Desarrollo y utilización de la energía de las olas del océano
La energía contenida en las olas se refiere principalmente a la energía cinética y potencial de las olas en la superficie del océano. La energía de las olas es proporcional al cuadrado de la altura de las olas, el período de movimiento de las olas y el ancho del frente de las olas. La energía de las olas es una de las fuentes de energía oceánica más inestables. La densidad de potencia de las enormes olas provocadas por los tifones puede alcanzar varios miles de kilovatios por metro de frente de ola. Sin embargo, la potencia media anual de las olas en la región europea del Mar del Norte, rica en energía de las olas, es de sólo 20 a 40 kilovatios/metro. La densidad media anual de potencia de las olas en la mayoría de las zonas costeras de mi país es de 2 ~7 kW/m.
La estimación teórica de la energía de las olas en el mundo también es del orden de 109kW. Según datos del Observatorio Oceánico Costero de China, se estima que la potencia teórica promedio anual de las olas a lo largo de la costa de China es de aproximadamente 1,3X107kW. Sin embargo, dado que los puntos de observación de muchas estaciones oceanográficas se encuentran en bahías interiores o en lugares con poco viento y oleaje, la potencia real de las olas costeras es mayor que este valor. Las zonas costeras de las provincias de Zhejiang, Fujian, Guangdong y Taiwán contienen abundante energía de las olas.
Existen dos tipos de dispositivos de energía de las olas que recogen la energía de las olas y la convierten en electricidad u otras formas de energía, uno situado en la orilla y otro flotando en el mar.
Existen cuatro tipos de transmisión de energía: transmisión mecánica directa, transmisión hidráulica de baja presión, transmisión hidráulica de alta presión y transmisión neumática.
El método de transmisión neumática utiliza un generador de fuerza de onda de turbina de aire para convertir la energía del flujo de aire alternativo generado por el movimiento ondulatorio del aire comprimido en energía eléctrica. Las piezas giratorias pueden girar a alta velocidad sin contacto con el agua de mar. se desarrolla rápidamente.
Los dispositivos de generación de energía de las olas son diversos y eclécticos, incluyendo el tipo pato cabeceante, el tipo balsa de olas, el tipo bote de energía undimotriz, el tipo atolón, el tipo rectificador, el tipo mejillón, el tipo bolsa blanda, el tipo columna de agua oscilante, etc. * * Tipo de columna de agua oscilante, tipo ola, tipo péndulo, tipo columna de agua oscilante combinada con tipo rompeolas, tipo canal de agua retráctil.
Hay miles de diseños mecánicos para la utilización de la energía de las olas en todo el mundo, cientos de los cuales han obtenido certificados de patente. Por lo tanto, la utilización de la energía de las olas se llama un "paraíso de los inventores".
La primera patente de invención mecánica para la energía de las olas la obtuvieron los franceses Girard y su hijo en 1799. Estaban tratando de patentar una palanca gigante que podría acoplarse a un barco flotante y moverse con las olas para accionar bombas de agua y generadores en la costa. Desde 1854-1973 hasta 119, el Reino Unido registró 340 patentes de invención de energía de las olas y Estados Unidos registró 61. En Francia se pueden encontrar 600 descripciones de tecnologías de aprovechamiento de la energía de las olas.
En los primeros tiempos de generación de energía de las olas del océano, se utilizaban dispositivos aerodinámicos de energía de las olas. La razón es muy simple, es utilizar las ondulaciones de las ondas para empujar el pistón en el tubo de succión para que circule a través del aire comprimido. En 1910, el francés Bousso Bai Lassek construyó una central neumática de energía undimotriz cerca de su residencia junto al mar para proporcionar a su residencia 1.000 vatios de electricidad. El principio de este dispositivo de central eléctrica es que el aire en el tubo ascendente cerrado conectado al agua de mar se comprime o se evacua debido a las fluctuaciones de las olas, lo que hace que el pistón se mueva de forma alternativa y luego lo convierte en el movimiento de rotación del generador para generar electricidad.
En la década de 1960, Japón desarrolló con éxito un dispositivo neumático de generación de energía undimotriz utilizado en un cuerpo flotante para luces de navegación. Este dispositivo se ha puesto en producción en masa, con potencias nominales que van desde 60 vatios hasta 500 vatios. Además de su propio uso en Japón, sus productos también se exportan, lo que lo convierte en uno de los pocos equipos de energía de las olas comercializados. El principio de generación de energía de este producto es como una bomba de agua invertida: aspira y presiona aire a través del poder alternativo de las olas y acciona la turbina para generar electricidad.
Los expertos estiman que existe una demanda en el mercado de miles de millones de dólares para equipos de generación de energía de las olas utilizados para ayudar a la navegación en el mar y alimentar las islas. Esta estimación ha promovido enormemente la investigación sobre la generación de energía mediante energía de las olas en algunos países.
Desde la década de 1970, países como el Reino Unido, Japón y Noruega han invertido mucha mano de obra y recursos materiales en la investigación de la generación de energía de las olas, y los resultados han sido los más significativos. El Reino Unido había planeado desplegar dispositivos de generación de energía undimotriz a gran escala en campos de olas frente a la costa de Escocia para suministrar la electricidad que el Reino Unido necesitaba en ese momento. Este ambicioso plan fue archivado porque la estructura del dispositivo era demasiado grande, compleja y costosa.
En la década de 1980, el buque de pruebas de energía de las olas "Haiming" de Japón logró una generación de energía anual de 190.000 kilovatios-hora, logrando la transmisión de energía a pequeña escala desde las centrales eléctricas de olas flotantes marinas hasta la tierra. Japón ha incluido el barco de generación de energía de las olas "Haiming" como la primera opción para el "suministro de energía fuera de la isla" y continúa investigándolo y mejorándolo.
Los resultados de la investigación de China sobre la generación de energía de las olas también son notables. Desde la década de 1970, cinco o seis institutos de investigación en Shanghai, Qingdao, Guangzhou y Beijing han realizado esta investigación. También se han puesto en producción en masa dispositivos de generación de energía de las olas para luces de navegación. También se están probando centrales eléctricas de onda costera que suministran electricidad a la isla.