Репортаж от Wedoany，Исследователи Национальной лаборатории Скалистых гор (National Laboratory of the Rockies, NLR) добились ключевого прогресса в технологии опреснения морской воды с использованием энергии волн, разработав специализированный контроллер заряда для гидравлического и электрического обратноосмотического преобразователя энергии волн второго поколения (HERO WEC). Лабораторные испытания показали, что его производительность значительно превосходит продукт первого поколения.
С 2024 года команда NLR продолжает оптимизировать общую конструкцию HERO WEC. Этот проект, финансируемый Управлением гидроэнергетики и гидрокинетики Министерства энергетики США (U.S. Department of Energy’s Hydropower and Hydrokinetic Office, H2O), направлен на использование энергии волн для опреснения морской воды. Прототип может быть выполнен в гидравлической или электрической конфигурации, перекачивая морскую воду в береговую обратноосмотическую систему для производства пресной воды. Исследователи NLR начали проектирование HERO WEC в 2020 году. После сотен часов испытаний в рамках трех лабораторных проектов и пяти морских установок команда выводит из эксплуатации первую версию (V1) и, основываясь на опыте испытаний, приступает к проектированию второй версии (V2).
Исследовательская группа сначала усовершенствовала лебедочную систему и корпус WEC, а в настоящее время сосредоточена на оптимизации контроллера заряда. Контроллер заряда является ключевым компонентом электрической конфигурации устройства, отвечая за регулирование напряжения и тока, передаваемых от преобразователя энергии волн к аккумуляторной батарее. Его основная функция — защита аккумулятора от перезаряда, обеспечивая его исправность. Первоначально в версии V1 использовался контроллер заряда, представляющий собой готовый компонент, предназначенный для других технологий возобновляемой энергии. Однако морские испытания показали, что эти стандартные детали с трудом справляются с нерегулярными колебаниями энергии волн. В связи с этим команда решила спроектировать и изготовить специализированный контроллер заряда, предназначенный именно для энергии волн.
Зимой 2024 года команда разработала первоначальную концепцию нового контроллера заряда, выполнила проектные чертежи, ввод данных в систему автоматизированного проектирования и изготовила физические компоненты. Испытания прототипа были сосредоточены на двух вопросах: эффективность устройства и сравнение производительности конструкции V2 с конструкцией V1.
Сначала исследовательская группа использовала настольное оборудование для проверки и отладки основных функций системы. После завершения отладки новый контроллер заряда был подключен к генератору HERO WEC и имитатору аккумулятора. Для оценки его производительности использовалась лабораторная имитационная система, моделирующая морскую среду. Этот этап испытаний обеспечил более безопасный, менее рискованный и более дешевый способ внесения улучшений. В настоящее время испытания завершены, и результаты показывают, что производительность контроллера заряда V2 превзошла ожидания. Он способен обрабатывать нерегулярные энергетические состояния, а в лабораторных испытаниях захватываемая мощность достигала восьмикратного увеличения по сравнению с исходным контроллером заряда. Это означает, что HERO WEC может генерировать больше полезной электроэнергии, постоянно заряжать аккумуляторные батареи и надежно питать обратноосмотическую систему, тем самым опресняя больше морской воды.
Этот специализированный контроллер заряда является не только решением для конкретного проекта, но и предоставляет воспроизводимую технологическую основу для всей отрасли волновой энергетики. Специализированный контроллер заряда NLR для волн может быть адаптирован для широкого спектра технологий WEC, при этом его аппаратное и программное обеспечение могут быть изменены в соответствии с требованиями к мощности и эксплуатации различных устройств. Предоставляя эту проверенную архитектуру, контроллер заряда может сократить время разработки новых конструкций WEC. Команда NLR заинтересована в сотрудничестве с разработчиками технологий для интеграции этой специализированной архитектуры в большее количество систем в рамках проекта «Экспертиза и доступ к исследованиям и испытаниям морской энергии» и других соглашений о совместных исследованиях.
На следующем этапе команда оценит контроллер заряда на платформе с большой амплитудой движения NLR в рамках системных испытаний. Это будет первый раз, когда команда протестирует реакцию новой электрической системы (генератор, контроллер заряда и аккумулятор) на смоделированные условия волнения. Системные испытания также помогут команде определить окончательные корректировки, необходимые перед проведением морских испытаний электрической системы, чтобы повысить надежность контроллера заряда. Весь проект HERO WEC направлен на улучшение доступа к данным, компонентам и результатам исследований для продвижения развития технологий волновой энергии.
