波浪能發電方式數以千計,按能量中間轉換環節主要分為機械式、氣動式和液壓式三大類。
機械式
?? ?? ??通過某種傳動機構實現波浪能從往復運動到單向旋轉運動的傳遞來驅動發電機發電的方式。采用齒條、齒輪和棘輪機構的機械式裝置。隨著波浪的起伏,齒條跟浮子一起升降,驅動與之嚙合的左右兩只齒輪作往復旋轉。齒輪各自以棘輪機構與軸相連。齒條上升,左齒輪驅動其軸逆時針旋轉,右齒輪則順時針空轉。通過后面一級齒輪的傳動,驅動發電機順時針旋轉發電。機械式裝置多是早期的設計,往往結構笨重,可靠性差,未獲實用。
折疊氣動式
?? ?? ??通過氣室、氣袋等泵氣裝置將波浪能轉換成空氣能,再由氣輪機驅動發電機發電的方式。漂浮氣動式裝置工作原理圖。由于波浪運動的表面性和較長的中心管的阻隔,管內水面可看作靜止不動的水面。內水面和氣輪機之間是氣室。當浮體帶中心管隨波浪上升時,氣室容積增大,經閥門吸入空氣。當浮體帶中心管隨波浪下降時,氣室容積減小,受壓空氣將閥門關閉經氣輪機排出,驅動沖動式氣輪發電機組發電。這是單作用的裝置,只在排氣過程有氣流功率輸出。圖3是振蕩水柱氣動式裝置工作原理圖。它有兩組吸氣閥和兩組排氣閥,固定氣室的內水位在波浪激勵下升降,形成排氣、吸氣過程。四組吸、排氣閥相應開啟和關閉,使交變氣流整流成單向氣流通過沖動式氣輪機,驅動發電機發電。這是雙作用的裝置,在吸、排氣過程都有功率輸出。氣動式裝置使緩慢的波浪運動轉換為氣輪機的高速旋轉運動,機組縮小,且主要部件不和海水接觸,提高了可靠性。氣動式裝置在日本益田善雄發明的導航燈浮標用波浪能發電裝置上獲得成功的應用。1976年,英國的威爾斯發明了能在正反向交變氣流作用下單向旋轉做功的對稱翼氣輪機,省去了整流閥門系統,使氣動式裝置大為簡化。圖4是對稱翼氣輪機工作原理圖。該型氣輪機已在英國、中國新一代導航燈浮標波浪能發電裝置和挪威奧依加登島500 ??kW波浪能發電站獲得成功的應用。采用對稱翼氣輪機的氣動式裝置是迄今最成功的波浪能發電裝置之一。
液壓式
通過某種泵液裝置將波浪能轉換為液體(油或海水)的壓能或位能,再由油壓馬達或水輪機驅動發電機發電的方式。波浪運動產生的流體動壓力和靜壓力使靠近鴨嘴的浮動前體升沉并繞相對固定的回轉軸往復旋轉,驅動油壓泵工作,將波浪能轉換為油的壓能,經油壓系統輸送,再驅動油壓發電機組發電。點頭鴨裝置有較高的波浪能轉換效率,但結構復雜,海上工作安全性差,未獲實用。圖6是收縮斜坡聚焦波道式裝置簡圖。波浪進入寬度逐漸變窄、底部逐漸抬高的收縮波道后,波高增大,海水翻過導波壁進入海水庫,波浪能轉換為海水位能,然后用低水頭水輪發電機組發電。聚焦波道裝置已在挪威奧依加登島250 kW波浪能發電站成功的應用。這種裝置有海水庫儲能,可實現較穩定和便于調控的電能輸出, 是迄今最成功的波浪能發電裝置之一。但對地形條件依賴性強, 應用受到局限。
波浪能發電類型常見:
水流型
水流型是利用收縮水道將波浪引入高位水庫形成水位差(水頭),利用水頭直接驅動水輪發電機組發電。
機械型
機械型是利用波浪的運動推動裝置的活動部分——鴨體、筏體、浮子等,活動部分壓縮(驅動)油、水等中間介質,通過中間介質推動轉換發電裝置發電。
一、潮汐能 二、波浪能 三、海水溫差能 四、洋流能 五、鹽度差能 其中潮汐發電和小型波浪發電技術已經實用化,海洋的潮汐一起一伏,波浪發電就是把波浪一起一伏的動力通過一些科學的轉換轉為電能。因為潮汐不止,所以通過波浪的波力(就是海洋一起一伏的動力)發電非常的環保。
海洋能與潮汐能、海洋溫差能、鹽梯度能、洋流能等能源一樣,是海洋能源中最豐富、最普遍、較難利用的資源之一。波浪能又是海洋能中所占比重較大的海洋能源。
波浪發電的原理主要是將波力轉換為壓縮空氣來驅動空氣透平發電機發電。當波浪上升時將空氣室中的空氣頂上去,被壓空氣穿過正壓水閥室進入正壓氣缸并驅動發電機軸伸端上的空氣透平使發電機發電,當波浪落下時,空氣室內形成負壓,使大氣中的空氣被吸入氣缸并驅動發電機另一軸伸端上的空氣透平使發電機發電,其旋轉方向不變。
波浪能的轉換一般有三級。第一級為波浪能 的收集,通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能 聚集起來。第二級為中間轉換,即能量的傳遞過程,包括機械傳動、低壓水力傳動、高壓液壓傳動、氣動傳動, 使波浪能轉換為有用的機械能。第三級轉換又稱最終轉換,即由機械能通過發電機轉換為電能。