В настоящее время в волновых электростанциях для преобразования энергии волн применяются преобразователи, отслеживающие профиль волны, использующие колебания водного столба и подводные устройства.
К преобразователям, отслеживающим профиль волны, относятся прежде всего разработка профессора Эдинбурнского университета Солтера и названная в его честь – «утка Солтера»( рис. 1). Техническое название проекта – колеблющее крыло.
Рис.1 «Утка» Солтера
Волны, набегающие на «утку» , заставляют её колебаться. Мощность снимается с оси колебательной системы. Гирлянда из двадцатиметровых «уток» общим весом 16 тонн испытывалась в течении четырех месяцев в различных волновых условиях озера Лох- Нес и показав КПД 0,5 %.
Основные недостатки – сложность изготовления и монтажа, большие ударные нагрузки от воздействия максимальных волн.
Другой вариант преобразователей энергии вон такого типа – контурный плот Коккереля ( рис. 2).Который был испытан в проливе Солент вблизи г.Саутгемптон.
Рис.2 Плот Коккереля
Вариант построения ВЭС по принципу плота Коккереля реализован в проекте «Волновая ферма» (Wave Farm) шотландской фирмой Pelamis Wave Power (бывшей Ocean Power Delivery). Четыре секции, соединенные шарнирно, под воздействием волн изгибаются, что приводит в действие гидроцилиндры, которые перекачивают масло на гидромоторы привода генераторов. Вырабатываемая электроэнергия по кабелю, опущенному на дно, передается на берег. На рис. 3 показаны три преобразователя, построенные у побережья Португалии.Каждый преобразователь (называемый Pelamis Wave Energy Converter) сравним по длине и сечению с небольшим железнодорожным составом длиной 120м и весом 700 тонн.
Мощность одного такого преобразователя – 700 кВт.
Это только первая фаза проекта, в дальнейшем предусмотрено добавление к этой же волновой ферме у берега Агусадоры ещё 25 “змей”, что поднимет суммарную мощность станции до 21 мегаватта.
Рис. 3 Преобразователи Pelamis Wave Energ
Этого уже хватит на 15 тысяч домов, что будет означать снижение выбросов углекислого газа тепловыми станциями на 60 тысяч тонн в год.
В планах Pelamis Wave Power — развёртывание аналогичных комплексов близ Оркнейских островов и у побережья Корнуолла, где должно быть установлено четыре и семь преобразователей Pelamis соответственно.
Основные недостатки таких преобразователей:
- высокая материалоёмкость;
- среднегодовой коэффициент использования мощности не более 0,4;
- высокий уровень удельных капитальных затрат, около 6000 $/кВт;
Известны также преобразователи, использующие энергию колеблющегося водного столба, рис.4. При набегании волны на частично погруженную полость открытую под водой, столб жидкости в полости колеблется, вызывая изменение давления в газе над жидкостью. Полость связывается с атмосферой через турбину. Поток может регулироваться так, что бы проходить через турбину в одном направлении
Рис. 4 Преобразователи, использующие энергию колеблющегося водяного столба
По такому принципу работают преобразователи «столб Масуды» (Япония) и «турбина Уэльса» (Англия).
Недостатками таких преобразователей являются низкий к.п.д. и большая материалоемкость.