Энергия морских волн
Выполнил студент
группы ПБТ-1-14
Тушибаева А.А.
Проверила
Соловьева
Ольга Викторовна
Содержание
Введение 3
1. Волновое движение 4
2. Преобразование морских волн в России 5
3. Устройства для преобразования энергии волн 6
3.1 Преобразователи с качающимися элементами 7
3.2 Точечные преобразователи 8
3.3 Гидропневматические преобразователи 9
3.4 Волновые насосы 10
4. Принципы работы волновых станций 11
5. Заключение 14
Список используемой литературы 15
Введение
Гидроэнергетика в настоящее время является самым доступным и экономически и экологически привлекательным ресурсом для мировой энергетики. Например, в России 99 процентов всей генерации электрической энергии, использующей возобновляемые источники, приходятся именно на ее счет.
Во всем мире традиционно предпочтение отдавалось углю и нефти, и в стороне оставались такие источники энергии как ветер, солнце, приливы. Хотя они и характеризуются значительной своей неустойчивостью, их эффективное использование возможно. Одним из таких ресурсов является энергия морских волн, на которых работают волновые электростанции. Волновая электроэнергия производит дешевую и экологически безопасную электрическую энергию.
Первый пик интереса к созданию технических устройств для преобразования энергии волн в практически приемлемую форму приходится 1900 по 1930 гг. В этот же период появились и первые действующие устройства: в 1910 г. вблизи г. Бордо демонстрировалась волновая установка мощностью 1 кВт. Вероятно волны - это непременный атрибут поверхности любого водоема, которые сильнее всего побуждают к массовому техническому творчеству.
Но природа волн такова, что, несмотря на развитую общую теорию до сих пор при разработке проектов волновых преобразователей для конкретных районов инженерам недостает сведений, необходимых для оценки запасов энергии и выбора наилучшего конструктивного решения. Элемент случайности, присущий волновым явлениям, заставляет для каждого района предполагаемой установки волновых преобразователей проводить длительный цикл экспериментального исследования волнообразования, не ограничиваясь только теоретическими оценками.
Волновое движение
Волны, которые мы привыкли видеть на поверхности моря, образуются главным образом под действием ветра. Однако волны могут возникать и по другим причинам, тогда они называются:
· Приливные - образующиеся под действием приливообразующих сил Луны и Солнца;
· Барические - возникающие при резких изменениях атмосферного давления;
· Сейсмические - (цунами), образующиеся в результате землетрясения или извержения вулканов;
· Корабельные - возникающие при движении судна;
· Ветровые волны являются преобладающими на поверхности морей и океанов.
Ветровому волнению присущи две основные черты:
Первая черта - нерегулярность: неупорядоченность размеров и форм волн. Одна волна не повторяет другую, за большой может следовать малая, а может и еще большая; каждая отдельная волна непрерывно меняет свою форму. Гребни волн перемещаются не только в направлении ветра, но и в других направлениях. Такая сложная структура возмущенной поверхности моря объясняется вихревым, турбулентным характером ветра, образующего волны.
Вторая черта волнения заключается в быстрой изменчивости его элементов во времени и пространстве и связана также с ветром. Однако размеры волн зависят не только от скорости ветра, существенное значение имеет продолжительность его действия, площадь и конфигурация водной поверхности. Изучение волнения сводится в конечном итоге к выявлению статистических закономерностей, которые численно выражаются зависимостями между элементами волн и определяющими их факторами.
Наибольшее число волновых энергетических устройств разрабатывается для извлечения энергии из волн на глубокой воде - это наиболее общий тип волн, существующий при условии, что средняя глубина моря D превышает величину половины длины волны l/2. Например, при характерной длине волны l~ 100 м и амплитуде волна ведет себя как на глубокой воде при глубине моря, превышающей 30 м.
Преобразование морских волн в России
В России также, как и в ряде других государств, которые имеют непосредственный выход к морю, наблюдается рост заинтересованности разработчиков не только к созданию технологий альтернативной генерации на теоретическом уровне, но и непосредственно к строительству станций на территории своей страны. Первым реализованным решением в сфере волновой энергетики России стал запуск станции на полуострове Гамова в Приморье в 2014 году. Испытания технологии проводятся на базе мощностей морской научной станции «Мыс Шульца» по инициативе Уральского федерального университета, а также Тихоокеанского океанологического института РАН.
В ходе опытной эксплуатации волновой станции были получены определённые результаты, свидетельствующие в первую очередь о том, что волновая энергетика является достаточно перспективным направлением для России. Исследователи пришли к мнению о том, что волновые станции могут выполнять сразу несколько функций. Помимо выработки энергии, конструкции таких объектов могут служить в роли волногасителей и также автоматических пунктов охраны государственных границ. С другой стороны, непосредственная эксплуатация объекта показала, что повсеместное строительство волновых станций большой мощности может быть сомнительным решением до тех пор, пока активно используются проверенные временем традиционные методы генерации. В связи с этим, целесообразным представляется эксплуатация волновых станций только в малозаселённых регионах, в том числе на побережье Приморья, Дальнего Востока и на берегах Северного Ледовитого океана.
Помимо практической реализации проектов, в стране ведётся работа над созданием новых технологий генерации энергии из морских волн, а также сопутствующего оборудования в соответствии с правительственной стратегией развития «зелёной энергетики», рассчитанной до 2020 года. К примеру, в рамках исследований был оформлен российский патент напреобразователь качания рабочего тела, при любых значениях амплитуды и направления перемещения поплавка, во вращательное движение турбины. При этом поплавок связан штанговой конструкцией с преобразующим механизмом, расположенным на берегу.