следует учесть, что они могут соединяться в начале пути и/или конце с целью удешевления общей стоимости WEC. Также возможно их объединение с целью увеличения набора начального объема, или инжекции дополнительного объема для снижения скорости потока энергоносителя на турбину – усреднение потока.  При применяемых схемах движения потоков в настоящее время существует цикличность, связана с принципом работы WEC. Однако в схему можно ввести дополнительные устройства усреднения скорости потока, и избавиться от цикличности движения. Введение накопителей энергоносителя позволит как усреднить поток – убрать пульсации, так и более эффективно осуществить вторичное преобразование на турбине. Здесь необходимо остановиться на возможности кольцевания потока, когда с выхода турбины его можно направить на вход приемной камеры – точнее резервуара переменного объема – РПО. Это позволяет добиться снижения шума от работающей установки.

Следует учитывать и экологические требования, в большинстве случаев данные WEC обладают в силу своей конструкции значительным шумовым фоном, применение кольцевания потока позволит существенно понизить шумовой фон, что позволит размещать данные устройства недалеко от жилой или производственной зоны. Например в портах, возле маяков, или других потребителей.    

Введение накопителей сжатого энергоносителя позволит также выровнять поток, понизить скорость потока при штормовом воздействии, когда повышена цикличность, например при высоте волн около 1,0 м.,  количество циклов около 1000 в час. С ростом высоты волн, их периода, количество циклов уменьшается, но возрастают давления энергоносителя и соответственно скорости потока, при общем объемном расходе в зависимости от конструкции до 0,5*10^6 м3/час. (Данные одного из проектов).  Диапазон скоростей потока, при общем диапазоне преобразования изменяется от минимальных, недостаточных для работы турбины, до значений, когда применяются методы и способы снижения скорости потока, сброс, инжекция дополнительного объема, изменения числа работающих турбин.

Усреднение скорости потока позволит использовать  турбины в режиме максимального КПД преобразования.

Введение жидкостных энергоносителей позволит вывести WEC на новую ступень развития и использования устройств преобразования энергии волн, разработать типовые проекты различной мощности (от 100 кВт до 5 МВт) для энергоснабжения  населения или иных потребителей.

Окупаемость устройств по данным одного из проектов составляет около 12 лет, при условиях: средняя высота волн около 1,5 м. Средняя продолжительность волнения около 180 суток в год. Стоимость произведенной энергии составляет 4 цента/кВт. Следует учитывать также что с увеличением волнения увеличивается количество произведенной энергии, и соответственно снижается срок окупаемости устройств.

Сюда также следует отнести развитие устройств эластичной механики, в качестве основных  конвертирующих устройств, элементов передачи и распределения, силовых устройств преобразования.

Интерес вызывают и новые способы преобразования, где возможно применение комбинированных потоков энергоносителя, новых энергоносителей – более энергоемких.

Перспективы огромные,  и стоит учесть, что эта область во многом не исследована, да, мы пробуем отнять у океана часть его энергии, но мы только в начале пути.

Автор А.В. Лобов

Источники

  1.  EMEC, “EMEC to support development of South Korean Marine Energy Centre,” Press
    Release, 2012. http://www.emec.org.uk/emec-to-support-development-of-south-korean-marine-energy-centre.
  2. EMEC, “European Marine Energy Centre.” http://www.emec.org.uk/marine-energy
  3. Pelc, R. and Fujita, R.M., 2002. Renewable energy from the ocean. Marine Policy26,471-479.
  4. Oceanlinx.  http://www.oceanlinx.com
  5. Dexawave Energy ApS. Dexawave website
  6. Wave Dragon ApS Wave Dragon website 
  7.  WAVEnergy SSG website
Категория: Мои статьи | Добавил: GreenEnergy (10.09.2015) | Автор: Lobov A.V E
Просмотров: 159 | Теги: конвертер энергии волн, WEC, OWC | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
avatar

Категории раздела

Вход на сайт

Поиск

Наш опрос

Оцените мой сайт
Всего ответов: 6

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0