学生制作的波浪转换器旨在抓住海洋的能量

与水力、太阳能或风能不同，海洋的蓝色波浪仍然是未开发的绿色能源。

康奈尔大学工程学院的两名本科生旨在推进波浪能转换器的科学研究，即捕获波浪并将其转化为电能的装置，以使该技术更接近现实。

自去年夏天以来，Aisha Brundan ’25 和 Kavya Mittha ’26 一直在开发转换器——振荡襟翼（称为“振荡浪涌波能转换器”）和摆动浮标或升沉设计（称为“双体点吸收器”）——在共生工程与分析实验室 （SEA Lab） 由西布利机械与航空航天工程学院助理教授 Maha Haji 领导， 在康奈尔工程学院。

布伦丹说，当风力涡轮机被放置在一个阵列中时 – 例如风电场 – 空气会受到干扰，涡轮机产生的能量会减少。波浪能转换器也是如此，除了在海洋中，阵列有可能放大产生的电量。

转换器由于其工作方式，可以协同工作。通过在大型波浪盆地中测试较小规模的模型，Mittha和Brundan将看看一系列转换器 – 间隔和组织成各种结构 – 是否可以放大并从海洋中获取更多能量。

“我们的计划是在同一区域对两种设计进行实验，”布伦丹说，“看看它们如何相互影响。

根据美国能源信息署的数据，海浪含有大量的能量。该机构表示，从理论上讲，美国海岸形成的海浪可以包含2.64万亿千瓦时，相当于2021年美国公用事业规模发电总量的64%。

Bundan和Mittha以及他们的导师，工程博士生Olivia Vitale和Nate DeGoede，去年夏天和秋天在Joseph H. DeFrees液压实验室的一个105英尺长的波浪罐中尝试了他们的计算机辅助设计的小型模型。丽贝卡·麦凯布（Rebecca McCabe）是哈吉实验室的工程博士生，她在2023年春季学期为实验室启动了这个项目。

Mittha说，DeFrees波浪池很有帮助。“它足够小，我们可以俯身进入水箱，伸手去拿东西，边走边调整我们的设计。这是有利的，因为我们将这些转换器放入水箱中，以确保它们能够发电。

学生们建造了两个原始设计的副本 – 起伏浮标 – 它使用了一个由海洋级泡沫制成的大型浮标。他们以《小妇人》中的角色命名了这些设备 Meg 和 Laurie。它的工作原理类似于活塞，因此当波浪击中设备时，浮子会上下移动，产生动力。

2月初，学生们完成了他们最新的转换器的原型，该转换器配备了桨状摆动襟翼。

“我一直觉得可再生能源和电力的概念很有趣，”米塔说。“我曾经从风能或太阳能的角度考虑可再生能源。

在开发能量转换器的整个过程中，我了解到波浪能是一种永久的、未开发的能源。

哈吉的东南亚实验室旨在开发可持续的海上方法，以利用和储存可持续能源，同时创造基于海洋的蓝色经济。

哈吉说，她让本科生独自学习。教授借给他们一本机器设计课程教科书，他们研究了制造有效转换器的物理、几何形状和机制。

当学生测试阵列时，他们将混合两种类型的几何形状——振荡浪涌波能转换器和点吸收器——看看会发生什么。

“我们认为这就是事情会变得有趣的地方，因为每种类型的波浪能转换器都从不同的自由度中提取能量，”哈吉说。“他们自己学到了很多东西。根据他们制作的内容，很明显他们阅读了这些材料。Aisha 和 Kavya 进行了良好的文献综述，以了解其他原型以获得设计灵感。

波变换器已经存在了很长时间。事实上，本科生们发现，蛇形转换器阵列已经过测试，但很少有振荡转换器（如果有的话）将波转化为能量。

“这是一个笼统的概念，”布伦丹说。“当使用振荡波能转换器时，阵列的网格布局和不同的自由度决定了转换器是否放大了彼此的功率。这是没人知道的。

这两名本科生都参加了去年由康奈尔大学阿特金森可持续发展中心资助的暑期指导研究试点项目。

为了继续开展该项目，布伦丹在上学期获得了工程学习计划的资金，而米塔则得到了康奈尔大学妇女校长委员会的资金支持。哈吉是康奈尔大学阿特金森学院的教员。