Български учени представиха проект за улавяне на енергия от бавните течения в морета и реки

Оказва се, че дори бавно течащите реки и слабите повърхностни морски течения могат да бъдат впрегнати за производството на екологично чиста възобновяема енергия. Доказаха го учени от Центъра по хидро- и аеродинамика към ИМСТЦХА „Акад. Ал. Балевски”- БАН с разработения от тях иновативен метод, за който получиха колективната награда „Варна“ за 2021 година в сферата на техническите науки. Става дума за технологическо решение за преобразуване на енергията на сравнително бавните водни течения, които досега не представляваха интерес, заяви проф., д-р, инж. Румен Кишев, ръководител на ЦХА, цитиран от Maritime.bg.

По неговите думи, ако се сложи обикновена водна турбина, примерно в долното течение на Дунав, където средната скорост на реката е един метър в секунда, тя няма да е ефективна. В другите ни реки пък няма достатъчно големи дълбочини, слаби са и морските ни течения по крайбрежието.
Тяхното изобретение запълва точно тази неизползвана ниша. С него може да се произвеждат малки количества ел. енергия, предимно за локално приложение: захранване осветлението на къща или на малък парк, за складови помещения и други неголеми консуматори.

С разработването на уникалната технология са е заел екип от двама учени в Центъра – гл. ас. д-р мат. Николай Марков, ръководител на екипа и инж. Григор Николов, който е докторант на проф. Кишев (неговата доктoрантура е върху същата материя).

Казано с прости думи, учените от Центъра са използвали известно физично явление, считано досега за неблагоприятно – вихрообразуването при обтичане на цилиндрично тяло предизвиква резонансни колебания в него.

Проф. Кишев даде за пример висок фабричен комин или вертикална колона, забита на дъното или плаваща на повърхността на морето, върху която натича водно или въздушно течение. Въпреки ниската скорост на течението, по страните на цилиндъра се създават вихри, които се откъсват ту отляво, ту отдясно.
Аналогично се променя налягането от двете страни на цилиндъра и възниква знакопроменлива напречна сила.

Ако цилиндърът е фиксиран, както е при високите фабрични комини, явлението е много опасно, защото предизвиква вибрации, разлюлява конструкцията и може да я разруши.

Досега винаги стремежът на конструктори и проектанти е бил да бъде потискано това явление, за да се минимизира паразитното вибриране или клатене. В нашия случай идеята е точно обратната, да се сложи този цилиндър по водното течение и да се остави свободен, така че течението да го разлюлее колкото може повече, обясни проф. Кишев.

Това, което направихме в ЦХА представлява система от два цилиндъра (може и повече), които са свързани помежду си с пружини. Създаден е математичен модел на системата, чрез който се определят масовите характеристики на елементите и коравините на пружините, така че да се максимизират колебанията на цялата система. И като свържем тези цилиндри с линеен преобразовател на движението се генерира електрическа енергия – добави ръководителят на ЦХА.

Следвайки този подход, може да се направи преносим агрегат, който да се използва при туристически излети по реки, на брега на морето, където има крайбрежни течения или по-навътре в него. Той може да се използва за битови нужди, също и от други потребители, например за нощно осветление на крайбрежен парк, складови площи и др.
Като съоръжение не е скъпо, въпреки че проектирането на механичната му система е свързано с доста сложни изчисления, в което е основният принос на научния екип. След като го направят в приложим вид (сега е експериментален модел), очакванията са да има голям потребителски интерес към него.

Ако се инсталира на широко в морето, там дължината на цилиндрите, както и техния брой може да са по-големи и да се получи по-висока мощност – съответно да се произвежда повече електроенергия. Важното е, че принципът на работа вече е уточнен – подчерта проф. Кишев.
В света имало варианти на подобна разработка, но само с един цилиндър, уникалното на тяхната било, че за първи път се използват много цилиндри и системата е много по-сложна.

Впрочем нашата разработка е свързана с интересен проблем в световен мащаб, върху който се работи в много морски страни и тепърва още ще се развива. По европейската директива за декарбонизацията има много направления, едно от които е вместо сегашните горива да се използват възобновяеми енергийни източници за задвижване на кораби – коментира проф. Кишев.

В морски условия има вятър, има вълнение и течения около стационарните съоръжения и това могат да бъдат естествени източници за задвижване на плавателните съдове. Сега в Центъра се извършват проучвания по две направления. Едното е насочено към кораби, задвижвани от силата на вятъра. Всъщност задвижването е хибридно – корабът си има двигател, но има и система от специални платна, които подпомагат неговото движение и силно намаляват разхода на гориво, от там и на вредните емисии. При по-малките кораби може да се премине изцяло на ветроходен режим, но при големите това не е възможно и там приложим е хибридният вариант, като се сложат умно измислени платна.

Между другото те нямат много общо с платната на старите ветроходи; представляват технологично чудо с автоматично управление на разгъване, на свиване, на развръщане по оптималния ъгъл към посоката на вятъра, за да се получи максимална скорост. И това е едно от нещата, по които работим, добави проф. Кишев.
Другото направление е да се използва енергията на вълните за задвижване на кораба. Досега представата е, че когато корабът се движи, той изпитва допълнително съпротивление от вълните по пътя си, което е негативно за неговото движение. И ние в Центъра проектираме и изследваме корабите така, че да намалим това допълнително съпротивление от вълните. Сега, обаче същата група автори се опитват да измислят как да се преобразува тази сила на вълнението, така че да се използва част от неговата енергия като тласкаща сила за движението на кораба. При нас има няколко разработени схеми, които са още в начален етап, но работата по тях е обещаваща, каза в заключение ръководителят на ЦХА.