Ново изследване, използващо енергията на морските вълни, изглежда като обещаваща стъпка към справяне с едно от ключовите предизвикателства на възобновяемата енергия – променливостта на източниците. Устройството, изобретено от японски учен, е способно на ефективна работа в широк диапазон от условия и би могло да направи този вид енергия търговски жизнеспособна.
Океанските вълни представляват един от най-големите и най-стабилни източници на възобновяема енергия на Земята. Въпреки обещаващите си резултати, преобразуването на вълновото движение в използваема електроенергия се оказва трудно. Повечето съществуващи устройства за вълнова енергия работят добре само при определени условия, което ограничава тяхната ефективност в постоянно променящата се среда на открито море. Това предизвикателство кара изследователите да търсят по-адаптивни и ефективни технологии.
Учен от университета в Осака е провел подробно проучване на нов подход, наречен жироскопичен преобразувател на вълнова енергия (GWEC - gyroscopic wave energy converter). Изследването му прави оценка дали тазиконструкция би могла реално да поддържа мащабно производство на енергия. Резултатите са публикувани този месец в Journal of Fluid Mechanics.
Схема на жироскопичен преобразувател на вълнова енергия. Кредит: Journal of Fluid Mechanics (2026). DOI: 10.1017/jfm.2026.11172
За разлика от традиционните системи, GWEC разчита на въртящ се маховик, разположен в плаваща платформа. Докато конструкцията се движи с вълните, въртящият се маховик преобразува това движение в електрическа енергия. Тъй като маховикът работи като жироскоп, поведението му може да се регулира, за да се събира ефективно енергия в широк диапазон от вълнови честоти, вместо да се ограничава до тясна област.
Сравнение между различните видове WEC: точково-абсорбиращ, махалообразен и жироскопичен WEC. (a) Концепции на тези WEC. Кредит: Journal of Fluid Mechanics (2026). DOI: 10.1017/jfm.2026.11172
Системата работи, като се възползва от жироскопичната прецесия – явление, което възниква, когато въртящ се обект реагира на външна сила. Когато вълните карат плаващата платформа да осцилира (да се движи нагоре и надолу), въртящият се маховик променя ориентацията си чрез прецесия (промяна на посоката на въртене). Това движение е свързано с генератор, което позволява на устройството да генерира електричество.
"Устройствата за събиране на енергия от вълни често са изправени пред предизвикателства, тъй като океанските условия постоянно се променят, разказва авторът на изследването Такахито Иида (Takahito Iida). Жироскопската система обаче може да бъде контролирана, за да се поддържа високо ниво на абсорбция на енергия, дори когато честотите на вълните се променят".
За да разбере по-добре поведението на системата, изследователят използва линейна вълнова теория, за да моделира взаимодействието между океанските вълни, плаващата конструкция и жироскопа. Чрез анализ на тези свързани динамики, екипът определя идеалните настройки за скоростта на маховика и управлението на генератора. Анализът показва, че при правилна конфигурация, GWEC може да постигне теоретична максимална ефективност на абсорбиране на енергия, равна на половината от тази на която и да е вълнова честота.
"Това ограничение на ефективността е фундаментално ограничение в теорията за вълновата енергия", обяснява Иида. "Вълнуващото е, че сега знаем, че може да се постигне в широк диапазон от честоти, не само в едно резонансно състояние."
Ефективност на поглъщане на енергия ???? спрямо вълновото число ????????. Кредит: Journal of Fluid Mechanics (2026). DOI: 10.1017/jfm.2026.11172
Констатациите са допълнително валидирани с помощта на числени симулации както в честотната, така и във времевата област. Допълнителните симулации във времевата област вземат предвид и нелинейното жироскопично поведение, за да изследват потенциалните граници на производителността. Тези резултати потвърждават, че устройството поддържа висока ефективност близо до резонансната си честота, което означава, че се представя най-добре, когато движението му е в съответствие с естествения ритъм на вълните.
Чрез изясняване как прецизно да се настроят работните параметри на жироскопа, изследването предлага практически насоки за създаване на по-гъвкави и ефективни системи за вълнова енергия. Тъй като светът търси надеждни решения за възобновяема енергия, за да постигне климатичните цели, иновации като тези биха могли да помогнат за овладяване на огромната, до голяма степен неизползвана енергия, съхранявана в океаните.
Справка: Takahito Iida. Linear analysis of a gyroscopic wave energy converter: absorbing half of the wave energy over broadband frequencies. Journal of Fluid Mechanics, 2026; 1029 DOI: 10.1017/jfm.2026.11172
Източник: A spinning gyroscope could finally unlock ocean wave energy, The University of Osaka
Още по темата
Космос
Земята може да бъде гигантски детектор за скритите сили и частици, оформящи нашата Вселена
Земята
Сателити засякоха най-големите океански щормови вълни, виждани някога
Физика
Енергията на термоядрения синтез получава тласък от химията на студения синтез
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване