Ученый из Университета Осаки предложил концепцию гироскопического преобразователя волновой энергии (GWEC), который сохраняет высокую эффективность при различных частотах океанических волн. Результаты теоретического анализа опубликованы в журнале Journal of Fluid Mechanics.
Устройство представляет собой плавучую платформу с вращающимся маховиком. При воздействии волн конструкция совершает колебательные движения, вызывающие гироскопическую прецессию — изменение ориентации оси вращения маховика. Этот процесс приводит в действие генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую.
Главная особенность системы заключается в возможности настройки параметров вращения маховика и сопротивления генератора в зависимости от текущих волновых условий. Автор исследования Такахито Иида отмечает, что традиционные волновые установки обычно демонстрируют максимальную производительность лишь в узком диапазоне частот, соответствующем резонансной частоте конструкции.
С помощью линейной теории волн было проведено моделирование взаимодействия между водной средой, плавающим телом и гироскопическим механизмом. Анализ показал, что при оптимальных настройках GWEC способен достичь 50-процентного предела эффективности поглощения энергии. Ранее такой показатель считался достижимым только при строго определенных резонансных условиях.
Для проверки теоретических выводов выполнено численное моделирование в частотной и временной областях, включая расчеты с учетом нелинейных гироскопических эффектов. Результаты подтвердили сохранение высокой производительности вблизи резонансной частоты.
Исследование предоставляет математическую основу для проектирования волновых энергоустановок с адаптивными характеристиками. Поиск стабильных возобновляемых источников энергии сохраняет актуальность в контексте глобальных климатических задач, и океанические волны рассматриваются как перспективный, но технически сложный для освоения ресурс.