[发明专利]一种将波浪能转化为电能的装置

说明书

一种将波浪能转化为电能的装置包括：浮子元件(41)，其以波浪所确定的频率激起；功率提取系统(43)，其与浮子元件(41)配合，以用来将机械能转化为电能，其中所述机械能来自波浪激发浮子元件(41)的位移；其特征在于，所述功率提取系统(43)以频率放大器的方式存在，所述功率提取系统(43)包括：至少两个压电发电机，其中每个发电机包括至少一个压电柱，其激发频率高于浮子元件的激发频率；构件，其用来激活所述压电发电机，所述构件作用于压电发电机以挤压所述压电柱；每个压电发电机(30)包括一个机械放大装置，所述装置连接到滚轮(302)上，并且包括：制动块(31)，其能对压电柱(1)施加机械应力；杠杆(32)作用于制动块(31)且包括一个连接到制动块(31)的近端和一个连接到滚轮(302)的远端，滚轮和构件(50)相接触以激活压电发电机(30)；其特征在于，所述功率提取系统(43)包括摆臂(42b)，其包括连接到构件的一端和连接到所述浮子元件(41)的另一端，以使摆臂(42b)将来自于浮子元件的机械能转移到所述构件。

技术领域

本发明涉及一种将波浪能转化为电能的装置。其涉及的技术领域是波浪能回收并将其转化为可利用的能量，更确切的说是转化为电能。

背景技术

大量的文献资料描述了海水能量的利用，尤其是利用波浪能量来进行发电。它代表了一个巨大的能量储备，如果能被有效开发，可以对拥有有利波浪气候的国家的混合能源做出重大贡献。另外，波浪能量，一般被称为波浪能，被认为是一种特别令人感兴趣的可再生自然能源，主要是因为以下三个方面：

它的平均密度比太阳能高10倍，比风能高5倍；

可预测性，因为波浪能可以提前3到4天被预测，而风能只能提前几个小时被预测；

可用率，根据系统所知可达到50％以上。

尽管有如此多的优势，这项能源仍然很难开发，并且现有技术中只有很少一部分可以进行有收益的、高效的开发。

到目前为止，已经提出了大量的技术解决方案。目前我们统计的100多个项目(例如专利文献US 7,355,293(瑞典海基公司)或者专利文献US 8,456,030(海洋电力技术公司))提出了一些系统，其主要包括三个部分：

一种将波浪能转换为可开发机械能的转换系统，更具体的说，这是一种可以将波浪激起的某个移动部分的动能转化为可开发机械能的系统。根据所提出的系统，产生的能量以不同的方式存在。例如，它可以以液压能量、气动能量、动能或者势能的形式存在；

一种将机械能转化为电能的转换系统，也被称作功率提取系统。该系统取决于上一阶段选择的转换方式，且能以多种形式存在，例如涡轮机或者发电机；

一种电能转化系统，其可以连接到电网并用来稳定电能的产生(超级电容器、惯性轮等……)。

不同的波浪能收集方案所记录的大量海损，都突出了一些设计规则的必要性：

系统必须是小型的以便减少进水，并提供一个移动容量的最佳配置；

必须为应对风暴预备一个撤退战略；

必须考虑到系统保养和维修的限制。

用于提取功率的物理原理通常利用电磁发电机的电感效应。如果已提出了其他效应，那么也只有少部分得以实施。我们注意到PVDF类型压电聚合物的使用，其预计生产率极低，以及使用电活性聚合物(PEA)的一些开发。

关于通过压电陶瓷进行能量提取的密度研究(蒂亚姆，AG，皮尔斯，AD：在海洋波浪能转换中使用压电的可行性–MREC第一年度技术会议)已经进行，它显示了频率泵送在使用此类材料时的必要性。今天，压电效应被最频繁用于振动机械系统的功率提取。在这些等级的振动上，这些材料通过被称作“电荷提取”的非线性线路连接，可以获得显著性能增益。然而，很少有设计提出使用高耦合系数的压电陶瓷来进行波浪能提取。