波浪能收集与深远海观测装备自供能续航研究取得突破

2022-09-2010

  近日,物理海洋教育部重点实验室陈朝晖教授团队联合苏州大学机器人与微系统研究中心刘会聪教授和孙立宁教授团队,在海洋波浪能收集与深远海观测装备自供能续航研究取得突破进展。

  能源供给能力是深远海观测系统长期稳定运行的重要决定因素,从海洋环境中直接获取能量是实现海洋观测设备长时间工作能力的重要技术手段。例如,通过俘获波浪能并对其进行转换和利用,为海洋观测设备提供能量来源,可极大提高其长时间的自主工作能力。

  我校自2019年起,自主研发并布放了我国在西北太平洋首套面向中纬度复杂海况的6000米级深海综合观测浮标(CKEO系列浮标)。然而,相比太阳辐射充足的热带海区,浮标在中纬度特别是西边界流海区的太阳能利用效率偏低。针对上述问题,研究团队创新开展小型化复合能源发电技术研究,设计了一款新型高密度波浪能收集装置,并顺利完成从近海到深远海的测试。该装置在技术上突破了低频、多方向、随机海况下波浪能俘能、换能效率低的关键瓶颈问题,具有体积小、能量密度高的特点,可以实现与浮标平台的互补供能,从而有效提升CKEO系列浮标的长期观测能力。在此基础上,研究团队利用该装置所收集的波浪能数据与波浪现场观测数据,建立了电信号-动力学的逆向解析模型,可精准获取波高、波周期等基本波浪要素特征,为后续开展自供能波浪浮标的研制奠定了坚实的技术基础。

  上述工作实现了波浪能收集技术从实验室到深远海观测应用的稳步推进,是我校以CKEO系列浮标为关键节点,系统构建“深远海多学科综合试验平台”所取得的重要成果之一。相关研究成果近期以“High-efficient built-in wave energy harvesting technology: From laboratory to open ocean test”(《高效内置式波浪能收集技术:从实验室走向远海》)为题,发表于国际知名学术期刊Applied Energy(《应用能源》)。成果由苏州大学机器人微系统研究团队李云飞博士与物理海洋教育部重点实验室马昕教授为共同第一作者,陈朝晖教授与苏州大学刘会聪教授为共同通讯作者合作完成。


  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.119498