Студијата, спроведена од Такахито Иида од Одделот за поморска архитектура и океанско инженерство на Универзитетот Осака во Јапонија, се базира на теоретско моделирање на жироскопски конвертор на енергија на бранови (ГВЕЦ). Таквиот ГВЕЦ би бил пловно тело со ротирачки замаец поврзан со генератор, способен за производство на електрична енергија користејќи подвижни бранови – дури и кога тие бранови се менуваат по сила и насока.
ГВЕЦ уредите се тестирани претходно како модели што можат да ја искористат енергијата на брановите, но имале проблем да достигнат практични нивоа на ефикасност поради варијабилноста на моделите на „однесување“ на брановите од ден на ден. Ново истражување сугерира дека ГВЕЦ уредите имаат потенцијал да работат многу подобро доколку се имплементираат на правилен начин.
„Уредите за енергија на бранови честопати имаат проблеми бидејќи условите на океанот постојано се менуваат. Сепак, жироскопскиот систем може да се контролира на начин што одржува висока апсорпција на енергија, дури и кога се менуваат фреквенциите на брановите“, објаснува Иида.
Иновации и прецизно прилагодување
Клучната иновација е употребата на линеарна теорија на бранови за пресметување на интеракциите помеѓу брановите, жироскопот и пловна структура во која е сместен. Врз таа основа, Иида успеал да ја пресмета оптималната конфигурација на прилагодување за ваква машина.
Со прецизно прилагодување на брзината на ротација на замаецот што се врти и отпорот на генераторот во рамките на жироскопот, за да се усогласат со условите на брановите, овие уреди би требало да можат да достигнат максимална ефикасност од 50 проценти – односно, теоретски да претворат до половина од енергијата на брановите во електрична енергија.
„Оваа граница на ефикасност е фундаментално ограничување во теоријата на енергија од бранови. Возбудливо е што сега знаеме дека може да се достигне преку широк опсег на фреквенции, а не само во една резонантна состојба“, изјави Иида.
Со други зборови, прецесија на жироскопот – начинот на кој надворешните сили го туркаат ротирачкиот објект – може да се подеси да остане близу до ниво на ефикасност од 50 проценти дури и кога условите или природата на брановите се менуваат.
Иако оваа конкретна студија не вклучувала никакви испитувања во реални услови на вода, користени се компјутерски симулации за дополнително да се провери работата на новите машини и да се испитаат различни фреквенции и должини на бранови, како и начинот на кој жироскопот може ефикасно да реагира.
Овие симулации се совпаѓаат со претходните математички модели, но брановите се исклучително сложени и тешки за симулирање со равенки, па затоа постојат одредени ограничувања во пресметките.
Кога Иида ги моделирал перформансите на жироскопот во наклонети и нерамномерни бранови, послични на оние во океанот, открил дека уредот станува помалку ефикасен при поголеми бранови, иако и понатаму може да извлече солидна количина енергија во одредени услови.
Покрај тоа што користат претежно идеализирани услови на бранови, овие пресметки не ги земаат предвид енергетските трошоци потребни за функционирање на жироскопот на океански бранови, што претставува прв чекор во проценката на одржливоста на овој начин на „фаќање“ енергија од бранови.
Сепак, и покрај овие ограничувања, студијата нуди силно охрабрување дека жироскопите имаат потенцијал во оваа област. Иида исто така напоменува дека други дизајни на машини, особено асиметрични, потенцијално би можеле да го надминат овој „плафон“ на ефикасност од 50 проценти – иако тоа допрва треба да се потврди.
Не е лесно да се искористи енергијата на брановите целосно
Следниот чекор е физичко тестирање на теоретски разработеното решение, што веќе е планирано. Во не толку далечна иднина, пловните жироскопи би можеле значително да придонесат во билансот на зелена енергија на нашата планета.
„Во идната работа на истражувачите ќе бидат спроведени тестови на новите модели за да се потврди предложената теорија. Ќе ги истражиме оптималните стратегии за управување кои ги земаат предвид причинско-последичните врски и нелинеарните одговори на ГВЕЦ“, заклучува Такахито Иида од Универзитетот во Осака.
