振蕩浮子波浪能發(fā)電(點吸收波浪能)
Oscillating Buoy Wave Power?
(Point Absorber Wave Energy)

振蕩浮子波浪能發(fā)電也稱為點吸收式波浪能發(fā)電,通過漂浮在海面上的浮子在波浪作用下上下運動獲得能量。圖1是一種振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置,是在較早時期采用的結(jié)構(gòu)。

混凝土的框架建在海底,上層平臺在海面以上,平臺上有機械傳動裝置與發(fā)電機;在框架下方有橫架,裝有兩個滑輪。在上層平臺與下方橫架有一個浮子,浮子上下方連接繩索,繩索經(jīng)過上層平臺傳動裝置的皮帶輪、滑輪,與下方橫架的兩個滑輪環(huán)繞一周,呈拉緊狀態(tài)。

浮子漂浮在在海平面上,隨著海浪起伏上下運動,浮子的運動通過繩索帶動皮帶輪正反轉(zhuǎn)動。在傳動裝置內(nèi)有棘輪機構(gòu)把正反轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗蛐D(zhuǎn),再通過齒輪增速,飛輪穩(wěn)速,帶動發(fā)電機勻速旋轉(zhuǎn)發(fā)電。把皮帶輪換成鏈輪,靠鏈輪的一段繩索換成鏈條,就不會產(chǎn)生打滑,轉(zhuǎn)動更可靠。

繩索振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置

圖1--繩索振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置

圖2是繩索振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置在波浪中的畫面。

繩索振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置

圖2--繩索振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置
下面是該發(fā)電裝置的運轉(zhuǎn)動畫
繩索振蕩浮子波浪能發(fā)電動畫

繩索振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單,只有棘輪與齒輪機構(gòu)較復(fù)雜。由于框架需要固定,只能用于淺水區(qū),而且要用在水位變化不大的區(qū)域,對于一些潮位變化較大的地方就不方便使用了。

目前振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置主要有如下兩種方案,圖3右圖的裝置由4部分組成:在海底安裝底架,在底架上安裝能量轉(zhuǎn)換裝置,飄在水面上的浮子下方有連桿,連桿插入能量轉(zhuǎn)換裝置,帶動相關(guān)轉(zhuǎn)換部件實現(xiàn)能量輸出。由于整個裝置要固定在海底,故只適宜在淺海安裝,而且要能隨潮位調(diào)節(jié)連桿長度。

兩種振蕩浮子海浪能裝置

圖3--兩種振蕩浮子海浪能裝置

另一種方案如圖3左圖,浮子下方的連桿插入能量轉(zhuǎn)換裝置是一樣的,不同的是能量轉(zhuǎn)換裝置沒有直接固定連接到海底,而是固定連接一個水下阻尼裝置,其原理是根據(jù)在較深的海面下方的水基本上是靜止的,見海洋波浪能概述中的深水前進波

阻尼裝置呈板狀,面積較大,阻尼裝置在較深海面下的靜止水域。浮子、連桿、能量轉(zhuǎn)換裝置、阻尼裝置共同組成發(fā)電裝置,浮子的浮力、阻尼裝置的重量與浮力使整個裝置漂浮在海面上,當(dāng)浮子隨波浪上下運動時,平板阻尼裝置的阻力與本身的慣量阻止自身的移動,近似于靜止,這樣浮子與阻尼裝置之間就有了相對運動,可帶動相關(guān)轉(zhuǎn)換部件實現(xiàn)能量輸出。因圖3的尺寸有限,左圖的浮子與阻尼裝置距離比實際要近許多。

下面有這兩種方案的示意動畫

固定安裝與漂浮式振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置動畫

能量轉(zhuǎn)換裝置主要有液壓傳動與直接發(fā)電兩種:

在能量轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)有液壓缸,當(dāng)浮子上下運動時,連桿帶動液壓缸內(nèi)的活塞往返運動,液壓缸內(nèi)的液體介質(zhì)被輸送到管道,再去推動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。由于液體輸送是間歇的,這種方案一般采用多個振蕩浮子裝置,各裝置輸送的液體一同匯集到液壓馬達(dá),不但增大了液體流量,而且多個浮子輸出液體的間歇不可能都是重復(fù)的,所以液體的壓力與流量會比較穩(wěn)定。

由于液壓設(shè)備制造精密,易磨損,有方案直接用海水代替液體介質(zhì),直接推動水輪機發(fā)電,是較好的辦法。這種方案一般用在淺海區(qū),多個固定式安裝的浮子同時推動一臺安裝在海底的發(fā)電設(shè)備。

近些年電機技術(shù)迅速發(fā)展,振蕩浮子采用直線發(fā)電機直接發(fā)電得到應(yīng)用。在能量轉(zhuǎn)換裝置中安裝直線發(fā)電機,連桿直接連接電機的動子,定子與線圈固定在能量轉(zhuǎn)換裝置外殼上,當(dāng)動子在定子中往復(fù)運動時,線圈就感生出電勢來,電流由海底電纜輸送到岸上。

這種振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置不受潮位的影響,可漂浮在離岸較遠(yuǎn)的深水區(qū)域,用固定在海底的鋼纜牽引。

下面有幾幅網(wǎng)絡(luò)上的國外振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置的圖片,供大家參考。

固定安裝式振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置

圖4--固定安裝式振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置

未下水的漂浮式振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置圖片

圖5--未下水的漂浮式振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置圖片

在海中漂浮式振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置圖片

圖6--在海中漂浮式振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置圖片
 
 
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