Волновые электростанции. Ветровые волны представляют собой один из видов преобразованной солнечной энергии

Ветровые волны представляют собой один из видов преобразованной солнечной энергии. Эффективность ее поглощения водными массами выше, чем земной поверхностью, поэтому воздух над ними нагревается сильнее и поднимается вверх, вытесняя более тяжелый холодный воздух вниз. Так образуются воздушные течения, направленные вертикально. В атмосфере происходит также общая циркуляция воздуха: теплый воздух над экваториальными водами поднимается и перемещается к полярной области, где он охлаждается, опускается и движется в обратном направлении к экватору. На общий характер циркуляции влияют форма земной поверхности и вращение Земли.

Непосредственно водным массам от движущихся воздушных масс энергия передается за счет трения на границе их раздела, которое тем больше, чем больше взволнована поверхность воды.

Параметрами волн, которые можно измерить непосредственно, являются ее высота и период. Эти параметры могут быть определены волнографом или в некоторых случаях оценены визуально.

Большая часть собранной в настоящее время информации получена путем визуальных наблюдений. Установлено, что наблюдаемые высоты волн не соответствуют средним их значениям, но близки к высоте волны, определяемой как среднее от 1/3 наибольших значений из общей совокупности высот вол. Такая средняя статистическая волна называется характерной волной.

Многочисленные исследования и моделирование волновых процессов показали, что энергетический потенциал волны зависит от ее высоты, ширины и периода волновых процессов. Все эти параметры в, свою очередь, в сильной степени зависят от метеорологических условий и географического положения поверхности волнения.

Расчеты, выполненные для Мирового океана по состоянию на 3 октября 1975 г. в 12.00 по Гринвичу, показали, что волновая мощность энергии волны может колебаться от 0,1 млн до 10 млн МВт, а технические ресурсы могут составлять от 50 000 до 2 700 000 МВт.

Средняя удельная мощность ветровых волн для стран Северного полушария составляет около 25 кВт/м. В Атлантическом океане для волны высотой 2,7 м при периоде волны в 7,1 с за 60 ч с 1 погонного метра фронта волны можно получить 30 000 кВт*ч.

На северо-западном побережье Шотландии в акваториях прибрежных вод с глубиной 42 м во время шторма мощность волны достигает 1000 кВт/м, а среднее значение мощности не превосходит 42 кВт/м. В середине Северного моря у берегов Германии мощность волны не превышает 14 кВт/м.

Для западного побережья Великобритании с 10 км побережья можно получить до 250 МВт от ветровых волн.

Суммарная мощность ветровых волн у берегов Великобритании составляет от 7 до 10 ГВт, что равноценно 11-15 % всей суммарной мощности электростанций Великобритании на уровне 1999 г.

Для Норвегии средняя удельная мощность волн составляет в среднем 36 кВт/м с максимумом 6 700 кВт/м. На Азорских островах (Португалия) средняя удельная мощность волны в открытом море равна 26,9 кВт/м.

Суммарная потенциальная мощность ветровых волн у побережья Японии равно 36 000 МВт. Для условий Индии энергопотенциал волн вдоль 6000 км побережья страны составляет 40 000 МВт при средней удельной мощности в 5–10 кВт/м. Располагаемая мощность волн западного побережья острова Тасмания составляет 20 000 МВт.