Vědci ze Singapuru navrhli nové plovoucí energotvorné vlnolamy integrující konvertory energie vln. Ty lze použít ke snížení dopadu vln na pobřežní fotovoltaické systémy. Jejich analýza ukázala, že systémy vlnové energie mohou dosáhnout nejvyššího dodatečného výkonu, když je vlnová délka kratší.
Výzkumníci ze Singapurského technologického institutu zkoumali výkon nových plovoucích energotvorných vlnolamů (FB) integrujících konvertory vlnové energie (WEC).
Energotvorné vlnolamy jsou určeny pro použití v pobřežních plovoucích FV (OFPV) farmách. ,,Jak se OFPV přesouvají na otevřené moře, jsou vystaveny prudkým náhodným vlnám, a proto musí návrh konstrukce brát v úvahu tato cyklická zatížení,“ řekl odpovídající autor výzkumu Zhi Yung Tay. ,,Existuje jen málo výzkumných prací zaměřených na studium vlivu hybridních FB a WEC na zmírnění odezvy plovoucí solární FV farmy a zvýšení extrakce vlnové energie z OFPV.“
Pomocí numerických simulací vědci zkoumali FB ve tvaru I, L, U a krabici obklopující FV farmu ze všech směrů. Vyvinuli také vlastní metodu konečných prvků (FE-BE) pro simulaci FV farmy a FB po jejích stranách. Zatímco FE analýza rozděluje struktury na více menších prvků pro analýzu struktury, BE analýza se zaměřuje na řešení problémů na jejich hranicích.
Systémy vlnové energie
Metoda FE-BE bere v úvahu kromě jiných parametrů oblast vody, doménu struktury a absorpci energie pomocí matematických rovnic. „Ověření modelu se provedlo porovnáním vlastních frekvencí a vibračních režimů s jejich protějšky získanými ze softwaru Abaqus,“ zdůraznil Tay.
V simulacích měl OFPV čtvercový půdorys 101,2 m x 101,2 m a hloubku 0,2 m. FB je 103,2 m dlouhý a 2 m široký a je umístěn 1 m od plovoucí FVE. Předpokládá se, že WEC typu voru se zavěšují na FB, každý s hloubkou jednoho metru.
,,Vzhledem k tomu, že OFPV se mají nasadit v oblastech s tropickým podnebím s mírným mořským stavem, doba vln předpokládaná v případových studiích se bere jako T = 3s, 4s a 5s, zatímco hloubka vody se předpokládá 10 m,“ dodal Tay.
Prostřednictvím své analýzy akademici zjistili, že WEC dosahují nejvyššího dodatečného výkonu, když je vlnová délka kratší. Pod hlavním mořem, kde vlny přicházejí přímo ke konstrukci, generuje konfigurace ve tvaru I největší výkon. Pod šikmým mořem, kde se vlny přibližují pod úhlem, nejlépe funguje krabicový tvar.
„Nejvyšší účinnosti při získávání energie vln se dosáhlo u konfigurace FB-WEC-I. Zatímco konfigurace FB-WEC-U a FB-WEC-BOX měly nižší účinnost, ale větší provozní rozsah díky své schopnosti zachytit šikmé vlny,“ uvedl výzkumný tým. „FB-WEC-BOX je nejúčinnější při zmírňování hydroelastické odezvy OFPV, následovaný FB-WEC-U, FB-WEC-L a FB-WEC-I, když je vlnová perioda malá, tj. 3s a 4s.” Dodal, že FB a FB-WEC nejsou účinné, pokud je vlnová délka delší než 5 sekund.
Výzkumníci vysvětlili, že jejich práce se omezila na předpoklady lineárního řádu, a uvedli, že k optimalizaci konstrukčních parametrů FB-WEC po experimentální validaci je zapotřebí více výzkumu.
Jejich zjištění se prezentovala v „Výkonnost integrovaného FB a WEC pro pobřežní plovoucí solární fotovoltaickou farmu s ohledem na účinek hydroelasticity“. Ta se publikovala v Ocean Engineering.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
