Опыт классификации устройств

Для утилизации энергии морского волнения необходимо чтобы устройства, преобразующие  потенциальную и/или кинетическую энергию, находились в силовом взаимодействии с  поверхностью раздела вода/воздух.

На сегодняшний день в эксплуатации по всему миру уже имеется большое количество опытных и коммерческих образцов установок работающих за счёт отбора мощности у морского волнения. Этого количества достаточно для того чтобы попытаться их классифицировать и очертить зоны применения каждой.

Энергия, получаемая при работе таких установок, чаще всего используется для целей:

–  выработки электроэнергии,

–  опреснения воды.

Мощность установок определяется высотой волн, с которыми может взаимодействовать установка, их скоростью и периодом, а так же  плотностью воды.

Международный патентный классификатор  (МПК) подразделяет такие установки по конструктивным признакам:

F03B 13/00 Приспосабливание машин или двигателей для особых целей, агрегатирование машин или двигателей с приводимыми или приводящими устройствами; гидроэлектростанции и силовые установки или агрегаты
F03B 13/10 .гидроагрегаты с электрическими генераторами или двигателями, погруженные в воду
F03B 13/12 .использующие энергию волн или приливов
F03B 13/14 ..использующие энергию волн
F03B 13/16 …использующие перемещение элемента, приводимого в действие энергией волны, относительно другого элемента
F03B 13/18 ….который, по меньшей мере в одном месте, неподвижно прикреплен ко дну моря или к берегу
F03B 13/20 ….в которых оба элемента подвижны относительно дна моря или берега
F03B 13/22 …использующие поток воды, возникающий от движения волн, например для привода гидродвигателя или турбины
F03B 13/24 …для получения воздушного потока, например для привода воздушной турбины

Однако, каждый такой «класс» может включать в себя устройства, весьма отличающиеся друг от друга. Поэтому можно попытаться создать другую систему стандартизации, в которой каждая модель устройства будет сравниваться с другими сразу по нескольким сегментам.

  • Традиционно, устройства, преобразующие энергию волн, принято классифицировались по месту их установки:
  1. Береговые (on shore)на суше,
  2. Не далеко от берега (near shore)на ногах или на дне, в море  и
  3. Оффшорные (off shore) на якорях в море.

В последние несколько лет появились так же изобретения и проекты, которые можно  классифицировать по месту их установки как

  1. Автономные (Afloat), то есть такие, которые совсем не связаны с жёсткой мантией планеты.
  • Второй возможный принцип классификации, по принципу действия (или, точнее, по методу отбора мощности волны).  В соответствии с этим принципом установки подразделяются на:
    1. Устройства поглощения (перелива) (Eaters)
    2. Осциллирующего водяного столба (Oscillating water column (оwc));
    3. Роликовые  (Roll);
    4. Ломающийся плот (Connected floats);
    5. Устройства воздействия жёсткие и мягкие (Impact  On fixed body) и (Impact  On flexible body);
    6. Поплавковые (Up and down) – использующие силу Архимеда.
  • Третий принцип классификации, по способу использования энергии (или, по типу рабочей машины):
    1. Сжимающие воздух, направляемый на воздушную турбину Уэльса (Wells turbine), связанную с электрогенератором;
    2. Прокачивающие жидкость через гидродвигатель/турбину, вращающий электрогенератор;
    3. Гидроаккумулирующие, то есть качающие воду в резервуар, находящийся выше уровня воды, с последующим её сбросом через гидротурбину, вращающую электрогенератор;
    4. Вращающие непосредственно вал электрогенератора

Наконец, можно выделить ещё два принципа классификации:

  • Четвёртый, по необходимости ориентации относительно генерального курса распространения волны (перпендикулярного волновому фронту):
    1. устройства, требующие ориентации и стабилизации в пространстве;
    2. устройства, не требующие ориентации и стабилизации, то есть улавливающие волну любого направления. 
  • Пятый, по рабочему диапазону волн:
    1. устройства, работающие в узком диапазоне волн (по высоте, длине, периоду волны);
    2. устройства, работающие в широком диапазоне волн.

Таким образом, возможную схему классификации можно представить в виде следующей матрицы

classification of wave generators

Идея классификатора в том чтобы, цифра кода получалась тем больше, чем выше был бы возможный энергетический потенциал установки. То есть, внутри каждого класса установки можно будет, хотя бы, условно расставить по возрастанию, так сказать, «КПД класса»

Можно ещё разделять устройства по месту расположения основных подвижных и электрических элементов:

  1. устройства, в которых основные подвижные и электрические элементы расположены ниже ватерлинии и
  2. устройства, в которых основные подвижные и электрические элементы расположены выше ватерлинии.

На том основании, что устройства, в которых основные подвижные и электрические элементы расположены выше ватерлинии, могут быть более надёжными и более дешёвыми.

Например, так могли бы выглядеть классы наиболее известных машин:

  • Oyster 800S, шотландской компании Aquamarine Power
  • Mark 3, американской компании  Ocean Power Technologies (OPT)
  • Pelamis, шотландской компании Pelamis Wave Power Ltd.
  • PowerGin, американской компании  Kinetic Wave Power
  • Wave Dragon, объединённой европейской компании  Wave Dragon  
  • Weptos, датской компании  Weptos

Примеры классификации устройст утилизации энергии морских волн

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *