课程目标 掌握不同类型的可再生能源和储存系统的基础知识。 了解不同形式的能源转换的基本概念。 将物理学的基本概念应用到不同的能源转换装置中。 识别不同可再生能源的优点和缺点。 从可靠性和经济性方面分析各种形式的能源。 第一单元:直接太阳能(12 小时) 太阳能供应 - 太阳能利用的历史 - 基于从阳光中捕获热量的技术 - 太阳能热水系统 - 太阳能炊具 - 用于烹饪的太阳能蒸汽发电系统 - 建筑物的被动式太阳能供暖/制冷 - 太阳能空调 - 太阳能制冷 - 太阳能海水淡化 - 盐生产和太阳能池 - 农作物干燥 - 将太阳能转换为电能的技术 - 热机:聚光太阳能热能系统 - 光伏电池。第二单元:生物质能(12 小时)生物质的组成 - 能源生产的生物质来源 - 粮食作物 - 富含碳氢化合物的植物 - 废弃物 - 杂草和野生植物 - 木质纤维素生物质:速生油脂和木本植物 - 从生物质中获取不同类型燃料的技术路线 - 生物质的热化学转化 - 生物化学处理 - 新兴技术。第三单元:风能和波浪能(12 小时)利用风能和风能 - 风车的设计 - 风力发电系统概述 - 风力涡轮机尺寸 - 风力发电地点和特性 - 储存 - 波浪能发电 - 势能 - 动能 - 波浪能转换装置 - 浮标波浪能转换 - 高位水库造浪机 - 海豚式波浪能机 - 其他造浪机 - 波浪能的优点和缺点。海洋热能转换。单元四:地热能(12 小时)地热能的起源和性质 - 能量提取 - 高焓地热含水层 - 低焓储量 - 湿蒸汽系统 - 干蒸汽系统 - 局限性。单元五:可再生能源的存储(12 小时)能量存储系统 - 以电能形式存储 - 以机械能形式存储 - 以化学能形式存储 - 以热能形式存储。
在 C4-S-B5 货船 WOLVERINE STATE 的 1/96 比例模型的船中部测量了垂直和横向波浪弯矩。该模型在 7 个航向中以 8 至 17 节的船速范围自行航行,波浪长度为垂线间长度的 0.3 至 1.8 倍;中等波高不超过模型长度的 1/50。结果以力矩幅度/波浪幅度与船速的关系图呈现,以波长为参数。涵盖了两种船舶状态,即轻载和满载。
美国国家可再生能源实验室 (NREL) 与美国能源部 (DOE) 水力技术办公室 (WPTO) 合作,开发了一种独特的研发方法,以推进海洋能源海水淡化。海水淡化是 WPTO 推动蓝色经济 TM 投资组合 [1] 的一项基础投资,也是该投资组合的首笔投资。NREL 的海洋能源海水淡化涵盖技术经济可行性研究、数值建模和组件和子系统级别的实验室测试,以及液压和电动反渗透波浪能转换器 (HERO WEC) 的开发。这种多层次的方法实现了创新的反馈循环,其中从实验室和现场实验中获得的数据和经验教训可用于改进建模工具和分析技术,确定未来年度活动的优先级,并改进 NREL 和整个 WPTO 投资组合内的战略方向。 NREL 主导的研究的主要目标是确定与波浪能海水淡化商业化相关的关键障碍,并开发海洋能源行业可以采用的解决方案。值得注意的是,虽然 WPTO 的海洋能源组合包括波浪能、潮汐能、洋流能、热梯度能和压力梯度能,但大部分海洋能源海水淡化工作都集中在波浪能海水淡化上。同时,这些研发活动可以帮助为行业和学术技术提供技术援助和支持。这两个轨道有助于建立一个共同的解决方案社区方法,同时也确定了发展强劲行业所必需的海洋部门以外的关键利益相关者、政府机构和其他组织。
据报道,在过去的十年中,开发可再生能源技术取得了长足的进步[1,2]。最著名的是太阳,风,潮汐,氢和地热[3]。海浪能量是所有可再生能源的第二潜力[4]。近年来,发明家对波浪转换器产生了兴趣。自1980年以来,该主题已注册了约1000份专利,该专利仍在迅速增加[5]。在1799年,吉拉德(Girard)发明了第一个波转换器,就像今天在法国的转换器[6]一样,被称为第一个转换器之一。从2000年开始,这些转换器的几项专利出现在能量转化的领域。Yoshio Masuda被称为波转换器开发的创始人。他发明了连接到特殊涡轮机的片燕麦来发电[7]。从1971年到1981年开发这些转换器的原因是1973年石油危机的结果,这些危机是该领域投资开始的序幕[8]。此外,发展中国家的环境科学家进行了几种研究和实验活动,以优化波浪能量利用系统。在1973年底,石油危机在可持续性领域引起了一些战略活动,并将这些转换器提高到高级水平[9]。1974年,斯蒂芬·萨尔特(Stephen Salter)将这些转换器引入了可再生能源研究人员。今天,这一事件已成为这个领域的转折点[10]。在引入的新波能转换器类型中,最著名的是Searaser。该模型由Alvin Smith [11]发明。当在海水的表面产生波浪时,波浪的势能通过线性运动的形式将宽oat转化为动能。随着浮标向下移动,海水
