Преобразователи с пневматическими устройствами.

Эти преобразователи были предложены в 1935 году К.Э.Циолковским. В 1981 году японская установка подобной конструкции, названная "Каймей", японского изобретателя Иосиро Масуды позволила получить 200 кВт электрической мощности. Английский вариант усовершенствованного преобразователя И.Масуды, разработанный Ист-Килбрайдской национальной инженерной лабораторией, получил известность как "преобразователь с осциллирующим водяным столбом". Особое внимание специалистов привлек проект группы инженеров национальной технической лаборатории в Глазго. Они предложили соорудить у шотландского острова Льюис цепь из четырех "бетонных капканов" - своего рода пустотелых плотин. Каждая из них должна иметь в длину 110 метров, в ширину - 60 и в высоту 33,6 метра. Внутренним камерам плотин, открытым снизу, придана форма раковины улитки. Поднимающаяся волна должна входить в них с большой скоростью и играть роль поршня - сжимать воздух, заполняющий пространство над поверхностью воды. После этого через систему клапанов и направляющих решеток воздух поступает на лопатки турбогенераторов, установленных в машинных залах над камерами. Когда волна откатывается, уровень воды в бетонных камерах понижается, создавая в них разрежение. И теперь они начинают всасывать воздух снаружи. Этот воздух, прежде чем попасть в камеры, также проходит через лопатки турбины. Причем стоящие на его пути клапаны и решетки направляют наружный воздух на лопатки турбин с той же стороны, что и сжатый в камерах. По расчетам авторов проекта "Бетонный капкан" мощность такой электростанции составит около 2 миллионов киловатт.

Гидравлические преобразователи энергии волн.

Средняя орбитальная скорость воды

V = А х ω = А х 2/Т = 1,25 х 2 х 3,14 /8 = 0,97 м/с,

где А = 1,25 м - средняя амплитуда волн для Мирового океана,

Т - средний период волн.

Водные потоки со скоростями менее 1 м/с гидроэнергетики считают не представляющими практической ценности. Но при ударе о берег часть воды поднимается значительно выше, чем амплитуда волн. Используя это свойство, были разработаны таранные установки. В Крыму на Черном море перед войной была построена экспериментальная таранная установка мощностью 10 кВт. В Норвегии система фокусирования волн обеспечивает подъем воды в напорный бак на высоту 100 м. На острове Маврикий в Индийском океане действует таранная установка, подающая воду в напорный резервуар, что обеспечивает получение 18 МВт электрической энергии. В Калифорнии волновая электростанция мощностью 2000 кВт построена на искусственном атолле. Перечисленные установки используют твердое основание для размещения необходимых устройств и механизмов. В открытом море твердое основание находится на практически недоступной глубине.

Одним из первых гидравлических преобразователей таранного типа для открытого моря была гидрогенераторная установка А.Г.Баранова (А.с. СССР № 54999, приоритет от 12.1936 г.). В дальнейшем были разработаны вибрационный и волновой насосы и инерционный преобразователь Д.Айзекса (Институт использования морских ресурсов Калифорнийского университета).

В настоящее время энергетическая установка мощностью 350 кВт имеет установочную стоимость 300 $ США за 1 кВт. Эффективность использования энергии волн такими преобразователями оценивается на уровне 30%.

В 1978 году Р. Сэломон и Хэрдинг предложили водородный преобразователь, использующий синтетический полимер нафион. Если с разных сторон мембраны из нафиона будет различное давление водорода, то на обкладках мембраны появляется э.д.с.

Е = ln [B],

где R - газовая постоянная (8,47 Дж/град);

Т - абсолютная температура ( К);

F - константа Фарадея (9,65х10 Кл/г-экв);

Р , Р - давления с разных сторон мембраны.

Э.д.с. одной мембраны мала и составляет 30-60 мВ, но их можно соединять последовательно. Эффективность использования энергии волн водородного преобразователя с нафионом достигает 25%.

Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)