Достижения Харбинского инженерного университета в области волновой энергии опубликованы в топовом журнале Communications Engineering

Репортаж от Wedoany，Недавно команда профессоров Чжоу Юя и Гэн Цзина из Института кораблестроения Харбинского инженерного университета опубликовала важные результаты исследований в первом инженерном субжурнале Nature «Communications Engineering». В работе систематически раскрыты механизмы передачи и захвата энергии при взаимодействии параболического берега-концентратора энергии и волнового энергетического устройства на основе осциллирующей водяной колонны (Oscillating Water Column, OWC — основное устройство для преобразования волновой энергии в электрическую, проще говоря, напоминающее «подводный насос», которое использует движение волн вверх и вниз для сжатия воздуха и вращения турбины для выработки электроэнергии). Это открывает совершенно новый технологический путь для решения инженерной проблемы низкой плотности потока волновой энергии в прибрежных водах Китая.

Волновая энергия является высокопотенциальным «перспективным игроком» в семействе возобновляемых источников энергии океана. По сравнению с более знакомыми приливной энергией и морской ветроэнергетикой, её плотность энергии выше, а ареал распространения шире. Она подобна повсеместно доступным «мобильным пауэрбанкам» в море, способным в любое время и в любом месте обеспечивать чистой энергией. Ресурсы волновой энергии в акватории Китая значительны по объёму и широко распространены, однако на большей части акватории волновая энергия распределена довольно рассеянно. Подобно тому, как тонкие ручейки с трудом вращают водяное колесо для выработки электричества, традиционным волновым энергетическим установкам сложно эффективно улавливать эту рассеянную энергию, что стало основным препятствием для широкого внедрения и применения волновой энергии.

Технология осциллирующей водяной колонны (OWC) благодаря простоте конструкции, высокой надёжности и пригодности для длительной эксплуатации в морских условиях является одной из наиболее перспективных технологических траекторий в области преобразования волновой энергии, которая с наибольшей вероятностью первой достигнет масштабного применения. Однако у традиционных устройств OWC есть очевидный недостаток: они «интересуются» только волнами определённой частоты и эффективно работают лишь тогда, когда частота волновых колебаний совпадает с собственной резонансной частотой устройства, подобно тому, как качели раскачиваются высоко только при толчках в определённом ритме. Но реальные морские волны имеют изменчивую частоту — то больше, то меньше, то быстрее, то медленнее, что приводит к значительному снижению фактической эффективности выработки электроэнергии традиционными устройствами.

Команда сосредоточилась на проблеме эффективного захвата энергии устройством OWC, соединённым с параболическим берегом-концентратором, в концентрированном волновом поле. Была построена численная модель второго порядка во временной области на основе теории потенциала потока с использованием метода граничных элементов высокого порядка. Точность модели была поэтапно проверена в сочетании с модельными испытаниями. Была создана нелинейная пневматическая модель, применимая для различных масштабов и условий связи нескольких воздушных камер, что позволило преодолеть ограничения традиционных методов, зависящих от многократной калибровки для единичных рабочих условий, и обеспечило важную методологическую поддержку для последующих исследований в этой области.

Предложенная командой новая конструкция волнового энергетического устройства OWC с одной/двумя воздушными камерами значительно повысила эффективность захвата энергии и расширила эффективную полосу рабочих частот. Это эффективно решает инженерную проблему низкой плотности потока волновой энергии в прибрежных водах Китая, предоставляя ключевую технологическую поддержку для освоения и использования возобновляемых источников энергии океана в Китае. Это имеет важное значение для продвижения масштабного и промышленного применения технологий волновой энергетики, что позволит большему числу домохозяйств использовать чистую энергию, получаемую из океана.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com