Енергия на вълните - приливите и отливите


Категория на документа: Други



σ - Плътност на морската вода σ=1,025g/cm3

g - Земно ускорение

H - Височина на вълната;

τ - период на вълната;

λ - дължина на вълната.

Във формулата скоростта на вятъра не участва пряко, но тя влияе върху стойностите на елементите височина, дължина и период на вълната. При скорост на вятъра 12 m/s мощността на вълните е от 10 до 80 kW на 1 m фронт на вълната.

4.2 - Океански вълни:

Създадени от вятъра, океанските вълни са много концентрирана форма на възобновяема енергия, с нива на средната мощност от много kW на метър ширина на чело на вълната. Разпределението й по света не е равномерно. По-голямата част от енергията се намира в големите северни и южни географски ширини (фиг. 1.5). Съществуват, обаче, много страни с голямо потребление на енергия, за които енергията на вълните представлява голям потенциален източник.

Фиг. 1.5. Средна годишна мощност на океанските вълни, в kW на метър чело на вълната

При бягащите океански вълни водните частици се движат в кръгова орбита, като радиусът на орбитата намалява експоненциално с дълбочината. В плитки води орбитите се изкривяват в елипси. Движението на тези частици е плавно, със скорост обикновено много под 1 м/с.

Фиг. 1.6 - Кръгово движение на водните частици под бягащата вълна.
Относителното движение е умерено, влиянието на триенето (вискозен ефект) е малко и разсейването на енергия по време на движението на вълната е минимално. Ето защо, една повърхнина вълна е много ефективен носител на енергия: енергията събрана по време на буря се съхранява и препредава на стотици и дори хиляди километри. Следователно, на определено място, енергията на вълните ще бъде по-постоянна величина отколкото вятърната енергия, която я поражда.
В повечето анализи на устройствата за преобразуване се използува теорията за линейност на вълната, при която профилът на повърхността на водата се приема за синусоидален. За вълна, която се движи покрай определена контролна точка, периодът Т се изразява чрез дължината й λ посредством
уравнението: [ 4 ]
а мощността Р, която се съдържа във вълната.
на метър ширина на челото и, е представена чрез: [ 5]

последователност, издигане - разбиване, се наблюдава и когато вълната навлезе в плитки води близо до брега. В тези условия, линейната теория вече не е подходяща.

4.3 - Реален модел на морска вълна

Вълните в реални условия не отговарят на идеализираното разглеждане на синусоидална функция. Понякога при случайно създадени условия те могат да се приближат до идеализирания случай. Обикновено вълните са с променливи параметри - честота, посока, амплитуда. В зависимост от вида на вятъра се получават и различни вълни:
- при преобладаващ вятър с определена посока се получават вълни със съответно преобладаващо направление и достатъчно голям период;
- нестабилните ветрове предизвикват нерегулярно движение на водата с къс период -щормови вълни.
При дълбочини до 30 m са възможни фокусиращи и направляващи ефекти, които предизвикват появата на по-мощни и регулярни вълни.
Вълновите енергийни устройства трябва да отговарят на различни изисквания:
- да устояват на широк спектър природни условия;
- да извличат максимума енергия за достатъчно дълъг период от време;
- да бъдат независими от района, в който са поставени.
При проектиране се отчитат и възможностите за поява на екстремни амплитуди, появяващи се веднаж на 50 години.
Регистрацията на амплитудата на вълните се извършва обикновено с аналогов вълнограф, от чиито данни се изчислява средното ниво. Съвременните вълнографи са цифрови и позволяват следваща обработка с изчислителна техника.

Фиг. 1.7 - реален модел на морска вълна

Предвид случайния характер на вълните и особено при големи различия в амплитудите се използуват статистически методи, за да се получат обосновани резултати.
Основните величини, които характеризират вълните и се измерват за дълги периоди от време са:
- Nc - брой гребени за избран интервал от време (на фигурата са 10). Числената стойност обикновено е много голяма;
- Н1/3 - височина на вълните с 1/3 осигуреност, т.е. средна височина на 1/3 най-големи вълни за разглеждания интервал. Това е средната стойност от Nc / 3 най-големи амплитуди;
- Н, - характерна височина на вълните: [ 6 ]




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Енергия на вълните - приливите и отливите 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.