亲爱的同事,这是我第二次在ISP时事通讯中,也许是最后一次,鉴于计划于2025年2月1日的更改:从介绍性的问候中,我直接转到了最终余额。这在很大程度上是一个积极的经历,从你们每个人那里,我都学到了丰富了我的小小的或大的生活课程,即使对您或我对我来说并不容易,不要在风,波浪和水流中失去这种方式,而这些风,波浪和电流有时会矛盾地物理学和常识。我试图在理智上对您保持诚实,而不是躲在标题或角色后面,如上次所述,这是对每天进行研究活动的人的服务。我还学到了一些有关您的活动,尤其是在现场进行的活动,作为波浪模型家,我偶尔才遇到。我亲眼目睹了在极端环境中进行的每个措施背后的后勤工作和牺牲,然后重新评估了数据的价值。我希望Giuliana Panieri教授能够充分利用您的才能和牺牲。
本技术说明详细介绍了通过 OCEANERA-NET EVOLVE 项目进行的国家级电力系统建模分析。该项目旨在通过分析生产、供需概况和可靠的未来能源供应情景,了解未来高可再生能源系统中海洋能源的系统效益。据推测,由于波浪能和潮汐能的可用性被风能和太阳能光伏等其他可再生能源所抵消,因此将包括海洋能源在内的更多样化的可再生能源组合纳入系统运行可能会有益于系统运行。为了检验这一理论,我们建立了代表三个地区的经济调度模型:英国、爱尔兰和葡萄牙,时间点分别为三个:使用既定的 2030 年、2040 年和 2050 年未来能源情景。每个情景中波浪能和/或潮汐能发电的比例各不相同,同时保持总可用可再生能源不变,以量化纯粹将海洋能源纳入发电组合所带来的任何潜在系统效益。在整个建模过程中,利益相关者参与度一直很高,形式包括内部联盟研讨会、一对一访谈和区域研讨会。总体而言,在整个 EVOLVE 项目中,共有来自 33 个组织的 70 个外部利益相关者参与其中。利益相关者参与过程提供了非常有用的反馈,以改进系统效益建模方法和结果分析。研究发现,将海洋能源(波浪能和潮汐能)纳入未来欧洲能源结构中,在所有研究的三个地区的所有情景中,都能持续产生系统效益。这些系统效益可以通过一系列指标来量化:增加可再生能源调度;减少化石燃料调度;减少削减量;减少调度成本;减少碳排放;降低价格波动;提高海洋能源技术的价格捕获率。例如,本技术报告中的成本降低结果范围从 9000 万英镑(2030 年英国 1GW 的波浪能)到 14.6 亿英镑(2040 年英国 10GW 的波浪能),本报告中的碳减排结果范围从 10 ktCO 2(2040 年英国 1GW 的潮汐能)到 1.06 MtCO 2(2030 年英国 10GW 的波浪能)。海洋能还能捕获高达 2.2 倍批发价的风能(2050 年英国 1GW 的波浪能)。研究发现,这些系统效益在不同的地区和模拟年份有所不同。虽然一些指标随着脱碳率的提高而增加(例如成本和削减),但其他指标在更高的碳排放情景下会增加(例如化石燃料和碳减排)。关键的结果是,在我们未来的电力结构中加入更高比例的海洋能,由于波浪能和潮汐能与风能和太阳能发电相互抵消,在可再生能源总供应量相同的情况下,可以持续提高可再生能源调度率。调度更多可再生能源的能力可以降低化石燃料和峰值电厂的调度,从而降低总调度成本和碳排放。这项分析特别有意义,因为很少有研究量化将海洋能源纳入国家级电力系统所带来的系统效益,也没有研究对如此多的指标进行量化。这些结果将引起该行业各利益相关方的兴趣:技术和项目开发商、学术和工业研究人员,以及希望在保持供应安全的同时开发未来脱碳系统的电网运营商和政策制定者。
阿拉斯加的 OCS 拥有巨大的可再生能源资源潜力。我们估计,阿拉斯加水域的潜在风能、波浪能和潮汐能资源容量为 3,800 吉瓦 (GW),是 2022 年美国当前总发电量 (1,200 GW) 的 3 倍多 (美国能源信息署 [EIA] 2023)。然而,由于许多实际限制,包括距离需求较远、经济可行性较差以及与其他海洋使用者和野生动物发生冲突,只有一小部分资源可以实际开发。该资源潜力的约 88% (3,350 GW) 来自海上风能,波浪能和潮汐能分别占 9% (350 GW) 和 2% (80 GW)(四舍五入)。
