Автономные морские энергетические системы (АОС) улавливают механическую энергию волн и преобразуют ее в пригодную для использования электроэнергию для широкого спектра применений в океане, таких как разведка и добыча нефти и газа на шельфе, добыча углекислого газа на шельфе, океанографические исследования, аквакультура и оборонная промышленность.
Извлечение энергии из океана в киловаттах
Компания C-Power специализируется на быстро развивающейся области сбора энергии океана (рис. 1). В то время как другие компании разрабатывают крупные системы мегаваттного масштаба, C-Power фокусируется на удаленных системах киловаттного масштаба для морских сетей передачи данных, первоначально в рамках проекта DARPA под названием WEBS (Wave Energy Buoy Systems).
Проект WEBS позволил компании C-Power обнаружить перспективную возможность локального производства электроэнергии для подводных аппаратов, подводного оборудования и датчиков, развернутых в открытом море для сбора данных об окружающей среде. Ранее электроэнергия для этих целей вырабатывалась с помощью дорогостоящих, громоздких и неперезаряжаемых батарей, устанавливаемых на борту или питаемых по подводному кабелю от судна или дизельного генератора. Разработка AOPS открыла для C-Power совершенно новые возможности применения автономного, экологически чистого, океанического источника энергии, который также может функционировать как канал связи.
Новая платформа AOPS, получившая название SeaRAY, является центральным элементом краткосрочной стратегии C-Power, которая сосредоточена на производстве систем волновой энергетики мощностью от 10 Вт до 1 МВт. Для достижения своих целей при более низких уровнях мощности C-Power разработала конструкцию SeaRAY AOPS с высоким соотношением мощности к весу, используя технологию преобразования энергии от Vicor Corporation. Небольшие размеры улучшают мобильность и коммерческую жизнеспособность, упрощая доставку и установку SeaRAY и экономя десятки тысяч долларов на эксплуатационных расходах.
Конструкция SeaRAY также обеспечивает дистанционную и автономную связь за счет передачи данных в реальном времени из океана в облако. Ранее морские системы были ограничены объемом и частотой сбора данных. Использование сотовых сетей и спутниковой связи для передачи данных в реальном времени между облаком и SeaRAY позволяет собирать и доставлять больше данных чаще (рис. 2).
Улавливание энергии из источника с непрерывно изменяющимися параметрами
Самой сложной задачей для компании C-Power стало согласование сложных свойств волновой энергии с высокими требованиями SeaRAY к преобразованию энергии. Эти требования включали очень широкий диапазон входного напряжения 30:1, отражающий непредсказуемый характер волн. Команда разработчиков Vicor Power Systems создала систему, способную с высокой эффективностью преобразовывать энергию и заряжать накопители энергии. Решение также принимает внешние управляющие сигналы от C-Power для точного удовлетворения потребностей в преобразовании в реальном времени.
Рисунок 3. Система SeaRAY использует преобразователи шины с фиксированным передаточным отношением Vicor BCM® и модули регулирования PRM™ с дискретными многофазными преобразователями для преобразования энергии волн и обеспечения регулируемого электропитания.
Система SeaRAY преобразует импульсы волновой энергии в переменный постоянный ток, обеспечивая при этом постоянный ток для различных уровней мощности. Используемые в модулях топологии преобразования энергии помогают минимизировать электромагнитные помехи и шум от SeaRAY, которые в противном случае могли бы повлиять на точность измерений датчика.
