Энергия волн: новый подход к возобновляемым источникам

Проблема эффективности существующих систем

Океанские волны — значительный, но сложный для освоения источник возобновляемой энергии. Большинство существующих систем генерации сталкиваются с проблемой низкой эффективности: они работают оптимально лишь в узком диапазоне волновых условий. Это побуждает учёных искать более адаптивные и универсальные технологии преобразования энергии.

Гироскопический волновой преобразователь: концепция 2026 года

В начале 2026 года Такахито Иида, научный сотрудник Университета Осаки, представил концепцию Гироскопического волнового преобразователя энергии (GWEC). Система разработана, чтобы эффективно поглощать энергию в широком спектре частот волн, — и тем самым преодолеть ключевое ограничение традиционных установок.

Принцип действия GWEC основан на явлении гироскопической прецессии:

1. Вращающийся маховик закреплён на плавучей платформе.

2. Колебания платформы, вызванные волнами, создают крутящий момент.

3. Крутящий момент заставляет ось вращения маховика прецессировать.

4. Это движение приводит в действие электрический генератор.

Результаты исследования: эффективность до 50 %

Такахито Иида провёл теоретический и численный анализ, используя линейную теорию волн для моделирования взаимодействия водной среды, плавающего тела и гироскопа. Результаты опубликованы в «Journal of Fluid Mechanics» и показали следующее:

при надлежащей настройке GWEC способен достичь максимальной теоретической эффективности преобразования энергии в 50% в широком диапазоне частот;

достижение этого предела возможно вне условий единственного резонанса — что делает гироскопический подход перспективным для стабильного захвата энергии;

численное моделирование подтвердило стабильность разработанной модели, включая анализ нелинейных гироскопических откликов.

Преимущества и планы по реализации

Гироскопическая система имеет важные преимущества перед существующими решениями:

поддерживает высокое поглощение энергии при постоянной смене волновых условий — это критично для изменчивой морской среды;

конструкция GWEC автономна, поэтому подходит для бортовой генерации электроэнергии на судах.

Исследовательская группа планирует:

1. Создать уменьшенный прототип размером 50 см для испытаний в резервуаре длиной 100 см

2. Разработать генератор мощностью 300 кВт, адаптированный для дополнительного питания стандартного коммерческого судна.

Значение разработки на фоне роста рынка ВИЭ

Исследование предоставляет проектные данные, которые позиционирует морскую энергетику как стратегически важный источник возобновляемой энергии. Это особенно актуально на фоне роста мирового рынка ВИЭ: в 2024 году его объём достиг 1,77 трлн долларов США.

Разработка Ииды отличается от других преобразователей (например, точечных поглотителей или осциллирующих водяных колонн) следующим: ключевые компоненты, включая генератор, защищены внутри корпуса. Это снижает риски, связанные с воздействием солёной воды и механическим износом.