Оптимізація систем перетворення енергії морських хвиль в електричну в умовах нестабільного коливального середовища

Abstract

атичної адаптації прибережної інфраструктури системи перетворення енергії морських хвиль (Wave Energy Converters, WEC) розглядаються як перспективні інженерно-гідрофізичні рішення, здатні генерувати стабільне електропостачання в умовах нестабільного коливального середовища. Їх потенціал зумовлений надзвичайно високою щільністю енергії, закладеною у хвильових процесах, яка в 5–10 разів перевищує енергетичний потенціал вітру при аналогічних умовах просторового розміщення. Однією з ключових проблем є адаптація WEC-систем до змінної амплітудно-частотної структури хвиль, що має хаотичний, стохастичний характер, зумовлений сезонними, погодними й гідрографічними чинниками. Постійна зміна інтенсивності хвильового збурення викликає нерівномірне навантаження на механічні елементи системи й ускладнює підтримання стабільної генерації. У роботі здійснено огляд сучасних підходів до оптимізації функціонування WEC з урахуванням нелінійної динаміки навколишнього середовища. Розглянуто моделі активного й пасивного демпфування, методи фазового узгодження та резонансного налаштування, які дають змогу максимізувати енерговідбір у змінних умовах. Особливу увагу приділено гідродинамічному моделюванню, концепції цифрових двійників, а також прогнозуванню хвильового спектру з використанням багатофакторного аналізу для забезпечення адаптивної корекції режимів роботи в реальному часі. Проаналізовано типові архітектури PTO (Power Take-Off) – гідравлічні, лінійні та роторні системи – з погляду чутливості до навантажень, інерційності й ефективності перетворення. Показано, що інтеграція алгоритмів машинного навчання (нейронні мережі, стохастичні регресійні моделі) для передбачення поведінки середовища й самоналаштування ключових компонентів дає змогу досягти зростання ККД системи на 17–23 %, знизити вібраційно-корозійні навантаження, підвищити точність фазового реагування та суттєво продовжити термін експлуатації WEC-комплексів у складних морських умовах.